5.3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

5.3細胞呼吸的原理和應用細胞如何進行呼吸作用？思考1：供給生命活動的主要能源物質(zhì)是什么？問題探討糖類思考2：供給生命活動的直接能源物質(zhì)是什么？ATP思考3：糖類中儲存的能量是如何轉(zhuǎn)化為ATP的能量的？通過細胞呼吸（呼吸作用）細胞呼吸定義：呼吸作用的實質(zhì)是細胞內(nèi)的有機物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細胞呼吸（P90）思考：初中學過，呼吸作用是一個吸收氧氣，排出CO2的過程，在生物界，呼吸作用是否都需要氧氣呢？可以設計實驗證明，細胞在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸嗎？實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌：分類：單細胞真菌（真核生物）特點：有糖分供給的情況下，在有氧和無氧條件下都能生存代謝方式：兼性厭氧有氧條件下，進行有氧呼吸，產(chǎn)生水和CO2無氧條件下，進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精和CO2實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式設計實驗：思考：本實驗的自變量和因變量分別是什么？自變量:因變量:細胞呼吸產(chǎn)物的種類有無氧氣供應該實驗的無關(guān)變量有？除了有無氧氣外，影響實驗結(jié)果的其他因素。如酵母菌培養(yǎng)液的濃度和體積、溫度、PH等如何設置對照？組A：有氧條件組B：無氧條件實驗有空白對照組嗎？該實驗沒有空白對照組，對照類型屬于相互對照。實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式設計實驗：如何保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？實驗過程為酵母菌培養(yǎng)液提供葡萄糖怎樣設計實驗裝置，控制有氧和無氧的條件？如何檢驗CO2的產(chǎn)生？澄清石灰水會變渾濁實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式怎樣設計實驗裝置，控制有氧和無氧的條件？無氧組酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB如何在通入空氣中去除CO2？B瓶應封口放置一段時間后再連通澄清石灰水，為何？空氣有氧組使用NaOH溶液，可吸收空氣中的CO2。靜置一段時間，消耗瓶內(nèi)的氧氣，創(chuàng)造無氧環(huán)境。實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式思考：如何比較產(chǎn)生二氧化碳產(chǎn)生的速度？現(xiàn)象：結(jié)論：在相同反應時間下，有氧組比無氧組更渾濁酵母菌有氧呼吸與無氧呼吸都產(chǎn)生CO2，有氧呼吸產(chǎn)生的CO2多實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式思考：如何比較產(chǎn)生二氧化碳產(chǎn)生的速度？溴麝香草酚藍水溶液反應現(xiàn)象：隨著CO2通入量增加，溶液由藍變綠再變黃。補充：總結(jié)：1.通入澄清的石灰水：澄清→渾濁2.溴麝香草酚藍水溶液：藍→綠→黃（相同時間渾濁程度）（相同時間變色程度）（最終變黃所需的時間長短）實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式思考：如何檢驗酒精的產(chǎn)生？原理：酸性重鉻酸鉀溶液（橙色）可與酒精反應，變成灰綠色實驗現(xiàn)象：有氧組：橙色無氧組：灰綠色結(jié)論：有氧呼吸不產(chǎn)生酒精，無氧呼吸產(chǎn)生酒精。注意：葡萄糖也可以和酸性重鉻酸鉀溶液反應！因此應該將酵母菌的培養(yǎng)時間適當延長，耗盡溶液中的葡萄糖。實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗現(xiàn)象：條件澄清石灰水/出現(xiàn)的時間酸性重鉻酸鉀溶液反應有氧無氧變渾濁／快橙色變渾濁／慢出現(xiàn)灰綠色有氧呼吸能產(chǎn)生大量CO2，

無氧呼吸產(chǎn)生少量CO2

酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生CO2，無氧呼吸產(chǎn)生CO2和酒精。細胞呼吸可以分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種細胞呼吸的原理有氧呼吸

無氧呼吸（動、植物的主要方式）（一）有氧呼吸1、主要場所：線粒體細胞呼吸的原理外膜內(nèi)膜嵴線粒體基質(zhì)分布與有氧呼吸相關(guān)的酶線粒體有哪些適應有氧呼吸的結(jié)構(gòu)特點？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；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。（一）有氧呼吸細胞呼吸的原理（一）有氧呼吸1、主要場所：線粒體2、具體過程：請閱讀教材92、93頁，分別找出三個階段的的化學反應過程。留意每個階段的：反應物、生成物、反應場所細胞呼吸的原理（一）有氧呼吸這條總反應式是怎樣得到的呢？細胞呼吸的原理（一）有氧呼吸第二階段：酶12H2O+大量能量24[H]+6O2酶6CO2+20[H]+少量能量2C3H4O3+6H2O場所：第一階段：C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+少量能量

場所：第三階段：場所：C6H12O6＋6H2O＋6O2

6CO2＋12H2O＋能量酶總反應式三個階段都釋放能量丙酮酸細胞質(zhì)基質(zhì)——葡萄糖的初步分解線粒體基質(zhì)——丙酮酸徹底分解線粒體內(nèi)膜——所有[H]與O2反應反應式前后水分子不能抵消！??！細胞呼吸的原理（一）有氧呼吸思考與總結(jié)：1、從物質(zhì)運輸和酶的角度，分析葡萄糖為什么不能進入線粒體中分解？線粒體膜上不含運輸葡萄糖的蛋白，葡萄糖無法進入線粒體線粒體內(nèi)沒有催化分解葡萄糖的酶3、在有氧呼吸過程中：H2O參與第_____階段反應，在第____階段產(chǎn)生；[H]在第________階段產(chǎn)生，只參與第_____階段的反應；O2參與第______階段反應，CO2在第____階段產(chǎn)生。231、23322、有氧呼吸的場所回答：細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體主要場所：線粒體細胞呼吸的原理（一）有氧呼吸思考與總結(jié)：3、在有氧呼吸過程里，生成物的各種元素分別來源于哪種反應物？C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶總反應式CO2中的碳原子來自H2O中的氧原子來自H2O中的氫原子來自CO2中的氧原子來自葡萄糖葡萄糖和水葡萄糖和水氧氣細胞呼吸的原理思考與總結(jié)：4、在有氧呼吸過程里，生成物的各種元素分別來源于哪種反應物？5、若用放射性同位素18O，分別標記C6H12O6和O2中的氧，放射性會分別出現(xiàn)在哪種產(chǎn)物中？

6、各階段釋放出的能量如何被細胞利用于各種生命活動？能量ADP+PiATP能量不能直接被利用，必須用于合成ATP后，才可以被細胞用于各種生命活動7、所有釋放的能量都用于合成ATP了嗎？思考與總結(jié)：7、所有釋放的能量都用于合成ATP了嗎？細胞呼吸的原理1mol葡萄糖徹底氧化分解，共釋放2870kJ能量977.28kJ用于合成ATP大部分(1892.72kJ)以熱能形式散失思考與總結(jié)：細胞呼吸的原理P93有氧呼吸概念細胞在____的參與下，通過多種____的催化作用，把______等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生____________，釋放_____，生成大量____的過程。氧酶葡萄糖二氧化碳和水能量ATP（與有機物在體外燃燒相比）①過程溫和②有機物中的能量逐步釋放③釋放出的能量有相當一部分儲存在ATP中

有氧呼吸的特點能量逐步溫和釋放的好處是？有氧呼吸逐步、緩慢地釋放能量，既可滿足細胞持續(xù)的能量需求，又可避免能量集中快速釋放產(chǎn)生大量熱能，對細胞造成傷害。思考與總結(jié)：細胞呼吸的原理易混易錯點整理1、葡萄糖不能進入線粒體！必須在細胞質(zhì)基質(zhì)中先分解為丙酮酸，丙酮酸再進入線粒體內(nèi)分解2、化學反應式中的能量不可寫成ATP！3、真核細胞的有氧呼吸必須有線粒體參與，

有些真核細胞是沒有線粒體的，只能進行無氧呼吸如哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲細胞等4、原核細胞沒有線粒體，但只要細胞中含有與有氧呼吸相關(guān)的酶，也能進行有氧呼吸。丙酮酸少量能量少量能量大量能量H2OCO2O2CO2細胞呼吸的原理（二）無氧呼吸場所：C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+少量能量第一階段：對于不同類型的細胞，丙酮酸在不同酶作用下，分解成酒精和二氧化碳，或轉(zhuǎn)化為乳酸第二階段：2C3H4O3+4[H]2C3H6O3（乳酸）2C2H5OH（酒精）2CO2+酶酶2個階段均在細胞質(zhì)基質(zhì)第二階段不產(chǎn)生能量！！與有氧呼吸第一階段完全相同1、無氧呼吸的具體過程總反應式：C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量C6H12O6酶+少量能量2C2H5OH（酒精）2CO2+2、無氧呼吸的能量去向細胞呼吸的原理（二）無氧呼吸1mol葡萄糖在無氧呼吸分解成乳酸以后，只釋放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量儲存在ATP中，近69%(135.57kJ)的能量都以熱能形式散失了。有氧呼吸：2870kJ絕大部分未釋放的能量存留在酒精或乳酸中少部分釋放的能量中的大部分以熱能的形式散失無氧呼吸能量去向中的少部分儲存在ATP中思考：尚未釋放的能量儲存在何處？細胞呼吸的原理（二）無氧呼吸3、無氧呼吸的實例例：高等動物的肌細胞、乳酸菌、高等植物的某些器官例：酵母菌、大多數(shù)植物細胞等C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量C6H12O6酶+少量能量2C2H5OH（酒精）2CO2+產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸產(chǎn)生酒精的無氧呼吸【思考】不同生物/細胞無氧呼吸產(chǎn)物不同的直接原因是什么？不同細胞所具有的酶的種類不同（如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米的胚等）細胞呼吸的原理（二）無氧呼吸無氧呼吸：在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過_____________，釋放___________的過程。不完全分解少量能量有氧呼吸：細胞在氧的參與下，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，生成大量ATP的過程。細胞呼吸：有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的_________，生成____________________，釋放能量并生成ATP的過程。氧化分解二氧化碳或其他產(chǎn)物細胞呼吸的原理（二）無氧呼吸呼吸作用的意義1、為生物體提供能量2、是生物體代謝的樞紐含義：呼吸過程的一些中間產(chǎn)物，可以參與到細胞中的其他化學反應中。線粒體(主要)和細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)需要不需要CO2＋H2O乳酸

或

酒精＋CO2熱能(主)＋儲存在ATP中的化學能乳酸/酒精中的化學能(主)＋熱能＋儲存在ATP中的化學能徹底氧化分解不徹底氧化分解第一、第二、第三階段只在第一階段①第一階段完全相同，包括反應過程和反應場所。②反應實質(zhì)相同，都是氧化分解有機物，釋放能量。③都為生物體提供能量，生物體代謝的樞紐能量去向補充：判斷呼吸方式的裝置作用：NaOH可以吸收掉呼吸作用產(chǎn)生的CO2。封閉條件下，若容器內(nèi)氣體增加，液滴會被向外推；若容器內(nèi)氣體減少，液滴會被向內(nèi)吸。補充：判斷呼吸方式的裝置請思考：1、若種子進行有氧呼吸，瓶內(nèi)的紅色液滴是否會移動？2、若種子進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，瓶內(nèi)的紅色液滴是否會移動？C6H12O6＋6H2O＋6O2

6CO2＋12H2O＋能量酶補充：判斷呼吸方式的裝置C6H12O6酶+少量能量2C2H5OH（酒精）2CO2+有氧呼吸：消耗6分子氧氣，產(chǎn)生6分子CO2氣體分子的總量沒有發(fā)生改變！無氧呼吸：直接產(chǎn)生2分子CO2氣體分子的總量會增加！補充：判斷呼吸方式的裝置請思考：1、若種子進行有氧呼吸，瓶內(nèi)的紅色液滴是否會移動？2、若種子進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，瓶內(nèi)的紅色液滴是否會移動？減少6份氧氣，同時產(chǎn)生6份CO26份CO2迅速被NaOH吸收最終結(jié)果：氣體總量下降！紅色液滴向左移動產(chǎn)生2份CO22份CO2迅速被NaOH吸收最終結(jié)果：氣體總量不變！紅色液滴不移動補充：判斷呼吸方式的裝置蒸餾水對瓶內(nèi)氣體的變化沒有影響。請思考：1、若種子進行有氧呼吸，瓶內(nèi)的紅色液滴是否會移動？2、若種子進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，瓶內(nèi)的紅色液滴是否會移動？減少6份氧氣，同時產(chǎn)生6份CO2最終結(jié)果：氣體總量不變！紅色液滴不移動凈產(chǎn)生2份CO2，且不被吸收最終結(jié)果：氣體總量增加！紅色液滴向右移動補充：細胞呼吸中的分子數(shù)量關(guān)系C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶在有氧呼吸中：每消耗一分子葡萄糖，就會同時消耗：6分子的水、6分子O2還會同時產(chǎn)生：6分子的CO2、12分子的水葡萄糖:O2=葡萄糖:CO2=O2:CO2=1:61:61:1補充：細胞呼吸中的分子數(shù)量關(guān)系C6H12O6酶+少量能量2C2H5OH（酒精）2CO2+在產(chǎn)生酒精的無氧呼吸中：每消耗一分子葡萄糖，就會同時產(chǎn)生：2分子的CO2、2分子的酒精葡萄糖:CO2=葡萄糖:酒精=酒精:CO2=1:21:21:1C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量在產(chǎn)生酒精的無氧呼吸中：最大特點：既沒有氣體的吸收，也沒有氣體的產(chǎn)生補充：判斷細胞呼吸的方式(1)根據(jù)反應物和產(chǎn)物來判斷①消耗O2或

產(chǎn)物中有H2O→②產(chǎn)物中有

酒精

或

乳酸→一定存在有氧呼吸一定存在無氧呼吸(2)根據(jù)CO2釋放量與O2消耗量來判斷①不消耗O2，但釋放CO2→②不消耗O2，不釋放CO2→③CO2釋放量

=O2消耗量→④CO2釋放量>O2消耗量→只進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸只進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸

或

細胞已死亡只進行有氧呼吸或同時進行有氧呼吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸同時進行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸影響細胞呼吸速率的因素細胞呼吸的本質(zhì)是化學反應，哪些因素可能影響到化學反應的速率呢？反應物的量反應條件酶的活性......呼吸速率：指呼吸作用單位時間內(nèi)反應物的消耗量或生成物的產(chǎn)生量影響細胞呼吸速率的因素1、氧氣濃度無氧呼吸：O2濃度越高，對無氧呼吸的抑制作用越強，O2濃度達到一定值時，無氧呼吸被完全抑制。O2濃度無氧呼吸CO2釋放量A有氧呼吸：在一定范圍內(nèi)，有氧呼吸隨O2濃度增加而增加，當O2濃度達到一定值時，由于酶或底物濃度的限制，呼吸速率將不再增加。底物的量或酶的量限制O2濃度有氧呼吸CO2釋放量B※由于在有氧呼吸里，CO2:O2=1:1,因此該圖也可以表示有氧呼吸O2的消耗量。影響細胞呼吸速率的因素1、氧氣濃度O2濃度(%)0510152025有氧呼吸速率無氧呼吸速率CO2釋放量無氧呼吸速率消失點該點開始只進行有氧呼吸，CO2只來自于有氧呼吸產(chǎn)生由圖可知，①氧氣濃度為

0%時，只進行_____呼吸，有氧呼吸速率為

；②一定范圍內(nèi)，有氧呼吸速率隨氧氣濃度升高而增大，無氧呼吸速率受到抑制；③氧氣濃度達到10%時，_____呼吸被完全抑制，細胞只進行_____呼吸。無氧無氧有氧CO2釋放總量(總呼吸速率=有氧呼吸+無氧呼吸)0該點之后，曲線與有氧呼吸的曲線完全重合影響細胞呼吸速率的因素1、氧氣濃度B-C：曲線上升主要與有氧呼吸加強有關(guān)。A:在O2濃度為零，時只進行無氧呼吸A-B:隨O2濃度的升高，無氧呼吸迅速受到抑制，而有氧呼吸還很弱，使得總呼吸作用下降，CO2釋放總量減少。B：呼吸作用最低點影響細胞呼吸速率的因素1、氧氣濃度進階考點：相關(guān)計算O2%ABCCO2的釋放510152025氧氣的吸收84只進行無氧呼吸B點：總呼吸作用最低點C點：無氧呼吸消失點A點：請計算：氧氣濃度為5%時，無氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比？無氧消耗葡萄糖:有氧消耗葡萄糖=3:1影響細胞呼吸速率的因素1、氧氣濃度O2%51015202586CO2的釋放酒精的生成AB只進行無氧呼吸B點：無氧呼吸消失點A點：請計算：氧氣濃度為10%時，無氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比？無氧消耗葡萄糖:有氧消耗葡萄糖=9:1影響細胞呼吸速率的因素2、溫度原理：溫度通過影響酶的活性，從而影響呼吸作用的速率應用：①在零上、低溫儲存蔬果②溫水和面發(fā)面更快③在溫室栽培時，適當增大晝夜