2021-2022学年高中生物人教版（2019）必修一5.3细胞呼吸的原理和应用课件（51张PPT）

(共51张PPT)
为生命活动直接供能的ATP来自哪里？
ATP
人、动物
真菌
等
绿色植物
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
ADP
+
Pi
+
能量
合成酶
第3节
细胞呼吸的原理和应用
第5章
细胞的能量供应与利用
呼吸与细胞呼吸
呼吸：
机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
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。
一、探究酵母菌细胞呼吸的方式
一种单细胞的真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
酵母菌：
进行有氧呼吸产生水和CO2
，
无氧呼吸产生酒精和CO2
。
实验思路？
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
温度、葡萄糖溶液浓度、
酵母菌活性等
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
?酒精的检测：
思考:CO2和酒精产生的量的多少如何判断？
?CO2的检测：
1.通入澄清的石灰水：澄清→混浊
实验原理
重铬酸钾（橙色）
+酒精
→
灰绿色
酸性
2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→
绿→黄
3.CO2传感器
步骤一：配制酵母菌培养液
10g酵母菌+240mL5%煮沸后冷却的葡萄糖溶液
A组
B组
（二）实验步骤
步骤二：检测CO2产生
为什么要连接一个装有NaOH溶液的锥形瓶
A实验组(有氧情况下)
B实验组(无氧情况下)
怎样保证锥形瓶中无氧气？
步骤三：鉴定是否有酒精产生
0.5mL溶有1g重铬酸钾的
浓硫酸溶液（质量分数95%-97%）
取A组中2ml酵母菌培养液
取B组中2ml酵母菌培养液
条件
澄清石灰水/
出现的时间
重铬酸钾—
浓硫酸溶液
有氧（A)
无氧(B)
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
由橙色变成灰绿色
⒌实验现象及分析
4、进行实验
酵母菌
有氧条件下产生大量CO2
无氧条件下产生酒精和少量CO2
细胞呼吸的类型：
有氧呼吸和无氧呼吸
6、实验结论
再探究1：有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的氢氧化钠溶液不能完全吸收CO2
，以致可能对实验结果有干扰，你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
改进
葡萄糖水溶液
葡萄糖水溶液
再探究2：有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误观点？
在有氧和无氧条件下各设一空白对照，即在培养瓶中只加入葡萄糖水溶液，其他装置与实验组相同。
对比实验与对照实验
对比实验：
对照实验：
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某因素对实验对象的影响。
除自变量以外，其余因素(无关变量）都保持一致，并对结果进行比较的实验。
对照实验和对比实验在一定条件下可以相互转变的
酶
二、有氧呼吸
1、有氧呼吸的主要场所：线粒体
外膜
内膜
基质
嵴
线粒体的结构示意图
C6H12O6
①
6CO2
酶
6H2O
少量能量
20[H]
12H2O
大量
能量
线粒体基质
③
少量能量
ATP
ATP
ATP
热能
热能
热能
4[H]
6O2
酶
细胞质基质
2C3H4O3（丙酮酸）
酶
②
线粒体内膜
2、有氧呼吸的过程
C6H12O6
酶
2C3H4O3
+4
[H]
+
能量（少量）
（丙酮酸）
场所：细胞质基质
第一阶段
场所：线粒体基质
场所：线粒体内膜
第二阶段
第三阶段
酶
12H2O
+
能量
（大量）
24[H]
+
6O2
2、有氧呼吸的过程
酶
6CO2
+20
[H]
+
能量（少量）
2C3H4O3
（丙酮酸）
+6H2O
[H]指的是氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成还原型辅酶Ⅰ（NADH）
总反应式：
C6H12O6
+
6O2
+
6H2O
6CO2
+
12H2O
+
能量
酶
1、有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物
2、有氧呼吸中吸收O2的量和CO2的释放量相等
注意
思考·讨论①
1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870
kJ能量，可以使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
34％，
32mol
其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。
1mol葡萄
糖释放能量
2870kJ
有977.28kJ转移至ATP能量效率高达34％，使32molADP转化为ATP
3、能量变化
思考·讨论②
与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
这种方式保证有机物中的能量得到充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步的转移到ATP中；能量缓慢有序温和的释放，有利于维持细胞的相对稳定状态，保护细胞结构。
指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
4、有氧呼吸的概念
或
2C3H4O3
+4[H]
2C2H5OH（酒精）+2CO2
酶
2C3H4O3
+4[H]
2C3H6O3（乳酸）
酶
三、无氧呼吸
酶
C6H12O6
2C3H4O3
+4[H]+能量(少量)
（丙酮酸）
第一阶段
第二阶段
1、反应场所：
2、反应过程
细胞质基质
（与有氧呼吸第一阶段相同）
反应总方程式:
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
C6H12O6
2C2H5OH（酒精）+2CO2
+少量能量
酶
乳酸菌、动物的骨骼肌细胞，高等植物的某些器官（马铃薯块茎、水稻根、苹果果实等）：
大多数植物、酵母菌：
发酵：
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸称为发酵
乳酸发酵
酒精发酵
其余69％都热能的形式散失掉。
1mol葡萄糖
分解只释放196.65kJ
有61.08kJ转移至ATP中，
能量效率约为31％。
3、能量变化：
只有第一阶段释放少量能量（都能合成ATP），第二阶段只有物质的转变，并不释放能量。
5、无氧呼吸概念
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。
细胞呼吸的概念：
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。
意义
2、生物体代谢的枢纽
1、为生物体提供能量
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
相同点
场所
条件
产物
能量
变化
联系
实质
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需氧、多种酶
不需氧、多种酶
CO2、H2O
乳酸或酒精和CO2
释放大量能量，合成
大量ATP
释放少量能量，合成
少量ATP
第一阶段相同，后面的阶段不同
分解有机物，释放能量，合成ATP
问题探讨
酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
讨论
1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机食产生酒精。
问题探讨
2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。
四、细胞呼吸的影响因素
（1）植物种类
旱生植物<水生植物，阴生植物<阳生植物的。
（2）生长发育期
幼苗期、开花期升高，成熟期下降。
（3）器官种类
生殖器官的>营养器官的。
1、内因
2.外因
（1）温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
应用：a、在低温下储藏水果蔬菜
b、大棚蔬菜的栽培过程中，夜间降低温度，
降低细胞呼吸速率，减少有机物消耗
无氧呼吸消失
O2浓度
的释放量
CO2
无氧呼吸
有氧呼吸
应用：降低O2浓度，抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，延长蔬菜水果的储藏时间
（2）氧气浓度
O2是有氧呼吸所必需的，但对无氧呼吸有抑制作用
A
B
C
D
总呼吸
细胞呼吸的应用
包扎伤口，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料
土壤板结后，空气供应不足，影响根系生长、营养物质吸收，需要及时松土透气。
稻田也需要定期排水，否则幼根因缺氧而变黑、糜烂。
提倡慢跑，防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸
利用乳酸菌、醋酸菌、酵母菌、谷氨酸棒状杆菌等发酵，生产酸奶、醋、酒、味精等
较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。
CO2是细胞呼吸产物，随着CO2浓度的增大，CO2对有氧呼吸有抑制作用增强
（3）二氧化碳浓度
应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而增大，当含水量超过一定的范围时，呼吸速率会受到抑制
（4）含水量
应用：粮食：干燥储藏，降低呼吸消耗有机物
水果、蔬菜：一定的湿度
有氧：C6H12O6
+
6O2
+
6H2O
6CO2
+
12H2O
+
能量
酶
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
C6H12O6
2C2H5OH（酒精）+2CO2
+少量能量
酶
无氧
细胞呼吸方式的判断方法
六、植物组织呼吸方式的探究
装置一
装置二
实验现象
结论
装置一液滴
装置二液滴
不动
不动
不动
右移
左移
右移
左移
不动
只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
只进行产酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
例2、如图所示为某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述中正确的是(
)
A.图解中的①②两物质依次是H2O和O2
B.图解中(一)(二)两阶段产生［H］的场所都是线粒体
C.图解中(三)阶段产生的H2O中的氢最终都来自葡萄糖
D.1分子丙酮酸经过(二)(三)两阶段产生的能量一样多
A
例3、生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下:
据图回答下列问题:
(1)图中A是
,其产生的部位是
。
(2)反应①②③④中,必须在无氧条件下进行的是
,可在酵母菌细胞中进行的是
。
(3)人剧烈运动导致腿发酸是因为进行了图中
过程;而苹果贮藏久了,会有酒味产生,其原因是发生了图中
过程。
(4)如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2
,所消耗的葡萄糖之比为
。
丙酮酸
细胞质基质
③④
①②③
①④
①③
1:3
谢谢观看
THANK
YOU