細胞呼吸的原理和應(yīng)用 第二課時 教學課件【知識精講+備課精研】 高一生物 （人教版2019必修1）

細胞的能量供應(yīng)和利用第5章第3節(jié)

細胞呼吸的原理和應(yīng)用本節(jié)聚焦細胞呼吸過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？有氧呼吸與無氧呼吸各有什么特點？細胞呼吸原理在生產(chǎn)和生活中有哪些應(yīng)用？一有氧呼吸

細胞呼吸有氧呼吸無氧呼吸（主要）外膜內(nèi)膜線粒體基質(zhì)嵴線粒體是有氧呼吸的主要場所外膜內(nèi)膜DNA/RNA核糖體嵴增大膜面積分布有氧呼吸的酶基質(zhì)分布有氧呼吸的酶C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶一有氧呼吸A組B組C組細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體細胞勻漿加入等量葡萄糖有氧呼吸場所分析細胞質(zhì)基質(zhì)可以分解葡萄糖；線粒體不能直接分解葡萄糖；線粒體促進了葡萄糖的分解。大量的科學研究表明：有氧呼吸的場所包括細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。先由細胞質(zhì)基質(zhì)完成葡萄糖的初步分解，之后由線粒體完成剩下的部分。一有氧呼吸

閱讀教材，結(jié)合圖示，嘗試用反應(yīng)式表示有氧呼吸的三個階段（1）C6H12O6酶2CH3COCOOH+4[H]+能量（2）2CH3COCOOH+6H2O6CO2+20[H]+能量酶（3）24[H]+6O212H2O+能量酶指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過程。一有氧呼吸

（1）第一階段：C6H12O62丙酮酸C3H4O3酶4[H]ATP熱能能量線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)①C6H12O6酶+4[H]+能量場所：細胞質(zhì)基質(zhì)2C3H4O3（少量）線粒體基質(zhì)小分子NAD+是電子和H+的載體通常將NADH簡化為[H]，讀作還原氫NAD+NADHNAD+有氧呼吸第一階段概覽葡萄糖（C6H12O6）2×丙酮酸（C3H4O3）ATP（少量）NADH（[H]）細胞質(zhì)基質(zhì)NAD+ADP+Pi多種酶一有氧呼吸線粒體6CO220[H]②酶6CO2+20[H]+能量2C3H4O3+6H2O（少量）C6H12O62丙酮酸酶4[H]細胞質(zhì)基質(zhì)①酶6H2OATP熱能能量ATP熱能能量C3H4O3（2）第二階段：場所：線粒體基質(zhì)丙酮酸CO2H2O少量ATP[H]有氧呼吸第二階段概括線粒體基質(zhì)一有氧呼吸線粒體6CO220[H]②C6H12O62丙酮酸酶4[H]細胞質(zhì)基質(zhì)①酶6H2OATP熱能能量ATP熱能能量C3H4O3（3）第三階段：酶12H2O+能量24[H]+6O2（大量）場所：線粒體內(nèi)膜12H2O6O2酶③ATP熱能能量能量轉(zhuǎn)移路徑：電子勢能→H+濃度勢能→ATP有氧呼吸第三階段第一階段產(chǎn)生的[H]線粒體內(nèi)膜第二階段產(chǎn)生的[H]H2OO2大量ATP有氧呼吸第三階段一有氧呼吸

有氧呼吸是指在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。C6H12O6+6O2

+6H2O6CO2+12H2O+能量酶反應(yīng)式中兩邊的水能否約去？思考·討論1.在細胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請你計算一下，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？2.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？1.轉(zhuǎn)化效率高達34％，約使32molADP轉(zhuǎn)化為ATP。其余1892.72kJ主要以熱能的形式散失掉。2.保證有機物中的能量得到最充分的利用，使有機物中的能量逐步地轉(zhuǎn)移到ATP中；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)。小結(jié)葡萄糖丙酮酸少量ATP[H]細胞質(zhì)基質(zhì)CO2H2O少量ATP[H]H2OO2大量ATP嘗試在下圖畫中出有氧呼吸簡要過程一有氧呼吸嘗試在下圖畫中出有氧呼吸簡要過程葡萄糖丙酮酸少量ATP[H]細胞質(zhì)基質(zhì)CO2H2O少量ATP[H]H2OO2大量ATP二無氧呼吸1、酸奶發(fā)酵時，牛奶為什么要加滿？蓋子排氣孔為什么要封閉？家用酸奶機可以進行酸奶和米酒發(fā)酵。酸奶發(fā)酵時，牛奶要加滿，蓋子的排氣孔要封閉。甜酒發(fā)酵時，米中間要挖一個窩，蓋子留一個排氣孔。試分析這是為什么呢?【問題探討】酸奶發(fā)酵是乳酸菌發(fā)酵，只進行無氧呼吸，不需要氧氣，所以牛奶加滿。發(fā)酵不產(chǎn)生氣體，排氣孔封閉。挖一個窩可以保留部分空氣，讓酵母菌進行有氧呼吸，繁殖更快，接著進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精和CO2,因此要開排氣孔。2、甜酒發(fā)酵時為什么要挖一個窩？蓋子為什么要留一個排氣孔？1952年，二戰(zhàn)后駐扎在東京的一位美國士兵雖然滴酒不沾，但也會進入醉酒的狀態(tài)，難以解釋的醉酒現(xiàn)象時常發(fā)生。25年后，一個內(nèi)科醫(yī)生終于診斷出了其中的病因。原來在他的腸道里，生活著一種突變的酵母菌，這些突變酵母細胞利用攝入到人體內(nèi)的糖類作為原料，通過糖酵解和乙醇發(fā)酵，制造出乙醇（酒精）。圖片摘自《生命動力》酶酶酶乳酸菌圖片摘自《生命動力》（二）無氧呼吸過程——乳酸發(fā)酵酶酶無氧呼吸的全過程，可以概括地分為兩個階段，這兩個階段需要不同酶的催化，但都是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的。二無氧呼吸

第一階段：葡萄糖的初步分解與有氧呼吸第一階段完全相同C6H12O6酶+4[H]+少量能量2C3H4O3（丙酮酸）第二階段：丙酮酸不徹底分解1.場所

細胞質(zhì)基質(zhì)2.過程丙酮酸和[H]在不同酶催化下形成酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化為乳酸。無氧呼吸都只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量的ATP二無氧呼吸

反應(yīng)總式例：大多數(shù)植物、酵母菌例：高等動物、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚乳等）C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量無氧呼吸釋放的能量為什么比有氧呼吸少？無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。有機物分解不徹底，還有大部分能量儲存于乳酸和酒精中。細胞中畫出無氧呼吸的過程細胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O62丙酮酸(2C3H4O3)能量（熱能，2ATP）酶[H]2乳酸(C3H6O3)酶酶2酒精(C2H6O)+2CO2人在劇烈運動時，需要在相對較短的時間內(nèi)消耗大量的能量，肌肉細胞則以無氧呼吸的方式供給能量，滿足人體的需要。高等植物在水淹的情況下，可以進行短暫的無氧呼吸，將葡萄糖分解為乙醇和二氧化碳，釋放出能量以適應(yīng)缺氧環(huán)境條件。無氧呼吸危害：酒精和乳酸在細胞中大量積累對細胞有毒害作用，且釋放的能量太少，不足維持生命活動的需求。大多數(shù)生物不能長時間用無氧呼吸維持生命！有氧呼吸和無氧呼吸的比較

結(jié)合下圖思考有氧呼吸和無氧呼吸的區(qū)別和聯(lián)系【知識小結(jié)】

不同點有氧呼吸無氧呼吸場所條件產(chǎn)物能量相同聯(lián)系實質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)氧氣、酶等酶等CO2和H2O酒精和CO2或乳酸釋放大量能量釋放少量能量分解有機物，釋放能量第一階段反應(yīng)場所和過程完全相同葡萄糖丙酮酸有氧無氧CO2+H2O+能量（大量）C2H3OH+CO2+能量（少量）C3H6O3+能量（少量）三細胞呼吸1.指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。所有生物的生存，都離不開細胞呼吸釋放的能量。（1）為生物體的生命活動提供能量（2）生物體代謝的樞紐（如丙酮酸）核酸蛋白質(zhì)多糖脂肪核苷酸氨基酸丙酮酸單糖脂肪酸糖酵解β氧化脫氨基乙酰輔酶A2.意義鞏固練習1.檢測酵母菌細胞呼吸的產(chǎn)物，下列描述正確的是()A．如果產(chǎn)生的氣體使澄清的石灰水變混濁，則酵母菌只進行

有氧呼吸B．如果產(chǎn)生的氣體使溴麝香草酚藍水溶液變黃色，則酵母菌

只進行無氧呼吸C．無論進行有氧呼吸還是無氧呼吸，酵母菌都能產(chǎn)生CO2D．酵母菌發(fā)酵時不產(chǎn)生氣體，但其發(fā)酵液能使重鉻酸鉀溶液

變灰綠色C2.制作啤酒的工藝流程實際上是應(yīng)用酵母菌的細胞呼吸，將小麥和酵母菌放入發(fā)酵罐，之后進行怎樣處理方能制造出大量的啤酒()

A．馬上密閉，保持30～40℃的溫度B．一直通風，不密閉，保持30～40℃C．先通風后密閉，保持60℃以上D．先通風后密閉，保持30～40℃D3．右圖表示呼吸作用過程中葡萄糖分解的兩個途徑。酶1、酶2和酶3依次分別存在于(

)A．線粒體、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)B．線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C．細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)D．細胞質(zhì)基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C4.人體內(nèi)氫隨化合物在體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)移的過程如圖所示，下列分析中合理的是()

A．①過程發(fā)生在核糖體上，水中的H只來自于—NH2B．在缺氧的情況下，③