【課件】細胞呼吸的原理和應用+課件高一上學期生物人教版必修1

糖類中儲存的能量如何轉化為生命活動所需要的直接能量ATP生物體生命活動所需的直接能源物質生物體生命活動的主要能源物質糖類ATP細胞呼吸細胞呼吸的原理和應用本節(jié)聚焦細胞呼吸過程中能量是怎樣轉化的？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)和生活中有哪些應用？發(fā)酵生產(chǎn)葡萄酒的車間問題探討通氣讓酵母菌進行有氧呼吸,利于快速繁殖;密封進行無氧呼吸,產(chǎn)生酒精。有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質釋放能量多，為細胞增殖提供充足的動力。酵母菌將有機物分解為酒精時，也能為自身的生命活動提供少量能量1.都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的通氣有的需要密封？

2.為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？3.在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精對自身有什么意義？

酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。CO2O2CO2O2CO2O2O2O2CO2CO2肺泡細胞呼吸毛細血管O2呼吸運動呼吸運動：機體與環(huán)境之間O2和CO2交換的過程。細胞呼吸是否都需要氧氣呢？【注意】呼吸運動≠細胞呼吸一、細胞呼吸（呼吸作用）1.概念：是指有機物在細胞內(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。2.實質：是細胞內(nèi)的有機物氧化分解，并釋放能量。一、細胞呼吸（呼吸作用）1.生活中制作饅頭和釀酒時都需要酵母菌，所需要的條件有什么不同？單細胞真菌；在有氧和無氧環(huán)境下都能生存，代謝類型為異養(yǎng)兼性厭氧型；最適生長溫度28℃左右；生殖方式有無性生殖（芽殖、裂殖）和有性生殖。2.酵母菌在什么條件下產(chǎn)生CO2多，什么條件下產(chǎn)生酒精？二、酵母菌影響實驗結果的

可變因素

實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式提出問題酵母菌在有氧和無氧的環(huán)境下均能細胞呼吸嗎?細胞呼吸產(chǎn)物分別是什么？01作出假設酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞呼吸，細胞呼吸的產(chǎn)物可能有CO2和酒精。02設計實驗分別給酵母菌提供有氧和無氧的條件，一段時間后檢測其產(chǎn)物是否含酒精或二氧化碳03分析變量自變量：因變量：無關變量：04溫度、pH、培養(yǎng)液的濃度和體積細胞呼吸的條件細胞呼吸的產(chǎn)物

有氧、無氧CO2和酒精三、細胞呼吸的方式1.酵母菌細胞呼吸產(chǎn)物實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式（一）原理有氧條件：

H2O

和CO2無氧條件：酒精

和

CO22.怎樣鑒定有無酒精？怎樣鑒定有無CO2？如何比較CO2的多少？（1）檢測CO2

（2）檢測酒精：①澄清石灰水：變渾濁（渾濁程度，CO2的多少）②溴麝香草酚藍：藍→變綠→再變黃

（變色快慢，CO2的多少）

酸性重鉻酸鉀：橙色→灰綠色實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式（一）原理怎樣控制有氧和無氧條件？

有氧裝置無氧裝置2）B瓶為什么要封口放置一段時間，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？接氣泵A10%NaOH酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水1）NaOH的作用是什么？思考：吸收通入空氣中CO2，排除空氣中CO2的干擾。讓酵母菌耗盡瓶內(nèi)O2，造成無氧環(huán)境，確保產(chǎn)物中CO2是無氧呼吸產(chǎn)生的。實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式（二）裝置怎樣控制有氧和無氧條件？

有氧裝置無氧裝置4）B瓶中培養(yǎng)液液面用石蠟密封。接氣泵A10%NaOH酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水3）酵母菌培養(yǎng)液先煮沸處理，

待冷卻后再接種酵母菌。思考：除去雜菌對實驗的干擾；除去O2；防止溫度過高殺死酵母菌。防止培養(yǎng)液上方空氣中O2進入培養(yǎng)液。實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式（二）裝置（1）配置酵母菌培養(yǎng)液取20g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A（500mL）和錐形瓶B（500mL）中，分別向瓶中注入240mL質量、分數(shù)為5%的葡萄糖溶液。保持無關變量相同且適宜（2）實驗過程及現(xiàn)象接氣泵A10%NaOH酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水有氧呼吸無氧呼吸實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式（三）步驟實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式條件澄清石灰水溴麝香草酚藍溶液重鉻酸鉀--濃硫酸溶液有氧無氧變混濁／高變混濁／低出現(xiàn)灰綠色不變灰綠色由藍變綠再變黃/長由藍變綠再變黃/短實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式（四）實驗結果（五）實驗結論酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸有氧條件下產(chǎn)生大量的CO2和H2O無氧條件下產(chǎn)生酒精和少量

CO2本實驗中哪個是對照組，哪個是實驗組？本實驗的兩組都是實驗組設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗，也叫相互對照實驗。對比實驗（相互對照實驗）有氧呼吸裝置無氧呼吸裝置實驗：探究酵母菌細胞的呼吸方式（六）科學方法細胞呼吸有氧呼吸:產(chǎn)生大量二氧化碳和水無氧呼吸:產(chǎn)生酒精和少量二氧化碳或乳酸絕大多數(shù)生物細胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸三、細胞呼吸的方式線粒體內(nèi)膜和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。外膜內(nèi)膜線粒體基質嵴四、有氧呼吸1、場所：細胞質基質和線粒體（主要）2、條件：酶、氧氣、溫度等C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]少量能量少量能量酶6H2O12H2O酶大量能量線粒體基質細胞質基質3、有氧呼吸的過程第一階段

第二階段

第三階段6O220[H]線粒體內(nèi)膜第一階段細胞質基質第二階段線粒體基質線粒體內(nèi)膜4202C6H12O6酶+[H]+少量能量

C3H4O3

第三階段66+H2O酶2C3H4O3

CO2+

[H]+

少量能量

126酶H2O+大量能量

24[H]

+O2總反應式C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶5、實質：物質變化：能量變化：有機物（葡萄糖）→無機物（CO2+H2O）有機物中穩(wěn)定的化學能→熱能散失+ATP中活躍的化學能細胞內(nèi)葡萄糖等有機物徹底氧化分解釋放能量的過程4、概念：細胞在氧氣的參與下，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H2O和CO2，釋放能量，生成大量ATP的過程。6.能量去向：大部分以熱能形式散失，少部分合成ATP。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。請你計算一下，有氧呼吸的能量轉化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉化為ATP？有氧呼吸的能量轉化效率大約為34%。1mol葡萄糖能夠使32molADP分子轉化為ATP分子。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？保證有機物中的能量得到最充分的利用，主要表現(xiàn)在兩個方面：可以使有機物中的能量逐步地轉移到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)。教材P93思考·討論人在劇烈運動后，肌肉會發(fā)酸；蘋果儲藏久了會有酒味。請分析出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因？五、無氧呼吸在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程。

細胞質基質1、場所：2、條件：3、概念：同樣是分解葡萄糖，為何無氧呼吸只能釋放少量能量？

無氧或低氧、多種酶、溫度等注：微生物的無氧呼吸叫做發(fā)酵。

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。

但工業(yè)上的發(fā)酵并非完全無氧，比如醋酸發(fā)酵。第一階段細胞質基質第二階段細胞質基質細胞質基質42C6H12O6酶+[H]+少量能量

C3H4O3

2酶2C3H4O3+4[H]

CO2+2C2H5OH24酶C3H6O3

2C3H4O3+[H]

4.過程：或只有第一階段釋放少量能量，第二階段無能量釋放！

總反應式：

例：高等動物、乳酸菌、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚細胞等例：大多數(shù)植物、酵母菌C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶思考：不同生物無氧呼吸第二階段產(chǎn)物不同的原因？直接原因：酶不同根本原因：基因不同5.能量去向：乳酸酒精未釋放的能量存留在

或

中1mol葡萄糖196.65（kJ）61.08kJATP熱能乳酸或酒精釋放葡萄糖中能量大部分留在酒精或乳酸中，少部分釋放，釋放的能量中，大部分以熱能形式散失，少部分合成ATP。有氧呼吸與無氧呼吸的異同點呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸呼吸場所條件分解產(chǎn)物能量[H]

ATP產(chǎn)生階段細胞質基質、線粒體（主要）細胞質基質氧氣、多種酶無氧氣參與，需要多種酶葡萄糖等有機物徹底分解形成CO2和H2O葡萄糖等有機物分解不徹底,形成酒精和CO2或乳酸釋放大量能量釋放少量能量，大部分能量儲存在乳酸或酒精中有氧呼吸三個階段均產(chǎn)生ATP僅在第一個階段產(chǎn)生ATP相同點①第一個階段反應完全相同，并且都是在細胞質基質內(nèi)進行；②兩種呼吸作用方式實質相同：分解有機物，釋放能量。有[H]

的積累無[H]

的積累六、細胞呼吸的意義是蛋白質、糖類和脂質代謝的樞紐細胞呼吸能量熱能散失能量轉移ATPADPPi能量細胞分裂生長發(fā)育主動運輸肌肉收縮神經(jīng)沖動的傳導C6H12O6CO2＋H2O2.生物體代謝的樞紐1.為生物體提供能量（一）內(nèi)部遺傳因素因植物種類而異:水生植物>旱生植物

陽生>陰生。因植物器官而異:幼嫩器官>衰老器官

生殖器官>營養(yǎng)器官因植物發(fā)育時期不同:幼苗期、花期>成熟期七、影響細胞呼吸的因素6O2酶312H2O34ATPⅢ20[H]Ⅱ6CO22ATP酶2線粒體C6H12O6C3H4O3（丙酮酸）Ⅰ細胞質基質酶14[H]2ATP6H2O（二）外界（環(huán)境）因素有哪些？氧氣濃度---原料越多促進反應二氧化碳-----產(chǎn)物越多抑制反應溫度---影響酶活性水---自由水越多代謝越快5.3細胞呼吸的原理和應用(共39張PPT)5.3細胞呼吸的原理和應用(共39張PPT)1.O2濃度：直接影響呼吸速率和呼吸性質。對無氧呼吸有抑制作用。C點：無氧呼吸消失點（只進行有氧呼吸）A點：只進行無氧呼吸B點：細胞呼吸最弱點應用：CO2釋放最少，有機物損耗最少，儲存蔬果、種子的低氧條件。ABCMN1.O2濃度：直接影響呼吸速率和呼吸性質；對無氧呼吸有抑制作用。M點：ABCM有氧呼吸與無氧呼吸CO2產(chǎn)生量相等。NN點：有氧呼吸速率最大。有氧呼吸和無氧呼吸同時進行。AC段：AB段下降原因：無氧呼吸下降程度大于有氧呼吸增強程度。BC段上升原因：2.溫度：通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率。①最適溫度:細胞呼吸最強。②超過最適溫度:呼吸酶活性降低，

甚至變性失活，

細胞呼吸受抑制。③低于最適溫度:呼吸酶活性下降，

細胞呼吸受抑制。溫度呼吸速率應用：①零上低溫儲存蔬菜和水果；②大棚夜間或陰雨天適當降低溫度，為了降低呼吸作用消耗有機物的量，而增加農(nóng)作物產(chǎn)量。3.CO2濃度：作為呼吸產(chǎn)物，根據(jù)化學平衡，CO2濃度高會抑制細胞呼吸的進行儲藏糧食時適當增加CO2濃度，可抑制細胞呼吸，減少有機物消耗。應用：4.H2O的含量：在一定范圍內(nèi)細胞呼吸強度隨含水量的增加而加強。應用：①植物栽培要合理灌溉；②將種子曬干，以減弱呼吸作用，利于儲藏。八、細胞呼吸原理的應用避免厭氧菌的繁殖，利于傷口愈合。先通氣，后密封。先讓酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再無氧呼吸產(chǎn)生酒精。促進根部有氧呼吸，從而促進無機鹽吸收。透氣的紗布、創(chuàng)可貼釀酒松土有氧運動避免肌細胞因無氧呼吸，產(chǎn)生大量乳酸，使肌肉酸痛。減弱細胞呼吸，以延長保質期。避免破傷風芽孢桿菌等進行無氧呼吸而大量繁殖。稻田需要定期排水，曬田防止無氧呼吸產(chǎn)生的酒精出現(xiàn)爛根。低溫、低氧儲藏蔬果、種子注射破傷風抗毒血清細胞呼吸的原理和應用呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸酶C6H12O6

＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量C6H12O62CO2＋2C2H5OH＋能量酶葡萄糖酶2丙酮酸少量能量4〔H〕++6O212H2O酶大量能量24〔H〕++C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶細胞質基質一：細胞質基質三：線粒體內(nèi)膜二：線粒體基質6CO26H2O酶2丙酮酸少量能量20〔H〕+++影響因素溫度水CO2濃度O2濃度

課堂小結：內(nèi)因外因

九、拓展分析（一）細胞呼吸過程化學分析1.元素轉移

C6H12O6+6H2O+6O2

酶6CO2

+12H2O

+大量能量想一想：給酵母菌通18O2，一段時間后能檢測到含18O的物質有哪些？

九、拓展分析（一）細胞呼吸過程化學分析2.物質的量關系有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2無氧呼吸：1C6H12O6——2CO2+2C2H5OH

九、拓展分析（二）細胞呼吸方式判斷1.依據(jù)反應物和產(chǎn)物種類消耗O2生成H2O有氧呼吸生成酒精/乳酸不生成CO2無氧呼吸

九、拓展分析（二）細胞呼吸方式判斷2.依據(jù)物質的量關系吸收的O2釋放的CO2＝1>1<1只有有氧呼吸（底物為糖類）有氧呼吸和無氧呼吸同時進行（底物為糖類）底物中有脂肪等含H多的物質a點：只進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸b點：有氧呼吸和無氧呼吸同時進行c點：有氧呼吸和無氧呼吸同時進行d點：只進行有氧呼吸

典例分析1：

典例分析2：a點：只進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸b點：有氧呼吸和無氧呼吸同時進行c點：有氧呼吸和無氧呼吸同時進行d點：只進行有氧呼吸⑤酒精量＜CO2釋放僅有氧呼吸

有氧+無氧呼吸僅無氧呼吸

有氧+無氧呼吸⑥無CO2釋放只進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸①O2吸收=0僅無氧呼吸②O2吸收=CO2釋放③O2吸收＜CO2釋放④酒精量=CO2釋放細胞呼吸類型的判斷（以葡萄糖為底物）

九、拓展分析（二）細胞呼吸方式判斷3.實驗探究（經(jīng)典題型：液滴移動問題）結果預測和結論：①若裝置一中的液滴

，裝置二中的液滴

，則說明種子只進行有氧呼吸；②若裝置一中的液滴

，裝置二中的液滴

，則說明種子只進行無氧呼吸；③若裝置一中的液滴

，裝置二中的液滴

，則說明種子既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；④若裝置一中的液滴

，裝置二中的液滴

，則說明種子只進行產(chǎn)乳酸無氧呼吸。左移不動不動右移左移右移材料要提前消毒；必須同時具備兩套裝置不動不動2、如果用綠色植物作實驗材料，則必須進行怎樣的操作？實驗拓展：測定呼吸作用速率煮熟的種子20%NaOH5mL設置對照組（校對裝置)（將萌發(fā)的種子換成等量的煮沸過得種子，其他條件不變）遮光處理呼吸速率以單位時間的O2消耗量為指標。1、若要消除物理因素引起的氣體體積變化，應該怎么辦？將酵母菌細胞破碎后進行離心處理，獲得上清液(細胞質基質)和沉淀物(線粒體)兩部分，與未離心處理過的酵母菌培養(yǎng)液分別放入3支試管內(nèi)，往3支試管內(nèi)分別加入等量的氧氣、葡萄糖，一段時間后，檢測各試管內(nèi)的變化情況。加入等量的氧氣、葡萄糖上清液（細胞質基質）沉淀物（線粒體）未離心處理過的細胞勻漿生成丙酮酸和

[H]無變化生成H2O

和CO2說明有氧呼吸的場所為細胞質基質和線粒體

九、拓展分析（三）細胞呼吸場所探究

典例分析：

九、拓展分析（四）細胞呼吸相關計算有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2問題1：酵母菌以葡萄糖為呼吸底物分別進行有氧呼吸和無氧呼吸，

產(chǎn)生等量的CO2，無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的

倍。3無氧呼吸：1C6H12O6——2CO2+2C2H5OH

九、拓展分析（四）細胞呼吸相關計算有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2問題2：酵母菌以葡萄糖進行細胞呼吸，有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖的量相等，則酵母菌吸收的O2和釋放的CO2的體積之比為：_________。無氧呼吸：1C6H12O6——2CO2+2C2H5OH吸收的O2釋放的CO268＝34＝3:4C點時用于酒精發(fā)酵的葡萄糖的占比？

算一算：

九、拓展分析（五）呼吸熵（呼吸系數(shù)）O2吸收的量CO2釋放的量RQ=1.已知只有有氧呼吸時，根據(jù)呼吸熵判斷底物類型RQ=1，底物為糖類RQ<1，底物為脂肪RQ>1，底物為丙酮酸

九、拓展分析（五）呼吸熵（呼吸系數(shù)）O2吸收的量CO2釋放的量RQ=2.已知糖類為底物時，根據(jù)呼吸熵判斷細胞呼吸方式RQ=1，只有有氧呼吸RQ>1，有氧呼吸與產(chǎn)酒精的無氧呼吸同時進行氧氣濃度吸收的O2釋放的CO21糖類脂肪丙酮酸ABA點：只有無氧呼吸AB段：有氧呼吸和無氧呼吸同時進行B點及之后：只有有氧呼吸變式：底物和細胞呼吸方式均未知甲乙丙O[H][H]C6H12O6123O2酶酶456酶2【思考】（1）有氧呼吸的場所：細胞質基質和線粒體（2）線粒體為什么不能分解葡萄糖？①線粒體膜上無葡萄糖載體②線粒體沒有氧化分解