资源简介

(共50张PPT)
ATP
温故知新：
1、细胞进行生命活动的主要能源物质是什么？
2、细胞进行生命活动所需能量的直接来源是什么？
葡萄糖
葡萄糖中的能量只有转化为ATP中的能量才能被细胞利用。那么：葡萄糖中的能量是如何转化为ATP中的能量的呢？
课标要求：说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量
第3节
细胞呼吸的原理和应用
教学目标
1、通过探究酵母菌的细胞呼吸方式，说出细胞呼吸的类型。
2、描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化
3、比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质。
4、探讨细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。
一、呼吸作用也称细胞呼吸
是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，
生成CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP
的过程。
注意：呼吸和呼吸作用的区别
细胞内有机物的氧化分解，并释放能量
实质：
呼吸：生物体或细胞与环境之间O2和CO2交换的过程。
细胞呼吸一定需要氧气吗？
联系：“呼吸”是“呼吸作用”的前提和基础，没有呼吸过程吸入的氧气，就不能进行呼吸作用；而“呼吸作用”是“呼吸”的继续。（不记）
二、细胞呼吸的方式：
1、实验原理
（一）探究酵母菌细胞呼吸的方式　　
酵母菌是一种单细胞真菌，属真核生物。在有氧气和无氧气的条件下都能生存，属于兼性厌氧型生物。通过定性测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物，可以确定酵母菌细胞呼吸的方式。
出芽生殖
设计实验
酵母菌在什么条件下产生酒精和CO2（有氧？无氧？）
提出问题
进行实验
验证假设、形成结论
CO2
有氧
产生
无氧
CO2和酒精
产生
作出假设
2、探究实验步骤
3.设计实验
实验思路？
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素
酒精、CO2等
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性
如何保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
条件适宜（25～35℃ ，pH3.0-7.5）
给予充足的养料（葡萄糖溶液）
分几组？
CO2的检测：
1.通入澄清的石灰水：澄清→浑浊
2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→ 绿→黄
酒精的检测：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应： 橙色→灰绿色
2、有氧和无氧条件下CO2产生的量的多少如何判断？
根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短来判断
思考: 1、重铬酸钾在生活中的应用？
可以检测司机有无酒后驾驶
1、酵母菌培养液配制（等量原则）： 20g新鲜的食用酵母菌分成两等份分别放入A、B锥形瓶（500ml），分别向瓶中注入240mL质量分数为5%葡萄糖溶液
2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 ℃的
环境中培养8-10小时。
3、检测CO2的产生
4、检测酒精的产生
（1）取2支试管编号
（2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升注入试管
（3）分别滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀. （4）观察试管中溶液的颜色变化。
4.进行试验
接橡皮球（或气泵）
质量分数为10%的NaOH溶液
酵母菌培养液
澄清的石灰水
酵母菌培养液
澄清的石灰水
吸收空气中的CO2，排除它对实验的干扰
验证酵母菌有氧呼吸是否产生CO2
初 始
相同时间后
有氧装置
无氧装置
也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
A瓶气体处理后的溴麝香草酚蓝水溶液变黄较快，
B瓶气体处理后的溴麝香草酚蓝水溶液变黄较慢。
用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精
溶有重铬酸钾的浓硫酸
+有氧装置的酵母菌滤液
+无氧装置的酵母菌滤液
灰绿色
不变灰绿色(橙色)
实验现象：
条件 澄清石灰水浑浊程度/变黄的时间 溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液
有氧
无氧
混浊程度高／短
无变化
混浊程度低／长
出现灰绿色
5.分析结果得出结论
酵母菌
有氧条件下产生大量CO2
无氧条件下产生酒精和少量CO2
呼吸作用的类型
有氧呼吸
无氧呼吸
对比实验
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验，对比实验的结果事先一般均是未知的。
对比实验不设对照组，均为实验组（或互为实验组和对照组），是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”
该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都是实验组。
探究：是否是空气中的二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊呢？如何改进装置进行判断呢？
接橡皮球（或气泵）
质量分数为10%的NaOH溶液
酵母菌培养液
澄清的石灰水
澄清的石灰水
验证空气中的CO2是否完全被吸收
再探究
有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误观点？
接橡皮球（或气泵）
质量分数为10%的NaOH溶液
酵母菌培养液
澄清的石灰水
接橡皮球（或气泵）
质量分数为10%的NaOH溶液
葡萄糖水溶液
澄清的石灰水
酵母菌培养液
澄清的石灰水
葡萄糖水溶液
澄清的石灰水
酵母菌培养液
澄清的石灰水
问题：
有同学认为无氧呼吸装置中酵母菌培养液上面有空气，不能保证无氧条件，怎样控制无氧条件呢？
油层
2、对葡萄糖溶液进行煮沸、冷却处理后再加入活化的酵母菌，最后注入液体石蜡油密封
两种方法：
1、先封口放置一会,待O2消耗完，再将导管通入澄清的石灰水中
进一步探究：
为了控制无氧呼吸实验装置中的氧气，对酵母菌培养瓶采取用Ｔ形夹夹住橡皮管的方法进行密封处理，结果发生了锥形瓶爆裂或橡皮塞被顶脱的现象，这是为什么呢？由此说明什么问题？
气泵
酵母菌液
酵母菌液
.如何检验能量的产生
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
1.有氧呼吸的主要场所和场所分别是什么？
2.有氧呼吸分为几个阶段，每一阶段的反应场所、反应物和产物分别是什么？
3.有氧呼吸全过程都产生能量吗？哪个阶段多？
4.有氧呼吸全过程都产生还原氢吗？
5.水作为生成物和反应物的阶段分别是 ？
6.有氧呼吸产生的能量全部储存在ATP中吗？
7、有氧呼吸过程中哪些物质是由细胞质基质转运到线粒体的？哪些物质又是相反？
自主学习——有氧呼吸
外膜
内膜
基质
嵴
三、有氧呼吸
1、场所：
主要在线粒体
没有线粒体的细胞能否进行有氧呼吸？例子？
线粒体增加膜面积的方式？
与有氧呼吸有关的酶分布在哪儿？
线粒体在细胞内是均匀分布吗？
真核细胞一定进行有氧呼吸吗？
如:蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞
葡萄糖,它是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”
有氧呼吸最常利用的物质？
C6H12O6
①
6CO2
少量能量
ATP
热量
酶
6H2O
20[H]
12H2O
大量
能量
ATP
热量
线粒体基质
③
4[H]
6O2
酶
细胞质基质
②
2丙酮酸
酶
少量能量
热量
ATP
线粒体内膜
2、有氧呼吸的过程
有氧呼吸 场 所 反应物 产 物 释能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
[H]、O2
线粒体基质
丙酮酸、H2O
[H]、CO2
少量
线粒体内膜
H2O
大量
有氧呼吸的三个阶段
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
2C3H4O3 +4 [H] +能量(少量)
（丙酮酸）
场所：细胞质基质
①
丙酮酸彻底分解
酶
6CO2 +20 [H] +能量(少量)
场所：线粒体基质
②
2C3H4O3
（丙酮酸）
[H]的氧化
酶
12H2O +能量（大量）
场所：线粒体内膜
③
24[H] + 6O2
+6H2O
3、有氧呼吸总反应式
①有氧呼吸过程中各物质参与反应或产生分别在第几阶段？
②H2O 既是反应物又是生成物，可否约掉？O2的消耗量与CO2产生量的关系？
③有氧呼吸产生的能量去向？能否用ATP代替？
④根据三个阶段的反应，思考有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径。
练习.下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：
C6H12O
1
2
3
O2
酶
酶
4
5
6
酶
[H] [H]
(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质名称： 、 _____、 。
(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少 、 ____、 。
(3)有氧呼吸的主要场所是 ______，进入该场所的呼吸底物是_____。
(4)用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是_______________
葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
H2O
丙酮酸
CO2
少量
少量
大量
线粒体
丙酮酸
6
2
已知：1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28 kJ左右的能量储存在ATP中；ADP转化为ATP需要吸收30.54 kJ能量。试计算：
1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？
2.1mol葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少molATP ？
3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？
34%
对于维持正常的体温具有重要意义
977.28/ 30.54=32
4、能量去向：
大部分以热能形式散失
一部分转移到ATP中　
977.28/ 2870=
有氧呼吸是细胞在有氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。
5、概念：
问题探讨：呼吸作用与物质的燃烧有什么不同
同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸过程温和；有机物中的能量经过一系列的化学反逐步释放；这些能量有相当一部分储存在ATP中
为什么成箱的苹果久置后甜味减少，酒味加重？
为什么当我们剧烈运动后，第二天感觉肌肉酸痛？
无氧呼吸的场所是什么？
无氧呼吸分为哪几个阶段？
无氧呼吸产生的产物有哪些？
阅读课本P94无氧呼吸的内容，思考以下几个问题：
自主学习——无氧呼吸
四、无氧呼吸
无氧呼吸没有氧气的参与，也是氧化分解吗？？
葡萄糖
C6H12O6
2C3H4O3
4[ H ]
少量能量
O2
酒精
2C2H5OH
酶1
2C3H6O3
乳酸
酶2
2CO2
酶
细胞质基质
丙酮酸
无氧呼吸过程
无氧呼吸：
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
酶
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2+少量能量
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜的根、玉米的胚等）
指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
无氧呼吸的概念：
例：大多数植物（苹果储存久了、高等植物水淹）、酵母菌
1、同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
2、无氧呼吸在哪个阶段释放能量？
无氧呼吸过程中，葡萄糖没有彻底分解，葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中
3、不同生物的无氧呼吸的产物不同，直接原因是什么？根本原因是什么？
酶不同
无氧呼吸只在第一阶段产生少量能量
遗传信息不同
小结：有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系
有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
分解程度
释放能量
相同点 联系 实质 细胞质基质和线粒体
细胞质基质
需氧气、水和酶
需酶，不需氧气
H2O、CO2
酒精和CO2或乳酸
彻底
不彻底
第一阶段完全相同
氧化分解有机物，释放能量,生成ATP
释放大量能量，合成32ATP
释放少量能量，合成
2ATP
小结：细胞呼吸状况的判断
1.无CO2释放,细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。
2.不消耗O2,但产生CO2,细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。
4.CO2的释放量等于O2的吸收量,细胞只进行有氧呼吸。
3、有水生成的细胞呼吸一定是有氧呼吸
5.CO2的释放量大于O2的吸收量,细胞同时进行有氧和无氧呼吸。何种呼吸占优势？分以下三种情况：
（1）.VCO2/VO2=4/3,有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。
（2）.VCO2/VO2〉4/3，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率小于无氧呼吸。
（3）.VCO2/VO2<4/3，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸。
思考:若CO2释放量小于O2的吸收量 则细胞呼吸状况
细胞呼吸底物不是糖类,可能是脂肪。
1、酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸，消耗了等量的葡萄糖，吸收的O2量和产生的CO2总量比值为：
2、酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸，产生了等量的CO2，则吸收的O2量和产生的CO2总量比值为： 消耗的葡萄糖与产生的CO2总量的摩尔之比为：
3:4
1:2
1:3
练习：
1、为生物体的生命活动提供能量。
2、为体内其他化合物的合成提供原料。
谷氨酸＋丙酮酸 α-酮戊二酸 ＋丙氨酸
GPT
光能
叶绿体
6CO2+
12H2O
C6H12O6+
6O2
6H2O+
五、细胞呼吸意义
细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽（见94页小字部分）
（一）影响细胞呼吸的内部因素
①不同种类的植物呼吸吸速率不同。
如旱生植物小于水生植物；
阴生植物小于阳生植物。
②同一植物在不同的生长发育期呼吸速率不同
如幼苗，开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
③同一植物的不同器官呼吸速率不同。
如生殖器官大于营养器官；幼嫩器官大于衰老器官。
酶的种类、数量、活性等，归根到底与生物的遗传特性有关
六、影响细胞呼吸的因素
呼吸速率
呼吸速率可反映呼吸强弱，可以用单位时间单位重量(干重、鲜重)的植物组织或单位细胞所放出的CO2的量或吸收的O2的量来表示。
（二）影响细胞呼吸的外界因素
1、温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率，与温度影响酶催化效率的曲线特征一致
温度
呼吸速率
应用：低温储存蔬菜、水果；大棚蔬菜栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗
例题：右图表示恒温动物和变温动物的呼吸速率与环境温度的关系，请分析A、B分别是什么类型的动物。
10 20 30
A
B
T（ ℃）
呼吸速率
答：A是变温动物（如蛙），
B是恒温动物（如小鼠）。
2、氧气
绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进行无氧呼吸，在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。
应用：适当降低O2浓度，可减少呼吸消耗，延长蔬菜和水果的保鲜时间
（2）对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。
（1）O2浓度①对于无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制。
1、判断细胞呼吸的方式
氧气浓度为B时： 。
氧气浓度为B到G（不包括B点和G）时： 。
只有无氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
A点对应的纵坐标大小表示___________
无氧呼吸的强度
曲线AC区段CO2生成量急剧减少的主要原因是__
氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制
随着氧气浓度增加，__________________________
无氧呼吸强度减弱，有氧呼吸强度增强。
氧气浓度大于G（包括G点）时 。
2、绿色区域代表的含义是： 。
3、如果DE=3CD，那么有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的比值为 ，若有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为1:3，CD和DE的长度之比为：
只进行有氧呼吸
不同氧气浓度下无氧呼吸的强度
1∶1
DE：CD=1:1
4、当_________时，有机物消耗量相对较少，在该氧气浓度下保存瓜果蔬菜效果较好。
G点时无氧呼吸消失
但当氧气浓度达到一定值后，
有氧呼吸强度不再随氧气浓度的增大而增强。
氧气浓度为E
4、CO2
3、水
在一定范围内，环境中CO2浓度越高，细胞有氧呼吸越弱。
应用：合理灌溉。
应用：增加蔬菜和水果贮藏环境中的CO2浓度也具有良好的保鲜效果。
将种子晒干，以减弱呼吸消耗，有利于贮藏
规律：在一定的范围内，细胞的呼吸强度随含水量的增加而加强，超过这个范围后，细胞的呼吸强度不再增加。
七、细胞呼吸原理的实践应用
（1）用透气的消毒纱布或“创可贴”包扎伤口：既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境，避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
（2）酿酒时控制通气：早期通气促进酵母菌有氧呼吸有利于菌种繁殖，后期密封发酵罐促进酵母菌无氧呼吸，利于产生酒精
（3）土壤松土促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素的吸收供应能量；稻田需要定期排水，避免因无氧呼吸产生酒精而烂根。
（5）增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，要及时注射破伤风抗毒血清
（6）提倡慢跑（有氧运动）：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
（4）贮存粮食、水果的条件——低氧(不是无氧)、低温；但二者差别在含水量方面，粮食要晒干入库，水果要保持一定湿度。
食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。
植物组织细胞呼吸速率的测定
(1)植物细胞呼吸的指标：植物细胞呼吸吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移(实验装置如下图)。根据单位时间内液滴左移的体积即可计算呼吸速率。
(2)条件：整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定（若探究种子呼吸状况则不必遮光）。
(3)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测种子进行消毒处理。
(4)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。
A
B
1、探究:酵母菌细胞呼吸的类型
要通过实验探究酵母菌的细胞呼吸类型,还要同时设计另一个实验,简要说出思路
结果预测和结论:
结果预测(红色液滴移动情况) 相应结论
装置A 装置B 1
2
3
左移
不动
只有有氧呼吸
右移
不动
只有无氧呼吸
左移
右移
两种呼吸类型都有
NaOH溶液
当堂训练：
2.下图中，能正确表示植物根细胞K+ 吸收量与有关因素关系的是 （ ）
K+ 吸收量
0
蒸腾强度
K+ 吸收量
0
呼吸强度
K+ 吸收量
0
O2浓度
K+ 吸收量
0
环境温度(℃)
A
B
C
D
B
3、现有甲、乙、丙三只试管，甲中装有酵母菌细胞质基质的上清液，乙中装有酵母菌细胞器的沉淀物，丙中是未经过任何处理的酵母菌培养液，向三只试管中滴加等量、等浓度的丙酮酸溶液。在有氧的条件下，最终能通过有氧呼吸产生二氧化碳、水的试管是（ ）
A、甲 B、丙
C、甲和乙 D、丙和乙
D

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