【课件】细胞呼吸的原理和应用+课件高一上学期生物人教版必修1

糖类中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP生物体生命活动所需的直接能源物质生物体生命活动的主要能源物质糖类ATP细胞呼吸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？发酵生产葡萄酒的车间问题探讨通气让酵母菌进行有氧呼吸,利于快速繁殖;密封进行无氧呼吸,产生酒精。有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，为细胞增殖提供充足的动力。酵母菌将有机物分解为酒精时，也能为自身的生命活动提供少量能量1.都是培养酵母菌，为什么有的通气有的需要密封？

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自身有什么意义？

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。CO2O2CO2O2CO2O2O2O2CO2CO2肺泡细胞呼吸毛细血管O2呼吸运动呼吸运动：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。细胞呼吸是否都需要氧气呢？【注意】呼吸运动≠细胞呼吸一、细胞呼吸（呼吸作用）1.概念：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。2.实质：是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。一、细胞呼吸（呼吸作用）1.生活中制作馒头和酿酒时都需要酵母菌，所需要的条件有什么不同？单细胞真菌；在有氧和无氧环境下都能生存，代谢类型为异养兼性厌氧型；最适生长温度28℃左右；生殖方式有无性生殖（芽殖、裂殖）和有性生殖。2.酵母菌在什么条件下产生CO2多，什么条件下产生酒精？二、酵母菌影响实验结果的

可变因素

实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式提出问题酵母菌在有氧和无氧的环境下均能细胞呼吸吗?细胞呼吸产物分别是什么？01作出假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，细胞呼吸的产物可能有CO2和酒精。02设计实验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03分析变量自变量：因变量：无关变量：04温度、pH、培养液的浓度和体积细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物

有氧、无氧CO2和酒精三、细胞呼吸的方式1.酵母菌细胞呼吸产物实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式（一）原理有氧条件：

H2O

和CO2无氧条件：酒精

和

CO22.怎样鉴定有无酒精？怎样鉴定有无CO2？如何比较CO2的多少？（1）检测CO2

（2）检测酒精：①澄清石灰水：变浑浊（浑浊程度，CO2的多少）②溴麝香草酚蓝：蓝→变绿→再变黄

（变色快慢，CO2的多少）

酸性重铬酸钾：橙色→灰绿色实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式（一）原理怎样控制有氧和无氧条件？

有氧装置无氧装置2）B瓶为什么要封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？接气泵A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水B酵母菌培养液澄清石灰水1）NaOH的作用是什么？思考：吸收通入空气中CO2，排除空气中CO2的干扰。让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，确保产物中CO2是无氧呼吸产生的。实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式（二）装置怎样控制有氧和无氧条件？

有氧装置无氧装置4）B瓶中培养液液面用石蜡密封。接气泵A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水B酵母菌培养液澄清石灰水3）酵母菌培养液先煮沸处理，

待冷却后再接种酵母菌。思考：除去杂菌对实验的干扰；除去O2；防止温度过高杀死酵母菌。防止培养液上方空气中O2进入培养液。实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式（二）装置（1）配置酵母菌培养液取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中，分别向瓶中注入240mL质量、分数为5%的葡萄糖溶液。保持无关变量相同且适宜（2）实验过程及现象接气泵A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水B酵母菌培养液澄清石灰水有氧呼吸无氧呼吸实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式（三）步骤实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式条件澄清石灰水溴麝香草酚蓝溶液重铬酸钾--浓硫酸溶液有氧无氧变混浊／高变混浊／低出现灰绿色不变灰绿色由蓝变绿再变黄/长由蓝变绿再变黄/短实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式（四）实验结果（五）实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸有氧条件下产生大量的CO2和H2O无氧条件下产生酒精和少量

CO2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，也叫相互对照实验。对比实验（相互对照实验）有氧呼吸装置无氧呼吸装置实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式（六）科学方法细胞呼吸有氧呼吸:产生大量二氧化碳和水无氧呼吸:产生酒精和少量二氧化碳或乳酸绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸三、细胞呼吸的方式线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。外膜内膜线粒体基质嵴四、有氧呼吸1、场所：细胞质基质和线粒体（主要）2、条件：酶、氧气、温度等C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]少量能量少量能量酶6H2O12H2O酶大量能量线粒体基质细胞质基质3、有氧呼吸的过程第一阶段

第二阶段

第三阶段6O220[H]线粒体内膜第一阶段细胞质基质第二阶段线粒体基质线粒体内膜4202C6H12O6酶+[H]+少量能量

C3H4O3

第三阶段66+H2O酶2C3H4O3

CO2+

[H]+

少量能量

126酶H2O+大量能量

24[H]

+O2总反应式C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶5、实质：物质变化：能量变化：有机物（葡萄糖）→无机物（CO2+H2O）有机物中稳定的化学能→热能散失+ATP中活跃的化学能细胞内葡萄糖等有机物彻底氧化分解释放能量的过程4、概念：细胞在氧气的参与下，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H2O和CO2，释放能量，生成大量ATP的过程。6.能量去向：大部分以热能形式散失，少部分合成ATP。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？有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。1mol葡萄糖能够使32molADP分子转化为ATP分子。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？保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：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。教材P93思考·讨论人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。请分析出现上述现象的原因？五、无氧呼吸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。

细胞质基质1、场所：2、条件：3、概念：同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？

无氧或低氧、多种酶、温度等注：微生物的无氧呼吸叫做发酵。

产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。

但工业上的发酵并非完全无氧，比如醋酸发酵。第一阶段细胞质基质第二阶段细胞质基质细胞质基质42C6H12O6酶+[H]+少量能量

C3H4O3

2酶2C3H4O3+4[H]

CO2+2C2H5OH24酶C3H6O3

2C3H4O3+[H]

4.过程：或只有第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放！

总反应式：

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C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶思考：不同生物无氧呼吸第二阶段产物不同的原因？直接原因：酶不同根本原因：基因不同5.能量去向：乳酸酒精未释放的能量存留在

或

中1mol葡萄糖196.65（kJ）61.08kJATP热能乳酸或酒精释放葡萄糖中能量大部分留在酒精或乳酸中，少部分释放，释放的能量中，大部分以热能形式散失，少部分合成ATP。有氧呼吸与无氧呼吸的异同点呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸呼吸场所条件分解产物能量[H]

ATP产生阶段细胞质基质、线粒体（主要）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或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ATP相同点①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[H]

的积累无[H]

的积累六、细胞呼吸的意义是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽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＋H2O2.生物体代谢的枢纽1.为生物体提供能量（一）内部遗传因素因植物种类而异:水生植物>旱生植物

阳生>阴生。因植物器官而异:幼嫩器官>衰老器官

生殖器官>营养器官因植物发育时期不同:幼苗期、花期>成熟期七、影响细胞呼吸的因素6O2酶312H2O34ATPⅢ20[H]Ⅱ6CO22ATP酶2线粒体C6H12O6C3H4O3（丙酮酸）Ⅰ细胞质基质酶14[H]2ATP6H2O（二）外界（环境）因素有哪些？氧气浓度---原料越多促进反应二氧化碳-----产物越多抑制反应温度---影响酶活性水---自由水越多代谢越快5.3细胞呼吸的原理和应用(共39张PPT)5.3细胞呼吸的原理和应用(共39张PPT)1.O2浓度：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。C点：无氧呼吸消失点（只进行有氧呼吸）A点：只进行无氧呼吸B点：细胞呼吸最弱点应用：CO2释放最少，有机物损耗最少，储存蔬果、种子的低氧条件。ABCMN1.O2浓度：直接影响呼吸速率和呼吸性质；对无氧呼吸有抑制作用。M点：ABCM有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生量相等。NN点：有氧呼吸速率最大。有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。AC段：AB段下降原因：无氧呼吸下降程度大于有氧呼吸增强程度。BC段上升原因：2.温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。①最适温度:细胞呼吸最强。②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。③低于最适温度:呼吸酶活性下降，

细胞呼吸受抑制。温度呼吸速率应用：①零上低温储存蔬菜和水果；②大棚夜间或阴雨天适当降低温度，为了降低呼吸作用消耗有机物的量，而增加农作物产量。3.CO2浓度：作为呼吸产物，根据化学平衡，CO2浓度高会抑制细胞呼吸的进行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。应用：4.H2O的含量：在一定范围内细胞呼吸强度随含水量的增加而加强。应用：①植物栽培要合理灌溉；②将种子晒干，以减弱呼吸作用，利于储藏。八、细胞呼吸原理的应用避免厌氧菌的繁殖，利于伤口愈合。先通气，后密封。先让酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。促进根部有氧呼吸，从而促进无机盐吸收。透气的纱布、创可贴酿酒松土有氧运动避免肌细胞因无氧呼吸，产生大量乳酸，使肌肉酸痛。减弱细胞呼吸，以延长保质期。避免破伤风芽孢杆菌等进行无氧呼吸而大量繁殖。稻田需要定期排水，晒田防止无氧呼吸产生的酒精出现烂根。低温、低氧储藏蔬果、种子注射破伤风抗毒血清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

课堂小结：内因外因

九、拓展分析（一）细胞呼吸过程化学分析1.元素转移

C6H12O6+6H2O+6O2

酶6CO2

+12H2O

+大量能量想一想：给酵母菌通18O2，一段时间后能检测到含18O的物质有哪些？

九、拓展分析（一）细胞呼吸过程化学分析2.物质的量关系有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2无氧呼吸：1C6H12O6——2CO2+2C2H5OH

九、拓展分析（二）细胞呼吸方式判断1.依据反应物和产物种类消耗O2生成H2O有氧呼吸生成酒精/乳酸不生成CO2无氧呼吸

九、拓展分析（二）细胞呼吸方式判断2.依据物质的量关系吸收的O2释放的CO2＝1>1<1只有有氧呼吸（底物为糖类）有氧呼吸和无氧呼吸同时进行（底物为糖类）底物中有脂肪等含H多的物质a点：只进行产生酒精的无氧呼吸b点：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行c点：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行d点：只进行有氧呼吸

典例分析1：

典例分析2：a点：只进行产生酒精的无氧呼吸b点：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行c点：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行d点：只进行有氧呼吸⑤酒精量＜CO2释放仅有氧呼吸

有氧+无氧呼吸仅无氧呼吸

有氧+无氧呼吸⑥无CO2释放只进行产乳酸的无氧呼吸①O2吸收=0仅无氧呼吸②O2吸收=CO2释放③O2吸收＜CO2释放④酒精量=CO2释放细胞呼吸类型的判断（以葡萄糖为底物）

九、拓展分析（二）细胞呼吸方式判断3.实验探究（经典题型：液滴移动问题）结果预测和结论：①若装置一中的液滴

，装置二中的液滴

，则说明种子只进行有氧呼吸；②若装置一中的液滴

，装置二中的液滴

，则说明种子只进行无氧呼吸；③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又进行无氧呼吸；④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无氧呼吸。左移不动不动右移左移右移材料要提前消毒；必须同时具备两套装置不动不动2、如果用绿色植物作实验材料，则必须进行怎样的操作？实验拓展：测定呼吸作用速率煮熟的种子20%NaOH5mL设置对照组（校对装置)（将萌发的种子换成等量的煮沸过得种子，其他条件不变）遮光处理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？将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖，一段时间后，检测各试管内的变化情况。加入等量的氧气、葡萄糖上清液（细胞质基质）沉淀物（线粒体）未离心处理过的细胞匀浆生成丙酮酸和

[H]无变化生成H2O

和CO2说明有氧呼吸的场所为细胞质基质和线粒体

九、拓展分析（三）细胞呼吸场所探究

典例分析：

九、拓展分析（四）细胞呼吸相关计算有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2问题1：酵母菌以葡萄糖为呼吸底物分别进行有氧呼吸和无氧呼吸，

产生等量的CO2，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的

倍。3无氧呼吸：1C6H12O6——2CO2+2C2H5OH

九、拓展分析（四）细胞呼吸相关计算有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2问题2：酵母菌以葡萄糖进行细胞呼吸，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的量相等，则酵母菌吸收的O2和释放的CO2的体积之比为：_________。无氧呼吸：1C6H12O6——2CO2+2C2H5OH吸收的O2释放的CO268＝34＝3:4C点时用于酒精发酵的葡萄糖的占比？

算一算：

九、拓展分析（五）呼吸熵（呼吸系数）O2吸收的量CO2释放的量RQ=1.已知只有有氧呼吸时，根据呼吸熵判断底物类型RQ=1，底物为糖类RQ<1，底物为脂肪RQ>1，底物为丙酮酸

九、拓展分析（五）呼吸熵（呼吸系数）O2吸收的量CO2释放的量RQ=2.已知糖类为底物时，根据呼吸熵判断细胞呼吸方式RQ=1，只有有氧呼吸RQ>1，有氧呼吸与产酒精的无氧呼吸同时进行氧气浓度吸收的O2释放的CO21糖类脂肪丙酮酸ABA点：只有无氧呼吸AB段：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行B点及之后：只有有氧呼吸变式：底物和细胞呼吸方式均未知甲乙丙O[H][H]C6H12O6123O2酶酶456酶2【思考】（1）有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体（2）线粒体为什么不能分解葡萄糖？①线粒体膜上无葡萄糖载体②线粒体没有氧化分解