高中生物 分子与细胞 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 ATP的主要来源 细胞呼吸课件 新人教版必修1.ppt

复习提问 生物体生命活动的主要能源物质是什么 生物体各项生命活动所需能量的直接来源物质是什么 糖类 atp atp分子高能磷酸键中的能量来源于什么 动物 人 真菌 多数细菌等 绿色植物 能量 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 adp pi atp atp合成酶 糖类 脂肪等有机物氧化分解 细胞的呼吸作用 合成atp的主要能量来源是什么 教学目标 知识与技能 说出酵母菌细胞在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物过程与方法 尝试从现实生活中提出问题 作出假设 确认变量 设计可行的实验方案 情感态度与价值观 认同生物科学的价值 养成质疑 创新及勇于实践的科学精神和科学态度 第一课时 思考 呼吸 和 呼吸作用 是一回事吗 呼吸作用 是指细胞内有机物分解释放能量的过程 呼吸 是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 生成二氧化碳或其它产物 释放出能量并生成atp的过程 p91 有机物 氧化分解 co2或其他产物 能量 是否需要氧气 一 细胞呼吸 酵母菌是一种单细胞真菌 真核生物 在有氧和无氧条件下都能生存 属于兼性厌氧菌 它是异养型生物 培养液在必须含有现成的有机物 实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌的生长周期短 增殖速度快 可以用酵母菌作为实验材料研究 二 细胞呼吸的方式 自主建构 阅读教材91 92页探究 材料的选择 酵母菌 科学探究步骤 提出问题 酒的主要成分是酒精 它是酵母菌在什么条件下产生的呢 我们吃的面包和馒头为什么比较松软 这与酵母菌有什么关系 酵母菌发挥这种作用需要什么条件呢 讨论 提出问题 co2和酒精是酵母菌在有氧条件还是无氧条件下产生的 两种条件下产生的co2和酒精是否一样多 作出假设 酵母菌在有氧条件产生大量co2 在无氧条件下产生酒精和少量co2 设计实验 请看书92页 思考讨论以下问题 1 本实验的自变量是什么 因变量是什么 无关变量呢 2 设置几个实验组 3 如何保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活 4 如何检测是否有co2生成 如何比较co2产生的多少 5 如何检测是否有酒精生成 6 怎样创造有氧和无氧条件 1 本实验的自变量是什么 因变量是什么 无关变量呢 自变量是氧气的有无 因变量是否有co2和酒精的生成 无关变量是反应物的量 反应时间 ph 温度 酵母菌的活性 2 设置几个实验组 2个 3 如何保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活 条件适宜 25 35 ph3 0 7 5 给予充足的养料 葡萄糖溶液 4 如何检测是否有co2生成 如何比较co2产生的多少 设计实验 1 co2使澄清石灰水变浑浊 2 co2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄根据石灰水变浑浊的程度和溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短来判断 5 如何检测是否有酒精生成 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应 变成灰绿色 6 怎样创造有氧和无氧条件 2 naoh的作用是什么 1 a中酵母菌进行什么呼吸 b中酵母菌进行什么呼吸 3 如何控制无氧的条件 4 澄清的石灰水有何作用 探究装置 探究装置 有氧呼吸 无氧呼吸 吸收空气中的二氧化碳 排除干扰 甲 乙 检测是否有co2产生 b瓶应封口放置一段时间后 再连接澄清石灰水的锥形瓶 进行实验 实验材料 酵母菌干粉 5 葡萄糖溶液锥形瓶若干 500ml 橡胶塞若干 打孔器 玻璃管若干 有弯曲和直的 橡胶管若干 小型气泵 10 naoh溶液 大烧杯 温度计澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液 酸性重铬酸钾溶液 实验步骤 1 配制酵母菌培养液 等量原则 置于a b锥形瓶2 组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图 放置在25 35 环境下培养8 10小时 5 如何说明co2产生的多少 3 检测co2的产生4 检测酒精的产生 1 取2支试管编号 2 各取a b锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升注入试管 3 分别滴加0 5ml重铬酸钾 浓硫酸溶液 轻轻震荡 混匀 观测 记录 变混浊大 快 无变化 变混浊小 慢 出现灰绿色 实验进行3小时 甲装置 35 c 乙装置 35 c 实验结果 分析结果 两组装置石灰水都变浑浊 说明 装置 a 浑浊快且程度高 说明 都有co2产生 有氧条件产生的co2多 溴麝香草酚蓝水溶液遇co2的变色过程 a装置 蓝 绿 黄 用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精的结果 溶有重铬酸钾的浓硫酸 a装置的酵母菌滤液 b装置的酵母菌滤液 灰绿色 不变灰绿色 分析结果 a装置的酵母菌滤液不变灰绿色 说明产生 b装置的酵母菌滤液变成灰绿色 说明产生 没有酒精 有酒精 有氧条件 无氧条件 实验结果 石灰水十分混浊 培养液不能使重铬酸钾变灰绿 石灰水有点混浊 培养液使重铬酸钾变灰绿 有氧条件 酵母菌产生大量的co2和h2o 无氧条件 酵母菌产生大量酒精和少量的co2 做馒头时 酵母菌的细胞呼吸的方式主要是什么 酿酒时 酵母菌的细胞呼吸方式又是什么呢 做馒头时 酵母菌主要进行有氧呼吸 酿酒时 酵母菌主要进行无氧呼吸 结论 应用 1 有氧条件 酵母菌产生大量的co2和h2o 2 无氧条件 酵母菌产生大量酒精和少量的co2 这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒 具体做法 让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾 如果呼出的气体中含有酒精 重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬 橙色的重铬酸钾 k2cr2o7 溶液 在酸性条件下与酒精发生化学反应 变成灰绿色 这一原理在日常生活中有什么用处 设置两个或两个以上的实验组 通过对结果的比较分析 来探究某种因素与实验对象的关系 这样的实验叫做对比实验 对比实验也是科学探究中常用的方法之一 对比实验 细胞呼吸的方式 方式 有氧呼吸 无氧呼吸 主要形式需要o2参与 不需要o2参与 a 练习 适宜的温度条件下 在下列装置中都加入酵母 内有活酵母菌 其中适于产生酒精的装置是 再见 有机物 水 呼吸作用 本质 单细胞的呼吸现象和呼吸作用 呼吸 现象 有机物 水 呼吸作用 本质 呼吸 现象 气体运输 高等动物的呼吸运动和呼吸作用 理解装置示意图 有氧条件的控制 向盛有酵母菌和葡萄糖溶液的锥形瓶 a瓶 中不断通入 naoh溶液作用是 这样才能说明 无氧条件的控制 密封盛有酵母菌和葡萄糖溶液的锥形瓶 b瓶 b瓶封口一段时间后再连通盛有 的锥形瓶 是为了耗尽瓶内的 这样才能说明 空气 吸收空气中的co2 使澄清石灰水变浑浊的co2全部来自于酵母菌的有氧呼吸 澄清石灰水 o2 使澄清石灰水变浑浊的co2全部来自于酵母菌的无氧呼吸 第二课时 细胞呼吸 有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式 有氧呼吸的主要场所是线粒体 有氧呼吸无氧呼吸 嵴 基质 内膜 外膜 有酶 有酶 与有氧呼吸有关的酶 一 线粒体的结构 1 有氧呼吸分为几个阶段 每个阶段分别生成了什么物质 发生的场所是什么 2 有氧呼吸过程中哪几阶段有 h 产生 其去向如何 3 有氧呼吸过程中哪几个阶段有atp产生 产生atp最多的是哪一个阶段 4 是不是每一阶段都需要氧气的参与 如果把o2中的o用同位素做上标记 最终在哪个产物中能检测到标记 请看书93 94页 有氧呼吸的过程 讨论回答以下问题 二 有氧呼吸 c6h12o6 2分子丙酮酸 酶 少量能量 少量 h 6h2o 酶 大量 h 2atp 6co2 少量能量 6o2 酶 12h2o 大量能量 adp pi 2atp adp pi 34atp adp pi 酶 酶 酶 1 有氧呼吸的过程 热能 热能 有氧呼吸三个阶段的比较 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸 h 少量 2atp 线粒体基质 丙酮酸 h2o co2 h 少量 2atp 线粒体内膜 大量 34atp h2o h o2 1 产生 h 的阶段 4 产生h2o的阶段 2 产生atp的阶段 第一 二 三阶段 3 产生co2的阶段 第二阶段 第一 二阶段 第三阶段 5 消耗h2o的阶段 第二阶段 6 消耗o2的阶段 第三阶段 7 能量释放特点 逐步释放 过程小结 2 有氧呼吸总反应式 h2o h h2o o2 h2o c6h12o6 丙酮酸 co2 c h o的来龙去脉 细胞在的参与下 通过的催化作用 把葡萄糖等有机物彻底氧化分解 产生 释放 生成许多的过程 计算 1mol葡萄糖通过有氧呼吸可释放2870kj的能量 其中有1161kj的能量被转移贮存到atp中 那么 1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成 mol的atp 其能量转换效率是 38 40 5 3 有氧呼吸的概念 氧气 多种酶 二氧化碳和水 能量 atp 特别提示 1 真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸 2 原核生物无线粒体 有些也可以进行有氧呼吸 细胞膜上 原核生物虽然没有线粒体 但却含有全套的与有氧呼吸有关的酶 这些酶分布在细胞质基质和细胞膜上 因此 这些细胞是可以进行有氧呼吸的 4 有氧呼吸的特点 课堂巩固 1 下列分别属于有氧呼吸的第几阶段 产生co2的阶段 产生h2o的阶段 氧气参与的阶段 产生 h 的阶段 产生能量最多的阶段 二 三 三 一 二 三 2 酵母菌进行有氧呼吸时产生co2的场所是 a 细胞质基质b 核糖体c 线粒体d 叶绿体 c 3 呼吸过程中能产生atp的场所有 a细胞质基质b线粒体基质c线粒体内膜d核糖体 abc 4 让一只小白鼠吸入18o2 该白鼠体内最先出现18o的化合物是 b 1 有氧呼吸的过程 场所 线粒体内膜 场所 线粒体基质 场所 细胞质基质 第三课时 葡萄糖丙酮酸o2少量能量少量能量大量能量 复习巩固 提问 1 苹果 香蕉储存久了 会有什么气味发出来 为什么 有酒味 是因为苹果 香蕉进行无氧呼吸产生了酒精 2 人们在比赛时 参加长跑后 腿部肌肉有什么感觉 为什么 肌肉有酸胀的感觉 是因为剧烈运动肌肉进行无氧呼吸产生了乳酸 三 无氧呼吸 1 过程2 场所3 总反应式4 概念5 特点 自主构建 请看书94 95页 回答以下问题 1 无氧呼吸可以分为几个阶段 各个阶段的反应怎样 2 不同生物无氧呼吸产物一样吗 如果不一样 有什么不同 3 无氧呼吸和有氧呼吸相比有哪些共同点和不同点 无氧呼吸 葡萄糖 丙酮酸 h 酒精 co2 乳酸 酶 1 过程 注意 1 关于能量2 h 3 场所4 产物 c6h12o6 c6h12o6 2c2h5oh 酒精 2co2 少量能量 2c3h6o3 乳酸 少量能量 代表生物 酵母菌 高等植物 代表生物 乳酸菌 人与动物细胞 马铃薯块茎 甜菜块根 玉米胚细胞 2 无氧呼吸总反应式 特别提示 关于发酵 p95 关于能量 小资料 1 产生酒精 2 产生乳酸 酒精发酵 乳酸发酵 乳酸菌 乳酸 哪种生物与酸奶的形成有关 什么物质使牛奶变酸 细胞在缺氧的条件下 通过多种酶的催化作用 把葡萄糖等有机物进行不彻底的氧化分解 产生酒精和c02或乳酸等产物 释放少量能量 生成atp的过程 氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行 3 无氧呼吸的概念 4 无氧呼吸的特点 葡萄糖c6h12o6 丙酮酸 h 酶 c2h5oh 酒精 co2 c3h6o3 乳酸 酶 酶 第一阶段 第二阶段 两种无氧呼吸的异同 少量能量 相同点 1 第一阶段完全相同2 都在细胞质基质进行不同点 第二阶段不同 无氧呼吸释放的能量都用来合成atp吗 想一想 以乳酸发酵为例 1mol葡萄糖只释放约196kj能量一部分以热能形式散失 约69 另一部分转移到atp中 约31 无氧呼吸 知识拓展 2 原核生物细胞内无线粒体 能否进行有氧呼吸 为什么 1 地球上最早出现的是哪种细胞呼吸方式 为什么 原核生物虽然没有线粒体 但却含有全套的与有氧呼吸有关的酶 这些酶分布在细胞质基质和细胞膜上 因此 这些细胞是可以进行有氧呼吸的 4 若用乳酸菌生产酸奶 会发生类似的现象吗 为什么 乳酸使ph值改变 影响酶的活性 对细胞有毒害作用 酒精使细胞质的蛋白质变性 对细胞有毒害作用 3 用酵母菌使葡萄汁发酵生产葡萄酒 当酒精含量达到12 16 时 发酵就会停止了 为什么 无氧呼吸是否有害 酒精和乳酸在细胞中大量积累对细胞有毒害作用 且释放的能量太少 不足维持生命活动的需求 大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命 生物体或部分组织器官在缺氧条件下 无氧呼吸作为有氧呼吸的补充 是生物的适应性的表现 无氧呼吸是否有利 1 为生物体的生命活动提供能量 2 为体内其他化合物的合成提供原料 细胞呼吸的意义 细胞呼吸的产物 合成氨基酸 合成脂类 转化为其他糖类 需o2 需酶 细胞质基质 线粒体 细胞质基质 co2 h2o 酒精和co2或乳酸 较多 38molatp 较少 2molatp 第一阶段是相同的 葡萄糖生成丙酮酸 产生少量能量和 h 分解有机物 释放能量 合成atp 相同点 过程 实质 不需o2 需酶 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 意义 为生命活动提供能量 为体内其它化合物的合成提供原料 细胞呼吸原理的应用 在医学上 利用氧气驱蛔虫 抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖 包扎伤口时 要用透气的消毒纱布或松软的 创可贴 等敷料 创造透气环境 避免厌氧菌的繁殖 包扎伤口 选用透气消毒纱布 其目的是 细胞呼吸原理的应用 发酵技术 利用麦芽糖 葡萄 粮食和酵母菌以及发酵罐 在控制通气的情况下 可以生产各种酒 利用淀粉 醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌以及发酵罐 在控制通气的情况下 可以生产食醋或味精 酵母菌酿酒 先通气 后密封 其原理是先让酵母菌 再 有氧呼吸 大量繁殖 无氧呼吸 产生酒精 在农业生产上 中耕松土 促进根系的有氧呼吸 有利于根系的生长及对矿质离子的吸收 花盆里的土壤结板后 空气不足 会影响根系生长 需要及时松土透气 花盆经常松土 能促进根部的 有利于吸收 等 有氧呼吸 矿质离子 稻田需要定期排水 否则水稻幼根因缺氧而进行有氧呼吸 使根变黑 腐烂 稻田定期排水 能抑制 产生酒精 防止酒精中毒 烂根死亡 无氧呼吸 提倡慢跑等有氧运动的原因之一 是不致因氧的不足 而使肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸 乳酸的大量积累会有肌肉酸胀乏力的感觉 提倡慢跑等有氧运动 防止剧烈运动 使肌肉细胞无氧呼吸产生大量 从而使肌肉酸胀乏力 乳酸 较深的伤口里缺少氧气 破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖 所以 伤口较深或被锈钉扎伤后 患者应及时请医生处理 破伤风杆菌 厌氧菌 感染伤口 须及时清洗伤口 以防 呼吸 无氧 在人工气候室栽培作物 降低夜温以减少呼吸消耗 有利于物质积累 泡菜和酸奶的制作 利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸 延长种子 蔬菜 水果等储存时间的方法 1 低温 冰箱保存 抑制 的活性 从而降低呼吸速率 减少有机物的消耗 2 低氧 真空包装 充co2 地窖保存等 抑制 呼吸 3 低水分 晒干 水分含量低 细胞代谢速率减慢 酶 有氧 但蔬菜 水果的含水量必须适中 否则不能保鲜 水果蔬菜储存条件 低温 低氧 干燥 低温 低氧 一定湿度 应用总结 种子的储存条件 控制呼吸作用的反应条件 抑制酶活性 抑制呼吸作用 减弱有机分解速度等 课堂训练 1 种子在浸水和不浸水的情况下进行细胞呼吸都能产生 b 葡萄糖b 丙酮酸c 乳酸d 酒精 2 与有氧呼吸相比 无氧呼吸最主要的特点是 分解有机物 释放能量 需要酶催化 有机物分解不彻底 d 3 种在湖边的玉米 长期被水淹 生长不好 其原因是 a 根细胞吸收水分过多b 营养缺乏c 光合作用强度不够d 细胞有氧呼吸受阻 d 4 长期生活在高原地区的人 一般情况下所需能量主要来自于 a 有氧呼吸b 有氧呼吸或无氧呼吸c 无氧呼吸d 有氧呼吸和无氧呼吸 a 5 生物进行无氧呼吸和有氧呼吸都曾产生的化合物是 a 乳酸b 二氧化碳c 酒精d 丙酮酸 d 6 机体在一定时间内 呼吸作用产生的co2mol数与消耗的o2mol数的比值 常被用来判断呼吸分解有机物的种类 根据葡萄糖彻底氧化分解反应式计算 此比值应是 a 0 5b 1 0c 1 5d 2 0 b 7 将酵母菌研磨 离心后 得到上清液 含细胞质基质 和沉淀物 含细胞器 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3个试管中 进行以下实验 1 向3个试管中分别加入等量的葡萄糖 各试管的最终产物是 甲乙 丙 2 向3个试管中分别加入等量的丙酮酸 各试管的最终产物是 甲乙 丙 3 在隔绝空气的情况下 重复实验 1 各试管的最终产物是 甲乙 丙 丙酮酸和 h 无反应 co2和h2o 无反应 co2和h2o co2和h2o 酒精和co2 无反应 酒精和co2 再见 酵母菌无氧呼吸全过程 c6h12o6 酶 少量能量 场所 细胞质基质 第一阶段 2丙酮酸 h 第二阶段 酶 2丙酮酸 h 2c2h5oh 酒精 2co2 c6h12o6 酶 2c2h5oh 酒精 2co2 少量能量 总反应式 h 指的是还原型辅酶 nadh c6h12o6 酶 少量能量 场所 细胞质基质 第一阶段 2丙酮酸 h 第二阶段 酶 2c3h6o3 乳酸 2丙酮酸 h c6h12o6 酶 2c3h6o3 乳酸 少量能量 总反应式 乳酸菌无氧呼吸全过程 第四课时 拓展延伸一细胞呼吸类型的判断 产乳酸的无氧呼吸 只进行有氧呼吸 产酒精的无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 只进行有氧呼吸 以葡萄糖为呼吸底物 o2消耗量 co2释放量 细胞进行有氧呼吸分解的底物不是糖类 可能是脂肪 1 酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸 消耗了等量的葡萄糖 吸收的o2量和产生的co2总量比值为 2 酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸 产生了等量的co2 则吸收的o2量和产生的co2总量比值为 消耗的葡萄糖与产生的co2总量的摩尔之比为 3 4 1 2 1 3 练习 1 内部因素 酶的种类与数量 1 不同种类的植物呼吸速率不同 是由遗传物质所决定 如旱生植物小于水生植物 阴生植物小于阳生植物 2 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 如幼苗 开花期呼吸速率升高 成熟期呼吸速率下降 3 同一植物的不同器官呼吸速率不同 如生殖器官大于营养器官 扩展延伸二影响植物呼吸速率的因素 2 环境因素 1 温度原理 影响酶的活性 低温下贮存蔬菜 水果 应用 大棚蔬菜夜间适当降温以降低呼吸消耗 提高产量 例题 右图表示恒温动物和变温动物的呼吸速率与环境温度的关系 请分析a b分别是什么类型的动物 答 a是变温动物 如蛙 b是恒温动物 如小鼠 将种子晒干 以减弱呼吸消耗 有利于贮藏 2 含水量 规律 在一定的范围内 细胞的呼吸强度随含水量的增加而加强 超过这个范围后 细胞的呼吸强度不再增加 应用 3 氧气浓度 无氧呼吸 随氧气浓度增加而受抑制 氧气浓度越高 抑制作用越强 氧气浓度达到一定值时 被完全抑制 如图所示 有氧抑制无氧呼吸 有氧呼吸 在一定范围内 有氧呼吸速率随氧气浓度的增加而增强 但当氧气浓度增加到一定值时 由于受线粒体数量的限制 呼吸作用强度不再增大 如图所示 绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌受氧气浓度的影响 两种呼吸及总呼吸速率的变化曲线如图所示 p o co2的释放总量 ob线 cd线 cb线的含义 c d b p点的含义 水果 蔬菜的最佳保存点 为什么 二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用 4 二氧化碳浓度 增加co2浓度 降低o2浓度有良好的保鲜效果 细胞呼吸 应用 有氧呼吸 无氧呼吸 主要场所 线粒体 条件 o2 酶 产物 co2 h2o 能量变化 释放大量能量 合成38atp 场所 细胞质基质 条件 不需o2 需酶 产物 酒精和co2或乳酸 能量变化 释放少量能量 合成2atp 方式 2 能不能说细胞呼吸是atp的全部来源 为什么 3 人 还有鸟类和哺乳类 能保持体温的相对恒定 体温的维持和细胞呼吸是怎样联系的 是否也需要atp水解供能 2 把小白鼠和青蛙从25 的室温中移至5 的环境中 这两种动物的需氧量会发生什么变化 a 两种动物的耗氧量都减少b 两种动物的耗氧量都增加c 青蛙耗氧量减少 小白鼠耗氧量增加d 青蛙耗氧量增加 小白鼠耗氧量减少 c 1 在呼吸作用过程中 有co2放出时 则可判断此过程是 a 一定是无氧呼吸b 一定是有氧呼吸c 一定不是酒精发酵d 一定不是乳酸发酵 d 课堂训练 3 关于细胞呼吸的叙述 正确的是 a 种子风干脱水后呼吸强度增强b 土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸c 破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖d 小麦种子萌发过程中有氧呼吸强度逐渐减弱 b 4 一运动员正在进行长跑锻练 从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质 其浓度变化如图 图中p q r三曲线依次代表 a o2 co2 乳酸b 乳酸