生物人教版（2019）必修1 5.3细胞呼吸的原理和应用（共33张ppt）

(共33张PPT)
第5章 细胞的能量供应与利用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
本节聚焦：
1. 细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？
2.有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？
3.细胞呼吸原理在生产与生活中有哪些应用？
问题探讨
发酵生产葡萄酒的车间
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。
问题讨论：
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.在密封发酵时酵母茵将有机物转化为酒精对它自身有什么意义
问题探讨
酵母菌是一种单细胞真菌，酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
生活中的问题：
1.为什么加了酵母的面粉蒸出的馒头多孔松软
2.为什么加了酵母的面粉放置时间久了会有酒味
一、细胞的呼吸方式
质量分数为10%的NaOH
酵母菌培养液
有氧呼吸
甲
澄清的石灰水
酵母菌培养液
澄清的石灰水
用于检测CO2
乙
无氧呼吸
对比实验
探究与实践：酵母菌细胞呼吸的方式
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：
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。
一、细胞的呼吸方式
1.酵母菌培养液的组成是什么？
2.图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
3.配置酵母菌培养液时，为什么要将葡萄糖溶液先煮沸，再冷却后加入锥形瓶。
4.本实验的自变量和因变量分别是什么？
一、细胞的呼吸方式
探究与实践：酵母菌细胞呼吸的方式
10g酵母菌+240mL葡萄糖
去除通入氧气中的CO2，保证检测出的CO2是酵母菌呼吸的产物。
煮沸是为了除去其他杂菌，防止其他杂菌的干扰。冷却后再加入锥形瓶，是防止高温将酵母菌杀死。
自变量是氧气的有无，因变量为是否有CO2和酒精的产生。
一、细胞的呼吸方式
探究与实践：酵母菌细胞呼吸的方式
5.甲、乙装置中是如何控制自变量的？
6.B瓶封口后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？
7.怎样鉴定有无酒精的产生？
8.有无CO2的产生鉴定有哪些方法？
B瓶封口后，锥形瓶内的空气中有氧，酵母菌开始进行有氧呼吸，也产生CO2。所以，要过一段时间，等B瓶中的氧气消耗完以后，再将产生的气体通入澄清石灰水，避免对实验结果产生干扰。
甲中接橡皮球（或气泵）持续通入空气,以保证A瓶中有氧气存在。乙中加入酵母菌溶液后立即加入石蜡油或植物油密封。
酒精的检测:橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色
（1）CO2使澄清石灰水变浑浊; （2）CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄（3）CO2传感器
一、细胞的呼吸方式
探究与实践：酵母菌细胞呼吸的方式
9.如何比较CO2产生的多少？
10.甲乙装置CO2的放出情况如何？
11.甲乙装置酒精产生的情况如何？
12.甲、乙组都有CO2的产生说明了什么？
13.从CO2 产生的多少及有无酒精产生的情况，说明了什么？
14.从甲、乙组的产物来看，说明了什么？
通过变色时间长短来比较CO2和酒精的多少。
甲乙两组都有CO2的产生，但A组产生的CO2更多
甲组没有酒精的产生，乙组产生了酒精。
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活。
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行呼吸作用，但呼吸作用方式不同，所以酵母菌是种兼性厌氧型微生物
酵母菌进行有氧呼吸的产物有CO2 （还有水）；无氧呼吸的产物有CO2和酒精。
一、细胞的呼吸方式
细胞呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
二、有氧呼吸
1.有氧呼吸的主要场所:
(1)线粒体具有内、外双层膜。
(2)内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜的表面积。
(3)线粒体内充满了液态的基质。
(4)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。
3.有氧呼吸的化学反应式：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
2.线粒体的结构：
线粒体
葡萄糖
[H]
酶
2丙酮酸+ 少量[H] + 少量能量
第一阶段：C6H12O6
细胞质基质
丙酮酸
少量能量
二、有氧呼吸：三个阶段
细胞质基质中完成
不需要氧的参与
葡萄糖
[H]
细胞质基质
丙酮酸
少量能量
二、有氧呼吸：三个阶段
第二阶段：2丙酮酸 + 6H2O
6CO2 + [H] + 少量能量
酶
丙酮酸
H2O
少量能量
CO2
[H]
线粒体基质中完成
不需要氧的参与
葡萄糖
[H]
细胞质基质
丙酮酸
少量能量
二、有氧呼吸：三个阶段
丙酮酸
H2O
少量能量
CO2
[H]
线粒体内膜上完成
需要氧的参与
第三阶段：[H] + 6O2
12H2O + 大量能量
酶
O2
[H]与O2结合
大量能量
H2O
二、有氧呼吸：三个阶段
有氧呼吸三个阶段的小结
阶 段 场 所 反应物 产 物 放能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H] 、ATP
少量
丙酮酸和水
CO2、[H] 、ATP
少量
[H]、O2
H2O、ATP
大量
线粒体基质
线粒体内膜
4.有氧呼吸的概念:
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，生成大量ATP的过程。
二、有氧呼吸
与有机物在生物体外的燃烧对比,有氧呼吸的特点：
1.有氧呼吸过程温和；
2.有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放
3.释放的能量有相当一部分储存在ATP中
有氧呼吸能量利用特点：
思考·讨论：
1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底气体分解可释放出2870KJ的能量，可使977.28KJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
32个
34%
图中的数字表示的含义分别是：
1___________；
2___________；
3___________；
4___________；
5___________；
6___________；
丙酮酸
H2O
CO2
少量能量
少量能量
大量能量
能力锻炼1：
二、有氧呼吸
二、有氧呼吸
能力锻炼2：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 +12H2O + 能量
酶
总反应式中的H2O可以前后化简消掉吗？
不可以；
反应物中的水参与第二阶段，是第二阶段的反应物；
生成物中的水是第三阶段的生成物，因此两者不能抵消；
二、有氧呼吸
能力锻炼3：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
思考一下有氧呼吸过程中氧原子的转移途径：
葡萄糖和水中的氧都进入CO2，
O2中的氧进入生成物 H2O
二、有氧呼吸
能力锻炼4：
1.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
B
2.用含O18的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子的转移途径是（ ）
A．葡萄糖→丙酮酸→水
B．葡萄糖→丙酮酸→氧
C．葡萄糖→氧→水
D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
D
二、有氧呼吸
课堂练习：
思考：有氧呼吸过程中能进入线粒体的物质有哪些？
丙酮酸、[H]、水、氧气
注意：葡萄糖不能进入线粒体！！！
练习3：下列3支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。在适宜温度且氧气充足的条件下，会产生CO2的试管有 （ ）
①葡萄糖+已破裂的细胞 ②葡萄糖+线粒体
③丙酮酸+线粒体
A.① ② ③ B.①② C.①③ D.②③
C
二、有氧呼吸
思考：细胞必需有线粒体，才能进行有氧呼吸吗？
不是；
例如，原核生物蓝细菌、硝化细菌等，没有线粒体，但是能进行有氧呼吸；
原因是细胞质基质中有与有氧呼吸有关的酶；
二、有氧呼吸
能力锻炼5：
葡 萄 糖
丙 酮 酸
[H]
少量能量
酶
酶
酒精 + CO2
乳酸
酶
第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。
两个阶段都在细胞质基质中完成
大部分能量存留在酒精或乳酸中。
1、无氧呼吸的过程
无氧呼吸过程中产生了[H]，并随之用于第二阶段，没有积累。
三、无氧呼吸
（1）C6H12O6
酶
（2）C6H12O6
2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量
酶
乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型。
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。产生酒精的叫酒精发酵。产生乳酸的叫乳酸发酵。
酵母菌和大多数的植物的无氧呼吸属于此种类型。
三、无氧呼吸
2、无氧呼吸小结
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。
三、无氧呼吸
3、无氧呼吸的概念：
4、无氧呼吸的意义：
高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。
人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。
三、无氧呼吸
有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。
5、细胞呼吸的概念：
6、细胞呼吸的意义：
（1）为生物体提供能量
（2）生物体代谢的枢纽
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 条件
场所
分解程度
产物
能量释放
相 同 点 反应条件
本质
过程
意义
需氧
无氧
细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段)
细胞质基质
葡萄糖分解不彻底
CO2、H2O
乳酸或酒精和CO2
大量
少量
需酶和适宜温度
氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需
第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
为生物体的各项生命活动提供能量
葡萄糖被彻底分解
三、无氧呼吸
7、有氧呼吸与无氧呼吸比较：
包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
为伤口创造有氧的环境，避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口的愈合。
制作酸菜、酸奶、泡菜等。利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸。
皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，遇到这种情况，要及时到医院治疗。避免破伤风芽孢杆菌进行无氧呼吸而大量繁殖，引发破伤风。
四、细胞呼吸原理的应用
四、细胞呼吸原理的应用
原因之一是氧运动能避免肌细胞因供氧不足行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸大量积累会使肌肉酸胀乏力。
利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的有氧呼吸。
根的有氧呼吸(产生大量能量)促进无机盐(矿质离子)的吸收。
提倡慢跑等有氧运动
生产醋酸、味精等
花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。
避免根无氧呼吸产生大量酒精对细胞产生毒害作用，使其腐烂。
在馒头、面包的制作过程中，利用酵母菌的有氧呼吸，使馒头、面包变得松软可口。
四、细胞呼吸原理的应用
稻田定期排水
发面
利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。
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。
四、细胞呼吸原理的应用
五、影响呼吸速率的外界因素
O2浓度影响呼吸作用的曲线
O2浓度
有氧呼吸CO2释放量
CO2释放量
无氧呼吸CO2释放量
A
B
C
D
CO2总释放量
0 5 10 15 20 25
A点：只进行无氧呼吸
C点（D点）及以后：只进行有氧呼吸
A—C点之间：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
B点：细胞呼吸释放CO2最少，有机物消耗最少，最有利于种子、水果、蔬菜的储存。
O2浓度、温度、PH值、CO2浓度、水分等。
温度和PH通过影响酶的活性影响呼吸速率。
Thank You !