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(共58张PPT)
生物（人教版）
高中生物 必修一
第五章
细胞的能量供应和利用
第3节
细胞呼吸的原理和应用
汽车发动机的动力是由汽油等燃料的燃烧提供的，这一剧烈的氧化反应消耗氧气，产生二氧化碳，从而释放大量能量，驱动汽车运行。同样，细胞分裂、肌肉收缩、神经传导等生命活动也需要能量，这些能量来自于细胞内特殊的“燃料燃烧”过程——细胞呼吸（cell respiration)(图4-30)。细胞呼吸有几种方式？细胞呼吸过程中发生了哪些物质和能量的变化？其原理在农业生产和生活实践中有哪些方面的应用？
第3节 细胞呼吸的原理和应用
细胞呼吸的原理和应用（课时1）
01
1 探究酵母菌的呼吸方式
3 学习酒精检测的方法
2 学习设计相互对照实验
发面
酿葡萄酒
问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？
呼吸作用
细胞呼吸
同学们给出的答案可能有：
有氧条件下产生CO2，无氧条件下产生酒精；
有氧条件下产生酒精，无氧条件下产生CO2；
有氧条件下和无氧条件下都产生酒精和CO2 ；
有氧、无氧条件下都产生CO2，无氧条件下产生酒精；
…
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
作出假设
根据自己已有的知识和经验，针对所提出的问题作出假设
如果已有知识和经验较少怎么办？
如何作出假设？
观察
实验
查阅资料
设计实验
自变量
因变量
有氧/无氧条件
是否产生CO2/酒精
实验目的：探究酵母菌的细胞呼吸方式
CO2能使澄清石灰水变浑浊，酒精能使酸性重铬酸钾溶液由橙色变灰绿色
活动：组装实验装置
气泵
A
B
C
D
E
运用以上元件分别组装有氧呼吸和无氧呼吸装置
该实验中的无关变量如何控制？
空气中的二氧化碳
让空气先通过NaOH溶液
温度
置于相同适宜温度下
营养物质
给予相同的适量营养
无关变量的相同且适宜原则
思考：还有哪些因素会影响实验结果？
实验步骤
称取等量的两份食用酵母菌（10g）；
配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；
搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；
培养、观察、检测、记录
检测酒精的方法：
　　各取2mL酵母培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液（质量分数为95%~97%），并轻轻震荡，使其混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。
注意：是将酸性重铬酸钾溶液滴加至酵母培养液滤液中，不能反过来加！
二氧化碳产生情况
实验结果
检测酒精的产生
实验结果
刚加入重铬酸钾 一段时间以后
A
B
A
A: 有氧条件下酵母菌培养液；B: 无氧条件下酵母菌培养液
B
实验结论
1.酵母菌在有氧气条件下进行有氧呼吸，产生大量二氧化碳，不产生酒精；
2.酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生了少量二氧化碳，同时也产生了酒精。
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
思考
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。
小结
科学探究的一般过程
观察
实验
资料
自变量
因变量
无关变量
细胞呼吸的原理和应用（课时2）
02
1 细胞呼吸与体外燃烧的区别
2 有氧呼吸的过程
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
有氧呼吸的反应物和产物：
（主要）
细胞呼吸的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量的过程。
C6H12O6
O2
能量
CO2
H2O
→
+
+
+
任务一：分析有氧呼吸的产物
一、有氧呼吸
葡萄糖的燃烧
一、有氧呼吸
体外燃烧和有氧呼吸的区别
一、有氧呼吸
A组 B组 C组
细胞质基质 线粒体 细胞匀浆
加入等量葡萄糖 细胞质基质可以分解葡萄糖；
线粒体不能直接分解葡萄糖；
线粒体促进了葡萄糖的分解。
任务二：分析有氧呼吸的场所
一、有氧呼吸
大量的科学研究表明：
　　有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体。先由细胞质基质完成葡萄糖的初步分解，之后由线粒体完成剩下的部分。
任务二：分析有氧呼吸的场所
一、有氧呼吸
阅读下列材料，回答细胞质基质为葡萄糖的分解提供了什么物质？
　　科学家发现酵母汁液（主要成分是细胞质基质）能够发酵（分解）葡萄糖，但将酵母汁液加热到50℃以上，便会失效。酵母汁液经过透析（除去小分子物质）以后，也失去了发酵能力。
提供了酶和小分子物质
任务三：有氧呼吸的第一阶段
一、有氧呼吸
通常将NADH简化为[H]，读作还原氢
小分子NAD+是电子和H+的载体
一、有氧呼吸
葡萄糖（C6H12O6）
2×丙酮酸（C3H4O3）
ATP（少量）
NADH （ [H]）
场所：细胞质基质
NAD+
ADP+Pi
多种酶
任务三：有氧呼吸的第一阶段
一、有氧呼吸
线粒体电镜照片
外膜
内膜
嵴
基质
分析：线粒体的结构有哪些适于其功能的特点？
有氧呼吸的第二、三阶段
一、有氧呼吸
资料：丙酮酸在线粒体中氧化分解生成CO2和H2O。20世纪30年代，克雷布斯等科学家发现，向鸽子胸肌悬浮液中加入少量草酰乙酸（C4H4O5）或苹果酸（C4H6O5），都能大大提高丙酮酸的氧化分解速率。
根据以上资料分析，草酰乙酸或苹果酸是否是丙酮酸分解的中间产物？
任务四:有氧呼吸的第二阶段
一、有氧呼吸
丙酮酸
CO2
H2O
少量ATP
[H]
线粒体基质
任务四:有氧呼吸的第二阶段
一、有氧呼吸
资料：
线粒体内膜两侧有H+浓度差；
有一种能破坏这种浓度差的药物，可以使线粒体产生大量热，也消耗氧气，但不生成ATP。
（1）[H]和O2参与反应
（2）产生大量ATP
（3）场所：
线粒体内膜
线粒体电镜照片
任务五:有氧呼吸的第三阶段
一、有氧呼吸
能量转移路径：电子势能→H+浓度势能→ATP
任务五:有氧呼吸的第三阶段
一、有氧呼吸
第一阶段产生的[H]
线粒体内膜
第二阶段产生的[H]
H2O
O2
大量ATP
任务五:有氧呼吸的第三阶段
一、有氧呼吸
一、有氧呼吸
场所：线粒体内膜
+6H2O
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
+4[H] + 能量
场所：细胞质基质
第一阶段：
丙酮酸彻底分解
酶
6CO2 +20[H] + 能量
场所：线粒体基质
第二阶段：
2CH3COCOOH
[H]的氧化
酶
12H2O + 能量
第三阶段：
24[H] + 6O2
（大量）
（少量）
（少量）
2CH3COCOOH
（丙酮酸）
（丙酮酸）
过程
三、有氧呼吸
一、有氧呼吸
有氧呼吸的总反应式
一、有氧呼吸
C6H12O6+6O2 + 6H2O 6CO2+ 12H2O +能量
酶
有氧呼吸产生的能量及去向：
1mol的葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量2870KJ，其中977.28kJ的能量储存在ATP中（合32mol），其余的以热能形式散失掉了。
总反应式：
任务六：尝试在下图画中出有氧呼吸简要过程
一、有氧呼吸
葡萄糖
丙酮酸
少量ATP
[H]
细胞质基质
CO2
H2O
少量ATP
[H]
H2O
O2
大量ATP
细胞呼吸的原理和应用（课时3）
03
1 无氧呼吸的过程
3 影响细胞呼吸的因素
2 细胞呼吸方式的比较
4 细胞呼吸原理的应用
分析资料，了解酵母菌无氧呼吸的产物
1952年，二战后驻扎在东京的一位美国士兵虽然滴酒不沾，但也会进入醉酒的状态，难以解释的醉酒现象时常发生。
25年后，一个内科医生终于诊断出了其中的病因。原来在他的肠道里，生活着一种突变的酵母菌，这些突变酵母细胞利用摄入到人体内的糖类作为原料，通过糖酵解和乙醇发酵，制造出乙醇（酒精）。
酶
酶
酶
任务一：无氧呼吸的过程——酒精发酵
二、无氧呼吸
乳酸菌
酶
酶
任务一：无氧呼吸的过程——乳酸发酵
第一阶段：葡萄糖的初步分解
场所：细胞质基质
1.无氧呼吸过程
C6H12O6
酶
+4[H] + 能量
丙酮酸
酶
2C3H6O3(乳酸)
A.产生乳酸
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）
2C2H5OH(酒精)
+2CO2
B.产生酒精
例：大多数植物、酵母菌
酶
丙酮酸+4[H]
丙酮酸 +4[H]
第二阶段：丙酮酸不彻底分解
场所：细胞质基质
二、无氧呼吸
任务一：无氧呼吸的过程——酒精发酵
3.无氧呼吸概念：
细胞在无O2条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
2.总反应式：
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
二、无氧呼吸
任务一：无氧呼吸的过程——酒精发酵
4.无氧呼吸的总能量及去向
1mol葡萄糖分解为乳酸后，共放出196.65kJ的能量，其中有61.08KJ的能量储存在ATP中，合2molATP。近69%的能量以热能的形式散失。
二、无氧呼吸
任务一：无氧呼吸的过程——酒精发酵
思考：
为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？
二、无氧呼吸
任务一：无氧呼吸的过程——酒精发酵
二、无氧呼吸
任务一：无氧呼吸
细胞质基质
C6H12O6
2丙酮酸(2C3H4O3)
能量（热能，2ATP）
酶
[H]
2乳酸(C3H6O3)
酶
酶
2酒精(C2H6O)+2CO2
在细胞中画出无氧呼吸的过程
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。
二、无氧呼吸
无氧呼吸的概念
有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸场所
是否需氧
分解产物
释放能量
主要在线粒体内
需氧分子参加
CO2 H2O
较多能量
细胞质基质内
不需氧分子参加
C3H6O3
较少能量
CO2+
C2H5OH
有氧呼吸和无氧呼吸的相同之处
过程：第一阶段相同。
本质相同：都是在酶的催化下将有机物氧化分解，并释放能量。
任务二：比较有氧呼吸和无氧呼吸
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。
细胞呼吸的概念
三、影响细胞呼吸的外界因素
1.氧气浓度
图2
2.二氧化碳、温度
三、影响细胞呼吸的外界因素
四、细胞呼吸原理的应用
任务四：思考以下问题
1.为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？
2.为什么农业生产中要通过中耕松土，提高农作产量？
四、细胞呼吸原理的应用
任务四：思考以下问题
1.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？
四、细胞呼吸原理的应用
任务四：思考以下问题

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