5.3 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用(第1課時)-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期生物（人教版2019）必修1

第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用（第1課時）復(fù)習(xí)提問1.生物體生命活動的主要能源物質(zhì)是什么？2.生物體生命活動所需的直接能源物質(zhì)是什么？糖類ATP那么，糖類、脂肪等有機(jī)物中蘊(yùn)含的能量如何轉(zhuǎn)化為生命活動所需要的直接能量ATP的呢？生物體生命活動所需的直接能源物質(zhì)生物體生命活動的主要能源物質(zhì)糖類等有機(jī)物ATP氧化分解細(xì)胞呼吸的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量的過程。細(xì)胞呼吸

定義：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，釋放出能量并產(chǎn)生ATP的過程。（P94)呼吸作用的實(shí)質(zhì)：是細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量。【注意】呼吸≠呼吸作用細(xì)胞呼吸(cellrespiration)O2呼吸系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)組織細(xì)胞CO2呼吸作用（細(xì)胞呼吸）呼吸運(yùn)動（吸氣、呼氣）細(xì)胞呼吸是如何進(jìn)行的呢？呼吸是指機(jī)體與環(huán)境之間O2和CO2交換的過程。實(shí)質(zhì)：有機(jī)物

氧化分解

供能發(fā)酵生產(chǎn)葡萄酒的車間

通氣讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,有利于酵母菌快速繁殖;密封讓酵母菌進(jìn)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(zhì)釋放能量多，為細(xì)胞增殖提供充足的動力。密封發(fā)酵時，酵母菌將有機(jī)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(jī)物轉(zhuǎn)化為酒精對自身有什么意義？

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，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，卻需要密封發(fā)酵。討論1.酵母菌（1）結(jié)構(gòu)：單細(xì)胞的真菌，是

生物；（2）代謝類型：酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存，屬于

；（3）繁殖方式：主要是

生殖；真核兼性厭氧菌出芽（無性）實(shí)驗(yàn)原理探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式大量二氧化碳和水酒精和少量的二氧化碳酵母菌在有氧和無氧的環(huán)境下均能呼吸嗎？呼吸產(chǎn)物分別是什么？酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在有氧條件下能產(chǎn)生_______________，在無氧條件下產(chǎn)生______________________。作出假設(shè)提出問題實(shí)驗(yàn)思路：分析變量自變量:因變量:無關(guān)變量:細(xì)胞呼吸的條件細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物有氧無氧影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可變因素(溫度、葡萄糖溶液濃度、酵母菌活性等)

——酒精、CO2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。相同且適宜探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)關(guān)注問題：1.自變量如何處理？如何控制無氧和有氧條件？2.因變量如何檢測？怎樣鑒定酒精的產(chǎn)生？怎樣鑒定CO2的產(chǎn)生以及量的多少？3.怎樣保證酵母菌的正常生活？1.如何控制有氧和無氧的條件？探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式有氧無氧氣泵通氣、密封（1）以上錐形瓶中的溶液在實(shí)驗(yàn)中的作用分別是什么？10%NaOH的作用是：澄清的石灰水作用是：檢測CO2的產(chǎn)生吸收通入空氣中CO2，排除空氣中CO2的干擾AB瓶加入煮沸冷卻葡萄糖溶液：殺菌除氧，避免高溫殺死酵母菌（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？瓶口密封放置一段時間,可以讓酵母菌消耗完瓶中原有氧氣，造成無氧環(huán)境。探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式有氧無氧2.怎樣鑒定有無酒精？怎樣鑒定有無CO2？如何比較CO2的多少？(1)

檢測酒精：酒精+重鉻酸鉀（濃硫酸溶液）：橙色→灰綠色（2）檢測CO2：①使澄清石灰水變渾濁（根據(jù)渾濁程度檢測CO2產(chǎn)生的多少）②溴麝香草酚藍(lán)：藍(lán)→變綠→再變黃（根據(jù)其變黃色時間的長短，檢測CO2產(chǎn)生的多少）注意：檢測時需要等培養(yǎng)液中葡萄糖耗盡再進(jìn)行。因?yàn)槠咸烟悄芎退嵝灾劂t酸鉀反應(yīng)探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式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(zhì)量、分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液。繁殖快、細(xì)胞代謝旺盛、實(shí)驗(yàn)效果明顯條件適宜（25～35℃，pH3.0-7.5）給予充足的養(yǎng)料（葡萄糖溶液）3.如何保證酵母菌在整個實(shí)驗(yàn)過程中正常生活？安裝實(shí)驗(yàn)裝置保持無關(guān)變量相同且適宜探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式實(shí)施方案2.檢測CO2的產(chǎn)生①使澄清石灰水變渾濁②溴麝香草酚藍(lán)3.檢測酒精的產(chǎn)生：酸性重鉻酸鉀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件澄清石灰水溴麝香草酚藍(lán)溶液重鉻酸鉀-濃硫酸溶液有氧無氧分析結(jié)果變混濁／高變混濁／低由藍(lán)變綠再變黃/短由藍(lán)變綠再變黃/長不變灰綠色出現(xiàn)灰綠色探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式得出結(jié)論、交流討論A:有氧條件下；B:無氧條件下也可通過溴麝香草酚藍(lán)溶液變成黃色的時間A:有氧條件下；B:無氧條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)論:②酵母細(xì)胞無氧呼吸，會產(chǎn)生少量CO2和酒精。①酵母細(xì)胞有氧呼吸，會產(chǎn)生大量CO2；酵母菌為單細(xì)胞真菌，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。思考：本實(shí)驗(yàn)有沒有對照組呢？探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式得出結(jié)論、交流討論探究·實(shí)踐

探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式科學(xué)方法。1.概念：設(shè)置兩個或_________的_______，通過對結(jié)果的_________，來探究某種因素對實(shí)驗(yàn)對象的影響，這樣的實(shí)驗(yàn)叫作對比實(shí)驗(yàn)，也叫相互對照實(shí)驗(yàn)。兩個以上實(shí)驗(yàn)組比較分析事先未知實(shí)驗(yàn)組對比對比實(shí)驗(yàn)/相互對照實(shí)驗(yàn)2.實(shí)例：在“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置有氧和無氧兩種條件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是_________的，都是_______，通過______可以看出氧氣條件對細(xì)胞呼吸的影響。1.什么叫有氧呼吸？2.有氧呼吸的場所？主要場所？主要場所適于進(jìn)行有氧呼吸的特點(diǎn)有哪些？葡萄糖能否直接進(jìn)入線粒體被分解？3.有氧呼吸可以分為幾個階段？每個階段的場所、物質(zhì)和能量變化是？（請用方程式的方式表示）4.總結(jié)有氧呼吸的總反應(yīng)式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)？有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖，請閱讀P92-93頁，思考外膜內(nèi)膜DNA/RNA核糖體嵴基質(zhì)C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶二、有氧呼吸1.主要場所：線粒體細(xì)胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。2.有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖，其化學(xué)反應(yīng)式可以簡寫為線粒體不是進(jìn)行有氧呼吸必需的，如原核生物無線粒體，但能進(jìn)行有氧呼吸。對于絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式，這一過程必須有氧的參與。有氧呼吸的主要場所是線粒體?？偡磻?yīng)式:內(nèi)膜的某些部位向線粒體的內(nèi)腔折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加。線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。閱讀教材P92-93有氧呼吸的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合過程圖，回答下列問題：（1）有氧呼吸可分為幾個階段？（2）各階段反應(yīng)物、生成物、場所？

（3）[H]是什么?哪些階段會產(chǎn)生[H]？

[H]的去向如何？（4）各階段釋放能量有什么特點(diǎn)？（5）有機(jī)物分解釋放能量的去路？（6）有氧呼吸的總反應(yīng)式如何表示？二、有氧呼吸葡萄糖2丙酮酸6H2O4[H]20[H]6O2酶6CO212H2O酶酶少量能量少量能量大量能量3.有氧呼吸的過程:將有氧呼吸劃分為三個階段，每一階段都需要酶催化，并有ATP生成。1個分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，產(chǎn)生少量[H]，并且釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與，是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的。2C3H4O3+4[H]+少量能量C6H12O6酶[H]指的是還原型輔酶Ⅰ（NADH）第一階段1.熱能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）少量能量二、有氧呼吸3.有氧呼吸的過程:[H]指的是還原型輔酶Ⅰ（NADH）丙酮酸和水徹底分解成_____________，并釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與，是_______________在進(jìn)行的。2C3H4O3+6H2O6CO2+20[H]+少量能量酶第二階段1.熱能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）少量能量二氧化碳和[H]線粒體基質(zhì)中二、有氧呼吸3.有氧呼吸的過程:[H]指的是還原型輔酶Ⅰ（NADH）上述兩個階段產(chǎn)生的[H]，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，與___結(jié)合形成__，同時釋放出__________。這一階段需要氧的參與，是在______________上進(jìn)行的。第三階段24[H]+6O212H2O+大量能量酶1.熱能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）大量能量氧水大量的能量線粒體內(nèi)膜二、有氧呼吸有氧呼吸的三個階段葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2丙酮酸+4[H]+少量能量

場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（1）丙酮酸和水的徹底分解酶6CO2+20[H]+少量能量

場所：線粒體基質(zhì)（2）2丙酮酸[H]的氧化酶12H2O+大量能量

場所：線粒體內(nèi)膜（3）24[H]+6O2+6H2O（C3H4O3

）3.有氧呼吸的過程二、有氧呼吸熱能形式散失（大部分）合成ATP（少部分）1.熱能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）1.熱能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）不需要氧的參與不需要氧的參與需要氧的參與主動運(yùn)輸大量能量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)丙酮酸三二三二1.葡萄糖：不能進(jìn)入線粒體，只能被____________利用。線粒體只能利用_______而不能利用葡萄糖。2.氧氣(O2)：用于有氧呼吸的第___階段。3.水(H2O)：既是底物又是產(chǎn)物。既在第___階段產(chǎn)生，又在第___階段被消耗，可循環(huán)使用。4.CO2在

階段產(chǎn)生。注意：因?yàn)榫€粒體膜沒有運(yùn)輸葡萄糖的載體，線粒體沒有氧化分解葡萄糖的酶。思考:

為什么線粒體不能直接氧化分解葡萄糖？二、有氧呼吸有氧呼吸中各元素原子的運(yùn)動軌跡C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶（1）C原子運(yùn)動：（2）O原子運(yùn)動：C6H12O62C3H4O36CO

2C6H12O64[H]2C3H4O3+6H2O12H2O20[H]C6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O二、有氧呼吸（3）H原子運(yùn)動：有氧呼吸的特點(diǎn)：有氧呼吸過程溫和有機(jī)物中的能量經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)逐步釋放有氧呼吸釋放的有部分能量儲存在ATP中意義：可使有機(jī)物中的能量逐步轉(zhuǎn)移到ATP中，保證能量得到最充分的利用；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對穩(wěn)定共同：有氧呼吸和有機(jī)物體外燃燒的本質(zhì)是一致的，都是有機(jī)物氧化分解釋放能量的過程。4、有氧呼吸概念細(xì)胞在____的參與下，通過_______的催化作用，把_______等有機(jī)