細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用課件【備課精講精研】 高一上學(xué)期生物人教版必修1

酵母菌是一類單細(xì)胞真菌，它與人類的生活息息相關(guān)。做饅頭、面包，釀酒等，你們知道是利用了酵母菌的什么生理活動(dòng)嗎？聚焦1細(xì)胞呼吸過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？2有氧呼吸與無氧呼吸各有什么特點(diǎn)？3細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)和生活中有哪些應(yīng)用？細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用第三節(jié)

呼吸作用的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細(xì)胞呼吸。細(xì)胞呼吸是否一定需要氧呢？細(xì)胞呼吸的方式有哪些？二、作出假設(shè)一、提出問題三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果五、分析結(jié)果，得出結(jié)論六、表達(dá)和交流探究性實(shí)驗(yàn)的一般步驟一、細(xì)胞呼吸的方式酵母菌是一類單細(xì)胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，是一種兼性厭氧菌。因此，酵母菌適合用來研究細(xì)胞呼吸的不同方式。實(shí)驗(yàn)材料：酵母菌一、細(xì)胞呼吸的方式——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式資料一:酵母菌能使葡萄糖發(fā)酵，產(chǎn)生酒精資料二:蒸饅頭時(shí)加入適量的酵母菌，饅頭會(huì)松軟多孔。1.提出問題酵母菌什么條件下產(chǎn)生CO2（有氧？無氧？）？什么條件下產(chǎn)生酒精呢？一、細(xì)胞呼吸的方式——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式2.作出假設(shè)酵母菌在有氧條件下，產(chǎn)生二氧化碳；在無氧條件下產(chǎn)生酒精和二氧化碳。3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)a.確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄拷湍妇诓煌瑮l件下的產(chǎn)物。b.分析實(shí)驗(yàn)變量：自變量因變量c.控制檢測(cè)變量：通氣密封

澄清石灰水(或溴麝香草酚藍(lán)水溶液）

酸性重鉻酸鉀溶液無關(guān)變量相同且適宜（有氧/無氧）（CO2/酒精）（反應(yīng)物的量、反應(yīng)時(shí)間、pH、溫度、酵母菌的活性）一、細(xì)胞呼吸的方式——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式橙色的重鉻酸鉀在酸性條件下與乙醇（俗稱酒精）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。參考資料：CO2會(huì)使澄清石灰水變渾濁，根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)澄清石灰水渾濁的程度，可據(jù)此判斷CO2產(chǎn)生的多少；CO2也會(huì)使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。根據(jù)溴麝香草酚藍(lán)水溶液變?yōu)辄S色的時(shí)間快慢，也可以用來檢測(cè)酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產(chǎn)生量的情況。注意：葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀發(fā)生顏色變化，因此，應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)以耗盡溶液中的葡萄糖。一、細(xì)胞呼吸的方式——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式葡萄糖溶液需要煮沸，目的是什么？煮沸的葡萄糖溶液需冷卻后再加入錐形瓶，原因是什么？殺死葡萄糖溶液中的細(xì)菌，排除其他微生物對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響（殺菌）；加熱煮沸后可排出溶液中的O2（除O2）。防止溫度過高將酵母菌殺死。4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一、細(xì)胞呼吸的方式——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式（1）配制酵母菌溶液嘗試運(yùn)用以上裝置分別搭建有氧呼吸和無氧呼吸裝置酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％NaOH溶液ABCD氣泵E4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一、細(xì)胞呼吸的方式——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式（1）配制酵母菌溶液（2）實(shí)驗(yàn)裝置酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％NaOH溶液橡皮球(接氣泵)ADCE有氧呼吸裝置是否完美？澄清石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％NaOH溶液橡皮球(接氣泵)ADCC連接氣泵的目的是？NaOH溶液的目的是？保證O2的充分供應(yīng)NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2檢驗(yàn)空氣中的CO2是否已被吸收干凈4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一、細(xì)胞呼吸的方式——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式（1）配制酵母菌溶液（2）實(shí)驗(yàn)裝置無氧呼吸裝置酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水BCB瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶為什么？使酵母菌先將瓶中的O2

消耗完，確保通入澄清石灰水中的CO2是酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的。條件澄清石灰水渾濁程度溴麝香草酚藍(lán)水溶液顏色變化（藍(lán)→綠→黃）（酸性）重鉻酸鉀變色情況有氧無氧5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果一、細(xì)胞呼吸的方式——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式渾濁程度高渾濁程度低顏色變化時(shí)間短顏色變化時(shí)間長(zhǎng)無顏色變化橙色→灰綠色6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。有氧條件下產(chǎn)生：大量CO2和水，無氧條件下產(chǎn)生：酒精和少量CO2。一、細(xì)胞呼吸的方式無氧呼吸裝置有氧呼吸裝置酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水BC酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％NaOH溶液橡皮球(接氣泵)ACDE此實(shí)驗(yàn)是否有對(duì)照組？科學(xué)方法：對(duì)比實(shí)驗(yàn)一、細(xì)胞呼吸的方式設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對(duì)結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響，這樣的實(shí)驗(yàn)叫做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，也叫相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)。特點(diǎn)：這些實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果都是事先未知的。沒有1.概念：2.反應(yīng)的主要場(chǎng)所：線粒體外膜內(nèi)膜嵴線粒體基質(zhì)（液態(tài)）細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)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__________________含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。內(nèi)膜上和基質(zhì)中二、有氧呼吸對(duì)絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式，這一過程必須有氧參與，有氧呼吸的主要場(chǎng)所是線粒體無線粒體的真核細(xì)胞(生物)只能進(jìn)行無氧呼吸，如哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞、蛔蟲等。原核生物，有些也能進(jìn)行有氧呼吸，如藍(lán)細(xì)菌，場(chǎng)所在細(xì)胞質(zhì)。葡萄糖2丙酮酸酶4[H]少量能量少量ATP熱能線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)①思考：為什么線粒體不能直接氧化分解葡萄糖？①線粒體膜上沒有葡萄糖載體；②線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。[H]指的是氧化型輔酶Ⅰ（NAD+）轉(zhuǎn)化成還原型輔酶Ⅰ（NADH）NAD++H+NADH二、有氧呼吸3.過程：6CO2少量能量少量ATP熱能酶6H2O20[H]②12H2O6O2酶大量能量大量ATP熱能③場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：少量能量場(chǎng)所：線粒體基質(zhì)物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：少量能量酶2丙酮酸

+6H2O6CO2+20[H]

+4[H]

葡萄糖2丙酮酸酶場(chǎng)所：線粒體內(nèi)膜物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：大量能量24[H]+6O212H2O酶第一階段第二階段第三階段二、有氧呼吸C6H12O6

+6O2+12H2O+能量+6H2O6CO2酶物質(zhì)變化：（葡萄糖）→（CO2+H2O）有機(jī)物無機(jī)物能量變化：2870kJ儲(chǔ)存在ATP中熱能散失有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→熱能散失+ATP中活躍的化學(xué)能二、有氧呼吸產(chǎn)物CO2和H2O中的O來源于哪些物質(zhì)？二、有氧呼吸4.總反應(yīng)式:5.與有機(jī)物在體外燃燒相比，有氧呼吸具有不同的特點(diǎn)：①有氧呼吸過程溫和；②有機(jī)物中的能量，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，逐步釋放；③這些能量，有相當(dāng)一部分儲(chǔ)存在ATP中。977.28kJ有氧呼吸和有機(jī)物體外燃燒的本質(zhì)是一致的，都是有機(jī)物氧化分解釋放能量的過程。思考·討論（書本P93）1.在細(xì)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?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請(qǐng)計(jì)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(jí)釋放能量的，這對(duì)于生物體來說具有什么意義？①可使有機(jī)物中的能量逐步轉(zhuǎn)移到ATP中；②能量緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。轉(zhuǎn)化效率大約是：977.28/2870≈34.05%轉(zhuǎn)化為ATP的ADP為：977.28/30.54=32mol二、有氧呼吸1.概念：細(xì)胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物不完全分解，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4[H]

酶酶2酒精（C2H5OH）+2CO22乳酸（C3H6O3）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)三、無氧呼吸場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：少量能量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)無+4[H]

C6H12O62丙酮酸

酶第一個(gè)階段場(chǎng)所：物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：第二個(gè)階段[H]丙酮酸葡萄糖乳酸酒精+CO2少量能量酶2C3H4O3

+4[H]

2C3H6O3（乳酸）或酶2C3H4O3

+4[H]

2C2H5OH（酒精）+2CO2

三、無氧呼吸2.過程：C6H12O6

（乳酸）酶2C3H6O3+少量能量像酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸叫做_______，根據(jù)___________不同，產(chǎn)生酒精的叫作___________，產(chǎn)生乳酸的叫作___________。C6H12O6

+2CO2酶2C2H5OH（酒精）+少量能量發(fā)酵發(fā)酵產(chǎn)物酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵3.總反應(yīng)式:三、無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸葡萄糖2丙酮酸少量能量［H］酶2C3H6O3酶葡萄糖2丙酮酸少量能量［H］酶2C2H5OH＋2CO2酶產(chǎn)生酒精的無氧呼吸人和高等動(dòng)物的肌細(xì)胞、乳酸菌、少數(shù)植物器官（如：馬鈴薯的塊莖、甜菜的塊根、玉米的胚等）三、無氧呼吸酵母菌、大多數(shù)植物細(xì)胞（如：水稻根部細(xì)胞、蘋果果實(shí)細(xì)胞等）思考（書本P94）1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只釋放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，近69%的能量都是熱能的形式散失了。大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP？2molADP轉(zhuǎn)化為ATP無氧呼吸分解有機(jī)物不徹底，釋放的能量很少。有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能大部分能量?jī)?chǔ)存在未完全分解的有機(jī)物（酒精或乳酸）中釋放少量的能量大部分以熱能的形式散失極少部分儲(chǔ)存在ATP中三、無氧呼吸呼吸方式不同點(diǎn)

相同點(diǎn)

有氧呼吸無氧呼吸有氧呼吸與無氧呼吸之間的異同場(chǎng)所條件產(chǎn)物釋放能量分解程度過程實(shí)質(zhì)意義第一階段：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第二、三階段：線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)O2、酶無O2、酶CO2和H2OCO2、酒精或乳酸較多（三個(gè)階段均合成ATP）較少(第一階段合成ATP)徹底不徹底第一階段反應(yīng)完全相同分解有機(jī)物，釋放能量，合成ATP為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能和熱能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能和熱能、（不完全分解的產(chǎn)物酒精或乳酸中的）化學(xué)能能量轉(zhuǎn)化三、無氧呼吸給細(xì)胞呼吸下一個(gè)新的定義？細(xì)胞呼吸：細(xì)胞呼吸的意義？（1）為生物體的生命活動(dòng)提供能量。（2）生物體代謝的樞紐。指有機(jī)物在細(xì)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。四、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用抑制厭氧微生物的增殖。利用了酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精的原理。保存糧食：（零上）低溫、低氧、干燥環(huán)境保存。防止破傷風(fēng)桿菌等厭氧細(xì)菌的大量增殖。防止肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。先通氣再密封。保存水果:（零上）低溫、低氧、一定濕度保存。松土增加氧氣濃度，根細(xì)胞有氧呼吸增強(qiáng)，產(chǎn)生更多的能量，利于根系生長(zhǎng)和對(duì)無機(jī)鹽的吸收；抑制無氧呼吸產(chǎn)生酒精，防止植物爛根。影響細(xì)胞呼吸的因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量溫度溫度、氧氣、二氧化碳、水氧氣水二氧化碳五、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素1、溫度溫度呼吸速率應(yīng)用：

①零上低溫儲(chǔ)存蔬菜和水果；

②溫水和面發(fā)酵快。溫度酶活性最適溫度溫度通過影響酶的活性來影響呼吸速率。五、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素2、氧氣

氧氣濃度有氧呼吸速率O氧氣濃度無氧呼吸速率O一定范圍內(nèi)，有氧呼吸隨氧氣濃度升高而增大，但氧濃度達(dá)到一定值時(shí)，不再增加（底物的量或酶的量限制）。無氧呼吸隨氧濃度增加而受抑制，氧濃度達(dá)到一定值時(shí)，被完全抑制。O2是有氧呼吸所必需的，但對(duì)無氧呼吸有抑制作用。五、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素BRACO2濃度CO2的釋放量O無氧呼吸消失P有氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量無氧呼吸和有氧呼吸釋放的CO2量相等此處開始只進(jìn)行有氧呼吸AB=BCCO2產(chǎn)生量最少D無氧呼吸CO2釋放總量五、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素有機(jī)物消耗最少。只進(jìn)行無氧呼吸；同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸；只進(jìn)行有氧呼吸；無氧呼吸生成的CO2總量。①O2濃度＝0時(shí)②0<O2濃度<10%時(shí)③O2濃度≥10%時(shí)④O2濃度＝5%時(shí)五、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸速率隨含水量的增加而加快；當(dāng)含水過多時(shí)，呼吸速率減慢，甚至死亡。應(yīng)用：

①糧食在收倉(cāng)前要進(jìn)行晾曬處理；

②干種子萌發(fā)前進(jìn)行浸泡處理。3、H2O含量五、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素CO2是細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物，對(duì)細(xì)胞呼吸有抑制作用，CO2

濃度越高，抑制作用越明顯。應(yīng)用：

適當(dāng)增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮，

抑制細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗。4、CO2含量五、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素六、細(xì)胞呼吸方式的判斷a.無CO2釋放：___________________________________；b.不消耗O2，但產(chǎn)生CO2：_________________________________；c.消耗的O2量<產(chǎn)生的CO2量：_________________________________________________；d.O2的消耗量=CO2的產(chǎn)生量：________________________________________________________________________細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸或細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸C6H12O62C2