【生物】细胞呼吸的原理和应用课件 2023-2024学年高一上学期生物人教版(2019)必修1.pptx
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1、第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用动物、人、动物、人、真菌、多数细菌等真菌、多数细菌等绿色植物绿色植物能能 量量呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP+Pi+ATP 酶酶糖类、脂肪等有糖类、脂肪等有机物氧化分解机物氧化分解拉瓦锡等在研究人的呼吸作用拉瓦锡等在研究人的呼吸作用拉瓦锡把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。1.1.1.1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点?呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点?呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点?呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点?两者的共同点是:都是物质的氧化分解过程;两者的共同点是:都是物质的氧化分解过程;两者的共同
2、点是:都是物质的氧化分解过程;两者的共同点是:都是物质的氧化分解过程;都能产生都能产生都能产生都能产生COCOCOCO2 2 2 2等产物,并且都释放出能量。等产物,并且都释放出能量。等产物,并且都释放出能量。等产物,并且都释放出能量。2.2.2.2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗?呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗?呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗?呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗?不能。否则,组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化不能。否则,组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化不能。否则,组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化不能。否则,组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解
3、,能量会迅速地全部释放出来,细胞的基本结构分解,能量会迅速地全部释放出来,细胞的基本结构分解,能量会迅速地全部释放出来,细胞的基本结构分解,能量会迅速地全部释放出来,细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。也就会遭到彻底的破坏。也就会遭到彻底的破坏。也就会遭到彻底的破坏。问题探讨问题探讨在无氧条件下,细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。在无氧条件下,细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。在无氧条件下,细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。在无氧条件下,细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是,无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。但是,无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。但是,无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。
4、但是,无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。3.3.3.3.在无氧条件下,细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗在无氧条件下,细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗在无氧条件下,细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗在无氧条件下,细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗?5 物质燃烧也是物质的氧化分解,燃烧和物质燃烧也是物质的氧化分解,燃烧和细胞呼吸有何异同呢?细胞呼吸有何异同呢?共同点:共同点:都是物质的氧化分解;都能产生二氧化碳;都是物质的氧化分解;都能产生二氧化碳;都能释放出能量。都能释放出能量。不同点:不同点:燃烧燃烧细胞呼吸细胞呼吸场所场所体外体外细胞内细胞内速度速度快速快速缓慢缓慢是否需酶是否需酶不需酶不需
5、酶需酶需酶是否生成是否生成ATP不生成不生成生成生成呼吸:呼吸:呼吸:呼吸:机体与环境之间机体与环境之间机体与环境之间机体与环境之间O O O O2 2 2 2和和和和COCOCOCO2 2 2 2交换的过程。交换的过程。交换的过程。交换的过程。细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸也称也称也称也称呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用:对比对比4.4.呼吸和呼吸作用的区别呼吸和呼吸作用的区别实质:氧化分解有机物释放能量实质:氧化分解有机物释放能量 细胞呼吸是指细胞呼吸是指有机物有机物在细胞内经过在细胞内经过一系列的一系列的氧化分解氧化分解,生成,生成二氧化碳二氧化碳或其或其他产物,释放出他产物,释放出能
6、量能量并生成并生成ATPATP的过程。的过程。一、细胞呼吸的方式一、细胞呼吸的方式1 1、细胞呼吸是否需要氧气?、细胞呼吸是否需要氧气?2 2、生物在有氧和无氧条件下是、生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢?否都能进行细胞呼吸呢?8探究酵母菌细胞呼吸方式探究酵母菌细胞呼吸方式1 1、提出问题提出问题 酵母菌是在什么条件下,使葡萄糖发酵产酵母菌是在什么条件下,使葡萄糖发酵产生酒精?生酒精?酵母菌在有氧条件下与无氧条件下进行呼酵母菌在有氧条件下与无氧条件下进行呼吸作用所产生的吸作用所产生的COCO2 2是否一样多?是否一样多?酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼
7、吸的产物是什么?产物是什么?92 2、作出假设、作出假设3 3、设计实验、设计实验在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精。在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精。在有氧条件下产生的在有氧条件下产生的COCO2 2比在无氧条件下多。比在无氧条件下多。想一想想一想 怎样控制有氧和无氧的条件?怎样控制有氧和无氧的条件?怎样鉴定有无酒精产生?怎怎样鉴定有无酒精产生?怎样鉴定有无样鉴定有无COCO2 2产生?如何比较产生?如何比较COCO2 2产生的多少?产生的多少?怎样保证酵母菌在整个实验怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活?过程中能正常生活?一.探究酵母菌细胞呼吸的方式1.实验原理(1)酵母菌是一种单细胞_
8、菌,在 _和_的条件下都 可以生存,属于_菌。真有氧无氧兼性厌氧(2)单细胞单细胞生物。通常以生物。通常以出芽出芽生殖的方式繁殖。生殖的方式繁殖。生产上常用的有面包酵母、酿酒酵母、葡萄酒生产上常用的有面包酵母、酿酒酵母、葡萄酒酵母。酵母。酵母菌有氧、无氧条件下进行的酵母菌有氧、无氧条件下进行的呼吸作用的产物分别是什么?呼吸作用的产物分别是什么?1.1.提出问题提出问题2.2.作出假设作出假设 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸,酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸,产生产生COCO2 2,在无氧情况下进行无氧呼吸,产生,在无氧情况下进行无氧呼吸,产生COCO2 2和酒精。和酒精。探究酵母菌细胞呼吸的方式
9、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 有氧有氧无氧无氧影响实验结果的可变因素影响实验结果的可变因素 酒精、酒精、CO2分别给酵母菌提供分别给酵母菌提供有氧和无氧有氧和无氧的条件,一段时间后检测其产的条件,一段时间后检测其产物是否含物是否含酒精或二氧化碳酒精或二氧化碳3.3.设计实验设计实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式思考并解决下列问题:思考并解决下列问题:(1)(1)怎样鉴定有无怎样鉴定有无COCO2 2产生?产生?(2)(2)怎样鉴定有无酒精产生
10、?怎样鉴定有无酒精产生?3.3.设计实验设计实验CO2的检测:的检测: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.溴麝香草酚蓝水溶液:溴麝香草酚蓝水溶液:蓝蓝 绿绿黄黄 溴麝香草酚蓝是一种酸碱指示剂,变色范围PH6.0(黄)-PH7.6(蓝),通入CO2后,形成的碳酸为弱酸,溶液由蓝变绿再变黄酒精的检测:酒精的检测: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发生下与酒精发生反应:反应:橙色橙色灰绿色灰绿色 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式橙色的重铬酸钾溶液-滴入酒精-灰绿色4.4.进行实验进行实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式
11、步骤一:酵母菌培养液的配制 取取20g20g新鲜的食用酵母菌,分成两等新鲜的食用酵母菌,分成两等份,分别放入锥形瓶份,分别放入锥形瓶A A(500mL500mL)和锥形瓶)和锥形瓶B B(500mL500mL)中。分别向瓶中注入)中。分别向瓶中注入240mL240mL质质量分数为量分数为5%5%的葡萄糖溶液。的葡萄糖溶液。质量分数为质量分数为10%的的NaOH溶液溶液1、NaOH溶液的作用是什么?溶液的作用是什么?2、澄清石灰水出现什么现象?、澄清石灰水出现什么现象?3、酵母菌的呼吸方式是什么?、酵母菌的呼吸方式是什么?除去空气中的除去空气中的CO2,防止影响实验结果的检测,防止影响实验结果的
12、检测澄清石灰水变浑浊,说明有澄清石灰水变浑浊,说明有CO2有氧呼吸有氧呼吸提供提供氧气氧气1、B瓶为什么要放置一段瓶为什么要放置一段时间?时间?2、澄清石灰水出现什么现象?、澄清石灰水出现什么现象?3、此时,酵母菌的呼吸方式是什么?、此时,酵母菌的呼吸方式是什么?B瓶应封口放置一段时瓶应封口放置一段时间,间,再连通盛有澄清再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶石灰水的锥形瓶无氧呼吸无氧呼吸澄清石灰水变浑浊,说明有澄清石灰水变浑浊,说明有CO2将锥形瓶中的氧气完全消耗将锥形瓶中的氧气完全消耗4、能不能用是否有、能不能用是否有CO2产生来判断呼吸类型?产生来判断呼吸类型?不能,有氧呼吸和无氧呼吸都产生不能,
13、有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾-浓硫酸溶液有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5.5.分析结果,得出结论分析结果,得出结论酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸,均能产生二氧化碳在有氧的条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。在无氧的条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式5.5.分析结果,得出结论分析结果,得出结论 做馒头时,酵母菌的细胞呼吸的方式主要做馒头时,酵母菌的细胞呼吸的方式主要是什么?酿酒时,酵母菌的细胞呼吸方式又是是什么?酿酒时,酵母菌的细胞
14、呼吸方式又是什么呢?什么呢?w做馒头时,酵母菌主要进行有氧呼吸。做馒头时,酵母菌主要进行有氧呼吸。w酿酒时,酵母菌主要进行无氧呼吸。酿酒时,酵母菌主要进行无氧呼吸。思考:思考:重铬酸钾可以检测有无酒精存在。想一重铬酸钾可以检测有无酒精存在。想一想,这一原理在日常生活中可以有什么用处?想,这一原理在日常生活中可以有什么用处?这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒酒具体做法:具体做法:让司机呼出的气体直接接触到载有用让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾,如果呼出的气体中含有硫酸处理过的重铬酸钾,如果呼出的气体中含有酒精,重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸
15、铬酒精,重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬二、细胞呼吸的类型有氧呼吸无氧呼吸细胞呼吸思考思考:1.有氧呼吸可以分为几个阶段?有氧呼吸可以分为几个阶段?2.每个阶段的反应场所?每个阶段的反应场所?3.每个阶段所产生的产物是什么?每个阶段所产生的产物是什么?4.第几阶段消耗了第几阶段消耗了H2O、O2?5.第几阶段产生了第几阶段产生了CO2?有氧呼吸有氧呼吸问题回顾问题回顾:1.1.呼吸作用的场所是?呼吸作用的场所是?主要是线粒体,还有细胞质基质主要是线粒体,还有细胞质基质2.2.线粒体的结构怎样?线粒体的结构怎样?双膜结构,内膜向内折叠双膜结构,内膜向内折叠成嵴(增大了内膜的面积),成嵴(增大了内膜的
16、面积),嵴的周围充满了液态的基质,嵴的周围充满了液态的基质,内膜和基质中都含有许多与呼内膜和基质中都含有许多与呼吸作用有关的酶。吸作用有关的酶。二、有氧呼吸二、有氧呼吸1.场所场所:线粒体(主要)、细胞质基质:线粒体(主要)、细胞质基质线粒体线粒体外膜外膜嵴嵴内膜内膜线线粒粒体体外膜外膜内膜内膜基质基质含含有氧呼吸酶有氧呼吸酶嵴嵴27有氧呼吸有氧呼吸 (1)、)、有氧呼吸的有氧呼吸的原料原料,一般来,一般来说说葡萄糖葡萄糖是常用的。是常用的。思考:思考:28(3)、)、有氧呼吸的有氧呼吸的过程过程如何?如何?C6H12O6能量能量(少)(少)2 丙酮酸丙酮酸4H酶酶细细胞胞质质基基质质6O21
17、2H2O+能量能量(多)多)酶酶线粒体线粒体 2 丙酮酸丙酮酸 进入进入6H2O能量能量(少(少)20H6CO2酶酶C C6 6H H1212O O6 62 2丙酮酸丙酮酸酶酶4H4H 能能2ATP2ATP热热线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质第一阶段:葡萄糖的初步分解第一阶段:葡萄糖的初步分解C C6 6H H1212O O6 6酶酶+4H4H+能量能量2C2C3 3H HO O(少量少量)场所:细胞质基质C C6 6H H1212O O6 62 2丙酮酸丙酮酸酶酶6CO6CO2 24H4H 能能2ATP2ATP热热能能2ATP2ATP热热酶酶6H6H2 2O O20H20H 线粒体线粒体细胞
18、质基质细胞质基质丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解酶酶6CO6CO2 2+20H20H+能量能量第二阶段:第二阶段:2C2C3 3H HO O+6H6H2 2O O(少量少量)线粒体基质C C6 6H H1212O O6 62 2丙酮酸丙酮酸酶酶6CO6CO2 24H4H 能能2ATP2ATP热热能能2ATP2ATP热热酶酶6H6H2 2O O20H20H 12H12H2 2O O6O6O2 2酶酶能能34ATP34ATP热热线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质HH的氧化的氧化酶酶12H12H2 2O +O +能量能量第三阶段:第三阶段:24H+6O24H+6O2 2 (大量(大量)有氧呼吸总反应式C
19、C6 6H H1212O O6 66H6HO O6O6O 6CO6CO2 2 12H12HO O能量能量酶酶场所:线粒体内膜有氧呼吸的三个阶段有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解 场所:细胞质基质场所:细胞质基质场所:细胞质基质场所:细胞质基质丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解 场所:线粒体基质场所:线粒体基质场所:线粒体基质场所:线粒体基质HH的氧化的氧化的氧化的氧化 场所:线粒体内膜场所:线粒体内膜场所:线粒体内膜场所:线粒体内膜 C6H12O6酶酶酶酶2C3H4O3+4 H+能量能量(少)(少)(少)(少)6CO2+20
20、 H+能量能量(少)(少)(少)(少)2C3H4O3+6H2O酶酶酶酶酶酶酶酶12H2O+能量能量(大量)(大量)(大量)(大量)24H+6O2(2ATP)(2ATP)(34ATP)1mol葡萄糖2870kJ有氧呼吸热能散失38个ATP(1161kJ)3、有氧呼吸的能量去路:有氧呼吸中氧元素的转移途径:有氧呼吸中氧元素的转移途径:讨论讨论1.追踪18O2的去向:2.追踪C6H1218O6的去向:3.追踪H218O的去向:O2H2O葡萄糖丙酮酸CO2H2OCO2产物二氧化碳中的碳和氧来自产物二氧化碳中的碳和氧来自哪些反应物?哪些反应物?产物中的水中的氢和氧来自哪产物中的水中的氢和氧来自哪些反应物
21、?些反应物?35想一想想一想总反应式总反应式:C6H12O66O2 6CO212H2O能量能量 酶酶6H2O 有氧呼吸概念:有氧呼吸概念:细细 胞胞 在在 _的的 参参 与与 下下,通通 过过_的的催催化化作作用用,把把葡葡萄萄糖糖等等有有机机物物_产产生生_,释放能量,生成释放能量,生成_的过程的过程。氧氧多种酶多种酶彻底氧化分解彻底氧化分解二氧化碳和水二氧化碳和水许多许多ATPATP抢答题抢答题.看谁最快看谁最快1、哪个阶段产生、哪个阶段产生CO2?2、哪个阶段有氧气参与反应?、哪个阶段有氧气参与反应?3、哪个阶段产生能量最多?、哪个阶段产生能量最多?7、能产生、能产生ATP的场所是?的场
22、所是?在有氧呼吸过程中在有氧呼吸过程中细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体、哪个阶段产生水?、哪个阶段产生水?、哪个阶段有水参与?、哪个阶段有水参与?6 6、哪个阶段产生哪个阶段产生HH最多最多?第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段第二阶段第二阶段C6H12O6酶酶C3H4O3 HH2O酶酶CO2HO2酶酶H2O少量能量少量能量少量能量少量能量大量能量大量能量细细胞胞质质基基质质线线粒粒体体内内膜膜线粒体基质线粒体基质小结小结 H能量能量酶酶40小结:小结:过程过程场所场所反应物反应物产物产物释放释放能量能量第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第
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