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第三节细胞呼吸的原理和应用
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
一、细胞呼吸
细胞内有机物的氧化分解，并释放能量的过程
（依据是否需要O2参与）
有氧呼吸 和 无氧呼吸
1、概念：
2、本质：
3、类型：
二、、探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，主要以出芽生殖的方式产生后代。
结构：单细胞，真核生物
营养：异养
生殖方式:主要为出芽生殖
呼吸方式：兼性厌氧型
（一）实验原理：
1、酵母菌是兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸（产CO2和H2O）也能进行无氧呼吸（产酒精和CO2），
通过测定有氧和无氧条件下的呼吸产物，来确定细胞的呼吸方式。
怎样鉴定有无二氧化碳和酒精产生？
（1）有氧条件：葡萄糖+氧气 CO+H2O+能量
（2）无氧条件：葡萄糖 酒精+CO2+能量
酵母菌
酵母菌
2、酒精和CO2的检测
（1）CO2的检测：
澄清的石灰水+CO2 变浑浊，且浑浊度与CO2产量有关（越多越浑浊）
蓝色的溴麝香草酚蓝水溶液+CO2 由蓝变绿再变黄，且变黄时间长短与CO2产量有关（越多越短）
（2）酒精的检测：
重铬酸钾溶液（酸性）+酒精 由橙色变灰绿色
（二）实验设计思路
设置对照
结果分析
得出结论
（有氧、无氧条件）
（产生CO2的多少
及是否生成酒精）
（可以进行两种
呼吸方式）
实验组
A组：有氧条件
B组：无氧条件
（三）实验设计及现象
1、根据实验需要，理清实验步骤
配制培养液
控制有氧、无氧环境
科学检测因变量
限制好无关变量
步骤一：配制酵母菌培养液P92
10g酵母菌+240mL5%葡萄糖溶液
A组
B组
2、实验步骤
装置不同？
步骤二：A实验组(有氧情况下)
10%NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
通气
目的？
目的？
进入A瓶的空气，先进过NAOH处理，排除空气中二氧化碳对实验结果的干扰
检测二氧化碳
通入氧气
步骤二：B实验组(无氧情况下)
酵母菌培养液
澄清石灰水
注意：B瓶应封口后放置一段时间，再连接……其目的何在？
封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，确保通入澄清石灰水的二氧化碳是酵母菌无氧呼吸产生的
步骤三：鉴定是否有酒精产生
（2）0.5mL重铬酸钾的浓硫酸溶液
A组
B组
橙色
灰绿色
（1）2ml酵母菌培养液
四、分析实验结果
检测 指标 条件 澄清石灰水浑浊程度/ 藿香草酚蓝变黄时间长短 （检测二氧化碳） 重铬酸钾--浓硫酸溶液是否变成灰绿色
(检测酒精)
有氧
无氧
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
出现灰绿色
有大量二氧化碳
有少量的二氧化碳
无酒精
有酒精
　 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳
　 在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。
　 在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。
实验结论：
实验分组 A组（有氧） B组（无氧）
自变量
因变量
观察指标 1澄清石灰水变浑浊的程度 2溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所用时间长短 3.重铬酸钾溶液的颜色变化
无关变量
无关变量控制 空气先通入NaOH溶液中，出去CO2 排出有氧呼吸的干扰
有氧和无氧
产CO2的多少及酒精的有无
温度、营养物质的浓度和量等
（五）实验变量分析：（该实验为对比试验或相互对照）
探究
有同学认为，在有氧呼吸实验装置中１０％的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳，有可能对实验结果产生干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
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，你如何看待这种观点？
葡萄糖
水溶液
葡萄糖
水溶液
继续探究
继续探究
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？
线粒体的结构示意图
外膜
内膜
基质
嵴
三、有氧呼吸
1、场所：
主要在线粒体
2、有氧呼吸最常利用的物质
----葡萄糖(C6H12O6)
C6H12O6
①
6CO2
少量能量
ATP
(2个）
热量
酶
6H2O
20[H]
12H2O
大量
能量
ATP
（34个）
热量
线粒体
③
少量能量
ATP(2个）
热量
4[H]
6O2
酶
细胞质基质
②
2丙酮酸
酶
有氧呼吸过程：
3、有氧呼吸的三个阶段
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
2CH3COCOOH +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
2CH3COCOOH
（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
4、有氧呼吸过程的能量转化
有机物中的化学能
（葡萄糖）
热能
ATP中活跃的化学能
5、有氧呼吸总反应式：
　C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
已知：1mol葡萄糖在体外燃烧可以产生2870 kJ能量，而经过细胞有氧呼吸则可以使1161 kJ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？
2.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少分子ATP ？
3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？
热能
葡萄糖
CO2+H2O
能量
ADP＋Pi
ATP
用于各项生命活动
2870kJ
约40％
（体温的来源）
1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ/mol的能量，其中一部分以热能形式散失(约60%)； 另一部分转移到ATP中(1161kJ/mol，约40%)储存，约形成38个ATP。
约60％
（大部分）
①主要场所：
线粒体
②能量去向：
一部分以热能形式散失
另一部分转移到ATP中　
③总反应式：
④有氧呼吸概念：
细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物_______________，产生_____和_____，释放______,生成_________的过程。
　　C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
有氧呼吸小结
(1709kJ/mol,约60%)
(1161kJ/mol,约40%)
氧
多种酶
葡萄糖
CO2
H2O
能量
彻底氧化分解
许多ATP
38个ATP
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
有氧呼吸三个阶段的比较
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
丙酮酸,H2O
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
对比
四、无氧呼吸
1、概念：
在没有氧气参与的情况下，葡糖糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸
2、场所：细胞质基质
3、无氧呼吸过程
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
+ 4[H] + 能量
场所：细胞质基质
1、
与有氧呼吸第一阶段相同
（少量）
2C3H4O3
（丙酮酸）
酶
+ 2CO2
2C3H4O3
（1） 酒精发酵
2C2H5OH
（酒精）
例：大多数植物、酵母菌
细胞质基质
丙酮酸不彻底分解
2、
（1）乳酸发酵
细胞质基质
2C3H4O3
酶
2C3H6O3
（乳酸）
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）
（丙酮酸）
（丙酮酸）
注意：第二个阶段没有能量生成
3、无氧呼吸总反应式：
C6H12O6
酶
2C3H6O3＋少量能量
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量
C6H12O6
酶
5、无氧呼吸的主要场所：
4、能量去向：
1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol，其中一部分以热能形式散失(约69%)； 另一部分转移到ATP中(61.08kJ/mol,约31%)储存，形成2个ATP。
细胞质基质
:细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
6、无氧呼吸的定义
有氧呼吸和无氧呼吸
有那些主要区别？
7、无氧呼吸能量转化：
有机物中的化学能
（葡萄糖等）
热能
ATP中活跃的化学能
不彻底氧化产物中的化学能
三、有氧呼吸与无氧呼吸 的关系
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
区别 进行部位
是否需要氧
最终产物
可利用能
联系
先细胞质基质
后线粒体
始终在细胞质
基质中
需要
不需要
CO2+ H2O
酒精、二氧
化碳或乳酸
1161KJ
61.08KJ
从葡萄糖到2分子丙酮酸这一步骤相同，都是在细胞质基质中进行，其实质都是分解有机物，释放能量
类 型 比较项目
场 所
主要在线粒体内
细胞质基质
是否需氧
需
不需
分解产物
C2H5OH + CO2
或 C3H6O3
释放能量
2870KJ、38ATP
196.65KJ、2ATP
有氧呼吸
无氧呼吸
4、有氧呼吸与无氧呼吸之间的区别：
CO2 和 H2O
拉瓦锡等在研究人的呼吸作用
拉瓦锡把呼吸
作用比作碳和
氢的“缓慢燃
烧过程”。
1.细胞呼吸与物质的燃烧有什么共同点？
共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生CO2等产物，并且都释放出能量。
2.细胞呼吸能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？
不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻
底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，
细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。
问题探讨
在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。
但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。
3.在无氧条件下，细胞还能够通过细胞呼吸释放
能量吗？
5、细胞呼吸原理的应用：
—
资料分析：
水果的低温保鲜
粮食的保存
水生植物的通气组织
（1）影响呼吸作用速率的外界因素：
温度、O2、水分、PH、呼吸底物
（2）呼吸作用与农业生产:
作物栽培、粮食贮藏、果蔬保鲜
（3）呼吸作用与人类生活：
伤口处理、运动健身、酿酒制醋制味精
珠江啤酒厂
低温低氧
松土
包扎伤口用透气的纱布、打破伤风针等
四、影响细胞呼吸的环境因素
温度影响酶的活性进而影响细胞呼吸。
4℃
-20℃
1.温度
（2）温度为什么会影响细胞呼吸？
（1）蔬菜、水果保鲜的储存环境？
0℃上低温。
细胞呼吸速率
温度（℃）
上层
下层
（1）晒粮食的目的是？
使粮食失去自由水。
2.H2O量
（2）水分对细胞呼吸有何影响？
在一定范围内，含水量越高，呼吸作用越强；反之越弱。
CO2
释放量
资料1
3.O2对细胞呼吸的影响
“双低”储粮
是指低氧、低药量密闭储粮的简称，是气调储粮与化学防治相结合的一种保粮方法，对杀灭常见的储粮害虫和防止储粮发热霉变是行之有效的。
释放CO2的总量
有氧呼吸
无氧呼吸
A
B
为什么要在低O2条件储存？
无氧呼吸消失的点
最佳
储存点
C
D
C点后：只进行有氧呼吸
D点：只进行无氧呼吸
E

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