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(共36张PPT)
5.3.1 细胞呼吸的原理与应用
教学目标
1.通过探究酵母菌的细胞呼吸方式,说出细胞呼吸的类型。
2.描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构,说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。
3.比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同,阐明细胞呼吸的实质。
4.探讨细胞呼吸原理在生产和生活中的应用。
教学重点
(1)探究酵母菌细胞呼吸的方式。
(2)有氧呼吸过程中物质与能量的变化。
教学难点
(1)探究酵母菌细胞呼吸的方式。
(2)有氧呼吸过程中物质与能量的变化。
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呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；
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。
问题探讨
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。
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？
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。
细胞内
+ 糖 类
+ 水
能 量
O2
O2
肺通气
（呼吸的现象）
呼吸器官
血液循环
血液循环
呼吸器官
CO2
气体运输
+
CO2
细胞呼吸
（呼吸的本质）
一、细胞呼吸与呼吸
呼吸是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程。
呼吸作用是指细胞内有机物分解释放能量的过程。
组织液
O2
肺泡
血管
代谢类型
同化类型
异化类型
自养型
异养型
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
分解代谢
合成代谢
酵母菌是一种单细胞真菌（真核生物），依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖等方式产生后代。
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌广泛分布于自然界中，尤其是葡萄等水果和蔬菜上更多。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
探究 实践
课本P90
探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验原理
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
设计和进行对比实验，分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。
探究 实践
课本P90
设计实验
酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题
进行实验
验证假设、形成结论
CO2
有氧
产生
无氧
CO2和酒精
产生
作出假设
根据参考案例（课本P91）
课本P91
1. 怎样控制有氧和无氧条件？
2. 怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较
CO2产生的多少？
3. 怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
问题细化：
实验思路：
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是
否含酒精或CO2
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等）
酒精、CO2
通气
密封
相同且适宜
设计实验
4.实验设计
探究酵母菌细胞呼吸的方式
②NaOH溶液的目的是什么？
吸收通入空气中的CO2，排除空气中CO2的干扰。
③B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的：
消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。
有氧条件
(通气)
无氧条件
(密封)
①自变量：
氧气的有无
课本P91
④因变量：
是否产生CO2或酒精
检测物质 检测试剂 实验现象
CO2
酒精
变混浊（根据混浊程度比较CO2的多少）
由蓝变绿再变黄（根据变黄时间长短比较CO2的多少）
由橙色变成灰绿色
4.实验设计
探究酵母菌细胞呼吸的方式
澄清石灰水
溴麝香草酚蓝溶液
酸性重铬酸钾溶液
课本P91
5.实验结果
观察项目 有氧装置 无氧装置
澄清石灰水 变浑浊程度
溴麝香草酚蓝溶液 颜色变化时间
重铬酸钾检验情况 （酸性条件）
浑浊程度高
浑浊程度低
颜色变化时间短
颜色变化时间长
无颜色变化
橙色→灰绿色
探究酵母菌细胞呼吸的方式
6.实验结论
在 条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 ；
在 条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 。
有氧
大量CO2
酒精和少量CO2
无氧
酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。
细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。
课本P91、92
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，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验，也叫做相互对照实验。
科学方法
课本P92
1. 酵母菌是探究细胞呼吸方式的理想材料，原因是( )
A. 酵母菌是兼性厌氧生物
B. 酵母菌是单细胞真核生物
C. 酵母菌和人类的生活关系密切
D. 酵母菌无氧呼吸产物包括酒精、乳酸、C02
2. 对课本实验改进后（如下图），增加一组澄清的石灰水溶液有什么作用？
酵母菌培养液
澄清石灰水溶液
气泵
NaOH溶液
澄清石灰水溶液
排除空气中的二氧化碳对实验的干扰作用
A
3. 下图是探究酵母菌呼吸作用的实验装置，有关叙述正确的是（ ）

A. 装置一中NaOH溶液的作用是检测空气中的CO2
B. 检测酒精是否生成，可用碱性的重铬酸钾进行检测
C. 装置一探究的是酵母菌的无氧呼吸
D. 澄清石灰水的作用是检测酵母菌是否产生CO2
D
三、有氧呼吸
绝大多数生物是生活在有氧的条件下，通过呼吸吸入氧气，细胞进行有氧呼吸。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。
有氧呼吸最常用的物质是葡萄糖，主要场所是线粒体。
外膜
内膜
嵴
基质
课本P92
1. 有氧呼吸过程
场所：线粒体内膜
葡萄糖的初步分解
场所：细胞质基质
第一阶段：
丙酮酸彻底分解
场所：线粒体基质
第二阶段：
酶2
2丙酮酸 + 6H2O → 6CO2 +20[H] + 少量能量
[H]的氧化
酶3
24[H] + 6O2 → 12H2O + 大量能量
第三阶段：
酶1
C6H12O6 → 2丙酮酸 + 4[H] + 少量能量
C6H12O6+ 6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
课本P92、93
有机物中稳定的化学能
热能
ATP中活跃的化学能
C6H12O6+ 6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
有氧呼吸过程温和；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，还有一大部分以热量散失。
有氧呼吸是指细胞在氧的的参与下，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，生成大量ATP的过程。
课本P93
场所 反应物 生成物 能量
第一阶段
第二阶段
第三阶段
有氧呼吸各个阶段的比较
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
葡萄糖
[H]、O2
CO2、[H]
H2O
少量能量
少量能量
大量能量
丙酮酸、 H2O
丙酮酸、[H]
C6H12O6 + 6H2O+ 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
课本P92、93
C6H12O6
酶
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2+少量能量
酒精发酵
乳酸发酵
四、无氧呼吸
有些生物（厌氧型）是生活在无氧的条件下，有些生物（需氧型）的某些细胞，有时生活在相对缺氧的条件下，细胞进行无氧呼吸。
无氧呼吸最常用的物质是葡萄糖，场所是细胞质基质。
课本P94
第一阶段
（与有氧呼吸 ） 场所：
第二阶段（分两种情况）
完全相同
C6H12O6
酶
2C3H4O3 (丙酮酸)+ 4[H]+ 少量能量
2C3H4O3 (丙酮酸) + 4[H]
酶X
2C3H6O3（乳酸）
2C2H5OH（酒精）+2CO2
细胞质基质
场所：
细胞质基质
大多数高等植物、酵母菌
①人和动物细胞
②马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚
③乳酸菌
四、无氧呼吸
酶Y
课本P94
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？
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。
四、无氧呼吸
无氧呼吸是指细胞在没有氧气参与的情况下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物经过不完全分解（不彻底分解），同时释放出少量能量的过程。
课本P94
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
五、细胞呼吸的意义
1、细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量。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，释放能量并生成ATP的过程。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。
2、细胞呼吸是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
课本P94
温度、二氧化碳、水、氧气
六、影响呼吸作用的环境因素
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
①温度
④氧气
②CO2
③水
A
B
C
图中点的含义
A点：
B点：
C点及以后：
点最有利于水果和蔬菜的储存
只进行无氧呼吸
只进行有氧呼吸
CO2生成量最少
B
防止厌氧菌繁殖
先通气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精
促进根细胞有氧呼吸，保证能量供应，促进无机盐的吸收
课本P95
七、细胞呼吸原理的应用
种子保存：低温、低氧、干燥；
果蔬贮藏：低温、低氧、一定湿度
应用7：稻田需要定期排水，防止烂根。
防止无氧呼吸产生的酒精毒害细胞
课本P95
运用证据和逻辑评价论点
思维训练
内共生学说：1、3、4
2
课本P96
细胞呼吸的原理和应用
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
C6H12O6
2CO2
＋2C2H5OH
＋ 能量
酶
葡萄糖
酶
2丙酮酸
少量能量
4〔H〕
+
+
6O2
12H2O
酶
大量能量
24〔H〕
+
+
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
细胞质基质
一：细胞质基质
三：线粒体内膜
二：线粒体基质
6CO2
6H2O
酶
2丙酮酸
少量能量
20〔H〕
+
+
+
影响因素
温度
水
CO2浓度
O2浓度
课堂小结：
1. 酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的共同终产物是（ ）
A. H2O B. CO2 C. 酒精 D. 乳酸
2. 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，与未离心处理的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这三支试管内同时滴入等量、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
B
练习
3. 如图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析不正确的是（　　）
A. 从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度
B. 曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制
C. 曲线I表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
D. 乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸
D
4. 如图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，有关说法正确的是（　　）

A. 过程①②③均能发生在人体细胞中
B. 过程①②③④中均有ATP生成
C. 过程①②③均能发生在酵母细胞中
D. 过程③中的二氧化碳产生于线粒体内膜上
C
5. 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
6. 如图是细胞呼吸过程示意图（序号代表过程，字母代表物质），请据图回答下列问题：
（1）过程③为 ，发生的场所是 （具体场所）。
（2）图示过程总反应式是 。
（3）图示哪一过程生成能量最多 （填序号）。
（4）图中b代表 ，其从体外进入体内组织细胞进行该过程需穿 层磷脂双分子层。
有氧呼吸的第二阶段
线粒体基质
②
氧气
11
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶

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