高中生物人教版必修1-5.3细胞呼吸的原理和应用(共42张PPT)

(共42张PPT)
第五章 第三节
细胞呼吸的原理和应用
教学目标
1.探究酵母菌细胞呼吸的方式和过程
2.比较有氧呼吸和无氧呼吸的过程及其特点。
3.理解细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用。
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，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却要密封发酵。
1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气是让酵母菌通过有氧呼吸迅速繁殖,获得大量的酵母菌。 密封是让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
2. 为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
酵母菌可利用O2进行有氧呼吸产生大量能量,进行繁殖和生长
酵母菌将有机物转化为酒精的同时,能为酵母菌的生命活动提供少量能量。
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？
一、细胞呼吸的方式
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，释放出能量并生成ATP的过程。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
概念：
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
实验步骤：
①酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精，是在有氧条件下还是在无氧条件下进行的？
②酵母菌细胞呼吸会产生CO2，在不同条件下产生的是否一样多？
1. 提出问题
探究酵母菌细胞呼吸的方式
2. 作出假设
酵母菌是在无氧条件下产生酒精。并且在不同条件下产生的CO2的量不同。
CO2可使　　 　 　变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由　 变　 再变　 　。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的 ，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
橙色的　　　　　　溶液，在　　性条件下与乙醇（酒精）发生化学反应，在酸性条件下，变成　　 　。
澄清石灰水
蓝
绿
黄
时间长短
重铬酸钾
酸
灰绿色
3 .设计实验
实验原理
4 .进行实验
有氧呼吸
无氧呼吸
NaOH的作用是吸收空气中的CO2，确保使澄清石灰水变浑浊的CO2是酵母菌有氧呼吸产生的。
1.NaOH的作用是什么？
2.澄清石灰水的作用是
检测CO2
3.B瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。问什么？
将瓶内的氧气消耗掉，确保产生的CO2是来自酵母菌的无氧呼吸。
有氧呼吸
无氧呼吸
实验结果：
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸
　 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和水。
　 在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳
二：有氧呼吸：
场所:
主要是线粒体，还有细胞质基质
细胞在____的参与下，通过_______ 的催化作用，把_______ 等有机物_______________，产生_____和_____，释放______,生成_________ 的过程。
氧
多种酶
葡萄糖
CO2
H2O
能量
彻底氧化分解
大量ATP
外膜
内膜
嵴
基质
第二阶段
第三阶段
2CH3COCOOH
6H2O
酶
20[H]
（线粒体基质）
6O2
酶
12H2O
（线粒体内膜）
+
+
6CO2
少量能量
+
+
24[H]
大量能量
+
场所：
场所：
第一阶段
C6H12O6
2CH3COCOOH
少量能量
4[H]
酶
+
+
细胞质基质
(丙酮酸)
场所：
(还原氢)
过程：
二：有氧呼吸：
有氧呼吸总方程式：
二：有氧呼吸：
C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量(大量)
酶
1.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左右的能量储存在ATP中，其余的能量(大部分）则以热能的形式散失掉了。请计算一下，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？
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？
可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；
能量能够缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
形成多少mol ATP
977.28/30.54=32 mol
能量转换效率：
(977.28/2870)×100%≈
34%
二：有氧呼吸：
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。
三：无氧呼吸：
场所:
细胞质基质
过程：
C6H12O6
2CH3COCOOH
少量能量
4[H]
酶
+
+
细胞质基质
(丙酮酸)
第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同
2CH3COCOOH+ 4[H]
乳酸脱氢酶
乙醇脱氢酶
第二阶段:
动物，高等植物的某些器官（如马铃薯块茎，甜菜块根，玉米的胚）及乳酸菌
植物及酵母菌
场所：
2C2H5OH
2CO2
+
2C3H6O3
细胞质基质
场所：
三：无氧呼吸：
不放能量
只在第一阶段放出少量能量
1molC6H12O6分解成乳酸后：
释放196.65KJ
剩余储存在ATP中：
61.08KJ
可形成几mol ATP
61.08/30.54=2 mol
无氧呼吸总方程式：
C6H12O6
酶
少量能量
2C2H5OH
2CO2
+
+
C6H12O6
酶
2C3H6O3
少量能量
+
三：无氧呼吸：
释放的能量大部分：
热能形式散失
大部分能量存留在酒精和乳酸中，没释放出来。
能量转换效率：
(61.08/196.65)×100%=
31.06%
细胞呼吸的意义
（1）为生物体的生命活动提供能量。
（2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。
四：细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
小结
概念：
过程：
概念：
过程：
细胞呼吸原理的应用
有氧呼吸与无氧呼吸的比较：
有氧呼吸 无氧呼吸
场所
条件
反应物
终产物
【H】的产生
【H】作用和利用
释放能量多少
合成ATP多少
共同点
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
氧气、酶
缺氧、酶
葡萄糖、水、O2
葡萄糖
CO2 、H2O
乳酸 / 酒精和CO2
第1、2阶段
第1阶段
还原O2
还原丙酮酸
多
少
多
少
（过程）第一阶段完全相同；
（条件）都需要多种酶的催化；（本质）都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP。
A点：
B点：
C点之后：
P点对应的O2浓度：
细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。储存蔬菜水果
只进行有氧呼吸。
无氧呼吸消失。
不消耗O2，产生CO2。只进行无氧呼吸。
右图下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化（呼吸底物均为葡萄糖）。
下列相关叙述正确的是
A.氧浓度为a时，最适于贮
藏该植物器官
B.氧浓度为b时，无氧呼吸消
耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍
C.氧浓度为c时，无氧呼吸
最弱
D.氧浓度为d时，有氧呼吸
和无氧呼吸强度相等
B
1、温度
植物最适25-30℃
应用：贮存水果时，
适当降低温度能延长保存时间
温度
呼吸速率
（降低温度）
五、影响呼吸作用的外界因素
O2浓度
呼吸速率
2、O2浓度
O2浓度
呼吸速率
有氧呼吸
无氧呼吸
线粒体
数量限制
2、O2浓度
贮藏水果时下降到a点最有利贮藏。
CO2释放
O2吸收
O2浓度
气体交换相对值
a
（低氧）
3、C02浓度
从化学平衡的角度分析，C02浓度增加，呼吸速率下降。
（增加CO2的浓度保存）
CO2浓度
呼吸速率
在作物种子的储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4.水的含量
（干燥保存）
对呼吸类型的判断：
（1）不消耗O2，释放CO2 只进行无氧呼吸；
（2）O2的吸收量= CO2的释放量 只进行有氧呼吸(或有氧
呼吸和乳酸发酵同时存在)；
（3）O2的吸收量< CO2的释放量 两种呼吸方式同时进行，
多余的CO2来自无氧呼吸；
（4）酒精量 = CO2量 只进行无氧呼吸；
（5）酒精量 < CO2量 两种呼吸方式同时进行，
多余的CO2来自有氧呼吸；
（6）有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。
练习与应用
1.（1）×；（2）√。
2. C
3. B
拓展应用
1.提示：松土透气可以使根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。
拓展应用
2.提示：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，骨骼肌保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。
线粒体和叶绿体的起源—内共生起源学说
线粒体起源于内共生的有氧呼吸的细菌；叶绿体起源于内共生的光能自养的蓝细菌，即：这两种细胞器起源于内共生于真核细胞的原核生物。
需氧型细
把手插进堆放一段时间的新鲜谷堆，会有发烫的感觉.
甜玉米放时间长了甜味会变淡，萝卜放久了会空心
切记：葡萄糖不能进线粒体，在细胞质基质分解为丙酮酸和[H]才能进线粒体反应.
进线粒体的是丙酮酸和[H]
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸场所
是否需氧
物质代谢
能量
代谢
细胞质基质和线粒体
细胞质基质
必需有氧的参与
不需要
将有机物彻底分解成CO2和H2O
有机物分解不彻底,生成酒精和CO2或乳酸
1mol
2870
(kJ)
977.28
ATP
热能
(32mol)
葡萄糖
1mol
葡萄糖
196.65
（kJ）
61.08
ATP
(2mol)
热能
有氧呼吸和无氧呼吸的区别
人在剧烈运动时，O2的消耗量小于CO2的产生量。这句话对不对？
不对，等于。
C6H12O6
酶
2C3H6O3
少量能量
+
所有糖类都可以直接作为细胞呼吸的底物 ，对不对？
不对，如核糖，纤维素就不行
测呼吸作用加氢氧化钠
测光合作用加碳酸氢钠
注意：糖类，脂肪，蛋白质都能作为呼吸作用的底物。都可以氧化分解放能。
新陈
代谢
同化作用
异化作用
自养
异养
需氧
厌氧
自己制造有机物
利用现成有机物
有氧呼吸
无氧呼吸
合成
分解
兼性厌氧
有氧无氧都可
2.证据：
（1）在形态大小和结构、在化学组成
（2）线粒体、叶绿体和原核细胞中所含的DNA 均为环状分子，不含蛋白质，而真核细胞的核DNA 则为线状，并与蛋白质结合形成染色体。
（3）线粒体和叶绿体能以分裂的方式进行增殖，这与细菌的繁殖方式相似，但是它们的分裂与所在细胞的分裂不同步。
(4)叶绿体的基因组和光合系统与蓝细菌等原核生物极为相似。
细胞呼吸的原理和应用
呼吸方式
有氧呼吸
课堂小结：
4
无氧呼吸
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
C6H12O6
2CO2
＋2C2H5OH
＋ 能量
酶
葡萄糖
酶
2丙酮酸
少量能量
4〔H〕
+
+
6O2
12H2O
酶
大量能量
24〔H〕
+
+
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
细胞质基质
一：细胞质基质
三：线粒体内膜
二：线粒体基质
6CO2
6H2O
酶
2丙酮酸
少量能量
20〔H〕
+
+
+
C点对应的O2浓度，CO2产生总量最少，消耗有机物最少。
贮存种子： 零上低温、低氧、干燥
水果、蔬菜、花的保鲜：零上低温、低氧、 一定的湿度
保存蔬菜水果种子时，选择哪一点对应的O2浓度？