【公開(kāi)課】細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用課件2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.3

細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用有氧呼吸酵母菌富含蛋白質(zhì)，有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。酵母菌的呼吸方式和產(chǎn)物是什么？酵母菌有氧氣時(shí)產(chǎn)生CO2，無(wú)氧氣時(shí)產(chǎn)生酒精？酵母菌無(wú)氧氣時(shí)產(chǎn)生CO2，有氧氣時(shí)產(chǎn)生酒精？根據(jù)自己已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)所提出的問(wèn)題作出假設(shè)如果已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)較少怎么辦？如何作出假設(shè)？觀察實(shí)驗(yàn)查閱資料確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鹤宰兞渴鞘裁?？因變量是什么？?xì)化：如何控制自變量如何檢測(cè)因變量控制無(wú)關(guān)變量控制那些可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素寫(xiě)出具體做法方法步驟材料用具等設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄拷湍妇募?xì)胞呼吸方式自變量因變量有氧/無(wú)氧條件是否產(chǎn)生CO2/酒精通氣/密封用澄清石灰水、重鉻酸鉀溶液檢測(cè)細(xì)化：CO2能使澄清石灰水變渾濁酒精能使酸性重鉻酸鉀溶液由橙色變灰綠色其它量保持一致氣泵ABCDE請(qǐng)運(yùn)用以上元件分別搭建有氧呼吸和無(wú)氧呼吸裝置活動(dòng)：搭建實(shí)驗(yàn)裝置有氧呼吸裝置：甲同學(xué)E-A-D；乙同學(xué)：E-C-A-D無(wú)氧呼吸裝置：甲同學(xué)B-D；乙同學(xué)：B-DCDD控制無(wú)關(guān)變量空氣中的二氧化碳讓空氣先通過(guò)NaOH溶液溫度置于相同適宜溫度下?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)給予相同的適量營(yíng)養(yǎng)無(wú)關(guān)變量的相同且適宜原則思考：還有哪些因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀測(cè)結(jié)果：1、檢測(cè)CO2的產(chǎn)生情況根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍(lán)水溶液變成黃色的時(shí)間長(zhǎng)短。剛加入重鉻酸鉀

ABABA:有氧條件下酵母菌培養(yǎng)液；B:無(wú)氧條件下酵母菌培養(yǎng)液觀測(cè)結(jié)果：2、檢測(cè)酒精的產(chǎn)生情況一段時(shí)間以后思考：能不能直接將重鉻酸鉀滴加進(jìn)酵母菌培養(yǎng)液進(jìn)行檢測(cè)？實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、酵母菌在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生大量二氧化碳，不產(chǎn)生酒精；2、酵母菌在無(wú)氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生少量二氧化碳，同時(shí)也產(chǎn)生酒精。酵母菌屬于兼性厭氧菌，既可進(jìn)行有氧呼吸，也可進(jìn)行無(wú)氧呼吸?？茖W(xué)探究的一般過(guò)程：提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論思考與討論

有同學(xué)認(rèn)為，在有氧呼吸實(shí)驗(yàn)裝置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空氣中的CO2，以致可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有干擾，你同意嗎？你如何避免這種可能性的發(fā)生，以保證實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)謹(jǐn)？思考與討論

還有的同學(xué)認(rèn)為，在無(wú)氧呼吸實(shí)驗(yàn)裝置中不能保證裝置內(nèi)的O2已經(jīng)被完全消耗完，以致可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有干擾。你能不能避免這種可能性的發(fā)生，以保證實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)謹(jǐn)？油層結(jié)合前4章所學(xué)內(nèi)容，你認(rèn)為酵母菌有氧呼吸的場(chǎng)所在哪里？【實(shí)驗(yàn)1】實(shí)驗(yàn)過(guò)程：1.

將酵母菌研磨、離心分離后，得到上清液（含細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）和沉淀物（含細(xì)胞器）；2.

把等量的上清液、沉淀物和未離心處理的勻漿分別放入A、B、C三支試管中；（如下圖所示）3.

向3支試管中分別加入等量的氧氣、葡萄糖、熒光素和熒光素酶，一段時(shí)間后檢測(cè)各試管的變化情況。有氧呼吸A

上清液B

沉淀物C

勻漿一段時(shí)間后檢測(cè)均加入等量的氧氣、葡萄糖、熒光素和熒光素酶A

上清液B

沉淀物C勻漿推論1：葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解產(chǎn)生丙酮酸、少量[H]和能量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：A試管中葡萄糖的含量減少，有丙酮酸（C3H4O3）和[H]生成B試管中葡萄糖的量不變C試管中葡萄糖的量減少，有CO2生成小分子NAD+是電子和H+的載體通常將NADH簡(jiǎn)化為[H]，讀作還原氫N(xiāo)AD+NADH有氧呼吸有氧呼吸

場(chǎng)所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能第一階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量有氧呼吸C6H12O6酶

2丙酮酸+4[H]+少量能量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(C3H4O3)Ⅰ階段有氧呼吸A

上清液B

沉淀物C

勻漿一段時(shí)間后檢測(cè)均加入等量的氧氣、葡萄糖、熒光素和熒光素酶A

上清液B

沉淀物C勻漿推論2：丙酮酸在線粒體中可以繼續(xù)分解并產(chǎn)生大量能量。你還記得線粒體的結(jié)構(gòu)嗎？有氧呼吸①②③④有氧呼吸【實(shí)驗(yàn)2】實(shí)驗(yàn)過(guò)程：1.使用超聲波將線粒體破碎，分離線粒體膜結(jié)構(gòu)和線粒體基質(zhì)；2.把等量的線粒體膜結(jié)構(gòu)、線粒體基質(zhì)和完整的線粒體結(jié)構(gòu)分別放入試管D、E、F中；（如下圖所示）3.向3支試管中分別加入等量的氧氣、丙酮酸、熒光素、熒光素酶，一段時(shí)間后，檢測(cè)各試管變化的情況。有氧呼吸D

只含線粒體基質(zhì)E

只含線粒體膜狀結(jié)構(gòu)F

完整的線粒體一段時(shí)間后檢測(cè)均加入等量的氧氣、丙酮酸、熒光素和熒光素酶推論3：丙酮酸分解發(fā)生在線粒體基質(zhì)，并產(chǎn)生CO2，大量[H]和能量D

只含線粒體基質(zhì)E

只含線粒體膜狀結(jié)構(gòu)F

完整的線粒體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：D試管中丙酮酸減少，產(chǎn)生CO2和大量的[H]，E試管中丙酮酸的量不變F試管中丙酮酸減少，產(chǎn)生CO2有氧呼吸

場(chǎng)所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能第一階段第二階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2[H]少量線粒體基質(zhì)有氧呼吸酶6CO2+20[H]+少量能量2丙酮酸+6H2O線粒體基質(zhì)Ⅱ階段D

只含線粒體基質(zhì)E

只含線粒體膜狀結(jié)構(gòu)F

完整的線粒體一段時(shí)間后檢測(cè)均加入等量的氧氣、丙酮酸、熒光素和熒光素酶D

只含線粒體基質(zhì)E

只含線粒體膜狀結(jié)構(gòu)F

完整的線粒體推論4：丙酮酸在線粒體基質(zhì)分解后又在膜結(jié)構(gòu)上繼續(xù)反應(yīng)有氧呼吸

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，線粒體內(nèi)膜含有電子傳遞鏈，其主要組分有：①黃素蛋白;②鐵硫蛋白;③細(xì)胞色素;④泛醌和銅原子等，[H]可依次經(jīng)過(guò)電子傳遞鏈最終把電子傳遞給O2，從而生成H2O，并將質(zhì)子H+排到線粒體膜間隙，最終通過(guò)線粒體ATP合成酶生成ATP，因而釋放出大量能量并合成大量的ATP。資料1：酶12H2O+大量能量

24[H]+6O2線粒體內(nèi)膜Ⅲ階段有氧呼吸有氧呼吸

場(chǎng)所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能第一階段第二階段第三階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2[H]少量線粒體基質(zhì)[H]、O2H2O大量線粒體內(nèi)膜總結(jié)：有氧呼吸的三個(gè)階段的場(chǎng)所、原料、產(chǎn)物及能量釋放。有氧呼吸有氧呼吸：指細(xì)胞在

的參與下，通過(guò)

的催化作用，把

等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，同時(shí)產(chǎn)生

的過(guò)程?？偡磻?yīng)C6H12O6+6H2O+6O2酶

12H2O+6CO2+能量氧多種酶葡萄糖大量ATP有氧呼吸根據(jù)有氧呼吸的過(guò)程，完成下圖，并展示成果。葡萄糖14[H]細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2H2O5[H]3O26課堂反饋C6H12O6+6H2O+6O2酶

12H2O+6CO2+能量請(qǐng)?jiān)诳偡磻?yīng)式上用箭頭標(biāo)注出有氧呼吸中各元素（C、H、O）的去向課后思考

1mol葡萄糖徹底氧化可放出2870

kJ的能量，但其中只有977.28

kJ左右的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的則以熱能形式散失了。請(qǐng)你計(jì)算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率是多少？思考：這種散失對(duì)生物體有何意義？課堂練習(xí)1.下列關(guān)于有氧呼吸中葡萄糖分解為丙酮酸這一階段的敘述正確的是（

）A在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行B不產(chǎn)生CO2C必須在有O2條件下進(jìn)行D形成大量ATP2.有氧呼吸中能產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有（）A細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B線粒體基質(zhì)C線粒體內(nèi)膜D核糖體BABC課堂練習(xí)3.有氧呼吸全過(guò)程的三個(gè)階段中，相同的產(chǎn)物是()A.CO2B.H2OC.[H]D.ATPD4.將下列4支試管置于合適溫度下，一定時(shí)間后能產(chǎn)生ATP的是（）D葡萄糖+線粒體丙酮酸+內(nèi)質(zhì)網(wǎng)丙酮酸+細(xì)胞質(zhì)丙酮酸+僅細(xì)胞膜破裂的真核細(xì)胞ABCD無(wú)氧呼吸

場(chǎng)所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能第一階段第二階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)乳酸酒精CO2無(wú)閱讀課本P94無(wú)氧呼吸的相關(guān)內(nèi)容,寫(xiě)出無(wú)氧呼吸各個(gè)不同階段的場(chǎng)所、原料、產(chǎn)物及能量釋放情況。無(wú)氧呼吸Ⅰ階段（與有氧呼吸

）Ⅱ階段（有兩種情況）完全相同C6H12O6酶

2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（合成2ATP+熱能）

2C3H4O3(丙酮酸)

+4[H]2C3H6O3（乳酸）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)酶酶2C2H5OH(酒精)+2CO22C3H4O3(丙酮酸)+4[H]細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)例：高等動(dòng)物、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、玉米的胚等）例：蘋(píng)果，葡萄的果實(shí)以及水稻等大多數(shù)植物、酵母菌無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸是指細(xì)胞在

條件下，通過(guò)酶的催化作用，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過(guò)

分解，釋放出少量能量，生成

的過(guò)程。無(wú)氧不完全少量ATP反應(yīng)總方程式:C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。有機(jī)物分解不徹底，還有大部分能量?jī)?chǔ)存于乳酸和酒精中。無(wú)氧呼吸釋放的能量為什么比有氧呼吸少？不同點(diǎn)有氧呼吸無(wú)氧呼吸場(chǎng)所條件產(chǎn)物能量相同聯(lián)系實(shí)質(zhì)比較有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的異同細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)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(jī)物，釋放能量第一階段反應(yīng)場(chǎng)所和過(guò)程完全相同細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸：有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過(guò)程。細(xì)胞呼吸的意義：1.為生物體提供能量丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油細(xì)胞呼吸是蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)代謝的樞紐2.生物體代謝的樞紐。細(xì)胞呼吸總結(jié)細(xì)胞呼吸的過(guò)程，完成下圖，并展示成果。葡萄糖14[H]細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2H2O5[H]3O26789影響細(xì)胞呼吸的因素溫度呼吸速率1溫度影響酶的活性應(yīng)用：低溫保存O2濃度呼吸速率O2濃度呼吸速率有氧呼吸無(wú)氧呼吸應(yīng)用：低氧保鮮4O2濃度過(guò)高CO2抑制細(xì)胞呼吸應(yīng)用：增加CO2的濃度保鮮CO2濃度呼吸速率2CO2濃度3H2O含水量呼吸速率應(yīng)用：干燥保存水果蔬菜保鮮：低溫、低氧、中等濕度糧食儲(chǔ)存：低溫、低氧、干燥

結(jié)合影響細(xì)胞呼吸的因素，你認(rèn)為蔬菜水果和糧食應(yīng)該在什么條件下儲(chǔ)存？影響細(xì)胞呼吸的因素為什么包扎傷口要選用透氣消毒紗布或創(chuàng)可貼？為什么利用酵母菌釀酒要先通入一定量的無(wú)菌空氣，再密封？為什么要給作物及時(shí)松土？為什么水稻要定期排水？為什么儲(chǔ)藏水果糧食要降低溫度和氧氣含量等措施延長(zhǎng)保質(zhì)期？為什么皮膚傷口較深要到醫(yī)院及時(shí)注射破傷風(fēng)抗毒血清？為什么提倡慢跑？閱讀P95的6個(gè)資料，說(shuō)說(shuō)細(xì)胞呼吸原理在生活生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用？細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用1、選用“創(chuàng)可貼”等敷料包扎傷口，既為傷口敷上了藥物，又為傷口創(chuàng)造了疏松透氣的環(huán)境、避免厭氧病原菌的繁殖，從而有利于傷口的痊愈。2、酵母菌是兼性厭氧微生物。酵母菌在適宜的通氣、溫度和pH等條件下，進(jìn)行有氧呼吸并大量繁殖；在無(wú)氧條件下則進(jìn)行酒精發(fā)酵。通過(guò)降低溫度和氧氣含量，減弱呼吸作用避免肌細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸3、松土透氣，根細(xì)胞進(jìn)行充分的有氧呼吸產(chǎn)生的能量，有利于根系的生長(zhǎng)和根細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸吸收無(wú)機(jī)鹽。稻田定期排水，避免根細(xì)胞由于無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精對(duì)根系造成的傷害。4、較深的傷口里缺少氧氣，破傷風(fēng)芽孢桿菌（厭氧菌）適合在這種環(huán)境中生存并大量繁殖。所以，傷口較深或被銹釘扎傷后，患者應(yīng)及時(shí)注射破傷風(fēng)血清（抗體）。細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用影響細(xì)胞呼吸的因素圖中點(diǎn)的含義Q點(diǎn)：P點(diǎn)及以后：C點(diǎn)：R點(diǎn)：只進(jìn)行無(wú)氧呼吸只進(jìn)行有氧呼吸既進(jìn)行有氧呼吸；又進(jìn)行無(wú)氧呼吸CO2生成量最少（有氧=無(wú)氧）影響細(xì)胞呼吸的因素圖中各段的含義：區(qū)段QRP:區(qū)段OBP:面積OQP:

CO2總生成量無(wú)氧呼吸釋放的CO2O2吸收量（即有氧呼吸CO2生成量）影響細(xì)胞呼吸的因素歸納提升：判定細(xì)胞呼吸方式的三大依據(jù)實(shí)驗(yàn)：判斷細(xì)胞的呼吸方式實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論裝置一液滴裝置二液滴只進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無(wú)氧呼吸或已死亡只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸只進(jìn)行有氧或進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)乳酸的無(wú)氧呼吸不動(dòng)不動(dòng)不動(dòng)不動(dòng)右移左移左移右移課堂檢測(cè)1、下列生產(chǎn)措施或生活現(xiàn)象所涉及的細(xì)胞呼吸知識(shí)，解釋不正確的是(

)CA．提倡慢跑，可防止無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸使人體肌肉酸脹B．零度以上低溫貯存果蔬，可降低呼吸酶活性，減少有機(jī)物的分解C．馬鈴薯塊莖腐爛的原因是無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精對(duì)細(xì)胞有毒害作用D．作物種子貯藏前需要干燥，主要是通過(guò)減少水分以抑制細(xì)胞有氧呼吸2、細(xì)胞內(nèi)糖分解代謝過(guò)程如圖，下列敘述正確的是（）A．動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)能進(jìn)行過(guò)程①②或過(guò)程①③B．酵母菌的過(guò)程②只在線粒體中進(jìn)行C．過(guò)程①③釋放的能量轉(zhuǎn)移至ATP和酒精中D．乳酸菌細(xì)胞內(nèi)過(guò)程④不需要[H]參與B課