5.3 细胞呼吸的原理和应用--人教版2019高中生物学必修1教学课件(共37张PPT)

(共37张PPT)
第3节　细胞呼吸的原理和应用
第5章 细胞的能量供应和利用
生物
学习目标
①通过自主设计“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，经历完整的科学探究活动的基本程序，提升实验设计及对实验结果进行分析的能力，发展科学思维。（科学思维、科学探究）
②分析有氧呼吸相关实验的资料，阐明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。列表比较有氧呼吸与无氧呼吸过程的异同，归纳细胞呼吸的概念，说明细胞呼吸的意义，关注细胞呼吸原理在生产生活实际中的应用。（科学思维、生命观念）
学习重难点
重点：
1.探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验过程。
2.有氧呼吸的过程。
3.影响细胞呼吸的因素。
难点：
1.探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验过程。
2.影响细胞呼吸的因素。
导入新课
问题探讨
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。
思考：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？
提示：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。
提示：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。
细胞呼吸的方式
新课讲授
探究一
新课讲授
[探究一]细胞呼吸的方式
（1）该实验中自变量、因变量分别是什么？
（2）你如何检测酒精的产生？如何检测CO2的产生？怎样比较CO2产生的量？
1.分析实验中各种变量的控制及产物的检测。
自变量为是否通入O2 ，因变量为酒精的有无、CO2的有无及多少。
检测酒精的产生:酸性重铬酸钾溶液由橙色变为灰绿色说明有酒精产生。
检测CO2的产生:澄清石灰水变浑浊或溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄说明有二氧化碳产生。
检测CO2产生的量:澄清石灰水变浑浊的程度、溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间或相同时间溴麝香草酚蓝溶液变黄的程度。
请阅读教材P90～92内容。回答以下问题。
新课讲授
[探究一]细胞呼吸的方式
（3）教材P91中的两组实验装置，哪组是有氧条件？哪组是无氧条件？
（4）A组实验装置为什么气体要先通过质量分数为10%的NaOH溶液？
（5）B组装置能确保绝对无氧吗？你认为如何改进会更好？
1.分析实验中各种变量控制及产物检测
A组是有氧条件，B组是无氧条件。
除去空气中的CO2，防止对结果造成干扰。
不能。 将B瓶静置一段时间后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
请阅读教材P90～92内容。回答以下问题。
新课讲授
[探究一]细胞呼吸的方式
（1）提出问题
（2）作出假设
酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸吗？
酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸。
2.实验过程
新课讲授
[探究一]细胞呼吸的方式
（3）设计实验
请根据教材描述设计实验装置，完善有氧条件与无氧条件下的装置连接图。
要求：①在PPT中模拟连接，②小组合作分别完成有氧条件和无氧条件下装置的连接。
新课讲授
[探究一]细胞呼吸的方式
（4）进行实验
根据装置图对教师提供的装置进行准确连接。（教师提供该实验的一系列器具和材料，学生做实验）
3.观察结果、得出结论
观察实验现象，记录实验数据。
组别 澄清石灰水变化（程度） 酸性重铬酸钾溶液
A组：有氧条件
B组：无氧条件
较浑浊
不变色
浑浊程度低
由橙色变为灰绿色
新课讲授
[探究一]细胞呼吸的方式
结论：
①酵母菌在_______________条件下都能进行细胞呼吸。
②有氧条件下的产物：______________________________。
无氧条件下的产物：______________________________。
【总结】
（1）根据是否需要氧气，生物细胞呼吸可分为_________和__________两种类型。
（2）什么是对比实验？

有氧和无氧
CO2和H2O
CO2和酒精
有氧呼吸
无氧呼吸
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。
有氧呼吸
新课讲授
探究二
新课讲授
[探究二]有氧呼吸
请阅读教材P92～93有氧呼吸的相关内容，填写有氧呼吸三个阶段相关变化及场所。
阶段 场所 反应物 产物 产生能量
（多/少）
第一阶段
第二阶段
第三阶段
新课讲授
[探究二]有氧呼吸
请阅读教材P92～93有氧呼吸的相关内容，填写有氧呼吸三个阶段相关变化及场所。
阶段 场所 反应物 产物 产生能量
（多/少）
第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H]、ATP 少
第二阶段 线粒体基质 丙酮酸和水 CO2、[H]、ATP 少
第三阶段 线粒体内膜 [H]和O2 H2O、ATP 多
新课讲授
[探究二]有氧呼吸
【总结】
1.有氧呼吸总反应式。

2.有氧呼吸的概念
有氧呼吸是指细胞在_____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_____________________，释放能量，生成___________的过程。
氧
二氧化碳和水
大量ATP
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
新课讲授
[探究二]有氧呼吸
3.完善有氧呼吸图解，在下图中（只给出了细胞一部分结构）填上相关物质。
[H]
丙酮酸
O2
H2O
H2O
CO2
新课讲授
[探究二]有氧呼吸
【拓展】
1.有氧呼吸释放的能量转化成了什么形式的能量？

2.在有氧呼吸过程中，若用18O标记O2，18O会出现在哪些物质中？
热能和ATP中活跃的化学能。
水和二氧化碳。
无氧呼吸
新课讲授
探究三
新课讲授
[探究三]无氧呼吸
请阅读教材P94无氧呼吸的相关内容，填写无氧呼吸两个阶段相关变化及场所。
阶段 场所 反应物 产物 产生能量（多/少）
第一阶段
第二阶段
【总结】
1.无氧呼吸总反应式。

2.无氧呼吸的概念：在______________的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解，释放_______能量的过程。
细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H] 少
细胞质基质 丙酮酸、[H 乳酸、酒精和CO2 无
C6H12O6→2C2H5OH（酒精） ＋2CO2 +少量能量
C6H12O6→2C3H6O3（乳酸） +少量能量
没有氧气参与
不完全
少量
酶
酶
新课讲授
[探究三]无氧呼吸
3.细胞呼吸是指__________________________________，生成___________________，释放能量并生成________的过程。
【思维训练】
1.（判断）无氧呼吸没有氧气参与，有机物的分解不属于氧化分解。（ ）
2.在进行无氧呼吸的过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向分别是什么？
3.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？(提示信息：已知细胞中NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞)
有机物在细胞内经过一系列的氧化分解
ATP
二氧化碳或其他产物
×
无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存到乳酸或酒精中没有释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失。
由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此，为了保障细胞呼吸第一阶段持续进行，以获得ATP，NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用。
新课讲授
[探究三]无氧呼吸
4.不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？

5.骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度解释，乳酸在肝中重新转化成葡萄糖的意义是什么？
不同细胞所具有的酶的种类不同，导致反应途径不同，产物也不同。
减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。
新课讲授
[探究三]无氧呼吸
在有氧呼吸过程中，葡萄糖最终彻底氧化为 CO 和 H O，而在无氧呼吸过程中，葡萄糖仅在细胞质基质中分解为不彻底的产物（如酒精、乳酸），大量能量存留在这些产物中未被释放，因此，产生的能量远少于有氧呼吸。
6.两种呼吸方式，消耗相同的葡萄糖，_________呼吸产生的能量更多，原因是什么？
有氧
新课讲授
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸
少量能量
酶1
[H]
细胞呼吸过程
酶3
O2
H2O
大量能量
少量能量
[H]
H2O
CO2
酶2
丙酮酸
乳酸或酒精+CO2
酶
细胞呼吸原理的应用（以氧气对细胞呼吸的影响为例）
新课讲授
探究四
新课讲授
[探究四]细胞呼吸原理的应用（以氧气对细胞呼吸的影响为例）
1．原理
某种植物的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内CO2释放量的变化如图所示。假设细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，请回答下列问题。
由曲线判断O2浓度对有氧呼吸和无氧呼吸的影响分别是什么？
在一定O2浓度范围内，随O2浓度升高，有氧呼吸逐渐增强，无氧呼吸逐渐减弱。
新课讲授
2．实践应用
（1）在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内氧气的体积分数一般调节到图中 点所对应的数值左右。此外，人们常采取降低温度的措施减少有机物消耗，原理是
（2）为什么农业生产中要通过中耕松土提高作物产量？
[探究四]细胞呼吸原理的应用（以氧气对细胞呼吸的影响为例）
B
松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，产生更多的ATP，从而有利于根系的生长和对无机盐的主动吸收，促进作物生长。
低温条件下，有氧呼吸有关酶的活性降低，可以抑制细胞呼吸对有机物的消耗。
新课讲授
【基础检测】（1）（判断）真核生物细胞都进行有氧呼吸。（ ）
（2）（判断）原核生物都进行无氧呼吸。（ ）
（3）人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是___________，酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是____________________________ 。
（4）有氧呼吸和无氧呼吸中消耗水的是_________过程，产生水的是_________过程。
[探究四]细胞呼吸原理的应用（以氧气对细胞呼吸的影响为例）
×
×
线粒体基质
细胞质基质和线粒体基质
有氧呼吸
有氧呼吸
新课讲授
【思维训练】运用证据和逻辑评价论点。
阅读教材P96“思维训练”中的材料，解答相关思考题后，回答下列问题。
内共生起源学说表明：线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的进行有氧呼吸的细菌和进行光能自养的蓝细菌。下列叙述不支持该假说的是（ ）
A．叶绿体的外膜与内质网膜类似，内膜与细菌细胞膜类似
B．线粒体和叶绿体均具备独立自主的蛋白质合成系统
C．线粒体在细胞内可以运动，并大量集中分布在代谢旺盛的部位
D．线粒体和叶绿体在真核细胞内能以类似二分裂的方式进行增殖
C
【练习1】
当堂训练
在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，试剂及作用对应不一致的是（ ）
A．澄清的石灰水——检测是否生成CO2
B．质量分数为10%的NaOH溶液——吸收泵入空气中的CO2
C．溴麝香草酚蓝溶液——检测有氧呼吸的特有产物
D．酸性重铬酸钾溶液——检测无氧呼吸的特有产物
C
【练习2】
当堂训练
甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是 （ ）
A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气
B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和[H]的生成速率
C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
B
【练习3】
当堂训练
关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是（ ）
A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B．有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料
C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
B
【练习4】
当堂训练
如图表示贮藏温度、光照对黄桃果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述正确的是 （ ）
A．从图中可以得出：随贮藏温度下降，光照对黄桃果实呼吸强度的抑制作用更明显
B．为检测黄桃果实贮藏过程中是否进行了无氧呼吸，可用溴麝香草酚蓝溶液来检测是否有酒精产生
C．图中黄桃果实最有利的贮藏条件是黑暗、温度为2℃
D．随贮藏温度下降，果实的呼吸作用减弱，这是由于细胞内酶的空间结构被破坏
A
【练习5】
当堂训练
细胞呼吸原理在生活和生产中得到了广泛应用。下列叙述正确的是（ ）
A. 慢跑锻炼可避免细胞无氧呼吸产生酒精
B. 制作酸奶主要利用了乳酸菌的有氧呼吸
C. 储藏果蔬需要降低温度以减弱呼吸作用
D. 中耕松土可促进农作物根系的无氧呼吸
C
（不定项）如图是人体内部部分物质的代谢途径，字母代表物质，序号代表反应过程，下列叙述不正确的是（ ）
A．过程①和②分别是在缺氧和有氧的条件下进行的
B．过程②可表示有氧呼吸的第二、三阶段，该过程
中既有水的消耗也有水的生成
C．过程①和③都发生在细胞质基质中
D．物质Y产生乳酸的同时也会有少量的[H]积累
【练习6】
当堂训练
ACD
下图为生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解，图中①②③分别对应葡萄糖转化为丙酮酸、丙酮酸与氧结合将有机物彻底氧化分解和电子传递链。请据图回答下面的问题：
【练习7】
当堂训练
（1）图中①过程反应的场所是_______________；在线粒体中进行的阶段是______（填图中数字）。
（2）写出人在剧烈运动过程中，肌细胞进行无氧呼吸的反应式：
（3）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为______________
________。
（4）有氧呼吸在第___________ 阶段释放能量，无氧呼吸在第______阶段释放能量。
粮食进行有氧呼吸
细胞质基质
②
一、二、三
一
产生水
课堂小结
根据有氧呼吸和无氧呼吸的过程，总结本节课所学内容。
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
能量
特点
相同点 过程 实质 意义 细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需氧气、多种酶
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
大量
少量
有机物彻底分解，
能量完全释放
有机物没有彻底分解，能量没完全释放
葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同
分解有机物，释放能量
为生物体的生命活动提供能量
不需氧气，需多种酶
谢谢大家