第五章 第三节 第一课时 细胞呼吸的原理和应用课件（30张ppt） -高一生物人教版（2019）必修一

(共30张PPT)
5.3 细胞呼吸的原理和应用
（第一课时）
第五章 细胞的能量供应和利用
新教材人教版·必修1 分子与细胞
生物学
情境导入——米酒制作过程
01 探究酵母菌呼吸作用的方式
课程目录
LEARNING GOALS
02 有氧呼吸
03 无氧呼吸
04 本节内容总结
05 课后巩固训练
探究·实践
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
细胞呼吸的实质：
呼吸作用的实质（不是定义）是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。也称为细胞呼吸。
细胞呼吸与燃烧的异同？
细胞呼吸与呼吸运动是否是同一概念？
剧烈氧化与缓慢氧化
不是，呼吸作用是在细胞内进行的代谢过程，呼吸运动是高等动物与外界进行气体交换的生理过程。
酵母菌酿酒过程中，既需要有氧环境，也需要无氧环境，其在有氧和无氧环境下，是否都能进行呼吸作用？产物有何不同？
探究·实践
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验分析
1.选材：
20g 酵母菌（单细胞真菌）分成两等份
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
①
②
③
④
⑤
⑦
⑧
⑨
⑥
酵母菌在营养充足、环境适宜时进行出芽生殖；营养匮乏，环境恶劣时进行孢子生殖。环境适宜时，生长周期短，增殖速度快，适合本实验
2、试剂：质量分数为5%的葡萄糖溶液
处理：要先煮沸再冷却至室温。目的：①排出氧气②消灭其他微生物
3、检测试剂
（1）检测CO2
选用试剂：澄清石灰水（遇二氧化碳变浑浊）
溴麝香草酚蓝水溶液（BTB）
特性（原理）：（PH≥7：蓝→6＜PH＜7：绿→PH＜6：黄）
(随CO2浓度的增加，溶液PH逐渐减小，颜色由蓝变绿再变黄)
（2）检测酒精
选用试剂：酸性重（chong）铬酸钾（K2Cr2O7）溶液
原理：酸性重铬酸钾溶液与酒精反应，溶液颜色由橙色变为灰绿色
实验分析
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验分析
3、反应装置
使进入A瓶的空气先经过NaOH处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰（如何验证/改进？）
封口放置一段时间（氧气耗尽）再连接石灰水
如何排除空气中氧气的干扰？
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验分析
4、实验现象
(1)检验CO2
a、澄清石灰水的浑浊程度
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
比较浑浊
较浑浊
CO2多
CO2少
拓展提升
b、溴麝香草酚蓝溶液(BTB)检测CO2
初始状态
蓝色PH≥7
加入A瓶滤液
黄色PH＜6
加入B瓶滤液
绿色6＜PH＜7
CO2多
CO2少
(2)检验酒精：
酸性重铬酸钾溶液检验酒精的有无
A中无酒精产生，B中产生酒精
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验分析
5、实验结论：
1、酵母菌在有氧和无氧情况下均可以进行细胞呼吸。
2、在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳。
3、在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量二氧化碳。
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。
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
归纳总结
01 探究酵母菌细胞呼吸的方式
自主探究
02 有氧呼吸
1.场所：
a.真核细胞：细胞质基质和线粒体（主要场所为线粒体）
b.原核细胞：细胞质基质
2、线粒体适于有氧呼吸的结构特点：
①双层膜结构，其中，[ ] 向内凹陷形成[ ] ，嵴上分布有[ ] ，基粒中含有有氧呼吸有关的酶。嵴使 ，
大大增加，进而增加了有氧呼吸面积。
②嵴周围充满了液态[ ] ，基质中含有[ ] 、 、[ ] 和有氧呼吸有关的酶，同时，线粒体自身也可合成一部分有氧呼吸有关的酶。
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
内膜
②
③
嵴
④
基粒
内膜表面积
⑥
基质
⑤
DNA
RNA
⑦
核糖体
总体预览
02 有氧呼吸
分部探究
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
2C3H4O3 + 4 [H] + 能量
（丙酮酸 CH3COCOOH）
场所：细胞质基质
①
丙酮酸和水彻底分解
酶
6CO2 +20 [H] + 能量
场所：线粒体基质
②
2C3H4O3
（丙酮酸）
[H]的氧化
酶
12H2O + 能量
场所：线粒体内膜
③
24[H] + 6O2
+ 6H2O
（少量ATP +热量）
（少量ATP+热量）
（大量ATP+热量）
[H]：一种高能物质—还原型辅酶I（NADH）的简单表述，可以理解为蕴含大量能量的还原氢，极易与氧气发生氧化反应，释放大量能量。
02 有氧呼吸
模型构建
C6H12O6
①
少量能量
ATP
热量
2C3H4O3
酶
4[H]
细胞质基质
6CO2
酶
6H2O
20[H]
线粒体基质
少量能量
ATP
热量
②
12H2O
大量
能量
ATP
热量
③
6O2
酶
线粒体内膜
02 有氧呼吸
名师点睛
1mol葡萄糖含有的能量为2870Kj，经有氧呼吸彻底氧化分解，977.54Kj能量储存在ATP中，其余能量以热量形式散失（形成1molATP需要消耗能量30.54Kj）。
请计算：1mol葡萄糖有氧呼吸可产生多少ATP，能量利用率为多少？
977.54÷30.54=32个
977.54÷2870=34%
有氧呼吸能量的去向：
02 有氧呼吸
名师点睛
02 ATP与ADP的相互转化
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
（ATP+热量）
1、C、H、O的来源于去向？
2、能量的来源与去向？
有机物中稳定的化学能被释放，大部分以热量形式散失或维持体温，少量用来合成ATP（活跃的化学能）
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
彻底氧化分解
大量ATP
自主探究
无氧呼吸过程共分两步：第一步和有氧呼吸第一步相同即：
（大部分高等植物、 酵母菌）
（马铃薯块茎、甜菜块根玉米胚及动物细胞）
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
2C3H4O3 +4 [H] +能量
（丙酮酸）
场所：细胞质基质
①
（少量ATP +热量）
②
酶
+ 2CO2
2C3H4O3 + 4[H]
2C2H5OH
（酒精）
2C3H4O3 + 4[H]
酶
2C3H6O3
（乳酸）
（丙酮酸）
（丙酮酸）
场所：细胞质基质
无氧呼吸第二步分为两种类型：
类型一：
类型二：
03 无氧呼吸
无氧呼吸只在第一步反应中形成少量ATP,第二步反应不产生ATP
深入探究
03 无氧呼吸
1mol的葡萄糖所含能量大约2870kJ的能量，氧化分解成乳酸以后，释放出196.65kJ的能量，其中61.08KJ能量用来合成ATP，请计算1mol葡萄糖能产生多少ATP
一部分以热能形式散失，另一部分储存在不彻底的氧化分解产物酒精或乳酸中。
2丙酮酸
（C3H4O3）
C6H12O6
酶
少量能量
4[H]
酶
酶
2酒精（C2H5OH）+2CO2
2乳酸（C3H6O3）
细胞质基质
不彻底氧化分解
1mol葡萄糖 196.65KJ能量
135.57KJ( 热能）
61.08KJ(储存在ATP中)
61.08KJ ÷ 30.54KJ ≈ 2 mol ATP
1mol的葡萄糖所含能量大约2870kJ的能量，氧化分解成乳酸以后，释放出196.65kJ的能量，其中61.08KJ能量用来合成2molATP。其余能量的去处？
一部分以热能形式散失，另一部分储存在不彻底的氧化分解产物酒精或乳酸中。
2丙酮酸
（C3H4O3）
C6H12O6
酶
少量能量
4[H]
酶
酶
2酒精（C2H5OH）+2CO2
2乳酸（C3H6O3）
细胞质基质
不彻底氧化分解
1mol葡萄糖 196.65KJ能量
135.57KJ( 热能）
61.08KJ(储存在ATP中)
61.08KJ ÷ 30.54KJ ÷ 1molATP ≈ 2molATP
转化效率
61.08KJ ÷ 196.65KJ × 100% ≈ 31%
1、无氧呼吸总反应式：
C6H12O6
酶
2C3H6O3＋少量能量(少量ATP+热量)
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量(少量ATP+热量)
C6H12O6
酶
3、场所：
2、能量去向：
葡萄糖无氧呼吸只产生少量能量，形成少量ATP,大部分能量储存在酒精或乳酸中。
只在细胞质基质中进行
细胞在无氧的条件下，葡萄糖等有机物经不完全分解，释放出少量能量的过程就是无氧呼吸。
4、无氧呼吸的定义
归纳总结
发酵：酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。产生酒精的叫做酒精发酵，产生乳酸的叫做乳酸发酵。
特例：醋酸发酵制醋是有氧呼吸。
03 无氧呼吸
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，叫做细胞呼吸。是异化作用（将细胞自身物质转化为
非己成分）的重要方式。
2、意义：
a、所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量。
b、细胞呼吸是生物代谢的枢纽：①代谢的中间产物可转化为甘油、氨基酸，
进一步合成脂肪、蛋白质等非糖类物质②非糖物质（脂肪、蛋白质）代谢形成
的某些产物（甘油、氨基酸）可转化为葡萄糖，参与呼吸作用 因此，蛋白质、
糖类和脂质的代谢，均可通过细胞呼吸联系起来
1、细胞呼吸的概念：
归纳总结
03 无氧呼吸
对比学习
03 无氧呼吸
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
能量
相同点 联系
实质
意义
细胞质基质和线粒体
始终在细胞质基质
需氧、酶
不需氧、需酶
6CO2、12H2O
酒精和CO2或乳酸
热量+大量（32ATP）
少量热量+少量（2ATP）
第一阶段从葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同
分解有机物，释放能量，合成ATP
为生物体的各项生命活动提供能量
分解彻底
分解不彻底
04 本节内容总结
无氧呼吸
05 课后巩固训练
1、下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述，错误的是(　　)
A．通过设置有氧和无氧两组实验互相对照，用于判断酵母菌的呼吸方式
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．实验的因变量可以是澄清石灰水是否变混浊
D．实验中将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
C
解析：生物实验设计的原则之一是对照原则，所以通过设置有氧和无氧两组实验进行互相对照，易于判断酵母菌的呼吸方式，A正确；该实验的自变量是有无氧气，温度、pH、培养液浓度等属于无关变量，B正确；有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，所以实验的因变量不能是澄清石灰水是否变混浊，C错误；实验中将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气，D正确。
2、下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列有关叙述错误的是
(　　)
A．甲装置试管中有酒精产生
B．甲装置中澄清石灰水不会变混浊
C．乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2
D．根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸
B
解析：甲装置探究的是酵母菌的无氧呼吸，会产生酒精和二氧化碳，故甲装置试管中有酒精产生，A正确；甲装置中酵母菌进行无氧呼吸，会产生酒精和二氧化碳，澄清石灰水会变混浊，B错误；乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，C正确；由于有氧呼吸产生的二氧化碳更多，澄清石灰水变混浊快且混浊程度大，故根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸，D正确。
05 课后巩固训练
3、如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是(　　)
A．①②④中能量值最大的是② B．③代表的物质是氧气
C．产生①②过程的场所是线粒体 D．酵母菌能完成图示全过程
解析：有氧呼吸过程中第三阶段释放的能量最多，即④最多，A错误；图中③表示水，B错误；产生①的场所是细胞质基质，产生②的场所是线粒体基质，C错误；酵母菌能够进行有氧呼吸，即能够完成图中的全过程，D正确。
D
05 课后巩固训练
(1)认为葡萄糖进入线粒体内被彻底氧化分解是错误的——葡萄糖需在细
胞质基质中先分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体分解。
(2)能量不可写成ATP——有氧呼吸的能量大部分以热能形式散失，少量转
移到ATP中。
(3)真核细胞的有氧呼吸必需有线粒体参与——没有线粒体的真核细胞只
能进行无氧呼吸(如蛔虫的细胞、哺乳动物成熟红细胞等)。
(4)原核细胞无线粒体但也能进行有氧呼吸——许多原核生物无线粒体，
但细胞中含有与有氧呼吸相关的酶，也能进行有氧呼吸(如蓝细菌、醋酸
杆菌等)。
名师点睛
05 课后巩固训练
4、马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是(　　)
A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来的
C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
B
解析：马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，A错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被分解成丙酮酸(和[H])，丙酮酸在第二阶段转化成乳酸，B正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸(和[H])属于无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C错误；马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，酸味会减少，D错误。
05 课后巩固训练