5.3细胞呼吸的原理与应用 （教学课件）- 高中生物人教版（2019）必修一(共35张PPT)

(共35张PPT)
新叶伸向和煦的阳光，
蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。
它们为生存而获取能量，
能量在细胞里流转激荡!
5.3细胞呼吸的原理与应用-1 细胞呼吸的方式和有氧呼吸
“呼吸”是指生物体或细
胞吸入氧气和呼出二氧化碳 的过程。
“呼吸作用”是指细胞内有机物氧化分
解，释放能量的过程。
一.细胞呼吸
概括地说，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多
冲酶的催化作用，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。同有机 物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有 氧呼吸过程温和；有机物中的能量经过一系列的化学反应 逐步释放；这些能量有相当一部分储存在ATP中 。
面时加入酵母菌，酵母菌细胞呼吸产生了CO ,CO 受热膨胀。
头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是因为发
二.细胞呼吸的方式
事 例 1
事 例 2 :酿酒过程中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精
二.细胞呼吸的方式
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
有氧
自变量：细胞呼吸的条件 无氧
因变量：细胞呼吸的产物 酒精、CO
无关变量：影响实验结果的可变因素如温度、 酵母菌活性
方 案实验思路
设计实验
预期
结果
进行实验
分析结果
提出问题(酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸吗 )
作出假设(酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸)
探究 ·实践：酵母菌细胞呼吸的方式
二.细胞呼吸的方式
1. 实 验 设 计
表达与交流
设计
2.进行试验
(1)实验材料：
酵母菌作为探究呼吸方式的理想材
料的理由是 酵母菌是兼性厌氧型生物 即在有氧气的条件下可进行有氧呼吸 在缺氧的条件下可进行 无氧呼吸
二.细胞呼吸的方式
细胞壁 细胞核 细胞质 细胞膜
液 泡
A.澄清的石灰水：澄清→浑浊
B.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄
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
二.细胞呼吸的方式
2.进行试验
(2)实验原理
①CO 的检测：
②酒精的检测：
重铬酸钾 酸性溶液
加入 乙醇
pH6.7
pH 12.5
pH6.9
pH7.0
pH6.4
pH8.1
pH7.4
pH 2.1
blank
2.进行试验
(3)实验步骤：
①配置酵母菌培养液：(酵母菌_+ 葡萄糖溶液)
②检测CO 的产生，装置组装：
二.细胞呼吸的方式
质量分数为10% NaOH溶液
酵母菌 培养液
酵母菌 培养液
澄清 石灰水
A.有氧呼吸装置由 e→c→d 组成。
B.NaOH 溶液的作用是
吸 收空气中CO , 排除空气中CQ 对实验结果的干扰
C.加入瓶中的葡萄糖溶液需加热并冷却的目的分别是：
a. 加热目的是 加热以杀死其他微生物。
b.冷却目的是 防止高温杀死酵母菌 。
二.细胞呼吸的方式
2.进行试验
(3)实验步骤：
I 有氧呼吸：
质量分数为10% NaOH 溶液
e
澄清
水
石
d
灰
酵母菌 培养液
f
酵母菌 培养液
C
B.加入瓶中的葡萄糖溶液需加热并冷却的目的分别是：
a. 加热目的是 加热以杀死其他微生物及除去溶解氧
b. 冷却目的是防止高温杀死酵母菌。
C.f瓶放置一段时间再连接澄清的石灰水的目的是：
将 原有O 耗完，确保通入澄清的石灰水中的CO 只来自无氧呼吸
酵母菌 培养液
C
Ⅱ无氧呼吸：
A.无氧呼吸装置由f→d 组成。
二.细胞呼吸的方式
2.进行试验
(3)实验步骤：
质量分数为10% NaOH 溶液
e
酵母菌 培养液
f
澄清 石灰水
d
(3)实验步骤：
①配置酵母菌培养液
② 检测CO 的产生，装置组装
③检测酒精的产 生 ：自c 、f 中各取2 mL酵母菌培养液的滤液分别注入编 号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g
重铬酸钾_的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
二.细胞呼吸的方式
质量分数为10%酵母菌 NaOH 溶液 培养液
酵母菌 培养液
澄清 石灰水
澄清 石灰水
有氧呼吸装置组： 无氧呼吸装置组：
澄清的石灰水变浑浊程度大/快 澄清的石灰水变浑浊程度小/慢
2.进行试验 二氧化碳产生情况
(4)实验现象
二.细胞呼吸的方式
二.细胞呼吸的方式
2.进行试验
(4)实验现象：
有氧呼吸装置组 无颜色变化 无氧呼吸装置组：变成灰绿色
检测酒精的产生
甲组 乙组
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸
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。
橡皮球
(接气泵)
A
二.细胞呼吸的方式
2.进行试验
(5)实验结论：
质量分数为10%酵母菌 NaOH 溶液 培养液
酵母菌 培养液
澄清 石灰水
澄清 石灰水
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
种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实 验。在上述实验的探究活动中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵 母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先 未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是 科学探究中常用的方法之一。
二.细胞呼吸的方式
科学方法
三
有氧呼吸
ATP 的过程。
2.反应的主要场所：线粒体
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。 基质
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。
有氧呼吸
1.概念：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
嵴 核糖体
内膜 外膜
注意：细胞呼吸产生的 [H] 是还原型辅酶
I(NADH) 的简化表示方式
细胞质基质
,热能散失
能量
少量 →少量ATP
线粒体基质
有氧呼吸的全过程图解：
C H O (葡萄糖)
H O酶
[H]<
CO
酶
[H]
丙酮酸
线粒体内膜
散失
ATP 能量
热能散失
少 量ATP
能量
少量
大量 H O
酶
场所：细胞质基质
物质变化：C H o。粤2丙酮酸+4[H]
产能情况：少量能量 (C H O )
场所：线粒体基质
物质变化2C H O +6H O酶6cO+20[H]
产能情况：少量能量
场所：线粒体内膜
物质变化：24[H]-6 0 酶>12H O
产能情况：大量能量
葡萄糖
酶 ①
少量能量
[H]
②
H]
少量能量
3
大量能量
有氧呼吸的全过程图解：
a.第一阶段(细胞质基质)
b.第二阶段(线粒体基质)
c.第三阶段(线粒体内膜)
① ATP的产生
② CO 的产生
③[H]的产生
④ H O 的利用
⑤0 的利用
⑥H O的产生
课中必练
【检测】对有氧呼吸过程中有关问题的理解(连线)
总反应式：C H O +6H O+6O 酶>6CO +12H O+能量
2870kJ ATP
注意：
①反应式中的能量不能写成ATP, 热能散失 因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。
②反应式前后的H O 不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了 水，而第三阶段生成了水。
③反应式中间不能用等号，要用箭头。
④反应条件“酶”不能省去。
⑤不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有
氧条件下彻底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。
总反应式：C H O +6H O+6O 酶6CO +12H O+能量
2870kJ ATP
热能散失
物质变化：有机物(葡萄糖)→无机物(CO +H O)
能量变化：
有机物中稳定的化学能→热能散失+ATP 中活跃的化学能
【思考】
1.水中的氧来自那种物质
2.二氧化碳中的氧来自那种物质
3.没有线粒体可以进行有氧呼吸吗
可以。进行有氧呼吸的原核生物，例如硝化细菌、醋酸杆菌。
但是如果没有线粒体的真核细胞，就只能进行无氧呼吸，例
如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫细胞等。
拓展知识
酶
C H 2 O +6 H O +6 O 6 CO + 12 H O
+ 能量
三
无氧呼吸
与有氧呼吸第一
C H O 阶段完全相同
第 一 阶段：细胞质基质 酶
1、概念
指细胞在_没有氧气_参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全
不释放能量
2C H OH ( 酒 精 ) 2C H O (乳酸)
+2CO
2丙酮酸+4[H]+ 沙 能 第二阶段：细胞质基质 酶1 酶2
分解，释放_少量 能量，生成_少 量_ATP的过程。
热能
→ATP
2、过程
3、总反应式
(1)酒精发酵
C Hi O 酶2C H OH+2CO +能量(少量)
实例：酵母菌、大多数高等植物
(2)乳酸发酵
C H o,酶 2C H O (乳酸)+能量(少量)
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)
类型 比较项目 有氧呼吸
无氧呼吸
不 同 点 场所 第一阶段：细胞质基质； 第二、三阶段：线粒体
细胞质基质
条件 O 、 酶 、适宜温度
无 O 、 酶 、适宜温度
产物 CO 和H O
CO 、酒精或乳酸
分解程度 彻底
不彻底
释放能量 较多(三个阶段均合成ATP)
较少(第一阶段合成ATP)
相 同 点 过程 第一阶段反应完全相同
实质 分解有机物，释放能量，合成ATP
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
4、有氧呼吸和无氧呼吸的比较
细胞分裂
生长发育
主动运输
肌肉收缩
神经冲动的传导
(2)生物体代谢的枢纽
例：丙酮酸
5、细胞呼吸的意义
(1)为生物体提供能量
热能
散失
能量
转移
ADP
Pi
细胞呼吸
CO +H O
C H 2O
能
量
能 量
ATP
四
影响细胞呼吸的因素及其应用
1、温度对细胞呼吸的影响
①解读：温度通过影响 酶的活性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。
① 零上低温储存食品(冰箱)
②大棚栽培在夜间和阴天适当 降温以降低呼吸作用消耗的有 机物
③温水和面发得快
②应用
1020304050
温度(℃)
呼15 吸
速10 率
5
0
①O 浓度=0时，只进行无氧呼吸。
②0有氧呼吸和无氧呼吸。
③O 浓度≥10%时，只进行 有氧呼吸 0
④ A 点时，有机物消耗最少 利于储存粮食、水果。
2.氧气
(1)曲线分析
由曲线可知，O 是有氧呼吸所必需的，且O 对无氧呼吸有抑制作用。
最佳储存点
2.氧气
( 2 ) 应 用
①生产上常利用适当 降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来 延长蔬菜、水果的保鲜时间。
②中耕松土增加根的有氧呼吸有利于矿质离子的吸收。还可以抑制无氧呼吸产生酒 精，防止植物烂根。
③在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌
的繁殖。
破伤风由破伤风芽孢杆菌 引起，这种病菌是能进行 无氧呼吸。皮肤破损较深 或被锈铁钉扎伤后，病菌 就容易大量繁殖(遇到这 种情况，需要及时到医院 治疗)
稻田需要定期排水。
如果稻田中的氧气不足， 水稻根的细胞就会进行 酒精发酵，时间长了， 酒精就会对根细胞产生
毒害作用，使根系变黑、 腐烂。
提倡慢跑等有氧运动的原 因之一是：有氧运动能避
免肌肉细胞因供氧不足进 行无氧呼吸产生大量的乳
酸 。乳酸的大量积累会使
肌肉酸胀无力。
(2)应用
3、CO2 浓度对细胞呼吸的影响
①原 理 ：CO 是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制 (填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加 CO 浓度可抑制细胞呼 吸，减少有机物的消耗。
4、水对细胞呼吸的影响
①解读： 一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢 越 旺 盛，细胞呼吸越强。
②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的 自由水_含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消 耗。干种子萌发前要进行浸泡处理。
细胞含水量
有利于菌种的繁殖
后期密封：促进酵母菌无氧呼吸，有利于产生酒精。
2、若你是一位农民，根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏 新鲜瓜果和干种子
1、酿酒的时候，为什么早期通气，后期密封
早期通气：促进酵母菌有氧呼吸，为其进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力，
果蔬保存：零上低温、低氧、适宜水分。
种子保存：零上低温、低氧、干燥条件。
思考：