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.ATP的功能2.ATP的组成元素、物质组成、中文名字、结构简式及各符号代表的含义3.ATP不稳定的原因、哪一个键易断裂4.生物合成ATP的能量来源是及其所依赖的生理过程5.ATP水解释放的能量去路6.ATP和ADP相互转化的特点、两者之间的转化不是可逆反应的原因7.吸能反应和放能反应与ATP的合成和水解直接的对应关系复习提问第3节细胞呼吸的原理和应用第五章细胞的能量供应和利用【问题探讨】

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。1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？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它自身有什么意义？

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。

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。

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。呼吸作用（细胞呼吸）指

的有机物氧化分解，并释放能量的过程。也称呼吸作用。区别：呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。细胞内思考：1.“氧化分解”需要氧气的参与吗？无氧条件下能够进行细胞呼吸吗？2.氧化分解之后的产物有哪些呢？酵母菌1.单细胞真菌2.兼性厌氧菌（有氧和无氧环境下都能生存）3.生长周期短，繁殖速度快。1.确定实验思路自变量是什么？因变量是什么？2.细化如何控制自变量如何检测因变量3.控制无关变量4.写出具体做法方法步骤有氧/无氧条件CO2产生速率是否产生酒精通气/密封用澄清石灰水（溴麝香草酚蓝）酸性重铬酸钾检测无关变量保持相同且适宜提出问题：作出假设：设计实验：酵母菌在有氧和无氧条件下呼吸的产物是否都有CO2和酒精？P91第一段分析变量比如：温度、pH、培养液的浓度和体积；设计实验：【合作探究】：尝试运用以下装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置气泵ABCDED进行实验：有氧呼吸装置：E-C-A-D分析1：NaOH溶液的作用是什么？分析2：锥形瓶A中除了酵母菌外还需加入什么物质？气泵ACDE吸收空气中CO2，排除空气中CO2的干扰。葡萄糖进行实验：无氧呼吸装置：B-D分析3：B瓶为什么要密封一段时间后再连通D瓶？BD让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸的产生的称取等量的两份食用酵母菌（20g）；配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；培养、观察、检测、记录思考：（1）葡萄糖溶液需要煮沸的目的：除去气体和灭菌，避免其他微生物的呼吸作用对实验产生干扰（2）葡萄糖溶液需要煮沸再冷却后放入锥形瓶的原因是：防止酵母菌被杀死实验步骤：二氧化碳产生情况实验结果结果与分析：（1）检测CO2溴麝香草酚蓝溶液遇CO2的变色过程②溴麝香草酚蓝溶液：①通入澄清石灰水：澄清→浑浊(根据浑浊程度检测CO2产生的多少)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)澄清石灰水变浑浊过程结论:有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。结果与分析：（2）检测酒精A：有氧条件下酵母菌培养液；B：无氧条件下酵母菌培养液ABAB酒精+重铬酸钾（酸性条件）：橙色→灰绿色结论：有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。2、在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2;实验现象1、酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸;3、在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2。得出结论条件澄清石灰水溴麝香草酚蓝溶液/出现的时间重铬酸钾-浓硫酸溶液有氧无氧浑浊程度高由蓝—绿—黄（时间短）不出现灰绿色浑浊程度低由蓝—绿—黄（时间长）橙色→灰绿色重铬酸钾在生活中的应用测酒驾交警用经硫酸处理过的重铬酸钾胶体检测司机呼出的气体里是否含有酒精。与社会的联系思考：探究酵母菌细胞呼吸的方式，这个实验是不是对照实验？对比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，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。特点：这些实验组的结果都是事先未知的。科学方法一、有氧呼吸合作探究一：请自主阅读课本P92-93页，完成以下问题。PARTONE1、有氧呼吸的概念。2、有氧呼吸的总反应式是什么？3、有氧呼吸分为几个阶段？每个阶段的场所、物质变化和能量变化分别是什么？一、有氧呼吸1.概念

指细胞在_____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______________，释放能量，生成____________的过程。氧二氧化碳和水大量ATP有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，有氧呼吸的主要场所是

。线粒体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，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。外膜内膜线粒体基质（酶）（酶）C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶总反应式：特点：（1）物质变化：（2）能量变化：有机物中稳定的化学能全部释放大部分以热能形式散失少部分合成ATP（活跃的化学能）一、有氧呼吸无机物有机物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（P93思考讨论）细胞质基质[H]指的是由氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成的还原型辅酶Ⅰ（NADH）葡萄糖2丙酮酸酶6CO24[H]少量能量少量能量酶6H2O20[H]12H2O酶大量能量②线粒体基质①细胞质基质③线粒体内膜6O2细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6酶+4[H]+少量能量

2C3H4O3

第一阶段第二阶段第三阶段+6H2O酶2C3H4O3

6CO2+20[H]+少量能量

酶12H2O+大量能量

24[H]

+

6O2总反应式C6H12O6+

6O2+

6H2O6CO2+

12H2O+能量酶[H]=NADH(还原型辅酶I)一、有氧呼吸思考1：产物CO2和H2O中的H和O分别来自于反应物中的哪些物质？总反应式C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶（1）产物H2O中的O的来源：

（2）H2O的H的来源

：（3）产物CO2中O的来源：

来源于O2来源于水和葡萄糖中的氧来源于水和葡萄糖中的氢思考2：线粒体能不能直接氧化分解葡萄糖？不能①线粒体膜上没有葡萄糖载体（葡萄糖无法进入线粒体）；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。思考3：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？①可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用；②能量能够缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。意义：燃烧释放能量有氧呼吸释放能量1.有氧呼吸过程中，H2O参与第二阶段反应，在

阶段产生；[H]在

阶段产生，参与

阶段的反应；O2只参与

阶段反应，CO2是在

阶段产生的。2.若用放射性同位素18O分别标记有氧呼吸中C6H12O6中的氧和O2中的氧，放射性会分别出现在哪种产物中？提示：C6H1218O6→C18O2；18O2→H218O。第三第一、二第三第三第二自我检测

将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是（）

A.甲

B.丙

C.甲和乙

D.丙和乙B习题检测——教材96页情境材料一人在剧烈运动后，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？二、无氧呼吸合作探究一：请自主阅读课本P94-95页，完成以下问题。PARTONE1、无氧呼吸的概念。2、无氧呼吸的总反应式是什么？3、无氧呼吸分为几个阶段？每个阶段的场所、物质变化和能量变化分别是什么？

指细胞在__________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过__________分解，

释放________能量,生成________ATP的过程。没有氧气不完全少量少量1.概念：二、无氧呼吸C6H12O62C2H5OH（酒精）+

2CO2+少量能量酶C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶总反应式1：总反应式2：生物类型：酵母菌、大多数高等植物生物类型：①人和动物细胞

②乳酸菌

③某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚二、无氧呼吸C6H12O62C2H5OH（酒精）+

2CO2+少量能量酶C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶总反应式1：总反应式2：能量变化：有机物中的稳定的化学能大部分储存在酒精/乳酸中无氧呼吸小部分释放大部分以热能形式散失少部分合成ATP（活跃的化学能）第一阶段细胞质基质第二阶段细胞质基质42+[H]+少量能量

C6H12O6酶C3H4O3

+4[H]2CO2+2C2H5OH(酒精)2C3H4O3

酶过程：注意：第二阶段不产生能量二、无氧呼吸2C3H6O3(乳酸)酶与有氧呼吸第一阶段一样项目有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件有机物分解程度产物能量ATP生成阶段相同点线粒体（主）和细胞质基质细胞质基质需氧、酶不需氧、酶CO2＋H2O

乳酸

或

酒精＋CO2彻底氧化分解不彻底氧化分解①热能（主）②储存在ATP中的化学能①乳酸/酒精中的化学能（主）②热能

③储存在ATP中的化学能第一、第二、第三阶段第一阶段第一阶段完全相同，反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量有氧呼吸与无氧呼吸的比较三、细胞呼吸的意义（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＋H2O（2）生物体代谢的枢纽丙酮酸葡萄糖甘油氨基酸下图为细胞呼吸的模式图，其中序号表示生理过程。下列叙述正确的是A．④过程和⑤过程都不能产生ATPB．骨骼肌细胞中可以发生的过程有①②③④C．酵母菌细胞中③过程发生的场所是线粒体基质D．①④过程中葡萄糖储存的能量大部分以热能的形式散失A

6CO2+12H2O+能量

C6H12O6+6H2O+6O2酶四、影响细胞呼吸的因素反应物条件产物影响细胞呼吸因素不同植物呼吸速率不同（水生＞旱生；阳生＞阴生）同一植物不同发育时期不同（幼苗期、开花期＞成熟期）同一植物不同器官呼吸速率不同（生殖器官＞营养器官）内因外因温度、O2浓度、H2O、CO2浓度等1.温度：①零上低温下贮存蔬菜、水果、粮食，减少有机物的消耗。②在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，增加有机物积累，提高产量。③温水和面，发酵快。应用通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。机理影响细胞呼吸的因素及应用影响细胞呼吸的因素及应用2.二氧化碳浓度：①地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。②在水果、蔬菜保鲜中，增加CO2浓度（或充入N2）可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。应用机理CO2是细胞呼吸的产物,积累过多会抑制细胞呼吸影响细胞呼吸的因素及应用3.氧气浓度：机理O2是有氧呼吸的反应物,O2促进有氧呼吸,抑制无氧呼吸0释放量CO2O2浓度CO2释放总量有氧呼吸无氧呼吸AaBbEe2.氧气浓度0~b时：有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小。1.氧气浓度为0时：只进行无氧呼吸4.氧气浓度b~e时：只进行有氧呼吸D3.氧气浓度为b时：无氧呼吸消失5.氧气浓度为e时：有氧呼吸速率达到最大。限制因素可能是呼吸底物的量或酶的量与酶的活性等O2浓度影响细胞呼吸的因素及应用3.氧气浓度：氧气浓度为a时：

CO2

释放总量最少，细胞呼吸（A)最弱。应用低氧储存蔬菜、水果、粮食为了减少有机物消耗，应控制低氧(a点氧气浓度)环境0释放量CO2O2浓度CO2释放总量有氧呼吸无氧呼吸AaBbEeD应用可增强根的呼吸作用，有利于矿质元素的吸收。影响细胞呼吸的因素及应用3.氧气浓度：抑制厌氧细菌（破伤风杆菌）的呼吸与繁殖。提倡慢跑，防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。中耕松土选用透气消毒纱布有氧运动选通气，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。酵母菌酿酒4.含水量：呼吸速率①粮食贮藏：②果蔬储存：应用机理含水量在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而增强。影响细胞呼吸的因素及应用零上低温，低氧，干燥零上低温，低氧，一定湿度③土壤板结、长期水淹，出现烂根现象，需要及时排水。下图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化(均以葡萄糖为呼吸底物)。下列相关叙述不正确的是(

)A．图中氧浓度为a时只有无氧呼吸B．图中氧浓度为b时，若CO2释放量为8mol，O2吸收量为4mol，则此时无氧呼吸消耗的有机物多C．a、b、c、d四个浓度中，b是适合储藏苹果的氧浓度D．图中氧浓度为d时只进行有氧呼吸C概念辨析1.在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP。()2.无氧呼吸的两个阶段都能产生ATP。()3.无氧呼吸的两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。()4.稻田定期排水有利于根系进行有氧呼吸，防止幼根黑腐。()5.提倡慢跑等有氧运动，是因为有氧呼吸可以产生大量的ATP，使肌肉有力量()6.乳酸菌细胞内，细胞呼吸第一阶段产生[H]，第二阶段消耗[H]。（）7.储存蔬菜水果时应隔绝O2，以减弱细胞呼吸。（

）实战训练

课堂小结A.阴影部分的面积表示无氧呼吸释放的二氧化碳的速率B.若OaQ＝QN，则有氧呼吸消耗的氧气与无氧呼吸释放的二氧化碳一样多C.保存水果、蔬菜应选择O2浓度为0的时候D.B点时只进行有氧呼吸，产生CO2的场所

是细胞质基质如图表示酵母菌在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是（

）B

下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是(

)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C习题检测——教材96页1.松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响？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，促进作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促进这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。习题检测——教材96页2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤?结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸?你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记?

有氧呼吸第一个阶段与无氧呼吸第一个阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构可以大胆作出这样的推测:在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测,地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。习题检测——教材96页细胞呼吸方式的判断方法一、根据反应物和产物来判断1.消耗O2或产物中有H2O一定存在有氧呼吸3.无CO2释放2.产物中有酒精或乳酸一定存在无氧呼吸只进行产乳酸的无氧呼吸或死亡二、O2吸收量与CO2释放量→只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸或有氧呼吸+产乳酸的无氧呼吸。1.不消耗O2，释放CO2→只进行产酒精的无氧呼吸。2.不消耗O2，不释放CO2→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。3.CO2释放量=O2吸收量4.CO2释放量>O2吸收量→既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。5.CO2释放量<O2消耗量→可能存在脂质的氧化分解。细胞呼吸方式的判断方法细胞呼吸方式的判断方法三、酒精与CO2释放量1.酒精产生量=CO2释放量→只进行产酒精的无氧呼吸。2.酒精的产生量<CO2释放量→既有进行有氧呼吸，又进行产酒精的无氧呼吸。四、依据反应场所来判断①若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为

；②若部分过程在线粒体中进行，则为

。无氧呼吸有氧呼吸①若只有二氧化碳和水产生，则为

，②若有乳酸或酒精产生，则为

。有氧呼吸无氧呼吸1.真核细胞2.原核细胞原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸作用在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式的判断应是根据产物判断：细胞呼吸方式的判断方法细胞呼吸方式的判断方法五、液滴移动法探究细胞的呼吸方式

2.装置二中着色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气和释放的二氧化碳的体积的差值。实验原理

1.装置一中加入NaOH溶液的目的是吸收二氧化碳，根据着色液滴移动的距离可测出呼吸作用消耗的氧气的体积。装置一装置二O2CO2、O2差值分析装置一液滴的移动情况：①只进行有氧呼吸时：②只进行无氧呼吸（乳酸）时：③只进行无氧呼吸（酒精）时：④同时进行有氧呼吸和无氧呼吸时：液滴左移液滴不动液滴不动液滴左移装置一氧气减少氧气不变氧气不变氧气减少细胞呼吸方式的判断方法五、液滴移动法探究细胞的呼吸方式O2装置一装置二结果红色液滴左移红色液滴不动

红色液滴不动红色液滴右移红色液滴左移红色液滴右移

红色液滴不动红色液滴不动只进行有氧呼吸只进行产酒精的无氧呼吸既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧细胞已死亡装置一装置二O2CO2O2细胞呼吸方式的判断方法五、液滴移动法探究细胞的呼吸方式或有氧+产乳酸的无氧或只进行产乳酸的无氧呼吸（大本P114）呼吸熵(RQ)指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)。下图表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸熵的实验装置。请分析并回答下列问题：(1)实验乙装置中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是________________

________________________________________________________。(2)假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25℃下经过10min后观察墨滴的移动情况，如果发现甲装