【公开课】细胞呼吸的原理和应用第1课时高一上学期生物人教版必修1.pptx

细胞呼吸的原理和应用5.3 第一课时细胞内细胞内 +糖 类+水 COCO2 2能 量呼吸作用（本质）呼吸作用（本质）高等动物的高等动物的呼吸现象呼吸现象和和呼吸作用呼吸作用O2O2呼吸（现象）呼吸（现象）呼吸器官呼吸器官血液循环血液循环血液循环血液循环呼吸器官呼吸器官COCO2 2气体运输气体运输+细胞呼吸呼吸作用的本质呼吸作用的本质是细胞内的有机物氧化分解，释是细胞内的有机物氧化分解，释放出能量的过程（也称放出能量的过程（也称细胞呼吸细胞呼吸）。）。细胞呼吸是否都需要氧？细胞呼吸是否都需要氧？探究酵母菌细胞呼吸的方式一事例1：馒头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是因为发面时加入酵母菌，酵母菌细胞呼吸产生了CO2，CO2受热膨胀。事例2：酿酒过程中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精。一一种种单单细细胞胞的的真真菌菌(异异养养型型)，在在有有氧氧和和无无氧氧条条件件下下都都能能生生存存，属于属于兼性厌氧菌兼性厌氧菌。酵母菌：酵母菌：在有氧的条件下才能长期存活在有氧无氧的条件下都能长期存活在无氧的条件下才能长期存活需氧型厌氧性兼性厌氧型有氧条件下产生CO，无氧条件下能产生酒精；有氧条件下产生酒精，无氧条件下能产生CO；有氧条件下和无氧条件下都能产生酒精和CO；有氧、无氧条件下都产生CO，无氧条件下产生酒精；酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？根据自己已有的知识和经验，针对所提出的问题作出假设提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果得出结论实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧无氧酒精、酒精、CO2有氧有氧CO2自变量因变量相同且适宜无关变量影响如何控制？怎样检测？实验思路：实验思路：分析变量分析变量自变量自变量:因变量因变量:无关变量无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物细胞呼吸的产物 有氧有氧无氧无氧影影响响实实验验结结果果的的可可变变因因素素(温温度度、酵酵母母菌菌活活性性等等)酒精、酒精、CO2分分别别给给酵酵母母菌菌提提供供有有氧氧和和无无氧氧的的条条件件，一一段段时时间间后后检检测测其产物是否含其产物是否含酒精酒精或或二氧化碳二氧化碳。设计实验设计实验如何保证酵母菌在整个实验过程中正常生活？条件适宜（2535，pH3.0-7.5）给予充足的养料（葡萄糖溶液）B运用以上元件分别搭建：有氧呼吸装置：有氧呼吸装置：无氧呼吸装置：无氧呼吸装置：酵母菌培养液酵母菌培养液E橡皮球橡皮球（或气泵）（或气泵）甲 E-A-D；乙 E-C-A-D甲 B-D；乙 B-D 如何安装实验装置？AD质量分数10%NaOH溶液C澄清石灰水设计实验设计实验（1 1）分析溶液在实验中的作用分别是什么？）分析溶液在实验中的作用分别是什么？10%NaOH10%NaOH：澄清的石灰水：澄清的石灰水：无氧呼吸无氧呼吸吸收空气中的吸收空气中的CO2CO2检测检测CO2CO2的产生的产生有氧呼吸有氧呼吸（3 3）B B瓶应封口放置一段时间后，在连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，瓶应封口放置一段时间后，在连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？这是为什么？耗尽耗尽B B瓶中的瓶中的O2O2，确保，确保CO2CO2均来自无氧呼吸均来自无氧呼吸称取等量的两份食用酵母菌（10g）；配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置；培养、观察、检测、记录提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果得出结论实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式培养瓶中加入煮沸后冷却的葡萄糖溶液，加热煮沸的目的是什么？除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响。杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌，避免对实验结果的干扰。检测酒精的产生检测酒精的产生取取2支洁净的试管，支洁净的试管，编号编号；各各取取A、B锥锥形形瓶瓶酵酵母母菌菌培培养养液液的的滤滤液液2毫升注入试管；毫升注入试管；分分别别滴滴加加0.5ml重重酪酪酸酸钾钾的的浓浓硫硫酸酸溶溶液液，轻轻震荡、混匀。轻轻震荡、混匀。0.5mL重铬酸钾的浓硫酸溶液重铬酸钾的浓硫酸溶液A组组B组组A组组B组组预期现象：预期现象：橙橙色色的的重重酪酪酸酸钾钾溶溶液液在在酸酸性性下下与与酒酒精精发生反应，变成发生反应，变成灰绿色灰绿色。提示：葡萄糖（具有还原性）也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。汽车司机酒驾检测饮酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。实验现象：实验结论：提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果得出结论得出结论实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式条件条件澄清石灰水澄清石灰水/出现的时间出现的时间重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸溶液浓硫酸溶液有氧有氧无氧无氧变混浊快变混浊快无变化无变化变混浊慢变混浊慢出现灰绿色出现灰绿色酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生CO2。在在有氧有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量大量的的CO2。在在无氧无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精酒精和和少量少量的的CO2。对比实验（相互对照实验）对比实验（相互对照实验）设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，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。v本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？实实验验组组实实验验组组科学方法 对比实验1.有有同同学学认认为为，在在有有氧氧呼呼吸吸实实验验装装置置中中10%的的NaOH溶溶液液不不能能完完全全吸吸收收CO2，以以致致可可能能对对实实验验结结果果有有干干扰扰，你你同同意意吗吗？你你如如何何避避免免这这种可能性的发生，以保证实验更严谨？种可能性的发生，以保证实验更严谨？交流讨论交流讨论2.有有同同学学认认为为，实实验验装装置置中中酒酒精精和和CO2的的产产生生是是葡葡萄萄糖糖水水溶溶液液的的纯纯化化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误观点？学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误观点？葡萄糖葡萄糖水溶液水溶液葡萄糖葡萄糖水溶液水溶液交流讨论交流讨论有氧呼吸二将将酵酵母母菌菌细细胞胞破破碎碎后后进进行行离离心心处处理理，获获得得线线粒粒体体和和细细胞胞质质基基质质两两部部分分，与与未未经经处处理理的的细细胞胞匀匀浆浆分分别别加加入入等等量量的的葡葡萄萄糖糖、荧荧光光素素和和荧荧光光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。实验一实验一线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质线粒体和细胞质基质线粒体和细胞质基质等等量量的的葡葡萄萄糖糖、荧荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶等等量量的的葡葡萄萄糖糖、荧荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶等等量量的的葡葡萄萄糖糖、荧荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶实验现象：实验现象：葡葡萄萄糖糖的的量量不不变变没有荧光没有荧光葡葡萄萄糖糖的的量量减减少少有丙酮酸生成有丙酮酸生成微弱荧光出现微弱荧光出现葡葡萄萄糖糖的的量量减减少少有有CO2生成生成较强荧光出现较强荧光出现第一阶段：C6H12O6酶酶2C3H4O3+4H+少量能量少量能量使使用用超超声声波波将将线线粒粒体体破破碎碎，分分离离线线粒粒体体膜膜状状结结构构和和线线粒粒体体基基质质，加加入入等等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。实验二实验二线粒体膜状结构线粒体膜状结构线粒体基质线粒体基质线粒体线粒体等等量量的的丙丙酮酮酸酸、荧荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶等等量量的的丙丙酮酮酸酸、荧荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶等等量量的的丙丙酮酮酸酸、荧荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶实验现象：实验现象：丙丙酮酮酸酸的的量量不不变变没有荧光没有荧光丙丙酮酮酸酸的的量量减减少少有有CO2生成生成微弱荧光出现微弱荧光出现丙丙酮酮酸酸的的量量减减少少有有CO2生成生成较强荧光出现较强荧光出现第二阶段：酶酶2C3H4O320H+少量能量少量能量+6H2O+6CO2超超声声波波震震碎碎线线粒粒体体之之后后，内内膜膜自自然然卷卷成成了了颗颗粒粒朝朝外外的的小小囊囊泡泡，这这些些小小囊囊泡泡具具有有氧氧化化H的的功功能能。当当用用胰胰蛋蛋白白酶酶处处理理后后，这这些些小小囊囊泡泡不不再再具具有有氧氧化化H的的功功能能；当当把把这这些些小小颗颗粒粒装装上上去去之之后后，小小囊囊泡泡重重新新具具有有了了氧氧化化H的功能。这些小颗粒被证实是一系列线粒体内膜上的酶。的功能。这些小颗粒被证实是一系列线粒体内膜上的酶。通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生什么样的反应？通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生什么样的反应？线粒体内膜上的氧气与线粒体内膜上的氧气与H发生了反应。发生了反应。实验三实验三第三阶段：酶酶24H12H2O+大量能量大量能量+6O23.有氧呼吸的过程 项目项目阶段阶段场所场所反应物反应物生成物生成物释放能量释放能量 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段 第三阶段第三阶段细胞质基质细胞质基质线粒体基质线粒体基质线粒体内膜线粒体内膜丙酮酸、丙酮酸、H2O葡萄糖葡萄糖H、O2丙酮酸、丙酮酸、HCO2、HH2O少量能量少量能量少量能量少量能量大量能量大量能量 生成生成COCO2 2和和H H2 2O O4.有氧呼吸的概念 细胞在细胞在氧氧的参与下，通过的参与下，通过多种酶多种酶的催化作用，把的催化作用，把葡萄糖葡萄糖等有机物等有机物彻底氧化分解彻底氧化分解，产生，产生二氧化碳和水二氧化碳和水，释放能量释放能量，产生大量，产生大量ATPATP的过程。的过程。氧气彻底分解大量能量彻底分解有机物彻底释放能量5.体外燃烧和有氧呼吸的比较体外燃烧 生成生成COCO2 2和和H H2 2O O、非常剧、非常剧烈、一次性大量释放能烈、一次性大量释放能量、有机物中化学能全量、有机物中化学能全部转变为热能。部转变为热能。有氧呼吸过程温和、过程温和、能量逐步释能量逐步释放放、一部分能量储存在一部分能量储存在ATPATP中中1.在在细细胞胞内内，1 mol葡葡萄萄糖糖在在彻彻底底氧氧化化分分解解可可以以释释放放约约2870 kJ的的能能量量，可可使使977.28 kJ左左右右的的能能量量储储存存在在ATP中中，其其余余的的能能量量主主要要以以热热能能的的形形式式散散失失掉掉。请请你你计计算算一一下下，有有氧氧呼呼吸吸的的能能量量转转化化率大约是多少，这些能量大约能使多少率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为转化为ATP？思考思考讨论讨论6.6.有氧呼吸的能量利用特点有氧呼吸的能量利用特点能量转化效率能量转化效率=977.282870=977.28287034.05%34.05%生成生成ATP=977.2830.54=32molATP=977.2830.54=32mol2.与与燃燃烧烧迅迅速速释释放放能能量量相相比比，有有氧氧呼呼吸吸是是逐逐级级释释放放能能量量的的，这这对于生物来说有什么意义？对于生物来说有什么意义？6.6.有氧呼吸的能量利用特点有氧呼吸的能量利用特点这种方式保证有机物中的能量得到这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：最充分的利用，主要表现在两个方面：使有机物中的能量逐步地转移到使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。思考思考讨论讨论H元素C6H12O64H2C3H4O3+6H2O20H12H2OC元素C6H12O62C3H4O36CO 2O元素C6H12O62C3H4O3+6H2O 6CO 26O212H2O7.7.有氧呼吸中的有氧呼吸中的C C、H H、O O元素追踪元素追踪细胞质基质线粒体基质1.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是（）A.葡萄糖丙酮酸H2O B.葡萄糖丙酮酸CO2 C.葡萄糖O2H2O D.葡萄糖丙酮酸O2解析：由有氧呼吸过程的物质变化可知，产物H2O中的氧原子全部来自O2。葡萄糖中的氧原子通过有氧呼吸第一阶段先进入丙酮酸，然后通过有氧呼吸的第二阶段再进入CO2中，因此用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是葡萄糖丙酮酸CO2，故B项正确。B学科网原创5.如图表示细胞呼吸的过程，其中代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是（）A.、和分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质 B.和中所含酶的种类相同C.和都能产生大量ATPD.甲、乙分别代表丙酮酸和H D6.如如图图表表示示萌萌发发的的小小麦麦种种子子细细胞胞中中发发生生的的相相关关生生理理过过程程，AE表表示示物物质质，表示过程。表示过程。葡萄糖葡萄糖酶酶能量能量酶酶酶酶能量能量能量能量H H2 2O O酶酶H H2 2O OA AB BC CC CB+EB+ED D（3）人体中不可以进行的生理过程为）人体中不可以进行的生理过程为_（填序号（填序号），），原因原因是是 。（1）催化）催化进行的酶存在于进行的酶存在于 ，E表示的物质为表示的物质为 。（2）当小麦种子的）当小麦种子的CO2的释放量大于的释放量大于O2的吸收量时，说明进行的吸收量时，说明进行_。细胞质基质细胞质基质酒精酒精有氧和无氧呼吸有氧和无氧呼吸细胞中不存在相应的酶细胞中不存在相应的酶