5.3.1细胞呼吸的原理和应用(第1课时：细胞呼吸的方式及有氧呼吸)课件(共20张PPT)

(共20张PPT)
5.3 细胞呼吸的原理和应用
本节目标：
1.通过实验探究、掌握酵母菌细胞呼吸的方式。
2.概述有氧呼吸的三个阶段，概括有氧呼吸的概念。
3.探讨细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。
第1课时　细胞呼吸的方式及有氧呼吸
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。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
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？
通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；
密封则是避免空气进入，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。
能为自己的生命活动提供少量能量。
问题探讨
科学家根据大量实验结果得出结论：
细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
（1）概念（教材P94） 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，释放出能量并产生ATP的过程。
1、细胞呼吸
（2）细胞呼吸实质：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量过程。
一、细胞呼吸的方式
呼吸≠细胞呼吸
（3）细胞呼吸类型（分类依据：是否需要O2参与)
有氧呼吸和无氧呼吸
酵母菌电镜照片
代谢类型
同化类型
异化类型
自养型
异养型
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
酵母菌:单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，是异养兼性厌氧菌。
酵母菌在什么条件下产生CO2，什么条件下产生酒精？
酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，
在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2
酵母菌结构模式图
酵母菌的电镜照片（放大4750倍）
一、细胞呼吸的方式
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌介绍
探究 实践
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌什么条件下产生CO2？什么条件下产生酒精？
3、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或CO2
2、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？
1、怎样控制有氧和无氧条件？
问题细化
实验思路
3.设计实验
2.作出假设
1.提出问题
有氧 CO2
无氧 CO2+酒精
产生
产生
5.分析结果得出结论
4.进行实验
6.表达与交流
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
一、细胞呼吸的方式
解决问题：
1、怎样控制有氧和无氧条件？请设计出简易实验装置并思考：
有氧条件
装置连接
无氧条件
装置连接
2）B瓶为什么要封口放置一段时间，
再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
接气泵
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
1）NaOH的作用是什么？
思考：
吸收通入空气中CO2，排除空气中CO2的干扰。
让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸产生的
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
2、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？
（1）检测CO2
（2）检测酒精：
3、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
在酵母菌生长的适宜温度下进行试验，以保证酵母菌高效活性
①使澄清石灰水变浑浊（根据浑浊程度检测CO2产生的多少）
②溴麝香草酚蓝：蓝→变绿→再变黄
（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少）
酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
解决问题：
(1)配制酵母菌培养液：酵母菌+葡萄糖溶液
取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中，分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的煮沸冷却后的葡萄糖溶液。
煮沸：灭菌、除去葡萄糖溶液中的氧气。
4.进行实验
为什么葡萄糖溶液需要煮沸后冷却再加入？
思考讨论：
冷却：避免高温杀死酵母菌。
酵母菌
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
(2)实验装置：
4.进行实验
讨论：
连一连
① 有氧组： ；
CAD
无氧组： 。
② 分析此实验中如何控制无关变量？控制有氧和无氧条件的方法？
有氧一组不断通入空气，以保证反应始终在有氧条件下进行。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。
无关变量有酵母菌培养液的浓度和体积、培养时间、澄清石灰水的量等。
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
BD
(3)检测CO2的生成
CO2多少：
1.通入澄清的
石灰水：
澄清→浑浊
2.溴麝香草酚蓝水溶液：
蓝→ 绿→黄
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
接橡皮球
（或气泵）
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
澄清的石灰水浑浊程度
溴麝香草酚蓝水溶液变黄时间
4.进行实验
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
对比实验
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，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，也叫相互对照实验。
(4)酒精的检测：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性 条件下与酒精发生反应：橙色 → 灰绿色
酸性重铬酸钾0.5mL
提示：
葡萄糖也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。
①在A、B锥形瓶中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入1号、2号干净的试管中
②在1号、2号试管中各滴加
0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液
③并轻轻振荡，观察试管中
溶液的颜色变化。
方法步骤：
4.进行实验
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1提出问题
2作出假设
3设计实验
4进行实验
5分析结果得出结论
6表达与交流
条件 澄清 石灰水 溴麝香草酚蓝溶液/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液
有氧
无氧
浑浊程度高
由蓝变绿再变黄
-短
不出现灰绿色
浑浊程度低
由蓝变绿再变黄
-长
橙色→灰绿色
分析结果
2、探究酵母菌细胞呼吸的方式
得出结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2
1、有氧呼吸的主要场所
外膜
内膜
嵴
线粒体基质
线粒体结构有哪些适于其功能的特点？
二、有氧呼吸
含有氧呼吸有关的酶
（教材P92）对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成峭，峭使内膜的表面积大大增加。峭的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶
C6H12O6
2C3H4O3
酶
4[H]
能量
少量ATP
2
热能
能量
少量ATP
2
热能
6CO2
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
能量
大量ATP
28
热能
线粒体基质
细胞质基质
②
①
③
2、线粒体不能直接分解葡萄糖？
因为①膜上无葡萄糖载体；②线粒体内无分解葡萄糖的酶。
3、反应式中“能量”不能写成“ATP”
1、[H]:还原型辅酶Ⅰ（NADH）
线粒体内膜
2.有氧呼吸过程
二、有氧呼吸
①过程图解
注意
②总反应式（及原子来源出路）:
C6H12O6 + 6H2O+6O2 6CO2 +12H2O+能量
酶
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第1阶段 细胞质基质 主要是葡萄糖 丙酮酸 [H] 少量
第2阶段 线粒体基质 H2O、丙酮酸 CO2、[H] 少量
第3阶段 线粒体内膜 [H]、O2 H2O 大量
呼吸底物常用的是葡萄糖，也可是脂肪等其他能源物质。
二、有氧呼吸
2.有氧呼吸过程③解析
注意
原核生物
①动物都能进行有氧呼吸吗？
②人体细胞都能进行有氧呼吸吗？
③进行有氧呼吸的生物一定有线粒体吗？
成熟红细胞
蛔虫
原核生物
有氧呼吸 反应场所 反应式
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
C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量
酶
2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量
酶
④有氧呼吸过程各步反应式---归纳记忆
二、有氧呼吸
2.有氧呼吸过程
3、有氧呼吸概念
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
大量ATP
彻底氧化分解
实质：细胞内有机物彻底氧化分解，释放能量过程。
1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放能量2870kJ。其中977.28kJ储存在ATP分子中。
则转化效率为 ，这些能量能使 ADP转化为ATP。
1、有氧呼吸的能量利用特点
4、有氧呼吸的特点（同有机物体外燃烧相比）：
① 条件温和(常温、常压、一定的pH等)
② 能量经过一系列的化学反应逐步释放
③ 有相当一部分能量储存在ATP中
34%
32mol
有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分存储在ATP中
二、有氧呼吸
P93思考·讨论
977.28KJ/2870KJx100% ≈34％
977.28KJ/30.54KJ=32
5、有氧呼吸能量利用意义：
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？
二、有氧呼吸
P93思考·讨论
答：可以保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：
1、可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；
2、能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
1
2
3
6
5
4
7
4
三个阶段都有产生：能量
1、推断下列概念图各数字含义
能量
两个阶段都有产生：[H]
[H]
O2
H2O
H2O
CO2
丙酮酸
葡萄糖
二、有氧呼吸
练一练
（练习册87页）典例：下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，下列有关叙述正确的是（ ）
A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组
B.若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则d瓶内的溶液会变黄
C.可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率
D.若c瓶和e瓶中溶液都变混浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式
C
都是实验组，互为对照
灰绿色
不能直接往瓶中加入酸性重铬酸钾，有毒性造成酵母菌死亡，应取样检测
可根据浑浊程度判断CO2的多少，进而判断呼吸方式
二、有氧呼吸