人教版 生物必修一 5.3细胞呼吸的原理和应用(共45张PPT，含1个视频)

(共45张PPT)
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
5.3 细胞呼吸的原理和应用
A
接橡皮球
（或气泵）
发酵生产葡萄酒的车间
问题探讨
通气让酵母菌进行有氧呼吸,有利于酵母菌
快速繁殖; 密封让酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精。
有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，为细胞增殖提供充足的动力。
密封发酵时，酵母菌将有机物分解为酒精时，也能为自身的生命活动提供少量能量。
1、都是培养酵母菌，为什么有的通气有的需要
密封？
2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
3、在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对自身有什么意义？
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，却需要密封发酵。
讨论
酵母菌是一种单细胞真菌，我们生活中做馒头、
面包、酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。
呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，
并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
酵母菌
细胞呼吸是否都需要氧？酵母菌在有氧和无
氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
呼吸：人体的肺与外界环境进行气体交换
探究酵母菌细胞的呼吸方式
（1）酵母菌细胞的呼吸方式
代谢类型
细胞呼吸方式
异养兼性厌氧型
有氧呼吸和无氧呼吸
（2）呼吸产物的检测
检测产物 试剂 现象
CO2
酒精
澄清石灰水
石灰水变浑浊
溴麝香草酚蓝溶液
溶液由蓝变绿再变黄
酸性条件下的重铬酸钾溶液
橙色变为灰绿色
探究 实践
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌什么条件下产生CO2？什么条件下产生酒精？
3、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
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CO2
2、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？
1、怎样控制有氧和无氧条件？
问题细化：
实验思路：
3.设计实验
2.作出假设
1.提出问题
有氧 CO2
无氧 CO2 酒精
产生
产生
+
一、细胞呼吸的方式
解决问题：
1、怎样控制有氧和无氧条件？请设计出简易实验装置并思考：
有氧条件
装置连接
无氧条件
装置连接
2）B瓶为什么要封口放置一段时间，
再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
接气泵
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
1）NaOH的作用是什么？
思考：
吸收通入空气中CO2，排除空
气中CO2的干扰。
让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，
确保产物是无氧呼吸产生的
2、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？
（1）检测CO2
（2）检测酒精：
3、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
在酵母菌生长的适宜温度下进行试验，以保证酵母菌高效活性
①使澄清石灰水变浑浊（根据浑浊程度检测CO2产生的多少）
②溴麝香草酚蓝：蓝→变绿→再变黄
（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少）
酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色
(1)配制酵母菌培养液：酵母菌+葡萄糖溶液
取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）
和锥形瓶B（500mL）中，分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的煮沸
冷却后的葡萄糖溶液。
煮沸：灭菌、除去葡萄糖溶液中的氧气。
4.进行实验
为什么葡萄糖溶液需要煮沸后冷却再加入？
思考讨论：
冷却：避免高温杀死酵母菌。
酵母菌
(2)实验装置：
4.进行实验
讨论：
D
动一动手---将实验中的有氧装置和无氧装置连通好
① 有氧组：__________ ；
无氧组： 。
澄清的石灰水
CAD
BD
② 分析此实验中如何控制无关变量？控制有氧和无氧条件的方法？
酵母菌培养液
A
酵母菌培养液
B
10%的NaOH
C
接气泵
有氧一组不断通入空气，以保证反应始终在有氧条件下进行。无氧一组
密封，先反应一段时间消耗掉培养液中的氧气，确保CO2来自无氧呼吸。
无关变量有酵母菌培养液的浓度和体积、培养时间、澄清石灰水的量等。
解决问题：
1、怎样控制有氧和无氧条件？请设计出简易实验装置并思考：
有氧条件
装置连接
无氧条件
装置连接
2）B瓶为什么要封口放置一段时间，
再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
接气泵
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
1）NaOH的作用是什么？
思考：
吸收通入空气中CO2，排除空
气中CO2的干扰。
让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，
确保产物是无氧呼吸产生的
(3)检测CO2的生成
CO2多少：
2.溴麝香草酚蓝水溶液：
蓝→ 绿→黄
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
接橡皮球
（或气泵）
将B瓶先反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
澄清的石灰水浑浊程度
溴麝香草酚蓝水溶液变黄时间
4.进行实验
有氧条件
无氧条件
1.通入澄清的石灰水：
澄清→浑浊
(4)酒精的检测：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性 条件下与酒精发生反应：橙色 → 灰绿色
酸性重铬酸钾0.5mL
提示：
葡萄糖也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。
①在AB中各取2mL酵母菌培养
液的滤液，分别注入1号、
2号干净的试管中
②在1号、2号试管中各滴加
0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的
浓硫酸溶液
③并轻轻振荡，观察试管中
溶液的颜色变化。
方法步骤：
4.进行实验
观察项目 有氧装置 无氧装置
澄清石灰水变浑浊程度
溴麝香草酚蓝溶液颜色变化时间
酸性重铬酸钾检验情况
实验结论 （课本P92）
②酵母菌无氧呼吸，会产生少量CO2和酒精。
浑浊程度高
浑浊程度低
颜色变化时间快
蓝→绿→黄
颜色变化时间慢
蓝→绿→黄
无颜色变化
橙色→灰绿色(酸性)
探究酵母菌细胞呼吸的方式
①酵母菌有氧呼吸，会产生大量CO2和水；
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。
与社会的联系
醉酒驾车危及生命！害人害己！
5.得出结论
6.对比实验
酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。
①有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生大量CO2和水。
②无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2。
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——对比试验，也叫相互对照实验。
学习前，有氧和无氧两组实验结果对我们而言均是未知的，都属于实验组。
探究课题 有氧呼吸 无氧呼吸
变量控制 通入空气,保证O2的充分供应 先将锥形瓶内的O2消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
无关变 量控制 空气先通入NaOH溶液中,除去CO2 排除有氧呼吸的干扰
自变量 O2的有无 因变量 酵母菌的呼吸产物,即产生CO2的多少、酒精的有无 无关变量 温度、营养物质的浓度等 实验变量的分析
探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验：
1、下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，说法不正确的是（ ）
A．该实验可以证明酵母菌属于兼性厌氧生物
B．为检验空气中的二氧化碳是否被NaOH吸收完全，可在NaOH溶液瓶后
加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶检验
C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由黄变绿再变蓝
D．酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应
变成灰绿色
C
2、交警为检测司机是否存在酒后驾驶的行为，用来检测司机呼出的气
体的试剂是（ ）
A．斐林试剂 B．双缩脲试剂
C．酸性重铬酸钾溶液 D．苏丹Ⅲ溶液
C
练一练
1.主要场所：线粒体(课本P92)
外膜
内膜
嵴
（线粒体）基质
线粒体的电镜照片（放大4500倍）
场所：线粒体，细胞质基质
线粒体的结构
内膜向内折叠成嵴，增大膜面积为酶提供更多附着位点。
一般来说，线粒体均匀分布在细胞质中。但是，活细胞中的线粒体
往往可以定向地运动到代谢比较旺盛的部位。
二、有氧呼吸
【自主学习】阅读教材P92-93有氧呼吸的
相关内容，结合过程图，回答下列问题：
（1）有氧呼吸可分为几个阶段？
（2）各阶段反应物、生成物、场所？
（3）[H]是什么 哪些阶段会产生[H]？
[H]的去向如何？
（4）各阶段释放能量有什么特点？
（5）有机物分解释放能量的去路？
（6）有氧呼吸的总反应式如何表示？
2.有氧呼吸过程
葡萄糖
2丙酮酸
6H2O
4[ H ]
20[ H ]
6O2
酶
6CO2
12H2O
酶
酶
少量能量
少量能量
大量能量
C6H12O6
2C3H4O3
酶
4[H]
能量
少量ATP
热能
能量
少量ATP
热能
6CO2
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
能量
大量ATP
热能
线粒体基质
细胞质基质
②
①
③
思考：线粒体能直接分解葡萄糖？为什么？
不能，①膜上无葡萄糖载体；②线粒体内无分解葡萄糖的酶
[H]:还原型辅酶Ⅰ
（NADH）
线粒体内膜
2.有氧呼吸过程图解
各步反应速记：
反应物：
条件：
生成物：
场所：
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
学生活动---分组提问，速记速答
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸 [H]
少量
丙酮酸
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，也可利用脂肪等其他能源物质。
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸 反应场所 反应式
第一阶段
第二阶段
第三阶段
总反应式:
C6H12O6 + 6H2O+6O2 6CO2 +12H2O+能量
酶
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量
酶
2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量
酶
2.有氧呼吸过程各步反应式---归纳记忆
4、有氧呼吸的特点（同有机物体外燃烧相比）：
细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物____________，产生____和____，释放____,生成_________的过程。
① 条件温和(常温、常压、一定的pH等)
③ 有相当一部分能量储存在ATP中
② 能量经过一系列的化学反应逐步释放
氧
多种酶
葡萄糖
彻底氧化分解
CO2
H2O
能量
大量ATP
34%
32mol
1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放
能量2870kJ。其中977.28kJ储存在ATP分子中。
则转化效率为 ，这些能量能使 ADP
转化为ATP。
思考讨论---有氧呼吸的能量利用特点
有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分存储在ATP中



3、有氧呼吸概念
5、有氧呼吸能量利用意义：
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是
逐级释放能量的，这对于生物体来说具有
什么意义？
（1）有氧呼吸能更充分地利用能量
（2）有氧呼吸相对温和，能更好的在人体内
进行且不损伤人体
1.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径
是（ ）
A.葡萄糖→丙酮酸→H2O B.葡萄糖→丙酮酸→CO2
C.葡萄糖→O2→H2O D.葡萄糖→丙酮酸→O2
B
2.让一只白鼠吸入有放射性的18O2,该白鼠体内最先出现的含有18O的
化合物是( )
A.二氧化碳 B.水 C.丙酮酸 D.乳酸
B
练一练
三、无氧呼吸
【自主学习】阅读教材P93-94无氧呼吸的
相关内容，结合过程图，回答下列问题：
(1)无氧呼吸的场所在哪里
(2)无氧呼吸可分为几个阶段
(3)各阶段发生了什么样的反应
(4)无氧呼吸的产物有哪些
(5)每个阶段都释放能量吗
释放的能量是大量还是少量
酶
酶
2丙酮酸
（C3H4O3）
C6H12O6
酶
少量能量
4[H]
酶
酶
2酒精（C2H5OH）+2CO2
2乳酸（C3H6O3）
细胞质基质
1. 场所：__________
三、无氧呼吸
细胞质基质
2. 过程：
第一阶段:
2C2H5OH（酒精）+ 2CO2
2C3H6O3（乳酸）
酶
酶
第二阶段:
不放能
3. 不同生物无氧呼吸的产物不同
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
特别注意：无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量 ，生成少量ATP
例：酵母菌、大多数植物（水稻、苹果等）
例：乳酸菌、动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等
乳酸
酒精
1mol
葡萄糖
196.65（kJ）
61.08kJ
ATP
热能
乳酸或
酒精
大部分能量存留在 或 中
少量释放
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
酶
4. 无氧呼吸概念
1）定义: 在没有 参与的情况下， 等有机物经过 分解，释放 能量的过程。
氧气
葡萄糖
不完全
少量
2）意义：
① 高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖
分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。
② 人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌
肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。
3）应用：
酿酒是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精。
酸奶是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸。
微生物的无氧呼吸叫做发酵。
5. 细胞呼吸：
1）定义: 细胞呼吸是指 在 内经过一系列的 分解，
生成 或其他产物，释放 并生成 的过程。
有机物
细胞
氧化
二氧化碳
能量
ATP
细胞呼吸除了能为生物体提供能量，
还是生物体代谢的枢纽。
细胞呼吸产生的中间产物丙酮酸，
是蛋白质、糖类和脂质转化的媒介，
蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可
以通过细胞呼吸过程联系起来。
2）意义：
丙酮酸
葡萄糖
氨基酸
甘油
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 场所
条件
产物
能量
ATP 产生 阶段
相 同 点 联系 实质 细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需要O2、多种酶
不需要O2、多种酶
葡萄糖彻底分解为CO2和H2O
葡萄糖不彻底分解，形成乳酸
或酒精和CO2
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
有氧呼吸的三个阶段均产生ATP
仅在第一阶段产生ATP
6. 有氧呼吸与无氧呼吸的比较
分解有机物，释放能量
第一阶段反应场所和过程完全相同
变化特点 细胞呼吸的方式
有水生成 一定存在有氧呼吸
有酒精或乳酸生成 一定存在无氧呼吸
酒精量＝CO2量 只进行无氧呼吸
酒精量＜CO2量 两种呼吸方式同时进行，
多出的CO2来自有氧呼吸
不消耗O2，释放CO2 只进行无氧呼吸
方法技巧提升
7. 细胞呼吸类型的判断
O2吸收量＝CO2释放量 只进行有氧呼吸（或同时无氧呼吸生成乳酸）
O2吸收量＜CO2释放量 两种呼吸方式同时进行，
多出的CO2来自无氧呼吸
CO2释放量∶O2吸收量＝4∶3 有氧呼吸与无氧呼吸消
耗的葡萄糖量相等
CO2释放量∶O2吸收量＞4∶3 无氧呼吸占优势
CO2释放量∶O2吸收量＜4∶3 有氧呼吸占优势
方法技巧提升
7.细胞呼吸类型的判断
8. 经典题型：液滴移动法探究细胞呼吸的方式
(1)探究装置：
煮熟的种子
装置3
(2)误差校正： 计算呼吸速率时，若要消除物理因素引起的气体体积
变化，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置3。装置3与
装置2相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余
均相同。
(3)结果结论
实验结果 结论
装置1液滴 装置2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
判断正误：
（1）有氧呼吸的三个阶段均有ATP产生，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。（2）有H2O生成的一定是有氧呼吸。（ ）
（3）有CO2生成的一定是有氧呼吸。（ ）
（4）人体细胞细胞呼吸产生CO2的场所只有线粒体。（ ）
（5）没有线粒体的生物一定不能进行有氧呼吸（ ）
（6）真核生物都能进行有氧呼吸。（ ）
（7）葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解生成CO2和H2O（ ）
√
√
有些原核生物，如蓝细菌能进行有氧呼吸（含有氧呼吸有关的酶）
哺乳动物成熟红细胞、蛔虫没有线粒体，只能进行无氧呼吸
葡萄糖只能在细胞质基质中分解，不能进入线粒体中。
√
X
X
X
人体细胞只能进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
√
4.（多选）细胞内糖分解代谢过程如下图，下列叙述错误的是
A．人体某些组织细胞中能进行的
过程是①②③④
B．①②的主要场所是线粒体，进
入该场所的呼吸底物是葡萄糖
C．酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼
吸都能产生CO2，场所分别是线粒体基质和细胞质基质
D．乳酸菌细胞内，过程①产生[H]，过程③消耗[H]
AB
四、细胞呼吸原理的应用：
用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口，既敷了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口的痊愈。
酵母菌是兼性厌氧菌。在控制通气等条件下，酵母菌有氧呼吸并大量繁殖；无氧条件下则酒精发酵。
土壤板结后及时松土透气，可使根细胞充分的有氧呼吸，有利于根系生长和吸收无机盐。有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使其分解土壤中的有机物
破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口里生存并大量繁殖。所以，皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易大量繁殖。
（2）种子：零上低温、低氧、干燥
注、农产品的储存和保鲜方法：
（1）果蔬：零上低温、低氧（利用N2或CO2调节O2的浓度）、湿度适中。
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。
提倡有氧运动：原因之一避免肌细胞因O2不足无氧呼吸产生大量乳酸，积累过多乳酸使肌肉酸痛。
四、细胞呼吸原理的应用：
温度
呼吸速率
应用：果蔬低温保鲜；
大棚增大昼夜温差
温水和面发得快
（1）温度
CO2的含量
呼吸速率
过高CO2抑制细胞呼吸
应用：地窖密封；
增加CO2的浓度保鲜
原理：通过影响与呼吸作用有
关酶的活性，影响呼吸速率
（2）CO2含量
3. 影响细胞呼吸的外部因素
（3）O2浓度
一定范围内，氧气浓度升高有利于有氧呼
吸的进行；但氧气的存在对很多厌氧生物
的无氧呼吸有很强的抑制作用
---促有抑无
B点：
C点：
D点：
E点：
阴影：
CO2生成量最小，呼吸作用最弱，有机物消耗最少
无氧呼吸停止，只进行有氧呼吸的起始点
O2浓度为10%时，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。
无氧呼吸与有氧呼吸CO2释放量相等。
无氧呼吸生成的CO2总量。
曲
线
解
读
应用：
储存蔬菜、水果:低温、低氧、湿度适中；
储存种子:低温、低氧、干燥条件。
5. 柱形图分析：
a点：只有CO2释放量，无O2吸收量，说明只进行产生酒精的无氧呼吸
b点：O2吸收量3，CO2释放量8，说明有氧呼吸消耗葡萄糖0.5，无氧
呼吸消耗葡萄糖2.5
c点：O2吸收量4，CO2释放量6，说明有氧呼吸消耗葡萄糖2/3，无氧
呼吸消耗葡萄糖1
d点：O2吸收量等于CO2释放量，说明只进行有氧呼吸
注意图例：
O2吸收量代表有氧呼吸，
CO2释放量代表有氧呼吸
和产生酒精的无氧呼吸
（4）水
应用：
在作物种子的储藏时，将种子风干，以减
弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。干种子
萌发前浸泡处理；合理灌溉。
在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的
增加而加快，当含水量过多时，呼吸速率
减慢，甚至死亡。
呼吸速率
含水量
四、小结练习