5.3 细胞呼吸的原理和应用(第1课时)-2024-2025学年高一上学期生物（人教版2019）必修1

第3节细胞呼吸的原理和应用第5章细胞的能量供应和利用（第1课时）复习提问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？糖类ATP那么，糖类、脂肪等有机物中蕴含的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP的呢？生物体生命活动所需的直接能源物质生物体生命活动的主要能源物质糖类等有机物ATP氧化分解细胞呼吸的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量的过程。细胞呼吸

定义：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，释放出能量并产生ATP的过程。（P94)呼吸作用的实质：是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。【注意】呼吸≠呼吸作用细胞呼吸(cellrespiration)O2呼吸系统循环系统组织细胞CO2呼吸作用（细胞呼吸）呼吸运动（吸气、呼气）细胞呼吸是如何进行的呢？呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。实质：有机物

氧化分解

供能发酵生产葡萄酒的车间

通气让酵母菌进行有氧呼吸,有利于酵母菌快速繁殖;密封让酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精。有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，为细胞增殖提供充足的动力。密封发酵时，酵母菌将有机物分解为酒精时，也能为自身的生命活动提供少量能量。1、都是培养酵母菌，为什么有的通气有的需要

密封？

2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？3、在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对自身有什么意义？

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.酵母菌（1）结构：单细胞的真菌，是

生物；（2）代谢类型：酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于

；（3）繁殖方式：主要是

生殖；真核兼性厌氧菌出芽（无性）实验原理探究·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大量二氧化碳和水酒精和少量的二氧化碳酵母菌在有氧和无氧的环境下均能呼吸吗？呼吸产物分别是什么？酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下能产生_______________，在无氧条件下产生______________________。作出假设提出问题实验思路：分析变量自变量: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影响实验结果的可变因素(温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等)

——酒精、CO2分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳。相同且适宜探究·实践

探究酵母菌细胞呼吸的方式设计实验关注问题：1.自变量如何处理？如何控制无氧和有氧条件？2.因变量如何检测？怎样鉴定酒精的产生？怎样鉴定CO2的产生以及量的多少？3.怎样保证酵母菌的正常生活？1.如何控制有氧和无氧的条件？探究·实践

探究酵母菌细胞呼吸的方式有氧无氧气泵通气、密封（1）以上锥形瓶中的溶液在实验中的作用分别是什么？10%NaOH的作用是：澄清的石灰水作用是：检测CO2的产生吸收通入空气中CO2，排除空气中CO2的干扰AB瓶加入煮沸冷却葡萄糖溶液：杀菌除氧，避免高温杀死酵母菌（2）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？瓶口密封放置一段时间,可以让酵母菌消耗完瓶中原有氧气，造成无氧环境。探究·实践

探究酵母菌细胞呼吸的方式有氧无氧2.怎样鉴定有无酒精？怎样鉴定有无CO2？如何比较CO2的多少？(1)

检测酒精：酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色（2）检测CO2：①使澄清石灰水变浑浊（根据浑浊程度检测CO2产生的多少）②溴麝香草酚蓝：蓝→变绿→再变黄（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少）注意：检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。因为葡萄糖能和酸性重铬酸钾反应探究·实践

探究酵母菌细胞呼吸的方式1.配置酵母菌培养液

取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中，分别向瓶中注入240mL质量、分数为5%的葡萄糖溶液。繁殖快、细胞代谢旺盛、实验效果明显条件适宜（25～35℃，pH3.0-7.5）给予充足的养料（葡萄糖溶液）3.如何保证酵母菌在整个实验过程中正常生活？安装实验装置保持无关变量相同且适宜探究·实践

探究酵母菌细胞呼吸的方式实施方案2.检测CO2的产生①使澄清石灰水变浑浊②溴麝香草酚蓝3.检测酒精的产生：酸性重铬酸钾进行实验条件澄清石灰水溴麝香草酚蓝溶液重铬酸钾-浓硫酸溶液有氧无氧分析结果变混浊／高变混浊／低由蓝变绿再变黄/短由蓝变绿再变黄/长不变灰绿色出现灰绿色探究·实践

探究酵母菌细胞呼吸的方式得出结论、交流讨论A:有氧条件下；B:无氧条件下也可通过溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间A:有氧条件下；B:无氧条件下实验结论:②酵母细胞无氧呼吸，会产生少量CO2和酒精。①酵母细胞有氧呼吸，会产生大量CO2；酵母菌为单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。思考：本实验有没有对照组呢？探究·实践

探究酵母菌细胞呼吸的方式得出结论、交流讨论探究·实践

探究酵母菌细胞呼吸的方式科学方法。1.概念：设置两个或_________的_______，通过对结果的_________，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，也叫相互对照实验。两个以上实验组比较分析事先未知实验组对比对比实验/相互对照实验2.实例：在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，设置有氧和无氧两种条件的实验结果都是_________的，都是_______，通过______可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。1.什么叫有氧呼吸？2.有氧呼吸的场所？主要场所？主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些？葡萄糖能否直接进入线粒体被分解？3.有氧呼吸可以分为几个阶段？每个阶段的场所、物质和能量变化是？（请用方程式的方式表示）4.总结有氧呼吸的总反应式5.同有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸具有哪些不同的特点？有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，请阅读P92-93页，思考外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴基质C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶二、有氧呼吸1.主要场所：线粒体细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。2.有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其化学反应式可以简写为线粒体不是进行有氧呼吸必需的，如原核生物无线粒体，但能进行有氧呼吸。对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。总反应式:内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。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）各阶段反应物、生成物、场所？

（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）有机物分解释放能量的去路？（6）有氧呼吸的总反应式如何表示？二、有氧呼吸葡萄糖2丙酮酸6H2O4[H]20[H]6O2酶6CO212H2O酶酶少量能量少量能量大量能量3.有氧呼吸的过程:将有氧呼吸划分为三个阶段，每一阶段都需要酶催化，并有ATP生成。1个分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量[H]，并且释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。2C3H4O3+4[H]+少量能量C6H12O6酶[H]指的是还原型辅酶Ⅰ（NADH）第一阶段1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）少量能量二、有氧呼吸3.有氧呼吸的过程:[H]指的是还原型辅酶Ⅰ（NADH）丙酮酸和水彻底分解成_____________，并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是_______________在进行的。2C3H4O3+6H2O6CO2+20[H]+少量能量酶第二阶段1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）少量能量二氧化碳和[H]线粒体基质中二、有氧呼吸3.有氧呼吸的过程:[H]指的是还原型辅酶Ⅰ（NADH）上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与___结合形成__，同时释放出__________。这一阶段需要氧的参与，是在______________上进行的。第三阶段24[H]+6O212H2O+大量能量酶1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）大量能量氧水大量的能量线粒体内膜二、有氧呼吸有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2丙酮酸+4[H]+少量能量

场所：细胞质基质（1）丙酮酸和水的彻底分解酶6CO2+20[H]+少量能量

场所：线粒体基质（2）2丙酮酸[H]的氧化酶12H2O+大量能量

场所：线粒体内膜（3）24[H]+6O2+6H2O（C3H4O3

）3.有氧呼吸的过程二、有氧呼吸热能形式散失（大部分）合成ATP（少部分）1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）不需要氧的参与不需要氧的参与需要氧的参与主动运输大量能量细胞质基质丙酮酸三二三二1.葡萄糖：不能进入线粒体，只能被____________利用。线粒体只能利用_______而不能利用葡萄糖。2.氧气(O2)：用于有氧呼吸的第___阶段。3.水(H2O)：既是底物又是产物。既在第___阶段产生，又在第___阶段被消耗，可循环使用。4.CO2在

阶段产生。注意：因为线粒体膜没有运输葡萄糖的载体，线粒体没有氧化分解葡萄糖的酶。思考:

为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？二、有氧呼吸有氧呼吸中各元素原子的运动轨迹C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶（1）C原子运动：（2）O原子运动：C6H12O62C3H4O36CO

2C6H12O64[H]2C3H4O3+6H2O12H2O20[H]C6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O二、有氧呼吸（3）H原子运动：有氧呼吸的特点：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有部分能量储存在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。4、有氧呼吸概念细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机