资源简介

(共45张PPT)
第四节
细胞呼吸为细胞生活提供能量
呼吸系统
气体交换的主要场所
细胞呼吸又是在哪里进行的？
细胞呼吸对细胞生活的意义是什么？
细胞呼吸与呼吸的区别
酵母菌的呼吸方式
阿片类止痛药
酿酒业
酵母菌
真菌
广泛分布于自然界中，如：葡萄等水果和蔬菜的表面。
酵母菌的细胞呼吸
酵母菌在有氧环境和无氧环境中都能生存。不同的氧环境中，酵母菌细胞呼吸的方式不同，产物不同，释放的能量也有差异。
酵母菌的呼吸方式
供选择的实验材料与试剂
1.酵母菌
2.酵母菌培养液
3.0.1%溴麝香草酚蓝溶液
4.澄清的石灰水
5.5%重铬酸钾溶液
6.10% NaOH溶液
7.植物油
锥形瓶(500 mL、250 mL、100 mL、 50 mL)，烧杯(500 mL、250 mL、100 mL、50 mL)，
橡胶塞（不同规格，有孔可以插玻璃管，与锥形瓶配套)，
试管
玻璃管(直管、弯管)，
胶管
洗耳球（或气泵）等。
供选择的实验器具
探究酵母菌的呼吸方式
真核
兼性厌氧
浑浊
绿
黄
酸
灰绿
甲
短
不变色
二氧化碳
酒精和二氧化碳
细胞呼吸
需氧呼吸（aerobic respiration）
厌氧呼吸（anaerobic respiration）
细 胞 呼 吸
细胞呼吸
根据细胞呼吸过程中是否有氧参与，我们把细胞呼吸分为：
需氧呼吸
需氧呼吸在细胞内发生的场所是？如何证明？
在有氧条件下，将葡萄糖转化成二氧化碳和水，同时释放能量的过程
葡萄糖
10g葡萄糖
≈160kJ能量
葡萄糖中的能量是如何释放被人体所利用呢？
组别 肝细胞的不同结构 检测指标
A组 细胞溶胶 葡萄糖含量
B组 线粒体 葡萄糖含量
C组 细胞匀浆（含细胞溶胶、线粒体） 葡萄糖含量
肝细胞不同结构中葡萄糖含量变化情况
实验探究
通过曲线结果比较得出：
1. 葡萄糖在细胞溶胶中被消耗
2. 线粒体不能利用葡萄糖
线粒体不参与细胞呼吸吗？
组别 肝细胞的不同结构 检测指标
A组 细胞溶胶 溶解氧含量
B组 线粒体 溶解氧含量
C组 细胞匀浆（含细胞溶胶、线粒体） 溶解氧含量
肝细胞不同结构中溶解氧含量变化情况
实验探究
肝细胞不同结构中溶解氧含量变化情况
通过曲线结果比较得出：
1. 氧气在线粒体中被消耗，而不是细胞溶胶中。
肝细胞不同结构中溶解氧含量变化情况
丙酮酸（C3H4O3）
丙酮酸（C3H4O3）
通过曲线结果比较得出：
1. 氧气在线粒体中被消耗，而不是细胞溶胶中。
2. 葡萄糖在细胞溶胶中被分解为丙酮酸。
预测：线粒体利用的是不是丙酮酸呢？
线粒体经丙酮酸处理后溶解氧含量变化情况
这个实验结果支持我们的预测吗？
资料分析
四碳化合物
五碳化合物
六碳化合物
CO2
CO2
丙酮酸（C3H4O3）
CO2
二碳化合物
1953年，德国生化学家克雷布斯利用鸽子的飞行肌发现，一分子丙酮酸在线粒体基质中经过了四碳化合物、六碳化合物、五碳化合物等多种形式，最终能产生三分子二氧化碳。
从碳原子数量上分析，二氧化碳如何产生？丙酮酸如何参与反应？
柠檬酸循环
资料分析
①用18O标记氧气，短时间内测得水中出现18O。
②研究发现，氰化物能破坏线粒体内膜上部分蛋白的结构，引起组织细胞不能利用氧气
氧气在线粒体内膜上被消耗，生成的产物是水。
构建概念模型
小组讨论交流，完成需氧呼吸的三个阶段过程图解（以一个葡萄糖为例）
提示：①从物质组成变化的角度
②从能量变化的角度
第三阶段:
电子传递链
线粒体内膜
第一阶段:
糖酵解
细胞溶胶
第二阶段:
柠檬酸循环
线粒体基质
C6H12O6
酶
2C3H4O3 + 4[H] +少量能量
2C3H4O3+6H2O
酶
20[H] +6CO2 +少量能量
24[H] + 6O2
酶
12H2O + 大量能量
总结
从细胞代谢场所、原料、产物、能量转化思考需氧呼吸三个阶段的区别
项目 糖酵解 柠檬酸循环 电子传递链
场所
原料
产物
ATP产量
细胞溶胶
主要线粒体基质
部分酶在嵴
线粒体内膜
葡萄糖
丙酮酸+H2O
[H]+O2
丙酮酸+[H]
CO2+[H]
H2O
少量
少量
大量
当堂检测：
⑧产生ATP最多
C6H12O6+ 6H2O + 6O2
酶
6CO2 + 12H2O + 能量（ATP）
1个葡萄糖分子来说，从糖酵解开始，一般可以产生32个ATP分子，而其中的28个ATP分子是在电子传递链中产生的
η≈30%
传统蒸汽机：η≈8%
现代化汽车引擎：η≈25%
甲
短
不变色
二氧化碳
酒精和二氧化碳
厌氧呼吸
细胞溶胶
场所：
阶段：
第一阶段：糖酵解阶段
两个阶段
1个葡萄糖分子
2个丙酮酸分子+少量[H]+少量能量
第二阶段：有所不同（由细胞所含酶的种类决定）
产物为乳酸——乳酸发酵
产物为酒精——乙醇发酵
厌氧呼吸
乙醇发酵第二阶段：
乙醇发酵
2丙酮酸（CH3COCOOH）
2乙醛（CH3CHO）
酶
+ 2CO2
2乙醛（CH3CHO）
+ 4[H]
酶
2乙醇（C2H5OH）
总反应式：
葡萄糖（C6H12O6）
酶
2乙醇（C2H5OH）
+ 2CO2
+少量能量
乳酸发酵
乳酸发酵第二阶段：
2丙酮酸（C3H4O3）
2乳酸（C3H6O3）
乳酸脱氢酶
+ 4[H]
总反应式：
葡萄糖（C6H12O6）
酶
2乳酸（C3H6O3）
+少量能量
细胞溶胶
葡萄糖
丙酮酸
2C2H5OH（酒精）+2CO2
2C3H6O3（乳酸）
酶
少量能量
[H]
厌氧呼吸的过程（以葡萄糖为底物）
乳酸脱氢酶
C6H12O6
C3H4O3
热能散失
少量ATP
葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中；
厌氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP；
厌氧呼吸过程中产生了[H]，并随之用于第二阶段，没有积累。
细胞呼吸
是指在细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物,并且释放出能量的过程。
细胞呼吸
需氧呼吸
厌氧呼吸
CO2
H2O
C2H5OH（酒精）
C3H6O3（乳酸）
大量
少量
分解彻底、释放大量能量
分解不彻底、释放少量能量
酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气可以给酵母菌提供氧气，利于酵母菌进行分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下产生酒精
2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量供酵母菌进行物质代谢和细胞分裂
3.酒厂酿制葡萄酒时先通气一段时间然后再密封？
先通气一段时间，需氧呼吸以利于酵母菌大量繁殖；密封便于酵母菌进行厌氧呼吸产生酒精
细胞代谢包括分解代谢和合成代谢。都与细胞呼吸有着密切的关系。
细胞分解代谢主要利用糖类作为能源，也可利用脂肪和蛋白质作为能源。
细胞呼吸为合成反应提供能量（ATP)和提供碳骨架。细胞内有机物的生物合成也以细胞呼吸为中心。
呼吸方式的实验测定
欲测定与确认某生物的呼吸类型（假设以葡萄糖为呼吸底物），应设置两套呼吸装置进行对比试验，如下所示：
装置一液滴 装置二液滴 结论
不移动
左移
右移
左移
不移动
不移动
不移动
右移
装置一
装置二
萌发种子
萌发种子
只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡
只进行产乙醇的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
O2吸收量
O2吸收量与CO2释放量差值
影响呼吸速率的环境因素及应用
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
温度
氧浓度
水分
CO2
原理：温度通过影响_________影响呼吸速率。
（1）温度
酶的活性
应用：
低温储存
粮食
水果、蔬菜
种植大棚作物
白天：适当 温
夜间：适当 温
升
降
高等植物呼吸作用的最适温度一般在25---35℃之间。
（低温、低氧、干燥）
(低温、低氧、低湿)
把小白鼠和青蛙从约25℃温室中移至5℃的环境中，这两种动物的耗氧量会发生什么变化
A.两种动物的耗氧量都减少
B.两种动物的耗氧量都增加
C.青蛙的耗氧量减少，小白鼠的耗氧量增加
D.青蛙的耗氧量增加，小白鼠的耗氧量减少
C
（浙江选考真题18年11月）温度对某植物细胞呼吸速率影响的示意图如下。下列叙述正确的是
A.a~b段，温度升高促进了线粒体内的第一阶段的反应
B.b~c段，与细胞呼吸有关的酶发生热变性的速率加快
C.b点时，氧气与葡萄糖中的碳结合生成的二氧化碳最多
D.c点时，细胞呼吸产生的绝大部分能量贮存在ATP中
（2）氧气浓度
原理：氧气浓度较低时，需氧呼吸受到抑制；氧气浓度逐渐升高，厌氧呼吸受到抑制，需氧呼吸加快。
需氧呼吸
厌氧呼吸
氧气浓度
CO2释
放
的
相
对
值
CO2 释放总量
高等植物 非绿色器官
A
B
C
A：只进行厌氧呼吸，释放较多的二氧化碳；
B：总呼吸强度最低，释放的CO2量最少；（一般为储存的最适氧气浓度）
C：厌氧呼吸消失点（此点之后只进行需氧呼吸）
AB段下降的原因：
随着O2浓度的增加，厌氧呼吸受抑制，需氧呼吸又比较弱。
下图表示大气中氧的浓度对植物组织产生二氧化碳的影响。
0 5 10 15 20
A
B
C
CO2
释
放
量
相
对
值
O2浓度/%
请回答下列问题:
(1) A点表示植物细胞释放的二氧化碳较多，这些二氧化碳是 的产物。
(2) A到B，二氧化碳的释放量急剧减少，其原因是 。
(3) B到C，二氧化碳的释放量又不断增加，其原因是 。
(4) 为了有利于储藏蔬菜或水果，储藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度 。采取这一措施的理由是 。
.
.
.
厌氧呼吸
氧气增加，厌氧呼吸受到抑制且需氧呼吸较弱
氧气充足时,需氧呼吸加强,二氧化碳释放量增加
B点
此时需氧呼吸较弱，同时又抑制了厌氧呼吸,水果和蔬菜组织的糖类等有机物分解得很慢。
　下图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中氧浓度为a时只进行厌氧呼吸
B．图中氧浓度为b时需氧呼吸和厌氧呼吸同时进行
C．图中氧浓度为c时需氧呼吸消耗葡萄糖大于厌氧呼吸
D．图中氧浓度为d时没有酒精产生
[例2]　某植物器官的呼吸强度(用CO2释放量表示)与O2吸收量的关系如图所示，下列分析正确的是(　　)
A.a点时释放的CO2全部是厌氧呼吸的产物
B.a点时细胞呼吸的产物中还有乙醇
C.b点时需氧呼吸和厌氧呼吸的CO2释放量相等
D.O2浓度越低，呼吸强度越小
（3）水分：　
在一定范围内，呼吸速率随组织含水量的增加而升高。
（4）CO2：
应用：种子萌发前浸泡。
种子储存：低温低氧干燥
蔬菜水果：低温低氧适当湿度
大气中的CO2含量约为0.035%时不会抑制植物组织的呼吸作用；当CO2含量增加到3%—5%时，对呼吸作用有一定的抑制。这种效应被用于果实和蔬菜的储藏。
2.酵母菌酿酒：先通气，后密封。其原理是先让酵母菌进行有氧呼吸，大繁殖后再进行无氧呼吸产生。
3.作物栽培：采取中耕松土、防止土壤板结等措施，都是为了保证根的正常细胞呼吸，有利于主动转运吸收矿物质离子等。
4.稻田定期排水：抑制根无氧呼吸产生，防止酒精中毒，烂根死亡。
6.种子的贮藏：低温、低氧、干燥
细胞呼吸在实践中的应用
1.包扎伤口：选用透气消毒纱布，其目的是抑制无氧细菌的无氧呼吸。破伤风杆菌感染伤口时需及时清洗伤口，以防进行无氧呼吸，病菌大量繁殖。
5.提倡慢跑：防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸
7.果实和蔬菜的保鲜：低温、低氧、适当湿度
8.温室大棚夜晚降温：通过适当降低温室大棚内夜晚的温度，降低呼吸强度来减少有机物消耗，以达到更多有机物的目的。
呼吸方式的实验测定
欲测定与确认某生物的呼吸类型（假设以葡萄糖为呼吸底物），应设置两套呼吸装置进行对比试验，如所示：
装置一
装置二
萌发种子
萌发种子
思考:
①你觉得以上装置有何缺陷，可以如何改进
②如果采用绿色植物作为实验材料,则必须进行怎样的操作
可能有微生物的影响，应消毒灭菌
黑暗中进行实验

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