5.3 细胞呼吸的原理和应用（第1课时）-课件(共34张PPT)-2025-2026学年高一上学期《生物》（人教版）必修1

(共34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
1、理解细胞呼吸的本质是细胞内有机物（以葡萄糖为例）氧化分解释放能量的过程，区分“呼吸现象”与“细胞呼吸”。
教学目标
2、掌握有氧呼吸三阶段的反应场所（细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜）、反应物、产物及能量变化，重点理解线粒体结构与功能的适应性。
3、掌握CO 检测（澄清石灰水变浑浊程度/溴麝香草酚蓝变色时间）和酒精检测（酸性重铬酸钾变灰绿色）的原理及操作要点。
4、培养学生阐释葡萄糖中化学能逐步转化为ATP中活跃化学能的过程，理解有氧呼吸“温和释放能量”相较于体外燃烧的优势。
重点：有氧呼吸三阶段过程及能量变化；酵母菌呼吸方式探究实验的设计与分析。
教学重难点
难点：线粒体结构与功能的关联；能量转换效率的定量分析；对比实验中的变量控制逻辑。
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：
1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
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食产生酒精。
问题探讨
发酵生产葡萄酒的车间
2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
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。
3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。
问题探讨
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，也叫细胞呼吸。
01
细胞呼吸的方式
实验原理
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
探究酵母菌的呼吸方式
一、细胞呼吸的方式
红山教育 高中生物名师工作室
酵母菌在有氧条件下产生的气体是CO2吗？酵母菌在无氧条件下的产物是什么？
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
怎么控制有氧和无氧的条件？
怎么鉴定有无酒精产生？怎么鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？
阅读课本90-91页 《探究·实践》
CO2
有氧
产生
无氧
CO2和酒精
产生
通气、密封
探究酵母菌细胞呼吸的方式
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
CO2的检测
1.通入澄清的石灰水：
酒精的检测：
橙色的重铬酸钾,酸性下与酒精反应：
2.溴麝香草酚蓝水溶液：
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
橙色→灰绿色
CO2的多少看浑浊程度
CO2的多少看蓝变绿再变黄所需要的时间
探究酵母菌细胞呼吸的方式
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
实验思路？
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素
酒精、CO2
探究酵母菌细胞呼吸的方式
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
甲装置：有氧呼吸
乙装置：无氧呼吸
煮沸冷却
煮沸冷却
甲装置：
将装置甲连通橡皮球的目的：
保证O2的充分供应。
通过含NaOH溶液的目的：
去除空气中的CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
有氧呼吸
无氧呼吸
乙装置：
Ⅱ瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的：
消耗完Ⅱ瓶中的O2，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
有氧呼吸
无氧呼吸
葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
探究酵母菌细胞呼吸的方式
刚加入重铬酸钾 一段时间以后
A
B
A
B
A: 有氧条件下酵母菌培养液；
B: 无氧条件下酵母菌培养液
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
探究酵母菌细胞呼吸的方式
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
实验现象：
条件 澄清石灰水/出现的时间 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
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
结论：
探究酵母菌细胞呼吸的方式
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
本实验的两组都是实验组
科学方法
对比实验（相互对照实验）
　　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。
02
有氧呼吸
请阅读课本92-93页，在课本上找到答案并标注出来：
1.有氧呼吸的场所？主要场所？主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些？
2.有氧呼吸可以分为几个阶段？每个阶段分别在哪里、发生了什么变化（请用方程式的方式表示）？
3.总结有氧呼吸的总反应式
4.总结什么叫有氧呼吸。
5.同有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸具有哪些不同的特点？
二、有氧呼吸
1.主要场所：
线粒体
具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。
嵴的周围充满了液态的基质，称为线粒体基质。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
外膜
内膜
嵴
基质
丙酮酸彻底分解
②
场所：线粒体内膜
[H]的氧化
③
酶
12H2O + 能量（大量）
24[H] + 6O2
酶
6CO2 +20 [H] +能量（少量）
2C3H4O3
（丙酮酸）
+6H2O
有氧呼吸的过程
场所：细胞质基质
葡萄糖的初步分解
①
C6H12O6
酶
2C3H4O3 +4 [H] + 能量（少量）
（丙酮酸）
场所：线粒体基质
C6H12O6
2丙酮酸
6CO2
酶
能量
ATP
热
酶
20[H]
12H2O
酶
ATP
大量
能量
热
细胞质基质
2丙酮酸
6H2O
能量
热
6O2
6O2
线粒体基质
线粒体内膜
4[H]
2丙酮酸
酶
ATP
[H]指的是还原型辅酶I（NADH)
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
有氧呼吸三个阶段的比较
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸、水
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +
能量
酶
O
O
O
总反应式
【思考】
1.化学式前后的水分子能否抵消？如若不能，请说明理由？
2.水中的氧来自那种物质？
3.二氧化碳中的氧来自那种物质？
不能，
反应物的水是在线粒体基质中参与反应的，而产物中的水在线粒体内膜中产生；
反应物中水在有氧呼吸第二阶段被消耗，而产物水在有氧呼吸第三阶段产生。
二、有氧呼吸
细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生 ，同时释放能量，生成 的过程，叫做有氧呼吸。
可以
与有氧呼吸相关的酶、通氧气。
1.没有线粒体可以进行有氧呼吸吗？
2.进行有氧呼吸需要什么条件？
思考：
有氧呼吸的定义
O2
酶
CO2和水
大量ATP
能量的利用特点
阅读93页，《思考·讨论》，回答以下问题：
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转化成ATP？
有氧呼吸过程中能量发生了什么变化？
有氧呼吸是逐级释放能量的，对于生物体来说具有什么意义？
约为34% 32mol
有机物中
稳定化学能
热能
ATP中活跃化学能
保证有机物中的能量得到最充分的利用
使有机物中的能量逐步地转移到ATP中
能量缓慢有序的释放，有利于维持细胞的相对稳定状态
①有氧呼吸过程温和，常温常压，多种酶的催化。
②释放的能量大部分以热能的形式散失，小部分储存在ATP中。
③有机物中的能量逐级释放，保证有机物中的能量得到充分利用。
有氧呼吸的特点
1. 配制酵母菌培养液时，需将葡萄糖溶液煮沸后冷却再加入酵母菌。煮沸的主要目的是（ ）
A. 灭菌和去除氧气
B. 增加葡萄糖溶解度
C. 促进酵母菌繁殖
D. 降低溶液渗透压
答案：A（正确）
解析：煮沸可杀灭杂菌，避免微生物干扰实验结果；同时去除溶解氧，为无氧呼吸组创造严格的无氧环境（尤其对无氧呼吸实验组至关重要）37。冷却则是防止高温杀死酵母菌。
课堂检测
A
2. 在探究酵母菌无氧呼吸的实验中，锥形瓶B封口放置一段时间后再连接澄清石灰水，目的是（ ）
A. 消耗瓶内残留氧气
B. 促进酵母菌繁殖
C. 积累更多CO
D. 延长发酵时间
答案：A（正确）
解析：封口放置可使酵母菌消耗瓶内残余氧气，确保后续检测的CO 完全由无氧呼吸产生，排除有氧呼吸干扰。
课堂检测
A
3. 检测酒精时需从培养液中取样并滴加重铬酸钾浓硫酸溶液。为避免葡萄糖干扰结果，应（ ）
A. 缩短培养时间
B. 延长培养时间耗尽葡萄糖
C. 降低培养温度
D. 减少酵母菌接种量
答案：B（正确）
解析：葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应，导致假阳性。延长培养时间使葡萄糖耗尽，可确保颜色变化（灰绿色）仅由酒精引起。
课堂检测
B
4. 细胞呼吸的实质是（ ）
A. 合成ATP
B. 有机物氧化分解并释放能量
C. 产生CO 和H O
D. 为生命活动供能
答案：B（正确）
解析：细胞呼吸的本质是细胞内有机物（如葡萄糖）的氧化分解，释放能量并生成ATP。选项A、C、D是结果或意义，非实质。
课堂检测
B
课堂小结
感谢观看
THANKS