5.3 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用（第1課時(shí)）課件-高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用

炎炎烈日之下，巖石變得很燙，這是因?yàn)檎丈湓趲r石上的光能轉(zhuǎn)變成熱能，而組成巖石的分子并未發(fā)生化學(xué)變化。巖石旁邊的植物同樣遭到暴曬，卻并未變得發(fā)燙。是不是植物不吸收光能呢？當(dāng)然不是。植物的葉片不但能吸收光能，而且能通過光合作用，將一部分光能轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存在有機(jī)物中的化學(xué)能。

細(xì)胞的生命活動(dòng)是需要能量來驅(qū)動(dòng)的。太陽能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭。外界能量進(jìn)入細(xì)胞，并為細(xì)胞所利用，都要經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。

細(xì)胞是如何通過化學(xué)反應(yīng)來獲取和利用能量的呢？ATPADP水解合成（各項(xiàng)生命活動(dòng)）吸能反應(yīng)放能反應(yīng)能量能量葡萄糖、脂肪等溫故知新：細(xì)胞的能量“貨幣”ATP葡萄糖、脂肪等物質(zhì)中儲(chǔ)存的能量是如何轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)——ATP中能量的呢

第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用（第1課時(shí)）目標(biāo)0102通過探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式，說出細(xì)胞呼吸的類型。描述線粒體適于進(jìn)行有氧呼吸的結(jié)構(gòu)，說明有氧呼吸過程中物質(zhì)與能量的變化。教學(xué)目標(biāo)酵母菌細(xì)胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時(shí)，要給培養(yǎng)裝置通氣或進(jìn)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(shí)，卻需要密封發(fā)酵。1、都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？發(fā)酵生產(chǎn)葡萄酒的車間問題探討討論：

通氣可以給酵母菌提供呼吸需要的氧氣，利于酵母菌進(jìn)行旺盛的細(xì)胞分裂；密封則是避免空氣進(jìn)入，便于酵母菌在無氧條件下分解有機(jī)物產(chǎn)生酒精。酵母菌細(xì)胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時(shí)，要給培養(yǎng)裝置通氣或進(jìn)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(shí)，卻需要密封發(fā)酵。2、為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？發(fā)酵生產(chǎn)葡萄酒的車間問題探討討論：

在有氧條件下，酵母菌分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放的能量多，這些能量可以為酵母菌細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)代謝和細(xì)胞分裂提供充足的動(dòng)力。酵母菌細(xì)胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時(shí)，要給培養(yǎng)裝置通氣或進(jìn)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(shí)，卻需要密封發(fā)酵。3、在密封發(fā)酵時(shí)，酵母菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為酒精對(duì)它自身有什么意義？發(fā)酵生產(chǎn)葡萄酒的車間問題探討討論：

密封發(fā)酵時(shí)，酵母菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為酒精的同時(shí)，能為自己的生命活動(dòng)提供少量能量。

通過以上的學(xué)習(xí)，你知道酵母菌的培養(yǎng)和酵母菌的發(fā)酵運(yùn)用了什么原理嗎？一、細(xì)胞呼吸(呼吸作用）

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。1.概念：2.實(shí)質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量。細(xì)胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和無氧條件下是否都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸呢？【注意】呼吸≠呼吸作用

酵母菌是一類單細(xì)胞真菌（真核生物），在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。制作饅頭：釀酒：先用溫水把干酵母粉化開，加入面團(tuán)中，幾個(gè)小時(shí)后面團(tuán)會(huì)逐漸膨大，用手摳開里面，會(huì)發(fā)現(xiàn)面團(tuán)里面有許多孔隙。你知道這些孔隙是怎么形成的嗎？在釀制的早期需要向發(fā)酵罐中通入氧氣，而后期必須隔絕氧氣，以產(chǎn)生酒精，同時(shí)發(fā)酵裝置需要定期排放出氣體。結(jié)合上述對(duì)氧氣條件的控制，你能得到什么啟發(fā)嗎？酵母菌有氧呼吸可產(chǎn)生CO2酵母菌探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究·實(shí)踐※先通入氧氣，是讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,獲得能量多,大量繁殖.

后隔絕氧氣,酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2.探究·實(shí)踐分析結(jié)果得出結(jié)論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表達(dá)與交流提出問題作出假設(shè)酵母菌什么條件下產(chǎn)生CO2,什么條件下產(chǎn)生酒精？無氧CO2+酒精產(chǎn)生CO2有氧產(chǎn)生怎樣設(shè)置實(shí)驗(yàn)來對(duì)所提出的假說進(jìn)行驗(yàn)證？確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖宰兞渴鞘裁匆蜃兞渴鞘裁醇?xì)化如何控制自變量如何檢測(cè)因變量控制無關(guān)變量控制那些可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素寫出具體做法方法步驟材料用具等探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式酵母菌培養(yǎng)液濃度、體積、溫度等表達(dá)與交流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果探究·實(shí)踐提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得出結(jié)論自變量因變量有氧/無氧條件是否產(chǎn)生CO?/酒精通氣/密閉

CO2的檢測(cè)：酒精的檢測(cè)：相同且適宜無關(guān)變量影響(1)材料選擇：酵母菌(2)變量的分析和控制：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式②溴麝香草酚藍(lán)溶液：藍(lán)→變綠→再變黃酸性重鉻酸鉀溶液：橙色→灰綠色①澄清石灰水：澄清→渾濁探究·實(shí)踐提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果表達(dá)與交流分析結(jié)果得出結(jié)論(1)配置酵母菌培養(yǎng)液排除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

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(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液。

兩錐形瓶中酵母菌溶液的體積以及葡萄糖溶液的體積和濃度均保持一致是為了什么？配制的葡萄糖溶液，要煮沸、冷卻，目的是？①殺死雜菌②排出葡萄糖溶液中的氣體。防止使酵母菌體內(nèi)的酶高溫下失活煮沸：冷卻：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究·實(shí)踐設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表達(dá)與交流提出問題作出假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論(2)連接裝置：氣泵ABCDE有氧呼吸裝置：無氧呼吸裝置：B-DE-C-A-D探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究·實(shí)踐設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表達(dá)與交流提出問題作出假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論接氣泵或橡皮球A10%NaOH酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水

B瓶封口放置一段時(shí)間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。為什么？

消耗掉B瓶中的氧氣，確保通入澄清石灰水的CO2是無氧呼吸產(chǎn)生的。B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水去除空氣中的CO2，保證澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧條件產(chǎn)生的CO2所致。檢測(cè)CO2的產(chǎn)生。有氧裝置無氧裝置(2)連接裝置：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究·實(shí)踐探究·實(shí)踐設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表達(dá)與交流提出問題作出假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論(3)產(chǎn)物檢測(cè)：①CO2的檢測(cè)①通入澄清石灰水：澄清→渾濁藍(lán)→綠→黃②使溴麝香草酚藍(lán)溶液：CO2產(chǎn)生多少的檢測(cè)：根據(jù)石灰水的混濁程度或溴麝香草酚藍(lán)溶液變成黃色的時(shí)間長(zhǎng)短。探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水酵母菌培養(yǎng)液接氣泵或橡皮球A10%NaOH澄清石灰水探究·實(shí)踐設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表達(dá)與交流提出問題作出假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論②酒精的檢測(cè)酸性重鉻酸鉀溶液：由橙色變成灰綠色(3)產(chǎn)物檢測(cè)：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果分析結(jié)果得出結(jié)論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表達(dá)與交流提出問題作出假設(shè)探究·實(shí)踐(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：觀察項(xiàng)目有氧呼吸裝置無氧呼吸裝置澄清石灰水/出現(xiàn)時(shí)間溴麝香草酚藍(lán)溶液/變色時(shí)間酸性重鉻酸鉀變混濁／快不變色變混濁／慢變成灰綠色變黃／短變黃／長(zhǎng)(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：細(xì)胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。

酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在有氧條件下產(chǎn)生大量CO2，無氧條件下產(chǎn)生酒精和少量CO2。探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究·實(shí)踐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提出問題作出假設(shè)分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)與交流有同學(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)？檢測(cè)空氣中的CO2是否完全被吸收探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式酵母菌培養(yǎng)液接氣泵或橡皮球A10%NaOH澄清石灰水本實(shí)驗(yàn)中哪個(gè)是對(duì)照組，哪個(gè)是實(shí)驗(yàn)組？對(duì)比實(shí)驗(yàn)（相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)）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)叫作對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組對(duì)比實(shí)驗(yàn)與對(duì)照實(shí)驗(yàn)有何區(qū)別呢？科學(xué)方法B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水有氧呼吸裝置無氧呼吸裝置拓展：對(duì)比實(shí)驗(yàn)與對(duì)照實(shí)驗(yàn)的區(qū)別對(duì)比實(shí)驗(yàn)：對(duì)照實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)組1：實(shí)驗(yàn)組2：對(duì)照組：實(shí)驗(yàn)組：結(jié)果未知結(jié)果未知結(jié)果已知結(jié)果未知科學(xué)方法1、下圖是探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)裝置。正確的是（

）A.兩個(gè)裝置均需要在黑暗條件下同時(shí)進(jìn)行B.在裝置乙Ⅲ處取液體檢測(cè)是否有酒精生成C.裝置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ處的CO2D.應(yīng)讓裝置乙中Ⅱ先放置一會(huì)兒再與Ⅲ連接隨堂練習(xí)D2、下圖為探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)裝置。正確的是（）A.實(shí)驗(yàn)自變量為溫度B.實(shí)驗(yàn)因變量為CO2的多少C.空氣泵泵入的氣體應(yīng)先除去O2D.乙、丙兩試管加入干酵母后應(yīng)煮沸冷卻除去CO2隨堂練習(xí)B細(xì)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絕大多數(shù)生物細(xì)胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸二、細(xì)胞呼吸的方式PARTONE有氧呼吸

場(chǎng)所反應(yīng)物產(chǎn)物釋能反應(yīng)式第一階段第二階段第三階段總反應(yīng)式請(qǐng)自主閱讀課本P92-93頁，完成以下問題。1.有氧呼吸的主要場(chǎng)所？主要場(chǎng)所適于進(jìn)行有氧呼吸的特點(diǎn)有哪些？2.有氧呼吸各階段特征。3.總結(jié)有氧呼吸的概念。4.有機(jī)物中能量的去路有哪些？絕大部分能量去路呢？5.同有機(jī)物在生物體外燃燒相比，有氧呼吸具有哪些不同的特點(diǎn)？(一)有氧呼吸外膜內(nèi)膜DNA/RNA核糖體嵴基質(zhì)分布有多種有氧呼吸酶線粒體1.主要場(chǎng)所：2.線粒體適應(yīng)于有氧呼吸的主要特點(diǎn)：(1)線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,大大增加了線粒體的內(nèi)膜表面積。(一)有氧呼吸(2)線粒體內(nèi)膜和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。3.過程：(一)有氧呼吸C6H12O62C3H4O3少量能量酶2C3H4O34[H]+Ⅰ細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)Ⅱ線粒體基質(zhì)Ⅲ線粒體內(nèi)膜6CO26H2O6H2O酶20[H]少量能量6O224[H]12H2O大量能量3.過程：(一)有氧呼吸4.各階段特征比較：第一階段反應(yīng)式：第二階段反應(yīng)式：第三階段反應(yīng)式：C6H12O6酶+4[H]

+少量能量

2C3H4O3

+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+20[H]

+

少量能量

酶12H2O

+大量能量

24[H]

+

6O2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[H]、O2H2O大量線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜(一)有氧呼吸C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶5.有氧呼吸總反應(yīng)式：6.有氧呼吸中元素去向：b.H原子的運(yùn)動(dòng)軌跡：a.C原子的運(yùn)動(dòng)軌跡：c.O原子的運(yùn)動(dòng)軌跡：C6H12O62C3H4O36CO

2C6H12O64[H]2C3H4O3+6H2O20[H]12H2OC6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O(一)有氧呼吸**7.有氧呼吸的定義：

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(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，同時(shí)生成大量ATP的過程。

請(qǐng)思考線粒體不能直接氧化分解葡萄糖的可能原因？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。(一)有氧呼吸

其余1892.72kJ的能量以熱能形式散失掉。1mol葡萄糖釋放能量2870kJ有977.28kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中2、同有機(jī)物在生物體外燃燒相比，有氧呼吸具有哪些不同的特點(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能量有相當(dāng)一部分儲(chǔ)存在ATP中。1、在細(xì)胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870

kJ的能量，

可使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)你計(jì)算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少，