5.3.2 细胞呼吸的原理和应用 第2课时 无氧呼吸、细胞呼吸原理的应用（教学课件）高中生物人教版（2019）必修1

(共35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（第2课时）
知识回顾
对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。如果没有O2参与，丙酮酸还会进入线粒体吗？丙酮酸不进入线粒体又该到哪里去呢？
除酵母菌以外，还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。
酵母菌
橙色酸性的重铬酸钾溶液
灰绿色
澄清石灰水变混浊
酵母菌在无氧条件下，通过细胞呼吸，分解葡萄糖，产生酒精和少量二氧化碳。
新知探究
一、无氧呼吸
阅读教材P94，分析无氧呼吸的类型和过程，思考以下问题。
无氧呼吸
活动1
1.无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸完全相同，也有[H]的产生，这部分[H]去了哪里
参与第二阶段乳酸或酒精的生成。
2.1 mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65 kJ的能量，其中有61.08 kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失。那么，1 mol葡萄糖通过乳酸发酵可形成多少摩尔ATP？其能量转换效率是多少
1 mol ATP水解释放的能量是30.54 kJ，故1 mol 葡萄糖通过乳酸发酵可形成2 mol的ATP。其能量转换效率是31.06%。
3.细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化 为什么无氧呼吸产生的能量是少量的
细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转化成储存在ATP特殊化学键中的活跃化学能和热能。无氧呼吸产生的能量少是因为无氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。
4.储藏在通风条件不好的环境中的梨会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，请分析其中的原因。为什么会产生这种差异
梨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。
新知探究
一、无氧呼吸
无氧呼吸
活动1
5.剧烈运动过后的肌肉酸疼是怎样造成的
剧烈运动时,氧气供应不足,肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸。
第二阶段
第一阶段（与有氧呼吸第一阶段完全相同）
1.无氧呼吸的概念
新知探究
一、无氧呼吸
无氧呼吸指细胞在___________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过
_________分解，释放_______能量的过程。
没有氧气
不完全
少量
2.无氧呼吸的过程
C6H12O6
2C2H5OH（酒精）+ 2CO2
酵母菌、绝大多数高等植物
乳酸菌、人和高等动物、某些植物器官
2C3H6O3 （乳酸）
酶2
酶3
2C3H4O3＋4[H]
（丙酮酸）
酶1
（热能＋2ATP）
少量能量
4.无氧呼吸的能量变化
细胞质基质
3.无氧呼吸的场所
新知探究
一、无氧呼吸
葡萄糖内的能量大部分都留存在乳酸或酒精中，释放出来的能量仅有一小部分能量储存在ATP中（31%），大部分能量以热能的形式散失（69%）。　
5.无氧呼吸的类型
新知探究
一、无氧呼吸
类型 酒精发酵 乳酸发酵
第一阶段
第二阶段
总反应式
实例
葡萄糖→________+_____+少量能量
丙酮酸
[H]
丙酮酸＋[H]→______+CO2
丙酮酸+[H]→______
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2
+少量能量
C6H12O6→2C3H6O3+少量能量
酒精
乳酸
酵母菌、大多数植物等
乳酸菌、高等动物和人、某些植物器官（如马铃薯块茎、甜菜块根和玉米的胚）等
新知探究
一、无氧呼吸
[易错提醒]与细胞无氧呼吸过程中的几个注意点
(1)不同生物无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
大多数植物无氧呼吸的产物为酒精和CO2。
有些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸，如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等。
高等动物、人及乳酸菌进行无氧呼吸只产生乳酸。
(2)无氧呼吸过程无水的参与及生成。
(3)无氧呼吸分解有机物不彻底，仅在第一阶段释放出少量的能量，第二阶段无能量释放，还有大量的能量储存在氧化产物酒精或乳酸中。
(4)无氧呼吸第一阶段产生的［H］用于第二阶段，将丙酮酸还原为酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，因此，无氧呼吸不会有［H］的积累。
新知探究
一、无氧呼吸
知识小结
比较有氧呼吸和无氧呼吸
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 ____________________ ___________
条件 需要氧、酶 不需要氧、_______
产物 ____________ ________________
能量 大量 少量
相同点 过程 葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同
实质 _______________________________
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
细胞质基质和线粒体
细胞质基质
需要酶
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
分解有机物，释放能量，合成ATP
新知探究
一、无氧呼吸
知识小结
细胞呼吸的意义
1.为生物体的生命活动提供能量。绝大多数生命活动的所需要的能量（ATP）都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。
2.生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。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。
新知探究
一、无氧呼吸
知识拓展
细胞呼吸方式的判断（以真核生物为例）
判断依据一：反应物和产物
新知探究
一、无氧呼吸
知识拓展
细胞呼吸方式的判断
判断依据二：物质的量关系
新知探究
一、无氧呼吸
知识拓展
细胞呼吸方式的判断
判断依据三：场所
新知探究
一、无氧呼吸
知识拓展
“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
1.探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)。
2.实验原理
NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的CO2，着色液滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量。
着色液滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值。
新知探究
一、无氧呼吸
知识拓展
“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
3.实验结果及结论
实验现象 结论
装置一 液滴 装置二 液滴
不动 不动
不动 右移
左移 右移
左移 不动
左移 左移
只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质
新知探究
一、无氧呼吸
知识拓展
“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
4.实验的注意事项和误差校正
①注意事项：若所放植物组织为绿色组织，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。为防止微生物呼吸对实验结果造成干扰，应将装置进行灭菌处理。
②误差校正：为使实验结果准确，防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，还应设置对照(装置三)。对照实验中将所测定的生物材料灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。
细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
探究细胞呼吸的影响因素
活动2
1.温度
（1）原理：
（2）曲线模型
温度主要通过影响________的活性，进而影响呼吸作用。与温度影响酶活性的曲线特征一致。
最适温度时，细胞呼吸最强；在一定的温度范围内，呼
吸强度随着温度的升高而______；但超过一定的温度，酶的
活性______，甚至会变性失活，从而使呼吸作用减弱直至停
止。低于最适温度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
呼吸酶
增强
下降
二、细胞呼吸原理的应用
低温下储存蔬菜、水果
在大棚蔬菜的栽培过程中
夜间适当降温
探究细胞呼吸的影响因素
活动2
新知探究
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
探究细胞呼吸的影响因素
活动2
2.氧气浓度
（1）原理：O2是__________所必需的，且O2对__________过程有__________。
（2）曲线模型
有氧呼吸
无氧呼吸
抑制作用
有氧呼吸：
O2是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着O2浓度的增加，有氧呼吸速率增大,但当O2浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增大。
无氧呼吸：
随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强， O2浓度达到一定值时，被完全抑制。
线粒体数量限制
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
探究细胞呼吸的影响因素
活动2
2.氧气浓度
无氧呼吸CO2释放量
（无氧呼吸速率）
CO2释放总量（细胞呼吸）
O2吸收量
（有氧呼吸速率）
气体相对含量
O2浓度%
A
P
C
B
5
10
15
20
①A点：O2浓度＝0时，只进行_______
呼吸；
②OC段：0＜O2浓度＜10%时，同时进
行___________________；
③C点后：O2浓度≥10%时，只进行
__________；B点为无氧呼吸消失点。
④P点：O2浓度为____时，CO2释放总量最少，细胞呼吸曲线达到最低，说明此时细胞呼吸强度最弱。有机物消耗最少，利于储存粮食、水果。
无氧
有氧呼吸和无氧呼吸
有氧呼吸
5%
O
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
探究细胞呼吸的影响因素
活动2
中耕松土促进植物根部有氧呼吸
酿酒时先通氧气再密封，造成无氧环境
包扎伤口时使用透气
的敷料
有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸
探究细胞呼吸的影响因素
活动2
3.二氧化碳浓度
（1）原理：
（2）曲线模型
抑制
CO2浓度作为呼吸抑制剂，抑制细胞呼吸，CO 2浓度_____，抑制作用________。
越高
越明显
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会_____细胞呼吸的进行。
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
探究细胞呼吸的影响因素
活动2
地窖中蔬菜的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，有利于储。
探究细胞呼吸的影响因素
活动2
4.水分
（1）原理：
（2）曲线模型
在一定范围内，细胞呼吸速率随含
水量的增加而_____，随含水量的减少而
_____。当含水量过多时，呼吸速率减慢，
甚至停止。
加快
减慢
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
水作为有氧呼吸的原料以及生物化学反应的介质影响细胞呼吸的速率。
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
干种子萌发前进行浸泡处理
细胞呼吸
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
C6H12O6
2CO2
＋2C2H5OH
＋少量能量
酶
葡萄糖 2丙酮酸+4[H]+少量能量
酶
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
场所：细胞质基质
第一阶段：细胞质基质
第三阶段：线粒体内膜
第二阶段：线粒体基质
影响因素
温度
水分
CO2浓度
O2浓度
2丙酮酸 +6H2O 6CO2+20[H]+少量能量
酶
24[H]+6O2 12H2O+大量能量
酶
总反应式：C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+大量能量
酶
课堂小结
随堂检测
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
1.植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
【解析】两个无氧呼吸过程都只有第一阶段产生ATP，两个都是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，所以每分子葡萄糖经无氧呼吸产生的ATP相等，C错误。
C
随堂检测
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
2.如图表示酵母菌细胞呼吸时可能发生的相关生理过程，Ⅰ～Ⅴ表示过程，M、P代表物质，其中有一个过程酵母菌无法进行。下列有关叙述正确的是(　　)
A.物质M为丙酮酸，过程Ⅰ发生在线粒体基质中
B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均能产生ATP，其中过程Ⅱ产生最多
C.酵母菌无法进行的是过程Ⅴ，因为其体内缺乏相关的酶
D.物质P为酒精，可用酸性重铬酸钾溶液对其进行检测，颜色由灰绿色变为橙色
C
随堂检测
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
【解析】M为丙酮酸，过程Ⅰ是葡萄糖分解为丙酮酸，场所是细胞质基质；过程Ⅰ表示葡萄糖分解成丙酮酸，Ⅱ表示有氧呼吸第三阶段，Ⅳ表示有氧呼吸第二阶段，过程Ⅲ表示丙酮酸分解成酒精和CO2，其中过程Ⅲ无ATP产生；酵母菌是兼性厌氧菌，无氧呼吸产生酒精和CO2，不能产生乳酸即Ⅴ，因为其体内缺乏相关的酶；检测酒精可用酸性重铬酸钾溶液，颜色由橙色变为灰绿色。
随堂检测
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
3.糖类、脂肪和蛋白质是细胞的主要营养物质，如图是人体有机物代谢过程模式图。图中字母表示物质，数字表示代谢过程。下列叙述错误的是(　　)
A.①过程发生在细胞质基质中，A为丙酮酸
B.D为脂肪酸，大多数是饱和的，熔点较高
C.图中三大类营养物质氧化分解过程中形
成ATP最多的过程是④
D.⑥和 过程能产生人体所需的8种必需
氨基酸
【解析】必需氨基酸是人体细胞不能合成的，必须从外界环境获取，故⑥和 过程均不能产生人体所需的8种必需氨基酸，D错误。
D
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
随堂检测
4.酵母菌是一种典型的异养兼性厌氧型微生物,在有氧和无氧条件下都能存活。如图为探究酵母菌呼吸作用类型的装置图，下列相关叙述不正确的是(　　)
A.装置1红色液滴的移动距离表示酵
母菌有氧呼吸消耗的氧气量
B.图中装置用来检测乳酸菌呼吸类
型需把酵母菌替换成乳酸菌
C.若装置1液滴左移，装置2液滴右移，
则酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
D.若装置1液滴左移，装置2液滴不动，
则说明酵母菌只进行有氧呼吸
D
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
随堂检测
【解析】装置1中NaOH吸收了CO2，所以测定的是O2的吸收量，因此能判断有氧呼吸的强度；乳酸菌只进行无氧呼吸，产物为乳酸，不产生CO2，图中装置无法检测;若装置1的红色液滴左移(进行了有氧呼吸)，装置2的红色液滴右移(进行了无氧呼吸)，则说明酵母菌既进行了有氧呼吸也进行了无氧呼吸；若装置1的红色液滴左移，装置2的红色液滴不移动，则说明酵母菌只进行有氧呼吸。
5.细胞呼吸的原理在我们的生活和生产实践中有着广泛的应用，下列叙述错误的是(　　)
A.“中耕松土”既有利于植物根部细胞呼吸，又可促进好氧细菌等分解土壤有机物
B.提倡有氧运动可避免肌细胞因供氧不足产生大量乳酸导致的肌肉酸痛
C.包扎伤口需选用透气的敷料，以避免人体伤口细胞无氧呼吸导致愈合较慢
D.夜间适当降低温度，可减少细胞呼吸消耗的有机物从而使作物增产
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
随堂检测
C
【解析】包扎伤口需选用透气的敷料，以避免厌氧菌在伤口处大量繁殖。
随堂检测
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用
6.以下甲、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。下列相关叙述正确的是(　　)
C
A.图甲中氧浓度为a时的情况对应的是图乙中的C点
B.图甲中氧浓度为b时的情况对应的是图乙中的D点
C.图甲的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的
D.图甲中氧浓度为d时仍有少量酒精产生
【解析】由题图可知，图甲中氧浓度为a时,细胞只释放CO2，不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应图乙中的A点；图甲中氧浓度为b时CO2的释放量远远大于O2的吸收量,说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大,应对应图乙中AC段之间；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少时(图甲中的c点)的氧浓度；图甲中氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生。
随堂检测
新知探究
二、细胞呼吸原理的应用