高中生物的主要来源细胞呼吸

关于高中生物的主要来源细胞呼吸第3节ATP的主要来源——细胞呼吸第2页,共59页，2024年2月25日，星期天学习目标：1、细胞呼吸的概念；2、生物有氧呼吸的过程；3、培养学生实验设计能力、分析问题及解决问题的能力。第3页,共59页，2024年2月25日，星期天教材P91问题探讨

18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧时需氧气，并把呼吸作用比作“缓慢燃烧过程”。后来人们发现呼吸作用的实质是有机物氧化分解，并释放能量。讨论：1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么快吗？3.在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？第4页,共59页，2024年2月25日，星期天1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生CO2等产物，并且都释放出能量。2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。教材P91问题探讨在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。3.在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？第5页,共59页，2024年2月25日，星期天

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，释放出能量并生成ATP的过程。一、细胞呼吸(呼吸作用）自主探究教材P91第二段文字：第6页,共59页，2024年2月25日，星期天二、细胞呼吸的方式探究活动探究酵母菌细胞呼吸的方式第7页,共59页，2024年2月25日，星期天探究酵母菌细胞呼吸的方式

1.酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都可以生存,属于兼性厌氧菌。

2.CO2的检测方法（1）CO2使澄清石灰水变浑浊（2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄

3.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。快速阅读教材P91、92文字

实验原理第8页,共59页，2024年2月25日，星期天探究酵母菌细胞呼吸的方式

二、作出假设

酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。一、提出问题

加入酵母菌和面作成的馒头、面包松软多孔，是因为发酵产生气体所致，那么，产生的气体是什么呢？在什么情况下产生的？第9页,共59页，2024年2月25日，星期天三、设计实验1.配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶

2.组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35℃的环境下培养8-10小时

3.检测CO2的产生

4.检测酒精的产生（1）取2支试管编号（2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管（3）分别滴加0.5毫升重铬酸钾--浓硫酸溶液，轻轻振荡、混匀第10页,共59页，2024年2月25日，星期天条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾--浓硫酸溶液有氧（A)无氧(B)变混浊／快无变化变混浊／慢出现灰绿色五、实验现象及分析四、进行实验第11页,共59页，2024年2月25日，星期天六、实验结论

酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生了大量的CO2和H2O；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。

第12页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞呼吸的方式是什么呢？细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸第13页,共59页，2024年2月25日，星期天（一)、有氧呼吸：合作探究：1、有氧呼吸的主要场所及其结构？2、有氧呼吸的条件是什么？3、有氧呼吸最常利用的物质是什么？4、有氧呼吸的总化学反应式怎样书写？5、有氧呼吸三个阶段的进行场所及过程分别是什么？（用反应式表示）6、有氧呼吸的概念是什么？仔细阅读教材P93、94文字并观察图5-8、图5-9：第14页,共59页，2024年2月25日，星期天含有与有氧呼吸有关的酶1、有氧呼吸的主要场所及其结构：外膜内膜嵴基质线粒体2、条件：酶、氧气第15页,共59页，2024年2月25日，星期天C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶

以葡萄糖为底物，细胞有氧呼吸的总反应式为：4、有氧呼吸的总反应式：3、最常利用的物质：葡萄糖第16页,共59页，2024年2月25日，星期天5、有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2CH3COCOOH+4[H]+少量能量（丙酮酸）场所：细胞质基质①丙酮酸彻底分解酶6CO2

+20[H]+

少量能量场所：线粒体基质②2CH3COCOOH（丙酮酸）[H]的氧化酶12H2O+

大量能量场所：线粒体内膜③24[H]+6O2+6H2O第17页,共59页，2024年2月25日，星期天6、有氧呼吸的概念：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。第18页,共59页，2024年2月25日，星期天有氧呼吸

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大量线粒体线粒体比一比第19页,共59页，2024年2月25日，星期天①有机物被彻底氧化分解发生在第几阶段？②呼吸作用过程中吸收的氧气用于第几阶段？第二第三

考一考：④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（）二三三三一、二、三第20页,共59页，2024年2月25日，星期天议一议：

细胞呼吸与燃烧相比所具备的特点反应条件温和有机物中的能量经一系列化学反应逐步释放相当一部分的能量储存在ATP中1mol葡萄糖彻底氧化分解产生2870KJ能量，其中约1161KJ储存在ATP中，其余以热能形式散失。第21页,共59页，2024年2月25日，星期天①主要场所：线粒体②条件：

氧气，酶③总反应式：④有氧呼吸概念：细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物_______________，产生_____和_____，释放______,生成_________的过程。

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶有氧呼吸小结氧多种酶葡萄糖CO2H2O能量彻底氧化分解许多ATP38molATP第22页,共59页，2024年2月25日，星期天1.人体进行有氧呼吸的场所是A.肺泡B.细胞质基质C.线粒体D.细胞质基质和线粒体2.下列有关线粒体的描述中，不正确的是A.线粒体具有内外两层膜，内膜折叠成嵴，使内膜的表面积大大增加B.线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶C.线粒体进行呼吸作用时必须有氧的参与D.线粒体只有一层膜练一练：第23页,共59页，2024年2月25日，星期天3.生物的生命活动所需要的能量主要来自：Ａ.糖类的氧化分解Ｂ.脂类的氧化分解Ｃ.蛋白质的氧化分解Ｄ.核酸的氧化分解4.人体进行有氧呼吸的主要场所是Ａ.肺细胞Ｂ.内环境Ｃ.线粒体Ｄ.细胞质基质AC第24页,共59页，2024年2月25日，星期天5、在线粒体内进行的有氧呼吸的过程是Ａ、第一、二阶段Ｂ、第一、三阶段Ｃ、第二、三阶段Ｄ、第一、二、三阶段C第25页,共59页，2024年2月25日，星期天

提问：苹果、香蕉储存久了，会有什么气味发出来？第26页,共59页，2024年2月25日，星期天1、概念：一般是指细胞在缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物，同时释放出少量能量的过程。葡萄糖丙酮酸无O23、过程：酒精+CO2+少量能量酶（大部分高等植物、酵母菌）乳酸+少量能量酶（马铃薯块茎、玉米胚、脊椎动物肌细胞、乳酸菌）（二）、无氧呼吸2、主要场所：细胞质基质第27页,共59页，2024年2月25日，星期天4、总反应式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、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等）例：大多数植物、酵母菌5、发酵酵母菌、乳酸菌微生物的无氧呼吸（酒精发酵、乳酸发酵）第28页,共59页，2024年2月25日，星期天葡萄糖丙酮酸6CO2+12H2O+能量（大量）2C2H5OH+2CO2+能量（少量）2C3H6O3+能量（少量）或酶酶（三）有氧呼吸与无氧呼吸的关系：第29页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞有氧呼吸和无氧呼吸的比较细胞质基质、线粒体细胞质基质O2、酶缺氧或无氧、酶H2O、CO2C2H5OH、CO2或C3H6O3释放大量能量，形成大量ATP释放少量能量，形成少量ATPC6H12O6+6H2O+6O2酶12H2O+6CO2+大量能量C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量C6H12O62C3H6O3+少量能量①第一阶段完全相同;②分解有机物，释放能量酶第30页,共59页，2024年2月25日，星期天1、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。三、呼吸作用的意义：2、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。第31页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞呼吸类型的判断（以酵母为例）1、若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸（如A点）。2、若产生的CO2的摩尔数比吸收O2的摩尔数多，则两种呼吸同时并存（图中AC段）。3、若产生CO2的摩尔数与吸收O2的摩尔数相等，则只进行有氧呼吸（图中C点以后）。4、B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（CO2释放量表示），此时CO2的总释放量最低。D点表示O2浓度超过一定值（10%）以上时。无氧呼吸消失，说明有O2存在时，无氧呼吸受到抑制。O2%CO2释放量有氧呼吸无氧呼吸ABCDCO2的总量510152025第32页,共59页，2024年2月25日，星期天探究一：细胞呼吸消耗氧气的测定装置及相关实验设计（1）测定装置被研究的生物灭活的生物（2）对照实验的设计NaOH溶液相关实验第33页,共59页，2024年2月25日，星期天（一）、在以葡萄糖为呼吸底物的状况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据1、释放CO2不消耗O2，只进行产生酒精的无氧呼吸2、既不释放CO2也不消耗O2

，只进行产生乳酸的无氧呼吸3、CO2释放量等于O2消耗量，只进行有氧呼吸4、CO2释放量等于O2消耗量，有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时进行①若CO2:O2=4:3,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等②若CO2:O2＞4:3，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸③若CO2:O2＜4:3,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸（二）、若细胞CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。第34页,共59页，2024年2月25日，星期天AB探究二:酵母菌细胞呼吸的类型要通过实验探究酵母菌的细胞呼吸类型,还要同时设计另一个实验,简要说出思路?结果预测和结论:结果预测(红色液滴移动情况)相应结论装置A装置B123左移不动只有有氧呼吸右移不动只有无氧呼吸左移右移两种呼吸类型都有第35页,共59页，2024年2月25日，星期天第36页,共59页，2024年2月25日，星期天探究三:酵母菌细胞呼吸的场所细胞内有氧呼吸第二阶段为丙酮酸的分解，其反应式为：为探究该反应发生的场所做如下实验：步骤一、用

处理新鲜肝脏，使其分散成单个细胞；步骤二、离心得到细胞质基质和线粒体基质，分装在编号为1、2的两支试管中；步骤三、

；步骤四、

。预测实验现象及结论：1现象：

结论：

。2现象：

结论：

。3现象：

结论：

。2C3H4O3+6H2O6CO2+20[H]酶胰蛋白酶

取等量且少量的试管1和试管2中的溶液分别置于A、B两支试管中，再取等量的丙酮酸加入A、B两支试管中一段时间后向两支试管中加入四滴澄清的石灰水并观察现象A出现浑浊B没有B出现浑浊A没有AB都出现浑浊该反应发生在细胞质基质该反应发生在线粒体基质该反应在两个场所中均有发生第37页,共59页，2024年2月25日，星期天1、A中有CO2产生，可以说明

2、B中有CO2产生，可以说明

3、AB中有CO2产生，则

植物细胞该细胞正在进行无氧呼吸该细胞正在进行有氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸在同时进行练习：第38页,共59页，2024年2月25日，星期天影响细胞呼吸的因素1、温度

呼吸作用在最适温度（25℃~35℃）时最强；2、氧气

在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以下时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。（5%）保存

第39页,共59页，2024年2月25日，星期天1、判断细胞呼吸的方式氧气浓度为B时：

。氧气浓度为B到G（不包括B点和G点）时：

。氧气浓度大于G（包括G点）时

。2、绿色区域代表的含义是：

。3、如果DE=3CD，那么有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的比值为

，若有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖，CD和DE的长度之比为：

。只有无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸同时进行只有有氧呼吸不同氧气浓度下无氧呼吸的强度1∶1DE=3CD练习:第40页,共59页，2024年2月25日，星期天条件有氧呼吸消耗O2量有氧呼吸产生CO2量有氧呼吸消耗葡萄糖量无氧呼吸产生CO2量无氧呼吸消耗葡萄糖量CO2产生总量葡萄糖消耗总量A条件60B条件124C条件318D条件02单位:mol610611224216121226500424ABCD分别是什么样的条件?第41页,共59页，2024年2月25日，星期天5、如果纵坐标表示某种物质的物质的量，请在下列两个坐标中画出无氧呼吸释放二氧化碳量和葡萄糖消耗总量的曲线。1/2CD+1/6DE第42页,共59页，2024年2月25日，星期天3、CO24、水

从化学平衡角度析，CO2浓度增加，呼吸速率下降

呼吸作用的各种化学反应都是在水中进行的，自由水含量增加，代谢加强第43页,共59页，2024年2月25日，星期天

四、细胞呼吸原理的应用

细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产实践中有广泛的应用。

1.发酵技术

2.农业生产

3.粮食储藏和果蔬保鲜

4、医学上第44页,共59页，2024年2月25日，星期天1.发酵技术生产啤酒、果酒和白酒等生产乳酸类、柠檬酸类饮料生产味精、酱油和醋生产单细胞蛋白应用于垃圾、废水的处理利用发酵产生沼气第45页,共59页，2024年2月25日，星期天酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠──味精。第46页,共59页，2024年2月25日，星期天2.农业生产

细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分裂、植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此，在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。

第47页,共59页，2024年2月25日，星期天对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。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。第48页,共59页，2024年2月25日，星期天3.粮食储藏和果蔬保鲜

细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法降低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。

粮食储藏果蔬保鲜水果的低温保鲜第49页,共59页，2024年2月25日，星期天粮食储藏

粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。

例：稻谷等种子含水量超过14.5％时，呼吸速率就会骤然增加，释放出的热量和水分，会导致粮食霉变。第50页,共59页，2024年2月25日，星期天果蔬保鲜

为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、冲氮气或降低温度等方法。

例：苹果、梨、柑、橘等果实在0～1℃时可储藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低温速冻等方法可保鲜6～8个月。农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理第51页,共59页，2024年2月25日，星期天选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。4、医学较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。第52页,共59页，2024年2月25日，星期天有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。第53页,共59页，2024年2月25日，星期天1.在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其发酵，产生酒精。2.在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收3.在医学上：利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖4.在物质的储存时：控制氧气的浓度，降低温度抑制