第3节-细胞呼吸的原理和应用(2019年新教材人教版必修1第5章)ppt课件.pptx

第第3 3节节 细胞细胞呼吸的原理和应用呼吸的原理和应用2019.102019.10 酵母菌酵母菌细胞富含蛋白质，可以细胞富含蛋白质，可以用作饲料添用作饲料添加剂加剂。在培养酵母菌。在培养酵母菌用作用作饲料饲料添加剂添加剂时，要给时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量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，却需要密繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封封发酵。发酵。 讨论讨论 1 1都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？有的却需要密封？ 2 2为什么通气有利于酵母菌大量繁殖为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 3 3在在密封发酵时，酵母菌将有机物转化密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒为酒精对精对它自身有它自身有什意义？什意义？发酵生产葡萄酒的车间发酵生产葡萄酒的车间 呼吸作用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，因此也叫细胞也叫细胞呼吸。呼吸。一一、细胞呼吸的方式、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 1酵母菌是单细胞真菌，属于兼性厌氧菌。酵母菌是单细胞真菌，属于兼性厌氧菌。 2 2COCO2 2的检测方法：的检测方法： CO CO2 2使澄清石灰水变浑浊。使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄使澄清石灰水变浑浊。使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时问长短，可以检根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时问长短，可以检测酵母菌培养液中测酵母菌培养液中C0C02 2的的产生情况产生情况。实验实验原理原理3 3酒精的检测：酒精的检测： 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇乙醇发生反应，变成灰绿色发生反应，变成灰绿色。由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时问适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。的培养时问适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。1.1.提出问题：提出问题：2.2.作出假设：作出假设：3.3.设计实验：设计实验：略。略。略。略。质量分数为质量分数为10%的的NaOH溶液溶液酵母菌酵母菌培养液培养液澄清澄清石灰水石灰水空气空气A装置一装置一探究步骤探究步骤B B B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。想一想，这是为什么？想一想，这是为什么？酵母菌酵母菌培养液培养液澄清澄清石灰水石灰水装置二装置二消耗掉瓶中的氧气，确保通入石灰水中的消耗掉瓶中的氧气，确保通入石灰水中的COCO2 2是无氧呼吸产生的。是无氧呼吸产生的。B4.4.进行实验：进行实验：按照设计的实验方案进行实验。按照设计的实验方案进行实验。5.5.得出结论、交流讨论：得出结论、交流讨论： 酵母菌酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，在有氧和无氧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大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。 科学家科学家根据大量的实验结果得出根据大量的实验结果得出结论，细胞结论，细胞呼吸可分为有氧呼吸可分为有氧呼吸呼吸和无氧呼吸两种和无氧呼吸两种类型。类型。对比实验对比实验 设置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。在本节课的探究活动中验。在本节课的探究活动中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌在不同菌在不同氧气条件氧气条件下下细胞细胞呼吸呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法学探究中常用的方法之一。之一。主要场所：线粒体主要场所：线粒体外膜外膜内膜内膜基质基质嵴嵴含有与有氧呼吸含有与有氧呼吸有关的酶有关的酶1234二二、有、有氧呼吸氧呼吸对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。形式。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其化学反应式可以化学反应式可以简写成：简写成：C C6 6H H1212O O6 6 + 6H+ 6H2 2O + 6OO + 6O2 2 6CO 6CO2 2+ 12H+ 12H2 2O +O +能量能量酶酶1 1分子分子C C6 6H H1212O O6 62 2分子分子CHCH3 3COCOOHCOCOOH（）4H4H 酶酶6H6H2 2O O20H20H 酶酶酶酶12H12H2 2O O6CO6CO2 2（一）（一）（二）（二）ATPATP（三）（三）ATPATPATPATP6O6O2 2细胞质基质细胞质基质线粒体内膜线粒体内膜线粒体基质线粒体基质C C6 6H H1212O O6 6 + 6H+ 6H2 2O + 6OO + 6O2 2 6CO 6CO2 2+ 12H+ 12H2 2O +O +能量能量酶酶总反应式：总反应式：少量能量少量能量少量能量少量能量大量能量大量能量有氧呼吸的概念：有氧呼吸的概念： 细胞在细胞在O O2 2的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等等有机物有机物彻底氧化分解，产生彻底氧化分解，产生COCO2 2和和H H2 2O O，释放能量，生成大量，释放能量，生成大量ATPATP的过程。的过程。 同有机物在生物体外同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸氧呼吸过程温和；有机物中的能量过程温和；有机物中的能量经过一系列经过一系列的化学反应逐步的化学反应逐步释放释放；这些能量有相当一部分储存于这些能量有相当一部分储存于ATPATP中。中。能量去向：能量去向：（2 2）大部分以热能形式散失。大部分以热能形式散失。（1 1）少部分转移到）少部分转移到ATPATP中。中。30.5430.5432=977.28KJ32=977.28KJ1moL1moL葡萄糖彻底氧化分解释放葡萄糖彻底氧化分解释放出出2870KJ2870KJ能量。能量。为什么人在剧烈为什么人在剧烈运动后，肌肉会发酸呢运动后，肌肉会发酸呢? ?三三、无氧呼吸、无氧呼吸一般地说一般地说, , 无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。 1分子分子C6H12O62 2分子CHCH3 3COCOOHCOCOOH（）酶酶ATPHH细胞质基质细胞质基质 酶酶22C2C2 2H H5 5OHOH（酒精）（酒精）+ 2CO+ 2CO2 2 酶酶12C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸）无无O2少量能量少量能量（一）（一）（二）（二）C C6 6H H1212O O6 6酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3( (乳酸乳酸) ) + + 少量能量少量能量C C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OH(OH(酒精酒精) ) + 2CO+ 2CO2 2酶酶+ + 少量能量少量能量 总反应式：总反应式： 高等动物、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉高等动物、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）、乳酸菌等：米胚等）、乳酸菌等：大多数植物、酵母菌等：大多数植物、酵母菌等：C C6 6H H1212O O6 6酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3( (乳酸乳酸) ) + + 少量能量少量能量C C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OH(OH(酒精酒精) ) + 2CO+ 2CO2 2酶酶+ + 少量能量少量能量 无氧呼吸的概念：无氧呼吸的概念： 细胞在没有细胞在没有O O2 2参与的条件下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，参与的条件下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放释放少量能量，生成少量少量能量，生成少量ATPATP的过程。的过程。 酵母菌酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。产生产生酒精的叫酒精的叫作酒精发酵作酒精发酵, ,产生乳酸的叫作乳酸发酵。产生乳酸的叫作乳酸发酵。能量去向：能量去向：（2 2）大部分以热能形式散失。大部分以热能形式散失。（1 1）部分转移到）部分转移到ATPATP中。中。 30.542=61.08KJ1moL1moL葡萄糖分解成乳酸释放总能量葡萄糖分解成乳酸释放总能量196.65KJ。 有有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解细胞内经过一系列的氧化分解, ,生成二氧化碳或其他产物生成二氧化碳或其他产物, ,释放能量释放能量并生成并生成ATPATP的过程的过程。 细胞细胞呼吸除了能为生物体提供能量呼吸除了能为生物体提供能量, ,还是生物体代谢还是生物体代谢的的枢纽枢纽。例。例如如, ,在细胞呼吸过程中产生的中间产物在细胞呼吸过程中产生的中间产物, ,可转化为甘油、氨基酸等非可转化为甘油、氨基酸等非糖物质糖物质; ;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同, ,这这些物质可以进一步形成葡萄糖。些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质蛋白质、糖类和脂质的代谢、糖类和脂质的代谢, ,可以通可以通过细胞呼吸过程联系过细胞呼吸过程联系起来。起来。细胞呼吸的意义：细胞呼吸的意义：所有生物的生存所有生物的生存, ,都离不开细胞呼吸释放的能量。都离不开细胞呼吸释放的能量。细胞呼吸的实质：细胞呼吸的实质：氧化分解有机物、释放能量氧化分解有机物、释放能量。细胞细胞呼吸：呼吸： 有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸不同不同进行场所进行场所 是否需是否需氧氧 分解产物分解产物 释放能量释放能量 相同相同 有氧呼吸与无氧呼吸对比有氧呼吸与无氧呼吸对比细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体细胞质基质细胞质基质需要需要O2不需要不需要O2CO 2和和H2O酒精和酒精和CO2，或乳酸或乳酸释放大量能量，生成释放大量能量，生成大量大量ATP释放少量能量，生释放少量能量，生成少量成少量ATP第一阶段完全相同第一阶段完全相同 有有H H2 2O O生成一定是有氧呼吸，有生成一定是有氧呼吸，有COCO2 2生成一定不是生成一定不是产生产生乳酸乳酸的无氧呼吸的无氧呼吸。四四、细胞呼吸原理的应用、细胞呼吸原理的应用 1.1.包扎包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可创可贴贴”等敷料，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造等敷料，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。有利于伤口的痊愈。 2. 2.利用麦芽、葡萄、粮食和利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的条件下，可以及发酵罐等，在控制通气的条件下，可以生产各种酒。生产各种酒。 酵母菌酵母菌是兼性厌氧菌是兼性厌氧菌。酵母菌。酵母菌在适宜的通气、温度和在适宜的通气、温度和pHpH等条件下，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。进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。3 3. .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将土壤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将土壤中的有机物分解成无机物。中的有机物分解成无机物。 4 4. .储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等降低氧气含量等措措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。，以延长保质期。 5. 5.破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这过种病菌只能进行无氧呼吸。皮破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这过种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破以损较深或被锈钉扎伤后，病菌就肤破以损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易容易大量繁殖（遇到这种情况，大量繁殖（遇到这种情况，需需要及时要及时到医院治疗）到医院治疗）。 6.6.有氧运动是有氧运动是指在人指在人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。提倡慢跑等有氧运动的原因之一提倡慢跑等有氧运动的原因之一是，有是，有氧运动氧运动能避免肌细胞能避免肌细胞因供氧不足因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。 细胞细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。生活中，馒头呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。生活中，馒头面包、泡菜等许多传统食品的制作，现代发酵工业生产青霉素、味精等面包、泡菜等许多传统食品的制作，现代发酵工业生产青霉素、味精等产品，都建立在对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。在农业生产上，产品，都建立在对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。在农业生产上，人们采取的很多措施也与调节呼吸作用的强度有关。例如，中耕松土、人们采取的很多措施也与调节呼吸作用的强度有关。例如，中耕松土、适时排水，就是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用，以利于适时排水，就是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用，以利于作物的生长；在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气作物的生长；在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。运用证据和逻辑评价论点 关于关于真核细胞线粒体的起源，科真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约十几亿年前，学家提出了一种解释：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的内专门进行细胞呼吸的细胞器细胞器。 以下以下哪些证据支持这一论点，哪哪些证据支持这一论点，哪些不些不支支持这一论点？持这一论点？ 1 1线粒体内存在与细菌线粒体内存在与细菌DNADNA相似相似的的环状环状DNADNA。 2 2线粒体内的蛋白质，有少数几线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体种由线粒体DNADNA指导合成指导合成，绝绝大多数大多数由由核核DNADNA指导合成指导合成。 3 3真真细胞内的细胞内的DNADNA有极高比例的有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体线粒体DNADNA和细菌的却不是这样。和细菌的却不是这样。 4 4线粒体线粒体能像细菌一样进行能像细菌一样进行分裂分裂增殖增殖。