5-3呼吸作用（教学课件）-高中生物人教版（2019）必修一(共56张PPT)

(共56张PPT)
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，却要密封发酵。 发酵生产葡萄酒的车间
探究细胞呼吸的方式
芽体
细胞核
细胞质生长周期短 ，增殖速度快 ，可以用酵 一细胞壁 母菌作为实验材料研究。
液泡
酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进 行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代。在有氧和 无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌
探究酵母菌细胞呼吸的方式
资料一：蒸馒头之前，我们要先发面。若用30℃的温水把买来的 干酵母粉化开，用它发面，几个小时后面团会逐渐膨大，用手抠 开里面，会发现面团里面变成蜂窝一样，有许多孔隙。你知道这 些孔隙是怎么形成的吗
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
资料二：工业生产中，利用麦芽、葡萄糖、粮食和酵母菌以及 发酵罐等酿制啤酒。在酿制的早期需要向发酵罐中通入氧气，
而后期必须隔绝氧气，以产生酒精，同时发酵装置需要定期放 排出气体。结合上述对氧气条件的控制，你能得到什么启发吗
探究酵母菌细胞呼吸的方式
探究： ① 提出问题
② 作出假设
③设计并进 行试验
④分析结果 得出结论
⑤表达交流
①提出问题 根据以上资料你能提出什么问题
酵母菌在有氧和无氧的环境下均能呼吸吗，那呼吸 产物分别是什么
②作出假设 请据此提出一个有关酵母菌呼吸方式和呼吸 产物的假设。
假设：酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞 呼吸，细胞呼吸的产物可能有CO 和酒精。
③设计并进行试验
实验思路 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
自变量：细胞呼吸的条件
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(温度、葡萄 糖溶液浓度、酵母菌活性等)
有氧
无氧
分析变量
酒精的检测： 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
思考：
CO 和酒精产生的量的多少如何判断
1.通入澄清的石灰水：澄清→浑浊 2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝 →绿 →黄
实验原理
>CO 的检测：
10g酵母菌+240mL5%葡萄糖溶液
酵母菌 十 葡萄糖溶液
配制成
酵母菌培养液
酵母菌是异养兼性厌氧型生物，培养时必须提供有机物。
有氧呼吸装置： 第一个锥形瓶：10% NaOH 溶液 (吸收通入空气中的CO , 避免 对实验结果产生影响)
接入橡皮球或气泵 (保持通入空气) 质量分数为10% 的NaOH溶液 酵母菌 培养液
澄清的 石灰水
第二个锥形瓶：葡萄糖溶液十酵母菌
(培养酵母菌)
第三个锥形瓶：澄清的石灰水或者溴麝香草酚蓝水溶液
(根据混浊程度进行比较CO 的产生量或
者根据溶液颜色的变化时间长短比较)
第一个锥形瓶：葡萄糖溶液十酵母菌
封口放置一段时间后，再 与第二个锥形瓶连接
第二个锥形瓶：澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液
根据混浊程度、颜色的变化时间进行比较CO 的产生量
(使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境，确 保产物是无氧呼吸的产生的)
无氧呼吸装置：
澄清的 石灰水
酵母菌 培养液
实验现象：
接橡皮球
(或气泵)
B
10%
( 甲 ) ( 乙 )
液
为
溶
数
OH
分
Na
量
的
质
条件 澄清石灰水 溴麝香草酚 蓝(蓝色)
重铬酸钾--浓硫 酸溶液(橙色)
有氧 浑 浊 ( + + + 黄(迅速)
无明显现象
无氧 浑浊(+) 黄(较慢)
灰绿色
④分析结果得出结论
1.酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸；
2.在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO ;
在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO 。
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 究某种因素与实验对象的关系，这样的实验称为对比实验。
对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组), 是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。
对比实验 对照实验
A、装置甲中NaOH溶液的作用是吸收A处的CO
B、装置乙在C处可检测到有酒精生成 C、装置乙应让B先静置一会再与C连接 D、两个装置均需要在黑暗条件下进行
1.下图是探究酵母菌呼吸作用方式的实验装置。以 下说法正确的是 (
接橡皮球
(或气泵)
质量分数为10%酵母菌 的NaOH溶液 培养液
甲
酵母菌
培养液
乙
澄清的 石灰水
澄清的 石灰水
细胞呼吸
包括
有氧呼吸 无氧呼吸
有氧呼吸与
无氧呼吸
线粒体的结构示意图
外膜 内膜 基质
嵴
含有多种与有氧呼 吸有关的酶
有氧呼吸
(1)第一阶段 场所：细胞质基质
C H 0%酶 2丙酮酸+4[H]+ 少量能量
思考：丙酮酸在线粒体的什么部位分解呢
有氧呼吸
(2)第二阶段 场所：线粒体基质
2丙酮酸 +6H O 酶、6 CO +20[H]+少量能量
有氧呼吸
(3)第三阶段 场所：线粒体内膜
24[H]+60 酶 →12 H O+ 大量能量
有氧呼吸
有氧呼吸过程示意图
有氧呼吸
(1)第一阶段 场所：细胞质基质
而句
有氧呼吸的总反应式
C H O +6H O+60 酶 6CO +12H O+能量
(3)第三阶段 场所：线粒体内膜
24[H]+ 60 酶 —12H O+ 大量能量
C、H、O 的来龙去脉：
C: C H O →丙酮酸→CO
丙酮酸→[H]→H O
→ O
0:
CO
H O
H:
→H O
C H O +6H O+6O 6CO +12H O+ 能量
有氧呼吸 定义
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 CO 和 H O , 释放 能量，生成 大量ATP 的过程。
葡萄糖在细胞内被氧化分解，产 生
的能量都储存在ATP了吗
能量去向：一部分转移到ATP 中；
另外大部分以热能形式散失。
1.下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：
①产生CO 的阶段(二 )
②产生H 0的阶段(三 ), H 0参与的阶段(二)
③氧气参与的阶段(三 )
④产生ATP的阶段(一、二、三)
⑤产生ATP最多的阶段( 三 )
2.用含18○的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18○的转 移途径是 D
A. 葡萄糖 → 丙酮酸 → 水 B. 葡萄糖 → 丙酮酸 → 氧
C. 葡萄糖 →氧 →水 D. 葡萄糖 → 丙酮酸 →CO
如果体育课上跑了 800米，第二天早 上有什么感觉
为什么
肌肉发酸，肌细 胞需要通过无氧 呼吸获取能量
无氧呼吸是如何进行的
无氧呼吸 1.过程
①第一 阶段 场所：细胞质基质
C H O 酶2丙酮酸+4H+ 少量能量
(C H O )
☆与有氧呼吸第一阶段相同!!
无氧呼吸
无氧呼吸总反应式：
酶
C H O —→ 2C H O (乳酸)+少量能量
C H O —→ 2C H OH (酒精)+ 200 +少量能量
☆只在第一阶段释放少量的能量!!
能量去向：
细胞呼吸：
细胞呼吸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，释放能量并生成ATP的过程。
无氧呼吸
以 为
☆有氧呼吸和无氧呼吸有那些主要的 共同点和不同点
呼吸方式 有氧呼吸
无氧呼吸
呼吸场所 主要在线粒体内
细胞质基质
条件 氧气、多种酶
无氧气参与，需要多种酶
分解产物 葡萄糖等有机物彻底 分解形成CO 和H O
葡萄糖等有机物分解不彻
底，形成酒精和CO 、乳酸
能量 释放大量能量
释放少量能量，大部分能
量储存在乳酸或酒精中
ATP产生阶段 有氧呼吸三个阶段均产 生ATP
仅在第一个阶段产生ATP
①第一个阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行；
②两种呼吸作用方式实质相同：分解有机物，释放能量。
有氧呼吸与无氧呼吸的比较-不同点
发酵：微生物的无氧呼吸也叫做发酵
酒精发酵：酵母菌
乳酸发酵：乳酸菌
细胞呼吸原
理的应用
细胞呼吸原理的应用
为什么储藏谷物是要晒干谷粒 还可以通过哪些措 施延长保质期 储藏新鲜蔬菜水果又有哪些不同
储存谷粒时，需要降低呼吸作用，减少有机物的消耗。
将谷物晒干，既能减少细胞内自由水，又能降低有氧呼吸的速 率；还可以通过低温、低氧来降低有氧呼吸速率。但不能采 取无氧环境，会产生大量酒精，不利于储存。
新鲜蔬菜水果和谷粒相比，不能放在干燥的环境下，要有一定 的湿度。
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，却要密封发酵。
发酵生产葡萄酒的车间
1.都是酵母菌，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.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
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的能量。
1 .在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔 绝空气，使其发酵，产生酒精。
2 .在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质 离子的吸收；稻田排水。
3 .在医学上：利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖。创可贴、透气纱 布包扎避免厌氧菌(破伤风杆菌)繁殖。
4 .在物资的储存时：控制氧气的浓度，抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。
粮食储藏：粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。 果蔬保鲜：为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、冲氮气(为了将氧气浓 度维持在低浓度)或降温等方法。
5 .在食品业上：利用真菌(霉菌)无氧呼吸生成多种营养物质生产豆腐乳；利用 酵母菌发酵生产馒头面包。
6. 提倡有氧运动：原因之一要不会因剧烈运动积累过多乳酸使肌肉酸痛。
细胞呼吸原理应用小结
思维训练
运用证据和逻辑评价论点
关于真核细胞线粒体的起源，科学家
提出了一种解释：约十几亿年前，有一种真
核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细
菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存
下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮
酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧
化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程
中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细
胞呼吸的细胞器。
以下哪些证据支持这一论点，哪些不支
持这一论点
1.线粒体内存在与细菌DNA 相似的环 状 DNA。
2. 线粒体内的蛋白质，有少数几种由 线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA 指导合成。
3. 真核细胞内的DNA有极高比例的 核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体 DNA和细菌的却不是这样。
4. 线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。
影响呼吸作用
的因素
不同植物呼吸速率不同
(阳生植物>阴生植物);
内因 同一植物不同发育时期不同
遗传因素 (幼苗期> 成熟期)
同一植物不同器官呼吸速率与不同 (生殖器官>营养器官);
是否有线粒体；酶的种类数量活性。
如：蛔虫 乳酸菌只有与无氧呼吸有关的酶
氧气
温度
CO
H O
外因
环境因素
影响因素
①最适温度时，细胞呼吸最强。
②超过最适温度时，呼吸酶活性降低， 甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
③低于最适温度时，呼吸酶活性下降， 细胞呼吸受抑制。
外因：
(1) 温度：主要是影响酶的活性
应用：蔬菜和水果储存应降温；大棚栽培植物有昼夜温差
呼吸速率
温度/℃
.0
0 51015202530 O (%)
应 用 ：贮藏蔬菜、水果和种子时，降低0 浓度，以减少有机物消 耗，但不能无0 ,否则产生酒精过多，会导致腐烂，故氧浓度控制 在呼吸作用最低点。施肥后，中耕松土，提高肥效。
① O2浓度低时，无氧呼吸占优势。在 一定范围内，随 O2 浓度的增大，有 氧 呼吸增强，达到一定浓度以后，由 于 受温度等外部因素和酶等内部因素的 限制，呼吸作用强度不再增大。
② O2 的存在抑制了无氧呼吸的 进行。
(2)氧气：直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧气存在对无氧呼吸有抑制作用
CO 的释放量
A
CO 释放的总量
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。当含水量 过多时，呼吸速率减慢，甚至 死亡。
呼 ^ 吸
0
应用：种子储存应晒干，降低呼吸作用；作物栽培中，合理灌溉。
(3) 水：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强
含水量
速率
应用：北方地窖，蔬菜保鲜，保鲜袋中自体保鲜；在蔬菜、 水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N )可抑制细胞呼吸，减 少有机物的消耗。
(4) 二氧化碳： CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。
呼 吸 速 率
0
CO 浓度
课堂小结：
·1.有氧呼吸的过程
·2.无氧呼吸的过程
·3.有氧呼吸与无氧呼吸的异同 ·4.呼吸原理的应用
巩固提高
1、 葡萄糖彻底氧化分解的主要场所在线粒体
2、 人在剧烈运动时，骨骼肌处于暂时缺氧
状态，可以通过无氧呼吸获取能量，此
时葡萄糖被分解为 乳酸
3、在有氧呼吸过程中，氧气的作用是_ 与 [ H] 结 合 生成 水
4、生物的呼吸作用可分为_ 有 氧 呼 吸和 无 氧 呼 吸两 种类型，一般情况下供给肌肉活动的能量是通过 有 氧呼吸 提供，其能源物质主要是 葡 萄 糖
5.下列有关有氧呼吸与无氧呼吸的相同点，不正确的是
A.都有从葡萄糖分解成丙酮酸的过程
B.都有有机物的氧化分解
C.都有能量释放，并有ATP 的生成
p. 分解产物中都有CO
6.现有甲酵母菌进行有氧呼吸，乙酵母菌进行发酵，若它们消耗 等量的葡萄糖，则它们放出CO 和吸收的0 之比是( C )
A.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3
7.下列5支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。在 适宜温度条件下，会产生CO 的试管有( A )
① 葡萄糖+已破裂的细胞②葡萄糖+线粒体③丙酮酸+线粒体
④ 葡萄糖+细胞质基质(隔绝空气)⑤丙酮酸+细胞质基质(隔绝空气)
A.①③④⑤B.①②④⑤C.①③④D.②③④
8.陆生植物不能长期忍受无氧呼吸，这是因为 ( D )
①产生的酒精对细胞有毒害②产生的乳酸对细胞有毒害
③ 没有专门的无氧呼吸结构④产生的能量太少
A.①② B.②③ C.③④ D.④①
9.关于无氧呼吸的叙述中，正确的是 ( D)
A.不产生CO B.一定产生002
C.不形成ATP D.物质氧化分解不彻底
10.一运动员正在进行长跑训练，从他的大
腿肌肉细胞中检测到3种化学物质,其浓 物2
度变化如右图所示，图中 P、Q、R 三曲线 质
依次代表 ( B )
A.O 、CO 、乳酸 B.乳酸、C0 、0 锻炼时间(分)
C.CO 、0 、乳酸 D.CO 、乳酸、0
度
浓
学
化
释放CO 较多，这些CO 是无氧呼吸 的产物。
( 2 ) 由A到B,CO 的释放量急剧减小，其原因
是 随O 的增加，无氧呼吸受到抑制，且有氧呼吸强度微弱
( 3 ) 由B到C,CO 的释放量又不断增加，其主 要原因是随氧浓度增大，有氧呼吸不断加强 到 C点 以 后CO 的释放量不再增加，其主要原因是 受线粒体 数量限制，有氧呼吸不再加强。
11.右图表示在储存蔬菜、水
果 时 ，大气中0 的浓度对植物组 织内CO 产生的影响，试分析：
(1)A 点表示植物组织
CO
廢
的相对值
甲 乙
装置甲中NaOH溶液的作用_吸收细胞呼吸产生的C02 , 红色液滴移动的距离代表
消耗02的体积。装置乙中红色液滴移动的距离代表_消耗02和释放C02的体积差值。
(1)若甲液滴左移，乙液滴不动，则 只进行有氧呼吸。
(2)若甲液滴不动，乙液滴右移，则只进行无氧呼吸。
(3)若甲液滴左移，乙液滴右移，则既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸_。
细胞呼吸类型的判定
若利用下列装置，探究某植物发芽种子的细胞呼吸类型(假设呼吸底物只有葡萄糖且不考 虑外界条件的影响),某同学设计实验装置如图，请完善下面的结果预测：
开关一
发芽
种 子 国
红墨水滴
—玻璃钟罩
20%NaOH
溶液5 mL
红墨水滴
玻璃钟罩
蒸馏水
-5 mL
开关一
发芽 种子