细胞呼吸的方式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3节细胞呼吸的原理和应用(第一课时)接橡皮球（或气泵）A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水问题探讨通气让酵母菌进行有氧呼吸,有利于酵母菌快速繁殖；

密封让酵母菌进行无氧呼吸,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。密封发酵时，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。讨论①②③④⑤⑦⑧⑨⑥单细胞真菌

兼性厌氧菌酵母菌是一种单细胞真菌，我们生活中做馒头、面包、酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。酵母菌呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。细胞呼吸是否都需要氧？在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌什么条件下产生CO2？什么条件下产生酒精？3.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？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CO22.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？1.怎样控制有氧和无氧条件？问题细化：2.作出假设1.提出问题有氧CO2无氧CO2

酒精产生+3.设计实验产生解决问题：1.怎样控制有氧和无氧条件？请设计出简易实验装置并思考：有氧条件

装置连接无氧条件

装置连接（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？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，确保产物是无氧呼吸产生。（2）检测酒精：2.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？（1）检测CO2：

①使澄清石灰水变浑浊（根据浑浊程度检测CO2产生的多少）②溴麝香草酚蓝：蓝→变绿→再变黄

（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少）

酒精+酸性重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色(1)配制酵母菌培养液：酵母菌+葡萄糖溶液取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%的煮沸冷却后的葡萄糖溶液。煮沸：灭菌、除去葡萄糖溶液中的氧气4.进行实验为什么葡萄糖溶液需要煮沸后冷却再加入？思考讨论：冷却：避免高温杀死酵母菌酵母菌(2)实验装置：讨论：D将实验中的有氧装置和无氧装置连通好①有氧组:

；无氧组:

。澄清的石灰水CADBD②分析此实验中如何控制有氧和无氧条件的方法？酵母菌培养液A酵母菌培养液B10%的NaOHC接气泵有氧一组：不断通入空气，以保证反应始终在有氧条件下进行。无氧一组：密封，先反应一段时间消耗掉培养液中的氧气，确保CO2来自无氧呼吸。4.进行实验现象：结论：澄清石灰水都变混浊，且有氧呼吸装置比无氧呼吸的更混浊。有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。溴麝香草酚蓝水溶液5.结果分析——CO2的检测及结论

CO2多少澄清的石灰水混浊程度溴麝香草酚蓝水溶液变黄时间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空气橙色重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色结论：有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。5.结果分析:酒精的检测及结论

提示：葡萄糖也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。

酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。①有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生大量CO2

②无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2。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——对比试验，也叫相互对照实验。学习前，有氧和无氧两组实验结果对我们而言均是未知的，都属于实验组。6.得出结论

7.对比实验

实验组实验组拓展：对比实验与对照实验区别

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二细胞呼吸的方式科学方法探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验：细胞呼吸一、有氧呼吸二、无氧呼吸细胞呼吸的实质：是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量的过程。线粒体是有氧呼吸的主要场所。(1)请同学们回忆所学知识，回答有氧呼吸的主要场所在哪？(2)线粒体的结构有哪些适于其功能的特点？(一)有氧呼吸是细胞呼吸的主要方式外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴基质分布有氧呼吸的酶1.主要场所——线粒体2.线粒体适应于有氧呼吸的主要特点：（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)有氧呼吸模型构建C6H12O6①少量能量ATP热量2丙酮酸酶4[H]细胞质基质6CO2酶6H2O20[H]线粒体基质少量能量ATP热量②12H2O大量能量ATP热量③6O2酶线粒体内膜(一)有氧呼吸第一阶段反应式：第二阶段反应式：第三阶段反应式：C6H12O6酶+4[H]+少量能量

2丙酮酸

+6H2O酶2丙酮酸

6CO2

+20[H]

+

少量能量

酶12H2O+大量能量

24[H]

+

6O2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有氧呼吸过程各步反应式有氧呼吸反应场所反应式第一阶段第二阶段第三阶段总反应式:C6H12O6

+6H2O+6O2

6CO2

+12H2O+能量酶细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6→2丙酮酸＋4[H]＋少量能量酶2丙酮酸＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量酶24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量酶有氧呼吸过程各步反应式思考：为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？①线粒体膜上没有葡萄糖载体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。②反应式前后的H2O不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。③反应式中间不能用等号，要用箭头。④反应条件“酶”不能省去。⑤不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解

为例来介绍有氧呼吸过程。易错提示：C6H12O6+6H2O

+6O26CO2+12H2O+能量酶（ATP+热量）C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶有氧呼吸总反应式：有氧呼吸中元素去向：b.H原子的运动轨迹：a.C原子的运动轨迹：c.O原子的运动轨迹：C6H12O62丙酮酸6CO

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

6CO26O212H2O1mol葡萄糖含有的能量为2870KJ，经有氧呼吸彻底氧化分解，977.54KJ能量储存在ATP中，其余能量以热量形式散失（形成1molATP需要消耗能量30.54KJ）。请计算：1mol葡萄糖有氧呼吸可产生多少ATP，能量利用率为多少？977.54÷30.54=32mol977.54÷2870=34%有氧呼吸中能量去向：C6H12O6+6H2O

+6O26CO2+12H2O+能量酶（ATP+热量）有机物中稳定的化学能被释放，大部分以热能形式散失或维持体温，少量用来合成ATP（活跃的化学能）有氧呼吸中能量的转化：有氧呼吸的特点（同有机物体外燃烧相比）：①条件温和(常温、常压、一定的pH等)③有相当一部分能量储存在ATP中②能量经过一系列的化学反应逐步释放(1)有氧呼吸能更充分地利用能量(2)有氧呼吸相对温和，有利于维

持细胞的相对稳定状态C6H12O6+6H2O

+6O26CO2+12H2O+能量酶（ATP+热量）有机物中稳定的化学能被释放，大部分以热能形式散失或维持体温，少量用来合成ATP（活跃的化学能）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。氧多种酶葡萄糖CO2H2O能量彻底氧化分解大量ATP有氧呼吸中能量的转化：有氧呼吸的概念：【易错判断】2.线粒体能直接利用葡萄糖进行氧化分解()3.在线粒体内膜利用的[H]只来自于丙酮酸水解()4.有氧呼吸中只产生水不消耗水()5.有氧呼吸三个阶段均产生ATP，第二阶段产生的ATP最多()6.有氧呼吸过程等同于有机物在体外燃烧()1.线粒体是真核生物有氧呼吸主要场所，生物没线粒体就无法进行有氧呼吸()BA（二）无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程酶_________+4[H]+少量能量

2C3H6O3C6H12O62丙酮酸+4[H]2丙酮酸酶细胞质基质细胞质基质酶2C2H5OH

+2CO2酒精乳酸无氧呼吸

1场所：细胞质基质思考：无氧呼吸中[H]的来源和去路？[H]来源：无氧呼吸第一阶段即葡萄糖；[H]去路：还原丙酮酸酶酶C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量（少）C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量（少）①产生酒精（大多数植物、酵母菌）②产生乳酸（高等动物、乳酸菌、玉米胚、马铃薯块茎和甜菜块根等）葡萄糖无氧呼吸都只在

释放少量的能量，其中一部分储存在

，一部分以热能形式散失，葡萄糖中大部分能量存留在

中。第一阶段ATP酒精或乳酸（二）无氧呼吸1mol的葡萄糖所含能量大约2870kJ的能量，氧化分解成乳酸以后，释放出196.65kJ的能量，其中61.08KJ能量用来合成ATP，请计算1mol葡萄糖能产生多少ATP?2丙酮酸（C3H4O3）C6H12O6

酶少量能量4[H]

酶酶2酒精（C2H5OH）+2CO22乳酸（C3H6O3）细胞质基质61.08KJ÷30.54KJ≈2molATP（二）无氧呼吸乳酸酒精1mol葡萄糖196.65（kJ）61.08kJATP热能乳酸或酒精大部分能量存留在

或

中少量释放课堂思考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。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？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？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。常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞①只进行无氧呼吸乳酸菌破伤风杆菌哺乳动物成熟红细胞②主要进行无氧呼吸种子萌发初期癌细胞【易错警示】1.有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段反应完全相同？2.无氧呼吸的第一阶段和第二阶段两个阶段都可以释放出能量？3.无氧呼吸时有机物中的能量大部分以热能的形式散失了？4.不同生物无氧呼吸产物不同的直接原因是酶不同，根本原因是基因选择性表达。乳酸酒精项目有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件产物能量特点相同点过程实质意义细胞质基质、线粒体细胞质基质需O2、多种酶、适宜的温度CO2、H2O酒精和CO2或乳酸大量少量有机物彻底分解，能量完全释放有机物没有彻底分解，能量没完全释放第一阶段(葡萄糖

丙酮酸)相同氧化分解有机物，释放能量，产生ATP为生物体生命活动提供能量不需O2、多种酶、适宜的温度（三）有氧呼吸无氧呼吸的比较（三）有氧呼吸无氧呼吸的比较

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2＋能量有氧呼吸：无氧呼吸：266112（1）当以葡萄糖为呼吸底物时：①有氧呼吸O2消耗量________CO2产生量②消耗等量葡萄糖时，有氧呼吸与无氧呼吸产生CO2物质的量之比为：________。③产生相同CO2量时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖物质的量之比为：_______。等于3:11:3（1）当以脂肪为有氧呼吸底物时：有氧呼吸O2消耗量________CO2产生量大于细胞呼吸有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不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。细胞在氧气参与下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放能量，生成大量ATP的过程。指

在细胞内经过一系列的

，生成二氧化碳或其他产物，释放

并生成

的过程。能量有机物ATP氧化分解总结03a.为生物体提供能量b.是生物体代谢的枢纽丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油是蛋白质、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＋H2O细胞呼吸的意义为了抑制厌氧型细菌的繁殖（四）细胞呼吸原理的应用(1)包扎伤口时需要使用透气的消毒纱布或松软的“创口贴”等敷料目的是？(2)麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐，在控制通气情况下可产生各种酒；淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌以及发酵罐，在控制通气情况下，可以产生食醋或味精？①酵母菌是兼性厌氧菌，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。②醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌是严格的好氧型生物，通气是为了让其有氧发酵

产生食醋或味精。(3)花盆，菜地需中耕松土，不然会影响根系生长，目的是？防止根细胞无氧呼吸产生酒精，对幼根细胞的毒害作用②促进好氧微生物的生长繁殖，增大其对有机物的分解供植物体利用。去除杂草是为了：（四）细胞呼吸原理的应用松土是为了：①促进根细胞有氧呼吸产生ATP，有利于根细胞通过主动运输方式吸收矿质离子；减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争(4)稻田也需要定期排水，否则水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂。目的是？破伤风杆菌是严格的厌氧型生物，清理伤口时可抑制其通过无氧呼吸繁殖防止肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸痛(5)皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易繁殖，遇到这种情况，需要及时到

医院清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清。其中清理伤口目的是？(6)提倡慢跑运动等有氧运动的原因之一是？（四）细胞呼吸原理的应用温度（酶）、O2浓度、CO2浓度、水等1.影响细胞呼吸的外因：2.影响细胞呼吸的内因：酶的种类和数量二、影响细胞呼吸的因素应用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温温度通过影响

而影响细胞呼吸速率。（1）温度酶的活性（2）O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有

作用。抑制a.氧气作为有氧呼吸的原料，可同时影响_______________和_______________。有氧呼吸速率无氧呼吸速率b.下图中O2浓度为0时细胞只进行__________，随O2浓度升高__________________。当O2浓度为________时，细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；

O2浓度在______以上时，细胞只进行有氧呼吸。无氧呼吸有氧呼吸逐渐增强，无氧呼吸逐渐减弱0~10%10%c.当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，

有氧呼吸不再加强受______________等因素

的影响。呼吸酶的数量（2）O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有

作用。抑制O2浓度气体交换相对值有氧呼吸CO2释放量无氧呼吸CO2释放量CO2总释放量0510152025（2）O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有

作用。抑制O2浓度气体交换相对值有氧呼吸CO2释放量无氧呼吸CO2释放量QRPCO2总释放量0510152025ABC（1）QR段下降原因?随着O2浓度的增加，无氧呼吸逐渐受到抑制，有氧呼吸速率较低（2）贮藏水果时下降到____点最有利贮藏，

为什么？R呼吸强度最弱，消耗的有机物最少（3）Q点和P点分别进行什么呼吸？Q：无氧呼吸；P点：有氧呼吸（4）B点（AB段长度=BC段长度）说明了什么？此时有氧呼吸消耗的葡萄糖

量是无氧呼吸消耗葡萄糖量的多少？（2）O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有

作用。抑制O2浓度气体交换相对值有氧呼吸CO2释放量无氧呼吸CO2释放量QRPCO2总释放量0510152025ABC（5）QPO围城的三角形面积含义？（6）P点之后为什么不再增大？受有氧呼吸有关的酶数量的限制无氧呼吸CO2释放的总量。应用：储存蔬菜/水果：低温、低氧、湿度适中；储存种子：低温、低氧、干燥条件。（3）O2浓度一定范围内，氧气浓度升高有利于有氧呼吸的进行；但氧气的存在对很多厌氧生物的无氧呼吸有很强的抑制作用应用：储存蔬菜、水果:低温、低氧、湿度适中；储存种子:低温、低氧、干燥条件。---促有抑无B点：C点：D点：E点：阴影：CO2生成量最小，呼吸作用最弱，有机物消耗最少无氧呼吸停止，只进行有氧呼吸的起始点O2浓度为10%时，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。无氧呼吸与有氧呼吸CO2释放量相等。无氧呼吸生成的CO2总量。曲线解读(1)原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会

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）CO2浓度(1)原理：水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。

自由水含量较高时，细胞呼吸作用旺盛。(2)特点：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而

，

随含水量的减少而

。

当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡(如图)。加快减慢（4）含水量（四）细胞呼吸方式的判断方法(1)从反应物上看有无O2或H2O参与：①不耗O2：②

耗O2

：③耗H2O：（2）从产物角度看：①有水产生：②有酒精或是乳酸产生：只进行无氧呼吸一定存在有氧呼吸一定存在有氧呼吸一定存在有氧呼吸一定存在无氧呼吸③无CO2释放：一定为产乳酸的无氧呼吸B.装置一的作用是：测量细胞呼吸（有氧呼吸）过程中

;

装置二的作用是：测量呼吸作用

。A.在利用葡萄糖作为呼吸底物的条件下，有氧呼吸时装置内气体体积

，

无氧呼吸气体体积

。不变增加吸收的O2量产生CO2的量与吸收O2量的差值装置一液滴装置二液滴结论只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡只进行产生酒精的无氧呼吸进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸只进行有氧或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸不动不动不动不动右移左移左移右移物理误差的校正：除将装置中

换为 ________________外其余均与装置二相同。生物材料杀死的等量同种生物材料甲组：一定量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液+一定量的活性干酵母，加石蜡油铺满液面；30分钟后记录温度为A乙组：等量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液+等量的活性干酵母，不加石蜡油；30分钟后记录温度为B丙组：一定量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液，加石蜡油铺满液面；30分钟后记录温度为C无氧呼吸有氧呼吸无呼吸作用探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验装置改进B3．有一瓶混有酵