4.3.1 细胞呼吸的类型和有氧呼吸课件(共38张PPT有视频) 高中生物 北师大版 必修一
文档属性
| 名称 | 4.3.1 细胞呼吸的类型和有氧呼吸课件(共38张PPT有视频) 高中生物 北师大版 必修一 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 42.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-26 22:12:36 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
第三节 细胞呼吸
第1课时 细胞呼吸的类型和有氧呼吸
INDEX
索引
1
问题探讨
2
探究酵母菌的呼吸方式
3
有氧呼吸
4
无氧呼吸
5
无氧呼吸的应用
6
有氧呼吸的过程
7
检测评价
问题探讨
思考：密闭容器中由最初有O2到之后O2耗尽的过程中，酵母菌的细胞呼吸方式有无变化呢
观看家庭自制葡萄酒的视频。在密闭容器中加入葡萄汁（葡萄皮上有天然酵母菌）,几天后葡萄汁中就会产生气泡,在这个过程不断向外排气。一段时间后,美味的葡萄酒就酿好了，葡萄酒的酿制依赖于酵母菌的细胞呼吸。
家庭自制葡萄酒
PART
01
细胞呼吸的类型
探究酵母菌的呼吸方式
目的要求
1. 运用特定方法鉴定细胞呼吸产物。
2. 探究酵母菌在不同O2条件下的细胞呼吸方式。
3. 分析两种细胞呼吸类型的条件和产物。
实验原理
酵母菌是一种兼性厌氧型的单细胞真菌,在有氧和无氧环境中都能够生存。NaOH溶液能够吸收CO2。葡萄糖能够与本尼迪特试剂发生反应,生成砖红色沉淀。酸性重铬酸钾溶液能够与酒精发生反应,溶液由橙色变为灰绿色。
探究酵母菌的呼吸方式
蘸有NaOH溶液的脱脂棉
有氧实验装置
1. 预测U形管左支的红墨水的升降情况，为什么？
会上升。
酵母菌在有氧条件下进行细胞呼吸，消耗O2，生成的CO2被NaOH溶液吸收,因此烧瓶气压减小。
探究酵母菌的呼吸方式
蘸有NaOH溶液的脱脂棉
有氧实验装置
2. 通过本尼迪特试剂检测实验前后的酵母菌培养液中的葡萄糖的结果说明了什么？
酵母菌在有氧条件下进行细胞呼吸，消耗了葡萄糖。
探究酵母菌的呼吸方式
无氧实验装置
1. 预测U形管右支的红墨水的升降情况，为什么？
会下降。无氧组烧瓶内的酵母菌在不消耗O2的情况下生成CO2,导致气体体积增加。
探究酵母菌的呼吸方式
无氧实验装置
2. 通过本尼迪特试剂检测实验前后的酵母菌培养液中的葡萄糖的结果说明了什么？
酵母菌在无氧条件下进行细胞呼吸，消耗了葡萄糖。
探究酵母菌的呼吸方式
3. 实验后，用溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液检测有氧组和无氧组的酵母菌培养液，能得出什么结论？
酵母菌在无氧条件下能产生酒精，在有氧条件下不能产生酒精。
探究酵母菌的呼吸方式
有氧呼吸
有氧呼吸是细胞消耗氧气,将有机物彻底氧化分解为H2O和CO2,并释放出能量的过程。
概念：
反应式：
C6H12O6+6O2 6CO2+ 6H2O + 能量
酶
范围：
自然界中大多数生物都依赖有氧呼吸获得能量。
无氧呼吸
反应式：
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量（少量）
酶
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。
概念：
水淹的玉米
腐烂的根系
酿酒工艺
——酒精发酵
无氧呼吸
反应式：
C6H12O6 2C3H6O3 + 能量（少量）
酶
甜菜的块根
马铃薯的块茎
飞奔的运动员
思考：足球比赛后，为什么感觉到腿部酸痛
——乳酸发酵
无氧呼吸的应用
制泡菜
制酸奶
思考：制作泡菜时，坛沿周围为什么要注水
——乳酸发酵
无氧呼吸的应用
酿酒工艺
利用酵母菌发面
思考：1. 酿酒时，为什么要先通气，再密闭
2. 用发面蒸制的馒头，为什么口感比较松软？
——酒精发酵
进化历程
有氧呼吸与无氧呼吸的进化
水生→陆生
低等→高等
简单→复杂
思考：为什么有氧呼吸更能促进了生物的进化
与无氧呼吸相比,有氧呼吸能够更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用,因此有氧呼吸的出现使生物进化历程中出现更多样复杂的生命成为可能。
PART
02
有氧呼吸的过程
葡萄糖分解过程中能量的去向
资料1：1904年,英国生物化学家哈登发现酵母汁液中一种耐高温的小分子物质是完成葡萄糖发酵过程的必需物质,将其命名为辅酶Ⅰ。20世纪30年代,科学家分离出辅酶Ⅰ,发现它有NAD+和NADH两种状态,NAD+能够接受H+和高能电子,转化为NADH,而NADH能将H+和高能电子转移给其他分子。葡萄糖发酵过程必需有NAD+的参与。
1.1 NAD+在葡萄糖的发酵过程中起什么作用？
NAD+能够接受葡萄糖释放的电子和H+，将这部分能量暂时储存起来。
资料1：1904年,英国生物化学家哈登发现酵母汁液中一种耐高温的小分子物质是完成葡萄糖发酵过程的必需物质,将其命名为辅酶Ⅰ。20世纪30年代,科学家分离出辅酶Ⅰ,发现它有NAD+和NADH两种状态,NAD+能够接受H+和高能电子,转化为NADH,而NADH能将H+和高能电子转移给其他分子。葡萄糖发酵过程必需有NAD+的参与。
1.2 如果细胞中的辅酶Ⅰ均以NADH的形式存在,葡萄糖的发酵还能否继续进行？原因是什么？
若细胞中缺乏NAD+,则无法接受葡萄糖释放的电子和H+，葡萄糖的氧化分解就无法进行了。
葡萄糖分解过程中能量的去向
资料2：20世纪30年代,科学家发现细胞中的一种脱氢酶能够与葡萄糖分解
产生的三碳糖结合,催化其氧化生成三碳酸。三碳糖氧化过程中脱落的H+、电子与NAD+结合,生成NADH,同时释放的部分能量使其与一个磷酸基团形成磷酸酐键。最后磷酸基团连同磷酸酐键一起转移给ADP,生成一分子ATP。
2. 在上述葡萄糖的氧化过程中,葡萄糖释放的能量转移到了哪些物质中
释放的能量转移到了NADH、ATP中。
葡萄糖分解过程中能量的去向
葡萄糖
第一阶段
有氧呼吸过程
ADP+Pi
ATP
OH
C=O
C=O
CH3
丙酮酸
——糖酵解
1. 第一阶段又被称为________，这一过程是葡萄糖氧化的必经途径。
2.糖酵解过程的产物有_______、
________和________。
糖酵解
丙酮酸
[H]
ATP
丙酮酸和[H]的进一步氧化
资料1：科学家发现,向鸽子胸肌悬浮液中加入柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸等有机酸,都能大大提高丙酮酸的氧化分解速率,而且线粒体中存在柠檬酸→α-酮戊二酸→琥珀酸→草酰乙酸的反应途径。如果向悬浮液中加入一种能与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶的物质,阻断琥珀酸向草酰乙酸的转化,则琥珀酸堆积,丙酮酸的氧化分解停止。若在这一情况下向悬浮液中加入草酰乙酸,也会使琥珀酸的堆积量増加。
1. 根据资料1的结果，尝试写出丙酮酸氧化分解生成CO2和[H]的过程，并根据各种有机酸的结构式，写出该过程的哪些环节有[H]和CO2生成？
资料2：20世纪60年代,米切尔提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H+泵到线粒体内膜和外膜的间隙中,H+ 再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质,推动该酶催化ATP的合成。之后,科学家测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人エ脂质体上,人为控制脂质体膜内、外两侧形成浓度梯度时,脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。
2.1 [H]氧化过程中释放的电子和H+的最终受体是什么物质？
O2
丙酮酸和[H]的进一步氧化
资料2：20世纪60年代,米切尔提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H+泵到线粒体内膜和外膜的间隙中,H+再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质,推动该酶催化ATP的合成。之后,科学家测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人エ脂质体上,人为控制脂质体膜内、外两侧形成浓度梯度时,脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。
2. 2 线粒体内膜在生成ATP的过程中起什么作用？
线粒体内膜上有捕获和传递电子、运输H+的特殊蛋白质，线粒体内膜上还有催化ATP合成的酶。
丙酮酸和[H]的进一步氧化
有氧呼吸的第二阶段
1. 有氧呼吸第二阶段发生在______________中。
丙酮酸
CO2
NADH
2. 有氧呼吸第二阶段需要O2的参与吗？
3. 试写出有氧呼吸第二阶段的简要反应式。
线粒体基质
不需要
有氧呼吸的第三阶段
1. 有氧呼吸第三阶段发生在_______________。
线粒体内膜上
有氧呼吸的第三阶段
2. 参与有氧呼吸第三阶段的蛋白质有哪些，它们都有什么功能？
有氧呼吸的全过程
1
糖酵解
2
三羧酸循环
3
电子传递链
看视频，思考这三个阶段发生的场所：
有氧呼吸的全过程
根据有氧呼吸的过程写出有氧呼吸的总反应式：
有氧呼吸与其他物质代谢的联系
有氧呼吸不仅是细胞的能量之源，也是细胞_________和________的枢纽。
根据图示，解释糖类和蛋白质摄入过量也会导致肥胖。
合成代谢
分解代谢
选择
1. 不同生物在不同O2条件下细胞呼吸的产物可能有差异。以葡萄糖为呼吸底物，在细胞呼吸前后会发生气体体积变化的是（ ）
A. 乳酸菌在完全无O2条件下
B. 动物肌肉在O2充足条件下
C. 马铃薯块茎在O2不足条件下
D. 苹果组织在O2不足条件下
D
检测评价
选择
2. 剧烈运动的过程中，肌肉细胞进行细胞呼吸的特点是（ ）
A. 只有有氧呼吸
B. 只有无氧呼吸
C. 既有有氧呼吸,又有无氧呼吸
D. 既能产生酒精,又能产生乳酸
C
选择
3. 现有酵母菌甲进行有氧呼吸，酵母菌乙进行发酵，若它们消耗了等量的葡萄糖，则它们释放的二氧化碳与酵母菌甲吸入的氧气之比为（ ）
A. 1:2 B. 2:3
C. 3:4 D. 4:3
D
选择
4. 某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙两组实验，实验装置如下图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。请回答下列问题：
（1）请写出甲组中酵母菌细胞呼吸的反应式。
C6H12O6 2C2H5OH ＋ 2CO2 ＋ 能量（少量）
酶
选择
4. 某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙两组实验，实验装置如下图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。请回答下列问题：
（2）一段时间内产生CO2总量的变化趋势是（ ）
A B C D
A
选择
5. 有氧呼吸是一系列的氧化还原反应，在有氧呼吸的第一阶段、第二阶段都会产生[H]，[H]最终在第三阶段生成水。在此过程中，O2的作用是（ ）
A. 参与酶的催化作用
B. 氧化葡萄糖形成丙酮酸
C. 葡萄糖中的碳结合生成CO2
D. 在电子传递链的末端与[H]结合生成水
D
谢谢观看！
第三节 细胞呼吸
第1课时 细胞呼吸的类型和有氧呼吸
INDEX
索引
1
问题探讨
2
探究酵母菌的呼吸方式
3
有氧呼吸
4
无氧呼吸
5
无氧呼吸的应用
6
有氧呼吸的过程
7
检测评价
问题探讨
思考：密闭容器中由最初有O2到之后O2耗尽的过程中，酵母菌的细胞呼吸方式有无变化呢
观看家庭自制葡萄酒的视频。在密闭容器中加入葡萄汁（葡萄皮上有天然酵母菌）,几天后葡萄汁中就会产生气泡,在这个过程不断向外排气。一段时间后,美味的葡萄酒就酿好了，葡萄酒的酿制依赖于酵母菌的细胞呼吸。
家庭自制葡萄酒
PART
01
细胞呼吸的类型
探究酵母菌的呼吸方式
目的要求
1. 运用特定方法鉴定细胞呼吸产物。
2. 探究酵母菌在不同O2条件下的细胞呼吸方式。
3. 分析两种细胞呼吸类型的条件和产物。
实验原理
酵母菌是一种兼性厌氧型的单细胞真菌,在有氧和无氧环境中都能够生存。NaOH溶液能够吸收CO2。葡萄糖能够与本尼迪特试剂发生反应,生成砖红色沉淀。酸性重铬酸钾溶液能够与酒精发生反应,溶液由橙色变为灰绿色。
探究酵母菌的呼吸方式
蘸有NaOH溶液的脱脂棉
有氧实验装置
1. 预测U形管左支的红墨水的升降情况，为什么？
会上升。
酵母菌在有氧条件下进行细胞呼吸，消耗O2，生成的CO2被NaOH溶液吸收,因此烧瓶气压减小。
探究酵母菌的呼吸方式
蘸有NaOH溶液的脱脂棉
有氧实验装置
2. 通过本尼迪特试剂检测实验前后的酵母菌培养液中的葡萄糖的结果说明了什么？
酵母菌在有氧条件下进行细胞呼吸，消耗了葡萄糖。
探究酵母菌的呼吸方式
无氧实验装置
1. 预测U形管右支的红墨水的升降情况，为什么？
会下降。无氧组烧瓶内的酵母菌在不消耗O2的情况下生成CO2,导致气体体积增加。
探究酵母菌的呼吸方式
无氧实验装置
2. 通过本尼迪特试剂检测实验前后的酵母菌培养液中的葡萄糖的结果说明了什么？
酵母菌在无氧条件下进行细胞呼吸，消耗了葡萄糖。
探究酵母菌的呼吸方式
3. 实验后，用溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液检测有氧组和无氧组的酵母菌培养液，能得出什么结论？
酵母菌在无氧条件下能产生酒精，在有氧条件下不能产生酒精。
探究酵母菌的呼吸方式
有氧呼吸
有氧呼吸是细胞消耗氧气,将有机物彻底氧化分解为H2O和CO2,并释放出能量的过程。
概念：
反应式：
C6H12O6+6O2 6CO2+ 6H2O + 能量
酶
范围：
自然界中大多数生物都依赖有氧呼吸获得能量。
无氧呼吸
反应式：
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量（少量）
酶
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。
概念：
水淹的玉米
腐烂的根系
酿酒工艺
——酒精发酵
无氧呼吸
反应式：
C6H12O6 2C3H6O3 + 能量（少量）
酶
甜菜的块根
马铃薯的块茎
飞奔的运动员
思考：足球比赛后，为什么感觉到腿部酸痛
——乳酸发酵
无氧呼吸的应用
制泡菜
制酸奶
思考：制作泡菜时，坛沿周围为什么要注水
——乳酸发酵
无氧呼吸的应用
酿酒工艺
利用酵母菌发面
思考：1. 酿酒时，为什么要先通气，再密闭
2. 用发面蒸制的馒头，为什么口感比较松软？
——酒精发酵
进化历程
有氧呼吸与无氧呼吸的进化
水生→陆生
低等→高等
简单→复杂
思考：为什么有氧呼吸更能促进了生物的进化
与无氧呼吸相比,有氧呼吸能够更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用,因此有氧呼吸的出现使生物进化历程中出现更多样复杂的生命成为可能。
PART
02
有氧呼吸的过程
葡萄糖分解过程中能量的去向
资料1：1904年,英国生物化学家哈登发现酵母汁液中一种耐高温的小分子物质是完成葡萄糖发酵过程的必需物质,将其命名为辅酶Ⅰ。20世纪30年代,科学家分离出辅酶Ⅰ,发现它有NAD+和NADH两种状态,NAD+能够接受H+和高能电子,转化为NADH,而NADH能将H+和高能电子转移给其他分子。葡萄糖发酵过程必需有NAD+的参与。
1.1 NAD+在葡萄糖的发酵过程中起什么作用？
NAD+能够接受葡萄糖释放的电子和H+，将这部分能量暂时储存起来。
资料1：1904年,英国生物化学家哈登发现酵母汁液中一种耐高温的小分子物质是完成葡萄糖发酵过程的必需物质,将其命名为辅酶Ⅰ。20世纪30年代,科学家分离出辅酶Ⅰ,发现它有NAD+和NADH两种状态,NAD+能够接受H+和高能电子,转化为NADH,而NADH能将H+和高能电子转移给其他分子。葡萄糖发酵过程必需有NAD+的参与。
1.2 如果细胞中的辅酶Ⅰ均以NADH的形式存在,葡萄糖的发酵还能否继续进行？原因是什么？
若细胞中缺乏NAD+,则无法接受葡萄糖释放的电子和H+，葡萄糖的氧化分解就无法进行了。
葡萄糖分解过程中能量的去向
资料2：20世纪30年代,科学家发现细胞中的一种脱氢酶能够与葡萄糖分解
产生的三碳糖结合,催化其氧化生成三碳酸。三碳糖氧化过程中脱落的H+、电子与NAD+结合,生成NADH,同时释放的部分能量使其与一个磷酸基团形成磷酸酐键。最后磷酸基团连同磷酸酐键一起转移给ADP,生成一分子ATP。
2. 在上述葡萄糖的氧化过程中,葡萄糖释放的能量转移到了哪些物质中
释放的能量转移到了NADH、ATP中。
葡萄糖分解过程中能量的去向
葡萄糖
第一阶段
有氧呼吸过程
ADP+Pi
ATP
OH
C=O
C=O
CH3
丙酮酸
——糖酵解
1. 第一阶段又被称为________，这一过程是葡萄糖氧化的必经途径。
2.糖酵解过程的产物有_______、
________和________。
糖酵解
丙酮酸
[H]
ATP
丙酮酸和[H]的进一步氧化
资料1：科学家发现,向鸽子胸肌悬浮液中加入柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸等有机酸,都能大大提高丙酮酸的氧化分解速率,而且线粒体中存在柠檬酸→α-酮戊二酸→琥珀酸→草酰乙酸的反应途径。如果向悬浮液中加入一种能与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶的物质,阻断琥珀酸向草酰乙酸的转化,则琥珀酸堆积,丙酮酸的氧化分解停止。若在这一情况下向悬浮液中加入草酰乙酸,也会使琥珀酸的堆积量増加。
1. 根据资料1的结果，尝试写出丙酮酸氧化分解生成CO2和[H]的过程，并根据各种有机酸的结构式，写出该过程的哪些环节有[H]和CO2生成？
资料2：20世纪60年代,米切尔提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H+泵到线粒体内膜和外膜的间隙中,H+ 再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质,推动该酶催化ATP的合成。之后,科学家测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人エ脂质体上,人为控制脂质体膜内、外两侧形成浓度梯度时,脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。
2.1 [H]氧化过程中释放的电子和H+的最终受体是什么物质？
O2
丙酮酸和[H]的进一步氧化
资料2：20世纪60年代,米切尔提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H+泵到线粒体内膜和外膜的间隙中,H+再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质,推动该酶催化ATP的合成。之后,科学家测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人エ脂质体上,人为控制脂质体膜内、外两侧形成浓度梯度时,脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。
2. 2 线粒体内膜在生成ATP的过程中起什么作用？
线粒体内膜上有捕获和传递电子、运输H+的特殊蛋白质，线粒体内膜上还有催化ATP合成的酶。
丙酮酸和[H]的进一步氧化
有氧呼吸的第二阶段
1. 有氧呼吸第二阶段发生在______________中。
丙酮酸
CO2
NADH
2. 有氧呼吸第二阶段需要O2的参与吗？
3. 试写出有氧呼吸第二阶段的简要反应式。
线粒体基质
不需要
有氧呼吸的第三阶段
1. 有氧呼吸第三阶段发生在_______________。
线粒体内膜上
有氧呼吸的第三阶段
2. 参与有氧呼吸第三阶段的蛋白质有哪些，它们都有什么功能？
有氧呼吸的全过程
1
糖酵解
2
三羧酸循环
3
电子传递链
看视频，思考这三个阶段发生的场所：
有氧呼吸的全过程
根据有氧呼吸的过程写出有氧呼吸的总反应式：
有氧呼吸与其他物质代谢的联系
有氧呼吸不仅是细胞的能量之源，也是细胞_________和________的枢纽。
根据图示，解释糖类和蛋白质摄入过量也会导致肥胖。
合成代谢
分解代谢
选择
1. 不同生物在不同O2条件下细胞呼吸的产物可能有差异。以葡萄糖为呼吸底物，在细胞呼吸前后会发生气体体积变化的是（ ）
A. 乳酸菌在完全无O2条件下
B. 动物肌肉在O2充足条件下
C. 马铃薯块茎在O2不足条件下
D. 苹果组织在O2不足条件下
D
检测评价
选择
2. 剧烈运动的过程中，肌肉细胞进行细胞呼吸的特点是（ ）
A. 只有有氧呼吸
B. 只有无氧呼吸
C. 既有有氧呼吸,又有无氧呼吸
D. 既能产生酒精,又能产生乳酸
C
选择
3. 现有酵母菌甲进行有氧呼吸，酵母菌乙进行发酵，若它们消耗了等量的葡萄糖，则它们释放的二氧化碳与酵母菌甲吸入的氧气之比为（ ）
A. 1:2 B. 2:3
C. 3:4 D. 4:3
D
选择
4. 某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙两组实验，实验装置如下图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。请回答下列问题：
（1）请写出甲组中酵母菌细胞呼吸的反应式。
C6H12O6 2C2H5OH ＋ 2CO2 ＋ 能量（少量）
酶
选择
4. 某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙两组实验，实验装置如下图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。请回答下列问题：
（2）一段时间内产生CO2总量的变化趋势是（ ）
A B C D
A
选择
5. 有氧呼吸是一系列的氧化还原反应，在有氧呼吸的第一阶段、第二阶段都会产生[H]，[H]最终在第三阶段生成水。在此过程中，O2的作用是（ ）
A. 参与酶的催化作用
B. 氧化葡萄糖形成丙酮酸
C. 葡萄糖中的碳结合生成CO2
D. 在电子传递链的末端与[H]结合生成水
D
谢谢观看！