生物人教版（2019）必修1 5.3细胞呼吸的原理和应用（共66张ppt）

(共66张PPT)
细胞呼吸
01
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震荡，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。
01
问题探讨
讨论：
1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的需要密封？
2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
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？
通气可以给酵母菌提供呼吸所需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的有丝分裂。密封为了避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，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。
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能量。
01
问题探讨
酵母菌是一种单细胞真菌，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？
01
问题探讨
呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放出能量，因此也叫细胞呼吸
PART ONE
单击添加标题
02
细胞呼吸的方式
细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都进行细胞呼吸呢？
？
PART ONE
单击添加标题
02
探究·实践
“探究酵母菌细胞呼吸方式”
实验原理
1.酵母菌的生存特点
酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式
酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，主要以出芽生殖的方式产生后代。
结构：单细胞，真核生物
营养：异养
生殖方式：出芽生殖
呼吸方式：兼性厌氧型
单击添加标题
02
2.有氧呼吸和无氧呼吸的反应过程（反应式）。
探究·实践
02
探究·实践
3.产物检测：
（1）检测CO2
①使澄清石灰水变混浊（根据混浊程度检测CO2产生的多少）
②溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→变绿→再变黄（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少）
（2）检测酒精：
酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色
02
探究·实践
实验探究过程
提出问题
酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧的条件下？
酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？
02
探究·实践
作出假设
针对上述问题，据已有知识和生活经验（如酵母菌可用于酿酒、发面等）作出合理假设。
02
探究·实践
设计并进行实验
1.配制酵母菌培养液：新鲜酵母菌+5%葡萄糖溶液
2.检测CO2的产生（如图装置）
为什么将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后再加入酵母菌？
1.加热煮沸可以杀死葡萄糖溶液中的细菌，排除其他微生物对实验结果的影响。
2.冷却原因：防止温度过高将酵母菌杀死。
02
探究·实践
保证酵母菌有充足的氧气，以便进行有氧呼吸。
NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中使得澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
02
探究·实践
应该先封口放置一段时间，再通入澄清的石灰水中，Why
刚封口的时候，锥形瓶中有氧气，本实验探究的是无氧呼吸，所以应先把氧气消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。
02
探究·实践
检测 指标 条件 澄清石灰水浑浊程度/ 溴麝香草酚蓝变黄时间长短 （检测二氧化碳） 重铬酸钾--浓硫酸溶液是否变成灰绿色
(检测酒精)
有氧
无氧
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
出现灰绿色
有大量二氧化碳
有少量的二氧化碳
无酒精
有酒精
实验现象
02
探究·实践
①甲、乙装置中的石灰水都变混浊，但甲中混浊程度高且速度快。 ②试管1中溶液颜色无变化，试管2中溶液颜色由橙色变成灰绿色。
实验现象
02
探究·实践
实验结论
①有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生CO2 ②无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2。
02
探究·实践
对比实验
实验组
实验组
实验组
设置两个或两个以上的实验组，通过对比结果比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫对比实验。
02
探究·实践
无氧呼吸
酵母菌
酒精、二氧化碳
二氧化碳、水
有氧呼吸
有氧条件
无氧条件
PART ONE
03
有氧呼吸
有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。
PART ONE
03
有氧呼吸
外膜
内膜
嵴
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶
葡萄糖
少量能量
丙酮酸
[H]
丙酮酸
[H]与o2结合
[H]
少量能量
CO2
大量能量
O2
H2O
H2O
有氧呼吸的过程图解
思考：为什么葡萄糖不能在线粒体中氧化分解？
①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，葡萄糖不能进入线粒体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。
PART ONE
03
有氧呼吸
有氧呼吸第一阶段
有氧呼吸第二阶段
有氧呼吸第三阶段
PART ONE
03
有氧呼吸
概括的说，有氧呼吸是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，产生大量ATP 的过程。
PART ONE
03
有氧呼吸
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
有氧呼吸三个阶段的比较
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
丙酮酸
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
PART ONE
03
思考·讨论
在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kj的能量，可以使977.28kj左右的能量储存在ATP中，其余的能量都已热能的形式散失了，请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP
1
3
2
3
4
4
5
6
03
04
无氧呼吸
除了酵母菌以外，还有许多细菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎，水稻根，苹果果实等植物器官的细胞以及动物的骨骼肌细胞，除了能进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸，一般来说无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖.
03
04
无氧呼吸
无氧呼吸的全过程可以概括的分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但是都在细胞质基质中进行
无氧呼吸----酒精
葡萄糖
少量能量
丙酮酸
[H]
酒精
CO2
03
04
无氧呼吸
无氧呼吸第一阶段
无氧呼吸第二阶段
无氧呼吸----乳酸
葡萄糖
少量能量
丙酮酸
[H]
乳酸
03
04
无氧呼吸
无氧呼吸第一阶段
无氧呼吸第二阶段
03
04
无氧呼吸
葡萄糖
丙酮酸+氢
2C2H5OH+2CO2
　酒精
2C3H6O3 乳酸
酶
为什么释放的能量只有少量？
因为酒精和乳酸中还有大量能量没有释放出来.
能量（少量）
不同生物无氧呼吸的产物
植 物
动 物
微生物
大多数植物
玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根
骨骼肌细胞
酵母菌
乳酸菌
酒精和CO2
水稻烂根
乳酸
乳酸
剧烈运动后肌肉酸痛
酒精和CO2（酒精发酵）
乳酸（乳酸发酵）
※不同生物无氧呼吸产物不同的原因
直接原因：催化反应的酶不同
根本原因：控制酶合成的基因不同
03
04
无氧呼吸
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，就是无氧呼吸。
有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸，细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解生成二氧化碳和其他产物释放能量应生出ATP的过程，所有的生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量
1mol葡萄糖进行无氧呼吸大约能使几molADP转化为ATP？
2mol ATP
细胞呼吸的意义
1
2
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 场所
条件
分解 产物
能量
ATP 产生 阶段
相同点
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
氧气、多种酶
无氧气、多种酶
葡萄糖彻底分解为CO2和H2O
葡萄糖不彻底分解，
形成乳酸或酒精和CO2
释放大量能量
释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中
有氧呼吸的三个阶段均产生ATP
仅在第一阶段产生ATP
第一阶段反应完全相同，两种呼吸方式实质相同，都是分解有机物，释放能量。
〖1〗甲酵母菌进行有氧呼吸，乙酵母菌进行无氧呼吸，消耗等量的葡萄糖，则它们产生的ATP的量之比是（ ）
A.1∶19 B.10∶1 C.1∶10 D.19∶1
拓展：产生的CO2的量是( )
A.2∶3 　 B.3∶2 C.3∶1　　 D.1∶3
〖2〗生物进行无氧呼吸和有氧呼吸都会产生的物质是( ）
A.乳酸 B.二氧化碳 C.酒精 D.丙酮酸
〖3〗 让一只白鼠吸入有放射性的18O2,该白鼠体内最先出现的含有18O的化合物是( )
A.二氧化碳 B.水 C.丙酮酸 D.乳酸
D
B
D
C
随堂练习
四、细胞呼吸原理的应用
原理：为伤口创造有氧环境，避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口愈合。
原理：早期通气，有利于酵母菌进行有氧呼吸从而快速繁殖；后期密封，有利于酵母菌进行无氧呼吸产生酒精
低温贮存
利用N2或CO2降低O2的浓度降低细胞呼吸，延长保存期限。
降低湿度贮存
三、细胞呼吸原理的应用
透气性好，细胞呼吸正常，并能抑制破伤风杆菌等厌氧病菌的繁殖
三、细胞呼吸原理的应用
稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行无氧呼吸产生酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。
三、细胞呼吸原理的应用
稻田定期排水：促进水稻根细胞有氧呼吸。
原理：根对无机盐的吸收是主动运输过程，消耗能量；及时松土透气，能增加土壤中O2的浓度，使根的有氧呼吸加强，产生大量的能量，从而促进植物根对无机盐的吸收
原理：避免破伤风芽孢杆菌等进行无氧呼吸而大量繁殖，引起破伤风
原理
原理
生产醋酸、味精：
利用醋酸菌、谷氨酸棒状杆菌的有氧呼吸
制作酸奶、泡菜：
利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸
稻田定期排水：
避免根因无氧呼吸产生大量酒精，对细胞产生毒害作用，造成烂根。
发面：
利用酵母菌的有氧呼吸，是馒头、面包变得松软可口
温度
呼吸速率
应用：低温储存食品； 大棚栽培在夜间和阴天适当降温；温水和面发得快；
1、温度
六、影响呼吸作用的外界因素
通过影响_________而影响细胞呼吸速率
酶的活性
六、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
A点：
B点：
C点之后：
只进行有氧呼吸。
无氧呼吸消失。
p点对应的O2浓度：
细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。
D点：
储存蔬菜水果
A
p
C
B
5 10 15 20 25
无氧呼吸速率
CO2的生成量
有氧呼吸速率
释放量
CO2
O2浓度%
D
不消耗O2，产生CO2,
只进行无氧呼吸。
②应用：中耕松土促进植物根部有氧呼吸；
无氧发酵过程需要严格控制无氧环境；
低氧储存粮食、水果和蔬菜；
3、CO2
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如图所示。
应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
六、影响呼吸作用的外界因素
CO2浓度
呼吸速率
六、影响呼吸作用的外界因素
4、H2O
①影响：水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应；
水作为生物化学反应的介质影响反应的进行；
在一定范围内，自由水含量越多，代谢越___，细胞呼吸越____；反之减慢。
水分多少影响蒸腾作用，影响气孔的开关；
②应用：粮食在入仓前要进行晾晒处理；
干种子萌发前进行浸泡处理；
快
强
探究植物细胞呼吸的方式
甲组测定___________,记为x，
乙组测定________________________，记为y.
O2吸收量与CO2释放量的差
甲组
乙组
O2吸收量
————
呼吸商=
Vco2
Vo2
=
————
|x-y|
x
探究植物细胞呼吸的方式
甲组
乙组
1.若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸。
2.若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子只进行了无氧呼吸。
左移
不动
不动
右移
探究植物细胞呼吸的方式
甲组
乙组
3.若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子中既存在有氧呼吸又存在无氧呼吸
4.若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子进行了以脂肪等非糖物质的为底物的有氧呼吸。
左移
右移
左移
左移
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
2
4
D
习题
4.在科学研究中常用呼吸商（RQ=释放CO2体积/消耗O2体积）表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸商的装置如下图。
1）装置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是
_____________________________________________。
吸收呼吸产生的二氧化碳
4.在科学研究中常用呼吸商（RQ=释放CO2体积/消耗O2体积）表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸商的装置如下图。
2）x代表___________________________________值，
y代表_______________________________________值。
消耗氧的体积
消耗氧和释放二氧化碳的体积之差
4.在科学研究中常用呼吸商（RQ=释放CO2体积/消耗O2体积）表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸商的装置如下图。
0.85
3）若测得x＝200（mm），y＝30（mm），则该发芽种子的呼吸商是___________。
(2)物理误差的校正
为使实验结果精确除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。
特别提醒　(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。
(2)若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
装置三
煮熟的种子
对照组
实验组
在混有酵母菌的葡萄糖溶液内，分别通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示，分析表中数据，相关叙述正确的是
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，单位时间内酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸消耗的多C．c浓度时，单位时间内有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不进行无氧呼吸
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
呼吸熵(RQ)＝细胞呼吸释放的
CO2量/吸收的O2量。下图是生物
氧化分解葡萄糖过程中呼吸熵与
氧分压的关系，以下叙述正确的是
A．呼吸熵越大，细胞呼吸产生的CO2越多
B．b点有氧呼吸强度大于a点C．为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至c点D．c点以后细胞呼吸强度不随氧分压变化而变化
B
呼吸作用
细胞呼吸原理的应用
无氧呼吸
有氧呼吸
总结