2023-2024学年高一生物人教版必修第一册课件 5.3.1 细胞呼吸的方式和有氧呼吸(共32张PPT)（内嵌1份视频）

(共32张PPT)
5.3.1细胞呼吸的方式和有氧呼吸
第5章　细胞的能量供应和利用
发面中会有很多的小孔，保鲜膜上有水珠，而且在发面时，早期并没有酒味，而后期会有酒味。
2.面团上的小孔是怎么产生的呢？保鲜膜上为什么会有水珠？
3.为什么早期没有酒味而后期会有酒味呢？
1.发面主要与什么微生物有关？
4.酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生的物质分别是什么呢？
细胞呼吸？
定义：是指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，释放出能量并产生ATP的过程。
呼吸作用的实质：
是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
【注意】呼吸≠呼吸作用
实验原理
任务一
探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌是一类单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
(2)酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的类型及对应产物。
实验原理
CO2的检测
①通入澄清的石灰水：
②使溴麝香草酚蓝水溶液：
酒精的检测
酸性重铬酸钾溶液：
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
橙色→灰绿
任务一
探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题
作出假设
设计实验
酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精？
酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的二氧化碳是否一样多？
实验组
组A：有氧呼吸组
组B：无氧呼吸组
（对比实验）
如何控制有氧和无氧的条件？
怎样鉴定有无酒精产生？
怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？
无氧
CO2和酒精
产生
CO2
有氧
产生
多
核心归纳
对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。对比实验不设对照组，均为实验组，是对照实验的一种特殊形式。P92
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
影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等）
酒精、CO2
对比实验和对照实验
实验步骤
思考：
以上锥形瓶中的溶液在实验中的作用分别是什么？
如何说明CO2产生的多少？
B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？
根据石灰水的浑浊程度
可以让酵母菌消耗完瓶中原有氧气，创造无氧环境。
吸收空气中的CO2
检测CO2的产生
实验现象
条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊程度高／快
不变灰绿色
变混浊程度低／慢
出现灰绿色
加入重铬酸钾
A: 有氧条件下；B: 无氧条件下
1.酵母菌在有氧气条件下进行有氧呼吸，产生大量二氧化碳，不产生酒精；
2.酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，
产生了少量二氧化碳，同时也产生了酒精。
实验结论
与社会的联系
汽车司机酒驾检测
饮酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。
醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。
1.(2023·广东肇庆高一期末)如图是某同学制作的探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列叙述正确的是
A.实验中可依据澄清石灰水是否变浑浊来判断细胞呼吸的方式
B.甲装置中空气先通过NaOH溶液的目的是去除空气中的CO2
C.在酸性条件下，乙醇可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
D.乙装置中B瓶连接后即可连通盛有澄清的石灰水的锥形瓶进行实验
√
2.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是
A.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2
B.可以根据石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短检
测CO2产生情况
C.葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应该等葡萄糖充分
消耗完以后再进行酒精的检测
D.该实验通过设置有氧和无氧两种条件探究酵母菌细胞呼吸的方式，其中
有氧条件为实验组，无氧条件为对照组
√
1.酵母菌是什么生物，有线粒体吗？
2. 有线粒体的功能是什么？
刚才实验以酵母菌进行实验，我们回顾一下它的知识。
1.概念：
2.反应的主要场所：
线粒体
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，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
外膜
内膜
DNA
核糖体
嵴
基质
内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
1.有氧呼吸场所分析
任务二
分析有氧呼吸的过程
资料一　科学家提取了新鲜的动物肝脏组织，研磨离心后获取了细胞质基质(作为A组)和线粒体(作为B组)以及细胞匀浆(其中既有细胞质基质又有线粒体，作为C组)。分别向三组材料中加入等量的葡萄糖，检测葡萄糖含量的变化，实验结果如图。
A组 B组 C组
细胞质基质 线粒体 细胞匀浆
加入等量葡萄糖

从图中你能够得出有氧呼吸的场所在哪里吗？
葡萄糖可以在细胞质基质中分解；葡萄糖不能在线粒体中直接分解；
线粒体促进了葡萄糖的分解。
资料二　科学家发现酵母汁液(主要成分是细胞质基质)能够发酵(分解)葡萄糖，但将酵母汁液加热到50 ℃以上，便会失效。酵母汁液经过透析(除去小分子物质)以后，也失去了发酵能力。
细胞质基质为葡萄糖的分解提供了酶和小分子物质。
任务二
分析有氧呼吸的过程
2.有氧呼吸第一阶段分析
(1)阅读下列资料，回答细胞质基质为葡萄糖的分解提供了什么物质？
(2)阅读拓展资料：
请完善下面有氧呼吸第一阶段图解。
资料三　细胞质基质中的一种小分子物质——NAD＋(氧化型辅酶 Ⅰ )，实际上是电子和氢离子的载体，能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH(还原型辅酶 Ⅰ )。NADH在后续的反应中还会解离出电子和氢离子，使得电子和氢离子能够继续用于后续的反应。而NAD＋则可以重新结合新的电子和氢离子。由于NADH携带了电子和氢离子，因此具有较强的还原性，通常可以把它简化为[H]
NADH
ATP
丙酮酸
3.有氧呼吸第二阶段分析
　 不是，因为如果草酰乙酸或苹果酸是丙酮酸分解的中间产物，那么外加的草酰乙酸或苹果酸都能够与丙酮酸分解产生的草酰乙酸或苹果酸竞争结合相应的酶，应该会降低丙酮酸的分解速率，而不是大大提高丙酮酸的氧化分解速率。
(1)资料四　丙酮酸在线粒体中氧化分解生成CO2和H2O。20世纪30年代，克雷布斯等科学家发现，向鸽子胸肌悬浮液中加入少量草酰乙酸(C4H4O5)或苹果酸(C4H6O5)，都能大大提高丙酮酸的氧化分解速率。
根据以上资料分析，草酰乙酸或苹果酸是否是丙酮酸分解的中间产物？为什么？
资料五　有氧呼吸第二阶段图解
(2)请结合资料，完善有氧呼吸第二阶段的简化图解。
简化图解
H2O
CO2
4.有氧呼吸第三阶段分析
有氧呼吸第三阶段的特点有：[H]和O2参与反应，产生大量ATP，场所为线粒体内膜。
上述资料说明O2的消耗和ATP的生成是两个过程，H＋浓度可能起到将两个过程连接起来的作用。
(1)请结合资料六，分析O2的消耗和ATP的生成是否为同一个化学反应。
资料六　线粒体内膜两侧有H＋浓度差；有一种能破坏这种浓度差的药物，可以使线粒体产生大量热量，也消耗氧气，但不生成ATP。
(2)请结合资料七，完善有氧呼吸第三阶段反应的简化图解。
资料七　有氧呼吸的第三阶段的反应主要有两方面：
一方面，前两个阶段产生的[H]在线粒体基质分离为电子和氢离子，电子在线粒体内膜的蛋白复合体之间进行传递，传递过程中将氢离子由线粒体基质泵入膜间隙，使得膜间隙的氢离子浓度更高，电子失去能量后与氢离子和氧气结合生成了水；
另一方面，氢离子顺着浓度梯度又由
膜间隙流回到线粒体基质，同时推动
ATP合成酶合成ATP。
H2O
O2
请结合资料七，完善有氧呼吸第三阶段反应的简化图解。
5.写出有氧呼吸总反应方程式，并标注反应物葡萄糖、氧气和水中的氧的去向。
热能
葡萄糖
CO2+H2O
能量
ADP＋Pi
ATP
用于各项生命活动
2870kJ
约34.05％
（体温的来源）
1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ能量，其中一部分以热能形式散失(约65.95%)；另一部分转移到ATP中(977.28kJ，约34.05%)储存，约形成32个ATP。
有氧呼吸的能量利用特点
核心归纳
场所：
细胞质基质
物质变化：
产能情况：
少量能量
场所：
线粒体基质
物质变化：
产能情况：
少量能量
酶
2C3H4O3
+6H2O
6CO2
+20[H]
+4[H]
C6H12O6
2丙酮酸
（C3H4O3）
酶
场所：
线粒体内膜
物质变化：
产能情况：
大量能量
24[H]
+6O2
12H2O
酶
1.图示展示有氧呼吸的过程
核心归纳
2.总反应式剖析
有氧呼吸反应式中的能量与ATP的关系：有氧呼吸各个阶段的反应式和总反应式中的能量都不能写成ATP，因为ATP并不是有氧呼吸的直接产物，只是糖类等有机物氧化分解时释放的部分能量可以用于合成ATP。
核心归纳
3.易错提醒
(1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。
(2)葡萄糖不能进入线粒体，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解。
(3)真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫中无线粒体，只能进行无氧呼吸。线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。
3.(2023·北京顺义牛栏山第一中学高一期末)如图为线粒体的结构示意图。在相应区域中会发生的生物过程是
A.②处发生葡萄糖的分解
B.①中的O2穿过内膜耗能
C.②处丙酮酸分解为CO2和H2O
D.③处[H]与O2结合生成水
√
4.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的说法，正确的是
A.葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量
B.线粒体内膜上的酶可以参与丙酮酸的分解
C.肌细胞有氧呼吸形成水的[H]来源于细胞质基质和线粒体基质
D.进行有氧运动时，细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量大部分储存在
ATP中
√
【补偿训练】
如图甲是某绿色植物叶肉细胞在晴朗的白天有氧呼吸各阶段反应图解
(1~8表示物质或能量),图乙是线粒体简图,下列叙述不正确的是
A.所有叶肉细胞都能进行2→3过程
B.3→6过程发生在图乙的②处
C.大量能量的生成发生在图乙的③处
D.4和8表示的物质都为水,其来源相同
√