5.3细胞呼吸的原理和应用课件（共28张PPT）2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共28张PPT)
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第3节 细胞呼吸的原理和应用
发酵生产葡萄酒的车间
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
1.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。
2.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。
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
3.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。
酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作料添加剂时，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。
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
为什么加了酵母的面粉蒸出的馒头多孔松软
为什么加了酵母的面粉放置时间久了会有酒味
酵母菌是一种单细胞真菌，酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
背景知识
质量分数为10%的NaOH
酵母菌培养液
澄清的石灰水
有氧呼吸
酵母菌培养液
澄清的石灰水
10g酵母菌+240mL5%葡萄糖
无氧呼吸
探究· 实践
探究酵母菌细胞呼吸的方式
1、酵母菌培养液的组成是什么？
2.图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
去除通入氧气中的CO2，保证检测出的CO2是酵母菌呼吸的产物。
用于检测CO2
甲
乙
对比实验
配置酵母菌培养液时，要将酵母菌溶液先煮沸，再冷却后加入锥形瓶。
煮沸是为了除去其他杂菌，防止其他杂菌的干扰。冷却后再加入锥形瓶，是防止高温将酵母菌杀死。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
探究· 实践
甲中接橡皮球（或气泵）持续通入空气,以保证A瓶中有氧气存在。
甲
乙
自变量是氧气的有无，因变量为是否有CO2和酒精的产生。
2.甲、乙装置中是如何控制自变量的？
乙中B瓶密封，以保证无氧环境。
1.本实验的自变量和因变量分别是什么？
3.B瓶封口后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？
B瓶封口后，培养液上方的空气中还存在一定量的氧气，静置一段时，让酵母菌将这部分氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，可认为检验的是酵母菌的无氧呼吸所释放的气体。
或者加入酵母菌溶液后立即加入石蜡油或植物油密封。
试剂 鉴定对象 实验现象
澄清石灰水 CO2 变浑浊（据变浑浊程度可确定CO2多少）
溴麝香草酚蓝 水溶液 CO2 蓝→绿→黄（据变色的时间长短来确定CO2的多少）
重铬酸钾溶液 酒精 （酸性条件）橙色→灰绿色(变色时间长短)
4. 怎样鉴定有无酒精的产生？有无CO2的产生鉴定有哪些方法？如何比较CO2产生的多少？
5. 怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？
尽量在酵母菌生长的最适温度下进行实验，以保证酵母菌的高活性。
探究· 实践
可能原因:
(1)有氧呼吸装置实验操作中可能供氧不足，导致部分酵母菌进行无氧呼吸产生少量酒精;
(2)重铬酸钾是强氧化剂，酵母菌培养液中的葡萄糖是还原性糖，也可以被重铬酸钾氧化，其颜色反应与酒精相同。因此，有氧与无氧装置中酸性重铬酸钾的颜色反应可能为葡萄糖所致。
6.用酸性重铬酸钾检测酒精时，有氧和无氧装置产生的颜色反应可能几乎一样？
检测酒精可适应延长培养时间。
（二）实验结果
1 . CO2的放出情况：
甲、乙两组都有CO2的产生，但A组产生的CO2更多
2 . 酒精产生的情况：
甲组没有酒精的产生，乙组产生了酒精。
细胞呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
一、有氧呼吸
1.有氧呼吸的主要场所
线粒体
(1)线粒体具有内、外双层膜。
(2)内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜的表面积。
(3)线粒体内充满了液态的基质。
(4)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。
2.线粒体的结构
3.有氧呼吸的化学反应式
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
葡萄糖
[H]
丙酮酸
少量能量
3.有氧呼吸分成三个阶段：
酶
2丙酮酸+ 少量[H] + 少量能量
第一阶段：
C6H12O6
不需要氧的参与
细胞质基质中完成
细胞质基质
葡萄糖
[H]
丙酮酸
少量能量
丙酮酸
H2O
少量能量
CO2
[H]
3.有氧呼吸分成三个阶段：
第二阶段：
2丙酮酸 + 6H2O
6CO2 + [H] + 少量能量
酶
细胞质基质
不需要氧直接参与
线粒体基质中完成
葡萄糖
[H]
丙酮酸
少量能量
丙酮酸
少量能量
H2O
大量能量
H2O
[H]与O2结合
CO2
O2
3.有氧呼吸分成三个阶段：
[H]
第三阶段：
[H] + 6O2
12H2O + 大量能量
酶
细胞质基质
需要氧的参与
线粒体内膜上完成
三个阶段的场所和反应式
第一阶段：
C6H12O6
酶
2C3H4O3
（丙酮酸）
细胞质基质
①
第二阶段：
酶
6CO2 +20 [H] +少量能量
线粒体基质
②
2C3H4O3
（丙酮酸）
第三阶段：
酶
12H2O + 大量能量
线粒体内膜
③
24[H] + 6O2
+ 6H2O
+4 [H] + 少量能量
阶 段 场 所 反应物 产 物 放能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
有氧呼吸三个阶段的小结
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸和水
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
是指细胞在氧的参与下，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。
4.有氧呼吸的概念
酶
C6H12O6
+6H2O
+6O2
6CO2+12H2O
+能量
总反应式:
ATP
977.28KJ
热能
（2870KJ）
元素转移方向：
H2O中的“H”来自 ，“O”来自 ；
CO2中的“C”来自 ，“O”来自
葡萄糖、水
氧气
葡萄糖
葡萄糖、水
下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：
①产生CO2的阶段（　 ）
②产生H2O的阶段（　 ）
H2O参与的阶段（ ）
③氧气参与的阶段（　 ）
④产生ATP的阶段（ 　 　　　）
⑤产生ATP最多的阶段（　 ）
二
三
三
一、二、三
三
暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？
二
二、无氧呼吸
葡 萄 糖
丙 酮 酸
[H]
少量能量
酶
酶
酒精 + CO2
乳酸
酶
第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。
两个阶段都在细胞质基质中完成
大部分能量存留在酒精或乳酸中。
1.过程:
第一阶段：
第二阶段：
细胞质基质
☆只在第一阶段释放少量能量
（196.65kJ）
61.08kJ
ATP
热能
2C2H5OH(酒精）+ 2CO2
2C3H6O3（乳酸）
2C3H4O3
+ 4 [H]
C6H12O6
2C3H4O3 + 4 [H] + 少量能量
C6H12O6
酶
C6H12O6
2、反应式
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，如植物果实及根系（水淹）的无氧呼吸属于此种类型。
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的无氧呼吸属于此种类型。
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。
(1)
(2)
3、无氧呼吸的概念
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
4、细胞呼吸的概念
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。
5、细胞呼吸的意义
1、为生物体提供能量
2、生物体代谢的枢纽
有氧呼吸与无氧呼吸对比
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 条件
场所
能量释放
ATP产生 阶段
需氧，多种酶
无氧，多种酶
细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段)
细胞质基质
葡萄糖分解不彻底
乳酸或酒精和CO2
大量
少量
CO2和水
有氧呼吸三个阶段均产生ATP
第一阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行。
实质相同，都能够分解有机物，释放能量。
葡萄糖彻底分解为
仅在第一阶段产生ATP
相同点
分解
产物
三、细胞呼吸原理的应用
包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
为伤口创造有氧的环境，避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口的愈合。
制作酸菜、酸奶、泡菜等。
利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸。
皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，遇到这种情况，要及时到医院治疗。
避免破伤风芽孢杆菌进行无氧呼吸而大量繁殖，引发破伤风。
提倡慢跑等有氧运动
花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。
原因之一有氧运动能避免肌细胞因供氧不足行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸大量积累会使肌肉酸胀乏力。
根的有氧呼吸(产生大量能量)促进无机盐(矿质离子)的吸收。
稻田定期排水
避免根无氧呼吸产生大量酒精对细胞产生毒害作用，使其腐烂。
生产醋酸、味精等
利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的有氧呼吸。
发面
在馒头、面包的制作过程中，利用酵母菌的有氧呼吸，使馒头、面包变得松软可口。
利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。
储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。
环境因素 曲线图 分析
温度
O2浓度
四、环境因素对细胞呼吸的影响
温度主要影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强
O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。
环境因素 应用 分析
温度
O2浓度
温度主要影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强
O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。
a.在零上低温下储藏蔬菜、水果
b.温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗提高蔬菜的产量
适当降低O2浓度，抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，从而延长水果的保鲜时间
环境因素 曲线图 分析
CO2 浓度
水
增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用
在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强
环境因素 应用 分析
CO2 浓度
水
增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用
在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强
粮食、水果储藏时，适当增大CO2浓度可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
a.种子浸泡，有利于萌发
b.种子晒干，有利于储藏
农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。