5.3-细胞呼吸的原理和应用(上课用)课件-2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1(共48张PPT)

(共48张PPT)
1、生物体生命活动的主要能源物质是什么？
2、生物体新陈代谢所需能量的直接来源是什么？
葡萄糖
ATP
葡萄糖中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP的呢？
复习提问
呼吸作用
（也叫细胞呼吸）
新教材高中生物必修一5.3 细胞呼吸的原理和应用
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。
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。
问题探讨
讨论：
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？
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。
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。
问题探讨
PART ONE
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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？
？
实验原理：
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
面包发酵
酿酒
酵母菌
探究酵母菌细胞呼吸的方式
CO2的检测：
1.通入澄清石灰水： 澄清→混浊
2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄
酒精的检测：
②酒精
+ 重铬酸钾
(K2Cr2O7)
浓硫酸
由橙色变为灰绿色
重铬酸钾在生活中的应用
这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。
交警用经硫酸处理过的重铬酸钾胶体检测
司机呼出的气体里是否含有酒精
设计实验
酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的(有氧？无氧？)
提出问题
进行实验
验证假设、形成结论
CO2
有氧
产生
无氧
CO2和酒精
产生
作出假设
步骤一：配制酵母菌培养液
10g酵母菌+240mL5%葡萄糖溶液
A组
4、实验步骤
B组
步骤二：A实验组(有氧情况下)
有什么作用？
NaOH能吸收空气中的CO2，
排除空气中CO2对实验的干扰
4、实验步骤
步骤二：B实验组(无氧情况下)
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，使B瓶中的氧气消耗完，排除有氧呼吸的干扰
4、实验步骤
步骤三：鉴定是否有 CO2 产生;
鉴定是否有 酒精 产生
A组
B组
澄清石灰水是否变浑浊
0.5ml重铬酸钾的浓硫酸溶液，观察是否由橙色变为灰绿色
3、实验步骤
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)
较混浊/快
无变化
混浊/慢
出现灰绿色
5.结果与分析
① 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞
呼吸，均能产生CO2
在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产
生大量的CO2。
在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产
生酒精和少量的CO2。
分析实验结果：
5、结果与分析
6、得出结论
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸。
在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生了大量的CO2和H2O；
在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。
7、表达和交流
(1)葡萄糖要先煮沸，冷却后才能加入，为什么？
①杀菌，排除其他细菌的影响
②排出溶液中的氧气
③冷却才能保证不会高温杀死酵母细胞
巩固练习
如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置．以下说法中正确的是（　　 ）
A．两个装置均需要在黑暗条件下进行
B．在装置乙Ⅲ处取液体检测是否有酒精生成
C．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2
D．应让装置乙中Ⅱ先放置一会再与Ⅲ连接
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
D
Ⅱ
空气中
1、细胞呼吸的概念
细胞呼吸是指 在细胞内，
经过由酶催化的一系列 ，
生成 或其他产物，释放出
并生成 的过程。
一、细胞呼吸(呼吸作用)
有机物
氧化分解
CO2
能量
ATP
2.细胞呼吸的方式
呼吸作用
有氧呼吸
无氧呼吸
（绝大多数生物的主要呼吸方式）
外膜
内膜
嵴
基质
（一）有氧呼吸
线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构？
有氧呼吸的主要场所
含有与有氧呼吸有关的酶
1.有氧呼吸概念：
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。
氧气
多种酶
葡萄糖
CO2
H2O
能量
彻底氧化分解
大量ATP
（一）有氧呼吸
2.有氧呼吸过程：
　a.发生部位：　　　
b过程：在酶催化下1分子　　 　　分解为2分
子　　　　，产生少量　 ，释放出少量　
.
a.发生部位：线粒体的　 　　中　　
b.过程：在酶的催化下，丙酮酸(C3H4O3) 和_____彻
底分解成　　和　　　,释放出少量的　　　　　
　
a.发生部位：线粒体　　　　上
b.过程：在酶的催化下，前两阶段释放的　　
和 结合形成水，并释放出　 　，
和形成大量
　　　
第一阶段：
葡萄糖的降解阶段
第二阶段：
丙酮酸的分解阶段
第三阶段：H］和氧结合生成水
葡萄糖
丙酮酸
[H]
能量
基质
水
CO2
[H]
能量
内膜
[H]
O2
ATP
能量
细胞质基质
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
2C3H4O3（丙酮酸）+ 4 [H] + 少量能量
①
丙酮酸彻底分解
酶
6CO2 +20 [H] +少量能量
②
2C3H4O3
（丙酮酸）
[H]的氧化
酶
12 H2O +大量能量
③
24[H] + 6 O2
+6 H2O
有氧呼吸反应过程：（以葡萄糖为例）
场所：细胞质基质
场所：线粒体基质
场所：线粒体内膜
(2ATP)
(2ATP)
(34ATP)
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
2C3H4O3（丙酮酸）+ 4 [H] + 少量能量
①
丙酮酸彻底分解
酶
6CO2 +20 [H] +少量能量
②
2C3H4O3
（丙酮酸）
[H]的氧化
酶
12 H2O +大量能量
③
24[H] + 6 O2
+6 H2O
有氧呼吸的反应过程（以葡萄糖为例）
场所：细胞质基质
场所：线粒体基质
场所：线粒体内膜
二三阶段都在线粒体中进行，且第三阶段释放大量能量，所以说线粒体是有氧呼吸的主要场所，是细胞的动力车间！
(1)产生［Ｈ］的阶段是
(2)哪个阶段有水的生成
(3)哪个阶段释放出最多的能量
(4)氧气的参与是在哪个阶段？
(5)产物 H2O 和 CO2 中的O来自葡萄糖还是氧气？
H2O — 氧气
CO2 — 葡萄糖和水
第三阶段
第三阶段
第三阶段
第一、二阶段
3. 总反应式
反应式两边的水能约掉吗？
C6H12O6
+ 6 H2O
+ 6 O2
酶
6 CO2
+ 12 H2O
+ 能量
(38ATP)
（二）、无氧呼吸
1.概念：一般是指在无氧条件下，通过酶的催化作用，细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等动植物来说称为无氧呼吸。如果用于微生物，习惯上称为发酵。
2.无氧呼吸过程：
　a.发生部位：
b.过程：在酶催化下1分子　　　　分解为2分
子　　　　，产生少量　 　，
释放出少量的　　　　　　

a.发生部位：　　　　　　　　
　 b.过程：在酶的催化下，丙酮酸(C3H4O3) 在
不同酶的催化作用下分解成　　　和　　，
或转化成　 　　。　　　　　
第一阶段：葡萄糖的降解阶段
第二阶段：丙酮酸的分解阶段
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸
[H]
能量
细胞质基质
酒精
CO2
乳酸
2.过程:2个阶段
C6H12O6
酶
2C3H4O3 +4 [H] + 少量能量
细胞质基质
①
细胞质基质
②
2C2H5OH +2CO2
酶
2C3H4O3 +4 [H]
2C3H6O3
酶
思考：同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中
C6H12O6
酶
2 C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2 C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 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）
3、总反应式
例:酵母菌、植物特别是水淹植物（如水稻、莲藕）在无氧条件下的呼吸。
酶
发酵：微生物的无氧呼吸。
酒精发酵
乳酸发酵
四、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
耗氧
产物
能量
释放
联系
实质
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需氧
不需氧
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
释放大量能量
释放少量能量
从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同
氧化有机物，释放能量，合成ATP
五、细胞呼吸原理的应用
现象3：为什么要经常对花盆里的土壤进行松土透气？
尝试运用所学知识，解释以下现象：
促进根细胞的有氧呼吸，有利于主动运输，进而促进根部细胞对矿质元素的吸收。
现象4：涝灾容易导致农作物被淹，农作物死亡。稻田也需定期排水，为什么？
尝试运用所学知识，解释以下现象：
植物受涝时，可以短时间进行无氧呼吸获取能量。但长时间无氧呼吸植物根细胞会产生酒精并积累，对根细胞有毒害作用，使根腐烂变黑。
（抑制根细胞无氧呼吸产生酒精，防止根细胞酒精中毒而烂根。）
五、细胞呼吸原理的应用
破伤风是由破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）引起，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。
现象5：伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理，并注射破伤风抗毒血清，为什么？
尝试运用所学知识，解释以下现象：
五、细胞呼吸原理的应用
现象6：提倡慢跑等有氧运动的原因？
有氧运动是指人体细胞在充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺等无氧运动是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。
无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠无氧呼吸来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。
五、细胞呼吸原理的应用
细胞
呼吸
应用
有氧呼吸
无氧呼吸
主要场所：线粒体
条件：O2，酶
产物：CO2，H2O
能量变化：释放大量能量，合成38ATP
场所：细胞质基质
条件：不需O2，需酶
产物：酒精和CO2或乳酸
能量变化：释放少量能量，合成2ATP
方式
1.检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列描述正确的是(　　)
A．如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行
有氧呼吸
B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，则酵母菌
只进行无氧呼吸
C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2
D．酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾溶液
变灰绿色
C
2.制作啤酒的工艺流程实际上是应用酵母菌的细胞呼吸，将小麦和酵母菌放入发酵罐，之后进行怎样处理方能制造出大量的啤酒(　　)
A．马上密闭，保持30～40℃的温度
B．一直通风，不密闭，保持30～40℃
C．先通风后密闭，保持60℃以上
D．先通风后密闭，保持30～40℃
D
3．甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。相关叙述不正确的是(　　)
A．甲图中氧浓度为a时的情况对应于乙图中的A点
B．甲图中氧浓度为b时的情况对应于乙图中的CD段
C．甲图的a、b、c、d中c对应的氧浓度是最适合贮藏
植物器官的
D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
B
4.细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析
错误的是(　　)
A．选用透气性好的“创可贴”，是为保证人体细胞的有氧呼吸
B．要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸
C．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量
A
5.新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，适当延长保鲜时间的生理原因是
A.呼吸作用减弱
B.呼吸作用加强
C.光合作用减弱
D.促进了物质的分解
A
6.生物的生命活动所需要的能量主要来自：
Ａ.糖类的氧化分解
Ｂ.脂类的氧化分解
Ｃ.蛋白质的氧化分解
Ｄ.核酸的氧化分解
A
The End
呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
细胞呼吸也称呼吸作用：
是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，
生成CO2或其他物质，释放出能量并生成ATP
的过程。
对比
呼吸和呼吸作用的区别
呼吸VS细胞呼吸
细胞内
+ 有机物
+ 水
能 量
O2
O2
肺通气
（呼吸的现象）
呼吸器官
血液循环
血液循环
呼吸器官
CO2
气体运输
+
CO2
呼吸
细胞呼吸
（呼吸的本质）