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第5章 细胞的能量供应与应用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
第1课时
光
合
作
用
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
人、动物、
真菌、多数细菌等
绿 色 植 物
能量
ADP + Pi +
ATP
酶
化
能
合
成
硝化细菌
ATP合成：
什么是呼吸作用？
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，释放出能量并产生ATP的过程。
一、细胞呼吸的方式
呼吸 ＝ 细胞呼吸 ？
“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程
≠
细胞呼吸是否都需要氧？
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？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。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。 酵母菌是单细胞真菌，是异养兼性厌氧型生物，能将糖发酵成酒精和二氧化碳，在有氧和无氧条件下都能够存活，常用来酿酒、面粉发酵。
酵母菌的电镜照片
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验原理
设计实验
进行实验
观察结果
分析结论
提出问题
作出假设
确定实验目的
酵母菌在有氧和无氧条件下是否都可以进行细胞呼吸？产物是否相同？
酵母菌在有氧和无氧条件下都可以进行细胞呼吸产物不相同
如何控制自变量？
如何检测因变量？
如何控制无关变量
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
变量 处理方法
自变量
因变量
有氧条件
无氧条件
通气
密封
是否产生CO2
用澄清石灰水
溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
是否产生酒精
酸性重铬酸钾溶液
无关变量
反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性
将培养液煮沸冷却的目的：
去除培养液中的O2，杀死培养液中的杂菌
通过含NaOH溶液的目的：
去除空气中的CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
B瓶应封口放置一段时间的目的：
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。
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
新鲜的食用酵母菌（10g）+5%葡萄糖溶液（240ml)
通气
密封
设计实验
进行实验
观察结果
分析结论
提出问题
作出假设
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验结果
检测二氧化碳产生情况
条件 澄清石灰水/出现的时间
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
蓝色→绿色→黄色
实验结论：
有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多
条件 重铬酸钾－浓硫酸溶液
有氧
无氧
出现灰绿色
不出现灰绿色
有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。
提示：葡萄糖能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。
刚加入重铬酸钾 一段时间以后
实验结果
实验结论：
条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾－浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊/快
变混浊/慢
无变化
出现灰绿色
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 和 ；
在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 ，还产生 。
大量CO2
酒精
少量CO2
水
观察结果
分析结论
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列说法正确的是
A.两个装置均需要在黑暗条件下进行
B.在装置乙的Ⅲ中可检测到有酒精生成
C.装置乙中的Ⅱ应先封口放置一段时间，再与Ⅲ连接
D.装置甲中NaOH溶液的作用是吸收Ⅰ中的CO2
√
小试牛刀
科学方法
讨论：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。
实验组
实验组
二、细胞呼吸
概念：细胞内的有机物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。
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
基质
1、线粒体的结构和功能
（1）线粒体增大膜面积的方式：
。
（2）线粒体增大膜面积的意义：
。
（3）有氧呼吸的酶分布在：
。
（4）线粒体的功能：
。
内膜向内折叠成嵴
增大有氧呼吸酶的附着位点
线粒体内膜和线粒体基质
进行有氧呼吸的主要场所
第一阶段：葡萄糖的初步分解C6H12O62丙酮酸4[H]能量2ATP热量细胞质基质酶①细胞质基质物质变化（反应式）：C6H12O6酶2C3H４O３+4[H]+能量场 所：（少量）一）有氧呼吸[H]是NADH的简写。NADH：还原型辅酶Ⅰ，NAD+：氧化型辅酶Ⅰ。思考：葡萄糖能进入线粒体吗？线粒体外膜是否有葡萄糖载体？①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，葡萄糖不能进入线粒体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。第二阶段：丙酮酸彻底分解C6H12O62丙酮酸4[H]能量2ATP热量细胞质基质酶①酶②6H2O20[H]能量6CO22ATP热量线粒体基质物质变化（反应式）：场 所：酶2C3H４O３6CO2+20[H]+能量+6H2O（少量）一）有氧呼吸C6H12O62丙酮酸4[H]能量2ATP热量酶①酶②6H2O20[H]能量2ATP热量6CO2细胞质基质第三阶段：[H]的氧化线粒体内膜物质变化（反应式）：场 所：酶24[H]+12H2O+能量6O2（大量）6O2酶③12H20能量34ATP热量一）有氧呼吸一）有氧呼吸
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
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸三个阶段的比较
一）有氧呼吸
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
定义：有氧呼吸是指细胞在____的参与下，通过________的催化作用，把_________等有机物______氧化分解，产生_____________，释放_____，生成________的过程。
多种酶
氧
葡萄糖
彻底
二氧化碳和水
大量ATP
能量
①物质变化：
②能量转化：
有机物(葡萄糖) → 无机物(CO2+H2O)
思考：反应式中的能量能否写成ATP？为什么？
不能！
有机物中稳定的化学能 →
+ 热能
ATP中活跃的化学能
一）有氧呼吸
有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分能量存储在ATP中
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对生物体来说具有什么意义？课本P93
思考·讨论
意义：保证有机物中的能量得到充分利用。
①可使有机物中的能量逐步转移到ATP中；
②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 ，多步反应， 释放能量，有相当一部分储存在 中。
温和
ATP
逐步
1.1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放能量2870kJ。其977.28kJ储存在ATP分子中。则转化效率为 ，这些能量能使 ADP转化为ATP.
34%
32mol
1、有氧呼吸的过程只发生在线粒体内。（ ）
2、有氧呼吸释放的能量全部用于合成ATP。（ )
3、有氧呼吸既产生水也消耗水。（ ）
4、有氧呼吸第一、第二阶段产生的[H]全部用于第三阶段。（ ）
5、下列在有氧呼吸的反应阶段中，但不在线粒体中进行的只有（ ）
A、[H]传递给氧气生成水 B、C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C、丙酮酸分解为CO2和[H] D、ADP与磷酸结合生成ATP
6、生物体吸收的氧气用于（ ）
A、在线粒体中合成CO2 B、在细胞质中与[H]结合生成水
C、在线粒体中与[H]结合生成水 D、部分形成CO2，部分与[H]结合生成水
B
C
课堂检测

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