生物人教版（2019）必修1 5.3细胞呼吸的原理和应用（共54张ppt）

(共54张PPT)
必修1 第5章 细胞的能量供应和利用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
第1课时 有氧呼吸
01
问题探讨
02
细胞呼吸
03
细胞呼吸的方式
04
有氧呼吸
目 录
05
课堂小结及课堂检测
学习目标
通过探究酵母菌的细胞呼吸方式，说出细胞呼吸的类型；
描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸中物质与能量的变化。
问题探讨
通气可以给酵母菌提供呼吸所需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的有丝分裂。密封为了避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供能量。
细胞呼吸
1.定义：细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的 ，生成 ，释放出 并生成ATP的过程。
2.实质：
细胞呼吸是否需要氧气？
生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
氧化分解
二氧化碳或其他产物
能量
氧化分解有机物，释放能量
细胞呼吸的方式
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代。在有氧和无氧条件下都能生存,属于 型生物。
兼性厌氧
细胞呼吸的方式
探究:
1.提出问题
2.作出假设
3.设计实验
5.得出结论
6.表达交流
4.进行实验
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么？
假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。
细胞呼吸的方式
3.设计实验
①自变量、因变量分别是什么？
②怎样鉴定因变量？
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
酒精、CO2
保证酵母菌在整个实验过程中正常生活
（1）实验目的
相同且适宜
CO2的检测：
1.通入澄清的石灰水：
2.溴麝香草酚蓝水溶液：
（2）实验原理
CO2多少：
细胞呼吸的方式
酒精的检测：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：
澄清→浑浊
蓝→ 绿→黄
橙色→灰绿色
石灰水浑浊程度或产生浑浊的快慢或由蓝→绿→黄所需时间长短
（3）设计实验装置
吸收通入空气中的CO2
细胞呼吸的方式
为什么B锥形瓶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）
有氧装置
无氧装置
细胞呼吸的方式
4.进行实验
称取等量的两份食用酵母菌（10g）；
配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；
搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；
培养、观察、检测、记录
细胞呼吸的方式
4.进行实验
实验开始：A装置（35℃)
实验开始：B装置（35℃)
细胞呼吸的方式
A装置（35°C) B装置（35°C)
实验进行3小时
细胞呼吸的方式
溴麝香草酚蓝水溶液：
蓝→绿→黄
细胞呼吸的方式
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2ml酵母菌滤液
+B装置的2ml酵母菌滤液
灰绿色
不变灰绿色
细胞呼吸的方式
实验现象：
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
变浑浊／快
不出现灰绿色
变浑浊／慢
出现灰绿色
2、酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生了少量CO2，同时也产生了酒精。
1、酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量CO2，不产生酒精。
5.得出结论
细胞呼吸的方式
1、只检测CO2能不能确定酵母菌的呼吸方式？
不能。因为有氧和无氧条件下均可产生CO2。
2、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
科学方法
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。
1.如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列相关叙述正确的是
A.装置甲为对照组，装置乙为实验组
B.B瓶应封口放置一段时间后再连通下一个锥形瓶
C.可用溴麝香草酚蓝溶液检测是否有酒精产生
D.通过检测是否有CO2产生可确定酵母菌细胞呼吸的方式
B
2.如图为酵母菌细胞呼吸实验的示意图，下列相关叙述正确的是
A.取酵母菌培养液加斐林试剂后出现砖红色沉淀
B.实验中增加酵母菌数量不能提高酒精最大产量
C.物质a可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变黄再变绿
D.试剂甲为酸性条件的重铬酸钾溶液，葡萄糖不能与之反应发生颜色变化
B
有氧呼吸
外膜
线粒体的结构示意图
内膜
基质
嵴
(1)场所：
主要在线粒体
嵴增大内膜面积
内膜和线粒体基质充满了与有氧呼吸有关的酶
细胞
C6H12O6
能量（少量）
2丙酮酸
（2C3H4O3 ）
4[H]
酶
6H2O
能量（少量）
20[H]
酶
6CO2
12H2O+能量（大量）
酶
6O2
细胞质基质
第一阶段
第三阶段
第二阶段
（2）过程
有氧呼吸
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸
第一阶段：
C6H12O6
2C3H4O3
+4[H]
+少量能量
酶
细胞质基质
第二阶段：
2C3H4O3
+6H2O
6CO2
+20[H]
+少量能量
酶
线粒体基质
第三阶段：
24[H]
+6O2
12H2O
+大量能量
酶
线粒体内膜
葡萄糖的初步分解
丙酮酸彻底分解
[H]的氧化
有氧呼吸
酶
C6H12O6
+6H2O
+6O2
6CO2+12H2O
+能量
（3）总反应式
思考：此过程中氧原子转移途径？
1moL
能量（2870kJ）
997.28KJ→ATP
其余以热能形式散失
34.75%
绝大多数以热能形式散失
有氧呼吸
（4）有氧呼吸概念
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的阶段（ 　 　　　 ）
⑤产生ATP最多的阶段（　　）
⑥产生[H]的阶段（　　 ）
二
三
三
一、二、三
三
一、二
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
彻底氧化分解
CO2
H2O
能量
大量ATP
有氧呼吸能量利用特点
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？
可使有机物中的能量逐步转移到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。
有氧呼吸特点：
①有氧呼吸过程温和，常温常压，多种酶的催化。
②有机物中的能量逐级释放，保证有机物中的能量得到充分利用。
③释放的能量大部分以热能的形式散失，小部分储存在ATP中。
1.在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（ ）
①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳
③在线粒体中被消耗 ④在线粒体和细胞质基质中被消耗
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
A
2.有氧呼吸中产生能量最多的是（ ）
A. 形成二氧化碳时 B. 形成［H］时
C. 形成水时 D. 形成丙酮酸时
C
3.在真核生物有氧呼吸的下列反应中，不在线粒体中进行的是
A.[H]与氧气生成水
B.C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C.丙酮酸分解为CO2和[H]
D.ADP与磷酸结合生成ATP
B
易错提醒
葡萄糖不能进入线粒体，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解。
必修1 第5章 细胞的能量供应和利用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
第2课时 无氧呼吸
01
问题探讨
02
无氧呼吸
03
细胞呼吸原理的应用
04
影响细胞呼吸的因素
目 录
05
课堂小结及课堂检测
学习目标
比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质；
探讨细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。
高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸，乳酸分泌过多，出现肌肉酸胀现象。
无氧呼吸
酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二氧化碳。
无氧呼吸
（1）过程
葡萄糖
丙酮酸
[H]
少量能量
酒精 + CO2
乳酸
酶
酶
酶
无氧呼吸
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
+ 4[H] + （少量）能量
场所：细胞质基质
Ⅰ阶段：
与有氧呼吸第一阶段相同
2C3H4O3
（丙酮酸）
（1）过程
无氧呼吸
酶
2C3H4O3
①酒精发酵
C2H5OH（酒精） + 2CO2
例：大多数植物、酵母菌
场所：细胞质基质
丙酮酸不彻底分解
Ⅱ阶段：
②乳酸发酵
场所：细胞质基质
2C3H4O3
酶
C3H6O3（乳酸）
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、玉米胚乳、甜菜块根等）
（1）过程
无氧呼吸
（2）无氧呼吸总反应式
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)＋少量能量
2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
C6H12O6
酶
（3）能量去向
1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol，其中一部分以热能形式散失(约69%)； 另一部分转移到ATP中(61.08kJ/mol,约31%)储存，形成ATP。
无氧呼吸
（4）定义：在 参与的情况下， 等有机物经过不完全分解，释放 的过程，就是无氧呼吸。
为什么释放的能量只有少量？
没有氧气
葡萄糖
少量能量
无氧呼吸过程中,葡萄糖中的能量主要储存到乳酸或酒精中没有释放出来
无氧呼吸
（6）有氧呼吸与无氧呼吸的比较
共同点
实质：
过程：
葡萄糖
有氧
无氧
CO2 + H2O + 能量（大量）
C2H3OH+CO2 + 能量（少量）
C3H6O3 + 能量（少量）
氧化分解有机物，释放能量
都有丙酮酸（中间产物）的生成
无氧呼吸
呼吸类型 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 进行场所
进行条件
分解产物
放能情况
反应式
相同点
①第一阶段完全相同 ②分解有机物，释放能量
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
O2、酶
缺氧或无氧、酶
H2O、CO2
C2H5OH、CO2或C3H6O3
释放大量能量，形成大量ATP
释放少量能量，形成少量ATP
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
12H2O+6CO2+ 大量能量
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
C6H12O6
2C3H6O3+少量能量
酶
细胞呼吸
（1）定义：指 在细胞内经过一系列的 ，生成二氧化碳或其他产物，释放 并生成ATP的过程。
有机物
氧化分解
能量
（2）意义
能为生物体提供能量
是生物体代谢的枢纽
细胞呼吸原理的应用
（1）医学应用
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。
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
（2）农业生产
细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分裂、植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此，在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。
中耕松土的目的：促进根细胞的有氧呼吸，产生更多能量，促进根对无机盐离子的吸收。
稻田定期排水（或种子不能掩埋过深）：避免产生大量的酒精，对细胞有毒害作用，烂根或烂种子。
细胞呼吸原理的应用
（3）发酵技术
酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、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
（4）运动
有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。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。
无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。
影响细胞呼吸的因素
（1）内部因素——遗传因素（决定酶的数量和种类）
1、不同种类植物呼吸速率不同，一般情况下，
水生植物>旱生植物，阳生植物>阴生植物
2、同一植物不同器官呼吸速率不同
生殖器官>营养器官
3、同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同
幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降
（2）外部因素（温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量）
影响细胞呼吸的因素
(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(如图)
1.温度
酶促
酶的活性
呼吸速率
温度/℃
(3)应用
a.温室栽培中增大昼夜温差(降底夜间温度)以减少夜间呼吸消耗有机物。
b.食物的储存保鲜常采用低温法（零上低温）
零上低温：既能降低有机物消耗，又不破坏植物组织
影响细胞呼吸的因素
无氧呼吸消失点
5 10 15 20 25
有氧呼吸
O2%
CO2释放量
无氧呼吸
CO2的总量
A
B
C
D
CO2释放量最少，有机物消耗最少。
随氧气浓度的升高无氧呼吸逐渐减弱
在一定浓度范围内，随氧气浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。
当O2浓度达到一定值后，随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)
2.O2浓度
①A点、AB段、B点以后的呼吸类型是？
A点只有无氧呼吸、AB段两种呼吸类型都有、B点以后只有有氧呼吸
②哪点对应的氧气浓度有利于蔬菜的保存，理由是？
E，这时植物组织有氧呼吸强度很低而无氧呼吸又被抵制，果蔬内有机物消耗最少。
E
3.CO2浓度
4.水
影响细胞呼吸的因素
（1）原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会 细胞呼吸的进行。
抑制
（2）应用：
在蔬果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，自由水含量高呼吸速率大，自由水含量低呼吸速率弱。
当含水量过多时，呼吸速率减慢甚至死亡。
应用：
种子的储存要风干；合理灌溉。
1.下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是
A.哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸
B.酸奶涨袋是乳酸菌产生CO2所致
C.长跑时，人体细胞产生的 CO2 是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
D.包扎较深伤口选用透气的创可贴，利于受损细胞进行有氧呼吸
课堂检测
A
2.下图表示某植物的非绿色器官
在氧浓度为 a 、 b 、 c 、 d 时，
CO2释放量和 O2 吸收量的变化
（呼吸底物均为葡萄糖）。下
列相关叙述正确的是（ ）
A.氧浓度为 a 时，最适于贮藏该植物器官
B.氧浓度为 b 时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的4倍
C.氧浓度为 c 时，无氧呼吸最弱
D.氧浓度为 d 时，CO2产生的场所只有线粒体
　D
3.关于细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．水稻根部细胞主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境
B．荔枝在无O2、保持干燥、零下低温和无乙烯环境中，可延长保鲜时间
C．快速登山时人体主要是从分解有机物产生乳酸的过程中获得能量
D．玉米经酵母菌发酵可产生酒精，这是通过酵母菌的无氧呼吸实现的
D
探究细胞呼吸的方式
液滴移动法探究细胞呼吸的方式
探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)：
探究细胞呼吸的方式
实验组 对照组 结论
装置
结果1
结果2
结果3
只进行有氧呼吸
只进行无氧呼吸
既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
不移动
左移
不移动
右移
左移
右移
液滴移动法探究细胞呼吸的方式
探究细胞呼吸的方式
液滴移动法探究细胞呼吸的方式
误差校正：
①如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。
②为使实验结果精确，减少无关变量的干扰，如：防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，设置对照装置，将所测的生物材料灭活(如用“煮熟的种子”代替“发芽种子”)，其他条件均不变。
下图是探究酵母菌呼吸方式的装置，下列相关叙述错误的是
A.假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸
B.假设装置一中的液滴不动，装置二中的液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸
C.假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
D.假设装置一中和装置二中的液滴均不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸
D