5.3细胞呼吸的原理和应用（课件）高一生物（人教版2019必修1）

第3节细胞呼吸的原理和应用第5章细胞的能量的供应和利用课标要求核心素养说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。1.生命观念：认同线粒体的结构特点与其作为有氧呼吸的主要场所相适应。2．科学思维：构建有氧呼吸和无氧呼吸的过程模型，理解二者之间的关系。3．社会责任：运用细胞呼吸原理，对生活和生产中的应用实例作出科学解释。细胞呼吸：呼吸：机体与外界环境之间气体交换的过程。高等动物的呼吸和细胞呼吸？

酵母菌是一种单细胞真菌，它与人类的生活息息相关。做馒头、面包，酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。

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。呼吸作用细胞呼吸认识酵母菌酵母菌是一种单细胞真菌，（真核生物），其在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。在有氧的条件下才能长期存活在有氧无氧的条件下都能长期存活在无氧的条件下才能长期存活生物异化类型酵母菌需氧型厌氧型兼性厌氧型探究酵母菌细胞呼吸的方式一、细胞呼吸方式探究.实验探究酵母菌细胞呼吸的方式(一)实验原理

酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定在有氧条件和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸作用的类型。（二）实验方法：

对比试验:设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验现象的关系。一、细胞呼吸方式1.提出问题2.作出假设3.设计实验5.得出结论6.交流讨论4.进行实验探究酵母菌细胞呼吸的方式2.作出假设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；…如何作出假设？根据自己已有的知识和经验，针对所提出的问题作出假设,如果已有知识和经验较少怎么办？观察实验查阅资料一、细胞呼吸方式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：控制哪些可能影响实验结果的因素写出具体做法：方法步骤材料用具等一、细胞呼吸方式探究酵母菌细胞呼吸的方式3.设计实验：自变量因变量有氧/无氧条件是否产生CO2/酒精通气/密封用澄清石灰水、酸性重铬酸钾溶液检测细化：CO2能使澄清石灰水变浑浊酒精能使酸性重铬酸钾溶液由橙色变灰绿色其它量保持一致CO2能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。酵母菌培养液的浓度和体积、温度、PH等浓硫酸溶液探究酵母菌细胞呼吸的方式一、细胞呼吸方式①细化变量运用下列元件分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置气泵有氧呼吸装置：甲同学E-A-D；乙同学：E-C-A-D无氧呼吸装置：甲同学B-D；乙同学：B-DABCDE探究酵母菌细胞呼吸的方式一、细胞呼吸方式②搭建实验装置3.设计实验：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③控制无关变量除自变量还有哪些因素会影响实验结果？探究酵母菌细胞呼吸的方式一、细胞呼吸方式3.设计实验：4.实验步骤：取20g新鲜的食用酵母菌，分两等份，分别放入锥形瓶A和锥形瓶B中；分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液；搭建有氧呼吸装置和无氧呼吸装置；培养、观察、检测、记录为酵母菌的生命活动提供营养物质探究酵母菌细胞呼吸的方式一、细胞呼吸方式4.实验步骤：除去空气中的CO2避免对实验结果造成影响。B瓶先封口放置一段时间，再联通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？让酵母菌消耗完瓶中原有氧气,确保生成的CO2是无氧呼吸产生的。探究酵母菌细胞呼吸的方式一、细胞呼吸方式结果现象澄清石灰水（酸性）重铬酸钾有氧无氧

酵母菌在有氧和无氧条件下均进行细胞呼吸。在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO2，在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。注意：取出滤液在试管中鉴定酒精，不能在锥形瓶中直接鉴定探究酵母菌细胞呼吸的方式一、细胞呼吸方式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对比实验（相互对照实验）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，这样的实验叫作对比实验。科学方法探究酵母菌细胞呼吸的方式2.对比实验对比实验：对照实验：实验组1：实验组2：对照组：实验组：结果未知结果未知结果已知结果未知思考对比实验与对照实验的区别？2.对比实验科学方法你如何确定通入A瓶的空气完全不含CO2？如何改进装置？进一步探究质量分数为10％的NaOH溶液酵母菌培养液澄清的石灰水接像皮球（或气泵）通过澄清的石灰水检测1、酵母菌在有氧和无氧条件下进行细胞呼吸的产物是否相同？为什么只检测CO2并不能确定酵母菌的呼吸方式？

易错提示：

不相同。因为有氧和无氧条件下均可产生CO2。2、如何确定酵母菌通过细胞呼吸产生的CO2量的多少？3、如何确定酵母菌通过无氧呼吸产生的酒精的多少？根据石灰水变浑浊的程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短。根据重铬酸钾变成灰绿色所需时间的长短。二、有氧呼吸细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸包括科学家根据大量的实验结果得出结论绝大多数生物的主要呼吸方式酵母菌、许多真菌和细菌能够进行1.有氧呼吸的场所？主要场所？主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些？2.有氧呼吸可以分为几个阶段？每个阶段分别在哪里、发生了什么变化（请用方程式的方式表示）？4.总结什么叫有氧呼吸。5.同有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸具有哪些不同的特点？请阅读课本92-93页，找出下面问题的答案知识回顾：线粒体（有氧呼吸的主要场所）（1）分布：

普遍存在于真核细胞中新陈代谢旺盛的细胞含量多（如心肌细胞>表皮细胞

）（2）形态：（光学显微镜下）短棒状、圆球状、线形、哑铃形。

（3）结构（电子显微镜下）双层膜基质（含有与有氧呼吸有关的酶，少量DNA、RNA和核糖体等。）外膜内膜（折叠成嵴，增大膜表面积。能附着更多的酶）二、有氧呼吸阅读课本92页-93页尝试在下图画中出有氧呼吸简要过程：二、有氧呼吸少能ATP热能2丙酮酸(C3H4O3)酶1.有氧呼吸第一阶段NAD+NADHNAD+还原型辅酶Ⅰ①细胞质基质4[H]二、有氧呼吸酶4[H]20[H]①细胞质基质酶ATP热能6CO26H2O②线粒体基质2.有氧呼吸第二阶段2丙酮酸(C3H4O3)少能ATP热能2丙酮酸(C3H4O3)少能葡萄糖不能进入线粒体二、有氧呼吸12H2O6O2大能ATP热能酶③线粒体内膜3.有氧呼吸第三阶段酶4[H]20[H]①细胞质基质酶ATP热能6CO26H2O②线粒体基质2丙酮酸(C3H4O3)少能ATP热能2丙酮酸(C3H4O3)少能二、有氧呼吸有氧呼吸各阶段特征比较请根据分步反应式写出总反应式：酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量细胞在

的参与下，通过

的催化作用，把葡萄糖等有机物

，产生

，释放能量，生成大量ATP的过程。氧多种酶彻底氧化分解二氧化碳和水请根据总反应式，总结有氧呼吸的概念：有氧呼吸

场所反应物产物释能第一阶段第二阶段第三阶段细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量丙酮酸Ｈ2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量线粒体基质线粒体内膜C6H12O6+6H2O+6

O2

6CO2+12H2O+能量酶

O

O

O【思考】1.化学式前后的水分子能否抵消？如若不能，请说明理由？2.水中的氧来自那种物质？3.二氧化碳中的氧来自那种物质？不能，反应物的水是在线粒体基质中参与反应的，而产物中的水在线粒体内膜中产生；反应物中水在有氧呼吸第二阶段被消耗，而产物水在有氧呼吸第三阶段产生。拓展知识可以。进行有氧呼吸的原核生物，例如硝化细菌、醋酸杆菌。但是如果没有线粒体的真核细胞，就只能进行无氧呼吸，例如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫细胞等。与有氧呼吸相关的酶、通氧气。4.没有线粒体可以进行有氧呼吸吗？5.进行有氧呼吸需要什么条件？细胞在

的参与下，通过酶的催化作用，把

等有机物彻底氧化分解，产生

，同时释放

，生成

的过程。氧气葡萄糖二氧化碳和水能量大量ATP4.有氧呼吸的定义（1）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中二、有氧呼吸C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶②H原子的运动轨迹：①C原子的运动轨迹：③O原子的运动轨迹：C6H12O62C3H4O36CO

2C6H12O64[H]2C3H4O3+6H2O20[H]12H2OC6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O用箭头画出反应物中C、H、O三种元素的去向：有氧呼吸中元素去向：拓展：有氧呼吸元素去向分析及时巩固①②③④⑤⑥葡萄糖丙酮酸O2少量能量少量能量大量能量练一练1.下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：①产生CO2的阶段（）②产生H2O的阶段（）③氧气参与的阶段（）④产生ATP的阶段（

）⑤产生ATP最多的阶段（）二三三一、二、三三2.产物H2O和CO2

中的O分别来自什么物质？H2O的O来自氧气CO2的O来自葡萄糖和水练一练1．图表示细胞有氧呼吸的过程，其中数字代表物质，下列有关叙述错误的是（）A．2代表丙酮酸

B．3在第二阶段产生C．5在线粒体中产生 D．8含有高能磷酸键C1、无氧呼吸的场所？2、无氧呼吸可以分为几个阶段？每个阶段分别在哪里、发生了什么变化（请用方程式的方式表示）？3、总结无氧呼吸的总反应式。4、无氧呼吸过程能量发生了什么变化？5、总结什么叫无氧呼吸。6.总结什么叫细胞呼吸？细胞呼吸对生物有什么意义？请阅读课本94页，找出下面问题的答案葡萄糖→酒精+二氧化碳（CO2）AB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知识回顾：酵母菌的无氧呼吸实验CO2的检测酒精的检测酵母菌培养液澄清的石灰水澄清的石灰水酵母菌培养液AB刚加入重铬酸钾（一）无氧呼吸的过程第一阶段C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）①第二阶段②酶2C3H6O3（乳酸）2丙酮酸+4[H]2C2H5OH(酒精)+2CO2酶2丙酮酸+4[H]与有氧呼吸第一阶段相同只在第一阶段释放少量能量三、无氧呼吸阅读课本P94，写出无氧呼吸的分步反应式（并写出反应场所）葡萄糖的初步分解场所:细胞质基质丙酮酸的不彻底分解场所:细胞质基质C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量（少）C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量（少）（1）产生酒精（2）产生乳酸高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等形象记忆：马吃甜玉米大多数植物（苹果果实、水稻根）、酵母菌总反应式无氧呼吸的产物不同是由于酶不同三、无氧呼吸（三）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，就是无氧呼吸。大部分能量存留在酒精或乳酸中①物质转化：有机物→无机物CO2（部分生物）不彻底的氧化产物②能量转化：（四）无氧呼吸的实质有机物中稳定的化学能不彻底的氧化产物中的化学能、ATP和热能。三、无氧呼吸无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？三、无氧呼吸（五）发酵酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。酒精发酵乳酸发酵三、无氧呼吸细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。类型：有氧呼吸(大多数)和无氧呼吸。概念：所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量四、细胞呼吸（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C6H12O6CO2＋H2O5.细胞呼吸的意义阅读P94中间小字部分，思考细胞呼吸有什么意义，有哪些物质转换?阅读P94中间小字部分，思考细胞呼吸有什么意义，有哪些物质转换?丙酮酸葡萄糖甘油氨基酸5.细胞呼吸的意义（1）为生物体提供能量（2）生物体代谢的枢纽呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸呼吸场所条件分解产物能量ATP产生阶段相同点主要在线粒体内细胞质基质氧气、多种酶无氧气参与，需要多种酶葡萄糖等有机物彻底分解形成CO2和H2O葡萄糖等有机物分解不彻底,形成酒精和CO2、乳酸释放大量能量释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中有氧呼吸三个阶段均产生ATP仅在第一个阶段产生ATP①第一个阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行；②两种呼吸作用方式实质相同：分解有机物，释放能量。有氧呼吸和无氧呼吸都有哪些异同点？请尝试设计简明的表格来比较无氧呼吸VS有氧呼吸CO2释放量释放CO2的总量有氧呼吸无氧呼吸AB最佳储存点氧气（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。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。④A点时，有机物消耗最少，利于储存粮食、水果。四、影响呼吸作用的因素2、CO2浓度对细胞呼吸的影响①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会_____

(填

“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼

吸，减少有机物的消耗。抑制3、水对细胞呼吸的影响①解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越

，细胞呼吸越强。②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的

含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。旺盛自由水四、影响呼吸作用的因素4、温度对细胞呼吸的影响①解读：温度通过影响

而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25℃～35℃之间。②应用①

储存食品（冰箱）②大棚栽培在夜间和阴天适当

以降低呼吸作用消耗的有机物③

水和面发得快零上低温降温酶的活性温四、影响呼吸作用的因素为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？为什么提倡慢跑？请自主阅读P95的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？探究1：思考•讨论细胞呼吸原理的应用五、细胞呼吸原理的应用为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？避免破伤风杆菌无氧呼吸大量繁殖，引发破伤风。抑制厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈

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。酿酒时先通气，让酵母菌进行有氧呼吸使其大量繁殖然后隔绝空气，使其发酵，产生酒精五、细胞呼吸原理的应用葡萄糖→二氧化碳+水+释放能量（ATP）根吸收无机盐为什么农业生产中要通过中耕松土，提高农作产量？五、细胞呼吸原理的应用

稻田需要定期排水，否则水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂。长时间不排水导致水稻根的细胞进行无氧呼吸产生酒精，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。五、细胞呼吸原理的应用五、细胞呼吸原理的应用储藏水果、粮食的仓库，往往通过降低温度、降低氧气含量含量等措施，延长保质期。减弱其呼吸作用，减少有机物的消耗以延长保质期粮食储存：零上低温，低氧，干燥水果蔬菜储存：零上低温，低氧，一定湿度提倡慢跑等有氧运动有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力五、细胞呼吸原理的应用问题探讨第三节

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？通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。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？密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。1、酿酒的时候，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：2、若你是一位农民，根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？果蔬保存：零上低温、低氧、适宜水分。种子保存：零上低温、低氧、干燥条件。思维.训练

关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点?1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导

合成，绝大多数由核DNA指导合成。3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不

表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。【提示】这一论点包含两个要点：线粒体原本是一种独立生存的细菌，后来与真核细胞共生变成细胞内的结构。由此可见,证据1、证据3和证据4，能够支持这一论点，而论据2不支持。A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸D.保存该器官时，氧气浓度越低越好3.将酵母菌培养液进行离心处理。把