生物人教版（2019）必修一5.3细胞呼吸的原理和应用（共49张ppt）

(共49张PPT)
细胞呼吸的原理和应用
第三节
细胞呼吸
细胞呼吸/呼吸作用：
细胞内有机物的分解，并释放能量
细胞呼吸是否都需要氧？
生物是否在有氧和无氧环境下都能进行细胞呼吸？
加酵母粉 不加酵母粉
发面馒头 死面馒头
1号
2号
问题探讨
酵母菌
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。
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，便于酵母菌在无氧的条件下分解有机物，产生酒精。
2.为什么通气才有利于酵母菌大量繁殖
在有氧气条件下酵母菌分解营养物质而释放的能量多，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。
酵母菌
酵母菌是单细胞真菌
馒头、面包 酿酒
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于异养兼性厌氧菌
探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题：
1.一位同学知道酵母菌能使葡萄糖产生酒精，但是不清楚这一过程在有氧还是在无氧条件下进行的？
2.另一位同学知道酵母菌的细胞呼吸会产生CO2，但不知道不同条件下产生的CO2是否一样多？
如何设计这个实验？
探究酵母菌细胞呼吸的方式
注意以下问题：
1.怎样控制有氧和无氧？
2.怎样鉴定有无酒精产生？
3.怎样鉴定有无CO2产生？
4.如何比较CO2产生的多少？
5.如何保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
探究酵母菌细胞呼吸的方式
背景资料：
CO2可使澄清石灰水变浑浊
CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
酒精（C2H5OH）可与橙色的重铬酸钾（K2Cr2O7）在酸性条件（浓硫酸）下发生反应，变成灰绿色
探究酵母菌细胞呼吸的方式
接橡皮球
（ 或气泵）
质量分数为10%
的NaOH 溶液
酵母菌
培养液
澄清的
石灰水
酵母菌
培养液
澄清的
石灰水
装置甲
装置乙
有氧
无氧
为什么要在A瓶前的锥形瓶中加入NaOH溶液？
接橡皮球
（ 或气泵）
质量分数为10%
的NaOH 溶液
酵母菌
培养液
澄清的
石灰水
装置甲
A
A
探究酵母菌细胞呼吸的方式
目的是使进入A瓶的空气先经过NaOH的处理，除去其中的CO2，保证检测出的CO2都是由酵母菌呼吸的产物，排除其对实验结果的干扰
检测CO2
有氧
为什么B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
酵母菌
培养液
澄清的
石灰水
装置乙
B
探究酵母菌细胞呼吸的方式
待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，以确保通入澄清石灰水中的是无氧呼吸产生的CO2
检测CO2
无氧
探究酵母菌细胞呼吸的方式
各取2ml酵母菌培养液的滤液，分别注入两支干净的试管中，向试管中分别加入0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液中，轻轻振荡
检测酒精
培养液本身有颜色并且不透明，会干扰
注意：
重铬酸钾是强氧化剂，葡萄糖是还原糖，葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应
应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖
1.如何检测A组装置（有氧组）中质量分数10%的NaOH溶液是否将空气中二氧化碳全部去除？
思考
有氧组
探究酵母菌细胞呼吸的方式
2. 检测因变量时，先检测CO2 ，还是先检测酒精？
思考
探究酵母菌细胞呼吸的方式
先检测CO2
再检测酒精
①澄清石灰水变浑浊
②溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
(酸性)重铬酸钾由橙色变成灰绿色
避免B组装置（无氧组）中的酵母菌接触氧气
①因变量检测顺序
②原因
3.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
无关变量要相同且适宜
思考
探究酵母菌细胞呼吸的方式
条件 澄清石灰水浑浊程度 （酸性）重铬酸钾变色情况
有氧
无氧
分析结果:
探究酵母菌细胞呼吸的方式
少量
大量
有氧呼吸：
无氧呼吸：
酵母菌细胞呼吸的方式
葡萄糖＋O2 CO2+H2O+能量
酶
葡萄糖 CO2+酒精+能量
酶
细胞呼吸：
是指_______在细胞内经过一系列的________，生成______或其他产物，释放出______并生成_____的过程。
有机物
氧化分解
二氧化碳
能量
ATP
探究酵母菌细胞呼吸的方式
该实验的自变量是氧气的有无，因变量是酵母菌的呼吸产物。该实验为相互对照实验，有氧和无氧条件下的实验都为实验组。
由于母菌有氧呼吸和无氧呼吸均可以产生CO2，故不能依据是否有CO2产生判断酵母菌细胞呼吸的类型，但可以以CO2产生的多少作为检测指标。
注意说明
探究酵母菌细胞呼吸的方式
对比实验/相互对照实验：
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响。
对比实验
在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。
有氧呼吸
1.线粒体的结构
有氧呼吸的主要场所：线粒体
线粒体内膜和线粒体基质中含有许多种有氧呼吸有关的酶
有氧呼吸
2.有氧呼吸的全过程
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
有氧呼吸最常用的物质是葡萄糖
尝试写出有氧呼吸的化学反应式
1.生成物中CO2中的O来自哪里？ H2O中的O来自哪里？
2.反应物中有H2O，生成物中也有H2O，两者能抵消吗？
6CO2+ [H] +能量(少量)
2丙酮酸
+6H2O
酶
酶
12H2O+能量(大量)
24[H]+6O2
C6H12O6
酶
2丙酮酸 + [H] + 能量(少量)
3.有氧呼吸的三阶段
有氧呼吸
4
C3H4O3
场所：
反应式：
20
葡萄糖不能进入线粒体
有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸
酶
6CO2
4[H]
少量能量
少量能量
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
大量能量
线粒体
细胞质基质
②
①
③
有氧呼吸
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，其余能量则以热能散失
请计算这些能量大量能使多少ADP转化为ATP？
32mol
ATP
葡萄糖
热能
细胞在 的参与下，通过酶的催化作用，把 等有机物彻底氧化分解，产生 ，同时释放 ，生成 的过程。
氧气
葡萄糖
二氧化碳和水
能量
大量ATP
有氧呼吸
4.有氧呼吸的定义
5.有氧呼吸的特点
（1）过程温和
（2）有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放
（3）这些能量有相当一部分储存在ATP中
及时巩固
①
②
③
④
⑤
⑥
葡萄糖
丙酮酸
O2
少量能量
少量能量
大量能量
练一练
1.下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：
①产生CO2的阶段（　　）
②产生H2O的阶段（　　）
③氧气参与的阶段（　　）
④产生ATP的阶段（ 　 　　　 ）
⑤产生ATP最多的阶段（　　）
二
三
三
一、二、三
三
2.产物 H2O 和 CO2 中的O分别来自什么物质？
H2O的O来自氧气
CO2的O来自葡萄糖和水
练一练
2.无氧呼吸产乳酸的生物
e.g.：动物骨骼肌细胞
哺乳动物成熟的红细胞
马铃薯块茎、甜菜块根
乳酸菌
蛔虫
e.g.：苹果果实、水稻根、酵母菌
1.无氧呼吸产酒精的生物
进行无氧呼吸的生物：
无氧呼吸
C6H12O6
酶
+少量能量
第一阶段：
2丙酮酸+ 4[H]
第二阶段：
酶
2丙酮酸+ 4[H]
2C2H5OH(酒精)+ 2CO2
C6H12O6
酶
C2H5OH(酒精)
+ CO2+少量能量
无氧呼吸
无氧呼吸最常用的物质也是葡萄糖
1.无氧呼吸产生酒精
2
2
场所：细胞质基质
C6H12O6
酶
+少量能量
第一阶段：
2丙酮酸+ 4[H]
第二阶段：
酶
2C3H6O3(乳酸)
2丙酮酸+ 4[H]
无氧呼吸
2.无氧呼吸产生乳酸
场所：细胞质基质
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
无氧呼吸
①无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP
②葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中
1mol葡萄糖在分解成乳酸后，只释放出196.65KJ的能量，其中只有61.08KJ的能量储存在ATP中，近69%的能量都以热能散失。请计算这些能量大量能使多少ADP转化为ATP？
2mol
在没有氧气的情况下，通过酶的催化作用，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程
3.无氧呼吸的定义
发酵
发酵：
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵
酒精发酵
乳酸发酵
细胞呼吸
人体肌细胞呼吸产生乳酸，大量积累会使肌肉酸胀乏力
人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖
细胞呼吸是生物体代谢的枢纽：
细胞呼吸过程中产生的中间产物，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的中间产物相同，这些物质能进一步形成葡萄糖
类型 项目 有氧呼吸 无氧呼吸
区 别 场 所
条 件
产 物
释放能量
相同点 过 程
实 质
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需氧
不需氧
较 多
较 少
两者第一阶段相同
都分解有机物、释放能量
二氧化碳和水
酒精和二氧化碳或乳酸
有氧呼吸与无氧呼吸的异同
1．原核生物细胞内无线粒体，能否进行有氧呼吸？为什么？
知识拓展
许多原核生物虽然没有线粒体，但却含有全套的与有氧呼吸有关的酶，这些酶分布在细胞质基质和细胞膜上，因此，这些细胞是可以进行有氧呼吸的
2.用酵母菌使葡萄汁发酵生产葡萄酒，当酒精含量达到12%-16% 时，发酵就会停止了，为什么？
酒精使细胞质的蛋白质变性，对细胞有毒害作用
3.若用乳酸菌生产酸奶，会发生类似的现象吗？为什么？
乳酸使pH值改变，影响酶的活性，对细胞有毒害作用
（1）用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：
（2）酿
酒
（3）食醋、味精、酸奶、泡菜制作：
增加通气量，抑制无氧呼吸
早期通气：
后期密封发酵罐：
促进酵母菌有氧呼吸，利于酵母菌繁殖
促进酵母菌无氧呼吸，利于产生酒精
1.向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌（食醋）、谷氨酸棒状杆菌（味精）进行有氧呼吸
2.乳酸菌无氧呼吸制作酸奶、泡菜
细胞呼吸原理的应用
（4）中耕松土、排水：
（5）稻田定期排水：
促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量
（6）提倡慢跑：
促进水稻根细胞有氧呼吸。
促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀
细胞呼吸原理的应用
（7）破伤风：
破伤风芽孢杆菌，只能进行无氧呼吸
（8）储存水果蔬菜：
降低温度、降低氧气含量，从而减少呼吸作用
影响细胞呼吸的环境因素
CO2
释放量
1.O2浓度
释放CO2的总量
有氧呼吸
无氧呼吸
A
B
无氧呼吸消失的点
最佳储存点
由图可知：
1.O2对无氧呼吸有 作用
2.O2为0时，只进行 呼吸
抑制
无氧
3.O2≥10时，只进行 呼吸
有氧
4.O2为 时，有机物消耗最少，利于储存粮食、水果
A
温度影响酶的活性进而影响细胞呼吸
（2）温度为什么会影响细胞呼吸？
（1）蔬菜、水果保鲜的储存环境？
0℃上低温
下层
细胞呼吸速率
温度（℃）
影响细胞呼吸的环境因素
2.温度
应用：
1.低温储存食品
2.大棚栽培在夜间和阴天适当降温
3.温水和面发酵快
（1）晒粮食的目的是？
使粮食失去自由水
（2）水分对细胞呼吸有何影响？
在一定范围内，含水量越高，呼吸作用越强；反之越弱
影响细胞呼吸的环境因素
3.水分
细胞呼吸速率
含水量
应用：
1.粮食收仓前要晾晒
2.干种子萌发前浸泡
细胞呼吸速率
CO2浓度
影响细胞呼吸的环境因素
4.CO2浓度
CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会 细胞呼吸
抑制
应用：
适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜
方式的判断
消耗O2
不消耗O2
VO2=VCO2
只进行有氧呼吸
有氧呼吸+乳酸型无氧呼吸
VO2＜VCO2 ：
有氧呼吸+酒精型无氧呼吸
酒精型无氧呼吸
产生酒精（或CO2）：
产生乳酸：
乳酸型无氧呼吸
细胞呼吸类型的判断
1.下图是探究酵母菌呼吸类型的装置，如果装置一中红色液滴向左移，装置二中红色液滴向右移，证明酵母菌(　　)
A．只进行有氧呼吸 B．只进行无氧呼吸
C．可能死亡 D．既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
D
练一练
细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述正确的是（ ）
A．动物细胞内能进行过程①②或过程①③
B．酵母菌的过程②只在线粒体中进行
C．过程①③释放的能量转移至ATP和酒精中
D．乳酸菌细胞内过程④不需要[H]参与
B
酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸：
（1）若消耗了等量的葡萄糖，吸收的O2量和产生的CO2总量之比为： 。
（2）若产生了等量的CO2，则吸收的O2量和产生的CO2总量之比为： ；此时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为： 。消耗的葡萄糖与产生的CO2总量的摩尔之比为：____。
3:4
1:2
3:1
1:3
在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表所示。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是 ( )
A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B.b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C.c条件下，无氧呼吸最弱
D.d条件下，产生的CO2全部来自线粒体
D
有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是(　 　)
A. a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B．b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率
C．c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D．d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 9mol 12.5mol 15mol 30mol
产生酒精的量 9mol 6.5mol 6mol 0mol
D
下图表示某植物幼根的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY＝YZ，则在氧浓度为a时说明正确的是(　 )
C
A.有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多
B.有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等
C.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
D.有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多
课后练习
P96-2，3