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(共40张PPT)
第3节
细胞呼吸的原理和应用
问题探讨
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，却要密封发酵。
讨论：
1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的需要密封？
2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？
通气可以给酵母菌提供呼吸所需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的有丝分裂。密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。
酵母菌：单细胞真菌，真核生物，有细胞壁，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
酵母菌在什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？
有氧条件下产生CO2，无氧条件下产生酒精；
有氧条件下产生酒精，无氧条件下产生CO2；
有氧条件下和无氧条件下都产生酒精和CO2；
…
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
根据已有的知识和生活经验，针对所提出的问题作出假设。
无氧
CO2+酒精
产生
CO2
有氧
产生
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
1.确定实验目的
自变量是什么？有氧/无氧条件
因变量是什么？是否产生CO2/酒精
2.细化：
如何控制自变量？通气/密封
如何检测因变量？用澄清石灰水（溴麝香草酚蓝）、重铬酸钾溶液检测
CO2的检测
通入澄清的石灰水：澄清→浑浊
酒精的检测：
橙色的重铬酸钾,酸性下与酒精反应：橙色→灰绿色
溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄
CO2的多少看浑浊程度
CO2的多少看蓝变绿在变黄所需要的时间
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
3.控制无关变量：无关变量保持相同且适宜
4.写出具体步骤：
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
B
酵母菌培养液
C
质量分数为10%的NaOH溶液
A
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
气泵
E
运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
C
质量分数为10%的NaOH溶液
A
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
气泵
E
有
氧
呼
吸
装
置
锥形瓶C的作用是什么
除去空气中的CO2，以保证D瓶中使澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
B
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
无
氧
呼
吸
装
置
锥形瓶B为什么要放置一段时间后连接D瓶？
刚封口的时候，锥形瓶中有氧气，本实验探究的是无氧呼吸，所以应先把氧气消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。
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,这样的实验叫作对比实验。
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
实验现象：
条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液
有氧 变混浊／快 无变化
无氧 变混浊／慢 出现灰绿色
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
结论：
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
一
细胞呼吸的方式
【探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式】
一
细胞呼吸的方式
二
有氧呼吸
外膜
内膜
DNA
核糖体
嵴
(分布有氧呼吸的酶,增大膜面积)
基质(分布有氧呼吸的酶)
C6H12O6
6CO2
能量
ATP
热能
酶
20[H]
12H2O
酶
ATP
大量
能量
热能
2丙酮酸
6H2O
能量
热能
6O2
6O2
线粒体基质
4[H]
2丙酮酸
酶
ATP
[H]指的是还原型辅酶I（NADH)
二
有氧呼吸
细胞质基质
线粒体内膜
二
有氧呼吸
二
有氧呼吸
C6H12O6
酶
2CH3COCOOH +4 [H] +能量(少量)
酶
6CO2 +20 [H] +能量(少量)
2CH3COCOOH
酶
12H2O +能量（大量）
24[H] + 6O2
+ 6H2O
有氧呼吸:是指细胞在氧的参与下，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，产生大量ATP 的过程。
物质变化：
有机物（葡萄糖）→ 无机物（CO2+H2O）
能量变化：
有机物中稳定的化学能 → 热能散失+ATP中活跃的化学能
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
葡萄糖
丙酮酸
[H]、ATP
少量
丙酮酸、H2O
CO2、[H]、ATP
少量
[H]、O2
H2O、ATP
大量
二
有氧呼吸
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸过程温和
有氧呼吸的特点
二
有氧呼吸
有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放
这些能量有相当一部分储存在ATP中
阅读93页，《思考·讨论》，回答以下问题：
1.有氧呼吸的能量转化效率大约是多少？这些能量大约能使多少ADP转化成ATP？
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，对于生物体来说具有什么意义？
约为34% 32mol
保证有机物中的能量得到最充分的利用
使有机物中的能量逐步地转移到ATP中
能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态
二
有氧呼吸
(1)产生CO2的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(2)产生H2O的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(3)氧气参与的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(4)产生ATP的阶段 ＿＿＿＿＿＿＿＿
(5)产生ATP最多的阶段＿＿＿＿＿＿
(6)产生[H]的阶段＿＿＿＿＿
(7)消耗[H]的阶段__________
思考总结有氧呼吸：
第二阶段
第三阶段
第三阶段
三个阶段
第三阶段
第一、二阶段
第三阶段
二
有氧呼吸
1、有氧呼吸中哪一种物质既是反应物又是生成物？
2、有氧呼吸中吸收的O2量和释放的CO2量有什么特点？
3、没有线粒体可以进行有氧呼吸吗？
思考：
二
有氧呼吸
三
无氧呼吸
酸奶发酵是乳酸菌发酵，只进行无氧呼吸，不需要氧气，所以牛奶加满，而且发酵不产生气体，排气孔封闭;米酒发酵时挖一个窝保留部分空气是为了让酵母菌进行有氧呼吸，繁殖更快，接着进行无氧呼吸，产生酒精和CO2,因此要开排气孔。
家用酸奶机可以进行酸奶和米酒发酵。酸奶发酵时，牛奶要加满，盖子的排气孔要封闭。甜酒发酵时，米中间要挖一个窝，盖子留一个排气孔。试分析这是为什么呢
无氧呼吸
细胞质基质
线粒体
C6H12O6(葡萄糖)
散失
ATP
酶
[H]
能量
丙酮酸
酶
C2H5OH(酒精)
CO2
C3H6O3
（乳酸）
酶
C6H12O6
2C3H4O3 +4[H]+少量能量
酶
如动物、高等植物的某些器官（如马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等）、乳酸菌等
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酵母菌、绝大多数植物
三
无氧呼吸
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 场所
条件
分解 产物
能量
ATP产 生阶段
相同点
细胞质基质、线粒体（主要）
细胞质基质
需氧气、需多种酶
不需氧气、需多种酶
葡萄糖彻底分解为CO2和H2O
葡萄糖不彻底分解，形成乳酸或酒精和CO2
释放大量能量
释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中
三个阶段均产生
仅第一阶段
第一阶段反应完全相同,并且都在细胞质基质内进行。
两种呼吸方式实质相同：分解有机物，释放能量。
三
无氧呼吸
无氧呼吸：
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
发酵
酒精发酵
乳酸发酵
三
无氧呼吸
细胞呼吸：
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，释放能量并生成ATP的过程。
意义
（1）为生物体的生命活动提供能量
（2）生物体代谢的枢纽
三
无氧呼吸
细胞呼吸除了可以为生物供能，还在生物体的营养物质代谢起着枢纽的作用，蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸联系起来
三
四
细胞呼吸原理的应用
选用“创可贴”等敷料包扎伤口，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。
酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。
四
细胞呼吸原理的应用
松土透气，根细胞进行充分的有氧呼吸产生的能量，有利于根系的生长和根细胞通过主动运输吸收无机盐。
稻田定期排水，避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。
通过降低温度和氧气含量，减弱呼吸作用
四
细胞呼吸原理的应用
较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时注射破伤风血清（抗体）。
避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸
四
影响呼吸作用的环境因素
C6H12O6 +6H2O +6O2
酶
6CO2 +12H2O+能量
温度
氧气
水
二氧化碳
四
影响呼吸作用的环境因素
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
应用：
①粮食在收仓储存之前要进行晾晒，甚至烘干，减少水分，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
②干种子在萌发时，要浸泡以增强代谢。
四
影响呼吸作用的环境因素
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④O2浓度为 5% 时，CO2释放量最低，有机物消耗最少，利于储存粮食、水果。
四
影响呼吸作用的环境因素
在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强；但超过一定的温度，酶的活性下降，甚至会变性失活，从而使呼吸作用减弱直至停止。
应用：
①生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。
②在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。
③温水和面发酵快。
四
影响呼吸作用的环境因素
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
应用：
适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
课堂小结
课堂巩固
1.某超市有一批过保质期的酸奶出现胀袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析胀袋现象的原因，判断以下解释是否合理。
(1)是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。( )
(2)如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。( )
×
√
课堂巩固
2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，单位时间内O，的吸收量和CO，的释放量的变化。下列叙述正确的是 ( )
A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用
B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸
C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸
D.保存该器官时，氧气浓度越低越好
C
课堂巩固
3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放人甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴人等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是 ( )
A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙
B

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