5.3细胞呼吸的原理与应用（共45张ppt）高中生物人教版（2019）必修1

(共45张PPT)
5.3 细胞呼吸的原理和应用
同学们:大家好!
大家辛苦了。本节课的最后10分钟，教大家制作酸奶给生活增添点色彩和乐趣。
做酸奶利用了我们今天学习的什么原理呢？
氧气的有无
接橡皮球
（或气泵）
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
如何实现对自变量的控制？
实验自变量是什么？
有氧一组不断通入空气（氧气）以保证反应始终在有氧条件进行。
无氧一组密封，先反应一段时间消耗掉培养液中的氧气，确保CO2来自无氧呼吸。
将B瓶先反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
除去空气中的CO2，保证通入澄清石灰水的
CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
因变量：
有无CO2，产生CO2的多少，有无酒精产生
无关变量：
酵母菌的菌种，葡萄糖溶液的浓度和体积等
知识回顾：
1．下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．装置乙在Ⅱ处可检测到有酒精生成
C．装置乙是对照组，装置甲是实验组
D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2
B
2、下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，说法不正确的是（ ）
A．该实验可以证明酵母菌属于兼性厌氧生物
B．为检验空气中的二氧化碳是否被NaOH吸收完全，可在NaOH溶液瓶后加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶检验
C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由黄变绿再变蓝
D．酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
C
3、交警为检测司机是否存在酒后驾驶的行为，用来检测司机呼出的气体的试剂是（ ）
A．斐林试剂 B．双缩脲试剂
C．酸性重铬酸钾溶液 D．苏丹Ⅲ溶液
C
A.过程①②需要的酶相同
B.过程②发生高能磷酸键的断裂C.过程①所需能量只来自化学能
D.放能反应一般伴随着ADP产生
4.如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是
B
有氧呼吸的主要场所 — 线粒体
二、有氧呼吸：
2.功能：
1.结构：
有氧呼吸的主要场所
一般细胞都有
(原核细胞、哺乳动物成熟红细胞无线粒体)
3.分布：
新课学习：
线粒体是活细胞进行有氧呼吸的主要场所，下面关于线粒体的 叙述正确的是（ ）
A.一般来说，动物细胞中含有的数量比植物细胞中多一些
B.嵴使外膜和内膜的面积大大增加
C.大肠杆菌中，线粒体数目较少
D.线粒体中有染色体，能自我复制
A
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
1、对三个阶段进行归纳，完成下表：
阶段 场所 反应物 产物 释放能量
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
葡萄糖
丙酮酸和【H】
丙酮酸和H2O(不需要O2直接参与
【H】和CO2
【H】和O2
H2O
少量
少量
大量
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
（1）丙酮酸生成（细胞质基质）
C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量
酶
（2）CO2生成（线粒体基质）
2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量
（3）H2O生成（线粒体内膜）
24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量
酶
酶
有氧呼吸的过程
葡萄糖
2丙酮酸
6H2O
4[ H ]
20[ H ]
6O2
酶
6CO2
12H2O
酶
酶
少量能量
少量能量
大量能量
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
6CO2 + 12H2O + 能量
酶
热能
ATP
有氧呼吸中各元素的去路分析
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
6CO2 + 12H2O + 能量
酶
1.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是（　 ）
A.葡萄糖→丙酮酸→H2O B.葡萄糖→丙酮酸→CO2
C.葡萄糖→O2→H2O D.葡萄糖→丙酮酸→O2
B
2.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
3.在有氧呼吸作用过程中，消耗水和生成水分别发生在（ ）
A.第一阶段和第二阶段 B.第二阶段和第三阶段
C.第三阶段和第一阶段 D.第三阶段和第二阶段
B
4.根据有氧呼吸的过程分析，在有氧呼吸中哪些物质
可以进入线粒体( )
A:丙酮酸、【H】
B:葡萄糖、【H】
C:葡萄糖、丙酮酸
D:葡萄糖、氧气
A
2、有氧呼吸概念
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
3.下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：
C6H12O6
1
3
2
O2
酶
酶
4
5
6
酶
[H] [H]
(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质名称： 、 _____、 。
(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少 、 ____、 。
(3)有氧呼吸的主要场所是 ______，进入该场所的呼吸底物是_____。
H2O
丙酮酸
CO2
少
少
大量
线粒体
丙酮酸
A
B
C
(4)三个阶段中不同化学反应所需的酶是否相同？
不相同
H2O
（5）O2作用是：_________________,在第____阶段参与反应.
（6）H2O在第_____阶段参与反应，在第____阶段生成
（7）第_____阶段生成[H]多，第______阶段生成ATP多
（8）CO2中，C来自_____________，O来自________________。
与[H]生成H2O
三
二
三
葡萄糖
丙酮酸、H2O
二
三
C6H12O6
1
3
2
O2
酶A
酶C
4
5
6
酶B
[H] [H]
细胞质基质
C6H12O6
2丙酮酸
酶
少量[H]
①
2C2H5OH（酒精）+2CO2
酶
酶
2C3H6O3（乳酸）
第二阶段：不放能
与有氧呼吸第一阶段相同
少量
能量
ATP
热量
高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）
酵母菌、
大多数植物
三、无氧呼吸: 观察下面的过程图，思考讨论：
1.第一阶段与有氧呼吸相同
无氧呼吸阶段
2.不同生物产物不同
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
酶
（2）乳酸菌、高等动物、玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等的无氧呼吸：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
3.仅发生在细胞质基质、仅第一阶段产生ATP
（1）高等植物（水稻、苹果等）、酵母菌的无氧呼吸：
4.条件:
缺氧和多种酶
5.能量去向:
乳酸
酒精
1mol
葡萄糖
196.65（kJ）
61.08
ATP
热能
乳酸
或酒精
大部分能量存留在 或 中）。
少量释放
6.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
7.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
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。
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
细胞质基质
主要在线粒体
有氧呼吸 无氧呼吸
场所
条件
产物
能量
特点
相同点
氧气、多种酶
无氧气参与，多种酶
CO2和H2O
乳酸 或 酒精和CO2
大量，三个阶段均释放
少量，在第一阶段释放
有机物彻底氧化分解，能量完全释放
有机物没有彻底分解，大部分能量储存在乳酸或酒精中
第一阶段反应完全相同，都在细胞质基质内进行。实质相同，都分解有机物，释放能量。
意义：为生命活动提供能量，是生物代谢的枢纽
1.下列关于无氧呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．水稻无氧呼吸各阶段和有氧呼吸各阶段的产物完全不同
B．人体肌肉细胞在无氧条件下可产生CO2
C．高等生物进行有氧呼吸，低等生物进行无氧呼吸
D．酵母菌在无氧条件下可产生酒精
D
2.判断正误。
(1)细胞呼吸只能产生CO2。(　　)
(2)无氧呼吸的产物不一定相同。(　　)
(3)人体细胞在有氧或无氧状态下均可产生CO2。(　　)
(4)无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解,一些能量没释放出来,所以无氧呼吸释放的能量较少。(　　)
×
√
×
√
(5)细胞呼吸只能在细胞中进行。(　　)
(6)细胞呼吸产生的ATP可用于主动运输。(　　)
(7)农田长期水淹后会造成植物烂根与
无氧呼吸有关。(　　)
√
√
√
3.马铃薯块茎进行无氧呼吸时,只能释放少量能量,其他能量(　　)
A.储存在葡萄糖中　　　 B.储存在酒精中
C.储存在乳酸中 D.以热能形式散失
解析:马铃薯块茎的无氧呼吸产生乳酸而不是酒精,所以没有释放出来的能量储藏在乳酸中。
答案:C
4.下列细胞的呼吸过程会产生酒精的是(　　)
A.缺氧条件下的马铃薯块茎细胞
B.剧烈运动时人的骨骼肌细胞
C.酸奶生产中的乳酸菌
D.受涝的植物根细胞
解析:植物根细胞的无氧呼吸会产生酒精。
答案:D
5.有关细胞呼吸的四个易错点
(1)无氧呼吸第一阶段产生能量,第二阶段不产生能量。
(2)细胞呼吸中有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的不一定是有氧呼吸。但对动物和人体而言,有CO2生成的一定是有氧呼吸,因为动物及人体无氧呼吸的产物为乳酸。
O2吸收 = 0
O2吸收 = CO2释放
O2吸收 ＜ CO2释放
酒精量 = CO2释放
酒精量 ＜ CO2释放
底物为葡萄糖时
仅有氧呼吸
仅无氧呼吸
有氧+无氧呼吸
细胞呼吸类型的判断：
仅无氧呼吸
有氧+无氧呼吸
无CO2释放
只进行产乳酸的无氧呼吸
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。
(3)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等,一些原核生物无线粒体,但可以进行有氧呼吸。
(4)葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解,必须在细胞质基质中被分解为丙酮酸后才能进入线粒体被分解。
6.细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系(以酵母菌消耗C6H12O6为例)
(1)反应式
(2)比较关系
①有氧呼吸:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6;
②无氧呼吸:C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2;
③消耗等量的葡萄糖时产生的CO2的物质的量:有氧呼吸∶无氧呼吸=3∶1;
④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量:无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
7．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
四、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。松土透气有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使其分解土壤中的有机物，有利于植物吸收无机盐。
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。
（2）种子：零上低温、低氧、干燥
注、农产品的储存和保鲜方法：
（1）果蔬：零上低温、低氧、湿度适中。
【易错辨析】
1.有氧呼吸全部在线粒体中进行。（ ）2.真核细胞都能进行有氧呼吸。（ ）3.有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。（ ）4.不同生物无氧呼吸所需要的酶都是相同的。（ ）5.储存蔬菜水果时应隔绝O2，以减弱细胞呼吸。（ ）6.无氧呼吸的两个阶段都释放了少量的能量。（ ）
第2题错。人的成熟红细胞就是真核细胞,但没有没有细胞核、线粒体只能进行无氧呼吸。真核生物中的蛔虫也没有线粒体,只能进行无氧呼吸。
练一练
1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有
乳酸菌、酵母菌等。据此分析涨袋现象的原因，判断以下解释是否合理。
是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。（ ）
如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。（ ）
2.下表中有关细胞呼吸原理应用于生产实践的措施及目的叙述，错误的是（
选项 应用 措施 目的
A 包扎伤口 透气纱布 抑制厌氧菌的大量繁殖
B 乳酸菌制作酸奶 先通气，后密封 加快乳酸菌繁殖，有利于乳 酸发酵
C 水果保鲜 低温 降低酶的活性，降低细胞呼吸
D 栽种庄稼 疏松土壤 促进根有氧呼吸，利于吸收 矿质离子
B）
3.在呼吸作用过程中，若有 CO2放出，则可以判断此过程( )A.一定是有氧呼吸 B.一定不是产生乳酸的无氧呼吸C.一定不是产生酒精的无氧呼吸 D.一定是无氧呼吸
B
图解析
4.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是( )
A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸D.保存该器官时，氧气浓度越低越好
答案：C解析：氧气浓度为0时，该器官只进行无氧呼吸，A项错误。氧气浓度在10%以下时，该器官既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，B项错误。保存该器官时，CO2释放量最少时对应的氧气浓度为最佳浓度，D项错误。
影响细胞呼吸的因素：
1.温度 (1)原理：细胞呼吸是一系列 反应，温度通过影响 进而影响细胞呼吸速率。
(2)曲线模型(如右图)
酶促
酶的活性
2.O2浓度
(1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有 作用。
①O2浓度低时， 呼吸占优势。
②随着O2浓度增大， 呼吸逐渐被抑制， 呼吸不断加强。
③当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
无氧
有氧
无氧
抑制
(3)应用：
①选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等 是无氧呼吸。
②作物栽培中及时松土，保证根的正常 。
③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生 。
④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生 ，防止 中毒，烂根死亡。
乳酸
酒精
酒精
厌氧细菌
细胞呼吸
影响细胞呼吸的因素：
3.CO2浓度
(1)原理：CO2是细胞呼吸的 产物 ，积累过多会 细胞呼吸的进行。
(2)曲线模型(如右图)
(3)应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加 可抑制细胞呼吸，减少 的消耗。
4.含水量
(1)原理：一定范围内，细胞中含量 越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
(2)曲线模型(如下图)
最终
CO2浓度
有机物
自由水
抑制
综合思考：北方水果、蔬菜储藏一定要在什么环境？
低湿度、低温、低氧、高CO2、
影响细胞呼吸的因素：
课堂小结
课堂小结
酸奶制作原理：
乳糖在乳糖酶的作用下，首先将乳糖分解为2分子单糖，进一步在乳酸菌的作用下生成乳酸；(呼吸类型:乳酸发酵.)