5.3細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用高一生物高效教學(xué)課件（人教版2019必修1）

5.3

細(xì)胞呼吸的原理與應(yīng)用-1有氧呼吸和無氧呼吸細(xì)胞呼吸：細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量的過程。個(gè)體呼吸：發(fā)生在肺部的氣體交換，呼出CO2，吸入O2

。一.細(xì)胞呼吸的方式實(shí)驗(yàn)探究：酵母菌細(xì)胞的呼吸方式1.選酵母菌做實(shí)驗(yàn)的原因：在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。疏松的孔有氧CO2無氧酒精每隔一段時(shí)間需要開蓋放氣CO2酵母菌電鏡圖2.有氧條件，產(chǎn)CO2

無氧條件，產(chǎn)酒精和CO2A.通入澄清的石灰水：B.使溴麝香草酚藍(lán)水溶液：C.CO2傳感器實(shí)驗(yàn)探究：酵母菌細(xì)胞的呼吸方式3.如何控制有氧和無氧條件？4.如何檢測CO2和酒精？5.實(shí)驗(yàn)過程中酵母菌怎么正常生活？通氣密封營養(yǎng)物質(zhì)（葡糖糖），適宜溫度①CO2的檢測：②酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng)：澄清→渾濁藍(lán)→綠→黃橙色→灰綠色

實(shí)驗(yàn)步驟：①配置酵母菌培養(yǎng)液：(+

)②檢測CO2的產(chǎn)生，裝置組裝：酵母菌

葡萄糖溶液實(shí)驗(yàn)探究：酵母菌細(xì)胞的呼吸方式DBCA氣泵Ⅰ

有氧呼吸：A.有氧呼吸裝置由

組成。B.NaOH溶液的作用是

。C.加入瓶中的葡萄糖溶液需加熱并冷卻的目的分別是：a.加熱目的是

。b.冷卻目的是

。氣泵→D→A→C吸收空氣中CO2，排除空氣中CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾加熱以殺死其他微生物防止高溫殺死酵母菌

無氧呼吸：A.無氧呼吸裝置由

組成。B.

B瓶放置一段時(shí)間再連接澄清的石灰水的目的是：

。B→C將原有O2耗完，確保通入澄清的石灰水中的CO2只來自無氧呼吸Ⅱ①配置酵母菌培養(yǎng)液②檢測CO2的產(chǎn)生，裝置組裝③檢測酒精的產(chǎn)生：自A、B中各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液分別注入編號(hào)為1、2的兩支試管中→分別滴加0.5mL溶有0.1g

的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液的顏色變化。

重鉻酸鉀

實(shí)驗(yàn)步驟：D1.主要場所：______線粒體線粒體內(nèi)膜線粒體外膜線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴二、有氧呼吸（雙層膜）嵴______和______含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的____?；|(zhì)中內(nèi)膜上酶【思考】沒有線粒體可以進(jìn)行有氧呼吸嗎？可以，如原核細(xì)胞沒有線粒體，可以有氧呼吸。擴(kuò)大膜面積的方式：①②③思考：線粒體可以直接利用葡萄糖嗎？

線粒體膜上沒有G的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，線粒體不能直接利用葡萄糖。2.過程葡萄糖C6H12O6丙酮酸C3H4O3細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O62丙酮酸(C3H4O3)+4[H]線粒體基質(zhì)2丙酮酸(C3H4O3)+6H2O6CO2+20[H]線粒體內(nèi)膜24[H]+6O2

H2O有氧呼吸總反應(yīng)式：【思考】1、細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是什么物質(zhì)？其成分是蛋白質(zhì)？（課本第93頁“相關(guān)信息”）PARTONE03C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶快速搶答：①有氧呼吸的生成物CO2和H2O分別產(chǎn)生于第幾階段？②有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分別來自哪里？③有氧呼吸的生成物H2O中的O從何而來？④有氧呼吸過程中哪幾個(gè)階段有[H]產(chǎn)生？最多的是哪一個(gè)階段？其去向？⑤有氧呼吸過程中哪幾個(gè)階段有ATP產(chǎn)生？最多的是哪一個(gè)階段？⑥有氧呼吸過程中物質(zhì)變化和能量變化的特點(diǎn)是什么？Q1：1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ能量，可以使977.28kJ左右的能量儲(chǔ)存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請(qǐng)你計(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？（1molATP所含能量約30.54KJ）3.能量利用特點(diǎn)977.28÷2870≈34%977.28÷30.54=32molATP66%的能量以熱能的形式散失維持體溫為生命活動(dòng)供能葡萄糖的燃燒Q2：與葡萄糖的體外燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐步釋放能量的，這對(duì)于生物體來說有什么意義？①過程溫和，有利于細(xì)胞維持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)②能量逐步釋放轉(zhuǎn)移到ATP中，保證有機(jī)物中的能量得到最充分的利用4.總結(jié)

細(xì)胞在

的參與下，通過多種

的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生

，同時(shí)釋放能量，生成

的過程，叫做有氧呼吸。O2酶CO2和水大量ATPCCDD1.哪些生物/細(xì)胞能進(jìn)行無氧呼吸？（1）許多細(xì)菌（乳酸菌）和真菌（酵母菌）（2）動(dòng)植物局部細(xì)胞在缺氧條件下暫時(shí)進(jìn)行無氧呼吸三.無氧呼吸植物：馬鈴薯塊莖、水稻根、蘋果果實(shí)等動(dòng)物：骨骼肌細(xì)胞等C6H12O62C2H5OH+2CO2酶酶2C3H6O32丙酮酸+4[H]酶少量能量第一階段

(細(xì)胞質(zhì)基質(zhì))第二階段

(細(xì)胞質(zhì)基質(zhì))2.過程乳酸酒精三.無氧呼吸

例：動(dòng)物、乳酸菌、馬鈴薯塊莖、玉米胚細(xì)胞、甜菜塊根等例：大多數(shù)植物（如水稻根、蘋果果實(shí)）、酵母菌C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵03C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶馬鈴薯塊莖玉米胚甜菜塊根【思考1、】進(jìn)行酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵的生物分別有哪些？只進(jìn)行無氧呼吸:乳酸菌破傷風(fēng)桿菌(產(chǎn)物不是乳酸或酒精)哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞4.概念：

在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程，就是無氧呼吸。2、在進(jìn)行無氧呼吸過程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解釋放的能量的主要去向分別是什么？(參考P94相關(guān)信息）能量主要是存留在酒精或乳酸中。氧化分解釋放的能量主要以熱能的形式散失。項(xiàng)目有氧呼吸無氧呼吸不同點(diǎn)場所條件產(chǎn)物分解程度釋放能量相同點(diǎn)過程實(shí)質(zhì)意義細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)需O2、多種酶CO2、H2O酒精和CO2或乳酸徹底分解不徹底分解第一階段(葡萄糖

丙酮酸)相同分解有機(jī)物，釋放能量，產(chǎn)生ATP為生物體生命活動(dòng)提供能量不需O2、多種酶大量（三個(gè)階段均合成ATP，第三階段最多）少量（只有第一階段合成ATP）四.細(xì)胞呼吸的概念和意義（1）為生物體提供能量（2）生物體代謝的樞紐

O

NH2

‖

▕CH3—C—COOH→CH3—CH—COOH例：丙酮酸丙氨酸細(xì)胞呼吸能量熱能散失能量轉(zhuǎn)移ATPADPPi能量細(xì)胞分裂生長發(fā)育主動(dòng)運(yùn)輸肌肉收縮神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)C6H12O6CO2＋H2O1、概念：細(xì)胞呼吸是指有機(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。2、細(xì)胞呼吸的意義【易錯(cuò)警示】判斷下列說法是否正確葡萄糖丙酮酸CO2+H2O乳酸乙醇+CO2①②③④（1）植物細(xì)胞能進(jìn)行過程①和③或①和④（）（2）真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)能進(jìn)行過程①和②（）（3）原核細(xì)胞不能進(jìn)行過程②()（4）乳酸菌細(xì)胞內(nèi)過程④消耗[H]，并產(chǎn)生少量ATP()（5）哺乳成熟的紅細(xì)胞只能進(jìn)行過程①和④（）（6）葡萄糖中的能量通過過程①和③一部分轉(zhuǎn)移至ATP，其余的存留在酒精中（）√×√×××DC丙酮酸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)②①②④①③①④種子在有氧呼吸過程中產(chǎn)生了水。1:3影響因素內(nèi)因遺傳因素外因環(huán)境因素不同植物呼吸速率不同（陽生植物＞陰生植物）；同一植物不同發(fā)育時(shí)期不同（幼苗期＞成熟期）同一植物不同器官呼吸速率與不同（生殖器官＞營養(yǎng)器官）；是否有線粒體；酶的種類，數(shù)量和活性。如：蛔蟲、乳酸菌只有與無氧呼吸有關(guān)的酶氧氣溫度CO2H2O影響呼吸作用的因素（一）（二）總呼吸作用強(qiáng)度曲線怎么畫？ABCA、B、C點(diǎn)代表的意義？（二）影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素1．氧氣O2濃度CO2釋放總量ABCA：在O2濃度為零時(shí)只進(jìn)行無氧呼吸；A~B：隨O2濃度的升高，無氧呼吸受到抑制，而有氧呼吸還很弱，使得CO2釋放總量減少。B~C：主要與有氧呼吸加強(qiáng)有關(guān)。C：無氧呼吸停止，只進(jìn)行有氧呼吸。O2濃度CO2釋放總量ABC生產(chǎn)中常利用降低氧氣濃度能抑制呼吸作用，減少有機(jī)物消耗這一原理來延長蔬菜、水果保鮮時(shí)間。但是，在完全無氧的情況下，無氧呼吸強(qiáng)，分解的有機(jī)物也較多，同時(shí)產(chǎn)生酒精，一樣不利于蔬菜、水果的保質(zhì)、保鮮。D因此要長期儲(chǔ)存種子，O2濃度應(yīng)調(diào)至

點(diǎn)。D2．溫度溫度呼吸速率應(yīng)用：（1）貯存水果時(shí)，適當(dāng)降低溫度能延長保存時(shí)間；（2）在農(nóng)業(yè)上，夜晚適當(dāng)降低溫度，可減少呼吸作用對(duì)有機(jī)物的消耗。溫度主要通過影響酶活性來影響呼吸速率。

應(yīng)用：儲(chǔ)存糧食（干燥、零上低溫）水果、蔬菜(濕潤、零上低溫)種植大棚作物白天：適當(dāng)

溫夜間：適當(dāng)

溫升降3．水水既是原料，又是產(chǎn)物，細(xì)胞呼吸必需在水環(huán)境中才能進(jìn)行。在一定范圍內(nèi)，呼吸作用強(qiáng)度隨含水量的增加而加強(qiáng)，隨含水量的減少而減弱。應(yīng)用：稻谷等種子在貯藏前要晾曬，甚至風(fēng)干，減少水分，降低呼吸消耗。4．CO2濃度作為呼吸產(chǎn)物，根據(jù)化學(xué)平衡，CO2濃度高會(huì)抑制細(xì)胞呼吸的進(jìn)行。應(yīng)用：地窖儲(chǔ)存蔬菜果蔬，果實(shí)保鮮或儲(chǔ)藏，可向密封環(huán)境中充入CO2或N2降低呼吸消耗。(1)有氧呼吸時(shí)：C6H12O6∶O2∶CO2＝_________；(2)無氧呼吸時(shí)：C6H12O6∶CO2∶酒精＝_________，

或葡萄糖∶CO2∶乳酸＝___________；(3)消耗等量的C6H12O6時(shí)，無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)之比為_________；(4)消耗等量的C6H12O6時(shí)，有氧呼吸消耗的O2摩爾數(shù)與有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生CO2摩爾數(shù)之和的比值為_________；3.細(xì)胞呼吸反應(yīng)式中各物質(zhì)間的關(guān)系比1:6:63/41:2:21:0:21:3因此：（1）若Vo2/Vco2=3/4,有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；（2）若Vo2/Vco2<3/4,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率小于無氧呼吸；（3）若Vco2/Vo2>4/3,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于無氧呼吸；拓展:1.判斷裝置中細(xì)胞的呼吸方式2.液滴移動(dòng)法判斷細(xì)胞呼吸的方式（1）裝置一燒杯內(nèi)是氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的作用是吸收細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以裝置一測量的是細(xì)胞呼吸消耗的氧氣的量，液滴移動(dòng)說明有氧氣消耗，則一定有有氧呼吸；（2）裝置二燒杯內(nèi)是清水，清水不能吸收氣體，也不釋放氣體，該裝置測量的是細(xì)胞呼吸釋放的CO2的量和消耗O2的量的差值，液滴移動(dòng)則說明有產(chǎn)生酒精的無氧呼吸存在；實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論裝置一液滴裝置二液滴不動(dòng)不動(dòng)不動(dòng)右移左移右移左移不動(dòng)只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸或種子死亡只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸只進(jìn)行有氧呼吸或進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸注意：1、為防止微生物呼吸對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置及所測材料進(jìn)行消毒處理。2、為防止氣壓、溫度等物理膨脹因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，將所測定的生物材料滅活（將種子煮熟），其他條件均不變。在a、b、c、d條件下，測得某植物種子萌發(fā)時(shí)CO2和O2體積變化的相對(duì)值如表。若底物是葡萄糖，則下列敘述中正確的是(

)條件abcdCO2釋放量10867O2吸收量0347A．a(chǎn)條件下，呼吸產(chǎn)物除CO2外還有乙醇或乳酸B．b條件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸少C．c條件下，種子消耗的葡萄糖最少D．d條件下，產(chǎn)生的CO2來自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體B (2020·湖北省十堰市高一)下表表示蘋果在儲(chǔ)存過程中，有關(guān)氣體變化的情況。下列分析正確的是(

)A．氧濃度為a時(shí)，細(xì)胞呼吸會(huì)產(chǎn)生乳酸B．氧濃度為b時(shí)，細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖最少C．氧濃度為c時(shí)，無氧呼吸產(chǎn)生CO2的速率為0.3mol/minD．氧濃度為d時(shí)，有氧呼吸消耗的葡萄糖的量是無氧呼吸的2倍典例6B氧濃度(%)abcdCO2產(chǎn)生速率(mol/min)1.21.01.31.6O2的消耗速率(mol/min)00.50.71.2【例11】解析：氧濃度為a時(shí)，O2消耗速率為0，故只進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)物是酒精與二氧化碳，A錯(cuò)誤；氧濃度為b時(shí)，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生二氧化碳量最少，此時(shí)細(xì)胞呼吸最弱，消耗的葡萄糖最少，B正確；氧濃度為c時(shí)，據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，有氧呼吸O2的消耗速率為0.7mol/min，則有氧呼吸CO2產(chǎn)生速率為0.7mol/min，無氧呼吸產(chǎn)生CO2的速率為1.3－0.7＝0.6mol/min，C錯(cuò)誤；氧濃度為d時(shí)，O2的消耗速率為1.2mol/min，則有氧呼吸消耗葡萄糖的速率為1.2×1/6＝0.2mol/min，此時(shí)無氧呼吸CO2產(chǎn)生速率為1.6－1.2＝0.4mol/min，無氧呼吸消耗葡萄糖的速率為0.4×1/2＝0.2mol/min。故氧濃度為d時(shí)，有氧呼吸消耗葡萄糖的量等于無氧呼吸消耗葡萄糖的量，D錯(cuò)誤。

不同種類的生物在不同的條件下呼吸方式不同。下列對(duì)生物細(xì)胞呼吸方式的判斷,錯(cuò)誤的是()A.若既不消耗O2也不釋放CO2,則說明該細(xì)胞已經(jīng)死亡B.若只釋放CO2,不消耗O2,則細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸C.若CO2的釋放量等于O2