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第3节 细胞呼吸的原理和应用 第二课时
必修1分子与细胞 第5章 细胞的能量供应和利用
课标要求
说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
核心素养
生命观念：认同线粒体的结构特点与其作为有氧呼吸的主要场所相适应
科学思维：构建有氧呼吸和无氧呼吸的过程模型，理解二者之间的关系
社会责任：运用细胞呼吸原理，对生活和生产中的应用实例作出科学解释
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
细胞质基质
一、无氧呼吸
1.过程：
第一阶段：
第二阶段：
过程
细胞质基质
C6H12O6
C3H4O3+
酶
2
[H]+少量能量
4
与有氧呼吸第一阶段完全相同!
细胞质基质
2C3H4O3+4[H]
2C3H6O3(乳酸)
2C2H5OH(酒精)+ 2CO2
此过程不产生能量
总反应式:细胞质基质
C6H12O6
酶
2乳酸+ 少量能量
高等动物、乳酸菌、植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）
2酒精+ 2CO2 + 少量能量
大多数植物、酵母菌等。
三、无氧呼吸
2、无氧呼吸的概念：
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，就是无氧呼吸。
葡萄糖的分解不彻底，还有大量的能量存留在酒精或乳酸中。
3、无氧呼吸能量去向：
1mol葡萄糖
196.65kJ（少量）
61.08kJ
ATP
热能
大量能量存在留在未释放的 或 中
释放
乳酸
酒精
注意：人体肌细胞无氧呼吸产生的的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡糖糖。
二、细胞呼吸
1.概念：
细胞呼吸是指 在细胞内经过一系列的 ，生成
，释放 并生成 的过程
有机物
氧化分解
CO2或其他产物
能量
ATP
2.意义：
（1）为生物体提供能量
（2）生物体代谢的枢纽
即可为体内其他化合物的
形成提供原料
三、细胞呼吸原理的应用
包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
原理：增加通气量，抑制破伤风杆菌等厌氧菌的无氧呼吸，从而抑制其繁殖。
利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。
原理：早期通气，促进酵母菌有氧呼吸，有利于菌种繁殖；后期密封，促进酵母菌无氧呼吸产生酒精。
花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。
原理：促进根部有氧呼吸，为主动运输提供能量，有利于矿质元素的吸收。促进好氧微生物的生长繁殖，增大其对有机物的分解供植物体利用
储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。
原理：降低温度、降低氧气含量可以降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗。
通气组织
四、细胞呼吸原理的应用
破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。
原理：避免破伤风芽胞杆菌（只能进行无氧呼吸）进行无氧呼吸而大量繁殖，引起破伤风。
提倡慢跑等有氧运动的原因之一是:有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。
原理：避免肌肉细胞因供氧不足进行无氧呼吸而产生大量乳酸。
四、细胞呼吸原理的应用
汽车司机酒驾检测
饮酒驾车是指车辆驾驶人员
血液中的酒精含量大于或者
等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。
醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。
与社会的联系
醉酒驾车危及生命！害人害己！
第一阶段： 细胞质基质
C6H12O6
C3H4O3+
酶
2
[H]+少量能量
4
第二阶段：细胞质基质
汉水丑生侯伟作品
2C3H4O3+4[H]
C3H6O3(乳酸)
C2H5OH(酒精)+ 2CO2
无氧
有氧
有能量
无能量
每阶段都产生能量
第二阶段：丙酮酸彻底分解
第一阶段：葡萄糖初步分解
（细胞质基质）
C6H12O6
2C3H4O3丙酮酸
+
[H]
+
能量（少）
酶
4
+
能量（少）
6CO2
+
[H]
酶
2C3H4O3
+
H2O
20
6
（线粒体基质）
第三阶段：[H]的氧化
+
能量（多）
H2O
酶
[H]
+
O2
24
6
12
（线粒体内膜）
比较有氧呼吸和无氧呼吸
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
能量
ATP产生阶段
相同点 联系 实质 意义 细胞质基质、线粒体
细胞质基质
O2、多种酶
无O2参与、多种酶
彻底分解为12H2O+6CO2
不彻底分解为2酒精和2CO2或2乳酸
大量能量(32ATP)，大部分能量以热能散失
少量能量(2ATP)，大部分能量储存在乳酸或酒精中
三个阶段均产生ATP
仅在第一阶段产生ATP
分解有机物，释放能量，合成ATP
第一阶段反应完全相同，且都在细胞质基质中进行
为生物体的各项生命活动提供能量
有氧呼吸和无氧呼吸的异同：
总结判断细胞呼吸方式的三大依据:
一定存在有氧呼吸
一定存在有氧呼吸
一定存在无氧呼吸
一定为产乳酸的无氧呼吸
只进行有氧呼吸(或同时伴随产乳酸的无氧呼吸)
两类呼吸并存，差值为无氧呼吸量
可能存在脂质类氧化分解
无氧呼吸
有氧呼吸(或两类呼吸并存)
四、影响细胞呼吸的因素
1、内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量）
不同植物的呼吸速率不同：
同一植物不同器官呼吸速率不同：
同一植物的不同发育期呼吸速率不同：
2、外部因素——
温度、O2、CO2、H2O等
阳生植物＞阴生植物
生殖器官＞营养器官
幼苗期＞成熟期
影响细胞呼吸的因素
——温度
通过影响_____________来影响呼吸速率
呼吸酶的活性
2.外因
零上低温
应用
促进呼吸作用：
微生物培养时，提供适宜的温度
抑制呼吸作用：
低温储存水果、蔬菜、种子
大棚种植夜间降温（降低细胞呼吸，减少有机物的消耗）
影响细胞呼吸的因素
CO2释放总量
2.外因
——O2浓度
只进行无氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸同时存在
有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小
①氧气浓度为0%时：
②氧气浓度0-10%时：
问题2：氧气浓度为0%、0%—10%、大于等于 10%时分别存在的细胞呼吸方式？
细胞只进行有氧呼吸
③氧气浓度大于10%时：
D
A
C
B
问题1：请解释图中各点的含义
影响细胞呼吸的因素
2.外因
——O2浓度
CO2释放总量
问题2：氧气浓度为5%时细胞呼吸有何特点？
可在生产中如何利用特点？
无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱
细胞呼吸最弱，储存蔬菜、水果、粮食等，应控制氧气浓为5%
问题3：氧气浓度大于等于20%时，限制CO2释放
量增加的因素可能有哪些？
有氧呼吸速率最大，限制因素可能是呼吸底物的量、酶的量、酶的活性等
五、影响细胞呼吸的因素
4.外部因素——CO2浓度
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，抑制细胞呼吸，有利于水果和蔬菜的保鲜。
果实保鲜或储藏，可向密封环境中充入CO2或N2降低呼吸消耗。地窖来贮藏大白菜、甘薯等。
五、影响细胞呼吸的因素
5.外部因素——水
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。
（2）种子：零上低温、低氧、干燥、高CO2浓度。
注、农产品的储存和保鲜方法：
（1）果蔬：零上低温、低氧（利用N2或CO2调节O2的浓度）高CO2浓度、湿度适中。
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练习与应用
二、拓展应用
1.松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响。
松土透气可以使根部细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长、进行光合作用吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。
.
练习与应用
二、拓展应用
2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤？结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸？你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记？
有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以大胆作出这样的推测：在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测，地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸，体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。
细胞呼吸
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
C6H12O6
2CO2
＋2C2H5OH
＋少量能量
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
水分
CO2浓度
O2浓度等
本节小结：

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