细胞呼吸的原理与应用高一上学期生物人教版（2019）必修1

【复习回顾】1.生物体生命活动的主要能源物质是什么？2.生物体生命活动所需的直接能源物质是什么？这种物质是如何形成的？糖类ADP+Pi+能量ATPATP合成酶3.ATP合成时吸收的能量来自于？放能反应如：呼吸作用第3节

细胞呼吸的原理与应用

O2CO2呼吸：人体从周围环境吸入空气，利用其中的O2，呼出CO2。它是一种宏观的气体交换过程。

细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并且释放能量的过程。又叫做细胞呼吸。呼吸作用:活细胞内分解有机物，释放能量发生场所：实质：呼吸作用≠呼吸细胞呼吸是否都需要氧气呢？生物在有氧和无氧的条件下是否都能进行细胞呼吸呢？提出问题→做出假设→设计实验→进行实验→得出结论1.实验原理（1）酵母菌是一种单细胞的真菌(真核生物)，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。探究酵母菌的呼吸方式为什么选择酵母菌作为研究细胞呼吸作用的材料？探究酵母菌细胞呼吸的方式发面过程中面团会有很多的小孔，而且在发面时，早期并没有酒味，而后期会有酒味。CO2酒精酵母菌什么条件下产生CO2，什么条件下产生酒精？【提出问题】酵母菌在不同条件下产生的CO2是否一样多?......探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧条件下产生酒精，无氧条件下产生的CO2多；有氧条件下产生酒精，无氧条件下产生的CO2多；无氧条件下产生酒精，有氧条件下产生的CO2多；有氧条件下和无氧条件下都产生酒精，有氧条件下产生的CO2多；…酵母菌什么条件下产生CO2，什么条件下产生酒精？酵母菌在不同条件下产生的CO2是否一样多?【作出假设】探究酵母菌细胞呼吸的方式【设计实验】探究酵母菌细胞呼吸的方式确定实验目的：自变量？因变量？细化（变量处理）：如何控制自变量如何检测因变量如何控制无关变量写出具体做法方法步骤材料用具等实验目的：探究酵母菌的细胞呼吸方式自变量：有无氧气因变量：是否产生CO2/酒精无关变量：酵母菌培养液的浓度和体积、温度、PH等①怎样控制自变量(有氧和无氧环境)？通入氧气/隔绝氧气探究酵母菌细胞呼吸的方式接气泵或像皮球→有氧装置实验目的：探究酵母菌的细胞呼吸方式自变量：有无氧气因变量：是否产生CO2/酒精无关变量：酵母菌培养液的浓度和体积、温度、PH等①怎样控制自变量(有氧和无氧环境)？通入氧气/隔绝氧气探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧装置②怎样检测因变量？CO2的检测澄清石灰水：溴麝香草酚蓝溶液：根据浑浊程度检测CO2产生的多少（现象：蓝→绿→黄）探究酵母菌细胞呼吸的方式根据其变黄色时间的的长短，检测CO2产生的多少（现象：变浑浊）酒精检测：橙色重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生反应，变成灰绿色。探究酵母菌细胞呼吸的方式②怎样检测因变量？探究酵母菌细胞呼吸的方式葡萄糖（具有还原性）也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。检测酒精的方法：各取2mL酵母培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液（质量分数为95%~97%），并轻轻震荡，使其混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。注意：是将酸性重铬酸钾溶液

滴加至酵母培养液滤液中！与社会联系如何检查酒驾？让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，若呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬。③如何搭建实验装置？有氧组无氧组通气密封探究酵母菌细胞呼吸的方式③如何搭建实验装置？有氧组无氧组通气密封探究酵母菌细胞呼吸的方式④怎样控制无关变量？1.如何保证实验过程中酵母菌正常生活？为酵母菌提供相同的适量营养酵母菌培养液=10g酵母菌

+240mL5%葡萄糖溶液煮沸:①除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响；

②杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌，避免其它杂菌的干扰。冷却后再加入锥形瓶:防止高温将酵母菌杀死。2.最好将葡萄糖培养液煮沸冷却后，再接种酵母菌，为什么？探究酵母菌细胞呼吸的方式④怎样控制无关变量？3.NaOH溶液有什么作用?能不能直接通入空气？为什么？去除空气中的CO2，排除空气中CO2的干扰，保证检测出的CO2完全是由酵母菌有氧呼吸产生的。探究酵母菌细胞呼吸的方式④怎样控制无关变量？4.B瓶应封口放置一段时间后再连接澄清石灰水的锥形瓶，为什么？因为B瓶在封口后还存有一定量的氧气，静置一段时间，让酵母菌将瓶中剩余的这部分氧气耗尽，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保CO2完全是由酵母菌无氧呼吸产生的。探究酵母菌细胞呼吸的方式④怎样控制无关变量？5.装置甲一定能排除空气中CO2对实验结果的干扰吗？6.装置乙一定会是无氧的条件吗？如何改进实验装置？探究酵母菌细胞呼吸的方式④怎样控制无关变量？探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式讨论：本实验中哪个是对照组，

哪个是实验组？对比实验（相互对照实验）

设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。（有氧呼吸组，无氧呼吸组）（产物）（有氧或无氧）（细胞呼吸）探究酵母菌细胞呼吸的方式【进行实验】探究酵母菌细胞呼吸的方式【进行实验】实验现象：条件澄清石灰水溴麝香草酚蓝水溶液酸性重铬酸钾有氧无氧取酵母菌培养液滤液进行检测；时间延长耗尽葡萄糖浑浊（+++）浑浊（+）蓝→绿→黄（迅速）蓝→绿→黄（缓慢）无明显现象橙色→灰绿色2.酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。1.细胞呼

吸产物+

不产生酒精有氧条件：+

酒精无氧条件：酵母菌有氧条件下大量繁殖，无氧条件下酒精发酵。探究酵母菌细胞呼吸的方式【得出结论】酵母菌什么条件下产生CO2，不同条件下产生的CO2是否一样多?什么条件下产生酒精？【提出问题】大量CO2

少量CO2

BD3、下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，说法不正确的是()

A.酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于

兼性厌氧生物。B.在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通人酵母菌的培养液。C.酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。D.酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变

成灰绿色。B1.配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母（）2.如果产生的气体使澄清石灰水变浑浊，则酵母菌进行有氧呼吸(）3.橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色()4.在有氧和无氧条件下的实验分别是对照组和实验组()【复习回顾】1.细胞呼吸的类型:需氧呼吸（有氧呼吸）厌氧呼吸（无氧呼吸）主要2.有氧呼吸的主要场所？3.如何分离得到线粒体？线粒体差速离心法【任务一】阅读课本P92~93页，思考下列问题：1.找出有氧呼吸的基本过程；2.每个阶段发生的场所；3.每个阶段的反应物和产物；有氧呼吸具体过程有氧呼吸的基本过程、场所、反应物及生成物：第一阶段：C6H12O6酶+[H]+少量能量

C3H4O3

1分子葡萄糖（C6H12O6）分解成2分子丙酮酸（C3H4O3），产生少量[H]（还原型辅酶Ⅰ）并释放少量能量的过程。反应场所：细胞质基质反应式：24注意：[H]：读作还原氢，是还原型辅酶Ⅰ（NADH）简化表示方式；有氧呼吸的基本过程、场所、反应物及生成物：第二阶段：+H2O酶2C3H4O3

CO2+[H]+少量能量

2分子丙酮酸（C3H4O3）被彻底水（H2O）解成为二氧化碳（CO2）和[H]（还原型辅酶Ⅰ）并释放少量能量（ATP）的过程。反应场所：线粒体基质6620反应式：线粒体基质有氧呼吸的基本过程、场所、反应物及生成物：第三阶段：酶H2O+大量能量

[H]

+O2第一、二阶段产生的[H]（还原型辅酶Ⅰ）经过一系列反应与氧气（O2）结合形成水（H2O）并释放大量能量（ATP）的过程。反应场所：线粒体内膜反应式：24612线粒体内膜场所：细胞质基质物质变化：少量能量场所：线粒体基质物质变化：+少量能量酶2C3H4O3

+6H2O

6CO2+20[H]

+4[H]+

C6H12O62丙酮酸（C3H4O3）酶场所：线粒体内膜物质变化：+大量能量24[H]+6O212H2O酶第一阶段第二阶段第三阶段葡萄糖初步分解丙酮酸彻底分解水的生成有氧呼吸

场所反应式第一阶段第二阶段第三阶段总反应式细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量酶2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量酶24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量酶C6H12O6第一阶段＋6H2O第二阶段＋6O2第三阶段酶→6CO2第二阶段+12H2O第三阶段第一、二、三阶段围绕有氧呼吸反应式思考以下问题：思考1：反应中哪一种物质既是反应物又是生成物？能否抵消？为什么？思考2：反应中吸收的O2量和释放的CO2量有什么特点？思考3：生成物中的CO2和H2O中的O分别来自反应物中的什么物质?＋能量有氧呼吸

场所反应式第一阶段第二阶段第三阶段总反应式细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量酶2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量酶24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量酶C6H12O6第一阶段＋6H2O第二阶段＋6O2第三阶段酶→6CO2第二阶段+12H2O第三阶段第一、二、三阶段思考1：反应中哪一种物质既是反应物又是生成物？能否抵消？为什么？＋能量反应物的H20是在线粒体基质中参与有氧呼吸第二阶段消耗的；产物中的H20在线粒体内膜上参与有氧呼吸第三阶段产生。不能H20有氧呼吸

场所反应式第一阶段第二阶段第三阶段总反应式细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量酶2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量酶24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量酶C6H12O6第一阶段＋6H2O第二阶段＋6O2第三阶段酶→6CO2第二阶段+12H2O第三阶段第一、二、三阶段思考2：反应中吸收的O2量和释放的CO2量有什么特点？＋能量相等有氧呼吸

场所反应式第一阶段第二阶段第三阶段总反应式细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量酶2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量酶24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量酶C6H12O6第一阶段＋6H2O第二阶段＋6O2第三阶段酶→6CO2第二阶段+12H2O第三阶段第一、二、三阶段思考3：生成物中的CO2和H2O中的O分别来自反应物中的什么物质?＋能量H2O的O来自O2CO2中的O来自丙酮酸（葡萄糖）和水；延伸思考：反应中C、H、O的“来龙去脉”？若将参与有氧呼吸的O2用18O标记，能产生C18O2吗？C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+酶能量

能量的去向：一、有氧呼吸想一想，反应式中的能量能否写成ATP？为什么？有氧呼吸的能量转化效率大约是多少？这些能量大约能使多少ADP（每mol需要30.54kJ）转化为ATP?34%32molC6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+酶能量

一、有氧呼吸有氧呼吸的能量转化效率大约是多少？这些能量大约能使多少ADP（每mol需要30.54kJ）转化为ATP?34%32mol有氧呼吸的能量转化：将葡萄糖等有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能（大部分）。想一想，反应式中的能量能否写成ATP？为什么？不能，有氧呼吸产生的能量并非都用来合成ATP。

细胞在

的参与下，通过多种

的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生

，同时释放能量，生成

的过程，叫做有氧呼吸。有氧呼吸的定义：O2酶CO2和水大量ATP一、有氧呼吸有机物（葡萄糖）无机物（CO2+H2O）能量变化有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能+散失的热能物质变化有机物体外燃烧和有氧呼吸的区别？意义：保证有机物中的能量得到最充分的利用，有利于维持细胞的相对稳定状态。生成CO2和H2O、非常剧烈、一次性释放能量。生成CO2和H2O、在温和的条件下进行、逐步释放能量。有氧呼吸的能量利用特点：有氧呼吸过程温和；有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；这些能量有相当一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失。1.葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质()2.真核细胞都进行有氧呼吸()3.没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸()4.有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程()哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸硝化细菌有全套与有氧呼吸相关的酶随堂检测思考：没有氧时，葡萄糖如何分解呢？【任务二】：阅读课本P94无氧呼吸的相关内容,写出无氧呼吸各个

不同阶段的场所、原料、产物及能量释放情况。无氧呼吸

场所反应物产物释能第一阶段第二阶段细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量细胞质基质丙酮酸、[H]乳酸酒精、CO2无二、无氧呼吸第一阶段（与有氧呼吸

）场所：

。第二阶段（有两种情况）完全相同C6H12O6酶2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量2C3H4O3(丙酮酸)

+4[H]酶2C3H6O3（乳酸）2C2H5OH(酒精)+2CO2细胞质基质场所：

。细胞质基质实例：大多数高等植物、酵母菌实例：①人和动物细胞②乳酸菌③某些植物的特殊器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚）二、无氧呼吸思考：1mol的葡萄糖所含能量大约2870kJ的能量，氧化分解成乳酸或酒精后，释放出196.65kJ的能量，其中61.08KJ能量用来合成2molATP。葡萄糖中的能量大部分去了哪里？C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶大部分能量存留在酒精或乳酸中。二、无氧呼吸

无氧呼吸是指细胞在

条件下，葡萄糖等有机物经过

分解，释放出少量能量的过程。无氧呼吸的定义：无氧不完全二、无氧呼吸像酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵，根据发酵产物不同，产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。有氧呼吸与无氧呼吸都属于细胞呼吸。请概括出细胞呼吸的定义。定义：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。能为生物体提供能量是生物体代谢的枢纽细胞呼吸对于生物体来说有什么意义呢？比较有氧呼吸和无氧呼吸呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件产物能量相同点联系实质意义细胞质基质、线粒体（主）细胞质基质需氧、酶不需氧、需酶CO2、H2O酒精+CO2/乳酸热能（主）+大量（32ATP）热能+乳酸或酒精中的化学能（主）+少量（2ATP）第一阶段完全相同分解有机物，释放能量，合成ATP为生物体的各项生命活动提供能量C6H12O6(葡萄糖)总结：C6H12O6(葡萄糖)2C3H4O3(丙酮酸)酶2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O酶6CO2少量能量(热能+2ATP)少量能量(热能+2ATP)4[H]20[H]24[H]+6O212H2O+大量能量(热能+28ATP)酶酶酶2C2H5OH(酒精)+2CO22C3H6O3(乳酸)1.温度蔬菜、水果保鲜的储存环境？三、影响细胞呼吸的环境因素(1)原理：温度通过影响

进而影响细胞呼吸速率。酶的活性(2)应用：b.食物的储存保鲜常采用低温法（零上低温）；

a.温室栽培中增大昼夜温差(降底夜间温度)以减

少夜间呼吸消耗有机物提高产量。2.O2浓度：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用。三、影响细胞呼吸的环境因素5O2（%）1.00.5PR101520DQTOCO2释放量AB无氧呼吸曲线有氧呼吸曲线总呼吸曲线C2.O2浓度：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用。三、影响细胞呼吸的环境因素（1）Q点（O2含量为0）：只进行无氧呼吸（2）QP段：有氧+无氧（CO2的产生量＞O2的吸收量）（3）P点以后：只进行有氧呼吸

（产生的CO2的量=吸收O2的量）。（4）R点：无氧呼吸与有氧呼吸速率相等，此时CO2

的总释放量最低，有机物消耗量最少

（储存种子蔬菜的最适O2浓度）

B点：有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等。D点：O2浓度超过一定值时，无氧呼吸消失。三、影响细胞呼吸的环境因素中耕松土：促进根细胞的有氧呼吸，产生更多能量，促进根对无机盐离子的吸收。稻田定期排水（或种子不能掩埋过深）：避免产生大量的酒精，对细胞有毒害作用，烂根或烂种子。下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，单位时间O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是（

）CA.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸D.保存该器官时，氧气浓度越低越好3.CO2农业种植时为什么强调正其行通其风？三、影响细胞呼吸的环境因素（1）原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，

积累过多会抑制细胞呼吸的进行。（2）应用：在蔬果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。3.水分（1）原理：一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，

随含水量的减少而减慢。(2)应用：①粮食在收仓储存之前要进行晾晒，减少水分，以减弱细胞呼吸对有机物的消耗。②干种子萌发时，浸泡以增强代谢。三、影响细胞呼吸的环境因素粮食储藏前为什么要晾晒处理？四、细胞呼吸原理的应用选用透气的创可贴或纱布等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。

较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时到医院治疗。四、细胞呼吸原理的应用储存粮食、水果的最好条件是低温（零度上）、低氧、适当增加二氧化碳浓度。这样可以减弱细胞的呼吸作用，以延长保质期。四、细胞呼吸原理的应用制作面包、馒头、酿酒时需要用到酵母菌。酿酒时先通气是为了让酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖。达到一定数量后就可以密封，让酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精，达到酿酒的效果。制作泡菜、酸奶需要用到乳酸菌。乳酸菌在无氧条件下产生乳酸。四、细胞呼吸原理的应用提倡进行慢跑等有氧运动，因为有氧运动可以避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸，乳酸堆积会使肌肉酸胀乏力。五、探究细胞呼吸的方式1.根据反应物和产物消耗O2产生H2O产生酒精或乳酸无CO2释放一定存在有氧呼吸一定存在有氧呼吸一定存在无氧呼吸一定为产生乳酸的无氧呼吸五、探究细胞呼吸的方式2.根据反应场所真核细胞有线粒体参与只在细胞质基质进行无氧呼吸有氧呼吸五、探究细胞呼吸的方式3.根据物质的量的关系变化特点细胞呼吸的方式CO2释放量=O2产生量CO2释放量>O2消耗量酒精量＝CO2量

酒精量＜CO2量不消耗O2，释放CO2无CO2释放只进行有氧呼吸有氧呼吸+酒精发酵多余的CO2来自酒精发酵只进行无氧呼吸有氧呼吸+酒精发酵多出的CO2来自有氧呼吸只进行无氧呼吸产生酒精和CO2只进行无氧呼吸产生乳酸五、探究细胞呼吸的方式4.有氧呼吸与产酒精的无氧呼吸的数量关系(1)消耗等量葡萄糖，有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生量的比为：(2)产生等量CO2，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量的比为：(3)有氧呼吸与无氧呼吸同时进行时：3：11：3

=<>1.测定有氧呼吸速率（2）检测指标：（1）原理：有氧呼吸吸收O2，释放CO2。拓展：探究细胞呼吸的实验装置CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，有色液滴左移。液滴移动量。2.判断细胞呼吸方式反映O2吸收量反映CO2释放量—O2吸收量用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。3.物理误差的校正：若有其他因素使得液滴移动，如何校正？1.下列生产措施或生活现象所涉及