【课件】细胞呼吸的原理和应用（第二课时）课件2021-2022学年高一上学期生物人教版必修1

1、第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第3节 细胞呼吸的原理和应用-2新人新人教版教版 必修一必修一 分子与细胞分子与细胞我们在运动后常会肌肉发酸，为什么？我们在运动后常会肌肉发酸，为什么？加入酵母后，为什么能制作酒？果酒制作的原理是？加入酵母后，为什么能制作酒？果酒制作的原理是？加入乳酸菌后，牛奶为什么会变成酸奶？加入乳酸菌后，牛奶为什么会变成酸奶？泡菜制作成功后为什么是酸的，制作原理是？泡菜制作成功后为什么是酸的，制作原理是？均在无氧条件下，细胞进行了无氧呼吸，产生了酒精或者乳酸。三、无氧呼吸1、场所：细胞质基质（2）第二阶段（丙酮酸不彻底氧化分解），不放能（1）第一阶段2

2、CH3COCOOH+4H 2CO2+2C2H5OH酶2CH2CH3 3COCOOHCOCOOH+4H 2C3H6O3酶C6H12O62CH3COCOOH+4H+少量能量酶2、过程：C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶总反应式：C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量酶注意：无氧呼吸有且只有第一阶段释放能量，第二阶段不放能。3、无氧呼吸的化学反应式 （1）酒精发酵：C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶（2）乳酸发酵1mol葡萄糖释放196.65KJ，有61.08KJ转移至ATP（2molATP)1mol葡萄糖释放225.94KJ，有61.0

3、8KJ转移至ATP 同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？ 无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在或中。发酵实例：大多数植物、酵母菌等。C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量(2molATP)酶实例：乳酸菌、高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等。思考：（1）不同生物的无氧呼吸情况归纳根据无氧呼吸的过程分析，无氧呼吸过程产物不同的直接原因？（2）1mol葡萄糖在无氧呼吸（产物为乳酸）中大约能生成多 少ATP？生物无氧呼吸产物植物大多数植物细胞酒精和CO2马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等乳酸动物 骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等乳酸微生物乳酸菌等乳酸酵母菌等酒精和CO

4、2酶不同2mol ATP葡萄糖C6H12O6C C3 3H H4 4O O3 3C C3 3H H4 4O O3 3丙酮酸 H ATPATPO2酒精 C2H5OH酶酶1 1 C3H6O3乳酸 酶酶2 2 CO2酶酶细胞质基质细胞质基质A.在缺氧的条件下进行B.需要酶的催化C. 氧化分解有机物不彻底D.释放出少量的能量概念：无氧呼吸特点无氧呼吸小结主要场所：细胞质基质总反应式：C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸) + 能量+ 2CO2+能量2C2H5OH(酒精或CH3CH2OH)C6H12O6酶在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。思考与讨论思

5、考与讨论1、为什么不同的生物无氧呼吸的产物不同？ 细胞质基质中所含呼吸酶的种类不同。3、蓝藻（原核生物）没有线粒体，为什么可以进行有氧呼吸？ 细胞质基质和细胞膜有与有氧呼吸有关的酶。2、无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？不一定不能，例如：哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫能，例如：好氧细菌利用细胞质基质和细胞膜完成有氧呼吸。4、线粒体能分解葡萄糖吗？ 不能葡萄糖线粒体无反应丙酮酸线粒体CO2 HO能量试管A+酵母菌+葡萄糖+空气试管B+线粒体+葡萄糖+空气试管C+细胞质基质+葡萄糖+空气葡萄糖分解，有CO2葡萄糖不分解，无CO2葡萄糖分解，无CO2，有丙酮酸外膜内膜线粒体基质嵴思考与讨论1、为什么不同的

6、生物无氧呼吸的产物不同？ 细胞质基质中所含呼吸酶的种类不同。3、蓝藻（原核生物）没有线粒体，为什么可以进行有氧呼吸？ 细胞质基质和细胞膜有与有氧呼吸有关的酶。2、无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？不一定不能，例如：哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫能，例如：好氧细菌利用细胞质基质和细胞膜完成有氧呼吸。试管A+酵母菌+葡萄糖+空气试管B+线粒体+葡萄糖+空气试管C+细胞质基质+葡萄糖+空气葡萄糖分葡萄糖分解，有解，有CO2CO2葡萄糖不分葡萄糖不分解，无解，无CO2CO2葡萄糖分解，无葡萄糖分解，无CO2CO2，有丙酮酸，有丙酮酸葡萄糖线粒体无反应丙酮酸线粒体CO2 HO能量4、线粒体能分解葡萄糖吗？NO

7、C6H12O6 能量能量（少（少）12H2O + 能量能量(多）多）酶酶酶酶 能量（少）能量（少）酶酶细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体散失散失散失散失散失散失34ATPH少少2丙酮酸丙酮酸2ATP6CO26H2OH 多多2ATP6O22酒精酒精+2CO2 +能量能量酶酶2乳酸乳酸+能量能量酶酶有氧呼吸和有氧呼吸和无氧呼吸过无氧呼吸过程有何异同程有何异同有氧呼吸无氧呼吸细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体细胞质基质细胞质基质氧气、酶、适宜温度氧气、酶、适宜温度无氧、酶、适宜温度无氧、酶、适宜温度葡萄糖、水、葡萄糖、水、O O2 2葡萄糖葡萄糖COCO2 2 、 H H2 2O O乳酸乳酸 / /

8、 酒精和酒精和COCO2 2第第1 1、2 2阶段阶段第第1 1阶段阶段多多少（大部分能量储存在乳酸或酒精中）少（大部分能量储存在乳酸或酒精中）不彻底不彻底1.1.过程过程: :第一阶段完全相同。第一阶段完全相同。2.2.条件条件: :都需要多种酶的催化。都需要多种酶的催化。3.3.本质本质: :都是氧化分解有机物，释放能量，生成都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATPATP。第第1 1、2 2、3 3阶段阶段第第1 1阶段阶段四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较彻底彻底细胞呼吸方式的判定方法1细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系(以葡萄糖为呼吸底物)(1)有氧呼吸：C6H12O6O2CO2166。(

9、2)无氧呼吸：C6H12O6CO2酒精122或C6H12O6乳酸12。(3)消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2摩尔数：有氧呼吸需要的O2有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和34。(4)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数：无氧呼吸有氧呼吸31。据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况。在以C6H12O6为呼吸底物的情况下,CO2释放量和O2的消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：(1)没有COCO2 2释放时,细胞只进行_产生_，此种情况下，容器内气体体积_变化，如_的无氧呼吸。(2)不消耗O2，但产生CO2,细胞只进行_产生_。此种情况下容器内气体体积_,如_的无氧呼吸。(3

10、)CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行_，此种情况下，容器内气体体积_，但若将CO2吸收，可引起气体体积_。（4）若细胞CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。无氧呼吸乳酸不发生无氧呼吸酒精增大酵母菌马铃薯块茎有氧呼吸不变变小细胞呼吸方式的判定方法(5)当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行_和_两种方式，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸。此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可如下分析：若 ，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率_。若 ，无氧呼吸消耗葡萄糖速率_有氧呼吸。若 ，有氧呼吸消耗葡萄糖速率_无氧呼吸。34oco22VV34oco22VV34oco

11、22VV酒精发酵有氧呼吸大于相等大于C6H12O6 + 6H2O + 6O2酶6CO2 + 12H2O + 能量能量C6H12O6酶2C2H5OH+ 2CO2 + 能量能量C6H12O6酶2C3H6O3 + 能量能量2、如果用绿色叶片作实验材料，则必须进行怎样的操作？煮熟煮熟的种的种子子20%NaOH5mL设置对照组（校正装置)遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。呼吸速率以单位时间的O2消耗量为指标。1、若要消除物理因素引起的气体体积变化，应该怎么办？为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。结果预测和结论：a.若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴

12、，则说明种子只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸。b.若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子只进行产酒精的无氧呼吸。c.若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子既进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸。左移不动不动右移左移右移经典题型：液滴移动问题结果预测和结论：d.若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子进行以脂肪为呼吸底物的有氧呼吸。e.若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡。经典题型：液滴移动问题左移左移不动不动下图是探究酵母菌呼吸方式的装置，下列相关叙述错误的是（ ） A假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴不动

13、，说明酵母菌只进行有氧呼吸B假设装置一中的液滴不动，装置二中的液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸C假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸D假设装置一中和装置二中的液滴均不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸 D以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是()A甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点B甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的D点C甲图的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的D甲图中氧浓度为d时没有酒精产生B五、细胞呼吸的概念和意义1、概念（P94）：细胞呼吸是指有机物在细

14、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、发生场所：_ 2、分解底物：_3、呼吸产物：_4、反应类型：_5、能量变化：活细胞内生物体内有机物例，糖类、脂质、蛋白质等CO2、H2O等其他产物氧化分解有机物中的化学能 释放能量（生成ATP +热能）五、细胞呼吸的概念和意义（1）为生物体提供能量细胞呼吸能量热能散失能量转移ATPADPPi能量细胞分裂生长发育主动运输肌肉收缩神经冲动的传导C6H12O6CO2H2O2、细胞呼吸的意义五、细胞呼吸的概念和意义（2）生物体代谢的枢纽2、细胞呼吸的意义蛋白质、糖类和脂质的代谢

15、，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。（3）维持恒温动物的体温丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖甘油甘油氨基酸氨基酸如：（1）低等植物高等植物 （2）生长快的植物生长慢的植物 （3）草本植物土本植物 （4）阳生大于阴生植物 (1) 生殖器官营养器官（2）幼嫩器官年老器官 如生长期高于成熟期六、影响细胞呼吸的因素-内部因素注：第一种情况是由于遗传物质不同引起的；遗传因素决定酶的种类和数量，进而影响呼吸的类型、速率等。第二、三种情况是由于基因的选择性表达引起的。6O6O2 2酶酶3 312H12H2 2O O34ATP34ATP20H20H6CO6CO2 22ATP2ATP酶酶2 2线粒体线粒体C C6 6H

16、H1212O O6 6C C3 3H H4 4O O3 3（丙酮酸）（丙酮酸）细胞质基质细胞质基质酶酶1 14H4H2ATP2ATP6H6H2 2O O看图再说话：看图再说话：影响呼吸作用的外界因素有哪些？氧气浓度氧气浓度-原料原料越多越多促进促进反应反应二氧化碳二氧化碳-产物产物越多越多抑制抑制反应反应温度温度-影响酶活性影响酶活性水水-自由水越多代谢越快自由水越多代谢越快六、影响细胞呼吸的因素-外部因素应用：贮存水果时，适当降低温度，可降低与细胞呼吸有关酶的活性，而延长保存时间。大棚栽培植物有昼夜温差.温度通过影响呼吸作用相关酶的活性来影响呼吸作用植物呼吸作用最适温度在25-30最适温度:

17、细胞呼吸最强。超过最适温度:呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。低于最适温度:呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。2、O2浓度：（1）对有氧呼吸：六、影响细胞呼吸的因素O2是有氧呼吸所必需的，但O2会抑制无氧呼吸直接影响呼吸速率和呼吸性质。（2）对无氧呼吸：限制因素：酶活性和数量曲线分析：随着O2浓度升高，有氧呼吸速率增加；但O2浓度升高到一定程度后，受到酶活性和数量限制，有氧呼吸速率不再变化。曲线分析：随着O2浓度升高，无氧呼吸速率不断下降，最终下降为零。（3）对既有有氧呼吸又有无氧呼吸的：（1）O2浓度为A时， （2）O2浓度为C时， （3）O2浓度0-10%时， （6）O2浓度为R

18、时， （4）O2浓度10%时， 只有无氧呼吸。无氧呼吸消失点；之后只进行有氧呼吸。呼吸并存。只进行有氧呼吸。有氧呼吸和无氧（5）CO2中的C来自于 有机物中的C有机物消耗量最少。此时O2浓度为储存的最适氧气浓度。CO2产生量最少，细胞呼吸最弱。A AB BC CD DO O2 2吸收量吸收量（= =有氧呼吸有氧呼吸COCO2 2释放量）释放量）（3）对既有有氧呼吸又有无氧呼吸的：（7）AB段： （8）OAC面积： 氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制。无氧呼吸产生的 CO2总量。A AB BC CD DO O2 2吸收量吸收量（9）若红线被实线分成两等份（BE=EF），说明什么？此时两种呼吸方式消耗的

19、葡萄糖的比是？说明此时有氧呼吸和无氧呼吸的产生CO2的量相等。1：3（10）哪个点对应的氧气浓度最有利于蔬果的贮存？为什么？（蔬菜储存条件？种子的储存条件？） R点点细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。蔬菜：零上低温、低氧、适宜湿度种子：零上低温、低氧、干燥E EF F3、水分：4、CO2：CO2为呼吸作用产物，会抑制呼吸作用。在一定范围内，自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。但是水含量过多的时候，导致无氧呼吸。 应用：适当灌溉；促进呼吸作用，又要防止无氧呼吸产生酒精导致根腐烂。粮油种子贮藏前风干、晾晒：干种子萌发前浸泡： 增加CO2浓度，降低O2浓度有良好的保鲜效果。从化学平衡角度析，CO2

20、浓度增加，呼吸速率下降。应用：储藏粮食时适当增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。七、细胞呼吸原理的应用 选用选用“创可贴创可贴”等敷等敷料包扎伤口，既为伤口敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为上了药物，又为伤口创造伤口创造了疏松透气的环境、避免了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖厌氧病原菌的繁殖，从而，从而有利于伤口的痊愈。有利于伤口的痊愈。 酵母菌是兼性厌氧微酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通生物。酵母菌在适宜的通气、温度和气、温度和pHpH等条件下，等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；进行有氧呼吸并大量繁殖；在在无氧条件下则进行酒精无氧条件下则进行酒精发酵发酵。 对于板

21、结的土壤及时对于板结的土壤及时松松土透气，可以促进根细胞有土透气，可以促进根细胞有氧呼吸，有利于根系的生长氧呼吸，有利于根系的生长和对无机盐的吸收。和对无机盐的吸收。此外还此外还有利于土壤中好氧微生物的有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物生长繁殖，促使这些微生物对有机物的分解，从而有利对有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收于植物对无机盐的吸收。物质的储存：物质的储存：（1 1）储存储存粮食粮食：适宜的低温，低氧，适宜的低温，低氧，干燥（水分很少）；干燥（水分很少）；（2 2）储存水果、蔬菜：储存水果、蔬菜：适宜的适宜的低温，低氧，适宜的湿度低温，低氧，适宜的湿度。 较深的伤口

22、里较深的伤口里缺少氧缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量在这种环境中生存并大量繁殖繁殖。所以，伤口较深或。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。时请医生处理。 有氧运动是指人体细胞有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通的体育锻炼。人体细胞通过过有氧呼吸可以获得较多的能有氧呼吸可以获得较多的能量量。相反，百米冲刺等。相反，百米冲刺等无氧无氧运动，是人体细胞在缺氧条运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。件下进行的高速运动。教材P95思考讨论2.生活和生产中还有哪些应用细

23、胞呼吸原理的实例？试再举一两例加以说明。（1）清晨给鱼塘增氧（2）提倡晚跑、慢跑（3）鲶鱼效应经过一晚上水生生物呼吸作用，消耗水体溶解氧；清晨增氧供鱼有氧呼吸。经过白天植物光合作用，制造氧气，傍晚氧气含量最高，慢跑进行有氧呼吸水中沙丁鱼的大量运动，增加水体溶解氧，供沙丁鱼呼吸作用（4）酸奶泡菜制作乳酸菌进行无氧呼吸，产生乳酸。二、拓展应用1、松土透气可以使根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，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

24、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。课后练习课后练习P96二、拓展应用2、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。课后练习课后练习P96细胞呼吸的原理和应用呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸酶酶 C6H12O6 6H2O 6O26CO212H