细胞呼吸的原理和应用 第二课时 教学课件【知识精讲+备课精研】 高一生物 （人教版2019必修1）

细胞的能量供应和利用第5章第3节

细胞呼吸的原理和应用本节聚焦细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？一有氧呼吸

细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸（主要）外膜内膜线粒体基质嵴线粒体是有氧呼吸的主要场所外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴增大膜面积分布有氧呼吸的酶基质分布有氧呼吸的酶C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶一有氧呼吸A组B组C组细胞质基质线粒体细胞匀浆加入等量葡萄糖有氧呼吸场所分析细胞质基质可以分解葡萄糖；线粒体不能直接分解葡萄糖；线粒体促进了葡萄糖的分解。大量的科学研究表明：有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体。先由细胞质基质完成葡萄糖的初步分解，之后由线粒体完成剩下的部分。一有氧呼吸

阅读教材，结合图示，尝试用反应式表示有氧呼吸的三个阶段（1）C6H12O6酶2CH3COCOOH+4[H]+能量（2）2CH3COCOOH+6H2O6CO2+20[H]+能量酶（3）24[H]+6O212H2O+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，生成许多ATP的过程。一有氧呼吸

（1）第一阶段：C6H12O62丙酮酸C3H4O3酶4[H]ATP热能能量线粒体细胞质基质①C6H12O6酶+4[H]+能量场所：细胞质基质2C3H4O3（少量）线粒体基质小分子NAD+是电子和H+的载体通常将NADH简化为[H]，读作还原氢NAD+NADHNAD+有氧呼吸第一阶段概览葡萄糖（C6H12O6）2×丙酮酸（C3H4O3）ATP（少量）NADH（[H]）细胞质基质NAD+ADP+Pi多种酶一有氧呼吸线粒体6CO220[H]②酶6CO2+20[H]+能量2C3H4O3+6H2O（少量）C6H12O62丙酮酸酶4[H]细胞质基质①酶6H2OATP热能能量ATP热能能量C3H4O3（2）第二阶段：场所：线粒体基质丙酮酸CO2H2O少量ATP[H]有氧呼吸第二阶段概括线粒体基质一有氧呼吸线粒体6CO220[H]②C6H12O62丙酮酸酶4[H]细胞质基质①酶6H2OATP热能能量ATP热能能量C3H4O3（3）第三阶段：酶12H2O+能量24[H]+6O2（大量）场所：线粒体内膜12H2O6O2酶③ATP热能能量能量转移路径：电子势能→H+浓度势能→ATP有氧呼吸第三阶段第一阶段产生的[H]线粒体内膜第二阶段产生的[H]H2OO2大量ATP有氧呼吸第三阶段一有氧呼吸

有氧呼吸是指在氧的参与下，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，生成大量ATP的过程。C6H12O6+6O2

+6H2O6CO2+12H2O+能量酶反应式中两边的水能否约去？思考·讨论1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，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？2.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？1.转化效率高达34％，约使32molADP转化为ATP。其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。2.保证有机物中的能量得到最充分的利用，使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。小结葡萄糖丙酮酸少量ATP[H]细胞质基质CO2H2O少量ATP[H]H2OO2大量ATP尝试在下图画中出有氧呼吸简要过程一有氧呼吸尝试在下图画中出有氧呼吸简要过程葡萄糖丙酮酸少量ATP[H]细胞质基质CO2H2O少量ATP[H]H2OO2大量ATP二无氧呼吸1、酸奶发酵时，牛奶为什么要加满？盖子排气孔为什么要封闭？家用酸奶机可以进行酸奶和米酒发酵。酸奶发酵时，牛奶要加满，盖子的排气孔要封闭。甜酒发酵时，米中间要挖一个窝，盖子留一个排气孔。试分析这是为什么呢?【问题探讨】酸奶发酵是乳酸菌发酵，只进行无氧呼吸，不需要氧气，所以牛奶加满。发酵不产生气体，排气孔封闭。挖一个窝可以保留部分空气，让酵母菌进行有氧呼吸，繁殖更快，接着进行无氧呼吸，产生酒精和CO2,因此要开排气孔。2、甜酒发酵时为什么要挖一个窝？盖子为什么要留一个排气孔？1952年，二战后驻扎在东京的一位美国士兵虽然滴酒不沾，但也会进入醉酒的状态，难以解释的醉酒现象时常发生。25年后，一个内科医生终于诊断出了其中的病因。原来在他的肠道里，生活着一种突变的酵母菌，这些突变酵母细胞利用摄入到人体内的糖类作为原料，通过糖酵解和乙醇发酵，制造出乙醇（酒精）。图片摘自《生命动力》酶酶酶乳酸菌图片摘自《生命动力》（二）无氧呼吸过程——乳酸发酵酶酶无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。二无氧呼吸

第一阶段：葡萄糖的初步分解与有氧呼吸第一阶段完全相同C6H12O6酶+4[H]+少量能量2C3H4O3（丙酮酸）第二阶段：丙酮酸不彻底分解1.场所

细胞质基质2.过程丙酮酸和[H]在不同酶催化下形成酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量的ATP二无氧呼吸

反应总式例：大多数植物、酵母菌例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量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。细胞中画出无氧呼吸的过程细胞质基质C6H12O62丙酮酸(2C3H4O3)能量（热能，2ATP）酶[H]2乳酸(C3H6O3)酶酶2酒精(C2H6O)+2CO2人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。无氧呼吸危害：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！有氧呼吸和无氧呼吸的比较

结合下图思考有氧呼吸和无氧呼吸的区别和联系【知识小结】

不同点有氧呼吸无氧呼吸场所条件产物能量相同联系实质细胞质基质、线粒体细胞质基质氧气、酶等酶等CO2和H2O酒精和CO2或乳酸释放大量能量释放少量能量分解有机物，释放能量第一阶段反应场所和过程完全相同葡萄糖丙酮酸有氧无氧CO2+H2O+能量（大量）C2H3OH+CO2+能量（少量）C3H6O3+能量（少量）三细胞呼吸1.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。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。（1）为生物体的生命活动提供能量（2）生物体代谢的枢纽（如丙酮酸）核酸蛋白质多糖脂肪核苷酸氨基酸丙酮酸单糖脂肪酸糖酵解β氧化脱氨基乙酰辅酶A2.意义巩固练习1.检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列描述正确的是()A．如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行

有氧呼吸B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，则酵母菌

只进行无氧呼吸C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2D．酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾溶液

变灰绿色C2.制作啤酒的工艺流程实际上是应用酵母菌的细胞呼吸，将小麦和酵母菌放入发酵罐，之后进行怎样处理方能制造出大量的啤酒()

A．马上密闭，保持30～40℃的温度B．一直通风，不密闭，保持30～40℃C．先通风后密闭，保持60℃以上D．先通风后密闭，保持30～40℃D3．右图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶1、酶2和酶3依次分别存在于(

)A．线粒体、线粒体和细胞质基质B．线粒体、细胞质基质和线粒体C．细胞质基质、线粒体和细胞质基质D．细胞质基质、细胞质基质和线粒体C4.人体内氢随化合物在体内代谢转移的过程如图所示，下列分析中合理的是()

A．①过程发生在核糖体上，水中的H只来自于—NH2B．在缺氧的情况下，③