【公开课】细胞呼吸的原理和应用高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

5.3.1 细胞呼吸的原理与应用第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用问题：细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下的细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下的产物有什么不同？产物有什么不同？馒头葡萄酒酵母菌的呼吸作用酵母菌是酵母菌是单细胞真菌单细胞真菌，有氧无氧，有氧无氧条件下均能生存，属条件下均能生存，属兼性厌氧兼性厌氧菌菌1、提出问题：酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是否相同？物是否相同？有氧有氧/无氧条件下都可以产生酒精吗？无氧条件下都可以产生酒精吗？有氧有氧/无氧条件下都可以产生无氧条件下都可以产生COCO2 2吗？吗？一、探究酵母菌细胞呼吸的方式实验目的：分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞的呼吸情况的呼吸情况提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论l有氧条件下产生有氧条件下产生COCO，无氧条件下产生酒精；，无氧条件下产生酒精；l有氧、无氧条件都能产生酒精和有氧、无氧条件都能产生酒精和COCO；l有氧、无氧条件下都能产生有氧、无氧条件下都能产生COCO，有氧条件下产生的，有氧条件下产生的COCO 多，多，无氧条件下能产生酒精。等等无氧条件下能产生酒精。等等表达交流探究酵母菌细胞呼吸的方式实验思路？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 有氧有氧无氧无氧温度、温度、PHPH、酵母菌培养液的体积、浓度等、酵母菌培养液的体积、浓度等 酒精、酒精、COCO2 23.设计实验l有氧条件下产生有氧条件下产生COCO，无氧条件下产生酒精；，无氧条件下产生酒精；l有氧、无氧条件都能产生酒精和有氧、无氧条件都能产生酒精和COCO；l有氧、无氧条件下都能产生有氧、无氧条件下都能产生COCO，有氧条件下产生，有氧条件下产生的的COCO 多多，无氧条件下能产生酒精。等等，无氧条件下能产生酒精。等等探究酵母菌细胞呼吸的方式1.如何实现严格的有氧和无氧条件？有氧一组不断通入空气（氧气）以保证反应始终在有氧条件进行。无氧一组先反应一段时间消耗掉培养液中的氧气以保证反应在无氧条件下进行。3.设计实验探究酵母菌细胞呼吸的方式3.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的目的？消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。2.甲组中通过含NaOH溶液的目的是什么？去除空气中CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧条件产生CO2所致。3.设计实验4.进行实验探究酵母菌细胞呼吸的方式B酵母菌培养液酵母菌培养液澄清石灰水澄清石灰水怎样检测CO2的生成？A10%NaOH酵母菌培养液酵母菌培养液 澄清石灰水澄清石灰水接气泵或接气泵或橡皮球橡皮球将将B瓶先反应瓶先反应一段时间，一段时间，然后再连接然后再连接盛有澄清石盛有澄清石灰水的锥形灰水的锥形瓶瓶1.1.通入澄清的石灰水：通入澄清的石灰水：澄清澄清浑浊浑浊2.2.溴麝香草酚蓝水溶液：溴麝香草酚蓝水溶液：1.1.石灰水变石灰水变浑浊的程度浑浊的程度或或产生产生浑浊的快慢浑浊的快慢2.2.由由蓝蓝绿绿黄黄所需时间长短所需时间长短怎样判断CO2的多少？蓝蓝 绿绿黄黄B酵母菌培养液酵母菌培养液澄清石灰水澄清石灰水怎样检测酒精的生成？A10%NaOH酵母菌培养液酵母菌培养液 澄清石灰水澄清石灰水接气泵或接气泵或橡皮球橡皮球将将B瓶先反应瓶先反应一段时间，一段时间，然后再连接然后再连接盛有澄清石盛有澄清石灰水的锥形灰水的锥形瓶瓶橙色的重铬酸钾溶液在橙色的重铬酸钾溶液在酸性酸性下与酒精下与酒精发生反应：发生反应：橙色橙色灰绿色灰绿色葡萄糖加入也呈灰绿色葡萄糖加入也呈灰绿色接气泵或接气泵或橡皮球橡皮球A10%NaOH酵母菌培养液酵母菌培养液 澄清石灰水澄清石灰水B酵母菌培养液酵母菌培养液澄清石灰水澄清石灰水将将B瓶先反应一段时间，然后再瓶先反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶连接盛有澄清石灰水的锥形瓶有氧条件下产生有氧条件下产生大量大量COCO2 2无氧条件下产生无氧条件下产生酒精和少量酒精和少量COCO2 25.得出结论相互对照（不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组也是其他组的对照组）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，也叫做相互对照实验。实验组：施加实验因素处理的，且实验结果未知酵母菌液澄清石灰水溶液气泵NaOH溶液澄清石灰水溶液1、对课本实验改进后（如下图），增加一组澄清的石灰水溶液有什么作用？检测经过NaOH溶液处理的空气是否残留二氧化碳二、有氧呼吸 1、有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，线粒体是有氧呼吸的主要场所。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嵴为什么不直接说线粒体是有氧呼吸的场所呢？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2.有氧呼吸有氧呼吸最常最常利用的物质是葡利用的物质是葡萄糖萄糖H指的是指的是还原型辅酶还原型辅酶（NADH）有氧呼吸过程II.人为将有氧呼吸划分为三个阶段，每一阶段都需要酶催化，并有ATP生成1.第一阶段葡萄糖的初步分解,发生在细胞质基质细胞质基质2.第二阶段丙酮酸彻底分解,发生在线粒体基质线粒体基质1.第三阶段H的氧化,发生在线粒体内膜线粒体内膜C6H12O6 2C3H4O34H少量能量酶2C3H4O36H2O 6CO220H少量能量酶24 H6O2 12H2O 大量能量酶 有氧呼吸C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量能量酶总反应式 1mol 1mol的葡萄糖彻底氧化分解释放的的葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量总能量2870KJ2870KJ，其中，其中977.28kJ977.28kJ的能的能量储存在量储存在ATPATP中，中，大多数能量大多数能量以热能形式散失掉了。请你计算下有氧呼以热能形式散失掉了。请你计算下有氧呼吸的能量转化效率大概是多少？能使多少吸的能量转化效率大概是多少？能使多少ADPADP转化为转化为ATP?ATP?思考讨论C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量能量酶不同点：1.有氧呼吸过程温和2.有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放3.有氧呼吸释放的部分能量储存在ATP中思考讨论相同点：都是有机物氧化分解释放能量的过程。葡萄糖在细胞内彻底氧化分解和体外燃烧有哪些相同点葡萄糖在细胞内彻底氧化分解和体外燃烧有哪些相同点和不同点呢？和不同点呢？指细胞在指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，的催化作用，把葡萄糖等有机物把葡萄糖等有机物彻底彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，同时释放能量，同时生成大量生成大量ATPATP的过的过程。程。2.2.概念概念：3 3、常见考点、常见考点（1）有氧呼吸的场所：）有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体细胞质基质和线粒体（2）线粒体能分解葡萄糖吗？）线粒体能分解葡萄糖吗？不能不能线粒体线粒体葡萄糖葡萄糖+无反应无反应丙酮酸丙酮酸+线粒体线粒体COCO2 2 H HO O能量能量（3）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？真核细胞：真核细胞：不能，如：哺乳动物成红细胞、蛔虫不能，如：哺乳动物成红细胞、蛔虫原核细胞：原核细胞：能，如：好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸能，如：好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸三、无氧呼吸有些生物（厌氧型）是生活在无氧的条件下；(破伤风芽孢杆菌，肉毒杆菌，乳酸菌等）（动物骨骼肌细胞，马铃薯块茎、水稻根、果实等植物器官细胞）有些生物（需氧型）的某些细胞，有时生活在相对缺氧的条件下，细胞进行无氧呼吸。C C6 6H H1212O O6 6酶+少量能量少量能量场所：细胞质基质第一阶段：第一阶段：2 2丙酮酸丙酮酸+4H+4H 第二阶段第二阶段：酶酶2 2丙酮酸丙酮酸+4H+4H2C2C2 2H H5 5OH(OH(酒精酒精)+2CO21.1.无氧呼吸过程：无氧呼吸过程：酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3(乳酸乳酸)同有氧呼吸第一阶段同有氧呼吸第一阶段酵母菌，大多数植物乳酸菌，人和动物，马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等无氧呼吸的过程总反应式C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶乳酸发酵酒精发酵C6H12O66H2O6O26CO212H2O大量能量能量守恒分析 在在没有没有氧氧参与的情况下参与的情况下，葡萄糖等有机物，葡萄糖等有机物经过经过不完全不完全分解分解，释放，释放少量能量少量能量并并生成生成ATPATP的过程。的过程。指细胞在指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，把葡萄糖等有机物葡萄糖等有机物彻底彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，氧化分解，产生二氧化碳和水，释释放能量，同时放能量，同时生成大量生成大量ATPATP的过的过程。程。无氧呼吸的概念无氧呼吸的概念有氧呼吸的概念有氧呼吸的概念细胞呼吸的方式有氧呼吸和无氧呼吸的比较比较项目有氧呼吸无氧呼吸不同点有无氧参加最终生成物产生能量多少进行部位相同点过程实质意义CO2+H2OCO2+C2H5OH或或C3H6O3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第一阶段完全相同分解有机物、释放能量、产生分解有机物、释放能量、产生ATP为生物各项生命活动提供能量为生物各项生命活动提供能量（2 2）生物体代谢的枢纽。）生物体代谢的枢纽。三、细胞呼吸意义三、细胞呼吸意义丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸甘油甘油细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽（1 1）为生物体提供能量）为生物体提供能量影响细胞呼吸的因素：影响细胞呼吸的因素：C6H12O6+6H2O+6O2 2酶6CO2+12H2O+能量温度温度温度、氧气、温度、氧气、二氧化碳二氧化碳、水、水四、影响呼吸作用的环境因素水水氧气氧气二氧化碳二氧化碳1 1、温度、温度温度主要是通过影响呼吸酶的活性来温度主要是通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸作用。影响呼吸作用。四、影响呼吸作用的环境因素 应用：应用：低温低温下贮藏水果、蔬菜。下贮藏水果、蔬菜。在农业上，夜晚适当在农业上，夜晚适当，可减少呼吸作用对有机物的消耗。，可减少呼吸作用对有机物的消耗。甲：一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，但氧浓度达到一定值时，不再增加(底物的量或酶的量限制）。乙：无氧呼吸随氧浓度增加而受抑制，氧浓度达一定值时，被完全抑制。2 2、O O2 2的浓度的浓度四、影响呼吸作用的环境因素O2浓度CO2释放总量ABCAB：随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐受到抑制，而有氧呼吸还很弱，使得CO2释放总量减少。BC：主要与有氧呼吸加强有关。C：无氧呼吸停止，只进行有氧呼吸。A：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；分析某植物种子受O2浓度的影响 2 2、O O2 2的浓度的浓度四、影响呼吸作用的环境因素O2浓度CO2释放总量ABC 生产中常利用生产中常利用降低氧气浓度降低氧气浓度抑制呼吸作抑制呼吸作用，减少有机物消耗来延长蔬菜、水果保鲜用，减少有机物消耗来延长蔬菜、水果保鲜时间。时间。D因此要长期储存种子，O2浓度应调至 点。D 2 2、O O2 2的浓度的浓度四、影响呼吸作用的环境因素 作为呼吸产物，根据化学平衡，作为呼吸产物，根据化学平衡，CO2浓度浓度高会抑制细胞呼吸的进行。高会抑制细胞呼吸的进行。3CO2 应用：果实保鲜或储藏，可向密封环境中充入果实保鲜或储藏，可向密封环境中充入COCO2 2或或N N2 2降低呼吸消耗。降低呼吸消耗。地窖来贮藏大白菜、甘薯等。地窖来贮藏大白菜、甘薯等。四、影响呼吸作用的环境因素 4 4、水、水 在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快。在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快。四、影响呼吸作用的环境因素 应用：种子在贮藏时应处于风干状态，使呼吸作用降至最低，应用：种子在贮藏时应处于风干状态，使呼吸作用降至最低，以减少有机物的消耗。以减少有机物的消耗。五、细胞呼吸原理的应用五、细胞呼吸原理的应用应用：选用透气创可贴或消毒纱布应用：选用透气创可贴或消毒纱布原理：增加通气量，抑制破伤风杆菌等厌氧菌的无氧呼吸，从而抑制其繁殖。应用：酿酒（控制通气）应用：酿酒（控制通气）原理：早期通气，促进酵母菌有氧呼吸，有利于菌种繁殖；后期密封，促进酵母菌无氧呼吸产生酒精。应用：农作物栽培时及时松土透气；应用：农作物栽培时及时松土透气；原理：促进根部有氧呼吸，为主动运输提供能量，有利于矿质元素的吸收。应用：水果、蔬菜保鲜应用：水果、蔬菜保鲜原理：降低温度、降低氧气含量可以降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗。应用：伤口过深或被锈钉扎伤，需及时就医应用：伤口过深或被锈钉扎伤，需及时就医原理：避免破伤风芽胞杆菌（只能进行无氧呼吸）进行无氧呼吸而大量繁殖，引起破伤风。应用：提倡慢跑等有氧运动应用：提倡慢跑等有氧运动原理：避免肌肉细胞因供氧不足进行无氧呼吸而产生大量乳酸。运用证据和逻辑评价论点内共生学说。内共生学说。1 1、3 3、4 4，2 2影响细胞呼吸的因素酒精量 CO2释放仅有氧呼吸 有氧+无氧呼吸仅无氧呼吸 有氧+无氧呼吸无CO2释放只进行产乳酸的无氧呼吸O2吸收=0 仅无氧呼吸O2吸收=CO2释放 O2吸收 CO2释放 酒精量=CO2释放若细胞若细胞COCO2 2释放量小于释放量小于O O2 2消耗量消耗量，说明细胞，说明细胞呼吸的底物不是糖类，呼吸的底物不是糖类，可能是可能是脂肪脂肪。细胞呼吸类型的判断（以葡萄糖为底物）如何用实验装置来判断酵母菌的细胞呼吸类型？实验现象实验组对照组结论现象1只进行有氧呼吸现象2只进行无氧呼吸现象3两者都进行左移不移动不移动右移左移右移实验组对照组2、如果用、如果用绿色叶片绿色叶片作实验材料，则必须进行怎作实验材料，则必须进行怎样的操作？样的操作？实验拓展：测定呼吸作用速率实验拓展：测定呼吸作用速率煮熟煮熟的种的种子子20%NaOH5mL设置对照组（校正装置设置对照组（校正装置)遮光处理遮光处理呼吸速率以单位时间的呼吸速率以单位时间的O2消耗量为指标。消耗量为指标。1、若要消除物理因素引起的气体体积变化，应、若要消除物理因素引起的气体体积变化，应该怎么办？该怎么办？课堂总结练习与应用一、概念检测1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析涨袋现象的原因，判断以下解释是否合理。(1)是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。（）(2)如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。（）2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧气浓度下，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C3.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二、拓展应用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。松土可以使根部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；避免根细胞由于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，促使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。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？有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，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。