5.3细胞呼吸的原理和应用课件-高一上学期生物人教版必修1

细胞呼吸=呼吸？细胞呼吸≠呼吸细胞内O2O2呼吸器官血液循环CO2血液循环呼吸器官CO2细胞呼吸呼吸“呼吸”是指生物体通过呼吸运动吸入氧气、呼出二氧化碳的过程。“细胞呼吸”的实质是指细胞内

并

的过程。有机物氧化分解释放能量葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能,才能被细胞利用.生命的燃料？直接能源物质？葡萄糖ATP温故知新第五章细胞的能量供应和利用第3节细胞呼吸的原理和应用预习课本P90—93，回答以下问题：一、探究酵母菌细胞呼吸的方式(P90-91)1、为什么以酵母菌作为探究细胞呼吸的生物？如何控制有氧和无氧的条件？2、如何鉴定有无CO2产生及CO2产生的多少？如何鉴定有无酒精的产生？二、有氧呼吸(P92-93)1、线粒体的结构和功能？2、有氧呼吸各阶段的反应场所、条件、反应物、产物？3、有氧呼吸的概念和总反应式？与体外燃烧相比，有氧呼吸的特点？酿酒时，用塑料膜密封酒缸口一段时间后会发现塑料膜微微鼓胀。在通风情况下，酵母菌发酵面团，可以制成松软多孔的馒头、面包；但在密闭的情况下，发面会有酒精味。酵母菌在什么条件下产生气体，什么条件下产生酒精？酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。实验——探究酵母菌细胞呼吸的方式CO2的检测：酒精的检测：重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应1.CO2使澄清石灰水变浑浊。2.溴麝香草酚蓝溶液由

蓝→绿→黄橙色→灰绿色1.实验原理：酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，通过测定酵母菌在有氧

和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定酵母菌细胞呼吸的方式。2.实验装置：有氧条件无氧条件3.检测试剂

和现象：实验——探究酵母菌细胞呼吸的方式4.实验过程：实验——探究酵母菌细胞呼吸的方式观察项目有氧装置无氧装置澄清石灰水浑浊程度溴麝香草酚蓝溶液颜色变化时间酸性重铬酸钾检验情况6.实验结论：①酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸;②在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2③在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2浑浊程度高浑浊程度低颜色变化时间快蓝→绿→黄颜色变化时间慢蓝→绿→黄无颜色变化橙色→灰绿色思考：1.已知葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色反应，如何排除此物质对结果的干扰？答：将酵母菌的培养时间适当延长，以耗尽溶液中的葡萄糖。2.该实验的自变量和因变量是什么？哪组实验是对照组？答：自变量是“是否提供氧气”，因变量是“CO2的产生情况、是否产生酒精”。

该实验为对比实验（相互对照实验），没有对照组。----P92科学方法：对比实验5.实验结果：实验——探究酵母菌细胞呼吸的方式1、质量分数为10％的NaOH溶液的作用是什么？2、为什么要将B瓶封口放置一段时间后，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶？思考：消耗掉B瓶中的氧气，确保通入澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。除去空气中的CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。二、有氧呼吸1、线粒体(有氧呼吸的主要场所)外膜内膜嵴基质思考：线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构？答：①内膜某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，使内膜的表面积大大增加。

②线粒体的内膜上和基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶。真核细胞中，有氧呼吸的全过程都发生在线粒体中吗？2、有氧呼吸的化学反应式C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶二、有氧呼吸二、有氧呼吸3、有氧呼吸的过程

第一阶段C6H12O62丙酮酸C3H4O3酶4[H]ATP热能能量线粒体场所：细胞质基质①葡萄糖酶2丙酮酸+4[H]+少量能量相关信息：这里的[H]是一种十分简化的表示方式，通常将NADH（还原型辅酶Ⅰ）简化为[H]，读作还原氢二、有氧呼吸3、有氧呼吸的过程Ⅱ第二阶段线粒体6CO220[H]②酶6CO2+20[H]+少量能量2丙酮酸+6H2O2丙酮酸酶6H2OATP热能能量C3H4O3场所：线粒体基质二、有氧呼吸3、有氧呼吸的过程3、有氧呼吸过程

第三阶段线粒体6CO220[H]②C6H12O62丙酮酸酶4[H]①酶6H2OATP热能能量ATP热能能量C3H4O3酶12H2O+大量能量24[H]+6O212H2O6O2酶③ATP热能大量能量场所：线粒体内膜二、有氧呼吸C6H12O6

+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶4有氧呼吸概念有氧呼吸概念：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。同有机物体外燃烧相比，有氧呼吸的特点：a.过程温和b.能量逐步释放c.这些能量有相当一部分储存在ATP中二、有氧呼吸1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，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转化为ATP？思考·讨论P93转化效率34％；1molATP水解释放出30.54kJ，合成也是需要吸收30.54kJ，所以约使32molADP转化为ATP，其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。有氧呼吸过程中能量变化：有机物中稳定的化学能→热能+ATP中活跃的化学能保证有机物中的能量得到最充分的利用。主要表现在两个方面：可使有机物中的能量逐步转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。思考·讨论2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？小结探究酵菌细胞呼吸的方式有氧呼吸自变量的控制因变量的检测实验方案实验结果及结论有氧呼吸的主要场所---线粒体的结构有氧呼吸的反应式有氧呼吸的过程有氧呼吸过程中的能量变化C6H12O6

+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶1葡萄糖酶2丙酮酸+4[H]+少量能量细胞质基质酶6CO2+20[H]+少量能量2丙酮酸+6H2O线粒体基质酶12H2O+大量能量24[H]+6O2线粒体内膜有机物中稳定的化学能→热能+ATP中活跃的化学能CO2的检测酒精的检测：澄清石灰水：澄清石灰水变浑浊

溴麝香草酚蓝溶液：蓝→绿→黄酸性重铬酸钾溶液：橙色→灰绿色场所：细胞质基质物质变化：产能情况：少量能量场所：线粒体基质物质变化：产能情况：少量能量酶2C3H4O3

+6H2O6CO2+20[H]

+4[H]

C6H12O62丙酮酸（C3H4O3）酶场所：线粒体内膜物质变化：产能情况：大量能量24[H]

+6O212H2O酶复习回顾：第一阶段第二阶段第三阶段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(

)5、有氧呼吸第一阶段是在细胞质基质中进行的。（

）6、有氧呼吸第二阶段消耗氧气产生水。（

）7、有氧呼吸中只产生水不消耗水。()8、有氧呼吸过程等同于有机物在体外燃烧。()××××√×哺乳动物成熟红细胞，蛔虫××判断题原核细胞如蓝细菌进行有氧呼吸阅读P94解决以下问题：无氧呼吸过程？发生的场所？物质变化？无氧呼吸化学反应方程式？无氧呼吸与有氧呼吸异同点？细胞呼吸概念及细胞呼吸意义？三.无氧呼吸1.无氧呼吸过程场所：细胞质基质物质变化：产能情况：少量能量场所：细胞质基质物质变化：产能情况：无+4[H]

C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶第一阶段第二阶段[H]丙酮酸葡萄糖乳酸酒精+CO2少量能量酶2C3H4O3

+4[H]

2C3H6O3（乳酸）或酶2C3H4O3

+4[H]

2C2H5OH（酒精）+CO2

三.无氧呼吸无氧呼吸为什么释放出少量能量？葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中化学反应式2.无氧呼吸化学反应式C6H12O6(葡萄糖）2C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O6（葡萄糖）酶2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）例：大多数植物、酵母菌三.无氧呼吸3.无氧呼吸概念：细胞在没有氧气参与的情况件下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。2丙酮酸（C3H4O3）C6H12O6

酶少量能量4[H]

酶酶2酒精（C2H5OH）+2CO22乳酸（C3H6O3）细胞质基质三.无氧呼吸酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量储存在ATP中，近69%的能量都是热能的形式散失了。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留于乳酸或酒精中。p94相关信息4.无氧呼吸的能量变化三.无氧呼吸有机物中稳定的化学能→热能+ATP中活跃的化学能+乳酸或酒精中能量1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量储存在ATP中，近69%的能量都是热能的形式散失了。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留于乳酸或酒精中。p94相关信息4.无氧呼吸的能量变化三.无氧呼吸有机物中稳定的化学能→热能+ATP中活跃的化学能+乳酸或酒精中能量无氧呼吸与有氧呼吸比较不同点有氧呼吸无氧呼吸场所条件产物能量ATP产生阶段相同点细胞质基质、线粒体细胞质基质氧气、酶酶葡萄糖彻底分解为CO2和H2O葡萄糖分解不彻底，形成酒精和CO2或乳酸释放大量能量释放少量能量，大部分能量存留在乳酸或酒精中实质都是分解有机物，释放能量第一阶段反应场所和过程完全相同有氧呼吸三个阶段均产生ATP仅在第一阶段产生ATP5.细胞呼吸的概念及意义为生物体的生命活动提供能量生物体代谢的枢纽。如细胞呼吸产生的中间代谢产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来细胞呼吸概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其它产物，释放能量并生成ATP的过程细胞呼吸的意义1.有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。2.葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。3.无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，还要消耗第一阶段产生的[H]。4.人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。5.无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。6.CO2不是判断有氧呼吸是否发生的标志。易错提示：四、细胞呼吸原理的应用讨论2、酸奶制作是利用了乳酸菌的无氧呼吸，收获后的粮食要

晒干再储存就是降低细胞呼吸速率来延长储存时间细胞呼吸原理在生产生活中有广泛应用利用微生物细胞呼吸的原理进行传统食品制作和发酵工业生产在农业生产上采取措施调节呼吸作用的强度先通气后密封避免厌氧菌的繁殖问题探讨酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。讨论：1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？通气可以给酵母菌提供呼吸作用需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。发酵生产葡萄酒的车间问题探讨讨论：2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。焖缸发酵讨论：3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。五、呼吸作用的影响因素1、影响呼吸作用的因素C6H12O6+6H2O+6O2酶

6CO2+12H2O+能量

反应物条件产物呼吸作用速率：指单位时间内呼吸作用消耗的反应物的量或生成物的产生量。(也称为呼吸作用强度)(1)影响细胞呼吸的内因遗传因素、酶的种类和数量等(2)影响细胞呼吸的外因温度、O2浓度、CO2浓度、水等C6H12O6(葡萄糖）2C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O6（葡萄糖）酶2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量

2、影响呼吸作用的外界因素分析：通过影响呼吸酶的活性，进而影响呼吸作用。1.温度2.CO2浓度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。应用：①零上低温条件下储藏水果和蔬菜。②蔬菜大棚夜间适当降温，以降低细胞呼吸消耗的有机物量，从而提高产量。应用：在水果和蔬菜的保鲜中，增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。影响呼吸作用的外界因素分析：3.含水量在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快。自由水含量较高时，细胞呼吸作用旺盛。应用：①粮食在收仓前要进行晾晒。②干种子萌发前进行浸泡处理。零上低温，低氧，干燥③

0<O2浓度<b时，同时进行有氧/无氧呼吸；氧气浓度Oabc细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸CO2释放量①

O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸；②O2浓度≥b时，只进行有氧呼吸；应用①

中耕松土促进植物根部有氧呼吸；②

酿酒时先通氧气再密封，造成无氧环境；③

低氧仓储粮食、水果和蔬菜。影响呼吸作用的外界因素分析：4.O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，O2的有无决定细胞呼吸的类型；O2对无氧呼吸过程有抑制作用。④

O2浓度＝a时，有机物消耗相对最少，有利于

储存粮食和水果课堂小结影响呼吸作用的外界因素分析：4.O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，O2的有无决定细胞呼吸的类型；O2对无氧呼吸过程有抑制作用。Q点：不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸。P点：QP段：耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸。产生CO2量>耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。R点：产生CO2最少⇒此时细胞呼吸作用最弱。在储存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，同时保持低温、适宜湿度条件。应用：①中耕松土促进植物根部有氧呼吸。②无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。P96：思维训练—真核细胞线粒体的起源

这一论点包含两个要点：线粒体原本是一种独立生存的需氧细菌，后来与真核细胞共生变成细胞内的结构（一种细胞器）。由此可见，证据1、证据3和证据4，能够支持这一论点，而证据2不支持。.

1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析涨袋现象的原因，判断以下解释是否合理。（1）是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。（

）（2）如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。（

）练习与应用×√一、概念检测.

A.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C2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是().

3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是（）A.甲B.丙C.甲和乙D.丙和乙B.

二、

拓展应用1.松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响。？松土透气可以使根部细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长、进行光合作用吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。.

2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤？结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸？你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记？有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以大胆作出这样的推测：在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测，地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸，体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。(1)装置1中加入NaOH溶液的目的是

，根据有色液滴移动的刻度可知

。吸收二氧化碳有氧呼吸消耗的氧气的体积(2)装置2的作用是

。

。比较种子发芽时进行呼吸作用消耗的O2体积和释放CO2的体积变化大小欲确认某生物的呼吸类型，设置两套呼吸装置，如图所示(呼吸底物为葡萄糖、发芽种子为例)植物组织呼吸方式探究(3)实验结果与结论实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸默写巩固1.探究酵菌细胞呼吸的方式的实验中CO2的检测用试剂及相关变化?酒精的检测用试剂及相关变化?2.有氧呼吸各阶段的变化及场所？3.有氧呼吸的反应式4.有氧呼吸过程的能量变化5.无氧呼吸的反应式6.无氧呼吸过程的能量变化7.影