5.3 细胞呼吸的原理和应用 课件（共49张ppt）

(共49张PPT)
细胞的能量“通货”是ATP。ATP分子一种特殊的化学键中能量的主要来源是呼吸作用。
葡萄糖中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量物质ATP的呢？
5.3 细胞呼吸的原理和应用
有氧运动
细胞呼吸是指________在细胞内经过一系列的__________，生成______或其他产物，释放出_____并生成_____的过程。
细胞呼吸（呼吸作用）
有机物
氧化分解
CO2
能量
ATP
【注意】呼吸≠呼吸作用
氧化分解有机物，释放能量
实质：
呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
　　葡萄美酒夜光杯， 欲饮琵琶马上催。
一种单细胞的真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
酵母菌：
酵母菌细胞呼吸的方式
探究
事例1：馒头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是因为发面时加入酵母菌，酵母菌细胞呼吸产生了CO2 ， CO2受热膨胀。
事例2：酿酒过程中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精。
设计实验
酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）
提出问题
进行实验
分析结果，得出结论
CO2
有氧
产生
无氧
CO2和酒精
产生
作出假设
科学探究步骤：
设计实验
实验思路？
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
酒精、CO2
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二氧化碳。
培养液浓度、温度、PH、培养的时间等。
特别关注的问题
1. 怎样控制有氧和无氧条件？
2. 怎样鉴定酒精和CO2的产生？
如何比较CO2产生的多少？
3. 怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？
3.设计实验
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，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。（也叫相互对照实验）
CO2的检测：
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
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：橙色→灰绿色
3.CO2传感器
（3）怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？
3.设计实验
配制酵母菌培养液
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%的葡萄糖溶液。
有氧呼吸装置：
无氧呼吸装置：
10％NaOH溶液
吸收通入空气中的CO2
（以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。）
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
根据混浊程度进行比较CO2的产生量
橡皮球、气泵
（保持通入空气）
葡萄糖溶液＋酵母菌
封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接
（使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境）
第一个 锥形瓶：
第二个 锥形瓶：
溴麝香草酚蓝水溶液
蓝 绿 黄，根据溶液颜色的变化时间长短比较
澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液
根据混浊程度、颜色的变化时间进行比较CO2的产生量
酵母菌培养液的滤液 ＋ 溶有重铬酸钾的浓硫酸（橙色）
（灰绿色）
（橙色）
实验开始：A装置（35°C)
实验开始：B装置（35°C)
实验进行 3小时
A装置（35°C) B装置（35°C)
用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精
溶有重铬酸钾的浓硫酸
+ A装置的酵母菌滤液
+ B装置的酵母菌滤液
灰绿色
不变灰绿色
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验结论：
　　(1) 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳。
　　(2) 在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。
　　(3) 在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。
探究：如何改进装置可以知道不是空气中的
二氧化碳在起作用呢？
再探究
有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误观点？
葡萄糖
水溶液
葡萄糖
水溶液
有氧呼吸：
无氧呼吸：
二、细胞呼吸的方式
细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，产生酒精和CO2，或转化成乳酸，同时释放出少量能量的过程。
阅读课本92页，思考：
1、有氧呼吸分成几个阶段？反应物和生成物分别是什么？在哪里进行？
2、各个阶段释放的能量多少？
3、O2是在哪个阶段被利用的？
有氧呼吸
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。
外膜
内膜
基质
膜间隙
嵴
1.有氧呼吸的过程
场所：线粒体内膜
[H]的氧化
酶
12H2O + 能量
第三阶段：
24[H] + 6O2
（大量）
场所：线粒体基质
场所：细胞质基质
酶
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
+4[H] + 能量
第一阶段：
（少量）
2CH3COCOOH
酶
丙酮酸彻底分解
6CO2+20[H]+能量
第二阶段：
2CH3COCOOH
+6H2O
（少量）
能量去哪？
丙酮酸
丙酮酸
在细胞内，1 mol的葡萄糖彻底氧化分解以后，释放的能量约为2870kJ，其中可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，余下能量则以热能的形式散失掉了。
线粒体
细胞质基质
C6H12O6
2丙酮酸
酶
少量[H]
少量
能量
CO2
酶
大量[H]
酶
O2
大量能量
少量
能量
H2O
H2O
思考：为什么有氧呼吸的三个阶段在不同的场所进行？
2丙酮酸
①
②
③
思考：
产物 H2O 和 CO2 中的O来自葡萄糖还是氧气？
有氧呼吸在哪个阶段才需要氧气？
水产生于哪个阶段？哪个阶段释放大量能量？
水消耗于哪个阶段？
酶
能量
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +
C：
H：
O：
H2O →[H] →H2O
O2 →H2O
C6H12O6 →丙酮酸→CO2
C6H12O6 →丙酮酸→CO2
H2O → CO2
丙酮酸→[H] →H2O
[H] →H2O
C6H12O6
C6H12O6+6H2O+6*O2 6CO2+ 12H2*O +能量
酶
总反应式：
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
有氧呼吸三个阶段的比较
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸[H]
2ATP
丙酮酸
H2O
CO2、[H]
2ATP
[H]、O2
H2O
28ATP
线粒体基质
线粒体内膜
　　1. 如图表示细胞呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是（　　　）
　　A. ①、②和③分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质
　　B. ①和②中所含酶的种类相同
　　C. ②和③都能产生大量ATP
　　D. 甲、乙分别代表丙酮酸和[H]
D
苹果储藏久了为什么会有酒味呢？
继续探究
无氧呼吸的场所在哪里呢
反应是如何进行的呢？
2.无氧呼吸的过程
☆与有氧呼吸第一阶段相同!!
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
2CH3COCOOH +4 [H] + 能量（少量）
（丙酮酸）
场所：细胞质基质
第一阶段
丙酮酸不彻底分解
场所：细胞质基质
2C3H6O3（乳酸）
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）
酶
2C2H5OH（酒精）
+ 2CO2
例：大多数植物、酵母菌
A. 2CH3COCOOH +4 [H]
B. 2CH3COCOOH +4 [H]
酶
第二阶段
无氧呼吸的第二阶段没有释放出能量！
发酵：微生物的无氧呼吸也叫做发酵
酒精发酵：酵母菌
乳酸发酵：乳酸菌
引申
3.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
相同点
场所
条件
产物
能量
变化
联系
实质
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需氧、酶
不需氧、需酶
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
释放大量能量，合成
32ATP
释放少量能量，合成
2ATP
从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同
分解有机物，释放能量，合成ATP
关于细胞呼吸认识的误区
问题探讨：
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。
密封发酵时,酵母菌将有机物转化为酒精的同时,能为自己的生命活动提供少量能量。
三、细胞呼吸原理的应用
讨论：分析“资料分析P95”的实例，应用了细胞呼吸原理的哪些方面？
知识源于生活，用于生活
我们海南是荔枝高产区,当荔枝进入果实成熟期，假如你是××荔枝有限公司的董事长，现在要把我们海南的特产荔枝远销海外，打开海外的市场，营造我们的荔枝的特色品牌。你该如何做好保鲜工作呢？
低温贮存
干燥后贮存
利用N2或CO2调节O2的浓度
1. 温度:
　　应用：贮存水果时，适当降低温度，可降低与细胞呼吸有关酶的活性，而延长保存时间。
呼吸 速率
温度
四、影响细胞呼吸的外界因素
温度是影响细胞呼吸的主要外界因素。温度是通过影响细胞呼吸有关酶的活性而影响细胞呼吸。
　　 2. O2浓度对细胞呼吸的影响
　　（1）机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
　　（2）呼吸方式的判断：
　　①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
　　②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
　　③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
　　（3）应用：
　　①中耕松土促进根呼吸。
　　②无氧发酵控制无氧环境。
　　③低氧储存粮食、蔬菜、水果。
原创
　　3. CO2浓度对细胞呼吸的影响
　　（1）机理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累
过多会抑制细胞呼吸的进行。
（2）应用：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度（或充入N2）可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4. 水：
在一定范围内细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减少。
　　应用：粮油种子的贮藏，必须降低含水量，使种子呈风干状态，使细胞呼吸速率降至最低，以减少有机物消耗。
　　2.如图所示为苹果果实在一段时间内，随着环境中O2浓度的提高，其O2吸收量和CO2释放量的曲线。下列叙述正确的是（　　　）
　　A. O2浓度为a时，果实的无氧呼吸水平最低
　　B. O2浓度为b时，无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2相等
　　C. O2浓度为a时，若cd＝ca，则有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖相等
　　D. O2浓度达到b以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量
D
　　3.（经典题）为探究酵母菌细胞的呼吸类型，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，再与酵母菌分别装入①～⑥号试管中，并向试管中加入不同的物质，进行如表所示的实验。
A. 会产生酒精的试管有②⑥
B. 会产生CO2和H2O的试管有③⑤
C. 根据试管①③⑤的实验结果，可以判断酵母菌进行有氧呼吸的场所
D. 根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所
　　下列有关叙述中不正确的是（　　　）
C
　　4.（经典题）如图是测定发芽小麦种子的呼吸作用类型所用的实验装置（假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响），对实验进行讨论：
　　对实验进行讨论：
　　①若装置1液滴_____，装置2液滴_____，则所测生物_____________。
　　②若装置1液滴_____，装置2液滴_____，则所测生物_____________。
　　③若装置1液滴_____，装置2液滴_____，则所测生物_____________
。
　　④如果将装置中的发芽小麦种子换成小白鼠，其他条件相同，则与上
述测的发芽种子呼吸类型的结果是_____（填“相同”或“不同”）的。
左移
不动
只进行有氧呼吸
不动
右移
只进行无氧呼吸
左移
右移
既进行有氧呼吸，
又进行无氧呼吸
不同
解读细胞呼吸曲线示意图
热能
ATP
2C3H4O3
2C3H6O3
6O2
2C3H4O3
6H2O
12H2O
6CO2