5.3 细胞呼吸的原理和应用课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1(共42张PPT)

(共42张PPT)
5.3 细胞呼吸的原理和应用
酵母菌在日常生活中有什么应用？
细胞呼吸的方式（P90)
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放出能量，因此也叫做细胞呼吸。
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
细胞呼吸是否都需要氧气？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸？
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
得出结论、
交流讨论
酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？
有氧、无氧条件下都产生CO2，无氧条件下产生酒精
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
自变量
有氧/无氧条件
通气/密封
其它量保持一致
因变量
是否产生CO2/酒精
用澄清石灰水、重铬酸钾溶液检测
得出结论、
交流讨论
1.通入澄清的石灰水：
2.溴麝香草酚蓝水溶液：
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
CO2的检测：
酒精的检测：
重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应：
橙色→灰绿色
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
得出结论、
交流讨论
有氧装置
无氧装置
将培养液煮沸冷却的目的：
去除培养液中的O2，杀死培养液中的杂菌
通过含NaOH溶液的目的：
去除空气中的CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
B瓶应封口放置一段时间的目的：
消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。
提出问题
作出假设
设计实验
进行试验
实验结果、
得出结论
检测酒精的产生
刚加入重铬酸钾 一段时间以后
A: 有氧条件下酵母菌培养液；
B: 无氧条件下酵母菌培养液
A B
提示：
葡萄糖能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。
提出问题
作出假设
设计实验
实验步骤
实验结果、
得出结论
条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊／快
不变灰绿色
变混浊／慢
出现灰绿色
酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。
在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2
在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2
科学方法:对比实验
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，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。
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。
对比实验也是科学探究中常用的方法之一。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
本实验的两组都是实验组
科学探究的一般过程
小结
细胞呼吸可分为 呼吸和 呼吸两种类型。
有氧
无氧
【典型例题】
下图是某研究小组在探究酵母菌的细胞呼吸方式时的两套实验装置图，下列分析合理的是(　　)
A.为检验空气中的二氧化碳是否被A瓶完全吸收，可在B瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶
B.实验中发现C瓶先变混浊后又澄清了，说明实验不成功
C.实验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾检测E瓶中物质会出现灰绿色
D.D瓶封口后应立即接通E瓶，防止D瓶中的培养液被分解完
A
1、场所 — 细胞质基质、线粒体（主要）
二、有氧呼吸：
结构：
一般细胞都有
(原核细胞、哺乳动物成熟红细胞无线粒体)
分布：
C6H12O6
2丙酮酸
酶
6CO2
[H]
能量
ATP
热能
能量
ATP
热能
酶
6H2O
12H2O
酶
能量
ATP
热能
线粒体基质
细胞质基质
二、有氧呼吸
合作探究一、观察有氧呼吸过程图，结合课本P92--93面的内容，思考讨论：
第一阶段
第二阶段
第三阶段
6O2
[H]
线粒体内膜
2、有氧呼吸的三个阶段
葡萄糖的初步分解：
C6H12O6
酶
2 C3H4O3 （丙酮酸）+ 4[H] + 少量能量
场所：细胞质基质
①
丙酮酸彻底分解：
酶
6CO2 +20[H] +少量能量
场所：线粒体基质
②
2 C3H4O3
[H]的氧化：
酶
12H2O + 大量能量
场所：线粒体内膜
③
24[H] + 6O2
+6H2O
总反应式：
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
（1）CO2中的O来自： 。
（2） H2O中的H和O分别来自： 、 。
C6H12O6、H2O
C6H12O6 、H2O
O2
3、有氧呼吸概念
4.有氧呼吸的能量利用特点
同有机物在生物体外的燃烧相比：
1.过程温和
逐步释放
一部分储存在ATP中
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
多种酶
葡萄糖
CO2
H2O
能量
彻底氧化分解
大量ATP
有氧呼吸的能量利用特点
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
1molATP水解释放的能量高达30.54kJ
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？
（1）有氧呼吸能更充分地利用能量
（2）有氧呼吸相对温和，能更好的在人体内进行且不损伤人体
巩固：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（　　），H2O参与的阶段（ ）
③氧气参与的阶段（　　）
④产生ATP的阶段（ 　 　　　）
⑤产生ATP最多的阶段（　　）
⑥分解1摩尔的葡萄糖需多少摩尔O2和产生多少摩尔CO2？
二
三
三
一、二、三
三
暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？
二
都是6摩尔
C6H12O6
酶
+ 4[H] + 能量
细胞质基质
与有氧呼吸第一阶段相同
（少量）
2C3H4O3
（丙酮酸）
①
②
细胞质基质
2C3H4O3
酶
2C2H5OH
（酒精）
+ 2CO2
2C3H4O3
酶
2C3H6O3（乳酸）
+4[H]
+4[H]
1.过程
或
三、无氧呼吸：
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
酶
（2）乳酸菌、高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等的无氧呼吸：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
3.无氧呼吸仅发生在细胞质基质、仅第一阶段产生能量（ATP）
（1）高等植物（水稻、苹果等）、酵母菌的无氧呼吸：
2.总反应式
4.特点：有氧气时，无氧呼吸受到抑制
注意：酒精和乳酸对细胞有毒害作用
5.条件:
缺氧和多种酶
6.能量去向:
乳酸
酒精
无氧呼吸的能量
196.65
61.08
ATP（少）
热能（多）
大部分能量存留在 或 中）。
少量释放出来
7.定义:
在没有 参与的情况下， 等有机物经过 分解，释放 能量的过程。
氧气
葡萄糖
不完全
少量
细胞呼吸
细胞呼吸是指 在 内经过一系列的 分解，生成 或其他产物，释放 并生成 的过程。
有机物
细胞
氧化
二氧化碳
能量
ATP
不同的生物无氧呼吸的方式不同，请将下面生物进行分类：
①甜菜块根　②玉米的根毛细胞　③马铃薯块茎　④人体剧烈运动时的部分肌肉细胞　⑤酵母菌　⑥乳酸菌 ⑦玉米的胚　⑧苹果　
产酒精、二氧化碳的_________；产乳酸的是__________。
填一填：
②⑤⑧
①③④⑥⑦
像酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸叫做发酵，根据发酵产物不同，产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。
类型 项目 有氧呼吸 无氧呼吸
区 别 场 所
条 件
产 物
释 能 物质 分解 ATP
联 系
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
氧、多种酶等
无氧、多种酶等
较 多
较 少
两者第一阶段完全相同
分解有机物、释放能量
CO2 、 H2O
酒精和CO2 ；或乳酸
彻底
不彻底
为生命活动提供能量和中间产物
实质
联系
意义
多
少
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
（主要）
（1）为生物体提供能量
（2）生物体代谢的枢纽
O　　　　　　　 NH2
　　 ‖　　　　　　　 ▕
CH3—C—COOH→CH3—CH—COOH
例：丙酮酸
丙氨酸
细胞呼吸
能
量
热能
散失
能量
转移
ATP
ADP
Pi
能
量
细胞分裂
生长发育
主动运输
肌肉收缩
神经冲动的传导
C6H12O6
CO2＋H2O
细胞呼吸的意义
有氧呼吸第二阶段
细胞呼吸为生命活动提供大量的中间产物
呼吸速率：又称呼吸强度。指在一定温度下，单位重量的活细胞在单位时间内消耗氧气或释放二氧化碳的量或者消耗有机物的量，呼吸速率的大小可反映某生物体代谢活动的强弱。
呼吸速率=释放的CO2量或消耗的O2量
或葡萄糖等有机物的消耗量
测定绿色植物的呼吸速率必须在黑暗条件下进行，以排除光合作用的影响。
四、影响细胞呼吸的因素：
（一）内因——酶的种类和数量
（1）不同种类的植物呼吸速率不同：
旱生＜水生 阴生＜阳生
（2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，幼苗、开花期>成熟期
（3）同一植物的不同器官呼吸速率不同
生殖器官>营养器官
幼嫩组织>衰老组织
四、影响细胞呼吸的因素：
影响呼吸作用的外界因素：
6CO2 + 12H2O +能量
C6H12O6+ 6H2O + 6O2
怎样才能促进有氧呼吸？
提高氧气浓度
适当升高温度
反应物
条件
产物
酶
增加自由水
（二） 外因
1.温度：主要影响酶的活性。
应用：蔬菜和水果储存应低温保存；大棚栽培植物要增大昼夜温差.
①最适温度:细胞呼吸最强。
②超过最适温度:呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
③低于最适温度:呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
四、影响细胞呼吸的因素：
（1）新鲜的蔬菜和水果一般要放在冰箱里，目的是实现较好的保鲜效果，为什么呢？
（2）新疆的哈密瓜很甜，所以大家都喜欢吃，那么你知道新疆的哈密瓜为什么很甜吗？
【问题讨论】
在低温环境中，酶活性下降，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减少。
新疆白天光合作用强，有机物合成多；
晚上温度低，细胞呼吸弱，有机物消耗少；
昼夜温差大，有机物积累多。
2. O2浓度
酶 、底 物
促有抑无
四、影响细胞呼吸的因素：
CO2
释放量
释放CO2的总量
有氧呼吸
无氧呼吸
A
B
无氧呼吸消失的点
果蔬的最佳
储存点
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸
②0＜O2浓度＜B时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
③O2浓度≥B时，只进行有氧呼吸
④O2浓度在A点时，有机物消耗最少(CO2的释放总量最少)
低氧储存粮食、蔬菜、水果
四、影响细胞呼吸的因素：
①生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。
②中耕松土：增加根的有氧呼吸有利于矿质离子的吸收。还可以抑制无氧呼吸产生酒精，防止植物烂根。
③在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌破伤风芽孢杆菌的繁殖。
氧气应用
四、影响细胞呼吸的因素：
A．酵母菌、乳酸菌、草履虫 B．草履虫、乳酸菌、酵母菌 C．乳酸菌、酵母菌、草履虫 D．酵母菌、草履虫、乳酸菌
1．下图表示氧气浓度对培养液中草履虫、乳酸菌、酵母菌呼吸作 用的影响，则呼吸曲线a、b、c分别代表（ ）
D
2．下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化，P点为图中两曲线的交点。下列对该图的分析中正确的是（ ）
A．外界氧浓度小于P点时，该器官的呼吸作用方式是无氧呼吸
B．外界氧浓度大于P点时，该器官的呼吸作用方式是有氧呼吸和无氧呼吸
C．外界氧浓度大约为0时，该器官的呼吸作用释放的CO2量最少
D．外界氧浓度大约为5时，该器官的呼吸作用释放的CO2量最少
D
4.含水量
细胞含水量
呼吸速率
应用：种子晒干保存
作物栽培，合理灌溉
3. CO2浓度
CO2是呼吸作用的产物，过高CO2抑制细胞呼吸。
应用：增加CO2的浓度果蔬保鲜、粮食储存
呼吸速率
CO2浓度
四、影响细胞呼吸的因素：
五、细胞呼吸原理的应用：
用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口，既敷了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口的痊愈。
酵母菌是兼性厌氧菌。在控制通气等条件下，酵母菌有氧呼吸并大量繁殖；无氧条件下则酒精发酵。
土壤板结后及时松土透气，可使根细胞充分的有氧呼吸，有利于根系生长和吸收无机盐。
破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口里（缺少氧气）生存并大量繁殖。所以，皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易大量繁殖。
储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。
提倡有氧运动：原因之一避免肌细胞因O2不足无氧呼吸产生大量乳酸，积累过多乳酸使肌肉酸痛。
1.促进呼吸：
中耕松土
2.抑制呼吸：
3.调节呼吸：
粮食的储存：低温、低氧、干燥、高CO2浓度
果蔬的储存：低温、低氧、一定水分、高CO2浓度
酿酒
先通气：氧气充足时酵母菌大量繁殖
再密闭：缺氧时进行无氧呼吸产生酒精
稻田排水
六、细胞呼吸的类型的判断
1.一看反应物、产物
2.二看物质的量的关系
①不消耗O2，释放CO2
②无CO2释放
③酒精产生量等于CO2释放量
④CO2释放量等于O2的吸收量
⑤CO2释放量大于O2的吸收量
⑥酒精产生量小于CO2释放量
只进行产生酒精的无氧呼吸
只进行产生乳酸的无氧呼吸
只进行产生酒精的无氧呼吸
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
既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；
多余的CO2来自无氧呼吸
既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自无氧呼吸
若细胞CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。
实验现象 结论
装置一液滴 装置二液滴
不动 不动
不动 右移
左移 右移
左移 不动
只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
只进行产酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
七、植物组织呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖为例）
细胞呼吸相关计算
1．酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行无氧呼吸，将酵母菌放在含有培养液的密闭锥形瓶中，测得CO2的释放量比O2的吸收量大1倍，则有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比是（ ）
A．1：6 B．1：3 C．1：2 D．1：1
B
非共生起源学说
内共生起源学说
认为真核细胞的前身是一个进上比较高等的好氧细菌，它比典型的原核细胞大，这样就要逐渐增加呼吸作用的膜表面。开始是通过细菌细胞膜的内陷，扩张和分化（形成的双层膜分别将基因组包围在其中），后形成了线粒体和叶绿体和细胞核的雏形。