2023-2024学年高一生物人教版必修第一册课件 5.3.2 无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用(共30张PPT)

(共30张PPT)
5.3.2无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用
第5章　细胞的能量供应和利用
人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。
请分析出现上述现象的原因？
细胞质基质
1
概念：
指细胞在____________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过________分解，释放_______能量，生成________ATP的过程。
没有氧气
不完全
少量
少量
2
过程
C6H12O6
2丙酮酸(2C3H4O3)
酶
4[H]
2乳酸(C3H6O3)
酶
酶
2酒精(C2H6O)+2CO2
与有氧呼吸第一阶段完全相同
不释放能量
少能
2ATP
热能
3
总反应式
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2+ 能量（少量）
酶
（1）酒精发酵：
实例：酵母菌、大多数高等植物
实例：①人和动物细胞
②乳酸菌
③某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚
（2）乳酸发酵：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量（少量）
酶
1.尝试写出无氧呼吸两个阶段的反应式
第一阶段(与有氧呼吸第一阶段相同) ___________________________________________
第二阶段 产生 酒精 ____________________________________________ 大多数植物、酵母菌等
产生 乳酸 ______________________________________ 高等动物、乳酸菌和少数植物器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等)
C6H12O6―→2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量
2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]―→
2C2H5OH(酒精)＋2CO2
2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]―→
2C3H6O3(乳酸)
任务一
分析无氧呼吸的过程
2.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段的反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。)
　由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。
3.不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？
不同细胞所具有的酶的种类不同，导致反应途径不同，产物也不同。
4.1 mol葡萄糖彻底氧化分解能释放出2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放出的能量的主要去向分别是什么？
无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中，没有释放出来；而葡萄糖氧化分解释放出的能量主要以热能的形式散失。
5.骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度分析，乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？
减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。
6.请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？
乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件 需要氧、酶 不需要氧、_______
产物
能量 大量 少量
相同点 过程 葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同
实质
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
细胞质基质和线粒体
细胞质基质
需要酶
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
分解有机物，释放能量，合成ATP
任务二
列表比较有氧呼吸和无氧呼吸
（1）为生物体的生命活动提供能量。绝大多数生命活动的所需要的能量（ATP）都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。
（2）是生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。
4
细胞呼吸的意义
图片摘自《基础生命科学》
其他能源物质的细胞呼吸
1.(2023·重庆永州高一期中)如图①～④表示细胞呼吸中的物质变化过程，下列叙述错误的是
A.一个细胞内②③不能同时进行
B.酵母细胞中③④进行的场所不同
C.图中过程①②③④中均能产生ATP和[H]
D.①②、①③的产物不同，原因是酶的种类不同
√
2.(2023·云南大理高一期末)如图表示某同学测得不同O2浓度下，酵母菌在一段时间内分解葡萄糖时CO2释放量和O2吸收量。下列叙述错误的是
A.O2浓度为a时，葡萄糖的氧化分解不彻底
B.O2浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸所消耗的葡萄糖的5倍
C.O2浓度为c时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等
D.O2浓度为d时，产生的CO2全部来自线粒体
√
3.(2023·陕西汉中高一期末)如图是探究酵母菌细胞呼吸方式类型的装置(NaOH溶液可以吸收装置中的CO2)，下列叙述正确的是
A.假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸
B.假设装置1中的液滴不移动，装置2中的液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
D.假设装置1、2中的液滴均不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸
√
题后归纳
液滴移动法探究细胞呼吸的方式
欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)：
结果与结论：
实验现象 结论
装置一 液滴 装置二 液滴
不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质
1.原理
由曲线判断O 2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？
随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。
任务三
氧气对细胞呼吸的影响
2.实践应用
(1)在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的 点所对应的浓度。
(2)为什么农业生产中要通过中耕松土来提高作物产量？
B
松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长。
(3)在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
①都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气可以给酵母菌有氧呼吸提供所需要的氧气，有利于酵母菌进行大量繁殖。密封是为了避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
②为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放出的能量多，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。
（4）为什么包扎伤口应选用透气的纱布敷料？
包扎伤口应选用透气(消毒纱布)或松软(创可贴)的敷料。既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
核心归纳
影响细胞呼吸的因素及其应用
(1)内因
①遗传特性：不同种类的植物细胞呼吸速率不同。
实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
②生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。
实例：幼苗期细胞呼吸速率高，成熟期细胞呼吸速率低。
③器官类型：同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。
实例：生殖器官大于营养器官。
核心归纳
①温度
a.影响：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸速率。
细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。
b.应用
低温储存食品
大棚栽培在夜间和阴天适当降温
温水和面发得快
影响细胞呼吸的因素及其应用
(2)外因
核心归纳
②氧气
a.影响：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。如图：
Ⅰ.O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
Ⅱ.0Ⅲ.O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
Ⅳ.O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
影响细胞呼吸的因素及其应用
核心归纳
②氧气
a.影响：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。如图：
影响细胞呼吸的因素及其应用
b.应用
中耕松土促进植物根部有氧呼吸
无氧发酵过程需要严格控制无氧环境
低氧储藏粮食、水果和蔬菜
核心归纳
③水分
a.影响
水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应
水作为生物化学反应的介质影响反应的进行
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
影响细胞呼吸的因素及其应用
b.应用
粮食在入仓前要进行晾晒处理
干种子萌发前要进行浸泡处理
核心归纳
④CO2
a.影响：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。如图：
b.应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
影响细胞呼吸的因素及其应用
4.(2023·山东潍坊高一期末)如图表示酵母菌在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是
A.阴影部分的面积表示无氧呼吸释放
的二氧化碳的速率
B.若OaQ＝QN，则有氧呼吸消耗的氧气与无氧呼吸释放的二氧化碳一样多
C.保存水果、蔬菜应选择O2浓度为0的时候
D.B点时只进行有氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质
√
5.(2023·广东深圳高一期末)细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。下列叙述错误的是
A.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌，在控制通气的情况下，可以产生各种酒
B.包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是促进伤口处人体细胞的有氧呼吸
C.及时为板结的土壤松土透气，有利于根细胞对无机盐的吸收
D.提倡慢跑的原因之一是避免因剧烈运动产生大量的乳酸引起身体不适
包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是防止伤口处缺氧导致的厌氧菌大量繁殖，B错误。
√
细胞呼吸
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
C6H12O6
2CO2
＋2C2H5OH
＋少量能量
酶
葡萄糖
酶
2丙酮酸
少量能量
4〔H〕
+
+
6O2
12H2O
酶
大量能量
24〔H〕
+
+
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
细胞质基质
一：细胞质基质
三：线粒体内膜
二：线粒体基质
6CO2
6H2O
酶
2丙酮酸
少量能量
20〔H〕
+
+
+
影响因素
温度
水分
CO2浓度
O2浓度