2022-2023学年高一上学期生物人教版（2019）必修1-5.3细胞呼吸的原理和应用课件（40张ppt）

(共40张PPT)
化合物 结构简式 “A”含义 共同点
ATP
核苷酸 DNA RNA 不同化合物中“A”的含义不同
腺苷
(由腺嘌呤和核糖组成)
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
细胞内化学反应类型
蛋白质的合成
葡糖糖的水解
ATP
合成贮能
水解放能
放能反应
吸能反应
放能反应与 反应联系，释放的能量储存在 中；
吸能反应与 联系，需要吸收的能量由 提供；
能量通过ATP在吸能反应与放能反应之间流通，因此把ATP比喻成
细胞内 。
ATP水解
ATP合成
ATP
流通的能量“货币”
ATP水解
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？
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？
有氧呼吸
考点一
细胞呼吸的方式
目
录
CONTENTS
考点二
1
细胞呼吸
呼吸作用的实质：
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
【注意】呼吸≠呼吸作用
细胞呼吸是否都需要氧？
生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌
一种_______的真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖等方式产生后代；
在有氧和无氧条件下都能生存，属于___________。
兼性厌氧菌
单细胞
实验原理
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌
制作馒头
酿酒
蒸馒头之前，我们要先发面。先用温水把干酵母粉化开，加入面团中，几个小时后面团会逐渐膨大，用手抠开里面，会发现面团里面有许多孔隙。你知道这些孔隙是怎么形成的吗？
工业生产中，利用麦芽、葡萄糖、粮食和酵母菌以及发酵罐等酿制啤酒。在酿制的早期需要向发酵罐中通入氧气，而后期必须隔绝氧气，以产生酒精，同时发酵装置需要定期放排出气体。结合上述对氧气条件的控制，你能得到什么启发吗？
酵母菌细胞呼吸可产生CO2
酵母菌细胞呼吸可产生酒精
设计并进行试验
实验思路
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等）
酒精、CO2
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二氧化碳
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
1、怎样控制有氧和无氧的条件？
2、怎么鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？
设疑
通气
有氧
无氧
控制自变量
酵母菌培养液
CO2 +澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊
CO2 +溴麝香草酚蓝 由蓝变绿再变黄
重铬酸钾+乙醇 由橙色变灰绿色
酸
检测因变量
避免无关变量
空气中的二氧化碳
让空气先通过NaOH溶液
静置一段时间
酵母菌培养液
酵母菌培养液
10%的NaOH
A
B
C
D
请用下列材料将实验中的有氧装置和无氧装置连通好
有氧组：CAD
无氧组：BD
澄清的石灰水
实验设计--有氧呼吸装置
10％NaOH溶液
（吸收通入空气中的CO2，避免对实验结果产生影响）
葡萄糖溶液＋酵母菌
（培养酵母菌）
第一个锥形瓶：
第二个锥形瓶：
第三个锥形瓶：
澄清的石灰水或者溴麝香草酚蓝水溶液
（根据混浊程度进行比较CO2的产生量或者根据溶液颜色的变化时间长短比较）
接入橡皮球或气泵
（保持通入空气）
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验设计--无氧呼吸装置
葡萄糖溶液＋酵母菌
封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接
（使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸的产生的）
第二个 锥形瓶：
澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液
根据混浊程度、颜色的变化时间进行比较CO2的产生量
第一个 锥形瓶：
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
探究酵母菌的呼吸方式
实验设计—注意事项
②质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
③B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，为什么？
①配制酵母菌培养液时，必须先将煮沸的葡萄糖溶液冷却至常温，才可加入酵母菌，为什么？
煮沸葡萄糖溶液为了灭菌，防止其他微生物的干扰；放至室温，防止高温杀死酵母菌；
去除空气中的CO2，排除空气中的CO2对实验的干扰；
将B瓶中的O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2均来自无氧呼吸；
④葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应将酵母菌的培养时间适当_____以_____________________；
延长
耗尽溶液中的葡萄糖
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验结果
有氧装置
无氧装置
初 始
相同时间后
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验结果
用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精
溶有重铬酸钾的浓硫酸
+A装置的酵母菌滤液
+B装置的酵母菌滤液
灰绿色
不变灰绿色
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
分析结果
条件 澄清的石灰水的变化/出现变化的时间 （CO2） 酸性重铬酸钾溶液
（酒精）
A组(有氧)
B组(无氧)
变浑浊，速度快
变浑浊，速度慢
无变化
出现灰绿色
+B装置的2ml
酵母菌滤液
探究酵母菌的呼吸方式
得出结论
酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的H2O和CO2，在无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生少量的CO2。
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
探究酵母菌的呼吸方式
绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸
科学方法
讨论：本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
对比实验（相互对照实验）
　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。
实验组
实验组
批判性思维：实验装置的改进
探究实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
拓展
有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
质量分数为10%NaOH溶液
酵母菌
培养液
澄清
石灰水
A
气泵
E
C
D
质量分数为10%NaOH溶液
澄清
石灰水
澄清
石灰水
D
气泵
E
C
酵母菌
培养液
D
A
验证空气中的CO2是否完全被吸收
总结：
1.呼吸作用的实质：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
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
2.根据是否有O2的参与：
练 习
1、判断正误：
（1）根据石灰水变混浊的程度可以确定CO2产生量的多少。（ ）
（2）在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的（ ）
2、细胞呼吸的实质是（ ）
A.分解有机物，储存能量 B.合成有机物，储存能量
C.分解有机物，释放能量 D.合成有机物，释放能量

C

练 习
3、进行“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验，正确的操作是(　　)
A．向锥形瓶中加入50%的葡萄糖溶液
B．将实验装置放到4 ℃环境中培养
C．将10%NaOH溶液加入培养液中
D．用石灰水检测产生的CO2量
D
4．下列有关实验的叙述，正确的是（ ）
A．可用溴麝香草酚蓝水溶液检测是否产生CO2来探究酵母菌的
呼吸方式
B．酶均能与双缩脲试剂发生紫色反应
C．检验CO2时，酵母菌细胞有氧呼吸装置中的澄清石灰水比无氧
呼吸装置中的澄清石灰水更浑浊
D．可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测酵母菌呼吸产生的CO2
C
练 习
5.某兴趣小组要研究酵母菌的呼吸方式，可以运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置，请根据实验目的选择装置序号：
探究有氧呼吸装置序号： ；
探究无氧呼吸装置序号： 。
练 习
A
B
C
D
E
气泵
E-C-A-D
B-D
1.概念：
2.反应的主要场所：
线粒体
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，生成大量ATP的过程。
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
基质
内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。
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。
C6H12O6
2C3H4O3
酶
6CO2
4[H]
能量
少量ATP
热能
能量
少量ATP
热能
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
能量
大量ATP
热能
线粒体
细胞质基质
②
①
③
2.有氧呼吸过程图解
思考：为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？
①线粒体膜上没有葡萄糖载体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。
[H]:还原型辅酶Ⅰ（NADH）
第一阶段：
C6H12O6
能
ATP
热
线粒体
细胞质基质
2丙酮酸
酶
4[H]
①
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
+4[H] +能量
场所：细胞质基质
2丙酮酸
（少量）
第二阶段：
线粒体
能
ATP
热
丙酮酸彻底分解
酶
6CO2 +20[H]+ 能量
场所：线粒体基质
2C3H4O3
+6H2O
（少量）
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能
ATP
热
细胞质基质
①
6CO2
20[H]
②
酶
6H2O
第三阶段：
能
ATP
热
细胞质基质
12H2O
6O2
酶
③
[H](NADH)
酶
12H2O + 能量
场所：线粒体内膜
24[H] + 6O2
（大量）
线粒体
6CO2
能
ATP
热
20[H]
②
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能
ATP
热
①
酶
6H2O
场所：
细胞质基质
物质变化：
产能情况：
少量能量
场所：
线粒体基质
物质变化：
产能情况：
少量能量
酶
2C3H4O3
+6H2O
6CO2
+20[H]
+4[H]
C6H12O6
2丙酮酸
（C3H4O3）
酶
场所：
线粒体内膜
物质变化：
产能情况：
大量能量
24[H]
+6O2
12H2O
酶
二、有氧呼吸
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
总反应式：
1mol的葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量2870KJ，其中977.28kJ的能量储存
在ATP中（合32mol），大多数能量以热能形式散失掉了。
有机物中稳定的化学能
热能
ATP中活跃的化学能
能量转化：
2870kJ
977.28kJ
1892.72kJ
考考你：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最多的阶段（ 　）
⑤产生ATP的阶段（　 　）
二
三
三
一、二、三
三
注意：同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：1.过程温和
2.逐级释放能量，这些能量有相当一部分储存在ATP中
疑问：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
1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，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？
有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。结合上一节所学内容，1 mol ATP分子的高能键含有30.54J的能量，因此，1mol葡萄糖能够使32 mol ADP分子转化为ATP分子。
思考
葡萄糖的燃烧
保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
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？
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
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸三个阶段的比较