生物人教版（2019）必修1 5.3 细胞呼吸的原理和应用（共55张ppt）

(共55张PPT)
5.3 细胞呼吸的原理和应用
有氧呼吸
酵母菌富含蛋白质，有广泛的应用价值。
酵母菌的呼吸方式和产物是什么？
酵母菌有氧气时产生CO2，无氧气时产生酒精？
酵母菌无氧气时产生CO2，有氧气时产生酒精？
根据自己已有的知识和经验，针对所提出的问题作出假设
如果已有知识和经验较少怎么办？
如何作出假设？
观察
实验
查阅资料
确定实验目的：
自变量是什么？
因变量是什么？
细化：
如何控制自变量
如何检测因变量
控制无关变量
控制那些可能影响实验结果的因素
写出具体做法
方法步骤
材料用具等
设计实验
设计实验
实验目的：探究酵母菌的细胞呼吸方式
自变量
因变量
有氧/无氧条件
是否产生CO2/酒精
通气/密封
用澄清石灰水、重铬酸钾溶液检测
细化：
CO2能使澄清石灰水变浑浊
酒精能使酸性重铬酸钾溶液由橙色变灰绿色
其它量保持一致
气泵
A
B
C
D
E
请运用以上元件分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置
活动：搭建实验装置
有氧呼吸装置：甲同学 E-A-D；乙同学 ：E-C-A-D
无氧呼吸装置：甲同学 B-D；乙同学 ：B-D
C
D
D
控制无关变量
空气中的二氧化碳
让空气先通过NaOH溶液
温度
置于相同适宜温度下
营养物质
给予相同的适量营养
无关变量的相同且适宜原则
思考：还有哪些因素会影响实验结果？
实验结果
观测结果：1、检测CO2的产生情况
根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短。
刚加入重铬酸钾
A
B
A
B
A: 有氧条件下酵母菌培养液；B: 无氧条件下酵母菌培养液
观测结果：2、检测酒精的产生情况
一段时间以后
思考：能不能直接将重铬酸钾滴加进酵母菌培养液进行检测？
实验结果
实验结论
1、酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量二氧化碳，不产生酒精；
2、酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生少量二氧化碳，同时也产生酒精。
酵母菌属于兼性厌氧菌，既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸。
科学探究的一般过程：
思考与讨论
有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
思考与讨论
还有的同学认为，在无氧呼吸实验装置中不能保证装置内的O2已经被完全消耗完，以致可能对实验结果有干扰。你能不能避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
油层
结合前4章所学内容，你认为酵母菌有氧呼吸的场所在哪里？
【实验1】实验过程：
1. 将酵母菌研磨、离心分离后，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）；
2. 把等量的上清液、沉淀物和未离心处理的匀浆分别放入A、B、C三支试管中；（如下图所示）
3. 向3支试管中分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后检测各试管的变化情况。
有氧呼吸
A
上清液
B
沉淀物
C
匀浆
一段时间后检测
均加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶
A
上清液
B
沉淀物
C
匀浆
推论1：葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸、少量[H]和能量
实验现象：
A试管中葡萄糖的含量减少，有丙酮酸（C3H4O3）和[H]生成
B试管中葡萄糖的量不变
C试管中葡萄糖的量减少，有CO2生成
小分子NAD+是电子和H+的载体
通常将NADH简化为[H]，读作还原氢
有氧呼吸
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
有氧呼吸
C6H12O6
酶
2丙酮酸 + 4[H] + 少量能量
细胞质基质
(C3H4O3)
Ⅰ阶段
有氧呼吸
A
上清液
B
沉淀物
C
匀浆
一段时间后检测
均加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶
A
上清液
B
沉淀物
C
匀浆
推论2：丙酮酸在线粒体中可以继续分解并产生大量能量。
你还记得线粒体的结构吗？
有氧呼吸
①
②
③
④
有氧呼吸
【实验2】实验过程：
1. 使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜结构和线粒体基质；
2. 把等量的线粒体膜结构、线粒体基质和完整的线粒体结构分别放入试管D、E、F中；（如下图所示）
3. 向3支试管中分别加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素、荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化的情况。
有氧呼吸
D
只含线粒体基质
E
只含线粒体膜状结构
F
完整的线粒体
一段时间后检测
均加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶
推论3：丙酮酸分解发生在线粒体基质，并产生CO2，大量[H]和能量
D
只含线粒体基质
E
只含线粒体膜状结构
F
完整的线粒体
实验现象：
D试管中丙酮酸减少，产生CO2和大量的[H]，E试管中丙酮酸的量不变
F试管中丙酮酸减少，产生CO2
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2 [H]
少量
线粒体基质
有氧呼吸
酶
6CO2 + 20[H] + 少量能量
2丙酮酸
+6H2O
线粒体基质
Ⅱ阶段
D
只含线粒体基质
E
只含线粒体膜状结构
F
完整的线粒体
一段时间后检测
均加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶
D
只含线粒体基质
E
只含线粒体膜状结构
F
完整的线粒体
推论4：丙酮酸在线粒体基质分解后又在膜结构上继续反应
有氧呼吸
科学研究发现，线粒体内膜含有电子传递链，其主要组分有：①黄素蛋白;②铁硫蛋白;③细胞色素;④泛醌和铜原子等，[H]可依次经过电子传递链最终把电子传递给 O2，从而生成 H2O，并将质子 H+排到线粒体膜间隙，最终通过线粒体 ATP 合成酶生成 ATP，因而释放出大量能量 并合成大量的 ATP。
资料1：
酶
12H2O + 大量能量
24[H] + 6O2
线粒体内膜
Ⅲ阶段
有氧呼吸
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2 [H]
少量
线粒体基质
[H]、O2
H2O
大量
线粒体内膜
总结：有氧呼吸的三个阶段的场所、原料、产物及能量释放。
有氧呼吸
有氧呼吸：指细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把 等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，同时产生 的过程。
总反应
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
酶
12H2O + 6CO2 + 能量
氧
多种酶
葡萄糖
大量ATP
有氧呼吸
根据有氧呼吸的过程，完成下图，并展示成果。
葡萄糖
1
4
[H]
细胞质基质
2
H2O
5
[H]
3
O2
6
课堂反馈
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
酶
12H2O + 6CO2 + 能量
请在总反应式上用箭头标注出有氧呼吸中各元素（C、H、O）的去向
课后思考
　　1mol 葡萄糖彻底氧化可放出2870 kJ 的能量，但其中只有977.28 kJ左右的能量储存在ATP中，其余的则以热能形式散失了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率是多少？
思考：这种散失对生物体有何意义？
课堂练习
1.下列关于有氧呼吸中葡萄糖分解为丙酮酸这一阶段的叙述正确的是（ ）
A 在线粒体内膜上进行 B 不产生CO2
C 必须在有O2条件下进行 D 形成大量ATP
2. 有氧呼吸中能产生ATP的场所有（ ）
A 细胞质基质 B 线粒体基质
C 线粒体内膜 D 核糖体
B
ABC
课堂练习
3.有氧呼吸全过程的三个阶段中，相同的产物是( )
A.CO2 B.H2O C.[H] D.ATP
D
4.将下列4支试管置于合适温度下，一定时间后能产生ATP的是（ ）
D
葡萄糖+线粒体
丙酮酸+内质网
丙酮酸+细胞质
丙酮酸+仅细胞膜破裂的真核细胞
A
B
C
D
无氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
细胞质基质
细胞质基质
乳酸
酒精 CO2
无
阅读课本P94无氧呼吸的相关内容,写出无氧呼吸各个不同阶段的场所、原料、产物及能量释放情况。
无氧呼吸
Ⅰ阶段
（与有氧呼吸 ）
Ⅱ阶段（有两种情况）
完全相同
C6H12O6
酶
2C3H4O3 (丙酮酸)+ 4[H]+ 少量能量
细胞质基质
（合成2ATP+热能）
2C3H4O3 (丙酮酸) + 4[H]
2C3H6O3（乳酸）
细胞质基质
酶
酶
2C2H5OH(酒精)+2CO2
2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]
细胞质基质
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、玉米的胚等）
例：苹果，葡萄的果实以及水稻等大多数植物、酵母菌
无氧呼吸
无氧呼吸是指细胞在 条件下，通过酶的催化作用，葡萄糖等有机物经过 分解，释放出少量能量，生成 的过程。
无氧
不完全
少量ATP
反应总方程式:
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2 +少量能量
酶
无氧呼吸
无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。
无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？
不同点 有氧呼吸 无氧呼吸
场所
条件
产物
能量
相同 联系
实质
比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
氧气、酶等
酶等
CO2和H2O
酒精和CO2或乳酸
释放大量能量
释放少量能量
分解有机物，释放能量
第一阶段反应场所和过程完全相同
细胞呼吸
细胞呼吸：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，释放出能量并生成ATP的过程。
细胞呼吸的意义：
1.为生物体提供能量
丙酮酸
葡萄糖
氨基酸
甘油
细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽
2.生物体代谢的枢纽。
细胞呼吸
总结细胞呼吸的过程，完成下图，并展示成果。
葡萄糖
1
4
[H]
细胞质基质
2
H2O
5
[H]
3
O2
6
7
8
9
影响细胞呼吸的因素
温度
呼吸速率
1 温度
影响酶的活性
应用：低温保存
O2浓度
呼吸速率
O2浓度
呼吸速率
有氧呼吸
无氧呼吸
应用：低氧保鲜
4 O2浓度
过高CO2抑制细胞呼吸
应用：增加CO2的浓度保鲜
CO2浓度
呼吸速率
2 CO2浓度
3 H2O
含水量
呼吸速率
应用：干燥保存
水果蔬菜保鲜：低温、低氧、中等湿度
粮食储存：低温、低氧、干燥
结合影响细胞呼吸的因素，你认为蔬菜水果和粮食应该在什么条件下储存？
影响细胞呼吸的因素
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
1、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。
2、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。
通过降低温度和氧气含量，减弱呼吸作用
避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸
3、松土透气，根细胞进行充分的有氧呼吸产生的能量，有利于根系的生长和根细胞通过主动运输吸收无机盐。稻田定期排水，避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。
4、较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）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，患者应及时注射破伤风血清（抗体）。
细胞呼吸原理的应用
影响细胞呼吸的因素
图中点的含义
Q点：
P点及以后：
C点：
R点：
只进行无氧呼吸
只进行有氧呼吸
既进行有氧呼吸；
又进行无氧呼吸
CO2生成量最少
（有氧=无氧）
影响细胞呼吸的因素
图中各段的含义：
区段QRP:
区段OBP :
面积OQP:
CO2总生成量
无氧呼吸释放的CO2
O2吸收量（即有氧呼吸CO2生成量）
影响细胞呼吸的因素
归纳提升：判定细胞呼吸方式的三大依据
实验：判断细胞的呼吸方式
实验现象 结　论
装置一液滴 装置二液滴
只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
不动
不动
不动
不动
右移
左移
左移
右移
课堂检测
1、下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释不正确的是( 　 )
C
A．提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀
B．零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解
C．马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用
D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸
2、细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述正确的是（ ）
A．动物细胞内能进行过程①②或过程①③
B．酵母菌的过程②只在线粒体中进行
C．过程①③释放的能量转移至ATP和酒精中
D．乳酸菌细胞内过程④不需要[H]参与
B
课堂检测
课堂检测
3、下图表示某植物幼根的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY＝YZ，则在氧浓度为a时说明正确的是( 　 )
A.有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多
B.有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等
C.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
D.有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多
C
课堂练习
1、下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，说法不正确的是( )
A.酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物
B.在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液
C.酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
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
B
课堂练习
2、某生物兴趣小组对酵母菌细胞呼吸方式进行探究实验。他们想探究的具体问题:酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置如图(A-B)所示，请分析回答:
(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号： ;无氧条件下的装置序号: 。
(2)装置中c瓶的作用是 。b瓶中澄清的石灰水还可用 代替。
c→a→b
d→b
除去空气中的CO2
溴麝香草酚蓝溶液