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3节

细胞呼吸的原理和应用SW生老师光合作用呼吸作用呼吸作用人、动物、真菌、多数细菌等绿色植物能量ADP+Pi+ATP

酶化能合成硝化细菌ATP合成：什么是呼吸作用？O2呼吸系统循环系统组织细胞CO2人体的呼吸只是表象，真实情况是细胞在呼吸。细胞呼吸：呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放能量。酵母菌：单细胞真菌，真核生物，有细胞壁，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。认识酵母菌一、探究酵母菌细胞细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验（验证假设）分析结果得出结论科学探究步骤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?实验组组A：有氧呼吸组组B：无氧呼吸组如何控制有氧和无氧的条件？怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？无氧CO2和酒精产生CO2有氧产生（对比实验）自变量因变量有氧/无氧条件通气/密闭产生CO₂的多少/是否产生酒精CO2的检测：酒精的检测：无关变量影响温度、pH等相同且适宜①通入澄清的石灰水：②使溴麝香草酚蓝水溶液：澄清→浑浊蓝→绿→黄酸性重铬酸钾溶液：橙色→灰绿色（对比实验）实验现象条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾-浓硫酸溶液有氧无氧变混浊程度高／快不变灰绿色变混浊程度低／慢出现灰绿色加入重铬酸钾A:有氧条件下；B:无氧条件下有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？酵母菌培养液气泵质量分数为10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水还有的同学认为，在无氧呼吸实验装置中不能保证装置内的O2已经被完全消耗完，以致可能对实验结果有干扰。你能不能避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？酵母菌培养液澄清的石灰水石蜡油或植物油密封用酸性重铬酸钾检测时，有氧和无氧装置产生的颜色反应几乎一样。可能原因是什么？①有氧呼吸装置实验操作中可能供氧不足，导致部分酵母菌进行无氧呼吸产生少量酒精②有氧和无氧组葡萄糖未消耗完所致，重铬酸钾是强氧化剂，酵母菌培养液中的葡萄糖是还原性糖，同样也可以被重铬酸钾氧化，其颜色反应与酒精相同。注意：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。煮沸：灭菌、除去葡萄糖溶液中的氧气。1、为什么葡萄糖溶液需要煮沸后冷却再加入？思考讨论：冷却：避免高温杀死酵母菌。酵母菌2、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？在酵母菌生长的适宜温度下进行试验，以保证酵母菌高效活性3、如何确定酵母菌通过细胞呼吸产生的CO2量的多少？根据石灰水变浑浊的程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短。4、NaOH的作用是什么？除去空气中的CO2，以保证D瓶中使澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。5、B瓶为什么要封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？刚封口的时候，锥形瓶中有氧气，本实验探究的是无氧呼吸，所以应先把氧气消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。练习1判断下列说法是否正确(1)探究酵母菌不同氧气条件下，细胞呼吸的方式，有氧和无氧两种条件都是实验组。(

)(2)对比实验一定是对照实验，对照实验不一定是对比实验。(

)✓✓练习2下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列叙述正确的是(

)A.相同反应时间内，甲装置中澄清石灰水的浑浊程度更高B.将乙装置中装有NaOH溶液的试管去除也可以得出相同的结论C.甲装置中酵母菌培养液上可滴加几滴花生油形成油脂层以创造无氧条件D.澄清石灰水可用溴麝香草酚蓝溶液代替，反应会使溶液变成蓝色C练习3下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是(

)A.酸性重铬酸钾溶液鉴定酒精，颜色呈现灰绿色B.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等C.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的CO2D.探究无氧呼吸时需将装置封口静置一段时间C线粒体结构：（1）线粒体增大膜面积的方式：

。（2）线粒体增大膜面积的意义：

。（3）有氧呼吸的酶分布在：

。（4）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外膜内膜嵴线粒体基质二、有氧呼吸C6H12O66CO2能量ATP热能酶20[H]12H2O酶ATP大量能量热能2丙酮酸6H2O能量热能6O26O2线粒体基质4[H]2丙酮酸酶ATP[H]指的是还原型辅酶I（NADH)细胞质基质线粒体内膜第一阶段第二阶段第三阶段C6H12O6酶12C3H4O3

+

4[H]+少量能量

场所细胞质基质6CO2+

20[H]+少量能量

2C3H4O3+6H2O酶2线粒体基质酶312H2O+大量能量

24[H]+6O2线粒体内膜总反应式

C6H12O6+6H2O+

6O2

6CO2

+12H2O+能量酶OOOOO葡萄糖的初步分解丙酮酸彻底分解的[H]的氧化各阶段特征比较：有氧呼吸

场所反应物产物释能第一阶段第二阶段第三阶段细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量丙酮酸、H2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量线粒体基质线粒体内膜物质变化有机物（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（彻底氧化分解）有氧呼吸总反应式：C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2

+12H2O+能量酶

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，同时生成大量ATP的过程。有氧呼吸定义：思考: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？区别：有氧呼吸过程温和有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放有氧呼吸释放的部分能量储存在ATP中意义：可使有机物中的能量逐步转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定共同：有氧呼吸和有机物体外燃烧的本质是一致的，都是有机物氧化分解释放能量的过程。思考:为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？①线粒体膜上没有葡萄糖载体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。思考:化学式前后的水分子能否抵消？如若不能，请说明理由？不能①反应物的水是在线粒体基质中参与反应的，而产物中的水在线粒体内膜中产生；②反应物中水在有氧呼吸第二阶段被消耗，而产物水在有氧呼吸第三阶段产生。易错提示①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。②反应式中间不能用等号，要用箭头。③反应条件“酶”不能省去。④不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。⑤真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫中无线粒体，只能进行无氧呼吸线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。（原因：含有与有氧呼吸有关的酶；场所：细胞质和细胞膜内表面）C6H12O62C3H4O32C3H4O3+4[H]+少量能量C6H12O6酶细胞质基质少量能量场所：产生能量：物质变化：第一阶段：场所：产生能量：物质变化：第二阶段：6CO2+20[H]+少量能量2丙酮酸+6H2O酶线粒体基质少量能量场所：产生能量：物质变化：第三阶段：线粒体内膜酶12H2O+大量能量24[H]+6O2大量能量6H2O6CO24[H]20[H]6O212H2O练习4判断下列说法是否正确(1)真核细胞都进行有氧呼吸。(

)(2)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。(

)(3)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质。(

)(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。(

)××××练习5下列关于有氧呼吸(反应底物是葡萄糖)的叙述，正确的是(

)A.在线粒体内将葡萄糖氧化分解为CO2和H2OB.[H]在线粒体基质中与氧结合生成水C.植物只进行有氧呼吸时产生的CO2多于消耗的O2D.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D练习6研究者将青蛙细胞放在低渗溶液中涨破、离心得到线粒体外膜及膜间隙成分、内膜、线粒体基质等。下列相关叙述错误的是(

)A.线粒体外膜先破裂是因为外膜面积比内膜小B.线粒体可在有氧条件下将葡萄糖分解为CO2和水C.处理线粒体过程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分D.青蛙进行各项生命活动所需的ATP主要来自线粒体B练习7下列生理过程不能发生在线粒体中的是(

)A.葡萄糖→丙酮酸 B.ATP→ADP＋PiC.ADP＋Pi→ATP D.丙酮酸→CO2AC3H6O3(乳酸)+4[H]2C3H4O3

CO2+

C2H5OH(酒精)酶1酶2第一阶段细胞质基质第二阶段细胞质基质422+[H]

+少量能量

C6H12O6酶C3H4O3

22C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶酒精发酵：乳酸发酵：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶实例：大多数植物（水稻根、苹果果实等）、酵母菌等。实例：乳酸菌、动物细胞、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等。总反应式无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量三、无氧呼吸在

参与的情况下，葡萄糖等有机物经过

，释放

的过程，就是无氧呼吸。思考：同样是分解葡萄糖，无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？

无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。无氧呼吸概念没有氧气不完全分解少量能量有氧呼吸和无氧呼吸的比较项目有氧呼吸无氧呼吸不同点条件场所分解程度产物能量转化能量释放相同点需氧不需氧细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段)细胞质基质葡萄糖被彻底分解葡萄糖分解不彻底CO2、H2O乳酸或酒精和CO2大量能量少量能量本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP；第一阶段反应场所和过程完全相同。有机物中的化学能释放，约34%储存在ATP中，其余能量以热能形式散失有机物中的化学能大部分存留在酒精或乳酸中，少部分释放，释放的能量约31%储存在ATP中，69%以热能形式散失练习8判断下列说法是否正确(1)蛔虫的体细胞没有线粒体，只能进行无氧呼吸。(

)(2)酸奶涨袋是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。(

)(3)马铃薯块茎无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(

)(4)无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累。(

)(5)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳。(

)✓××××练习9下列测定中可准确判断贮存的小麦种子细胞呼吸方式的是(

)A.有无酒精生成B.有无水生成C.有无有机物消耗D.O2消耗量与CO2生成量的比值D练习10有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是(

)①都在线粒体中进行②都需要酶③都需要氧④都产生ATP

⑤都经过生成丙酮酸的反应A.②③⑤

B.②④⑤C.②③④

D.①②⑤B细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述错误的是(

)A.人体细胞内能完成①②过程和①③过程B.真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②C.动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多D.乳酸菌细胞内，过程③无能量产生练习11B2、呼吸作用意义：（1）为生物体提供能量。（2）生物体代谢的枢纽。葡萄糖丙酮酸非必需氨基酸甘油1、概念：细胞呼吸是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。蛋白质、糖类和脂质代谢可以通过细胞呼吸过程联系起来。四、细胞呼吸的概念和意义思考.讨论为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？为什么提倡慢跑？问题1:请阅读P95页的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？五、细胞呼吸的原理和应用问题2:为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？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（遇到这种情况，需要及时到医院治疗）。问题3:为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？

酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。问题4:

为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？中耕松土的目的：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。问题5:

为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？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。问题6:为什么现在都提倡慢跑等有氧运动？有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。练习12判断下列说法是否正确(1)呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。(

)(2)所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。(

)(3)可依据是否产生CO2判断植物细胞呼吸的方式。(

)(4)细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来。(

)✓✓×✓练习13买罐头食品时，发现罐头盖上印有“如发现盖子鼓起，请勿选购”的字样。引起盖子鼓起最可能的原因是(

)A.需氧型细菌细胞呼吸，产生CO2和H2OB.微生物细胞呼吸，产生CO2和C2H5OHC.乳酸菌细胞呼吸，产生CO2和乳酸D.酵母菌细胞呼吸，产生CO2和H2OBB练习14将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三支试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是(

)A.甲试管中最终产物为CO2和H2OB.乙试管中不发生反应C.丙试管中有大量的ATP产生D.丙试管中无CO2产生B练习15下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是(

)A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气B.农作物种子入库储藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，储藏寿命显著延长C.油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气D.柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用环境因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量温度氧气、温度、二氧化碳、水水氧气二氧化碳主要通过影响酶的活性，从而影响呼吸作用。自由水越多呼吸作用越旺盛原料越多促进反应积累过多抑制细胞呼吸的进行。内因：遗传因素（决定酶种类和数量）六、影响呼吸作用的因素（1）O2浓度为0时，

（2）O2浓度为10%时，

，

。（3）O2浓度0-10%时，

（6）O2浓度为5%时，

，

。（4）O2浓度＞10%时，

。

只有无氧呼吸。无氧呼吸降为零只有有氧呼吸只进行有氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸并存。（5）CO2中的C来自于

。葡萄糖总CO2释放量最少，有机物消耗量最少，此时O2浓度为储存的最适氧气浓度，适宜于种子、蔬菜保存重点分析：O2浓度对细胞呼吸速率的曲线分析1.O2浓度：2.温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。温度℃呼吸速率①零上低温下贮存蔬菜、水果。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。③温水和面，发酵快。应用通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。机理3.二氧化碳浓度：呼吸速率①地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。②在水果、蔬菜保鲜中，增加CO2浓度（或充入N2）可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗应用机理CO2（%）增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用4.含水量：呼吸速率①粮食贮藏：零上低温，低氧，干燥；干种子萌发前进行浸泡处理②果蔬储存：零上低温，低氧，一定湿度③土壤板结、长期水淹，出现烂根现象，需要及时排水。应用机理细胞含水量在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而增强内因(以植物为例)如，旱生植物小于水生植物；阴生植物小于阳生植物如，生殖器官大于营养器官如，幼苗期、开花期植株器官的呼吸速率高，成熟期呼吸速率低①遗传特性不同种类的植物呼吸速率不同①遗传特性不同种类的植物呼吸速率不同②器官类型同植物的不同器官呼吸速率不同③生长发育阶段同植物的同器官在不同的生长发育阶段呼吸速率不同若需消耗氧气或产物有水，则一定存在有氧呼吸若产物中有酒精或乳酸，则一定有无氧呼吸看反应物、产物“三看法”判断细胞呼吸的类型（以葡萄糖为底物）看物质的量的关系

不消耗O2，释放CO2

→只进行产酒精的无氧呼吸不消耗O2，不释放CO2→只进行产生乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡CO2释放量=O2的吸收量→只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产乳酸的无氧呼吸CO2释放量>O2的吸收量→既进行有氧呼吸，又进行产酒精的无氧呼吸看反应场所只在细胞质基质中——无氧呼吸；有线粒体参与——一定存在有有氧呼吸植物组织呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖为例）(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

。吸收二氧化碳呼吸作用消耗的氧气的体积(2)装置2有色液滴移动代表

。细胞呼吸消耗的O2体积和释放CO2的体积的差值

欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)(3)实验结果预测和结论实验现象结

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植物组织呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖为例）(4)误差校正

为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。

对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。植物组织呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖为例）

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