资源简介

(共61张PPT)
糖类中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP
生物体生命活动所需的直接能源物质
生物体生命活动的主要能源物质
糖类
ATP
细胞呼吸
细胞呼吸的原理和应用
本节聚焦
细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？
有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？
细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？
发酵生产葡萄酒的车间
问题探讨
通气让酵母菌进行有氧呼吸,利于快速繁殖;
密封进行无氧呼吸,产生酒精。
有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，为细胞增殖提供充足的动力。
酵母菌将有机物分解为酒精时，也能为自身的生命活动提供少量能量
1.都是培养酵母菌，为什么有的通气有的需要密封？
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自身有什么意义？
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。
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
O2
O2
CO2
CO2
肺泡
细胞呼吸
毛细血管
O2
呼吸运动
呼吸运动：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
细胞呼吸是否
都需要氧气呢？
【注意】呼吸运动≠细胞呼吸
一、细胞呼吸（呼吸作用）
1.概念：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。
2.实质：是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
一、细胞呼吸（呼吸作用）
1.生活中制作馒头和酿酒时都需要酵母菌，所需要的条件有什么不同？
单细胞真菌；
在有氧和无氧环境下都能生存，代谢类型为异养兼性厌氧型；
最适生长温度28℃左右；
生殖方式有无性生殖（芽殖、裂殖）和有性生殖。
2.酵母菌在什么条件下产生CO2多，什么条件下产生酒精？
二、酵母菌
影响实验结果的
可变因素
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
提出问题
酵母菌在有氧和无氧的环境下均能细胞呼吸吗
细胞呼吸产物分别是什么？
01
作出假设
酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，细胞呼吸的产物可能有CO2和酒精。
02
设计实验
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二氧化碳
03
分析变量
自变量：
因变量：
无关变量：
04
温度、pH、培养液的浓度和体积
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧、无氧
CO2和酒精
三、细胞呼吸的方式
1.酵母菌细胞呼吸产物
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
（一）原理
有氧条件： H2O 和 CO2
无氧条件： 酒精 和 CO2
2.怎样鉴定有无酒精？怎样鉴定有无CO2？如何比较CO2的多少？
（1）检测CO2
（2）检测酒精：
①澄清石灰水：变浑浊
（浑浊程度，CO2的多少）
②溴麝香草酚蓝：蓝→变绿→再变黄
（变色快慢，CO2的多少）
酸性重铬酸钾：橙色→灰绿色
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
（一）原理
怎样控制有氧和无氧条件？
有氧装置
无氧装置
2）B瓶为什么要封口放置一段时间，
再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
接气泵
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
1）NaOH的作用是什么？
思考：
吸收通入空气中CO2，排除空气中CO2的干扰。
让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，确保产物中CO2是无氧呼吸产生的。
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
（二）装置
怎样控制有氧和无氧条件？
有氧装置
无氧装置
4）B瓶中培养液液面用石蜡密封。
接气泵
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
3）酵母菌培养液先煮沸处理，
待冷却后再接种酵母菌。
思考：
除去杂菌对实验的干扰；
除去O2；
防止温度过高杀死酵母菌。
防止培养液上方空气中O2进入培养液。
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
（二）装置
（1）配置酵母菌培养液
取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中，分别向瓶中注入240mL质量、分数为5%的葡萄糖溶液。
保持无关变量相同且适宜
（2）实验过程及现象
接气泵
A
10% NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
B
酵母菌培养液
澄清石灰水
有氧呼吸
无氧呼吸
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
（三）步骤
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
条件 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液 重铬酸钾--浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊／高
变混浊／低
出现灰绿色
不变灰绿色
由蓝变绿再变黄/长
由蓝变绿再变黄/短
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
（四）实验结果
（五）实验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸
有氧条件下产生大量的 CO2 和 H2O
无氧条件下产生 酒精 和少量 CO2
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
本实验的两组都是实验组
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，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。
对比实验（相互对照实验）
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式
（六）科学方法
细胞呼吸
有氧呼吸: 产生大量二氧化碳和水
无氧呼吸: 产生酒精和少量二氧化碳或乳酸
绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸
三、细胞呼吸的方式
线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
外膜
内膜
线粒体基质
嵴
四、有氧呼吸
1、场所：细胞质基质 和 线粒体（主要）
2、条件：
酶、氧气、温度等
C6H12O6
2丙酮酸
酶
6CO2
4[H]
少量能量
少量能量
酶
6H2O
12H2O
酶
大量能量
线粒体基质
细胞质基质
3、有氧呼吸的过程
第一阶段
第二阶段
第三阶段
6O2
20[H]
线粒体内膜
第一阶段
细胞质基质
第二阶段
线粒体基质
线粒体内膜
4
20
2
C6H12O6
酶
+ [H] +少量能量
C3H4O3
第三阶段
6
6
+ H2O
酶
2C3H4O3
CO2 + [H] + 少量能量
12
6
酶
H2O +大量能量
24[H] + O2
总反应式
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
5、实质：
物质变化：
能量变化：
有机物（葡萄糖）→ 无机物（CO2+H2O）
有机物中稳定的化学能 → 热能散失+ATP中活跃的化学能
细胞内葡萄糖等有机物彻底氧化分解释放能量的过程
4、概念：细胞在氧气的参与下，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H2O和CO2，释放能量，生成大量ATP的过程。
6.能量去向：
大部分以热能形式散失，少部分合成ATP。
1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870KJ的能量，可使977.28KJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。
1mol葡萄糖能够使32molADP分子转化为ATP分子。
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：
可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；
能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
教材P93 思考·讨论
人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。
请分析出现上述现象的原因？
五、无氧呼吸
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。
细胞质基质
1、场所：
2、条件：
3、概念：
同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
无氧或低氧、多种酶、温度等
注：微生物的无氧呼吸叫做发酵。
产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。
但工业上的发酵并非完全无氧，比如醋酸发酵。
第一阶段
细胞质基质
第二阶段
细胞质基质
细胞质基质
4
2
C6H12O6
酶
+ [H] +少量能量
C3H4O3
2
酶
2C3H4O3 + 4 [H]
CO2 + 2C2H5OH
2
4
酶
C3H6O3
2C3H4O3 + [H]
4.过程：
或
只有第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放！
总反应式：
例：高等动物、乳酸菌、
马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等
例：大多数植物、酵母菌
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
思考：不同生物无氧呼吸第二阶段产物不同的原因？
直接原因：酶不同
根本原因：基因不同
5.能量去向：
乳酸
酒精
未释放的能量存留在 或 中
1mol葡萄糖
196.65（kJ）
61.08kJ
ATP
热能
乳酸或酒精
释放
葡萄糖中能量大部分留在酒精或乳酸中，少部分释放，
释放的能量中，大部分以热能形式散失，少部分合成ATP。
有氧呼吸与无氧呼吸的异同点
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸场所
条件
分解产物
能量
[H]
ATP 产生阶段
细胞质基质、线粒体（主要）
细胞质基质
氧气、多种酶
无氧气参与，需要多种酶
葡萄糖等有机物彻底分解形成CO2和H2O
葡萄糖等有机物分解不彻底,形成 酒精和CO2 或 乳酸
释放大量能量
释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中
有氧呼吸三个阶段均产生ATP
仅在第一个阶段产生ATP
相同点
①第一个阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行；
②两种呼吸作用方式实质相同：分解有机物，释放能量。
有[H] 的积累
无[H] 的积累
六、细胞呼吸的意义
是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽
细胞呼吸
能
量
热能
散失
能量
转移
ATP
ADP
Pi
能
量
细胞分裂
生长发育
主动运输
肌肉收缩
神经冲动的传导
C6H12O6
CO2＋H2O
2.生物体代谢的枢纽
1.为生物体提供能量
（一）内部遗传因素
因植物种类而异: 水生植物>旱生植物 阳生>阴生。
因植物器官而异: 幼嫩器官>衰老器官 生殖器官>营养器官
因植物发育时期不同: 幼苗期、花期>成熟期
七、影响细胞呼吸的因素
6O2
酶3
12H2O
34ATP
Ⅲ
20[H]
Ⅱ
6CO2
2ATP
酶2
线粒体
C6H12O6
C3H4O3（丙酮酸）
Ⅰ
细胞质基质
酶1
4[H]
2ATP
6H2O
（二）外界（环境）因素有哪些？
氧气浓度---原料越多促进反应
二氧化碳-----产物越多抑制反应
温度---影响酶活性
水---自由水越多代谢越快
5.3细胞呼吸的原理和应用(共39张PPT)
5.3细胞呼吸的原理和应用(共39张PPT)
1.O2浓度：
直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。
C点：
无氧呼吸消失点（只进行有氧呼吸）
A点：
只进行无氧呼吸
B点：
细胞呼吸最弱点
应用： CO2释放最少，有机物损耗最少，储存蔬果、种子的低氧条件。
A
B
C
M
N
1.O2浓度：
直接影响呼吸速率和呼吸性质；
对无氧呼吸有抑制作用。
M点：
A
B
C
M
有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生量相等。
N
N点：
有氧呼吸速率最大。
有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。
AC段：
AB段下降原因：
无氧呼吸下降程度大于有氧呼吸增强程度。
BC段上升原因：
2.温度：
通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
①最适温度:细胞呼吸最强。
②超过最适温度:呼吸酶活性降低，
甚至变性失活，
细胞呼吸受抑制。
③低于最适温度:呼吸酶活性下降，
细胞呼吸受抑制。
温度
呼吸速率
应用：
①零上低温储存蔬菜和水果；
②大棚夜间或阴雨天适当降低温度，为了降低呼吸作用消耗有机物的量，而增加农作物产量。
3.CO2浓度：
作为呼吸产物，根据化学平衡，
CO2浓度高会抑制细胞呼吸的进行
储藏粮食时适当增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。
应用：
4.H2O的含量：
在一定范围内细胞呼吸强度随含水量的增加而加强。
应用：
①植物栽培要合理灌溉；
②将种子晒干，以减弱呼吸作用，利于储藏。
八、细胞呼吸原理的应用
避免厌氧菌的繁殖，利于伤口愈合。
先通气，后密封。先让酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。
促进根部有氧呼吸，从而促进无机盐吸收。
透气的纱布、创可贴 酿酒 松土 有氧运动
避免肌细胞因无氧呼吸，产生大量乳酸，使肌肉酸痛。
减弱细胞呼吸，以延长保质期。
避免破伤风芽孢杆菌等进行无氧呼吸而大量繁殖。
稻田需要定期排水，晒田
防止无氧呼吸产生的酒精出现烂根。
低温、低氧储藏蔬果、种子 注射破伤风抗毒血清
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：
内因
外因
九、拓展分析
（一）细胞呼吸过程化学分析
1.元素转移
C6H12O6 + 6H2O +6O2
酶
6 CO2
+ 12H2O
+大量能量
想一想：
给酵母菌通18O2，一段时间后能检测到含18O的物质有哪些？
九、拓展分析
（一）细胞呼吸过程化学分析
2.物质的量关系
有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2
无氧呼吸：1C6H12O6 —— 2CO2 + 2C2H5OH
九、拓展分析
（二）细胞呼吸方式判断
1.依据反应物和产物种类
消耗 O2
生成 H2O
有氧呼吸
生成 酒精/乳酸
不生成 CO2
无氧呼吸
九、拓展分析
（二）细胞呼吸方式判断
2.依据物质的量关系
吸收的O2
释放的CO2
＝1
>1
<1
只有有氧呼吸（底物为糖类）
有氧呼吸和无氧呼吸同时进行（底物为糖类）
底物中有脂肪等含H多的物质
a点：只进行产生酒精的无氧呼吸
b点：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
c点：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
d点：只进行有氧呼吸
典例分析1：
典例分析2：
a点：只进行产生酒精的无氧呼吸
b点：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
c点：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
d点：只进行有氧呼吸
⑤酒精量 ＜ CO2释放
仅有氧呼吸
有氧+无氧呼吸
仅无氧呼吸
有氧+无氧呼吸
⑥无CO2释放
只进行产乳酸的无氧呼吸
①O2吸收 = 0
仅无氧呼吸
②O2吸收 = CO2释放
③O2吸收 ＜ CO2释放
④酒精量 = CO2释放
细胞呼吸类型的判断（以葡萄糖为底物）
九、拓展分析
（二）细胞呼吸方式判断
3.实验探究
（经典题型：液滴移动问题）
结果预测和结论：
①若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子只进行有氧呼吸；
②若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子只进行无氧呼吸；
③若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；
④若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴 ，则说明种子只进行产乳酸无氧呼吸。
左移
不动
不动
右移
左移
右移
材料要提前消毒；必须同时具备两套装置
不动
不动
2、如果用绿色植物作实验材料，则必须进行怎样的操作？
实验拓展：测定呼吸作用速率
煮熟的种子
20%NaOH5mL
设置对照组（校对装置)
（将萌发的种子换成等量的煮沸过得种子，其他条件不变）
遮光处理
呼吸速率以单位时间的O2消耗量为指标。
1、若要消除物理因素引起的气体体积变化，应该怎么办？
将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖，一段时间后，检测各试管内的变化情况。
加入等量的氧气、葡萄糖
上清液（细胞质基质）
沉淀物（线粒体）
未离心处理过的细胞匀浆
生成 丙酮酸 和 [H]
无变化
生成 H2O 和 CO2
说明有氧呼吸的场所为 细胞质基质 和 线粒体
九、拓展分析
（三）细胞呼吸场所探究
典例分析：
九、拓展分析
（四）细胞呼吸相关计算
有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2
问题1：酵母菌以葡萄糖为呼吸底物分别进行有氧呼吸和无氧呼吸，
产生等量的CO2，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的 倍。
3
无氧呼吸：1C6H12O6 —— 2CO2 + 2C2H5OH
九、拓展分析
（四）细胞呼吸相关计算
有氧呼吸：1C6H12O6——6O2——6CO2
问题2：酵母菌以葡萄糖进行细胞呼吸，有氧呼吸和无氧呼吸
消耗的葡萄糖的量相等，则酵母菌吸收的O2和释放的CO2的体积之比为：_________。
无氧呼吸：1C6H12O6 —— 2CO2 + 2C2H5OH
吸收的O2
释放的CO2
6
8
＝
3
4
＝
3:4
C点时用于酒精发酵的葡萄糖的占比？
算一算：
九、拓展分析
（五）呼吸熵（呼吸系数）
O2吸收的量
CO2释放的量
RQ=
1.已知只有有氧呼吸时，根据呼吸熵判断底物类型
RQ =1，底物为糖类
RQ <1，底物为脂肪
RQ >1，底物为丙酮酸
九、拓展分析
（五）呼吸熵（呼吸系数）
O2吸收的量
CO2释放的量
RQ=
2.已知糖类为底物时，根据呼吸熵判断细胞呼吸方式
RQ =1，只有有氧呼吸
RQ >1，有氧呼吸与产酒精的无氧呼吸同时进行
氧气浓度
吸收的O2
释放的CO2
1
糖类
脂肪
丙酮酸
A
B
A点：只有无氧呼吸
AB段：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
B点及之后：只有有氧呼吸
变式：底物和细胞呼吸方式均未知
甲
乙
丙
O
[H] [H]
C6H12O6
1
2
3
O2
酶
酶
4
5
6
酶
2
【思考】
（1）有氧呼吸的场所：
细胞质基质和线粒体
（2）线粒体为什么不能分解葡萄糖？
①线粒体膜上无葡萄糖载体
②线粒体没有氧化分解葡萄糖的酶
（3）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？
不一定
真核细胞：
不能，如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫
原核细胞：
能，如好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸
（4）对下列有关有氧呼吸的说法进行判断：
①.生成物H2O中的O全部来自于O2，H全部来自于葡萄糖
③.水既可以作为反应物又可作为生成物
②.生成物CO2中的O来自于葡萄糖和水
④.CO2在线粒体基质中产生，O2在线粒体内膜中产生
⑥.第三阶段中释放的能量大部分用于合成ATP
葡萄糖和水
⑤.线粒体中可发生
参加反应
细胞质基质和线粒体
大部分以热能形式散失，少部分用于合成ATP
√
√
运用证据和逻辑评价论点
关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约几十亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细胞不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点？
1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA
2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。
3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。
4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。
支持：___________ 不支持：_________
1、3、4
2
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。
①松土透气可以使根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，吸收更多的CO2,缓解全球气候变暖现象；
②增强根系的水土保持能力；
③避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害；
④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。

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