【课件]细胞呼吸的原理和应用课件高一上学期生物人教版必修1.pptx
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1、第第3节节 细胞细胞呼吸的原理和应用呼吸的原理和应用第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用2024/1/4细胞内细胞内 +有机物有机物+水水 CO2能能 量量呼吸作用(本质)呼吸作用(本质)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CO2气体运输气体运输+呼吸是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程。细胞呼吸是细胞内的有机物氧化分解,并释放能量的过程。一、细胞呼吸与呼吸问题探讨 酵母菌是一种单细胞真菌单细胞真菌,它与人类的生活息息相关,做面包、馒头、酿酒等,都是利用酵母菌的呼吸作用呼吸作用。为什么加了酵母的面粉蒸出的馒
2、头多孔松软为什么加了酵母的面粉蒸出的馒头多孔松软?酵母细胞进行有氧呼吸,释放大量的酵母细胞进行有氧呼吸,释放大量的COCO2 2,使馒头多孔松软。,使馒头多孔松软。为什么加了酵母的面粉放置时间久了会有酒味?为什么加了酵母的面粉放置时间久了会有酒味?酵母细胞进行无氧呼吸,产生了酒精。酵母细胞进行无氧呼吸,产生了酒精。实验探究过程:实验探究过程:提出问题提出问题 作出假设作出假设 设计并进行实验设计并进行实验 分析结果,得出结论分析结果,得出结论酵母菌在有氧条件下产生酵母菌在有氧条件下产生COCO2 2。酵母菌在无氧条件下产生酒精和酵母菌在无氧条件下产生酒精和COCO2 2。酵母菌有氧呼吸比无氧呼
3、吸产生的酵母菌有氧呼吸比无氧呼吸产生的COCO2 2多多提出问题提出问题作出假设作出假设酵母菌在有氧条件下产生的气体是酵母菌在有氧条件下产生的气体是COCO2 2吗?吗?酒精和酒精和COCO2 2是酵母菌在什么条件下产生的?是酵母菌在什么条件下产生的?酵母菌在不同条件下产生的酵母菌在不同条件下产生的COCO2 2是否一样多是否一样多?探究酵母菌细胞呼吸的方式实验原理 酵母菌酵母菌在在有氧和无氧条件下都能生存有氧和无氧条件下都能生存,属于,属于兼性厌氧兼性厌氧菌菌,因此用来研究细胞呼吸的不同方式。,因此用来研究细胞呼吸的不同方式。实验思路?实验思路?分析变量分析变量自变量:因变量:无关变量:细胞
4、呼吸的条件细胞呼吸的产物 有氧无氧影响实验结果的可变因素 酒精、CO2分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件,一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳。反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式(3 3)设计实验)设计实验自变量、因变量、无关变量设置对照实验实验步骤实验步骤1、配制酵母菌培养液(等量原则)置于A、B锥形瓶;2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图,放置在25-35 环境下培养8-9小时;3、检测CO2的产生;4、检测酒精的产生:取2支试管编号,各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升注入试管,分别滴加0.5毫升重酪酸钾-浓硫酸溶液,轻轻震荡
5、、混匀,试管密封,试管不密封。酵母菌酵母菌培养液培养液A酵母菌酵母菌培养液培养液B1.1.怎样控制有氧和无氧条件?怎样控制有氧和无氧条件?2.2.怎样鉴定怎样鉴定COCO2 2和酒精的产生?如何和酒精的产生?如何比较比较COCO2 2产生的多少?产生的多少?3.3.怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活无氧有氧澄清的石灰水澄清的石灰水澄清的石灰水澄清的石灰水空空气气质量分数为质量分数为10%的的NaOH溶液溶液葡萄糖溶液酵母菌葡萄糖溶液酵母菌(培养酵母菌)(培养酵母菌)(去除(去除空气中的空气中的COCO2 2排除空气中排除空气中COCO2 2的干扰的干扰)(
6、检测(检测COCO2 2的生成)的生成)B瓶瓶应应封封口口放放置置一一段段时时间间后后再连通澄清石灰水,为何?再连通澄清石灰水,为何?消耗瓶内的氧气,消耗瓶内的氧气,造成无氧环境造成无氧环境确保产物是无氧呼确保产物是无氧呼吸的产生的吸的产生的。加入煮沸后冷却的葡萄糖加入煮沸后冷却的葡萄糖防止高温杀死酵母菌防止高温杀死酵母菌澄清石灰水的作用是什么?还有什么方法检测澄清石灰水的作用是什么?还有什么方法检测COCO2 2的生成量?的生成量?检测酵母细胞呼吸产生的检测酵母细胞呼吸产生的COCO2 2的量的量(根据(根据浑浊程度浑浊程度检测检测COCO2 2产生的多少)产生的多少)溴麝香草酚蓝水溶液溴麝
7、香草酚蓝水溶液也可用于检测也可用于检测COCO2 2 蓝蓝变变绿绿再变再变黄黄(根据其(根据其变黄色时间的长短变黄色时间的长短,检测,检测COCO2 2产生的多少)产生的多少)还可以用还可以用COCO2 2传感器来检测传感器来检测检测酒精的产生:酵母菌培养液酵母菌培养液酵母菌培养液酵母菌培养液质量分数为质量分数为10%的的NaOH溶液溶液澄清的石灰水澄清的石灰水澄清的石灰水澄清的石灰水AB空空气气橙色重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应,变成灰绿色思考:葡萄糖也能与重铬酸钾反应发生颜色变化,如何避免葡萄糖的干扰?观察项目观察项目有氧装置有氧装置无氧装置无氧装置澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊程度
8、程度溴麝香草酚蓝水溶溴麝香草酚蓝水溶液颜色变化时间液颜色变化时间酸性重铬酸钾检验酸性重铬酸钾检验情况情况4 4、实验结果与分析、实验结果与分析浑浊程度高浑浊程度低颜色变化时间短颜色变化时间长无颜色变化橙色灰绿色5 5、实验结论、实验结论进行无氧呼吸,会产生少量CO2和酒精。酵母细胞进行有氧呼吸,会产生大量CO2;2 2、对比实验:、对比实验:设置两个或两个以上的设置两个或两个以上的实验组实验组,通过对结果的比较,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,这样的实验分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫做叫做对比实验对比实验,也叫,也叫相互对照实验。相互对照实验。拓展:实
9、验类型1 1、对照实验、对照实验练习:金版练习:金版P108 例例1、例、例2向内折叠一、有氧呼吸一、有氧呼吸1.1.主要场所:主要场所:_线粒体线粒体内膜线粒体外膜嵴线粒体基质_和和_含有许多种含有许多种与有氧呼吸有关的与有氧呼吸有关的_。基质中 内膜上酶【思考讨论】线粒体是有氧呼吸的主要场所,试从结构与功能相适应的角度,说明线粒体内膜与有氧呼吸相适应的结构特点:_线粒体内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积 1.1.有氧呼吸的过程。有氧呼吸的过程。分析下面三个实验分析下面三个实验,探讨问题。探讨问题。实验一实验一:将酵母菌细胞破碎后进行离心处理将酵母菌细胞破碎后进行离心处理,获得
10、上清液和沉淀物两部分获得上清液和沉淀物两部分,与未经与未经处理的酵母菌培养液分为三组处理的酵母菌培养液分为三组,分别标记。然后向其中分别加入等量的氧气、葡萄糖、分别标记。然后向其中分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶荧光素和荧光素酶,一段时间后一段时间后,检测各试管内的变化情况。检测各试管内的变化情况。1 1号试管号试管:只含线粒体。只含线粒体。2 2号试管号试管:只含细胞质基质。只含细胞质基质。3 3号试管号试管:有线粒体和细胞质基质。有线粒体和细胞质基质。探究二探究二 有氧呼吸有氧呼吸 一段时间后一段时间后,各试管内的变化情况如下。各试管内的变化情况如下。1 1号试管号试管:葡萄糖
11、的量不变葡萄糖的量不变,没有荧光出现。没有荧光出现。2 2号试管号试管:葡萄糖的量减少葡萄糖的量减少,有丙酮酸有丙酮酸(C(C3 3H H4 4O O3 3)生成生成,出现微弱荧光。出现微弱荧光。3 3号试管号试管:葡萄糖的量减少葡萄糖的量减少,有有COCO2 2生成以及较强的荧光。生成以及较强的荧光。(1)(1)葡萄糖能否被线粒体分解葡萄糖能否被线粒体分解?。(2)(2)葡萄糖在葡萄糖在 中分解中分解,生成丙酮酸生成丙酮酸,生成生成_ ATP_ ATP。(3)(3)丙酮酸在线粒体中分解产生丙酮酸在线粒体中分解产生COCO2 2,生成生成ATPATP。不能不能细胞质基质细胞质基质少量少量少量少
12、量 实验二实验二:使用超声波将线粒体破碎使用超声波将线粒体破碎,分离线粒体膜状结构和线粒体基质分离线粒体膜状结构和线粒体基质,加入加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶,一段时间后一段时间后,检测各试管内的变化情况。检测各试管内的变化情况。4 4号试管号试管:只含线粒体膜状结构。只含线粒体膜状结构。5 5号试管号试管:只含线粒体基质。只含线粒体基质。6 6号试管号试管:有线粒体膜状结构和线粒体基质。有线粒体膜状结构和线粒体基质。一段时间后一段时间后,各试管内的变化情况如下。各试管内的变化情况如下。4 4号试管号试管:丙酮酸的量不变丙酮酸的量不变,没有荧光出
13、现。没有荧光出现。5 5号试管号试管:丙酮酸减少丙酮酸减少,产生产生COCO2 2,出现微弱荧光。出现微弱荧光。6 6号试管号试管:丙酮酸减少丙酮酸减少,产生产生COCO2 2,出现较强的荧光。出现较强的荧光。(4)(4)丙酮酸分解发生在丙酮酸分解发生在中中,并且产生并且产生COCO2 2,释放释放ATPATP。(5)(5)丙酮酸被分解后丙酮酸被分解后,在在 上继续发生反应上继续发生反应,产生产生ATPATP。线粒体膜状结构线粒体膜状结构 线粒体基质线粒体基质 少量少量大量大量 实验三实验三:关于关于H的研究有一个非常有趣的实验。的研究有一个非常有趣的实验。超声波震碎了线粒体之后超声波震碎了线
14、粒体之后,内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化小囊泡具有氧化H的功能。当用胰蛋白酶处理小颗粒后的功能。当用胰蛋白酶处理小颗粒后,这些小囊泡不再这些小囊泡不再具有氧化具有氧化H的功能。当把这些小颗粒装上去之后的功能。当把这些小颗粒装上去之后,小囊泡重新具有了氧化小囊泡重新具有了氧化H的功能。这些小颗粒后被证实是线粒体内膜上的酶。的功能。这些小颗粒后被证实是线粒体内膜上的酶。(6)通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生了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了什么样的反应?提示提示:在线粒体内膜上氧气与在线粒体内膜上氧气与H发生了反应。
15、发生了反应。C6H12O62丙酮酸酶6CO2H能量ATP热量能量ATP热量酶6H2O12H2O酶能量ATP热量线粒体细胞质基质三.有氧呼吸:合作探究一、合作探究一、观察观察有氧呼吸有氧呼吸过程过程图,结合课本图,结合课本P92-93面的内容,面的内容,思考讨论:思考讨论:第第一一阶阶段段 第第二二阶阶段段:第第三三阶阶段段:H+NAD+NADH(即即H)6O2H1 1、对三个阶段进行归纳,完成下表:对三个阶段进行归纳,完成下表:阶段阶段场所场所反应物反应物产物产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葡萄糖葡
16、萄糖丙酮酸、丙酮酸、【H H】丙酮酸、丙酮酸、H H2 2O OCOCO2 2、【H H】【H H】、O O2 2H H2 2O O少量少量少量少量大量大量(1 1)丙丙酮酮酸生酸生成成:(细胞质基质)(细胞质基质)C6H12O6 2C3H4O34H少量能少量能量量酶1(2 2)COCO2 2生成生成:(线粒体基质)(线粒体基质)2C3H4O36H2O6CO220H少量能量少量能量(3 3)H H2 2OO生成生成:(线粒体内膜)(线粒体内膜)24 H6O2 12H2O 大量能量大量能量酶2酶3C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO6CO2 2+
17、12H+12H2 2O+O+能量能量 以上反应式中的能量能否写成以上反应式中的能量能否写成ATPATP?酶酶总反应式有机物方程式只能有机物方程式只能用箭头,不能用等号用箭头,不能用等号。练习:金版练习:金版 P110 例例3、书本书本P93:1mol葡萄糖彻底氧化分解,释放2870KJ的能量,其中977.28KJ储存在储存在ATP中,其余以热能热能形式散失。(该反应中产生的能量包括(该反应中产生的能量包括ATP和和热能热能)有氧呼吸总反应式977.282870977.28287034.05%34.05%977.2830.54=32977.2830.54=32(molmol)C6H12O6+6O
18、2+6H2O 6CO2+12H2O+能量能量酶 有氧呼吸:细胞在有氧呼吸:细胞在_的参与下,通过的参与下,通过_的催的催化作用,把化作用,把_等有机物等有机物_,产生,产生_和和_,释放,释放_,_,生成生成_的过程。的过程。氧氧多种酶多种酶葡萄糖葡萄糖彻底氧化分解彻底氧化分解COCO2 2H H2 2O O能量能量许多许多ATPATP2 2、与有机物体外燃烧相比的特点:、与有机物体外燃烧相比的特点:(1 1)有氧呼吸过程温和;)有氧呼吸过程温和;(2 2)有机物中的能量经过一系列)有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放;的化学反应逐步释放;(3 3)释放出的能量有相当一部分储存)释放出的
19、能量有相当一部分储存在在ATPATP中。中。教材教材P93 思考思考讨论讨论2 2、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,这这对对于于生生物物体来说具有什么意义?体来说具有什么意义?保证有机物中的能量得到最充分的利用保证有机物中的能量得到最充分的利用,主要表现在两个,主要表现在两个方面:方面:可以使有机物中的能量逐步地转移到可以使有机物中的能量逐步地转移到ATPATP中中;能量缓慢;能量缓慢有序地释放,有序地释放,有利于维持细胞的相对稳定状态有利于维持细胞的相对稳定状态。H2O H H2O O2 H2OC6H12O6 丙酮酸丙酮酸CO2
20、丙酮酸丙酮酸H H2OH H2OC6H12O6C:H:O:有氧呼吸过程中的有氧呼吸过程中的C C、H H、O O的来龙去脉:的来龙去脉:C6H12O6 丙酮酸丙酮酸H2OCO2C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O +能量能量酶金版P93 例4、P94 7H H2 2O H O H H2O O2 HH2 2O OC C6 6H H1212O O6 6 丙酮酸丙酮酸COCO2 2丙酮酸丙酮酸H HH H2 2O OH HH H2 2O OC C6 6H H1212O O6 6C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6O+6*O O2 2 6CO 6CO2 2+
21、12H+12H2 2*O+O+能量能量酶酶C C:H H:O O:C C、H H、O O的来龙去脉的来龙去脉C6H12O6 丙酮酸丙酮酸H2OCO2有氧呼吸中各元素的去路分析有氧呼吸中各元素的去路分析 C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量能量酶酶1.用含用含1818O O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,1818O O的转移途径是()的转移途径是()A.A.葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸HH2 2O B.O B.葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸COCO2 2C.C.葡萄糖葡萄糖OO2 2HH2 2O D.O D.葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸OO2 2B
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- 课件 细胞 呼吸 原理 应用 上学 生物 人教版 必修
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