5.3细胞呼吸的原理和应用（第三课时）(共61张PPT)2023-2024学年高一生物上学期同步教学课件（2019人教版必修1）

(共61张PPT)
新人教版 高一
第五章 细胞的能量供应和利用
5.3 细胞呼吸的原理和应用（第三课时）
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
分解程度
释放能量
相同点 联系
实质
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需O2、酶
不需O2、需酶
CO2 、H2O
C2H5OH、CO2或C3H6O3
彻底
不彻底
较多
较少
有氧呼吸和无氧呼吸第一个阶段是相同的
分解有机物，释放能量
类型比较 有氧呼吸 无氧呼吸Ⅰ(产物为酒精) 无氧呼吸Ⅱ(产物为乳酸)
发生范围 绝大多数动物和植物、全部好氧微生物 多数厌氧及兼性厌氧微生物(如酵母菌)、暂时缺氧状态下的植物细胞 乳酸菌、处于暂时缺氧状态下的动物细胞、人体细胞及马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等
反应场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
耗O2状态 消耗O2 不消耗O2
释放能量情况 大量 少量
是否产生H2O 产生H2O 不产生H2O
相同点 ①第一阶段均相同，即：C6H12O62C3H4O3＋4[H]＋少量能量；②实质相同：均可分解有机物释放能量，为各项生命活动供能
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
(1)有氧呼吸的场所并非只是线粒体。①真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。②原核细胞无线粒体,有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。
(2)无氧呼吸只在第一阶段产生ATP,第二阶段不产生ATP。(3)人体内产生的CO2只是有氧呼吸产生的,人无氧呼吸的产物是乳酸,无CO2。
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
易错提示
影响细胞呼吸的因素和应用
C6H12O6＋6H２O＋6O２ → 6CO2＋ 12H２O＋能量
酶
酶
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+少量能量
酶
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量
有氧呼吸：
无氧呼吸：
内部因素
温度通过影响 而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。
应用
① 温储存食品（冰箱）
②大棚栽培在夜间和阴天适当
温以降低呼吸作用消耗的有机物
③ 水和面发得快
（1）温度
零上低
降
酶的活性
温
影响细胞呼吸的因素和应用
外部因素
O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有
作用
（2）氧气的浓度
抑制
①O2浓度=0时，只进行 。
②0③O2浓度≥10%时，只进行 。
④O2浓度= 时，细胞呼吸最弱 。（CO2浓度最低，有机物消耗最少）
无氧呼吸
无氧呼吸和有氧呼吸
有氧呼吸
5%
影响细胞呼吸的因素和应用
外部因素
应用
①中耕松土促进植物根部 呼吸
②无氧发酵过程需要严格控制 环境
③ 氧仓储粮食、水果和蔬菜（5%）
低
有氧
无氧
（2）氧气的浓度
影响细胞呼吸的因素和应用
外部因素
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。
应用：适当 CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
增加
（3）CO2的浓度
影响细胞呼吸的因素和应用
外部因素
①影响
A. 水作为有氧呼吸的反应物
可直接参与反应
B. 水作为生物化学反应的介质影响反应的进行
C. 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加
而加快，随含水量的减少而减慢
②应用
A. 粮食在收仓前要进行 处理(零上低温，低氧，干燥)
B. 干种子萌发前进行 处理
C.
（4）水
晾晒
浸泡
水果蔬菜储存：
零上低温，低氧，一定湿度
影响细胞呼吸的因素和应用
外部因素
影响细胞呼吸的因素和应用
外部因素
影响细胞呼吸的因素和应用
外部因素
总结：
①.种子保藏从O2、CO2、H2O、温度等的条件是？
②.水果、蔬菜保鲜从O2、CO2、H2O、温度、C2H4等的条件是？
低O2、高CO2、干燥、零上低温
低O2、高CO2、一定湿度、零上低温和
低（无）C2H4
依据反应场所来判断
①真核细胞：
A.若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为 ；
B.若部分过程在线粒体中进行，则为 。
②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸作用在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式的判断应是根据产物判断，
A.若只有二氧化碳和水产生，则为 ，
B.若有乳酸或酒精产生，则为 。
无氧呼吸
有氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
根据物质的量的关系来判断（O2消耗量与CO2释放量，酒精和CO2生产量）
细胞呼吸类型的判断
细胞呼吸类型的判断
根据反应产物和场所判断
1.适用于绝大多数植物组织和酵母菌（无氧呼吸产CO2）2.原理：据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：
细胞呼吸类型的判断
根据物质的量的关系来判断（O2消耗量与CO2释放量，酒精和CO2生产量）
物质变化特点 细胞呼吸方式
A CO2释放量=O2吸收量 只进行有氧呼吸
或有氧呼吸+乳酸发酵
B 不消耗O2，释放CO2 只进行酒精发酵
C 酒精产生量=CO2释放量 只进行酒精发酵
D 无CO2释放 只进行乳酸发酵
C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+大量能量
酶
C6H12O6
2C3H6O3+少量能量
酶
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
细胞呼吸类型的判断
根据物质的量的关系来判断（O2消耗量与CO2释放量，酒精和CO2生产量）
物质变化特点 细胞呼吸方式
E CO2释放量>O2吸收量 进行有氧呼吸和酒精发酵，多余的CO2来自于酒精发酵
F 酒精的产生量G CO2释放量C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+大量能量
酶
C6H12O6
2C3H6O3+少量能量
酶
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
根据物质的量的关系来判断（O2消耗量与CO2释放量，酒精和CO2生产量）
细胞呼吸类型的判断
物质变化特点 细胞呼吸方式
E CO2释放量>O2吸收量 进行有氧呼吸和酒精发酵，多余的CO2来自于酒精发酵
F 酒精的产生量G CO2释放量C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+大量能量
酶
C6H12O6
2C3H6O3+少量能量
酶
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
根据物质的量的关系来判断（O2消耗量与CO2释放量，酒精和CO2生产量）
细胞呼吸类型的判断
方法便笺
细胞呼吸中的计算规律
细胞呼吸类型的判断
C6H12O6＋6H２O＋6O２ → 6CO2＋ 12H２O＋能量
酶
酶
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+少量能量
酶
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量
有氧呼吸：
无氧呼吸：
细胞呼吸类型的判断
当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：
物质变化特点 细胞呼吸方式
① O2吸收量/CO2释放量＝3/4 有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等
② O2吸收量/CO2释放量>3/4 无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸
③ O2吸收量/CO2释放量<3/4 有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸
细胞呼吸类型的判断
根据物质的量的关系来判断（O2消耗量与CO2释放量，酒精和CO2生产量）
(1)若只产生CO2，不消耗O2，则只进行 。
(2)若 ，则两种呼吸同时存在(图中AC段)。
(3)若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行 。
(4)B点表示 。
D点表示O2浓度超过一定值(10%)以上时，_______消失，细胞只进行________。
无氧呼吸
产生的CO2的物质的量比吸收的O2物质的量多
有氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等
无氧呼吸
有氧呼吸
例1.下图是有氧呼吸和无氧呼吸示意图，回答问题
巴斯德效应(厌氧型和需氧型能量之间的转换过程)曲线分析
巴斯德效应(厌氧型和需氧型能量之间的转换过程)曲线分析
①Q点：当氧气浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，Q点对应的纵坐标大小表示无氧呼吸的强度。 ②Q→B段：当氧气浓度在0～10%之间时，有氧呼吸与无氧呼吸共存，随着氧气浓度增加，无氧呼吸强度减弱，有氧呼吸强度增强。 ③B→段：当氧气浓度大于或等于10%时，无氧呼吸消失，此后只进行有氧呼吸。但当氧气浓度达到一定值后，有氧呼吸强度不再随氧气浓度的增大而增强。
巴斯德效应(厌氧型和需氧型能量之间的转换过程)曲线分析
曲线分析
①Q→A段：曲线↓原因：随着氧气浓度的升高，无氧呼吸受抑制，而此时有氧呼吸还很微弱。②A→D段：曲线↑ 原因：随着氧气浓度升高，虽无氧呼吸继续被抑制直至变为零，但有氧呼吸却明显增强。 ③D→段：曲线不再上升限制因素：内因——线粒体数量、有氧呼吸酶
巴斯德效应(厌氧型和需氧型能量之间的转换过程)曲线分析
关键点Q点：表示无氧呼吸释放的CO2。A点：CO2释放量最少，意味着有机物分解量最少。C点：贮藏时最佳氧浓度。E点：无氧呼吸消失点
阴影含义：在不同氧气浓度下，无氧呼吸释放的CO2量。氧气吸收量也可以表示有氧呼吸产生CO2的量，所以，两条实线间的距离可表示无氧呼吸的强度，当两曲线重合时(距离为0)，无氧呼吸强度为0。
有氧呼吸与无氧呼吸曲线如何解读？
方法便笺
解读细胞呼吸曲线示意图
(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是 。
(2)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。
例2.下图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答：
所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在X轴上的投影点
氧气浓度低，无氧呼吸被抑制，有氧呼吸很微弱
(3)若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比_______(填“一样多”或“更多”或“更少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的_______倍。
(4)在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是 。你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度时，更有利于蔬菜的运输，试说明理由：______________。
一样
1/3
降低氧气浓度，减少有机物的消耗
R
此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗较少
(5) 点的生物学意义是无氧呼吸消失点，由纵轴CO2的生成量和O2的吸收量围成的面积所代表的生物学意义是 。
（6）由R到P, CO2的释放量又不断增加, 其主要原因是 。
P
随着氧浓度增大过程中，无氧呼吸生成的CO2总量
氧气充足时, 有氧呼吸加强,释放CO2量增多
例3（经典题，6分）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（ ）
据图分析，O2浓度为a时，CO2的释放量最低，细胞总呼吸水平最低，氧气浓度为b时， CO2释放量等于O2吸收量，细胞只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，所以无氧呼吸最低的是b点，故A、B项错误。
解析：
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
O2浓度为a时，若cd＝ca，则无氧呼吸与有氧呼吸释放CO2的量相等，根据有氧呼吸与无氧呼吸的反应式可知，当有氧呼吸与无氧呼吸CO2的释放量相等时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比是1∶3，故C项错误。
解析：
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
例3（经典题，6分）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（ ）
例3（经典题，6分）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（ ）
O2浓度为b时， CO2释放量与O2吸收量相等，此时细胞只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，所以b以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量，故D项正确。
解析：
D.O2浓度达到b以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量
D
呼吸熵曲线
呼吸熵(RQ)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标；RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量，由于细胞呼吸底物不同，呼吸状况不同，其RQ值也不同。①若RQ＞1，表明CO2释放量＞O2吸收量，应为无氧呼吸、有氧呼吸并存，且无氧呼吸也产生CO2(即产酒精的无氧呼吸)。②若RQ＝1，则细胞只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸并存且呼吸底物为葡萄糖。③若RQ＜1，则细胞中O2吸收量大于CO2释放量，表明此时呼吸底物可能有“脂质”(因脂质氧化分解时耗氧量较大)。
O2浓度对有氧呼吸和无氧呼吸的曲线分析
(1)氧气作为有氧呼吸的原料，可同时影响有氧呼吸和无氧呼吸的速率。①图甲中O2浓度为0时只进行无氧呼吸，随O2浓度升高，有氧呼吸逐渐增强，无氧呼吸逐渐减弱。当O2浓度为0～10%时，细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。②图乙中三条曲线分别表示无氧呼吸CO2释放量、有氧呼吸O2吸收量(等于有氧呼吸CO2释放量)及两种呼吸CO2释放总量。(2)图中R点为两种呼吸CO2释放总量的最低点，一般认为此时细胞的呼吸消耗最少。AB段长度＝BC段长度，说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的3(1)。
例题（经典题，10分）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：
小麦种子既能进行有氧呼吸，也能进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。分析实验装置：两个实验装置唯一的区别是装置1中放置的是NaOH溶液，而装置2中放置的是蒸馏水。NaOH溶液能够吸收装置中的CO2 ，因此装置1中的气体变化量表示的是O2的消耗量；而装置2中，由于有氧呼吸O2的吸
解析：
（经典题，10分）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：
收量等于CO2的释放量，不会引起气体量的变化；但是无氧呼吸不消耗O2 ，释放CO2 ，因此装置2中气体量的变化可表示无氧呼吸CO2的释放量。
解析：
①如果种子只进行有氧呼吸， O2的消耗量等于CO2的释放量，即气体总量不变。由于装置1中NaOH溶液能够吸收装置中的CO2 ，因此装置1中气体总量减少，液滴左移；而装置2中液滴不动。
解析：
对实验进行讨论：
①若装置1液滴_____，装置2液滴_____，则所测生物________________。
左移
不动
只进行有氧呼吸
②如果种子只进行无氧呼吸，无氧呼吸不消耗O2 ，释放CO2 。由于装置1中NaOH溶液能够吸收装置中的CO2 ，因此装置1中气体总量不变，液滴不动；装置2中气体总量增加，液滴右移。
解析：
对实验进行讨论：
②若装置1液_____，装置2液滴____，则所测生物_______________。
不动
右移
只进行无氧呼吸
对实验进行讨论：
③若装置1液滴____，装置2液滴_____，则所测生物____________________
_____________。
③如果种子既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，装置1中有O2的消耗，而产生的CO2全被NaOH溶液吸收，气体总量减少，液滴左移；装置2中CO2的释放量大于O2的消耗量，气体总量增加，液滴右移。
解析：
左移
右移
既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
④小白鼠的有氧呼吸与发芽小麦种子相同，但小白鼠的无氧呼吸产生的是乳酸，即既不消耗O2也不产生CO2 ，因此小白鼠的无氧呼吸不会引起装置中气体体积的变化，因此实验结果与上述不同。
解析：
对实验进行讨论：
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。
不同
小提示
细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
实验装置及原理
细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
测定呼吸速率的装置的变式
细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
实验装置及原理
方法便笺
测定组织细胞呼吸速率的实验分析
方法便笺
测定呼吸速率的装置的变式
方法便笺
测定呼吸速率的装置的变式
方法便笺
测定呼吸速率的装置的变式
A.试剂的作用：NaOH溶液 ，
两装置形成了 对照。
吸收呼吸作用产生的CO2
相互
细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
实验装置及原理
B. 在利用葡萄糖作为呼吸底物的条件下，有氧呼吸时装置内气体体积 ，无氧呼吸气体体积 。
C. 装置一的作用是：测量细胞呼吸（有氧呼吸）过程中 ;装置二的作用是：测量呼吸作用 。
不变
增加
吸收的O2量
产生CO2的量与吸收O2量的差值
细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
实验装置及原理
(1)种子萌发时有氧呼吸速率的测定：
①实验装置：
②呼吸速率的表示方法：
。
③实验观察指标： 。
④实验原理：
；
。
单位时间内消耗O2的量（单位时间内产生CO2的量）
单位时间内着色液左移的距离
组织细胞进行有氧呼吸能吸收O2产生CO2
CO2被NaOH溶液吸收，使密闭容器内的气压降低，刻度管内的着色液滴向左移动
细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
装置一 装置二 结果
红色液滴左移 红色液滴不动 。
。 红色液滴右移 只进行无氧呼吸
红色液滴左移 。 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
只进行有氧呼吸
红色液滴不动
红色液滴右移
②实验结果预测及结论
例5.(经典题，高考题改编)不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常通过呼吸熵（RQ＝（释放的CO2的体积/消耗的O2体积）推测生物用于有氧呼吸的能源物质。下图是测定发芽种子呼吸熵的两个装置，25 ℃下经20 min后装置一、二着色液滴分别向左移动x和y(mm)，请回答：。
(1)装置1中加入NaOH溶液的目的是__ 。
(2)x代表__ __，
y代表的 。
(3)若测得x＝200 mm，y＝30 mm，则该发芽种子的呼吸熵是 。
吸收二氧化碳
细胞呼吸消耗氧气的体积
消耗氧气和释放二氧化碳的体积之差
0.85
(4)若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ，则应将该装置放于
条件下进行？原因是 。
(5)为使测得的x和y值更精确，还应再设置另一对照装置。对照装置的容器和小瓶中应分别放入 。设对照装置的目的是 。
遮光（黑暗）
避免幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用产生的气体量的变化
死的发芽种子和蒸馏水
用于校正装置1和装置2内因物理因素引起的气体体积变化
(6)按上述两装置正确操作，某同学发现开始的一段时间内装置1中的着色液滴向左移动，而装置2中的着色液滴位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是____ ，理由是
____ ；
若发现装置1和装置2中的着色液滴均向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是__ ，理由是 。
葡萄糖
以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气量等于释放的二氧化碳量
脂肪
脂肪富含氢，在被氧化分解时吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量
习题.(2021·四川凉山州检测)细胞呼吸是生物非常重要的生命活动。请回答：
(1)如图表示人体细胞内有氧呼吸的过程，其中a～c表示相关过程，甲、乙表示相应物质。
①图中a、b、c所代表的过程中，产生能量最多的是　　　　，该反应进行的场所是　　　　。
②图中O2的作用是 。
(2)表中图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，在实验过程中酵母菌始终保持活性(忽略实验室的温度和大气压强对实验结果的影响)。
红色液滴移动情况 结论
Ⅰ.向　　　　移动 进行有氧呼吸，同时可能进行无氧呼吸
Ⅱ.不移动 _______________　
①据图填充表中内容。
②若仍然通过观察红色液滴的移动情况来确定酵母菌是否只进行有氧呼吸，应如何完善实验设计？
答案　(1)①c　线粒体内膜　②与[H]结合生成水，并产生大量能量　(2)①左　只进行无氧呼吸　②另设一组实验，将装置中的NaOH溶液换成等量的蒸馏水，其他条件相同
解析　(1)分析题图可知，a表示有氧呼吸的第一阶段，b表示有氧呼吸的第二阶段，乙表示CO2，c表示有氧呼吸的第三阶段，甲表示水。①有氧呼吸的第三阶段产生的能量最多，即图中的c过程，该反应进行的场所是线粒体内膜。②图中O2参与有氧呼吸的第三阶段，其作用是与[H]结合生成水，并产生大量能量。
解析　(2)①酵母菌进行有氧呼吸时，吸收的O2量和释放的CO2量相等，而进行无氧呼吸时，不吸收O2，只释放CO2，释放出的CO2会被容器中的NaOH溶液吸收而不会引起瓶中气体体积的变化，而酵母菌通过有氧呼吸吸收O2会使瓶内气体体积减小，从而使红色液滴左移。因此若红色液滴向左移动时，酵母菌进行有氧呼吸，同时可能进行无氧呼吸。若红色液滴不移动时，说明酵母菌不消耗O2，只进行无氧呼吸。②若仍然通过观察红色液滴的移动情况来确定酵母菌是否只进行有氧呼吸，还应另设计一组实验，将装置中的NaOH溶液换成等量的蒸馏水，其他条件不变，以排除酵母菌进行无氧呼吸。若含有NaOH的装置红色液滴左移，而含有蒸馏水的装置红色液滴不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸。