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必修一 第五章 第3节
教师：
第3节 细胞呼吸的原理和应用
细胞呼吸主要指细胞内的有机物氧化分解，并释放能量的过程。
人们通常用酵母发面，发面可以用来做包子馒头等。
1.发面中的“窟窿”是怎么产生的？
2.发面中有什么味道，这个味道是怎么来的？为什么早期却没有出现？
3.发面团里头经常是热乎乎的，这说明了什么？
问题探讨
1.提出问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？
发面
酿酒
一、探究细胞呼吸的方式
无氧
CO2+酒精
产生
CO2
有氧
产生
2.作出假设：
3.设计实验：
怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？
①自变量是什么？
②因变量是什么？
1.确定实验目的
2.细化
如何控制自变量
如何检测因变量
3.控制无关变量
如何控制无关变量
4.写出具体做法
方法步骤
材料用具等
实验目的
自变量
因变量
无关变量
探究酵母菌的细胞呼吸方式
有氧/无氧条件
通气/密封
是否产生CO2/酒精
用澄清石灰水
重铬酸钾溶液检测
二氧化碳、温度、营养物质
相同且适宜
B酵母菌培养液
活动：搭建实验装置
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
实验装置
有氧呼吸装置图
接气泵
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
无氧呼吸装置图
B酵母菌培养液
D澄清的石灰水
无氧呼吸装置图
实验步骤：（1）称取等量的两份食用酵母菌（10g）；
（2）配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；
（3）搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；
（4）培养、观察、检测、记录
有氧呼吸装置图
接气泵
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
无氧呼吸装置图
B酵母菌培养液
D澄清的石灰水
无氧呼吸装置图
4.进行实验：
5.实验结果
溴麝香草酚蓝水溶液遇CO2的变色过程
(1)检测CO2的产生
(2)检测酒精的产生
刚加入重铬酸钾 一段时间以后
A
B
A
B
A: 有氧条件下酵母菌培养液；
B: 无氧条件下酵母菌培养液
溶有重铬酸钾的浓硫酸
6.实验结论
1、酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量CO2，不产生酒精；
2、酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生CO2，同时也产生酒精。
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
对比实验（相互对照实验）
　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。
有氧呼吸装置图
接橡皮泵
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
酵母菌培养液
澄清的石灰水
无氧呼吸装置图
油层
实验装置改进
有同学认为，在有氧呼吸实验装置中１０％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，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？
小结
科学探究的一般过程：
观察实验资料
自变量
因变量
无关变量
【资料1】
1. 将酵母菌研磨、离心分离后，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）；
2. 把等量的上清液、沉淀物和未离心处理的匀浆分别放入A、B、C三支试管中；（如下图所示）
3. 向3支试管中分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶等，一段时间后检测各试管的变化情况。
有氧呼吸场所分析
A
上清液
B
沉淀物
C
匀浆
结果分析：
A试管中葡萄糖的含量减少，有丙酮酸（C3H4O3）和[H]生成
B试管中葡萄糖的量不变
C试管中葡萄糖的量减少，有CO2生成
推论1：葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸、少量[H]和能量
A
上清液
B
沉淀物
C
匀浆
A
B
C
细胞质基质可以分解葡萄糖；
线粒体不能直接分解葡萄糖；
线粒体促进了葡萄糖的分解。
一段时间
后检测
推论2：丙酮酸在线粒体中可以继续分解并产生大量能量。
有氧呼吸第一阶段概览
细胞质基质
场所：
C6H12O6
2丙酮酸 +4[H]+少量能量
酶
有氧呼吸第二、三阶段
线粒体电镜照片
外膜
内膜
嵴
基质
分析：线粒体的结构有哪些适于其功能的特点？
【资料2】
1. 使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜结构和线粒体基质；
2. 把等量的线粒体膜结构、线粒体基质和完整的线粒体结构分别放入试管D、E、F中；（如下图所示）
3. 向3支试管中分别加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素、荧光素酶等，一段时间后，检测各试管变化的情况。
D
线粒体基质
E
线粒体膜结构
F
完整线粒体
D
线粒体基质
E
线粒体膜结构
F
完整线粒体
D
E
F
结果分析：
D试管中丙酮酸减少，产生CO2和大量的[H]
E试管中丙酮酸的量不变
F试管中丙酮酸减少，产生CO2
推论3：丙酮酸分解发生在线粒体基质，并产生CO2，大量[H]和少量能量
一段时间
后检测
推论4：丙酮酸在线粒体基质分解后又在膜结构上继续反应
有氧呼吸第二阶段概括
2丙酮酸 + 6H2O
6CO2+20[H]+少量能量
酶
线粒体基质
场所：
有氧呼吸第三阶段概括
线粒体内膜
场所：
6O2+ 24[H]
12H2O +大量能量
酶
C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+
酶
能量
有氧呼吸具体过程
C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+
酶
能量
能量的去向：
1mol的葡萄糖彻底氧化分解以后，可生成大约2870kJ的能量，其中大约977.28KJ左右的能量存储在ATP中。其余能量去哪儿了？这种散失对生物体有何意义？
二、有氧呼吸
有机物中稳定化学能
热能（大部分）
ATP中活跃化学能（少部分）
想一想，反应式中的能量能否写成ATP？为什么？
细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生 ，同时释放能量，生成 的过程，叫做有氧呼吸。
有氧呼吸的定义
O2
酶
CO2和水
大量ATP
判断：
1.葡萄糖在线粒体中氧化分解为CO2和水（ ）
2.产物CO2中的O来自葡萄糖（ ）
3.[H]就是指H+（ ）
4.有氧呼吸一定要在线粒体内进行。（ ）
有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸 +少量[H]+少量能量
酶
丙酮酸 + H2O
CO2+大量[H]+少量能量
酶
O2+ [H]
H2O +大量能量
酶
细胞质基质：
线粒体基质：
线粒体内膜：
思考：没有氧时，葡萄糖如何分解呢？
无氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
细胞质基质
丙酮酸[H]
乳酸
酒精 CO2
无
活动：阅读课本P94无氧呼吸的相关内容,写出无氧呼吸各个不同阶段的场所、原料、产物及能量释放情况。
无氧呼吸
第一阶段
（与有氧呼吸 ）场所： 。
第二阶段（有两种情况）
完全相同
C6H12O6
酶
2C3H4O3 (丙酮酸)+ 4[H]+ 少量能量
2C3H4O3 (丙酮酸) + 4[H]
酶
2C3H6O3（乳酸）
2C2H5OH(酒精)+2CO2
细胞质基质
场所： 。
细胞质基质
实例：大多数高等植物、酵母菌
实例：①人和动物细胞 ②某些植物的特殊器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚）③乳酸菌
思考：1mol的葡萄糖所含能量大约2870kJ的能量，氧化分解成乳酸或酒精后，释放出196.65kJ的能量，其中61.08KJ能量用来合成2molATP。葡萄糖中的能量大部分去了哪里？
三、无氧呼吸
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2 +少量能量
酶
大部分能量存留在酒精或乳酸中。
无氧呼吸是指细胞在 条件下，葡萄糖等有机物经过
分解，释放出少量能量的过程。像酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵，根据发酵产物不同，产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。
无氧呼吸的定义
无氧
不完全
密封有酒味
水淹烂根
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，释放出能量并生成ATP的过程。
细胞呼吸的意义：
丙酮酸
葡萄糖
氨基酸
甘油
（2）生物体代谢的枢纽。
（1）为生物体提供能量
活动：在下图中将细胞呼吸的过程写出
细胞质基质
比较有氧呼吸和无氧呼吸
有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
能量
相同点 联系
实质
意义
细胞质基质和线粒体
始终在细胞质基质
需氧、酶
不需氧、需酶
6CO2、12H2O
酒精和CO2或乳酸
大量（32ATP）
少量（2ATP）
从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同
分解有机物，释放能量，合成ATP
为生物体的各项生命活动提供能量
1.温度
蔬菜、水果保鲜的储存环境？
四、影响细胞呼吸的环境因素
2. CO2
农业种植时为什么强调正其行通其风？
四、影响细胞呼吸的环境因素
3. 水分
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，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。
A
B
C
图中点的含义
A点：
B点：
C点及以后：
只进行无氧呼吸
只进行有氧呼吸
CO2生成量最少
4. O2浓度
水果蔬菜保鲜：
粮食储存：
结合影响细胞呼吸的因素，你认为蔬菜水果和粮食应该在什么条件下储存？
低温、低氧、中等湿度
低温、低氧、干燥
五、细胞呼吸原理的应用
为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？
为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？
为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？
为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施延长保质期？
为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？
为什么提倡慢跑？
阅读P95的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？
1.测定有氧呼吸速率
（1）指标：
单位时间O2吸收量。
（2）原理：
有氧呼吸吸收O2，释放CO2。CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，有色液滴左移。单位时间液滴左移量即表示有氧呼吸速率。
（3）物理误差的校正：
将生物材料灭活，其余条件不变。
（灭活）
六、探究细胞呼吸的实验装置
2.判断细胞呼吸方式
反映O2吸收量
反映CO2释放量-O2吸收量
小 结
过程
本质
应用
环境因素
意义
工业生产：酿酒、饲料
农业生产：中耕松土
健康生活：包扎伤口
为各项生命活动提供能量
氧气浓度
二氧化碳浓度
温度
水
分解有机物释放能量
葡萄糖→丙酮酸
丙酮酸→酒精
或乳酸
释放能量
1. 下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释不正确的是(　 )
C
A．提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀
B．零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解
C．马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用
D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸
课堂检测
2. 细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述正确的是（ ）
A．动物细胞内能进行过程①②或过程①③
B．酵母菌的过程②只在线粒体中进行
C．过程①③释放的能量转移至ATP和酒精中
D．乳酸菌细胞内过程④不需要[H]参与
B
3. 酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸：
（1）若消耗了等量的葡萄糖，吸收的O2量和产生的CO2总量之比为： 。
（2）若产生了等量的CO2，则吸收的O2量和产生的CO2总量之比为： ；此时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为： 。消耗的葡萄糖与产生的CO2总量的摩尔之比为：____。
3:4
1:2
3:1
1:3
4. 在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表所示。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是 ( )
A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B.b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C.c条件下，无氧呼吸最弱
D.d条件下，产生的CO2全部来自线粒体
D
CO2释放量 O2释放量
a 10 0
b 8 3
c 6 4
d 7 7
5. 有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是(　 　)
A. a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B. b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率
C. c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D. d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 9mol 12.5mol 15mol 30mol
产生酒精的量 9mol 6.5mol 6mol 0mol
D
6.下图表示某植物幼根的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY＝YZ，则在氧浓度为a时说明正确的是(　 )
C
A.有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多
B.有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等
C.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
D.有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多
实验：判断细胞的呼吸方式
实验现象 结　论
装置一液滴 装置二液滴
只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
不动
不动
不动
不动
右移
左移
左移
右移
归纳提升：判定细胞呼吸方式的三大依据

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