【生物】细胞呼吸的原理和应用教学课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

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1、5.3 细胞呼吸的原理和应用细胞呼吸的原理和应用 呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。思考：细胞呼吸是否一定需要氧呢？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？【注意】呼吸作用呼吸细胞呼吸资料分析 酵母是单细胞微生物。它与人类的生活息息相关，做馒头、面包（发面：利用酵母菌呼吸作用产生二氧化碳），酿酒（利用酵母菌呼吸作用产生酒精）等，都是利用酵母菌的呼吸作用。酵母菌在有氧气、或者无氧气都能生存，属于兼性厌氧型。探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么?作出假设:有氧条件下产生CO2无氧条件下产生酒精+CO2设计实验:分析结果

2、：进行实验:得出结论:探究酵母菌细胞呼吸的方式设计实验:（1）本实验的自变量是什么？如何控制自变量？（2）本实验的因变量是什么？（3）如何鉴定产物中有无CO2？如何鉴定产物中有无酒精？如何比较CO2和酒精的多少？（P91右上角）（4）无关变量有哪些？如何排除无关变量对实验结果造成的影响？自变量：氧气的有无因变量：酵母菌细胞呼吸的产物设置两组实验，一组有氧，另一组无氧CO2的检测：通入澄清的石灰水：澄清浑浊使溴麝香草酚蓝溶液：蓝绿黄酒精的检测：酸性（浓硫酸）重铬酸钾溶液：橙色灰绿色营养物质的量、酵母菌生活的温度、pH等保持相同且适宜探究酵母菌细胞呼吸的方式进行实验:取材、分组、编号：取20g新鲜

3、的食用酵母菌，分成两等份，分别装入锥形瓶A、B中，分别注入240ml质量分数为5%的葡萄糖溶液(煮沸冷却后加入锥形瓶）分组施加实验条件：思考：1.锥形瓶中装入NaOH作用是什么？2.为什么B瓶装好后要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶？吸收空气中的CO2，避免影响实验把B瓶中的氧气消耗完，保证无氧环境给予相同且适宜的条件观察、记录实验结果有氧无氧探究酵母菌细胞呼吸的方式分析结果条件澄清的石灰水的变化的时间酸性重铬酸钾溶液有氧组无氧组变浑浊，速度快无变化变浑浊，速度慢出现灰绿色得出结论（1）酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸：产生大量的CO2（2）在无氧条件下进行无氧呼吸：产生酒精，同时也产生少

4、量的CO28思考：在探究酵母菌呼吸方式的实验中，哪一组属于对照组？哪一组属于实验组？A组：有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生CO2；B组：无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2。实验组对比实验 设置两个或两个以上的实验组，通过对实验结果的比较分析，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，也叫作相互对照实验。对比实验细胞呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸细胞呼吸的方式 对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧气的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体发生反应的具体场所是哪里？外膜外膜内膜内膜DNA/RNADNA/RNA嵴嵴增大膜面积增大膜面积分布分布有氧呼

5、吸的酶有氧呼吸的酶线粒体基质线粒体基质推测线粒体发生反应的具体场所？线粒体基质线粒体基质线粒体内膜线粒体内膜线粒体的结构C6H12O62丙酮酸酶4H能量ATP热能线粒体细胞质基质酶2丙酮酸+4H+少量能量第一阶段：C6H12O6场所：细胞质基质有氧呼吸C6H12O62丙酮酸酶4H能量ATP热能线粒体基质细胞质基质酶6H2O20H6CO2能量ATP热能有氧呼吸第二阶段：2丙酮酸+6H2O6CO2+20 H+少量能量酶场所：线粒体基质C6H12O62丙酮酸酶4H能量ATP热能线粒体基质细胞质基质酶6H2O20H6CO2能量ATP热能6O2酶12H2O大量能量ATP热能线粒体内膜第三阶段：24H+6

6、O212H2O+大量能量酶有氧呼吸场所：线粒体内膜上有氧呼吸C6H12O6酶2C3H4O3+4H+能量(少)细胞质基质2C3H4O3+6H2O酶6CO2+20H+能量(少)线粒体基质24H+6O2酶12H2O+能量(多)线粒体内膜第一阶段第二阶段第三阶段C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量酶总反应式场所：线粒体（主要）和细胞质基质有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把 等有机物 ，产生 和 ，释放能量，生成 的过程葡萄糖彻底氧化分解二氧化碳水大量ATP有氧呼吸思考1：有氧呼吸过程中能进入线粒体的物质有哪些？丙酮酸、H、水、氧气注意：葡萄糖不能进入线粒体！

7、思考2：细胞必需有线粒体，才能进行有氧呼吸吗？不是；例如，原核生物蓝细菌、好氧细菌等，没有线粒体，但是能进行有氧呼吸；原因是细胞质基质中有与有氧呼吸有关的酶；有氧呼吸过程的物质变化C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量酶葡萄糖和水中的氧都进入CO2，O2中的氧进入生成物 H2O1.氧原子的转移途径：2.总反应式中的H2O可以前后化简消掉吗？不可以；反应物中的水参与第二阶段，是第二阶段的反应物；生成物中的水是第三阶段的生成物，因此两者不能抵消；有氧呼吸过程的能量变化2.能量变化：资料：在细胞内1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870KJ的能量，可以使977.28kJ左右

8、的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失掉。1.请计算有氧呼吸的能量转化效率？977.28/2870=34%3.与体外燃烧相比，有氧呼吸分解有机物有何区别？这有何生物学意义？（1）能量分三阶段逐步释放（2）能量部分储存在ATP中供生物体利用有机物中稳定的化学能热能（散失）ATP中活跃的化学能自动酿酒综合征 （Auto-brewery syndrome），也被称为肠道发酵综合征（英文：gut fermentation syndrome），是一种在消化系统内通过内源性发酵产得酒精使人致醉的一种罕见的疾病。无氧呼吸无氧呼吸细胞质基质散失ATP酶4H能量丙酮酸酶2C2H5OH(酒精)2CO22

9、C3H6O3（乳酸）酶C6H12O6(葡萄糖)线粒体无氧呼吸第一阶段C6H12O6酶2C3H4O3+4H+少量能量第二阶段+4H2C3H4O3酶2CO2+2C2H5OH2C3H4O3酶2C3H6O3+4H细胞质基质C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量酶总反应式实例：大多数植物、酵母菌实例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚【思考】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61KJ能量用来合成2molATP。有机物中其余能量的去处？无氧呼吸1mol葡萄糖

10、不彻底的氧化分解大部分大部分能量存留在 或 中酒精乳酸少部分少部分能量释放出来少量ATP大部分以热能形式散失【无氧呼吸】指指细细胞胞没没有有氧氧气气参参与与的的情情况况下下，葡葡萄萄糖糖等等有有机机物物经经过过不不完全分解完全分解，释放，释放少量能量少量能量的过程的过程 项 目 有氧呼吸 无氧呼吸不同点条件场所分解程度产物能量释放相同点需氧不需氧细胞质基质、线粒体细胞质基质葡萄糖被彻底分解葡萄糖分解不彻底CO2、H2O乳酸或酒精和CO2大量能量少量能量本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同.有氧呼吸和无氧呼吸的比较1、酵母菌以葡萄糖为呼吸底物分别进行有氧呼

11、吸和无氧呼吸，产生等量的二氧化碳，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的几倍？2、若酵母菌有氧呼吸的底物是脂肪酸，消耗的氧气和产生的二氧化碳的物质的量是相等的吗？问题思考C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO212H2O+能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶消耗的氧气产生的二氧化碳3倍 现象 呼吸方式反应物和产物产物中有酒精或乳酸消耗O2或产物中有H2O物质的量的关系O2吸收量=CO2释放量O2吸收量0酒精的量=CO2释放量酒精的量0一定存在有氧呼吸一定存在无氧呼吸有氧呼吸 有氧呼吸+乳酸发酵有氧呼吸+酒精发酵乳酸发酵 细胞已死亡酒精发酵酒精发酵有氧呼吸+酒精发

12、酵有氧呼吸呼吸方式的判断归纳概括是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量细胞呼吸概念细胞呼吸意义（1）为生物体提供能量（2）生物体代谢的枢纽包扎伤口时，需选用透气的消毒纱布或”创口贴“等辅料。主要是抑制破伤风杆菌等厌氧菌的生存，防止伤口感染利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下可以产生各种酒。利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理。花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。保证根细胞有氧呼吸，促进根对矿质元素的吸收细胞呼吸原理的应用破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病

13、菌是能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈铁钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖（遇到这种情况，需要及时到医院治疗）提倡慢跑等有氧运动的原因之一是：有氧运动能避免肌肉细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量的乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀无力。细胞呼吸原理的应用储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。思考：根据学习过的有关细胞呼吸的知识，影响细胞呼吸速率的因素有哪些？影响细胞呼吸的因素条件 6CO2+12H2O+能量 C6H12O6+6H2O+6O2反应物产物酶影响细胞呼吸的因素:温度（酶）、O2浓度、CO2浓度、水等O2浓度影响呼吸作用的曲线O

14、2浓度有氧呼吸CO2释放量CO2释放量无氧呼吸CO2释放量ABCDCO2总释放量0 5 10 15 20 25A点：B点：C点及以后:D点:AC点之间：O2浓度对呼吸作用的影响影响细胞呼吸的因素只进行无氧呼吸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无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。有氧呼吸和无氧呼吸同时进行【思考】从温度、氧气浓度、水分等角度分析，水果、蔬菜以及干种子应分别储存在什么条件下？干种子储存：低温、低氧、干燥果蔬保鲜：低温、低氧、一定湿度本质应用环境因素意义工业生产：酿酒、饲料农业生产：中耕松土健康生活：包扎伤口为各项生命活动提供能量氧气浓度二氧化碳浓度温度水分解有机物释放能量葡萄糖丙酮酸丙酮酸酒精或乳酸释放能量小结