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第3节 细胞呼吸的原理和应用
必修一 分子与细胞
第5章 细胞的能量供应和利用
第一课时
一、探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
酵母菌什么条件下产生CO2？什么条件下产生酒精？
无氧产生CO2和酒精
有氧产生CO2
1.观察现象，提出问题
2.作出假设
3.设计实验
4.进行实验
5.分析结果，得出结论
一、探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.设计实验
变量分析
自变量:
因变量:
无关变量：
有氧
无氧
细胞呼吸的产物
酒精、CO2
实验思路：
控制自变量：分别提供有氧和无氧的条件
检测因变量：检测产物是否含酒精或二氧化碳
反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性要相同且适宜
产物检测---CO2的检测
澄清的石灰水：澄清→混浊
溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→ 绿→黄
3.设计实验
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应： 橙色→灰绿色
产物检测---酒精的检测
3.设计实验
B瓶封口放置一段时间的目的是：耗尽瓶内的O2，造成无氧环境，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的
保证O2充分供应
吸收空气中CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰
有氧条件
无氧条件
4.进行实验
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}条件
澄清石灰水/出现的时间
重铬酸钾溶液（酸）
有氧
无氧
溴麝香草酚蓝溶液
变混浊/快
变混浊/慢
蓝色→绿色→黄色（短）
蓝色→绿色→黄色（长）
6.实验结论
5.实验结果
出现灰绿色
不出现灰绿色
有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸产生CO2和酒精，且有氧呼吸产生更多的CO2。
设置两个或者两个以上的实验组，通过对结果的对比分析进一步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。
该实验需要设置空白对照组吗？
不需要，该实验为对比实验
思考
二、细胞呼吸的方式和过程
（一）细胞呼吸的概念
细胞呼吸是指_______在______内经过一系列的_________，生成___________或___________，释放______并生成______的过程。
氧化分解
二氧化碳
能量
其他产物
ATP
有机物
细胞
实质：氧化分解有机物，释放能量
是指细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放 ，生成 的过程。
氧
多种酶
彻底氧化分解
二氧化碳和水
大量能量
大量ATP
1.有氧呼吸
(1)概念
有氧呼吸的主要场所---线粒体
内膜向内腔折叠成嵴，增大有氧呼吸酶的附着面积
1.有氧呼吸
(1)概念
嵴
双层膜
基质
含有氧呼吸有关的酶
与有氧呼吸有关的酶分布于：线粒体内膜和线粒体基质
内膜
外膜
(2)有氧呼吸过程
酶
C6H12O6
2CH3COCOOH
+4 [H]
+ 能量
（少量）
（丙酮酸）
[H]是NADH的简写
第一阶段：
场所：细胞质基质
第二阶段:
场所：线粒体基质
第三阶段：
场所：线粒体内膜
2CH3COCOOH
+ 6H2O
酶
6CO2
+ 20[H]
+ 能量
（少量）
24[H]
+ 6O2
12H2O
+ 能量
（大量）
酶
线粒体
细胞质基质
C6H12O6
2C3H4O3
酶
能量
少量ATP
热能
4[H]
6H2O
酶
能量
少量ATP
热能
6CO2
20[H]
6O2
能量
少量ATP
热能
12H2O
酶
C6H12O6+6H2O+ 6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
总反应式
（2）有氧呼吸过程
（3）有氧呼吸的能量转化值
1mol葡萄糖
CO2+H2O
能量
2870kJ
ADP＋Pi
ATP
用于各项生命活动
1161kJ约40％
热能
（体温的来源）
有机物中稳定的化学能
ATP中活跃的化学能和热能
C6H12O6+6H2O+ 6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
（4）有氧呼吸过程中元素的来源和去路：
C：C6H12O6→ 丙酮酸 → CO2
→ CO2
O：
O2→H2O
H2O
C6H12O6→丙酮酸
（5）有氧呼吸的能量利用特点
意义：保证有机物中的能量得到充分利用。
有机物中的能量逐步转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。
特点：反应过程温和，多步反应，逐步释放能量，有相当一部分储存在ATP中。
（1）概念
指细胞在 的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物 氧化分解，产生 ，释放 能量，生成 ATP的过程。
无氧
不彻底
乳酸或酒精和二氧化碳
少量
少量
2.无氧呼吸
第一阶段：
第二阶段：
细胞质基质
细胞质基质
（2）无氧呼吸的过程
C6H12O6
酶
2丙酮酸 + 4 [H]+能量（少量）
少量ATP
热能
2C2H5OH（酒精）+2CO2
酶
酶
2C3H6O3（乳酸）
不释放能量
C6H12O6 2C2H5OH+ 2CO2+ 能量（少量）
酶
① 产酒精的无氧呼吸
实例：酵母菌、大多数高等植物。
实例：人和动物细胞，马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚，乳酸菌。
②产乳酸的无氧呼吸
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量（少量）
酶
（2）无氧呼吸的过程
酵母菌、乳酸菌等 的无氧呼吸也叫做 。产生酒精的叫 。产生乳酸的叫 。
酒精发酵
微生物
发酵
乳酸发酵
（3）发酵
无氧呼吸只有第一阶段释放能量；
葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
释放出来的能量部分转化为ATP中活跃的化学能 ，大部分以热能的形式散失
大部分存留在酒精或乳酸中
（4）无氧呼吸的能量转化
有机物中稳定的化学能
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
场所
细胞质基质
氧气参与
需要
不需要
分解程度
产物
CO2＋H2O
能量
热能（主）+ATP中的化学能
ATP生成阶段
一、二、三阶段都产生
相同点
①第一阶段的过程和场所完全相同
②反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量
（二）有氧呼吸和无氧呼吸的比较
线粒体（主）和细胞质基质
彻底氧化分解
不彻底氧化分解
乳酸或酒精＋CO2
乳酸/酒精中的化学能（主）
＋热能＋ATP中的化学能
第一阶段
（三）细胞呼吸的意义
为生物体提供能量
生物体代谢的枢纽
易错辨析
真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体（主）；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。
葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解。原因：①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体；②线粒体中无氧化分解葡萄糖的酶。
无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
人体无氧呼吸的产物是乳酸。
无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。
1.如图为马铃薯植株，其中①②③为不同的部位。下列有关叙述错误的是( )
A.马铃薯被水淹时，②细胞呼吸未释放出的能量主要
储存在乳酸中
B.马铃薯被水淹时，①细胞呼吸未释放出的能量主要
储存在酒精中
C.①②③的细胞进行细胞呼吸时既有NADH的产生又有NADH的消耗
D.①②③的细胞进行细胞呼吸时在线粒体内膜上有H2O的消耗和产生
D
练习
2.如图是酵母菌呼吸作用实验示意图，下列相关叙述正确的是( )


A.条件X下，ATP的产生只发生在葡萄糖→丙酮酸的过程中
B.条件Y下，葡萄糖在线粒体中被分解，并产生CO2和H2O
C.试剂甲为溴麝香草酚蓝溶液，与酒精反应产生的现象是溶液变成灰绿色
D.物质a产生的场所仅为线粒体基质
A
练习
3.细胞内葡萄糖分解代谢过程如下图，下列叙述正确的是( )
A.酵母菌的细胞质基质中能进行过程①和②
B.过程③释放的能量形成少量ATP
C.剧烈运动时，人体细胞产生CO2的过程有
②和④
D.乳酸菌细胞内，过程①为过程③提供[H]
D
练习

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