人教版（2019）必修1 分子与细胞第五章第3节：细胞呼吸的原理和应用(共44张PPT)

(共44张PPT)
第3节 细胞呼吸的原理和应用
问题探讨
演示燃烧葡萄糖实验:
葡萄糖燃烧的产物有什么 这一过程中能量有何变化
细胞中不能进行燃烧放能，而是通过呼吸作用氧化分解有机物获得能量。
细胞呼吸的过程是怎样的 与ATP的形成有什么关系
细胞呼吸都需要氧气吗？如何进行探究呢？
干燥烧杯
澄清石灰水的烧杯
设计探究酵母菌呼吸方式的实验方案
一
认识酵母菌
是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代，属于兼性厌氧菌。
在有氧的条件下才能长期存活
需
氧型
在有氧无氧的条件下都能才能长期存活
在无氧的条件下才能长期存活
异化类型
兼性
厌氧型
厌
氧性
酵母菌
提出问题
探究实验
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么
假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。
作出假设
设计实验
进行实验
得出结论
表达交流
①自变量、因变量分别是什么
②怎样鉴定因变量
自变量:细胞呼吸的条件
因变量:细胞呼吸的产物
无关变量:
(1)变量分析
影响实验结果的可变因素无关变量:温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等。
变量
问题：
(2)设计思路
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CO2
探究实验
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么
假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。
得出结论
表达交流
CO2的检测：
①通入澄清的石灰水：
②使溴麝香草酚蓝水溶液：
酒精的检测：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
橙色→灰绿色
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
(3)检测试剂
探究实验
得出结论
表达交流
（1）以上锥形瓶中的溶液在实验中的作用分别是什么？
10%NaOH的作用是：吸收空气中的CO2
澄清的石灰水作用是：检测CO2的产生
（2）如何说明CO2产生的多少？
（3）B瓶应封口放置一段时间后，在连通盛有澄清石灰水的锥
形瓶，这是为什么？
根据石灰水的浑浊程度
瓶口密封放置一段时间,可以让酵母菌消耗完瓶中原有氧气,造成无氧环境.
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精
+A装置的2ml酵母菌滤液
+B装置的2ml酵母菌滤液
不变灰绿色
灰绿色
溶有重铬酸钾浓硫酸
条件 澄清的石灰水的变化/出现变化的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液
甲组(有氧)
乙组(无氧)
变浑浊，速度快
变浑浊，速度慢
无变化
出现灰绿色
提出问题
探究实验
作出假设
设计实验
进行实验
实验结论
酵母菌：
呼吸作用的类型：
有氧条件下产生大量CO2
无氧条件下产生酒精和少量CO2
有氧呼吸
无氧呼吸
分析结果
探究有氧呼吸的过程
二
实验一
将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液和沉淀物两部分，与未离心、处理过的酵母菌培养液分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。
只含线粒体
只含细胞质基质
有线粒体和细胞质基质
1
2
3
葡萄糖的量不变，没有荧光出现。
葡萄糖的量减少，有丙酮酸(C3H4O3)生成，微弱荧光出现
葡萄糖的量减少，有CO2
生成以及较强的荧光出现
这个实验的自变量是什么 荧光素和荧光素酶的作用是什么
思考
只含线粒体
只含细胞质基质
有线粒体和细胞质基质
1
2
3
葡萄糖的量不变，没有荧光出现。
葡萄糖的量减少，有丙酮酸(C3H4O3)生成，微弱荧光出现
葡萄糖的量减少，有CO2
生成以及较强的荧光出现
推论1:
推论2:
推论3:
推论4:
葡萄糖不能被线粒体分解。
葡萄糖在细胞质基质中分解,生成丙酮酸,生成了少量ATP。
丙酮酸在线粒体中分解产生CO2,生成了较多ATP。
ATP中活跃的化学能来自葡萄糖中稳定的化学能,说明反应释放了能量。
葡萄糖
酶1
2丙酮酸
少量能量
〔H〕
+
+
第1阶段：
（细胞质基质）
推论
有氧呼吸第一阶段
实验二
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，加入等量
的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况
4
5
6
有线粒体膜状结构和基
只含线粒体基质。
有线粒体膜状结构和基质
丙酮酸的量不变，没有荧光出现。
丙酮酸减少，产生CO2,微弱荧光出现。
丙酮酸减少，产生
CO2,较强的荧光出现
4
5
6
有线粒体膜状结构和基
只含线粒体基质。
有线粒体膜状结构和基质
丙酮酸的量不变，没有荧光出现。
丙酮酸减少，产生CO2,微弱荧光出现。
丙酮酸减少，产生
CO2,较强的荧光出现
推论1:
推论2:
丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2释放了少量的能量。
线粒体基质分解丙酮酸后，在线粒体膜状结构继续发生反应合成较多的ATP
CO2
H2O
酶2
丙酮酸
少量能量
〔H〕
+
+
+
第2阶段：
（线粒体基质）
推论
有氧呼吸第二阶段
思考：为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？
实验三
关于[H]的研究有一个非常有趣的实验。超声波震碎了线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]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[H]的功能。这些小颗粒后被证实是一系列线粒体内膜上的酶。通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生什么样的反应 谁在氧化[H]
线粒体内膜上氧气与[H]发生了反应
推论
O2
H2O
酶3
大量能量
〔H〕
+
+
第3阶段：
（线粒体内膜）
有氧呼吸第二阶段
有氧呼吸是指细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放能量，生成大量ATP的过程。
氧
多种酶
彻底氧化分解
二氧化碳和水
酶
C6H12O6
+6H2O
+6O2
6CO2+12H2O
+能量
与燃烧相比，有氧呼吸释放能量有什么特点 这对于生物体来说有什么意义
请在总反应式上标注有氧呼吸的过程中各元素(C、H、0)的去向
有氧呼吸总反应式
思考
酶
C6H12O6
+6H2O
+6O2
6CO2+12H2O
+能量
线粒体
外膜
内膜
线粒体基质
DNA/RNA
核糖体
嵴
增大膜面积
分布有氧呼吸的酶
【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
无氧呼吸
三
实验三
家用酸奶机可以进行酸奶发酵和米酒发酵。酸奶发酵时，为什么牛奶要加满,盖子的排气孔要封闭 甜酒发酵时，米中间要挖一个窝，盖子留一个排气孔。试分析这是为什么呢
酸奶发酵是乳酸菌发酵，只进行无氧呼吸，不需要氧气，所以牛奶加满，而且发酵不产生气体，排气孔封闭;米酒发酵时挖一个窝保留部分空气是为了让酵母菌进行有氧呼吸，繁殖更快，接着进行无氧呼吸，产生酒精和CO2,因此要开排气孔。
第一阶段：
第二阶段：
+4[H]
酶
+能量
C6H12O6
２丙酮酸
C3H4O3
与有氧呼吸的第一阶段相同
２丙酮酸
C3H4O3
2C2H5OH+2CO2
2C3H6O3（乳酸）
酶1
酶2
场所：细胞质基质
场所：细胞质基质
+4[H]
1.无氧呼吸的过程
C6H12O6
酶
2 C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官
（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等）
C6H12O6
2 C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
例：大多数植物、酵母菌
(2molATP)
(2molATP)
无氧呼吸是指细胞在 件下，通过 的催化作用，把 分解为 ，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
无氧条
酶
葡萄糖等有机物
不彻底的氧化产物
2.无氧呼吸总反应式
3.无氧呼吸的概念
细胞呼吸原理的应用
四
分析讨论
为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？
为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？
为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？
为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？
为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？
为什么提倡慢跑？
P95的6个资料，说说在生活生产中应用细胞呼吸原理的哪些方面？
影响细胞呼吸的因素
五
呼吸速率
呼吸速率（呼吸强度）：是呼吸作用强弱的指标
通常以单位时间内分解有机物的速率来衡量。
还可以测定释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。
（一）内因：
①不同植物呼吸速率不同，如阳生大于阴生植物。
②同一植物在生长发育不同时期呼吸速率不同，如生长期高于成熟期。
③同一植物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
遗传特性、器官种类、生长时期等。
(1)原理： 。
(2)曲线模型(如下图)
（二）外因
(3)应用
低温储存
粮食
水果、蔬菜(零上低温)
种植大棚作物
白天：适当升温
夜间：适当降温
细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率
1.温度
(1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有 作用。
(2)曲线模型(如下图)
①O2浓度低时， 呼吸占优势。
②随着O2浓度增大， 呼吸逐渐被抑制， 呼吸不断加强。
③当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强
抑制
无氧
无氧
有氧
(受呼吸酶数量、温度等因素的影响)。
2.O2浓度
呼吸生活应用
①适当降低O2浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间。
②透气纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
③作物栽培中的中耕松土，保证根正常呼吸促进矿质元素的吸收
④提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
⑤稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根
⑥最佳储存条件：零上低温、低氧、高二氧化碳
(3)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。
(1)原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会 (填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
(2)曲线模型(如图)
抑制
2.CO2浓度
(1)原理：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
(2)特点：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而 ，随含水量的减少而 (如图)。
加快
减慢
3.含水量
细胞呼吸的判断方式
六
第一阶段：
细胞质基质
C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4【H】＋少量能量
第二阶段：
线粒体基质
2C3H4O3+6H2O 6CO2＋20【H】＋少量能量
酶
第三阶段：
线粒体内膜
24【H】+6O2 12H2O+大量能量
酶
第一阶段：
细胞质基质
C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4【H】＋少量能量
２丙酮酸
C3H4O3
2C2H5OH+2CO2
2C3H6O3（乳酸）
酶1
酶2
+4[H]
第二阶段：
细胞质基质
依据一
根据反应物和产物
消耗O2
产生H2O
产生酒精或乳酸
无CO2释放
一定存在有氧呼吸
一定存在有氧呼吸
一定存在无氧呼吸
一定为产生乳酸的无氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
（一）呼吸方式的判断
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
6CO2＋12H2O+能量
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)
+少量能量
酶
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2+少量能量
酶
总反应式：
总反应式：
依据二
根据物质的量关系
C2O=O2
C2O＜O2
C2O＞O2
只进行有氧呼吸；或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
两类呼吸并存，差值为无氧呼吸的量
可能存在脂肪的氧化分解
第一阶段：
细胞质基质
C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4【H】＋少量能量
第二阶段：
线粒体基质
2C3H4O3+6H2O 6CO2＋20【H】＋少量能量
酶
第三阶段：
线粒体内膜
24【H】+6O2 12H2O+大量能量
酶
第一阶段：
细胞质基质
C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4【H】＋少量能量
2C2H5OH+2CO2
2C3H6O3（乳酸）
酶1
酶2
+4[H]
第二阶段：
细胞质基质
有氧呼吸
无氧呼吸
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
6CO2＋12H2O+能量
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)
+少量能量
酶
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2+少量能量
酶
总反应式：
总反应式：
２丙酮酸
C3H4O3
（一）呼吸方式的判断
依据三
根据反应场所
只在细胞质基质
有线粒体参与
无氧呼吸
有氧呼吸（或两类呼吸并存）
第一阶段：
细胞质基质
C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4【H】＋少量能量
第二阶段：
线粒体基质
2C3H4O3+6H2O 6CO2＋20【H】＋少量能量
酶
第三阶段：
线粒体内膜
24【H】+6O2 12H2O+大量能量
酶
第一阶段：
细胞质基质
C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4【H】＋少量能量
2C2H5OH+2CO2
2C3H6O3（乳酸）
酶1
酶2
+4[H]
第二阶段：
细胞质基质
有氧呼吸
无氧呼吸
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
6CO2＋12H2O+能量
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)
+少量能量
酶
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2+少量能量
酶
总反应式：
总反应式：
２丙酮酸
C3H4O3
（一）呼吸方式的判断
（二）呼吸类型测定装置
①指标：
细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。
组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，
刻度管内的着色液左移，单位时间内着色液左移的距离即表示呼吸速率。
O2
CO2
1
指标及原理
注意：装置分析
②原理：
装置一：实质是测定氧气的
消耗量，即测定有氧呼吸速率
装置二：实质是测定释放
CO2量与 O2 消耗量的差值
O2
CO2
实验结果 结论
装置一 装置二 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子死亡
不动 右移 只产生乙醇的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
6CO2＋12H2O+能量
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)
+少量能量
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2+少量能量
酶
无氧呼吸：
有氧呼吸：
（无有氧呼吸）
（无有氧呼吸）
（有有氧呼吸）
（有有氧呼吸）
（二）呼吸类型测定装置
①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。
③为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，
其他条件均不变。
2
物理误差的校正
（二）呼吸类型测定装置
脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生CO2量小于消耗O2量，着色液移动更明显。
3
实验拓展：呼吸底物与着色液移动的关系
（二）呼吸类型测定装置
（二）呼吸类型测定装置
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
————
呼吸熵=
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
谢
谢
观
赏