5.3 细胞呼吸的原理和应用 课件(共22张PPT1个视频)-2025-2026学年人教版（2019）高中生物必修一

(共22张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
一、学习目标
二、重难点
1.探究不同盐溶液浓度下碱蓬的细胞呼吸的速率。
2.描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。
3.阐明细胞呼吸的意义。
1.有氧呼吸过程中物质与能量的变化。
2.细胞呼吸的意义。
实验目的
实验原理
设计实验
测定在不同盐溶液浓度下碱蓬的细胞呼吸速率
细胞呼吸在分解有机物时，会稳定生成CO ，单位时间内CO 的生成量可反映细胞呼吸速率
本实验的自变量是什么？如何设置？
因变量是什么？如何观测？
需要控制哪些无关变量？
实验步骤大致应如何？
测定不同盐溶液浓度下碱蓬的细胞呼吸的速率
合作探究一：
实验结果：在0-600mmol/LNaCl的范围内，随着盐浓度的增加，碱蓬会增强细胞呼吸来应对盐胁迫环境。
测定不同盐溶液浓度下碱蓬的细胞呼吸的速率
合作探究一：
外膜
内膜
嵴
基质
线粒体
1.主要场所：
2.线粒体适应于有氧呼吸的主要特点：
（1）线粒体内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积
（2）线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
有氧呼吸
1.葡萄糖被分解的场所是什么？
2.葡萄糖分解产生了什么物质？
4.氧气被利用的场所是哪里？
3.有氧呼吸过程中还产生了什么中间产物？
5.能量是在哪里产生的？
合作探究二：
小
请同学们根据提供的5个资料，回答下面问题：
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

结论：葡萄糖可以在细胞质基质中分解；不能在线粒体中直接分解；
线粒体促进了葡萄糖的分解。
问题1.葡萄糖被分解的场所在哪里？
结论：葡萄糖分解产生了丙酮酸。
问题2.葡萄糖分解产生了什么物质？
资料二：研究发现，用放射性同位素14C标记葡萄糖分子中的碳原子，然后将标记后的葡萄糖加入反应体系（细胞提取液）中，随后在丙酮酸中检测到了相同的同位素标记。
资料三：　研究表明：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，能够与葡萄糖氧化分解过程中脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH(还原型辅酶 Ⅰ )。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]。
结论：有氧呼吸中会产生[H]。
问题3.有氧呼吸过程中还产生了什么中间产物？
结论：氧气被利用的场所是线粒体
问题4. 氧气被利用的场所是哪里？
资料四：科学家将大鼠肝脏组织破碎，通过差速离心法分离出不同的细胞组分：线粒体和上清液（细胞质基质），然后向每一份组分中加入丙酮酸（呼吸作用的关键中间产物），并测量氧气的消耗量。
组别 组分 结果
A 丙酮酸+上清液 几乎不耗氧
B 丙酮酸+线粒体 大量耗氧
C 丙酮酸+破损的线粒体 不耗氧
结论：细胞质基质可以产生少量的能量，线粒体中可产生大量的能量
资料五：在反应体系（荧光素、荧光素酶浓度固定）一致的前提下，荧光的发光强度与反应体系中ATP的含量呈严格正相关
A
B
C
细胞质基质
线粒体
细胞匀浆
荧光弱
荧光强
荧光强
问题5. 能量是在哪里产生的？
小
自主学习：阅读课本P92-93，找到有氧呼吸的三个反应阶段的场所、原料、产物及条件。
小组合作：（构建有氧呼吸的概念模型）：
根据有氧呼吸各阶段的场所、反应物及产物，利用所给的材料，在白板的相应位置上构建有氧呼吸的过程；
合作探究三：
有氧呼吸的三个阶段
场所：细胞质基质
第一阶段：葡萄糖的初步分解
场所：线粒体基质
酶
6CO2 +20 [H] +少量能量
2C3H4O3+6H2O
C6H12O6
酶
2C3H4O3 +4 [H] + 少量能量
（丙酮酸）
场所：线粒体内膜
酶
12H2O +大量能量
24[H] + 6O2
第二阶段：丙酮酸彻底分解
第三阶段：[H]的氧化
酶
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O +
能量
有氧呼吸总反应式：
知识迁移：分泌蛋白的合成与运输
同位素标记法
①CO2在哪个阶段、哪个场所产生？
②H2O在哪个阶段、哪个场所产生？
③氧气在哪个阶段、哪个场所消耗？
④产生ATP的阶段、场所
第三阶段 线粒体内膜
第三阶段 线粒体内膜
第一、二、三阶段 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
第二阶段 线粒体基质
快问快答
细胞在 的参与下，通过酶的催化作用，把 等有机物彻底氧化分解，产生 ，释放 ，生成
的过程。
氧气
葡萄糖
能量
大量ATP
有氧呼吸的概念
二氧化碳和水
思考讨论1：
资料分析：1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870 kJ能量，可以使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。
思考：
请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
能量转化效率：977.28/2870=34％
生成的ATP为：977.28/30.54=32molATP
热能
葡萄糖
CO2+H2O
能量
ADP＋Pi
ATP
用于各项生命活动
2870kJ
约34％
（体温的来源）
有氧呼吸的能量利用特点
高效性和经济性
思考讨论1：
细胞呼吸的意义
为什么说细胞呼吸在生命活动的能量供应中有重要作用？
为什么说细胞呼吸是各种有机物相互转化的枢纽？
生物体内的糖类，脂质，蛋白质等有机物都富含能量，但这些能量不能直接供各种生命活动利用，需要通过呼吸作用分解有机物，释放能量，转化到能量通货“ATP” 中，由ATP直接推动各种生命活动的进行。
细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。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。
思考讨论2：
碱蓬的细胞呼吸与耐盐机理
一：为离子转运提供能量：
碱蓬通过主动运输将Na 转运至液泡，减少胞质内高盐损伤，这两种过程均依赖细胞膜或液泡膜上的离子泵（如Na -K -ATP酶）。离子泵的主动转运需要消耗ATP，而这些ATP主要由细胞呼吸产生。
二：提供中间代谢产物支撑抗逆
细胞呼吸的中间产物丙酮酸可作为前体，参与耐盐相关物质的合成。例如，α-酮戊二酸是合成脯氨酸的关键前体，丙酮酸可参与可溶性糖的代谢，这些物质均能辅助碱蓬抵御盐胁迫。
小
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教师寄语
希望大家能像葡萄糖那样，在生命的战场释放自己的能量；
更能像碱蓬一样，不惧环境的考验，在逆境中逆势而上，茁壮成长！