生物人教版（2019）必修1 5.3 细胞呼吸的原理和应用（共46张ppt）

(共46张PPT)
5.3
细胞呼吸的原理和应用
主要内容
细胞呼吸的方式
有氧呼吸
无氧呼吸
细胞呼吸原理的应用
酵母菌
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
资料分析
酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌
提出问题
作出假设
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么
有氧条件下产生CO2，无氧条件下产生CO2+酒精
探究酵母菌细胞呼吸的方式
怎样控制有氧和无氧的条件？
怎样鉴定有无酒精产生？
怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？
学习活动1：
自主阅读教材91页的资料，设计实验方案
设计实验
实验组
组A：有氧呼吸组
组B：无氧呼吸组
探究酵母菌细胞呼吸的方式
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，探究某种因素对实验对象的影响
对比实验
取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别装入锥形瓶A、B中，分别注入240ml质量分数为5%的葡萄糖溶液
探究酵母菌细胞呼吸的方式
产物鉴定
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
酸性重铬酸钾溶液：
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
橙色→灰绿色
进行实验
实验的自变量和因变量分别是什么？
锥形瓶中装入NaOH作用是什么？
为什么B瓶装好后要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶？
自变量：氧气的有无
因变量：产生CO2的多少和酒精的有无
吸收空气中的CO2，避免对实验影响
把B瓶中的氧气消耗完，保证无氧环境
探究酵母菌细胞呼吸的方式
CO2的检测
分析结果
条件 澄清的石灰水的变化的时间 酸性重铬酸钾溶液
A组(有氧)
B组(无氧)
变浑浊，速度快
无变化
变浑浊，速度慢
出现灰绿色
探究酵母菌细胞呼吸的方式
得出结论
（1）酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸：
产生大量的H2O和CO2
（2）在无氧条件下进行无氧呼吸：
产生酒精，同时也产生少量的CO2
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
外膜
内膜
DNA/RNA
嵴
增大膜面积
分布有氧呼吸的酶
线粒体的结构
线粒体基质
推测线粒体发生反应的具体场所？
线粒体基质
线粒体内膜
学习活动2：
阅读教材内容，写出有氧呼吸三个阶段的反应场所和反应式
有氧呼吸
C6H12O6
酶
2C3H4O3
+4[H]
+能量(少)
细胞质基质
2C3H4O3
酶
6CO2
+20[H]
+能量(少)
线粒体基质
24[H]+6O2
酶
12H2O
+能量(多)
线粒体内膜
第一阶段
第二阶段
第三阶段
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能量
2ATP
热
线粒体
细胞质基质
物质与能量的转化
①
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能量
2ATP
热
线粒体基质
细胞质基质
物质与能量的转化
①
酶
6H2O
20[H]
6CO2
能量
ATP
热
②
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能量
ATP
热
线粒体基质
细胞质基质
物质与能量的转化
①
酶
6H2O
20[H]
6CO2
能量
ATP
热
②
6O2
③
酶
12H2O
能量
ATP
热
线粒体内膜
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场 所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
反应物 葡萄糖 丙酮酸、H2O O2、[H]
生成物 丙酮酸、[H]、ATP CO2、[H]、ATP H2O、ATP
能 量 少量能量 少量能量 大量能量
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。
有氧呼吸
C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
1、在细胞内1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870KJ的能量，可以使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失掉了，请计算有氧呼吸的能量转化效率？
977.28/2870=34%
1mol葡萄糖彻底氧化分解大约产生30或32个ATP
（1）能量分三阶段逐步释放
（2）能量部分储存在ATP中供生物体利用
（3）反应过程复杂，包括糖酵解、三羧酸循环、电子传递链过程，需要多种酶的催化
2、与体外燃烧相比，有氧呼吸分解有机物有何区别？这有何生物学意义？
思考讨论
细胞进行无氧呼吸只能产生酒精和二氧化碳吗？
细胞进行无氧呼吸的场所在哪里呢？
细胞质基质
散失
ATP
酶
[H]
能量
丙酮酸
酶
C2H5OH(酒精)
CO2
C3H6O3
（乳酸）
酶
C6H12O6(葡萄糖)
线粒体
乳酸发酵
酒精发酵
乳酸菌
学习活动3：
阅读教材内容，写出无氧呼吸两个阶段的反应场所和反应式
无氧呼吸
第一阶段
C6H12O6
酶
2C3H4O3
+4[H]
+能量(少)
第二阶段
+4[H]
2C3H4O3
酶
2CO2
+2C2H5OH
2C3H4O3
酶
2C3H6O3
+4[H]
细胞质基质
指细胞没有氧气的参与下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程
无氧呼吸
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
酶
大多数植物、酵母菌
高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
葡萄糖中大量能量储存在酒精中
葡萄糖中大量能量存留在乳酸中
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
需氧
不需氧
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
葡萄糖被彻底分解
葡萄糖分解不彻底
CO2、H2O
乳酸或酒精和CO2
大量能量
少量能量
本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP
第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同.
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
1、酵母菌以葡萄糖为呼吸底物分别进行有氧呼吸和无氧呼吸，产生等量的二氧化碳，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的几倍？
2、若酵母菌有氧呼吸的底物是脂肪酸，消耗的氧气和产生的二氧化碳的物质的量是相等的吗？
问题思考
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
6CO2＋12H2O+能量
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2+少量能量
酶
消耗的氧气>产生的二氧化碳
3倍
是指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
细胞呼吸
归纳概括
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量
（1）为生物体提供能量
（2）生物体代谢的枢纽
细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽
细胞呼吸意义
细胞呼吸意义
根据学习的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？影响细胞呼吸速率的因素有哪些？
影响细胞呼吸的因素
条件
6CO2 + 12H2O+能量
C6H12O6+ 6H2O + 6O2
反应物
产物
酶
影响细胞呼吸的因素:
温度（酶）、O2浓度、CO2浓度、水等
1 温度
温度
呼吸速率
O2浓度
呼吸速率
O2浓度
呼吸速率
CO2浓度
呼吸速率
4 O2浓度
2 co2浓度
3 H2O
判断以下曲线图分别代表什么因素对细胞呼吸速率的影响？
O2浓度
呼吸速率
O2浓度
呼吸速率
无氧呼吸
CO2浓度
呼吸速率
4 O2浓度
2 co2浓度
3 H2O
1 温度
温度
呼吸速率
影响酶的活性
有氧呼吸
影响细胞呼吸的因素
温 度
温度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率
温度
呼吸速率
最适温度:细胞呼吸最强
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
低于最适温度:呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制
O2（%）
CO2释放量
直接影响呼吸速率和呼吸性质，对无氧呼吸有抑制作用
CO2释放总量
有氧呼吸
①氧气浓度为0时
只进行无氧呼吸
②氧气浓度0-10%时
有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，
有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小
③氧气浓度大于10%
细胞只进行有氧呼吸
氧气浓度
5
10
15
20
1.0
0.5
无氧呼吸
O2（%）
CO2释放量
CO2释放总量
有氧呼吸
氧气浓度
5
10
15
20
1.0
0.5
无氧呼吸
④ 氧气浓度为5%时
无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱，
细胞呼吸最弱，储存蔬菜、水果、粮食等，应控制氧气浓为5%
⑤ 氧气浓度为10%时
无氧呼吸被完全抑制，只进行有氧呼吸，细胞呼吸即为有氧呼吸
⑥氧气浓度大于20%时
有氧呼吸速率最大，限制因素可能是呼吸底物的量、酶的量、酶的活性等
p
5
CO2（%）
1.0
0.5
C
10
15
20
呼吸速率
增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用
CO2浓度
O
地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存
含水量
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，超过一定范围，细胞呼吸速率随含水量的增加而减慢
呼吸速率
含水量
粮食储存：
零上低温，低氧，干燥
水果蔬菜储存：
零上低温，低氧，一定湿度
定期排水：
农作物定期排水防止其水分过多进行无氧呼吸，造成根的腐烂
内部因素 规 律 举 例
遗传特性 不同种类植物的呼吸速率不同 旱生植物呼吸速率<水生植物
阴生植物呼吸速率<阳生植物
生长发育时期 同一植物不同发育时期呼吸速率不同 幼苗期、开花期呼吸速率上升成熟期下降
器官不同 同一植物不同器官呼吸速率不同 生殖器官呼吸速率>营养器官
影响细胞呼吸的因素
内部因素
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？
阅读P95的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？
细胞呼吸原理的应用
选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈
细胞呼吸原理的应用
酵母菌是兼性厌氧微生物,在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸原理的应用
对于板结的土壤及时松土透气，可以促进根细胞有氧呼吸，有利于根系的生长和对无机盐的吸收，还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收
细胞呼吸原理的应用
物质的储存：
（1）储存粮食：适宜的低温，低氧，干燥（水分很少）
（2）储存水果、蔬菜：适宜的低温，低氧，适宜的湿度
细胞呼吸原理的应用
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。所以伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理
细胞呼吸原理的应用
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,此时会产生乳酸
现象 呼吸方式
反应物和产物 产物中有酒精或乳酸
消耗O2或产物中有H2O
物质的量的关系 O2吸收量=CO2释放量
O2吸收量O2吸收量=CO2释放量=0
O2吸收量=0，CO2释放量>0
酒精的量=CO2释放量
酒精的量酒精的量=0，CO2释放量>0
反应场所 真核细胞 均在细胞质基质
部分过程在线粒体中进行
原核细胞 只有CO2和H2O产生
还有酒精或乳酸产生
一定存在有氧呼吸
一定存在无氧呼吸
①有氧呼吸
②有氧呼吸+乳酸发酵
有氧呼吸+酒精发酵
①乳酸发酵
②细胞已死亡
酒精发酵
酒精发酵
有氧呼吸+酒精发酵
有氧呼吸
无氧呼吸
有氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
植物呼吸方式的探究
吸收二氧化碳
测量细胞呼吸时O2的消耗量
测量细胞呼吸时CO2释放量与O2消耗量的差值
原始真核细胞
好氧细菌
蓝细菌
下列哪些证据支持内共生学说：
线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。
线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。
真核细胞内的DNA具有高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。
线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。
本质
应用
环境因素
意义
工业生产：酿酒、饲料
农业生产：中耕松土
健康生活：包扎伤口
为各项生命活动提供能量
氧气浓度
二氧化碳浓度
温度
水
分解有机物释放能量
葡萄糖→丙酮酸
丙酮酸→酒精或乳酸
释放能量
总结·提升