5.3.2无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用课件(共43张PPT)2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

(共43张PPT)
1
第5章　细胞的能量供应和利用
第3节第2课时
无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用
1
概述无氧呼吸的过程，并比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同(重点)。
2
应用细胞呼吸的原理来解决问题(难点)。
短跑运动员
自行车耐力赛运动员
下面哪位运动员的爆发力强？
>
<
目标一
无氧呼吸
骨骼肌是人体运动的“发动机”，为人体运动提供能量。如图所示为两种运动员腿部一小块股外侧肌的横切面放大图。图中的好多小块就是肌纤维，颜色有深有浅，深色的是慢肌，浅色的是快肌。
快肌（又称白肌） 慢肌（又称红肌）
毛细血管分布 少 多
线粒体数目和大小 少、小 多、大
抗疲劳能力 低 高
糖原储量 高 低
爆发力 高 低
据上表数据，推测快肌主要进行有氧呼吸吗？
由于快肌毛细血管分布少、线粒体数目少并且体积小，因此快肌并不是主要进行有氧呼吸。
活动1
推测快肌纤维的呼吸方式
酶
酶
酶
无氧呼吸
——产酒精
1.无氧呼吸的过程
葡萄糖 → 酒精 + 二氧化碳（CO2）+ 少量能量
密封有酒味
水淹烂根
定期排水
无氧呼吸
酶
酶
乳酸菌
我们的快肌无氧呼吸会产生乳酸。研究发现，它的无氧呼吸的第一阶段也是和有氧呼吸第一阶段是完全相同的。第二阶段是丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化作用下转化成乳酸。同时NADH转化为NAD+。严格厌氧型生物乳酸菌细胞呼吸产物也是乳酸。另外，马铃薯的块茎、甜菜的块根，玉米的胚在进行无氧呼吸时，也可以产生乳酸。
无氧呼吸
——产乳酸
2.无氧呼吸的过程
细胞质基质
C6H12O6
2丙酮酸(2C3H4O3)
能量（热能，2ATP）
酶
4[H]
2乳酸(C3H6O3)
酶
酶
2酒精(C2H6O)+2CO2
不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？
无氧呼吸
3.在细胞中画出无氧呼吸的物质变化过程
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。
1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向分别是什么？
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;而氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失。
无氧呼吸
4.无氧呼吸的概念及能量去向
1
概念：
2
能量：
骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？
减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。
活动2
无氧呼吸过程分析
为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？
(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。)
活动2
无氧呼吸过程分析
由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸的第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP，NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。
活动2
无氧呼吸过程分析
请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？
乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。
活动2
推测快肌纤维的呼吸方式
活动3
比较有氧呼吸和无氧呼吸
（1）列表比较有氧呼吸和无氧呼吸
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 场所 ___________________ ___________
条件 需氧、酶 不需氧、_____
产物 __________ ________________
能量 大量 少量
相 同 点 联系 葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同 实质 _______________________________ 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 细胞质基质和线粒体
细胞质基质
需酶
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
分解有机物，释放能量，合成ATP
有氧呼吸的生物，如植物的根在水淹的情况下能进行短暂的无氧呼吸，人在剧烈运动时，骨骼肌细胞也能进行无氧呼吸。
试从生物进化的角度说明需氧型生物保留无氧呼吸方式的意义。
需氧型生物保留无氧呼吸的意义是细胞在暂时缺氧时，可以通过无氧呼吸来合成 ATP，为生物体的生命活动提供能量，降低因ATP合成量减少而对生物体造成的伤害。
活动3
比较有氧呼吸和无氧呼吸
（2）解释生命现象
细胞呼吸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。
细胞呼吸的概念及意义
能为生物体提供能量
是生物体代谢的枢纽
1
概念
2
意义
图片摘自《基础生命科学》
其他能源物质的细胞呼吸
1.(2022·北京首都师范大学附属中学高一期末)下图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。下列说法正确的是
A.ab段为有氧呼吸，bc段为有氧呼吸和无氧呼吸，
　cd段为无氧呼吸
B.一般以糖为供能物时，肌肉细胞CO2的产生量
　始终等于O2的消耗量
C.bd段无氧呼吸时，有机物中的能量大部分以热能形式散失
D.由于原核生物细胞内没有线粒体，因此只能进行无氧呼吸
√
解析　ab段氧气消耗率逐渐增加，血液中乳酸水平低且保持相对稳定，说明以有氧呼吸为主，bc段乳酸水平逐渐增加，说明无氧呼吸逐渐加强，cd段氧气消耗率较高，血液中乳酸水平升高，说明该阶段在进行有氧呼吸的同时，无氧呼吸的强度不断加大，A错误；
人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，有氧呼吸过程中氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等，因此以糖为供能物时，不论何时，肌肉细胞CO2的产生量都等于O2消耗量，B正确；
无氧呼吸过程有机物氧化分解不彻底，释放的能量少，大部分能量储存在不彻底的氧化产物乳酸中，C错误；
虽然原核生物中没有线粒体，但是许多好氧细菌都可以
进行有氧呼吸，因此线粒体并不是进行有氧呼吸的必要
条件，D错误。
2.种子储藏中需要控制细胞呼吸以减少有机物的消耗。若作物种子细胞呼吸所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子细胞呼吸的叙述，错误的是
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数多
解析　若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，若无氧呼吸产生酒精，则消耗的氧气量小于二氧化碳的生成量，若无氧呼吸产生乳酸，则消耗的氧气量等于二氧化碳的生成量，D错误。
√
3.某生物兴趣小组用如图所示实验装置在一定条件下测定萌发的小麦种子(已消毒)的呼吸速率(仅考虑氧化糖类)。下列有关说法错误的是
A.若X为无菌水，向试管充入N2即可测定小麦种子
　的无氧呼吸速率
B.若X为NaOH溶液，且毛细管中的液滴向左移动，
　表明种子只进行有氧呼吸
C.若X为无菌水，且毛细管中的液滴向右移动，表
　明种子进行了无氧呼吸
D.为了减小误差，可增设放有等量同种死亡种子且其他条件不变的对照组
√
解析　试管充入N2也可以测定小麦种子无氧呼吸速率，因为其进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，液滴可以移动，故能测定，A正确；
NaOH溶液的作用是吸收萌发种子呼吸产生的二氧化碳，液滴向左移动，是因为试管中氧气减少，说明一定存在有氧呼吸，但不能说明不存在无氧呼吸，B错误；
若X为无菌水时，该装置测定的是氧气的消耗量和二氧化碳产生量的差值，有氧呼吸中氧气的消耗量等于二氧化碳产生量，毛细管中的液滴向右移动，说明一定存在无氧呼吸，但不能说明不存在有氧呼吸，C正确；
为了减小误差，增加实验说服力，可增加等量同种死亡种子且其他条件不变的对照组，可以排除温度、气压等物理因素的干扰，D正确。
呼吸方式的判断
1.“三看法”判断细胞呼吸的方式(以葡萄糖为底物)
(1)一看——反应物和产物
①消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。
②产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸。
题后归纳
呼吸方式的判断
(2)二看——物质的量的关系
根据CO2释放量与O2消耗量判断
①不消耗O2，释放CO2→只进行产酒精的无氧呼吸。
②不消耗O2，不释放CO2→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。
③CO2释放量等于O2吸收量→只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产乳酸的无氧呼吸。
④CO2释放量大于O2吸收量→既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。
题后归纳
题后归纳
呼吸方式的判断
(3)三看——反应的场所
①真核细胞：若整个细胞呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行，则为有氧呼吸。
②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行，其呼吸方式应根据产物判断，若只有CO2和H2O产生，则为有氧呼吸，若还有酒精或乳酸产生，则还存在无氧呼吸。
2.液滴移动法探究细胞呼吸的方式
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)：
题后归纳
结果与结论：
题后归纳
实验现象 结论
装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质
为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对实验装置及所测种子进行消毒处理；为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。
总结：强碱看有氧；清水看无氧。乳酸看不出；死的做对照。
题后归纳
>
<
目标一
细胞呼吸原理的应用
影响细胞呼吸的外界因素
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。
在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的 点所对应的浓度。
1.氧气浓度
B
2.二氧化碳和温度
图1
图2
呼
吸
强
度
CO2浓度
影响细胞呼吸的外界因素
为什么包扎伤口应选用透气的纱布敷料？
包扎伤口应选用透气(消毒纱布)或松软(创可贴)的敷料。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。
活动4
细胞呼吸原理的应用
葡萄糖 → 二氧化碳 + 水 + 释放能量（ATP）
根吸收无机盐
活动4
细胞呼吸原理的应用
为什么农业生产中要通过中耕松土，提高农作产量？
发面用的是酵母菌，在和面时加入酵母菌，酵母菌利用面中的葡萄糖进行无氧呼吸产生二氧化碳和酒精，二氧化碳受热膨胀使馒头体积增大，所以馒头又松又软。表面由于氧气充足，酵母菌进行有氧呼吸产生大量二氧化碳和水，所以表面有水珠出现。
活动4
细胞呼吸原理的应用
我们天天吃的馒头松软可口，可是利用酵母发面时，面块开始硬，后来软，
而且表面有水珠出现，你知道是什么原因吗？
①都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气可以给酵母菌提供呼吸所需要的氧气，利于酵母菌进行繁殖。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。
发酵生产葡萄酒的车间
活动4
细胞呼吸原理的应用
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。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
②为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
活动4
细胞呼吸原理的应用
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。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
焖缸发酵
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。
③在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自身的生命活动提供能量；产生的酒精能抑制其他细菌的生长，利于自身的繁殖。
活动4
细胞呼吸原理的应用
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。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
焖缸发酵
4.为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见题图。下列有关分析错误的是
A.t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B.t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C.若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间
　会缩短
D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
√
解析　在t1～t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；
t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵
母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，
t1和t3产生CO2的速率相同，所以单位时间内产生相同
量的CO2，单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧
呼吸的3倍，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；
图示所给温度是最适温度，此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；
据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。
5.(2022·江苏扬州高一期末)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
√
解析　哺乳动物成熟的红细胞无细胞核、线粒体等，故只能进行无氧呼吸，A正确；
乳酸菌无氧呼吸的产物只有乳酸，没有CO2的生成，B错误；
人体无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，C错误；
包扎伤口选用透气的敷料，增加通气量，抑制厌氧菌的无氧呼吸，使其不能大量繁殖，D错误。