5.3 细胞呼吸的原理和应用-课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

第五章

细胞的能量供应和利用

细胞呼吸的原理和应用演讲人：稻小壳目标要求核心素养1.概述呼吸作用的概念，明确呼吸作用的实质。2.探究酵母菌细胞呼吸的方式，明确细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸。学会探究活动中变量的控制与检测。3.分析线粒体的结构与功能，概述有氧呼吸的过程及能量利用特点。1.生命观念：认同线粒体的结构特点与其作为有氧呼吸的主要场所相适应。2.科学探究：通过探究活动，认识细胞呼吸的两种方式，学会探究活动中变量的控制与检测，提高科学探究的能力。3.科学思维：构建有氧呼吸的过程模型，分析有氧呼吸过程中各阶段的物质与能量的变化。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。发酵生产葡萄酒的车间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食产生酒精。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。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。酵母菌是一种单细胞真菌，它与人类的生活息息相关，做面包、馒头、酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放出能量，因此也叫细胞呼吸代谢类型同化类型异化类型自养型异养型需氧型厌氧型兼性厌氧型细胞呼吸是否一定需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？提出问题作出假设设计实验酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么?酒精CO2探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧产生有氧产生自变量:因变量:无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物有氧——无氧——反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性等酒精、CO2通气密封对比实验（p92）：指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，也叫相互对照实验。对比实验不设对照组（结果已知），均为实验组（结果未知），是对照实验的一种特殊形式。实验原理CO2的检测①通入澄清的石灰水：酒精的检测酸性重铬酸钾溶液：澄清→浑浊蓝→绿→黄橙色→灰绿色澄清的石灰水酸性重铬酸钾溶液溴麝香草酚蓝溶液②使溴麝香草酚蓝溶液（BTB）：③CO2传感器根据石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短和酸性重铬酸钾溶液变灰绿色的时间长短来判断的CO2和酒精多少。实验过程：有氧装置无氧装置将培养液煮沸冷却的目的：去除培养液中的O2，杀死培养液中的杂菌；冷却原因：防止温度过高将酵母菌杀死。通过含NaOH溶液的目的：去除空气中的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。B瓶封口放置一段时间的目的：消耗掉酵母菌培养液中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。观察项目有氧装置无氧装置澄清石灰水变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实验结果与分析浑浊程度高/快浑浊程度低/慢颜色变化时间快蓝→绿→黄颜色变化时间慢蓝→绿→黄无颜色变化橙色→灰绿色(酸性)对比实验（相互对照实验）实验结论酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的H2O和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。有氧呼吸无氧呼吸科学家根据大量的实验结果得出结论细胞呼吸绝大多数生物的主要呼吸方式酵母菌、许多真菌和细菌能够进行1.有氧呼吸的主要场所？主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些？外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴基质线粒体增大膜面积的方式：

。线粒体增大膜面积的意义：

。有氧呼吸的酶分布在：

。线粒体的功能：

。内膜向内折叠成嵴增大有氧呼吸酶的附着位点线粒体内膜和线粒体基质进行有氧呼吸的主要场所①线粒体内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。阅读教材92页第三段，小组合作讨论以下问题？（1）主要场所：（2）线粒体适应于有氧呼吸的主要特点：线粒体有氧呼吸【自主学习】阅读教材P92-93有氧呼吸的相关内容，结合过程图，回答下列问题：（1）有氧呼吸可分为几个阶段？（2）各个阶段发生了什么化学反应？

（3）[H]是什么?哪些阶段会产生[H]？

[H]的去向如何？（4）各阶段释放能量有什么特点？（5）有氧呼吸的总反应如何表示？（6）有机物分解释放的能量有何用途？2.有氧呼吸过程1.概念指细胞在

的参与下，通过多种

的催化作用，把葡萄糖等有机物

，产生

，释放

，生成

的过程。氧酶彻底氧化分解二氧化碳和水大量能量大量ATP第一阶段第二阶段第三阶段2.过程第一阶段细胞质基质第二阶段线粒体基质线粒体内膜4202C6H12O6酶+

[H]

+少量能量

C3H4O3

第三阶段66+H2O酶2C3H4O3

CO2

+

[H]

+少量能量

126酶H2O+大量能量

24[H]

+

O2总反应式C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶[H]=NADH(还原型辅酶I)3.场所

细胞质基质、线粒体（主要场所）4.原料5.能量转化最常利用的是

，还可以利用脂肪和蛋白质等。葡萄糖1mol的葡萄糖2870KJ储存于ATP中以热能形式散失释放能量977.28KJ1892.72KJ6.特点：与有机物在生物体外的燃烧相比①有氧呼吸过程温和。②有氧呼吸进行时有机物中的能量

经过一系列的化学反应逐步释放。③有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中。7.对生物体的意义☞有利于维持细胞的相对稳定。☞保证有机物中的能量得到充分的利用。【自主学习】阅读教材P93-94无氧呼吸的相关内容，结合过程图，回答下列问题：(1)无氧呼吸的场所在哪里?(2)无氧呼吸可分为几个阶段?(3)各阶段发生了什么样的反应?(4)无氧呼吸的产物有哪些?(5)每个阶段都释放能量吗?释放的能量是大量还是少量?无氧呼吸1概念

指细胞在_________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解，释放_____能量,生成__________的过程。没有氧气不完全少量少量ATP2过程C6H12O6

2丙酮酸+

4

[H]+2C2H5OH（酒精）+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）酶第一阶段：第二阶段：少能ATP热能与有氧呼吸第一阶段完全相同细胞质基质细胞质基质不释放能量丙酮酸中的能量转移到了

或

中酒精乳酸3总反应式C6H12O6

2C2H5OH+

2CO2+能量（少量）酶⑴

产酒精的无氧呼吸实例：酵母菌、大多数高等植物实例：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⑵

产乳酸的无氧呼吸C6H12O6

2C3H6O3（乳酸）+能量（少量）酶酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。1.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。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。（1）为生物体的生命活动提供能量（2）生物体代谢的枢纽（如丙酮酸）核酸蛋白质多糖脂肪核苷酸氨基酸丙酮酸单糖脂肪酸糖酵解β氧化脱氨基乙酰辅酶A2.意义细胞呼吸包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。避免厌氧型病原菌（如破伤风芽孢杆菌）的繁殖细胞呼吸原理的应用花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。利于对无机盐的吸收提倡慢跑等有氧运动的原因之一是:有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。注射破伤风抗毒血清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＋少量能量影响呼吸作用的因素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。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。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2.装置2中着色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气和释放的

二氧化碳的体积的差值。