新教材人教版高中生物必修一 5.3 细胞呼吸的原理和应用 教学课件

1、第3节 细胞呼吸的原理和应用2022/8/17第5章 细胞的能量供应和利用 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。呼吸作用一、细胞呼吸的方式实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 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。（1）提出问题 酵母菌在有氧条件下产生的气体是CO2吗？ 酵母菌在无氧条件下的产物是什么？（2）作出假设 酵母菌在有氧条件下产生CO2。 酵母菌在无氧条件下产生酒精和CO2。（3）设计实验确定实验目的自变量是什么因变量是什么细化如何控制自变量如何检测因变量控制无关变量控制那些可能影响实验结果的因素写出具体做法方

2、法步骤材料用具等设计实验的思路（3）设计实验自变量:因变量:细胞呼吸的产物 有无氧气CO2酒精如何控制自变量？有氧条件：无氧条件：A组：通入空气B组：密封如何检测因变量？CO2的检测通入澄清石灰水溴麝香草酚蓝溶液（浑浊程度）（蓝绿黄的时间）酒精的检测：酸性条件下的重铬酸钾（橙色 灰绿色）无关变量:除自变量外，对实验结果造成影响的可变因素如培养液的浓度、温度、pH、营养条件、酵母菌的活性、CO2等除自变量以外，还有哪些因素会影响实验结果？总结：无关变量遵循相同且适宜的原则（4）实验步骤思考：（1）葡萄糖溶液需要煮沸的目的：为了灭菌，避免其他微生物的呼吸作用对实验产生干扰（2）葡萄糖溶液需要煮沸再

3、冷却后放入锥形瓶的原因是：防止酵母菌被杀死酵母菌培养液配置：取20g新鲜的食用酵母菌均分为两份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中，分别向两瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。（3）酵母菌的培养时间应适当延长的原因是：葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中葡萄糖。（5）实验装置甲、乙两个装置，哪个是有氧装置，哪个是无氧装置？有氧装置无氧装置甲装置：将装置甲连通橡皮球的目的：保证O2的充分供应。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。（5）实验装置乙装置：B瓶应封口

4、放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的：消耗完B瓶中的O2，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。（6）实验结果酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。有氧条件下产生大量CO2无氧条件下产生酒精和少量CO2酵母菌呼吸作用的类型有氧呼吸无氧呼吸思考：探究酵母菌细胞呼吸的方式，这个实验是不是对照实验？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，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。特点：这些实验组的结果都是事先未知的二、有氧呼吸1.概念：2.反应的主要场所：线粒体外膜内膜嵴基质（液态）细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有

5、机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。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。3.过程：2丙酮酸（C3H4O3） 细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6 主动运输C6H12O6 酶少量能量4H 2丙酮酸 6H2O酶20H 6CO2 少量能量6O2 H与O2结合 12H2O大量能量场所：细胞质基质物质变化：产能情况：少量能量场所：线粒体基质物质变化：产能情况：少量能量酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H +4H C6H12O62丙酮酸（C3H4O3） 酶场所：线粒体内膜物质

6、变化：产能情况：大量能量24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶总反应式:物质变化：有机物（葡萄糖） 无机物（CO2+H2O）能量变化：2870kJATP977.28kJ热能散失有机物中稳定的化学能 热能散失+ATP中活跃的化学能C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶总反应式:1、C原子的运动轨迹C6H12O62C3H4O36CO 2+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6

7、CO2酶总反应式:2、H原子的运动轨迹C6H12O64H2C3H4O3+6H2O20H12H2O+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶总反应式:3、O原子的运动轨迹C6H12O62C3H4O3+6H2O 6CO 2+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶6O212H2OC6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶-12H2O

8、C6H12O6 6H2O6CO26O22个丙酮酸1、O原子的运动轨迹（丙酮酸）C6H12O6 2个丙酮酸 6CO2C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶2、C原子的运动轨迹（丙酮酸）C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶3、H原子的运动轨迹（丙酮酸、NADH）（NADH）2个丙酮酸4HC6H12O66H2O12H12H2O8HC6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶总反应式:物质变化：有机物（葡萄糖） 无机物（CO2+H2O）能量变化：2870kJATP977.28kJ热能散失有机

9、物中稳定的化学能 热能散失+ATP中活跃的化学能思考 讨论（书本P93）1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870KJ的能量，可以使977.28KJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？大约34%32molADP转化为ATP2.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？可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量能够缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。有氧呼吸过程温和，常温常压，多种酶的催化。释放的能量大部分以热能的形式散

10、失，小部分储存在ATP中。有机物中的能量逐级释放；保证有机物中的能量得到充分利用。有氧呼吸的特点三、无氧呼吸1.概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，释放少量能量，生成少量ATP的过程。2.过程：2丙酮酸（C3H4O3） C6H12O6 酶少量能量4H 酶酶2酒精（C2H5OH）+2CO22乳酸（C3H6O3）细胞质基质3.总反应式:C6H12O6 +2CO2酶2C2H5OH+少量能量C6H12O6 （乳酸）酶2C3H6O3+少量能量3.总反应式:C6H12O6 +2CO2酶2C2H5OH+少量能量C6H12O6 （乳酸）酶2C3H6O3+少量能量像酵

11、母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸叫做发酵，根据发酵产物不同，产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。不同的生物无氧呼吸的方式不同，请将下面生物进行分类：甜菜块根玉米的根毛细胞马铃薯块茎人体剧烈运动时的部分肌肉细胞酵母菌乳酸菌 玉米的胚苹果 玉米的根（水淹）产酒精、二氧化碳的；产乳酸的是。填一填： 类 型比较项目 场所第一阶段 细胞质基质第二、三阶段 线粒体细胞质基质条件O2、酶、适宜温度无O2 、酶、适宜温度产物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸释放能量较多（三个阶段均合成ATP）较少(第一阶段合成ATP)有氧呼吸无氧呼吸4.有氧呼吸与无氧呼吸之间的区别：分解程度彻底不彻底不同点过程实质第

12、一阶段反应完全相同分解有机物，释放能量，合成ATP 相同点意义为生物体的各项生命活动提供能量5.细胞呼吸的意义（1）为生物体的生命活动提供能量。绝大多数生命活动的所需要的能量（ATP）都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。（2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。影响细胞呼吸的因素：C6H12O6 +6H2O +6O2酶6CO2 +12H2O+能量温度温度、氧气、二氧化碳、水四、影响呼吸作用的环境因素水氧气二氧化碳O2浓度0时

13、，只进行无氧呼吸。0O2浓度10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。O2浓度10%时，只进行有氧呼吸。O2浓度为 5% 时，有机物消耗最少，利于储存粮食、水果。氧气（1）曲线分析由曲线可知，O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用。（2）应用生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。中耕松土增加根的有氧呼吸有利于矿质离子的吸收。还可以抑制无氧呼吸产生酒精，防止植物烂根。在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。2. 温度（1）温度主要通过影响呼吸酶的活性，进而影响呼吸作用。在一定的温度范围内，呼吸

14、强度随着温度的升高而增强；但超过一定的温度，酶的活性下降，甚至会变性失活，从而使呼吸作用减弱直至停止。（2）应用生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。温水和面发酵快。3. 二氧化碳（1）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。（2）应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。4. 水分（1）在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。（2）应用粮食在收仓储存之前要进行晾晒，甚至烘干，减少水分，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。干种子在萌发时，要浸泡以增强代谢。酿

15、酒的时候，为什么早期通气，后期密封？早期通气：促进酵母菌有氧呼吸，为其进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力，有利于菌种的繁殖后期密封：促进酵母菌无氧呼吸，有利于产生酒精思考： 细胞呼吸方式的实验探究（1）实验设计：欲确认某生物的呼吸类型， （2）实验结果预测和结论（如下表）应设置两套呼吸装置，如图所示： 探究：1、温度温度主要是通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸作用。 应用：低温下贮藏水果、蔬菜。四、影响呼吸作用的环境因素 在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。 2、O2的浓度甲：一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，

16、但氧浓度达到一定值时，不再增加(底物的量或酶的量限制）。乙：无氧呼吸随氧浓度增加而受抑制，氧浓度达一定值时，被完全抑制。 2、O2的浓度 2、O2的浓度 在O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；浓度为b(10%)以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为b(10%)以上，只进行有氧呼吸。 应用：降低氧的浓度保鲜蔬菜、水果。松土增加根的有氧呼吸等。 3、CO2浓度 CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用。CO2浓度升高到1%10%时，呼吸作用明显被抑制。 应用：地窖来贮藏大白菜、甘薯等。 4、水 在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快。 应用：种子在贮藏时应处于风干状态，使呼吸作用降至最低，

17、以减少有机物的消耗。四.细胞呼吸原理的应用1.用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧菌的无氧呼吸，从而抑制其繁殖。2.酿酒早期通气：促进酵母菌有氧呼吸，为其进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力，有利于菌种的繁殖后期密封：促进酵母菌无氧呼吸，有利于产生酒精3.食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，利于需氧型细菌（醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌）的有氧呼吸，从而促进繁殖。4.中耕松土：促进根部有氧呼吸，为主动运输提供能量，从而有利于矿质元素的吸收；无土栽培时需要不断的通入空气，一方面促进矿质元素的吸收，另外还可以抑制无氧呼吸产生酒精，防止植物烂根。5.储存粮食、水果：低温、低氧（细胞呼吸强度弱，消耗的有机物少）。粮食要晒干，减少自由水，可降低呼吸作用。而水果储存要保持一定的湿度。6.提倡有氧运动：慢跑时肌细胞进行有氧呼吸，不会产生乳酸而导致肌肉酸痛。7.利用酵母菌发面：发面时，酵母菌细胞呼吸产生的CO2会