生物人教版（2019）必修1 5.3细胞呼吸的原理和应用（共49张ppt2个视频）

(共49张PPT)
细胞呼吸的原理和应用
1.为什么加了酵母的面粉蒸出的馒头多孔松软
答：酵母菌呼吸作用产生二氧化碳，使得馒头松软多孔
2.为什么加了酵母的面粉放置时间久了会有酒味 酵母菌起了什么作用
答：酵母菌进行无氧呼吸产生了酒精
一、新课导入
细胞呼吸
细胞呼吸的实质：
细胞内有机物氧化分解，并释放能量，也叫呼吸作用。
有机物
氧化分解
分解产物
能量
讨论：
①细胞中氧化分解释放能量的有机物主要是什么？
②细胞呼吸是否都需要氧？
酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌
探究呼吸方式的理想材料
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
观察结果
分析结论
酵母菌在有氧和无氧条件下是否都可以进行细胞呼吸？呼吸作用的产物分别是什么？
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
作出假设
设计实验
进行实验
观察结果
分析结论
提出问题
酵母菌在有氧和无氧条件下是否都可以进行细胞呼吸？产物是否相同？
酵母菌在有氧和无氧条件下都可以进行细胞呼吸
有氧呼吸 CO2 无氧呼吸 CO2+酒精
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
产生
产生
设计实验
进行实验
观察结果
分析结论
提出问题
作出假设
确定实验目的
酵母菌在有氧和无氧条件下是否都可以进行细胞呼吸？产物是否相同？
酵母菌在有氧和无氧条件下都可以进行细胞呼吸
产物不相同
如何控制自变量？
如何检测因变量？
如何控制无关变量
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
设计实验
自变量
因变量
无关变量
细胞呼吸条件：
有氧/无氧
如何控制？
通气/密闭
相同且适宜
温度、PH、葡萄糖溶液、酵母活性等
是否产生CO2/酒精
怎样检测？
1、CO2的检测方法
（1）CO2使澄清石灰水变浑浊
（2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
2、酒精的检测
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
设计实验
进行实验
观察结果
分析结论
提出问题
作出假设
酵母菌在有氧和无氧条件下是否都可以进行细胞呼吸？产物是否相同？
酵母菌在有氧和无氧条件下都可以进行细胞呼吸
产物不相同
实验步骤：
1、配置酵母菌培养液
2、组装实验装置
3、培养、观察、检测、记录
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
2、组装实验装置呢？
实验组
甲组：有氧气
乙组：无氧气
通气
密封
对比实验
1、配置酵母菌培养液？
新鲜的食用酵母菌（10g）+5%葡萄糖溶液（240ml)
进行实验
实验设计: 有氧呼吸装置
10％NaOH溶液
（吸收通入空气中的CO2，避免对实验结果产生影响）
葡萄糖溶液＋酵母菌
(培养酵母菌)
第一个锥形瓶:
第二个锥形瓶:
第三个锥形瓶:
澄清的石灰水或者溴麝香草酚蓝溶液
(根据混浊程度进行比较CO2的产生量或者根据溶液颜色的变化时间长短比较)
接入橡皮球或气泵
(保持通入空气)
B瓶应封口一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？
耗尽B瓶中的O2，确保CO2均来自无氧呼吸
实验设计: 无氧呼吸装置
A、B培养瓶中先加入等量的加热煮沸后冷却的葡萄糖溶液，再接种等量酵母菌。其中加热煮沸的目的是什么？
除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响。
杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌，避免对实验结果的干扰。
2、组装实验装置呢？
1、配置酵母菌培养液？
新鲜的食用酵母菌（10g）+5%葡萄糖溶液（240ml)
进行实验
培养、观察、检测、记录
2、检测CO2的产生：澄清的石灰水的浑浊程度或者溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短（由蓝变绿再变黄）
3、检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与去滤液的酒精发生反应，变成灰绿色。
1、将实验装置放到25-35℃的环境中培养8-10h
实验结果
有氧条件
无氧条件
项目
澄清石灰水
重铬酸钾
混浊（快）
无变化
CO2
酒精
试剂
橙色→灰绿色
混浊（慢）
设计实验
进行实验
观察结果
分析结论
提出问题
作出假设
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧条件
无氧条件
项目
澄清石灰水
重铬酸钾
混浊（快）
无变化
CO2
酒精
试剂
橙色→灰绿色
混浊（慢）
1、酵母菌在有氧条件下进行进行有氧呼吸，产生大量的CO2，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CO2，同时也产生酒精
1.如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列说法正确的是
A.两个装置均需要在黑暗条件下进行
B.在装置乙的Ⅲ中可检测到有酒精生成
C.装置乙中的Ⅱ应先封口放置一段时间，再与Ⅲ连接
D.装置甲中NaOH溶液的作用是吸收Ⅰ中的CO2
√
C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
增大膜面积
分布有氧呼吸的酶
1、主要场所：线粒体
基质
2、总反应式
分布有氧呼吸的酶
三、有氧呼吸
（1）第一阶段：
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能
ATP
热
线粒体
细胞质基质
①
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
+4[H] +能量
场所：细胞质基质
2C3H4O3
（少量）
三、有氧呼吸
（2）第二阶段：
线粒体
6CO2
能
ATP
热
20[H]
②
丙酮酸彻底分解
酶
6CO2 +20[H]+ 能量
场所：线粒体基质
2C3H4O3
+6H2O
（少量）
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能
ATP
热
细胞质基质
①
酶
6H2O
三、有氧呼吸
（3）第三阶段：
12H2O
6O2
酶
能
ATP
热
细胞质基质
③
[H]的氧化
酶
12H2O + 能量
场所：线粒体内膜
24[H] + 6O2
（大量）
线粒体
6CO2
能
ATP
热
20[H]
②
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能
ATP
热
①
酶
6H2O
三、有氧呼吸
第一阶段（细胞质基质）
第二阶段（线粒体基质）
第三阶段（线粒体内膜）
2C3H4O3+6H2O
20[H] +6CO2 +少量能量
2C3H4O3+ 4[H]+少量能量
C6H12O6
酶
酶
24[H]+6O2
12H2O+大量能量
酶
(丙酮酸)
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
三、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
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸三个阶段的比较
三、有氧呼吸
元素去向
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
三、有氧呼吸
03
有氧呼吸的概念
细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和H2O，释放能量，产生大量ATP 的过程。
有氧呼吸的特点(同有机物体外燃烧相比)
a.过程温和(常温、常压、一定的pH等)
b.能量逐步释放
c.释放的能量有一部分储存在ATP中。
思考讨论：1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放能量2870kJ。其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.
32mol
34%
有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分能量存储在ATP中
1、场所：
细胞质基质
2、过程：
第一阶段
第二阶段
C6H12O6
酶
能量
+
2C3H4O3
4[ H ]
酶
酶
或
2C2H5OH + 2CO2
2C3H6O3
无氧呼吸第一阶段产生少量的能量（196.65KJ），61.08KJ储存在ATP中，近69%以热能的形式散失；
第二阶段不产生能量。
能产生几个ATP？
2 ATP
ADP + Pi
酶
热能
四、无氧呼吸
无氧呼吸二个阶段的比较
无氧呼吸类型：酒精发酵、乳酸发酵 场所 反应物 生成物 释能
第一阶段
第二阶段
项目
阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
细胞质基质
CO2、酒精
或乳酸
无
丙酮酸、[H]
无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。
想一想：
为什么无氧呼吸比有氧呼吸释放能量少，那些能量哪去了？
是指细胞在没有氧参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
3、无氧呼吸概念：
①酒精发酵： C6H12O6
酶
②乳酸发酵： C6H12O6
2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量
酶
酵母菌和大多数的植物
乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞在缺氧时
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。产生酒精的叫酒精发酵。产生乳酸的叫乳酸发酵。
4、分类及总反应方程式：
四、无氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
能量
产能阶段
相同 联系 实质 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
三个阶段都释放能量
仅在第一阶段释放能量
①为生物体提供能量；
细胞呼吸意义：
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
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。
有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。
细胞呼吸：
细胞呼吸
能
量
热能
散失
能量
转移
ATP
ADP
Pi
能
量
细胞分裂
生长发育
主动运输
肌肉收缩
神经冲动的传导
C6H12O6
CO2＋H2O
②生物体代谢的枢纽。
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 +12H2O + 能量
C6H12O6 2 C2H5OH（酒精）+ 2 CO2 + 能量
酶
酶
2C3H6O3（乳酸）+ 能量
C6H12O6
酶
有水生成
有酒精或乳酸生成
五、细胞呼吸方式判断
一定存在有氧呼吸
一定存在无氧呼吸
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 +12H2O + 能量
C6H12O6 2 C2H5OH（酒精）+ 2 CO2 + 能量
酶
酶
2C3H6O3（乳酸）+ 能量
C6H12O6
酶
无O2吸收，有CO2释放，进行产生_____的__________
无O2吸收，无CO2释放，进行产生____ _的__________
乳酸
无氧呼吸
酒精
无氧呼吸
活细胞中
五、细胞呼吸方式判断
酒精量＝CO2量
酒精量＜CO2量
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 +12H2O + 能量
C6H12O6 2 C2H5OH（酒精）+ 2 CO2 + 能量
酶
酶
2C3H6O3（乳酸）+ 能量
C6H12O6
酶
只进行无氧呼吸
两种呼吸方式同时进行，
多出的CO2来自有氧呼吸
五、细胞呼吸方式判断
O2吸收量＝CO2释放量
O2吸收量＜CO2释放量
CO2释放量C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 +12H2O + 能量
C6H12O6 2 C2H5OH（酒精）+ 2 CO2 + 能量
酶
酶
2C3H6O3（乳酸）+ 能量
C6H12O6
酶
只进行有氧呼吸
或同时无氧呼吸生成乳酸
两种呼吸方式同时进行，
多出的CO2来自无氧呼吸
细胞呼吸的底物中可能有脂肪
五、细胞呼吸方式判断
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 +12H2O + 能量
C6H12O6 2 C2H5OH（酒精）+ 2 CO2 + 能量
酶
酶
2C3H6O3（乳酸）+ 能量
C6H12O6
酶
无氧呼吸：酒精量 = CO2量
有氧呼吸：O2吸收量＝CO2释放量
产生等量CO2时消耗的葡萄糖
无氧呼吸：有氧呼吸=3：1
五、细胞呼吸方式判断
结果预测和结论：
a.若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子只进行有氧呼吸；
b.若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子只进行无氧呼吸；
c.若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。
左移
不动
不动
右移
左移
右移
经典题型：液滴移动问题
包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料
抑制破伤风杆菌等厌氧病菌的繁殖
六、细胞呼吸原理的应用
中耕松土 稻田适时排水
促进根系的有氧呼吸，有利于作物的生长及对矿质离子的吸收；
防止根细胞无氧呼吸产生酒精，产生毒害作用，出现烂根
减弱呼吸作用，减少有机物的消耗
储藏果实、蔬菜时，降低温度、降低氧含量：
避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸导致肌肉酸胀乏力
提倡慢跑等有氧运动：
① 不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
② 同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。
③ 同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
（1）内部因素
遗传因素(决定酶的种类和数量)
七、影响细胞呼吸的因素
温度
呼吸速率
（2）外部因素——温度
① 低温下贮存蔬菜、水果
② 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。
应
用
温度主要通过影响酶活性来影响呼吸速率。
七、影响细胞呼吸的因素
（3）外部因素——水
细胞含水量
呼吸速率
水既是原料，又是产物，细胞呼吸必需在水环境中才能进行。在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。
稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风干，减少水分，降低呼吸消耗。
应
用
七、影响细胞呼吸的因素
O2浓度
CO2释放量
无氧呼吸：以酒精发酵为例，无氧呼吸随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强， O2浓度达到一定值时，被完全抑制。
O2浓度
CO2释放量
有氧呼吸：在一定范围内，有氧呼吸随O2浓度增加而增加，当O2浓度达到一定值时，由于酶和底物浓度的抑制，将不再增加。
（3）外部因素——O2浓度
七、影响细胞呼吸的因素
（4）外部因素——CO2浓度
5
CO2（%）
1.0
0.5
10
15
20
O
呼吸速率
① 地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。
应
用
作为呼吸产物，根据化学平衡，CO2浓度高会抑制细胞呼吸的进行。
七、影响细胞呼吸的因素
（5）外部因素——O2/CO2浓度
5
O2（%）
1.0
0.5
P
R
10
15
20
D
Q
T
O
CO2释放量
R点的含义？
R点对应O2浓度下，呼吸速率最低，有机物消耗最少。
思
考
QD：无氧呼吸速率
OPT：有氧呼吸速率
QPT：呼吸速率
七、影响细胞呼吸的因素
（5）外部因素——O2/CO2浓度
A
5
O2（%）
1.0
0.5
B
P
R
C
10
15
20
D
Q
T
O
CO2释放量
B点的含义？
有氧呼吸CO2释放量与无氧呼吸CO2释放量相等
思
考
Q D：无氧呼吸速率
OPT：有氧呼吸速率
QPT：呼吸速率
七、影响细胞呼吸的因素
不消耗O2，只进行无氧呼吸。
B点：
C点之后：
只进行有氧呼吸。
无氧呼吸消失。
A
P
C
B
0 5 10 15 20 25
无氧呼吸CO2释放量
CO2生成总量
有氧呼吸CO2释放量
释放量
CO2
O2浓度%
D
A点：
重点分析：O2浓度对细胞呼吸速率的曲线分析
P点：CO2释放量最低
细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。
对应的O2浓度（D点），利于储藏和保存
O2浓度为0-10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
思维训练
关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释……