細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修一

4.7

細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用教學(xué)的重點和難點（一）、教學(xué)的重點：1、細(xì)胞呼吸的概念、類型。2、有氧呼吸和無氧呼吸的過程和總反應(yīng)方程式。（二）、教學(xué)的難點：1、有氧呼吸與無氧呼吸的物質(zhì)和能量變化。2、區(qū)別有氧呼吸和無氧呼吸。3、特點：分解有機物，釋放能量。溫和條件下進(jìn)行；需要酶；能量逐步釋放1、概念：是指有機物在活細(xì)胞內(nèi)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的過程。2、實質(zhì)：4、細(xì)胞呼吸的方式有氧呼吸和無氧呼吸,其中有氧呼吸是真核生物的主要呼吸作用方式。一、細(xì)胞呼吸二、有氧呼吸C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量外膜內(nèi)膜DNA/RNA核糖體嵴增大膜面積分布有氧呼吸的酶1、主要場所：線粒體基質(zhì)2、總反應(yīng)式分布有氧呼吸的酶有氧呼吸的過程C6H12O62丙酮酸6CO2酶能量ATP熱能酶20[H]12H2O酶ATP大量能量熱能細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2丙酮酸6H2O能量熱能6O26O2線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜4[H]2丙酮酸酶ATP3、有氧呼吸的過程：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。酶C6H12O6

＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量6CO2+20[H]+能量(少量)

2丙酮酸+6H2O酶酶12H2O+能量(大量)24[H]+6O2C6H12O6酶2丙酮酸+4[H]+能量(少量)

有氧呼吸過程小結(jié)1、有氧呼吸中哪一種物質(zhì)既是反應(yīng)物又是生成物？2、有氧呼吸中吸收的O2量和釋放的CO2量有什么特點？有氧呼吸概念：指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，同時生成大量ATP的過程。對象：是絕大多數(shù)生物細(xì)胞呼吸的主要方式場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（主要場所）1.沒有線粒體可以進(jìn)行有氧呼吸嗎？2.進(jìn)行有氧呼吸需要什么條件？思考：原核生物可以，好氧細(xì)菌與有氧呼吸相關(guān)的酶、通氧氣。C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶4.有氧呼吸總反應(yīng)式及能量變化：

有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能熱能ATP中活躍的化學(xué)能1161KJ1mol葡萄糖釋放能量2870kJ熱能的形式散失1709KJ可轉(zhuǎn)移的能量ADP+PiATP1161/30.54=38mol

C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+38molATP酶能量利用率：1161/2870×100%=40%多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP5.有氧呼吸各種元素的來源和去路：

C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶6.有氧呼吸特點：①有氧呼吸過程溫和，常溫常壓，多種酶的催化。②釋放的能量大部分以熱能的形式散失，小部分儲存在ATP中。③有機物中的能量逐步釋放；保證有機物中的能量得到充分利用。

能量緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對穩(wěn)定。

第一個階段

第二個階段

第三個階段

場所

反應(yīng)物

生成物

產(chǎn)生能量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量線粒體基質(zhì)丙酮酸、H2O

CO2、[H]少量線粒體內(nèi)膜大量H2O[H]、O27.有氧呼吸全過程的比較注意1、各反應(yīng)物參與的階段：葡萄糖在第一階段參與；水在第二階段參與；氧氣在第三階段參與。2、CO2在第二階段產(chǎn)生；水在第三階段產(chǎn)生。3、三個階段都有能量釋放，但大量能量在第三階段釋放。書寫反應(yīng)時，能量既不能遺漏，也不能寫成ATP，4、有些細(xì)菌細(xì)胞中沒有線粒體也能進(jìn)行有氧呼吸，因為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中有氧呼吸有關(guān)的酶。請思考嘗試運用所學(xué)知識，解釋以下現(xiàn)象：現(xiàn)象1：劇烈運動后，容易產(chǎn)生肌肉酸痛的現(xiàn)象。肌肉細(xì)胞在劇烈運動時，短時間供氧不足而通過無氧呼吸獲得能量，產(chǎn)生乳酸?，F(xiàn)象2：洪災(zāi)容易導(dǎo)致農(nóng)田被淹，引發(fā)農(nóng)作物死亡。為什么？

植物受澇時，可以短時間進(jìn)行無氧呼吸獲取能量，但如長時間無氧呼吸會產(chǎn)生酒精，對細(xì)胞有毒害作用，易導(dǎo)致爛根。三、無氧呼吸概念：條件：無氧或缺氧場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)過程：分為兩個階段活細(xì)胞在無氧或缺氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物不徹底地氧化分解成為乙醇或乳酸等，同時釋放較少能量的過程。無氧呼吸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體C6H12O6(葡萄糖)散失ATP酶[H]能量丙酮酸酶C2H5OH(酒精)CO2C3H6O3（乳酸）酶1、過程H2O[H]CO2O2H2O酶酶大量能量第一階段：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（葡萄糖的初步分解）酶2丙酮酸+4[H]2C3H6O3（乳酸）第二階段：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（丙酮酸的不徹底分解）酶2丙酮酸+4[H]2C2H5OH+2CO2例：動物細(xì)胞、乳酸菌、高等植物的某些器官（如馬鈴薯塊莖、玉米胚、甜菜塊根等）例：酵母菌、絕大多數(shù)植物C6H12O62C3H4O3+4[H]+少量能量酶葡萄糖→酒精+二氧化碳（CO2）密封有酒味水淹爛根定期排水點無氧呼吸無氧呼吸2.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。無氧呼吸3.總反應(yīng)式：4.能量轉(zhuǎn)化：C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(乙醇)+2CO2+少量能量酶乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵葡萄糖中穩(wěn)定的化學(xué)能熱能ATP中活躍的化學(xué)能仍儲存在乳酸和酒精中5.無氧呼吸2個階段的比較比較項目第一階段第二階段場所反應(yīng)物生成物產(chǎn)生ATP量與氧的關(guān)系參與的酶是否相同不相同可見：無氧呼吸過程第_____階段產(chǎn)生[H],并參與了第___階段的__________的氧化分解一二丙酮酸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖丙酮酸和[H]丙酮酸和[H]酒精和二氧化碳或乳酸少量無無關(guān)1.如圖為線粒體的結(jié)構(gòu)示意圖，其中不可能發(fā)生的反應(yīng)是（）A．②處產(chǎn)生[H]和CO2 B．①、②、③三處都產(chǎn)生ATPC．②處消耗丙酮酸 D．③處發(fā)生[H]與O2的結(jié)合反應(yīng)B圖示中①為線粒體外膜和內(nèi)膜間的空隙，②為線粒體基質(zhì)，③為線粒體的內(nèi)膜。丙酮酸和H2O反應(yīng)產(chǎn)生CO2和[H]發(fā)生在線粒體基質(zhì)中；線粒體中產(chǎn)生ATP的部位是線粒體基質(zhì)和內(nèi)膜；[H]與O2結(jié)合發(fā)生在有氧呼吸的第三階段，發(fā)生場所是線粒體內(nèi)膜③。2.水稻根尖細(xì)胞呼吸過程中，若單位時間內(nèi)CO2釋放量與O2吸收量的比值大于1，其原因是(

)A．出現(xiàn)了無氧呼吸B．分解了脂肪C．無氧呼吸強度大于有氧呼吸D．有氧呼吸強度大于無氧呼吸A水稻有氧呼吸過程中CO2釋放量與O2吸收量相等，無氧呼吸過程中不吸收O2，只放出CO2。當(dāng)CO2釋放量與O2吸收量比值大于1時，表明同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸；由于脂肪的碳?xì)浔壤容^高，其氧化分解時CO2的釋放量小于O2的吸收量，故若呼吸作用分解的底物中含有脂肪，則會出現(xiàn)單位時間內(nèi)CO2釋放量與O2吸收量比值小于1的現(xiàn)象，與題干不符。3.用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O轉(zhuǎn)移的途徑是(

)A．葡萄糖→丙酮酸→水B．葡萄糖→丙酮酸→氧C．葡萄糖→氧→水D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳D根據(jù)有氧呼吸第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸和【H】，含18O的葡萄糖中的18O到了丙酮酸中；再根據(jù)第二階段是丙酮酸和水反應(yīng)生成二氧化碳和【H】，含18O的丙酮酸中的18O到了二氧化碳中，即18O轉(zhuǎn)移的途徑是：葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。點評提升16、為什么不同類型的細(xì)胞中無氧呼吸產(chǎn)物的種類會不同？為什么無氧呼吸釋放少量的能量？哪些細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸?C6H12O62C3H6O3（乳酸）

+能量(少量)酶C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量(少量）酶無氧呼吸總反應(yīng)式：①不同生物體內(nèi)與無氧呼吸有關(guān)的酶的種類不同②不徹底的氧化產(chǎn)物中還含有能量③不同生物的無氧呼吸產(chǎn)物不同拓展：同一生物的不同器官無氧呼吸呼吸產(chǎn)物不同（玉米胚、馬鈴薯的塊莖、甜菜的塊根——乳酸，這些植物的其他部位——酒精）原因:基因的選擇性表達(dá)直接原因:不同生物在于催化反應(yīng)的酶不同根本原因:在于控制酶合成的基因不同。四、有氧呼吸VS無氧呼吸呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸呼吸場所條件分解產(chǎn)物能量特點ATP產(chǎn)生階段聯(lián)系實質(zhì)意義細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體(主)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)需O2、酶無O2參與，需酶徹底分解形成CO2和H2O不徹底分解,形成酒精和CO2、乳酸釋放大量能量釋放少量能量有氧呼吸三個階段均產(chǎn)生ATP僅在第一個階段產(chǎn)生ATP有機物徹底分解,能量完全釋放有機物沒有徹底分解，能量沒有完全釋放葡萄糖分解為丙酮酸階段完全相同，都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)進(jìn)行分解有機物，釋放能量，合成ATP為生物體的各項生命活動提供能量C6H12O6C2H50H（酒精）+CO2+少量能量丙酮酸C3H6O3（乳酸）+少量能量ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋大量能量有Ｏ２酶無O2酶能源物質(zhì)氧化分解CO2+H2O乳酸、酒精等釋放熱能（散失）可轉(zhuǎn)移的化學(xué)能PiADPATP能量利用各項生命活動1、為生物體的生命活動提供能量。五、細(xì)胞呼吸的意義細(xì)胞呼吸的意義糖類葡萄糖丙酮酸有氧呼吸第二、三階段脂肪甘油+脂肪酸蛋白質(zhì)氨基酸有機酸脫氨基作用NH3細(xì)胞呼吸是蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)代謝的樞紐。β氧化2.為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。細(xì)胞呼吸有氧呼吸無氧呼吸乳酸酒精和CO2高等植物及酵母菌等微生物高等動物和人體,高等植物的某些器官(馬鈴薯塊莖、甜菜塊根),乳酸菌等微生物C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶課堂檢測

酵母菌同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸：（1）若消耗了等量的葡萄糖，吸收的O2量和產(chǎn)生的CO2總量之比為：