5.3 细胞呼吸的原理和应用高一上学期生物人教版必修1

本节目标0102学会设计探究酵母菌细胞呼吸的两个装置，明确两者的区别5.3细胞呼吸的原理和应用第1课时：细胞呼吸的方式通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，说出细胞呼吸的类型引入“呼吸”与“呼吸作用”是一回事吗？呼吸是指人和动物与外界进行的交换气体的过程，是指呼吸动作。O2呼吸系统循环系统组织细胞CO2呼吸：是细胞内有机物的氧化分解，并释出能量，因此也叫细胞呼吸呼吸作用细胞呼吸是否一定需要O2？酵母菌：引入呼吸作用的实质：单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌酵母菌细胞呼吸会产生CO2，并且能使葡萄糖发酵产生酒精。请阅读教材P90-91“探究•实践”,思考以下问题：（1）根据已有的生活经验针对上述问题提出假设（2）怎样控制有氧和无氧的条件（3）怎样鉴定有无酒精和CO2的产生，如何判断产生CO2的多少？（4）该探究实验的自变量和因变量是什么？有哪些无关变量？一、细胞呼吸的方式--探究酵母菌细胞呼吸的方式1.提出问题酵母菌有氧和无氧条件下呼吸作用的产物分别是什么?一、细胞呼吸的方式--探究酵母菌细胞呼吸的方式有氧条件下产生二氧化碳，无氧条件下产生酒精1.提出问题酵母菌有氧和无氧条件下呼吸作用的产物分别是什么?用酵母菌，分别至于有氧和无氧环境下培养一段时间，然后分别检测在不同条件下酵母菌呼吸产物。3.大概思路2.作出假设4.设计实验自变量：因变量：有氧/无氧条件是否产生CO2/酒精无关量：实验温度营养物质的量酵母菌的量相同且适宜条件单一变量原则一、细胞呼吸的方式--探究酵母菌细胞呼吸的方式CO2的检测①使溴麝香草酚蓝溶液：酒精的检测：酸性重铬酸钾溶液：澄清→浑浊蓝→绿→黄橙色→灰绿色（1）酵母菌呼吸产物的鉴定：②通入澄清的石灰水：根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变黄时间的长短判断CO2的产生量一、细胞呼吸的方式--探究酵母菌细胞呼吸的方式5.进行实验：①称取食用酵母菌（20g），分成两等份放入锥形瓶；加入质量分数为5%的葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；②搭建有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；③培养、观察、检测CO2和酒精有氧：无氧：吸收空气中的CO2检测呼吸CO2的产生B瓶先密封放置一段时间，再联通的目的：耗尽B中氧气探究·实践探究酵母菌细胞呼吸的方式探究·实践探究酵母菌细胞呼吸的方式一、细胞呼吸的方式--探究酵母菌细胞呼吸的方式6.分析结果：条件澄清石灰水的变化澄清石灰水变化时间酸性重铬酸钾溶液A组(有氧)B组(无氧)变浑浊速度快变浑浊速度慢无变化灰绿色7.得出结论：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的CO2。在无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生少量的CO2。一、细胞呼吸的方式--探究酵母菌细胞呼吸的方式思考：本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？本实验的两组都是实验组，因为两组实验的结果实验前是未知的对比实验（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。P92总结：1.呼吸作用的实质：有氧呼吸无氧呼吸2.根据是否有O2的参与一、细胞呼吸的方式--探究酵母菌细胞呼吸的方式细胞内有机物的氧化分解，并释放出能量，因此也叫细胞呼吸绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸，人体任何情况下都以有氧呼吸为主。二、有氧呼吸1.场所：线粒体(主要)、细胞质基质2.线粒体结构特点：外膜内膜嵴基质线粒体外膜：内膜线粒体基质:含有与有氧呼吸相关的酶向内折叠形成嵴：增大内膜表面积也含有与有氧呼吸相关的酶，还含有少量DNA和RNA表面光滑(还含有核糖体，可在线粒体DNA的控制下合成少量蛋白质)二、有氧呼吸请阅读教材P92-93,总结有氧呼吸每个阶段的反应及反应场所第一阶段：C6H12O6

→

2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+少量能量酶第三阶段：第二阶段：2丙酮酸(C3H4O3)+6H2O→

6CO2+20[H]+少量能量酶24[H]+6O2

→12H2O+大量能量酶1.全过程复杂，概括的分为三个阶段[H]是由氧化型辅酶I(NAD+)转化成还原型辅酶I(NADH、[H])场所：（细胞质基质）场所：（线粒体基质）场所：（线粒体内膜）化学总反应式简写为：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量酶问：（1）生成物中的CO2和H2O中的O分别来自反应物中的什么物质?

（2）反应式中两边的水能否抵消？（3）有氧呼吸过程能量是发生了什么样的转化？二、有氧呼吸C6H12O6+6H2O+6O2

→6CO2+12H2O+能量酶OOO不能2870kJ有氧呼吸977.28kJ左右的能量储存在ATP(34%)其余的能量则以热能形式散失掉了C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量酶大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中1mol葡萄糖有机物中稳定的化学能二、有氧呼吸【小结】1.有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体（1）线粒体为什么不能分解葡萄糖？（2）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？不一定真核细胞：不能，如哺成红原核细胞：能，如好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸2.化学总反应式简写为：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量酶【思考】3.概念：

指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。①线粒体没有氧化分解葡萄糖的酶三、无氧呼吸阅读p94，回答下列问题：1.无氧呼吸最常利用的物质是什么？有几种类型？2.无氧呼吸可以概括的分为几个阶段？每个阶段的场所各是什么？3.无氧呼吸各个阶段，反应物和产物分别是什么？4.无氧呼吸能量的去向有？三、无氧呼吸细胞质基质物质变化：场所：细胞质基质物质变化：不产能酶2C3H4O3

+4[H]2C3H6O3(乳酸)

场所：第一阶段第二阶段1.反应过程：酶2C3H4O3

+4[H]

2C2H5OH(酒精)+2CO2+4[H]

C6H12O62丙酮酸（C3H4O3）酶+少量能量三、无氧呼吸C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量①产生酒精：②产生乳酸：动物、乳酸菌、少部分植物(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等)无氧呼吸的产物不同是由于酶不同2.总反应式：酵母菌、植物3.能量去向：无氧呼吸葡萄糖有机物中稳定的化学能大部分以热能的形式散失少部分储存在ATP特别注意：无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。少量能量大部分储存酒精或乳酸中呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件产物能量ATP产生阶段相同点联系实质意义细胞质基质、线粒体细胞质基质O2、多种酶无O2参与、多种酶彻底分解为12H2O+6CO2不彻底分解为2酒精和2CO2或2乳酸大量能量：大部分能量以热能散失，少部分储存在ATP少量能量(转化ATP，以热能散失)，大部分能量储存在乳酸或酒精中三个阶段均产生ATP仅在第一阶段产生ATP分解有机物，释放能量，合成ATP第一阶段反应完全相同，且都在细胞质基质中进行为生物体的各项生命活动提供能量【课堂小结1】：对比有氧和无氧呼吸细胞呼吸意义：丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油（蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽）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。Ps:有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细胞呼吸：细胞呼吸能量热能散失能量转移ATPADPPi能量细胞分裂生长发育主动运输肌肉收缩神经冲动的传导C6H12O6CO2＋H2O②生物体代谢的枢纽。①为生物体提供能量；【课堂小结2】：任务：结合各阶段反应式构建有氧呼吸模式图，巩固对有氧呼吸过程的理解C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]少量能量ATP热能酶6H2O20[H]12H2O6O2酶线粒体基质细胞质基质②①③线粒体内膜2丙酮酸少量能量ATP热能大量能量ATP热能细胞质基质细胞无氧呼吸过程示意图细胞膜细胞外细胞内C6H12O6酶32C2H5OH(酒精)和2CO22丙酮酸酶14[H]少量能量①2C3H6O3(乳酸)酶2②少量ATP热能1.生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下图所示：【课堂练习】丙酮酸CO2H2OH2O酒精1.图中表示有氧呼吸的过程是？表示无氧呼吸的过程是？2.写出有氧呼吸和无氧呼吸反应式。3.④和⑤在不同生物的细胞中进行，产物不同，原因是什么？4.细胞呼吸过程有CO2产生，能否判断该过程是有氧呼吸？为什么？有氧：①②③；无氧：①④⑤由于酶不同不能，有氧和产生酒精的无氧呼吸都产生CO25.消耗相同质量的葡萄糖，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2的量相同吗？不同2.不同种类的生物在不同的条件下呼吸方式不同。下列对生物细胞呼吸方式的判断,错误的是()A.若既不消耗O2也不释放CO2,则说明该细胞已经死亡B.若只释放CO2,不消耗O2,则细胞只进行无氧呼吸C.若CO2的释放量等于O2的消耗量,则细胞可能只进行有氧呼吸D.若CO2的释放量多于O2的消耗量,则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+大量能量酶C6H12O6

+2CO2酶2C2H5OH（酒精）+少量能量C6H12O6

（乳酸）酶2C3H6O3+少量能量金版学案P114【课堂练习】A细胞呼吸的类型的判断1.看反应物、生成物2.看物质的量的关系①不消耗O2，释放CO2②无CO2释放③酒精产生量=CO2释放量⇒只进行无氧呼吸产生酒精。⇒只进行无氧呼吸产生乳酸。⇒只进行无氧呼吸产生酒精。细胞呼吸的相关应用③消耗O2或产生H2O⇒一定存在有氧呼吸④CO2释放量=O2的吸收量⑤CO2释放量＞O2的吸收量⇒只进行有氧呼吸

或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。⇒既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸，

多余的CO2来自产生酒精的无氧呼吸。1.影响细胞呼吸的外界因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量温度温度、氧气、二氧化碳、水氧气（第三阶段）四、细胞呼吸原理的应用水（第二阶段）二氧化碳通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。（1）温度:应用：②在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。影响细胞呼吸的因素——外界因素温度呼吸速率0①低温储存粮食、水果、蔬菜（2）O2浓度：①对有氧呼吸：O2是有氧呼吸所必需的，但O2会抑制无氧呼吸。②对无氧呼吸：受酶的活性和数量限制影响细胞呼吸的因素——外界因素A（2）O2浓度（P96）①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。应用:②中耕松土促进根细胞进行

呼吸。（95页）③利用酵母菌酿酒时，要提供什么环境？在培养酵母菌时，应提供什么环境？①储存粮食、蔬菜、水果应选

氧④O2浓度＝

时，有机物消耗最少。此时O2浓度为储存的最适氧气浓度。影响细胞呼吸的因素——外界因素5%低有氧早期通气：促进酵母菌有氧