5.3细胞呼吸的原理和应用课件(共66张PPT4个视频)

(共66张PPT)
5.3细胞呼吸的原理和应用
第5章　细胞的能量供应和利用
目
01
细胞呼吸的方式
02
有氧呼吸
04
细胞呼吸原理的应用
03
无氧呼吸
录
细胞呼吸的方式
01
01
细胞的呼吸方式
细胞内
O2
O2
呼吸器官
血液循环
CO2
血液循环
呼吸器官
CO2
化学反应
细胞呼吸
呼吸
“呼吸”是指生物体个体吸入氧气、呼出二氧化碳的过程。
“细胞呼吸”是指细胞内 并 的过程。
有机物氧化分解
释放能量
01
细胞的呼吸方式
酵母菌
单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
产生二氧化碳和水
产生酒精和二氧化碳
有氧呼吸
无氧呼吸
提出问题
实验步骤
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果，得出结论
交流讨论
01
细胞的呼吸方式
背景知识
酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精
酵母菌呼吸作用会产生CO2
提出问题
酒精和CO2是酵母菌在什么条件下产生的？
作出假设
酵母菌在有氧条件下产生CO2。
酵母菌在无氧条件下产生酒精和CO2。
01
细胞的呼吸方式
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
产物（酒精和CO2）
有氧/无氧
温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等
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
设计实验
01
细胞的呼吸方式
思考讨论1：怎样鉴定酒精和CO2的产生？如何比较CO2产生的多少？
CO2的检测：
1.通入澄清的石灰水：
2.溴麝香草酚蓝溶液：
CO2多少：
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：
澄清→浑浊
蓝→ 绿→黄
橙色→灰绿色
石灰水变浑浊的时间和程度
溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间
01
细胞的呼吸方式
思考讨论2：怎样控制有氧和无氧条件？用以下装置进行搭建有氧组和无氧组。
B
酵母菌培养液
C
质量分数为10%的NaOH溶液
A
酵母菌培养液
D
澄清的石灰水
气泵
E
01
细胞的呼吸方式
思考讨论2：怎样控制有氧和无氧条件？用以下装置进行搭建有氧组和无氧组。
C
质量分数为10%的NaOH溶液
A
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
B
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
气泵
目的：使进入A中的空气先经过NaOH处理后，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
B放置一段时间连接的目的：让酵母菌把B瓶中O2消耗完，确保通过澄清石灰水的CO2是酵母菌无氧呼吸产生的。
01
细胞的呼吸方式
实验过程
01
细胞的呼吸方式
实验过程
称取等量的两份食用酵母菌（10g）；
配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；
搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；
培养、观察、检测、记录（具体过程见教材91页）
思考讨论：葡萄糖需要先煮沸再冷却，为什么？
01
细胞的呼吸方式
实验现象及结论
条件 澄清石灰水/变化速率 重铬酸钾—浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
出现灰绿色
实验结论
酵母菌
有氧条件下产生大量CO2
无氧条件下产生酒精和少量CO2
呼吸作用的类型
有氧呼吸
无氧呼吸
01
细胞的呼吸方式
科学方法
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
对比实验（相互对照实验）
本实验的两组都是实验组
　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，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。
1.(2022·云南昆明高一期末)如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列相关叙述正确的是
A.装置甲为对照组，装置乙为实验组
B.B瓶应封口放置一段时间后再连通下一个锥形瓶
C.可用溴麝香草酚蓝溶液检测是否有酒精产生
D.通过检测是否有CO2产生可确定酵母菌细胞呼吸的方式
√
2.(2022·河南驻马店高一期末)如图为酵母菌细胞呼吸实验的示意图，下列相关叙述正确的是
A.取酵母菌培养液加斐林试剂后出现砖红色沉淀
B.实验中增加酵母菌数量不能提高酒精最大产量
C.物质a可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变黄再变绿
D.试剂甲为酸性条件的重铬酸钾溶液，葡萄糖不能与之反应发生颜色变化
√
有氧呼吸
02
有氧呼吸的场所
线粒体
真核细胞
双层膜
外膜平常，内膜向中心腔折叠，形成嵴
内含DNA、RNA、核糖体以及许多与有氧呼吸有关的酶
【思考】真核细胞中，有氧呼吸的全过程都发生在线粒体中吗？
有氧呼吸的过程
仔细阅读教材，观看视频，思考问题
有氧呼吸过程共分为几个阶段？
每个阶段进行的场所在哪？
CO2在哪个阶段产生？
O2在哪个阶段被消耗？
每个阶段的反应物和产物分别是什么？
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
这里的[H]是一种十分简化的表示方式。这一产生[H]的过程实际上是指氧化型辅酶I（NAD+）转化成还原型辅酶I（NADH）
相关信息
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
第二阶段
反应物：
生成物：
场 所：
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
第二阶段
反应物：
生成物：
场 所：
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
第二阶段
反应物：
生成物：
场 所：
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
第二阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
丙酮酸、H2O
[H]、少量ATP
线粒体基质
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
第二阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
丙酮酸、H2O
[H]、少量ATP
线粒体基质
第三阶段
反应物：
生成物：
场 所：
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
第二阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
丙酮酸、H2O
[H]、少量ATP
线粒体基质
第三阶段
反应物：
生成物：
场 所：
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
第二阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
丙酮酸、H2O
[H]、少量ATP
线粒体基质
第三阶段
反应物：
生成物：
场 所：
有氧呼吸的过程
归纳总结
有氧呼吸三阶段
第一阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
葡萄糖
丙酮酸、[H]、少量ATP
细胞质基质
第二阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
丙酮酸、H2O
[H]、少量ATP
线粒体基质
第三阶段
反应物：
生成物：
场 所：
ATP
热能
[H]、O2
H2O、大量ATP
线粒体内膜
有氧呼吸的过程
反应方程式
C6H12O6
酶
2C3H4O3+4[H]+少量能量
第一阶段
第二阶段
2C3H4O3+6H2O
酶
6CO2+20[H]+少量能量
第三阶段
24[H]+6O2
酶
12H2O+大量能量
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
总反应式:
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸的总反应式
思考：反应过程中，各元素的转移方向
总反应式
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
①反应式中的能量不能写成ATP，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H2O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。
有氧呼吸的概念
归纳概括
有氧呼吸
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，产生大量ATP的过程。
彻底分解有机物
彻底释放能量
思考 ● 讨论
有氧呼吸的能量转化
1.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
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐渐释放能量的，这对于生物体来说，具有什么意义？
能量转化效率 = 977.28÷2870≈34.05%
生成ATP = 977.28÷30.54=32mol
提示：这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
体外燃烧
生成CO2和H2O、非常剧烈、一次性大量释放能量、有机物中化学能全部转变为热能。
有氧呼吸
过程温和
能量逐步释放
一部分能量储存在ATP中
生成CO2和H2O
体外燃烧和有氧呼吸
有氧呼吸的能量转化
例.下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：
(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质名称： _______ 、 、 ________ 。
(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少______ 、______、 _____ 。
(3)有氧呼吸的主要场所是______，进入该场所的氧化分解的底物是 。
H2O
丙酮酸
CO2
少量
少量
大量
线粒体
丙酮酸 、[H]
C6H12O
1
2
3
O2
酶
酶
4
5
6
酶
[H] [H]
无氧呼吸
03
无氧呼吸
探究酵母菌细胞呼吸的方式
上一节。。。
无氧呼吸的过程
第一阶段
第二阶段
无氧呼吸的过程
第一阶段
第二阶段
无氧呼吸的过程
第一阶段
第二阶段
酒精发酵
乳酸发酵
【思考】
1mol的葡萄糖所含能量大约2870kJ的能量，氧化分解成乳酸以后，释放出196.65kJ的能量，其中61KJ能量用来合成2molATP。其余能量的去处？
无氧呼吸的过程
C6H12O6
2C3H4O3
+
4[H]
+
能量（少量）
酶
第一阶段
细胞质基质
2C3H4O3 + 4 [ H ]
第二阶段
细胞质基质
与有氧呼吸第一阶段完全相同!
酶1
酶2
2C2H5OH(酒精) + 2CO2
2C3H6O3(乳酸)
无氧呼吸的总反应式
例：大多数植物、酵母菌
例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等
无氧呼吸的概念
归纳概括
无氧呼吸
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。
绝大多数植物如水稻根、苹果果实；酵母菌等微生物
人和动物；植物某些器官如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚；乳酸菌等微生物
无氧呼吸的过程
细胞质基质、线粒体（主要）
细胞质基质
需氧气、需多种酶
不需氧气、需多种酶
葡萄糖彻底分解为CO2和H2O
葡萄糖不完全分解
形成乳酸或酒精和CO2
释放大量能量
释放少量能量
大部分能量储存乳酸或酒精中
三个阶段均产生
仅第一阶段
第一阶段反应完全相同。
两种呼吸方式实质相同：分解有机物，释放能量。
无氧呼吸的过程
1.在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，为什么会产生这种差异？请分析其中的原因。
苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。
2.剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？
剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸，产生了乳酸，造成肌肉酸疼，但还是以有氧呼吸为主。乳酸能在肝脏中再次转化成葡萄糖重新利用。
3.病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？
病毒不能进行细胞呼吸。它是特殊的生物体，其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。
思考与讨论
无氧呼吸
03
细胞呼吸的概念和意义
概念
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。
意义
（1）为生物体的生命活动提供能量
（2）生物体代谢的枢纽（如丙酮酸）
糖类
葡萄糖
丙酮酸
有氧呼吸
第二、三阶段
脂肪
甘油 + 脂肪酸
蛋白质
氨基酸
有机酸
脱氨基作用
NH3
β氧化
细胞呼吸原理的应用
04
细胞呼吸原理的应用
抑制破伤风杆菌等厌氧病原菌的繁殖
皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌（破伤风杆菌）容易大量繁殖。遇到这种情况，需及时清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清。
利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。
细胞呼吸原理的应用
花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气，以保证根系细胞呼吸对氧气的需要。
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无氧呼吸产生酒精，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。
细胞呼吸原理的应用
通过降低温度、减少氧气含量等措施减弱水果、粮食的呼吸作用，从而延长保质期
提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
影响细胞呼吸的因素
05
05
影响细胞的呼吸的因素-内因
（1）不同种类的植物呼吸速率不同：
旱生植物＜水生植物 阴生植物＜阳生植物
（2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同：
幼苗、开花期>成熟期
（3）同一植物的不同器官呼吸速率不同
生殖器官>营养器官
遗传物质不同决定酶的种类和数量不同
05
影响细胞的呼吸的因素-外因
（1）温度对细胞呼吸的影响
①原理：温度通过影响酶的活性来影响呼吸强度。
温度
呼吸速率
②应用：在零上低温下储藏蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，减弱呼吸作用，减少有机物的消耗；温水和面发酵快。
温度
酶活性
最适温度
05
影响细胞的呼吸的因素-外因
O2浓度
CO2释放量
无氧呼吸
P
CO2释放量
O2浓度
有氧呼吸
O
P
（2）O2浓度对细胞呼吸的影响
①原理：绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进行无氧呼吸，在低氧条
件下通 常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2的存在对无氧呼吸起
抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随O2浓度的增加而增强。
05
影响细胞的呼吸的因素-外因
②曲线
O2浓度＝0时，只进行 。
0＜O2浓度＜10%时，
进行 。
O2浓度≥10%时,只进行 。
有氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸
无氧呼吸
05
影响细胞的呼吸的因素-外因
A
C
D
E
G
氧气增多，无氧呼吸受抑制，有氧呼吸还很弱。
随氧气增多，有氧呼吸增强。
有氧呼吸的CO2释放量=无氧呼吸CO2释放量。
①AC段， CO2释放急剧减少的原因：
②CD段CO2释放量不断上升的原因：
③E点表示：
05
影响细胞的呼吸的因素-外因
④为更有利于蔬菜运输，氧气浓度应调节到 点的对应的氧气浓度。
此时CO2释放量最少，细胞呼吸最弱，有机物的消耗最少。
C
A
C
D
E
G
05
影响细胞的呼吸的因素-外因
(3)CO2浓度对细胞呼吸的影响
①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多 (填 “促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
抑制
②应用：地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。适当增加CO2的浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
呼吸强度
CO2浓度
05
影响细胞的呼吸的因素-外因
（4）水
②应用：
a.粮食在收仓前要进行晾晒处理；
b.干种子萌发前浸泡处理；
c.农作物定期排水防止其水分过多进行
无氧呼吸，造成根的腐烂
①原理：在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加快，
超过一定范围，呼吸速率减慢，甚至死亡。
呼吸速率
含水量
05
影响细胞的呼吸的因素-外因
a点：只有CO2释放量，无O2吸收量，说明
b点：O2吸收量3，CO2释放量8，说明有氧呼吸消耗葡萄糖 ，无氧呼吸消耗葡萄糖 。
c点：O2吸收量4，CO2释放量6，说明有氧呼吸消耗葡萄糖 ，无氧呼吸消耗葡萄糖 。
d点：O2吸收量等于CO2释放量，说明
柱形图分析
注意图例：
O2吸收量代表：
CO2释放量代表：
有氧呼吸
有氧呼吸
和产生酒精的无氧呼吸
只进行产生酒精的无氧呼吸。
只进行有氧呼吸。
0.5
2.5
2/3
1
1.如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是( 　)
A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛的温度为B点所对应的温度
B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性
C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强
D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜
C
2.甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。
① 曲线a、b、c分别表示 、 和呼吸作用CO2释放量。
② 在O2浓度为0时，CO2的释放量为___，此时只进行 ；
当O2浓度 时， 只进行有氧呼吸，此时CO2释放量_____O2吸收量；
当0＜O2浓度＜D时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
无氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
≥ D
A
等于
③ 在保存蔬菜、水果时，应选择乙图中 点对应的O2浓度，因为此时 ；保存条件一般为 。
④甲图的a、b、c、d四种氧浓度中___是最适合蔬菜、水果的贮藏；
⑤甲图中氧浓度为a时的情况对应乙图中的_____点；
B
细胞呼吸最弱
零上低温、低氧
A
c
⑥甲图中氧浓度为b时的情况对应乙图中的_____段之间；
⑦ 甲图中氧浓度为____时没有酒精产生。
d
AC