5.3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

5.3细胞呼吸的原理和应用细胞如何进行呼吸作用？思考1：供给生命活动的主要能源物质是什么？问题探讨糖类思考2：供给生命活动的直接能源物质是什么？ATP思考3：糖类中储存的能量是如何转化为ATP的能量的？通过细胞呼吸（呼吸作用）细胞呼吸定义：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（P90）思考：初中学过，呼吸作用是一个吸收氧气，排出CO2的过程，在生物界，呼吸作用是否都需要氧气呢？可以设计实验证明，细胞在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸吗？实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌：分类：单细胞真菌（真核生物）特点：有糖分供给的情况下，在有氧和无氧条件下都能生存代谢方式：兼性厌氧有氧条件下，进行有氧呼吸，产生水和CO2无氧条件下，进行无氧呼吸，产生酒精和CO2实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式设计实验：思考：本实验的自变量和因变量分别是什么？自变量:因变量:细胞呼吸产物的种类有无氧气供应该实验的无关变量有？除了有无氧气外，影响实验结果的其他因素。如酵母菌培养液的浓度和体积、温度、PH等如何设置对照？组A：有氧条件组B：无氧条件实验有空白对照组吗？该实验没有空白对照组，对照类型属于相互对照。实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式设计实验：如何保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？实验过程为酵母菌培养液提供葡萄糖怎样设计实验装置，控制有氧和无氧的条件？如何检验CO2的产生？澄清石灰水会变浑浊实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式怎样设计实验装置，控制有氧和无氧的条件？无氧组酵母菌培养液酵母菌培养液质量分数为10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB如何在通入空气中去除CO2？B瓶应封口放置一段时间后再连通澄清石灰水，为何？空气有氧组使用NaOH溶液，可吸收空气中的CO2。静置一段时间，消耗瓶内的氧气，创造无氧环境。实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式思考：如何比较产生二氧化碳产生的速度？现象：结论：在相同反应时间下，有氧组比无氧组更浑浊酵母菌有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，有氧呼吸产生的CO2多实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式思考：如何比较产生二氧化碳产生的速度？溴麝香草酚蓝水溶液反应现象：随着CO2通入量增加，溶液由蓝变绿再变黄。补充：总结：1.通入澄清的石灰水：澄清→浑浊2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄（相同时间浑浊程度）（相同时间变色程度）（最终变黄所需的时间长短）实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式思考：如何检验酒精的产生？原理：酸性重铬酸钾溶液（橙色）可与酒精反应，变成灰绿色实验现象：有氧组：橙色无氧组：灰绿色结论：有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。注意：葡萄糖也可以和酸性重铬酸钾溶液反应！因此应该将酵母菌的培养时间适当延长，耗尽溶液中的葡萄糖。实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式实验现象：条件澄清石灰水/出现的时间酸性重铬酸钾溶液反应有氧无氧变浑浊／快橙色变浑浊／慢出现灰绿色有氧呼吸能产生大量CO2，

无氧呼吸产生少量CO2

酵母菌有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸产生CO2和酒精。细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两种细胞呼吸的原理有氧呼吸

无氧呼吸（动、植物的主要方式）（一）有氧呼吸1、主要场所：线粒体细胞呼吸的原理外膜内膜嵴线粒体基质分布与有氧呼吸相关的酶线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构特点？①线粒体内膜向内折叠形成嵴，大大增加了线粒体的内膜表面积；②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。（一）有氧呼吸细胞呼吸的原理（一）有氧呼吸1、主要场所：线粒体2、具体过程：请阅读教材92、93页，分别找出三个阶段的的化学反应过程。留意每个阶段的：反应物、生成物、反应场所细胞呼吸的原理（一）有氧呼吸这条总反应式是怎样得到的呢？细胞呼吸的原理（一）有氧呼吸第二阶段：酶12H2O+大量能量24[H]+6O2酶6CO2+20[H]+少量能量2C3H4O3+6H2O场所：第一阶段：C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+少量能量

场所：第三阶段：场所：C6H12O6＋6H2O＋6O2

6CO2＋12H2O＋能量酶总反应式三个阶段都释放能量丙酮酸细胞质基质——葡萄糖的初步分解线粒体基质——丙酮酸彻底分解线粒体内膜——所有[H]与O2反应反应式前后水分子不能抵消！！！细胞呼吸的原理（一）有氧呼吸思考与总结：1、从物质运输和酶的角度，分析葡萄糖为什么不能进入线粒体中分解？线粒体膜上不含运输葡萄糖的蛋白，葡萄糖无法进入线粒体线粒体内没有催化分解葡萄糖的酶3、在有氧呼吸过程中：H2O参与第_____阶段反应，在第____阶段产生；[H]在第________阶段产生，只参与第_____阶段的反应；O2参与第______阶段反应，CO2在第____阶段产生。231、23322、有氧呼吸的场所回答：细胞质基质和线粒体主要场所：线粒体细胞呼吸的原理（一）有氧呼吸思考与总结：3、在有氧呼吸过程里，生成物的各种元素分别来源于哪种反应物？C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶总反应式CO2中的碳原子来自H2O中的氧原子来自H2O中的氢原子来自CO2中的氧原子来自葡萄糖葡萄糖和水葡萄糖和水氧气细胞呼吸的原理思考与总结：4、在有氧呼吸过程里，生成物的各种元素分别来源于哪种反应物？5、若用放射性同位素18O，分别标记C6H12O6和O2中的氧，放射性会分别出现在哪种产物中？

6、各阶段释放出的能量如何被细胞利用于各种生命活动？能量ADP+PiATP能量不能直接被利用，必须用于合成ATP后，才可以被细胞用于各种生命活动7、所有释放的能量都用于合成ATP了吗？思考与总结：7、所有释放的能量都用于合成ATP了吗？细胞呼吸的原理1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ能量977.28kJ用于合成ATP大部分(1892.72kJ)以热能形式散失思考与总结：细胞呼吸的原理P93有氧呼吸概念细胞在____的参与下，通过多种____的催化作用，把______等有机物彻底氧化分解，产生____________，释放_____，生成大量____的过程。氧酶葡萄糖二氧化碳和水能量ATP（与有机物在体外燃烧相比）①过程温和②有机物中的能量逐步释放③释放出的能量有相当一部分储存在ATP中

有氧呼吸的特点能量逐步温和释放的好处是？有氧呼吸逐步、缓慢地释放能量，既可满足细胞持续的能量需求，又可避免能量集中快速释放产生大量热能，对细胞造成伤害。思考与总结：细胞呼吸的原理易混易错点整理1、葡萄糖不能进入线粒体！必须在细胞质基质中先分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体内分解2、化学反应式中的能量不可写成ATP！3、真核细胞的有氧呼吸必须有线粒体参与，

有些真核细胞是没有线粒体的，只能进行无氧呼吸如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫细胞等4、原核细胞没有线粒体，但只要细胞中含有与有氧呼吸相关的酶，也能进行有氧呼吸。丙酮酸少量能量少量能量大量能量H2OCO2O2CO2细胞呼吸的原理（二）无氧呼吸场所：C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+少量能量第一阶段：对于不同类型的细胞，丙酮酸在不同酶作用下，分解成酒精和二氧化碳，或转化为乳酸第二阶段：2C3H4O3+4[H]2C3H6O3（乳酸）2C2H5OH（酒精）2CO2+酶酶2个阶段均在细胞质基质第二阶段不产生能量！！与有氧呼吸第一阶段完全相同1、无氧呼吸的具体过程总反应式：C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量C6H12O6酶+少量能量2C2H5OH（酒精）2CO2+2、无氧呼吸的能量去向细胞呼吸的原理（二）无氧呼吸1mol葡萄糖在无氧呼吸分解成乳酸以后，只释放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量储存在ATP中，近69%(135.57kJ)的能量都以热能形式散失了。有氧呼吸：2870kJ绝大部分未释放的能量存留在酒精或乳酸中少部分释放的能量中的大部分以热能的形式散失无氧呼吸能量去向中的少部分储存在ATP中思考：尚未释放的能量储存在何处？细胞呼吸的原理（二）无氧呼吸3、无氧呼吸的实例例：高等动物的肌细胞、乳酸菌、高等植物的某些器官例：酵母菌、大多数植物细胞等C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量C6H12O6酶+少量能量2C2H5OH（酒精）2CO2+产生乳酸的无氧呼吸产生酒精的无氧呼吸【思考】不同生物/细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？不同细胞所具有的酶的种类不同（如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等）细胞呼吸的原理（二）无氧呼吸无氧呼吸：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_____________，释放___________的过程。不完全分解少量能量有氧呼吸：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。细胞呼吸：有机物在细胞内经过一系列的_________，生成____________________，释放能量并生成ATP的过程。氧化分解二氧化碳或其他产物细胞呼吸的原理（二）无氧呼吸呼吸作用的意义1、为生物体提供能量2、是生物体代谢的枢纽含义：呼吸过程的一些中间产物，可以参与到细胞中的其他化学反应中。线粒体(主要)和细胞质基质细胞质基质需要不需要CO2＋H2O乳酸

或

酒精＋CO2热能(主)＋储存在ATP中的化学能乳酸/酒精中的化学能(主)＋热能＋储存在ATP中的化学能彻底氧化分解不彻底氧化分解第一、第二、第三阶段只在第一阶段①第一阶段完全相同，包括反应过程和反应场所。②反应实质相同，都是氧化分解有机物，释放能量。③都为生物体提供能量，生物体代谢的枢纽能量去向补充：判断呼吸方式的装置作用：NaOH可以吸收掉呼吸作用产生的CO2。封闭条件下，若容器内气体增加，液滴会被向外推；若容器内气体减少，液滴会被向内吸。补充：判断呼吸方式的装置请思考：1、若种子进行有氧呼吸，瓶内的红色液滴是否会移动？2、若种子进行产生酒精的无氧呼吸，瓶内的红色液滴是否会移动？C6H12O6＋6H2O＋6O2

6CO2＋12H2O＋能量酶补充：判断呼吸方式的装置C6H12O6酶+少量能量2C2H5OH（酒精）2CO2+有氧呼吸：消耗6分子氧气，产生6分子CO2气体分子的总量没有发生改变！无氧呼吸：直接产生2分子CO2气体分子的总量会增加！补充：判断呼吸方式的装置请思考：1、若种子进行有氧呼吸，瓶内的红色液滴是否会移动？2、若种子进行产生酒精的无氧呼吸，瓶内的红色液滴是否会移动？减少6份氧气，同时产生6份CO26份CO2迅速被NaOH吸收最终结果：气体总量下降！红色液滴向左移动产生2份CO22份CO2迅速被NaOH吸收最终结果：气体总量不变！红色液滴不移动补充：判断呼吸方式的装置蒸馏水对瓶内气体的变化没有影响。请思考：1、若种子进行有氧呼吸，瓶内的红色液滴是否会移动？2、若种子进行产生酒精的无氧呼吸，瓶内的红色液滴是否会移动？减少6份氧气，同时产生6份CO2最终结果：气体总量不变！红色液滴不移动净产生2份CO2，且不被吸收最终结果：气体总量增加！红色液滴向右移动补充：细胞呼吸中的分子数量关系C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶在有氧呼吸中：每消耗一分子葡萄糖，就会同时消耗：6分子的水、6分子O2还会同时产生：6分子的CO2、12分子的水葡萄糖:O2=葡萄糖:CO2=O2:CO2=1:61:61:1补充：细胞呼吸中的分子数量关系C6H12O6酶+少量能量2C2H5OH（酒精）2CO2+在产生酒精的无氧呼吸中：每消耗一分子葡萄糖，就会同时产生：2分子的CO2、2分子的酒精葡萄糖:CO2=葡萄糖:酒精=酒精:CO2=1:21:21:1C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量在产生酒精的无氧呼吸中：最大特点：既没有气体的吸收，也没有气体的产生补充：判断细胞呼吸的方式(1)根据反应物和产物来判断①消耗O2或

产物中有H2O→②产物中有

酒精

或

乳酸→一定存在有氧呼吸一定存在无氧呼吸(2)根据CO2释放量与O2消耗量来判断①不消耗O2，但释放CO2→②不消耗O2，不释放CO2→③CO2释放量

=O2消耗量→④CO2释放量>O2消耗量→只进行产生酒精的无氧呼吸只进行产生乳酸的无氧呼吸

或

细胞已死亡只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸影响细胞呼吸速率的因素细胞呼吸的本质是化学反应，哪些因素可能影响到化学反应的速率呢？反应物的量反应条件酶的活性......呼吸速率：指呼吸作用单位时间内反应物的消耗量或生成物的产生量影响细胞呼吸速率的因素1、氧气浓度无氧呼吸：O2浓度越高，对无氧呼吸的抑制作用越强，O2浓度达到一定值时，无氧呼吸被完全抑制。O2浓度无氧呼吸CO2释放量A有氧呼吸：在一定范围内，有氧呼吸随O2浓度增加而增加，当O2浓度达到一定值时，由于酶或底物浓度的限制，呼吸速率将不再增加。底物的量或酶的量限制O2浓度有氧呼吸CO2释放量B※由于在有氧呼吸里，CO2:O2=1:1,因此该图也可以表示有氧呼吸O2的消耗量。影响细胞呼吸速率的因素1、氧气浓度O2浓度(%)0510152025有氧呼吸速率无氧呼吸速率CO2释放量无氧呼吸速率消失点该点开始只进行有氧呼吸，CO2只来自于有氧呼吸产生由图可知，①氧气浓度为

0%时，只进行_____呼吸，有氧呼吸速率为

；②一定范围内，有氧呼吸速率随氧气浓度升高而增大，无氧呼吸速率受到抑制；③氧气浓度达到10%时，_____呼吸被完全抑制，细胞只进行_____呼吸。无氧无氧有氧CO2释放总量(总呼吸速率=有氧呼吸+无氧呼吸)0该点之后，曲线与有氧呼吸的曲线完全重合影响细胞呼吸速率的因素1、氧气浓度B-C：曲线上升主要与有氧呼吸加强有关。A:在O2浓度为零，时只进行无氧呼吸A-B:随O2浓度的升高，无氧呼吸迅速受到抑制，而有氧呼吸还很弱，使得总呼吸作用下降，CO2释放总量减少。B：呼吸作用最低点影响细胞呼吸速率的因素1、氧气浓度进阶考点：相关计算O2%ABCCO2的释放510152025氧气的吸收84只进行无氧呼吸B点：总呼吸作用最低点C点：无氧呼吸消失点A点：请计算：氧气浓度为5%时，无氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比？无氧消耗葡萄糖:有氧消耗葡萄糖=3:1影响细胞呼吸速率的因素1、氧气浓度O2%51015202586CO2的释放酒精的生成AB只进行无氧呼吸B点：无氧呼吸消失点A点：请计算：氧气浓度为10%时，无氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比？无氧消耗葡萄糖:有氧消耗葡萄糖=9:1影响细胞呼吸速率的因素2、温度原理：温度通过影响酶的活性，从而影响呼吸作用的速率应用：①在零上、低温储存蔬果②温水和面发面更快③在温室栽培时，适当增大昼夜