新教材人教版高中生物必修一 5.3 細胞呼吸的原理和應(yīng)用 教學(xué)課件

1、第3節(jié) 細胞呼吸的原理和應(yīng)用2022/8/17第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用 呼吸作用的實質(zhì)是細胞內(nèi)的有機物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細胞呼吸。呼吸作用一、細胞呼吸的方式實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式 酵母菌：單細胞真菌，真核生物，有細胞壁，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。（1）提出問題 酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生的氣體是CO2嗎？ 酵母菌在無氧條件下的產(chǎn)物是什么？（2）作出假設(shè) 酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生CO2。 酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精和CO2。（3）設(shè)計實驗確定實驗?zāi)康淖宰兞渴鞘裁匆蜃兞渴鞘裁醇毣绾慰刂谱宰兞咳绾螜z測因變量控制無關(guān)變量控制那些可能影響實驗結(jié)果的因素寫出具體做法方

2、法步驟材料用具等設(shè)計實驗的思路（3）設(shè)計實驗自變量:因變量:細胞呼吸的產(chǎn)物 有無氧氣CO2酒精如何控制自變量？有氧條件：無氧條件：A組：通入空氣B組：密封如何檢測因變量？CO2的檢測通入澄清石灰水溴麝香草酚藍溶液（渾濁程度）（藍綠黃的時間）酒精的檢測：酸性條件下的重鉻酸鉀（橙色 灰綠色）無關(guān)變量:除自變量外，對實驗結(jié)果造成影響的可變因素如培養(yǎng)液的濃度、溫度、pH、營養(yǎng)條件、酵母菌的活性、CO2等除自變量以外，還有哪些因素會影響實驗結(jié)果？總結(jié)：無關(guān)變量遵循相同且適宜的原則（4）實驗步驟思考：（1）葡萄糖溶液需要煮沸的目的：為了滅菌，避免其他微生物的呼吸作用對實驗產(chǎn)生干擾（2）葡萄糖溶液需要煮沸再

3、冷卻后放入錐形瓶的原因是：防止酵母菌被殺死酵母菌培養(yǎng)液配置：取20g新鮮的食用酵母菌均分為兩份，分別放入錐形瓶A（500mL）和錐形瓶B（500mL）中，分別向兩瓶中注入240mL質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液。（3）酵母菌的培養(yǎng)時間應(yīng)適當(dāng)延長的原因是：葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀發(fā)生顏色變化，應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中葡萄糖。（5）實驗裝置甲、乙兩個裝置，哪個是有氧裝置，哪個是無氧裝置？有氧裝置無氧裝置甲裝置：將裝置甲連通橡皮球的目的：保證O2的充分供應(yīng)。通過含NaOH溶液的目的：去除空氣中的CO2，保證澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。（5）實驗裝置乙裝置：B瓶應(yīng)封口

4、放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶的目的：消耗完B瓶中的O2，確保通過澄清石灰水的CO2是無氧呼吸產(chǎn)生的。（6）實驗結(jié)果酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞呼吸。有氧條件下產(chǎn)生大量CO2無氧條件下產(chǎn)生酒精和少量CO2酵母菌呼吸作用的類型有氧呼吸無氧呼吸思考：探究酵母菌細胞呼吸的方式，這個實驗是不是對照實驗？設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫做對比實驗，也叫相互對照實驗。特點：這些實驗組的結(jié)果都是事先未知的二、有氧呼吸1.概念：2.反應(yīng)的主要場所：線粒體外膜內(nèi)膜嵴基質(zhì)（液態(tài)）細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有

5、機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。內(nèi)膜的某些部位向線粒體的內(nèi)腔折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加。線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。3.過程：2丙酮酸（C3H4O3） 細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜C6H12O6 主動運輸C6H12O6 酶少量能量4H 2丙酮酸 6H2O酶20H 6CO2 少量能量6O2 H與O2結(jié)合 12H2O大量能量場所：細胞質(zhì)基質(zhì)物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：少量能量場所：線粒體基質(zhì)物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：少量能量酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H +4H C6H12O62丙酮酸（C3H4O3） 酶場所：線粒體內(nèi)膜物質(zhì)

6、變化：產(chǎn)能情況：大量能量24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶總反應(yīng)式:物質(zhì)變化：有機物（葡萄糖） 無機物（CO2+H2O）能量變化：2870kJATP977.28kJ熱能散失有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能 熱能散失+ATP中活躍的化學(xué)能C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶總反應(yīng)式:1、C原子的運動軌跡C6H12O62C3H4O36CO 2+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6

7、CO2酶總反應(yīng)式:2、H原子的運動軌跡C6H12O64H2C3H4O3+6H2O20H12H2O+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶總反應(yīng)式:3、O原子的運動軌跡C6H12O62C3H4O3+6H2O 6CO 2+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶6O212H2OC6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶-12H2O

8、C6H12O6 6H2O6CO26O22個丙酮酸1、O原子的運動軌跡（丙酮酸）C6H12O6 2個丙酮酸 6CO2C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶2、C原子的運動軌跡（丙酮酸）C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶3、H原子的運動軌跡（丙酮酸、NADH）（NADH）2個丙酮酸4HC6H12O66H2O12H12H2O8HC6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶總反應(yīng)式:物質(zhì)變化：有機物（葡萄糖） 無機物（CO2+H2O）能量變化：2870kJATP977.28kJ熱能散失有機

9、物中穩(wěn)定的化學(xué)能 熱能散失+ATP中活躍的化學(xué)能思考 討論（書本P93）1.在細胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870KJ的能量，可以使977.28KJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請計算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP？大約34%32molADP轉(zhuǎn)化為ATP2.與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這對于生物體來說具有什么意義？可以使有機物中的能量逐步地轉(zhuǎn)移到ATP中；能量能夠緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)。有氧呼吸過程溫和，常溫常壓，多種酶的催化。釋放的能量大部分以熱能的形式散

10、失，小部分儲存在ATP中。有機物中的能量逐級釋放；保證有機物中的能量得到充分利用。有氧呼吸的特點三、無氧呼吸1.概念：細胞在無氧條件下，通過酶的催化作用把葡萄糖等有機物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，釋放少量能量，生成少量ATP的過程。2.過程：2丙酮酸（C3H4O3） C6H12O6 酶少量能量4H 酶酶2酒精（C2H5OH）+2CO22乳酸（C3H6O3）細胞質(zhì)基質(zhì)3.總反應(yīng)式:C6H12O6 +2CO2酶2C2H5OH+少量能量C6H12O6 （乳酸）酶2C3H6O3+少量能量3.總反應(yīng)式:C6H12O6 +2CO2酶2C2H5OH+少量能量C6H12O6 （乳酸）酶2C3H6O3+少量能量像酵

11、母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸叫做發(fā)酵，根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)物不同，產(chǎn)生酒精的叫作酒精發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸的叫作乳酸發(fā)酵。不同的生物無氧呼吸的方式不同，請將下面生物進行分類：甜菜塊根玉米的根毛細胞馬鈴薯塊莖人體劇烈運動時的部分肌肉細胞酵母菌乳酸菌 玉米的胚蘋果 玉米的根（水淹）產(chǎn)酒精、二氧化碳的；產(chǎn)乳酸的是。填一填： 類 型比較項目 場所第一階段 細胞質(zhì)基質(zhì)第二、三階段 線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)條件O2、酶、適宜溫度無O2 、酶、適宜溫度產(chǎn)物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸釋放能量較多（三個階段均合成ATP）較少(第一階段合成ATP)有氧呼吸無氧呼吸4.有氧呼吸與無氧呼吸之間的區(qū)別：分解程度徹底不徹底不同點過程實質(zhì)第

12、一階段反應(yīng)完全相同分解有機物，釋放能量，合成ATP 相同點意義為生物體的各項生命活動提供能量5.細胞呼吸的意義（1）為生物體的生命活動提供能量。絕大多數(shù)生命活動的所需要的能量（ATP）都是來源于細胞呼吸。因此，細胞呼吸是ATP的主要來源。（2）生物體代謝的樞紐，為生物體其他化合物的合成提供原料。細胞呼吸產(chǎn)生的丙酮酸可以作為合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細胞呼吸中間產(chǎn)物相同，這些物質(zhì)可以進一步形成葡萄糖。影響細胞呼吸的因素：C6H12O6 +6H2O +6O2酶6CO2 +12H2O+能量溫度溫度、氧氣、二氧化碳、水四、影響呼吸作用的環(huán)境因素水氧氣二氧化碳O2濃度0時

13、，只進行無氧呼吸。0O2濃度10%時，同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。O2濃度10%時，只進行有氧呼吸。O2濃度為 5% 時，有機物消耗最少，利于儲存糧食、水果。氧氣（1）曲線分析由曲線可知，O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸有抑制作用。（2）應(yīng)用生產(chǎn)上常利用適當(dāng)降低氧氣濃度等能夠抑制細胞呼吸、減少有機物消耗的原理來延長蔬菜、水果的保鮮時間。中耕松土增加根的有氧呼吸有利于礦質(zhì)離子的吸收。還可以抑制無氧呼吸產(chǎn)生酒精，防止植物爛根。在醫(yī)療上選用透氣的消毒紗布或松軟的“創(chuàng)可貼”包扎傷口，可抑制厭氧病原菌的繁殖。2. 溫度（1）溫度主要通過影響呼吸酶的活性，進而影響呼吸作用。在一定的溫度范圍內(nèi)，呼吸

14、強度隨著溫度的升高而增強；但超過一定的溫度，酶的活性下降，甚至?xí)冃允Щ?，從而使呼吸作用減弱直至停止。（2）應(yīng)用生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下貯存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)降溫，降低細胞呼吸，減少有機物的消耗，提高產(chǎn)量。溫水和面發(fā)酵快。3. 二氧化碳（1）CO2是細胞呼吸的最終產(chǎn)物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行。（2）應(yīng)用：適當(dāng)增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。4. 水分（1）在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。（2）應(yīng)用糧食在收倉儲存之前要進行晾曬，甚至烘干，減少水分，以減弱細胞呼吸，減少有機物的消耗。干種子在萌發(fā)時，要浸泡以增強代謝。釀

15、酒的時候，為什么早期通氣，后期密封？早期通氣：促進酵母菌有氧呼吸，為其進行物質(zhì)代謝和細胞分裂提供充足的動力，有利于菌種的繁殖后期密封：促進酵母菌無氧呼吸，有利于產(chǎn)生酒精思考： 細胞呼吸方式的實驗探究（1）實驗設(shè)計：欲確認某生物的呼吸類型， （2）實驗結(jié)果預(yù)測和結(jié)論（如下表）應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置，如圖所示： 探究：1、溫度溫度主要是通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸作用。 應(yīng)用：低溫下貯藏水果、蔬菜。四、影響呼吸作用的環(huán)境因素 在O2濃度為零時只進行無氧呼吸；濃度為10%以下，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；濃度為10%以上，只進行有氧呼吸。 2、O2的濃度甲：一定范圍內(nèi)，有氧呼吸隨氧氣濃度升高而增大，

16、但氧濃度達到一定值時，不再增加(底物的量或酶的量限制）。乙：無氧呼吸隨氧濃度增加而受抑制，氧濃度達一定值時，被完全抑制。 2、O2的濃度 2、O2的濃度 在O2濃度為零時，只進行無氧呼吸；濃度為b(10%)以下，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；濃度為b(10%)以上，只進行有氧呼吸。 應(yīng)用：降低氧的濃度保鮮蔬菜、水果。松土增加根的有氧呼吸等。 3、CO2濃度 CO2是呼吸作用的產(chǎn)物，對細胞呼吸有抑制作用。CO2濃度升高到1%10%時，呼吸作用明顯被抑制。 應(yīng)用：地窖來貯藏大白菜、甘薯等。 4、水 在一定范圍內(nèi)，呼吸速率隨含水量的增加而加快。 應(yīng)用：種子在貯藏時應(yīng)處于風(fēng)干狀態(tài)，使呼吸作用降至最低，

17、以減少有機物的消耗。四.細胞呼吸原理的應(yīng)用1.用透氣紗布或“創(chuàng)可貼”包扎傷口：增加通氣量，抑制破傷風(fēng)芽孢桿菌等厭氧菌的無氧呼吸，從而抑制其繁殖。2.釀酒早期通氣：促進酵母菌有氧呼吸，為其進行物質(zhì)代謝和細胞分裂提供充足的動力，有利于菌種的繁殖后期密封：促進酵母菌無氧呼吸，有利于產(chǎn)生酒精3.食醋、味精制作：向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，利于需氧型細菌（醋酸桿菌、谷氨酸棒狀桿菌）的有氧呼吸，從而促進繁殖。4.中耕松土：促進根部有氧呼吸，為主動運輸提供能量，從而有利于礦質(zhì)元素的吸收；無土栽培時需要不斷的通入空氣，一方面促進礦質(zhì)元素的吸收，另外還可以抑制無氧呼吸產(chǎn)生酒精，防止植物爛根。5.儲存糧食、水果：低溫、低氧（細胞呼吸強度弱，消耗的有機物少）。糧食要曬干，減少自由水，可降低呼吸作用。而水果儲存要保持一定的濕度。6.提倡有氧運動：慢跑時肌細胞進行有氧呼吸，不會產(chǎn)生乳酸而導(dǎo)致肌肉酸痛。7.利用酵母菌發(fā)面：發(fā)面時，酵母菌細胞呼吸產(chǎn)生的CO2會