【课件】细胞呼吸的原理和应用课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第五章细胞的能量供应和利用第5.3节细胞呼吸的原理和应用本节目标01细胞呼吸的概念及与ATP的关系探究酵母菌的呼吸方式02新课导入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、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？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它自身有什么意义？通气利于酵母菌进行分裂，密封便于酵母菌产生酒精。有氧呼吸分解有机物释放的能量多，为酵母菌生命活动提高充足的动力。提供少量能量。新课导入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”和“呼吸作用”有什么区别吗？呼吸作用与ATP合成关系？细胞呼吸方式1.细胞呼吸是否都需要氧？2.生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸探究实验的一般步骤提出问题作出假设实施实验设计实验分析结果表达与交流探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题：1、酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精，是在有氧还是无氧条件下进行的？

2、酵母菌的细胞呼吸会产生CO2，在不同条件下产生的CO2是否一样多？酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。同学们给出的答案可能有：有氧条件下产生CO2，无氧条件下产生酒精；有氧条件下产生酒精，无氧条件下产生CO2；有氧条件下和无氧条件下都产生酒精和CO2；有氧、无氧条件下都产生CO2，无氧条件下产生酒精；…作出假设提出问题作出假设实施实验设计实验分析结果表达与交流1.酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精3.酵母菌有氧呼吸比无氧呼吸产生的CO2多2.酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2提出问题作出假设实施实验设计实验分析结果表达与交流分析变量自变量：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反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性实验思路细胞呼吸的条件探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式设计实验：1、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？2、怎样控制有氧和无氧的条件？3、怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生?如何比较

CO2产生的多少？葡萄糖溶液（1）CO2的检测方法

CO2使澄清石灰水变浑浊

CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。（2）酒精的检测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。因变量：产物检测方式控制无关变量空气中的二氧化碳让空气先通过NaOH溶液温度置于相同适宜温度下营养物质给予相同的适量营养无关变量的相同且适宜原则思考：还有哪些因素会影响实验结果？产物产生情况实验结果视频节选自人民教育电子音像出版社实验结果：ABAB刚加入重铬酸钾一段时间以后检测酒精的产生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实验结论：有氧条件，酵母菌产生大量的CO2实验结论：无氧条件，酵母菌产生大量酒精和少量的CO2分析结果，得出结论：通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。操作细节：注意事项：（1）浓硫酸有腐蚀性，向试管中滴加浓硫酸时要缓慢、小心。（2）由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，因将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。酵母菌培养液的滤液对比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。本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？本实验的两组都是实验组探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。小结科学探究的一般过程提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论观察实验资料自变量因变量无关变量1、下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，以下说法中正确的是(

)。

A．两个装置均需要在黑暗条件下进行B．装置乙在Ⅲ处可检测到有酒精生成C．装置乙中应让Ⅱ先静置一会再与Ⅲ连接D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2C应用探究

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。外膜内膜基质嵴有氧呼吸线粒体结构：（1）双层膜：外膜：使线粒体与周围的细胞质基质分开内膜：有许多种与有氧呼吸有关的酶（2）嵴：由内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成，嵴使内膜的面积大大增加，有利于有氧呼吸的进行（3）基质：嵴的周围充满了液态的基质，线粒体基质中含有少量DNA、RNA和核糖体，含有多种与氧呼吸有关的酶基质嵴外膜内膜膜内空间线粒体结构主要场所：有氧呼吸总反应式：

C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶主要是在线粒体还有其他场所吗？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。有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2C3H4O3

+4[H]+少量能量（丙酮酸）场所：细胞质基质①知识要点小分子NAD+是电子和H+的载体呼吸作用中通常将还原性辅酶I(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多种酶有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2C3H4O3

+4[H]+少量能量（丙酮酸）场所：细胞质基质①丙酮酸彻底水解酶6CO2

+20[H]+少量能量场所：线粒体基质②2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O知识要点有氧呼吸第二阶段有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2C3H4O3

+4[H]+少量能量

（丙酮酸）场所：细胞质基质①丙酮酸彻底水解酶6CO2

+20[H]+少量能量场所：线粒体基质②2C3H4O3（丙酮酸）[H]的氧化酶12H2O+少量能量场所：线粒体内膜③24[H]+6O2+6H2O知识要点能量转移路径：电子势能→H+浓度势能→ATP有氧呼吸第三阶段线粒体细胞质基质葡萄糖2丙酮酸酶少量能量CO2酶酶O2大量能量少量能量H2OH2O2丙酮酸有氧呼吸的过程少量[H]大量[H]②①③2、是否每阶段都有[H]生成？大量生成[H]在第几阶段？3、是否每阶段都有能量生成？大量生成能量在第几阶段？4、氧气在第几阶段被利用？CO2在第几阶段生成？5、给有氧呼吸3个阶段的场所排序。6、上述反应产物中的CO2和H2O中的O分别来自反应物中的什么物质?讨论：C6H12O6+6O2

+6H2O6CO2+12H2O+能量酶不是，有氧呼吸第二阶段是，有氧呼吸第三阶段有氧呼吸第三阶段，有氧呼吸第二阶段3-2-1b.H原子的运动轨迹C6H12O64[H]2C3H4O3+6H2O20[H]12H2Oa.C原子的运动轨迹C6H12O62C3H4O36CO

2c.O原子的运动轨迹C6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O有氧呼吸场所反应物产物能量第一阶段第二阶段第三阶段有氧呼吸三个阶段的比较细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量丙酮酸、水CO2、[H]少量[H]、O2H2O大量线粒体基质线粒体内膜例1.下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：C6H12O123O2酶酶456酶[H][H]

(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质：

、

_____、

。(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少

、

____、

。(3)有氧呼吸的主要场所是

______，进入该场所的呼吸底物是_____

。(4)用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是_______________葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳H2O丙酮酸CO2少少大量线粒体丙酮酸6C6H12O6+6O2+6H2O

6CO2+12H2O+能量酶有氧呼吸最常利用的物质是________,其反应式：葡萄糖知识要点1、在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解可以释放出约为2870kJ的能量，可使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?思考·讨论：有氧呼吸的能量利用特点34﹪，32。1mol葡萄糖释放2870kJ的能量977.28kJ储存在ATP中大部分以热能形式散失稳定化学能活跃化学能有机物中稳定的化学能转变为热能、ATP中活跃的化学能有氧呼吸中能量的变化有氧呼吸：是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，生成大量ATP的过程。知识要点同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有的特点有：（1）有氧呼吸过程温和；（2）有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；（3）这些能量有相当一部分储存在ATP中。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？思考·讨论：有氧呼吸的能量利用特点可以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。应用探究1.

如图表示细胞呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是（）A.①、②和③分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质B.①和②中所含酶的种类相同C.②和③都能产生大量ATPD.甲、乙分别代表丙酮酸和[H]

D1酵母菌的无氧呼吸实验

葡萄糖→酒精+二氧化碳（CO2）回顾所学

一段时间以后ABAB刚加入重铬酸钾A:有氧条件下酵母菌培养液B:无氧条件下酵母菌培养液分析资料，了解酵母菌无氧呼吸的产物

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）。无氧呼吸概念：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。酶不彻底氧化产物+少量能量有机物无氧总反应式：不彻底氧化产物指什么呢？问：为什么不同生物无氧呼吸的产物不同？所含酶的种类不同细胞质基质C6H12O6

酶少量能量4[H]2丙酮酸第一阶段细胞质基质线粒体（CH3COCOOH）第一阶段：葡萄糖２丙酮酸+4[H]酶细胞质基质葡萄糖的初步分解+能量（少量）无氧呼吸的过程无氧呼吸的过程细胞质基质C6H12O6

酶少量能量4[H]2丙酮酸第一阶段细胞质基质酶酶(C2H5OH)2酒精+2CO2

(C3H6O3)2乳酸第二阶段细胞质基质线粒体（CH3COCOOH）第二阶段：丙酮酸的不彻底分解酒精的发酵酶2丙酮酸+4[H]2C2H5OH(酒精)+2CO2乳酸的发酵酶2C3H6O3(乳酸)2丙酮酸+4[H]C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等例：大多数植物、酵母菌乳酸发酵1mol葡萄糖释放196.65kJ的能量稳定化学能活跃化学能无氧呼吸中能量的变化61.08kJ储存在ATP中储存在未完全分解的有机物中无氧呼吸总反应式酒精发酵其余以热能（约69%）形式散失稳定化学能（2）无氧呼吸第二阶段有能量释放吗？没有（3）产生乳酸的同时有CO2产生吗？没有全部人体产生的CO2全部来自线粒体吗？（4）为什么无氧呼吸分解葡萄糖释放的能量少？（1）细胞质基质能分解丙酮酸吗？不能，缺少相应的酶

因为无氧呼吸的产物酒精或乳酸中仍含有大量能量未释放出来核心探讨1.在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，为什么会产生这种差异？请分析其中的原因。提示苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。2.剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？提示剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸，产生了乳酸，造成肌肉酸疼，但还是以有氧呼吸为主。3.病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？提示

病毒不能进行细胞呼吸。它是特殊的生物体，其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。核心探讨5.骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸的意义是什么？提示动物从外界获得有机物相对困难，丙酮酸转化成乳酸进入血液后运输到肝脏细胞，在肝脏细胞中可以转化成丙酮酸、葡萄糖或糖原来利用，减少了物质和能量的浪费。6.请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？提示乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。类型项目有氧呼吸无氧呼吸区别场所条件产物释能联系细胞质基质、线粒体（主要）需氧、酶等不需氧、需酶较多较少①两者第一阶段相同②都分解有机物、释放能量二氧化碳和水酒精和二氧化碳或乳酸细胞质基质有氧呼吸和无氧呼吸对比（1）为生物体提供能量（2）生物体代谢的枢纽。丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽细胞呼吸的意义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。（1）不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物的小于水生植物的，阴生植物的小于阳生植物的。（2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、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，如生殖器官的大于营养器官的。一.内因细胞呼吸的影响因素知识要点1.O2浓度对细胞呼吸的影响（1）机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。（2）呼吸方式的判断：①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。（3）应用：中耕松土促进根呼吸。无氧发酵控制无氧环境。低氧储存粮食、蔬菜、水果。细胞呼吸的影响因素知识要点二.外因无氧有氧

2.温度对细胞呼吸的影响应用：低温储存粮食、水果、蔬菜

3.含水量对细胞呼吸的影响应用：粮食收仓前晾晒；种子萌发前浸泡4.CO2浓度对细胞呼吸的影响（1）机理：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：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度（或充入N2）可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。细胞呼吸原理的应用低温贮存利用N2或CO2降低O2的浓度降低细胞呼吸，延长保存期限。降低湿度贮存透气性好，细胞呼吸正常，并能抑制破伤风杆菌等厌氧病菌的繁殖缺氧的情况下，厌氧病菌大量繁殖，不利于伤口痊愈。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。遇到这种情况，需及时清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清。稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行无氧呼吸产生酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气，以保证根系细胞呼吸对氧气的需要利用麦芽、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。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠无氧呼吸来获取能量，会引起人有肌肉酸胀乏力的感觉。提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。关于细胞呼吸认识的误区1、（经典题）如图所示为苹果果实在一段时间内，随着环境中O2浓度的提高，其O2吸收量和CO2释放量的曲线。下列叙述正确的是

（）A.O2浓度为a时，果实的无氧呼吸水平最低B.O2浓度为b时，无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2相等C.O2浓度为a时，若cd＝ca，则有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖相等D.O2浓度达到b以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量D应用探究有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精)的有关计算(1)消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数(2)消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的CO2摩尔数无氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数有氧呼吸需要的氧气∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1

2.右图表示大气中氧的浓度对植物组织内CO2产生的影响,

试据图回答:(1)A点表示植物组织释放CO2较多,这些CO2是

的产物。(2)由A到B,CO2的释放量急剧减少,其原因是

。(3)由B到C,CO2的释放量又不断增加,其主要原因是

。(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果,贮藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度?

采取这一措施的理由是_______________________。A

无氧呼吸氧气增加，无氧呼吸受抑制,有氧呼吸很微弱氧气充足时，有氧呼吸加强，释放CO2量增多B点。因为这时有氧呼吸很微弱，无氧呼吸又受到抑制，糖类等有机物分解得最慢细胞呼吸的原理和应用呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸酶C6H12O6

＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量C6H12O62CO2＋2C2H5OH＋能量酶葡萄糖酶2丙酮酸少量能量4〔H〕++6O212H2O酶大量能量24〔H〕++C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶细胞质基质一：细胞质基质三：线粒体内膜二：线粒体基质6CO26H2O酶2丙酮酸少量能量20〔H〕+++影响因素温度水CO2浓度O2浓度3．不同种类的生物在不同的条件下呼吸作用的方式不同。下列对生物细胞呼吸作用方式的判断错误的是(

)A．若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸B．若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸C．若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸或者进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸D．若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡D(一)根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式1．实验设计

欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，

如图所示(以发芽种子为例)。2．实验结果预测和结论3．物理误差的校正(1)如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。(2)如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。(3)为防止气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将发芽的种子煮熟)，其他条件均不变。4．实验拓展：呼吸底物与着色液移动的关系脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，