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(共45张PPT)
5.2 细胞呼吸的原理和应用
酵母是一种生物膨胀剂，当面团加入酵母后，酵母即可吸收面团中的养分生长繁殖，并细胞呼吸产生了CO2 ，CO2受热膨胀,使面团形成膨大、松软、蜂窝状。酵母对面包的发酵起着决定的作用。
事例1：
事例2：在酿制的早期需要向发酵罐中通入氧气，而后期必须隔绝氧气，以产生酒精，同时发酵装置需要定期放排出气体。
前面的面包中的CO2 、啤酒中的酒精的产生都与酵母菌细胞呼吸有关。
酵母菌：一种单细胞的真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。能将糖发酵成酒精和二氧化碳，常用来酿酒、面粉发酵。
酵母菌是常用来研究细胞呼吸作用的材料，为什么呢？
细胞呼吸的实质：有机物氧化分解，释放能量。
探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
（一）提出问题
（二）做出假设
（三）设计实验
（四）进行实验
（五）分析结果，得出结论
一、细胞呼吸的方式
提出问题
探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
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；
有氧条件下产生 CO2 ,无氧条件下产生CO2和酒精；
酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？
无氧
CO2+酒精
产生
CO2
有氧
产生
1.怎样控制自变量？
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.怎样设计实验？
作出假设
设计实验
（有氧和无氧）
【合作探究】 结合事例，对以上问题做出假设？(2min)
【自主学习】 阅读教材91页，思考一下问题（3min)
CO2的检测：
①通入澄清的石灰水：
酒精的检测：
重铬酸钾溶液（酸性）
变浑浊
蓝→绿→黄
橙色→灰绿色
2.实验原理：
1.实验材料：
酵母菌
酵母菌培养液的配置（p91）
+酒精
溶有重铬酸钾的浓硫酸
灰绿色
设计实验
②使溴麝香草酚蓝水溶液：
探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
B
酵母菌培养液
【合作探究2】：运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置
C
质量分数为10%的NaOH溶液
A
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
气泵
E
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
A
酵母菌培养液
B
酵母菌培养液
气泵
E
C
质量分数为10%的NaOH溶液
D
澄清的
石灰水
D
澄清的
石灰水
思考：1.锥形瓶A、B中除了酵母菌还有需加入什么营养物质？
2.锥形瓶C的作用是什么
3.锥形瓶B为什么要放置一段时间后连接D瓶？
5%葡萄糖溶液
除去空气中的CO2，以保证D瓶中使澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
把原有的氧气消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。
探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
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、观察澄清石灰水的状态并记录。
进行实验
探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
分析结果
（1）CO2的检测及结论
由蓝变绿再变黄
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。
探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
刚加入重铬酸钾
A
B
A
B
灰绿色
橙色重铬酸钾的浓硫酸溶液
一段时间以后
分析结果
（2）检测酒精的产生情况
结论：
有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。
一、细胞呼吸的方式
细胞呼吸
有氧呼吸:产生大量CO2和水
无氧呼吸:产生酒精和少量CO2
绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸
科学方法
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
A
酵母菌培养液
B
酵母菌培养液
气泵
E
C
质量分数为10%的NaOH溶液
D
澄清的
石灰水
D
澄清的
石灰水
实验组
实验组
对比实验：
　　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。
拓展：对比实验与对照实验区别
对比实验：
对照实验：
实验组1：
实验组2：
对照组：
实验组：
结果未知
结果未知
结果已知
结果未知
科学方法
　实战训练　
1.细胞呼吸的实质是（ ）
A.分解有机物，储存能量
B.合成有机物，储存能量
C.分解有机物，释放能量
D.合成有机物，释放能量
　实战训练　
2.进行“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验，正确的操作是(　　)
A．向锥形瓶中加入50%的葡萄糖溶液
B．将实验装置放到4 ℃环境中培养
C．将10%NaOH溶液加入培养液中
D．用石灰水检测产生的CO2量
　实战训练　
3．下列有关实验的叙述，正确的是（ ）
A．可用溴麝香草酚蓝水溶液检测是否产生CO2来探究酵母菌的呼吸方式
B．酶均能与双缩脲试剂发生紫色反应
C．检验CO2时，酵母菌细胞有氧呼吸装置中的澄清石灰水比无氧呼吸装置中的澄清石灰水更浑浊
D．可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测酵母菌呼吸产生的CO2
二、有氧呼吸
【自主学习】请自主阅读课本P92-93页，完成以下问题：
1.有氧呼吸的主要场所？主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些？
2.以葡萄糖为例，有氧呼吸过程总共分为几个阶段？每个阶段的反应过程 是怎样的？发生场所在哪里？能量的产生情况如何？
3.CO2在哪个阶段产生？O2在哪个阶段被消耗？
4.分析产物CO2中“O”的来源，以及反应物O2中“O”的去向
二、有氧呼吸
1.主要场所：
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
基质
线粒体适应于有氧呼吸的主要特点：
①线粒体内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积。
②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
分布有氧呼吸的酶
二、有氧呼吸
2.过程：（三个阶段）
C6H12O6
2C3H4O3
少量能量
酶
2C3H4O3
4[H]
+
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
6CO2
6H2O
酶
20[H]
少量能量
6O2
12H2O
大量能量
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
二、有氧呼吸
3.总方程式：
能量
能量
1.CO2在哪个阶段产生？O2在哪个阶段被消耗？
2.分析产物CO2中“O”的来源，以及反应物O2中“O”的去向。
3.有氧呼吸中哪一种物质既是反应物又是生成物？
4.有氧呼吸中吸收的O2量和释放的CO2量有什么特点？
资料：1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870 kJ能量，可以使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？
其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。
1mol葡萄
糖释放能量
2870kJ
有977.28kJ转移至ATP能量效率高达34％，使32molADP转化为ATP。
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
二、有氧呼吸
3.总方程式：
4.概念 ： 细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生 ，同时释放能量，生成 的过程，叫做有氧呼吸。
O2
酶
CO2和水
大量ATP
二、有氧呼吸
（1）产生CO2的阶段 ＿＿＿＿＿
（2）产生H2O的阶段 ＿＿＿＿＿
（3）消耗H2O的阶段 ＿＿＿＿＿
（4）氧气参与的阶段 ＿＿＿＿＿
（5）产生ATP的阶段 ＿＿＿＿＿
（6）产生ATP最多的阶段 ＿＿＿＿
（7）产物H2O中的Ｏ来自于＿＿＿
（8）三个阶段的酶是否一样＿＿＿
第二阶段
一、二、三
第三阶段
第三阶段
第二阶段
第三阶段
O2
否
葡萄糖的燃烧
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。
问题探讨:
家用酸奶机可以进行酸奶和米酒发酵。酸奶发酵时，牛奶要加满，盖子的排气孔要封闭。
甜酒发酵时，米中间要挖一个窝，盖子留一个排气孔。试分析这是为什么呢
酸奶发酵是乳酸菌发酵，只进行无氧呼吸，不需要氧气，所以牛奶加满，而且发酵不产生气体，
排气孔封闭;米酒发酵时挖一个窝保留部分空气是为了让酵母菌进行有氧呼吸，繁殖更快，接着进行无氧呼吸，产生酒精和CO2,因此要开排气孔。
三、无氧呼吸
【自主学习】：请自主阅读课本P94-95页，回答下列问题；
1.无氧呼吸有几个阶段？请写出无氧呼吸过程的概念模式图。
2.哪些生物通过无氧呼吸中产生酒精？哪些生物产生乳酸？
3.无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？产生能量的去向？
4.请比较无氧呼吸和有氧呼吸的异同；
有氧呼吸 无氧呼吸
场所
条件
产物
能量
三、无氧呼吸
【自主学习】：请自主阅读课本P94-95页，请画出无氧呼吸的概念模式图。
细胞质基质
C6H12O6(葡萄糖)
酶
[H]
能量
丙酮酸
酶
C2H5OH(酒精)
CO2
C3H6O3
（乳酸）
场所：
总反应式：
C6H12O6
酶
2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量
大多数植物,酵母菌。
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）+少量能量
动物（如肌细胞）、乳酸菌、
（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）
三、无氧呼吸
【自主学习】：请自主阅读课本P94-95页，回答下列问题；
3.无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？产生能量的去向？
无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，
有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。
概念：无氧呼吸是指细胞在 条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为 的氧化产物，释放出少量能量，生成 的过程。
无氧
不彻底
少量ATP
三、无氧呼吸
【自主学习】：请自主阅读课本P94-95页，回答下列问题；
4.请比较无氧呼吸和有氧呼吸的异同；
有氧呼吸 无氧呼吸
场所
条件
产物
能量
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
氧气、酶等
酶等
CO2和H2O
酒精和CO2或乳酸
释放大量能量
释放少量能量
第一阶段反应场所和过程完全相同
相同点：
细胞呼吸的概念和意义
概念
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。
意义
（1）为生物体的生命活动提供能量
（2）生物体代谢的枢纽（如丙酮酸）
糖类
葡萄糖
丙酮酸
有氧呼吸
第二、三阶段
脂肪
甘油 + 脂肪酸
蛋白质
氨基酸
有机酸
脱氨基作用
NH3
β氧化
①无氧呼吸产物不同是由于 不同，
根本原因在于 不同。
②无线粒体的真核生物 进行 。
（如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等）；
③一些原核生物无线粒体，但 进行 。
（在 中）。
注意
催化反应的酶的种类
控制酶合成的基因
只能
无氧呼吸
可以
有氧呼吸
细胞质基质
1 温度
温度
呼吸速率
O2浓度
呼吸速率
O2浓度
呼吸速率
有氧呼吸
无氧呼吸
CO2浓度
呼吸速率
4 O2浓度
2 CO2浓度
3 H2O
四、影响细胞呼吸的环境因素及应用
1.温度：
应用：
① 储存食品（若是水果、蔬菜保鲜则
需 ）
②大棚栽培在夜间和阴天 。
③ 和面快
酶的活性
低温
零上低温
适当降温
温水
四、影响细胞呼吸的外界因素及其应用
。
2.CO2：
代谢终产物，积累过多会 。
应用：适当 浓度，有利于
水果和蔬菜的保鲜。
CO2
呼吸速率
O
抑制细胞呼吸
增加CO2
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而 。超过一定范围，则会因 而影响呼吸速率。
应用：①粮食收仓前要进行 .
（目的： ）；
②干种子萌发前进行 处理。
加快
3.水：
缺氧
晾晒
抑制细胞呼吸
浸泡
4.O2
（有氧+无氧）
（有氧呼吸）
（无氧呼吸）
CO2释
放
量
C
A
O
B
O2浓度
（氧分压）
③C点：C点之前， 。
C点之后， ；
只进行无氧呼吸
无氧呼吸和有氧呼吸同时进行
无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸
②B点： ；
无氧呼吸完全被抑制，即无氧呼吸为零
Q
P
①A点：对应O2＝0， ；
④P点：CO2释放总量 ，有机物消耗总量 ，（最适合于
仓储的低氧 浓度）；
（原因： 。）
最小
最少
有氧呼吸较弱，而无氧呼吸受抑制
⑤Q点： ；
（提醒：不等同于有氧呼吸与无氧呼吸相等） ⑥面积M： 。
有氧呼吸与无氧呼吸的CO2释放量相等
无氧呼吸过程中CO2的释放总量
（有氧+无氧）
（有氧呼吸）
（无氧呼吸）
CO2释
放
量
B
A
O
C
O2浓度
M
Q
P
4.O2
水果蔬菜保鲜：低温、低氧、中等湿度
粮食储存：低温、低氧、干燥
结合影响细胞呼吸的因素，你认为蔬菜水果和粮食应该在什么条件下储存？
为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？
为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？
为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？
为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施延长保质期？
为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？
为什么提倡慢跑？
阅读P95的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？
五、细胞呼吸原理的应用
1、缺氧的情况下，厌氧病菌大量繁殖，不利于伤口痊愈。
五、细胞呼吸原理的应用
2、酵母菌在适宜的通气，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。
4、通过降低温度和氧气含量，减弱呼吸作用
6、避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸
五、细胞呼吸原理的应用
3、①中耕松土有利于根部 ，进而促进对 的吸收；
②稻田定期排水，避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。
有氧呼吸
矿质离子
5、较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）适合在这种环境中生存并大量繁殖。
1.种子在浸水和不浸水的情况下进行细胞呼吸都能产（ ）
A.葡萄糖 B.丙酮酸 C.乳酸 D.酒精
2.如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时，分解葡萄糖产生等量的CO2 那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是( )
A 1：2 B 1：3 C 1：4 D1：6
B
巩固练习：
B
3.一运动员正在进行长跑锻练，从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如下图。图中P、Q、R三曲线依次代表( )
A. O2、CO2、乳酸 B.乳酸、CO2、O2
C.CO2、O2、乳酸 D. CO2、乳酸、O2
D
【例1】如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化．下列相关叙述，正确的是（ ）
A.氧浓度为a时，最适于贮藏该植物器官
B.氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍
C.氧浓度为c时，无氧呼吸最弱
D.氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
B
【例2】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.若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是（　D　）
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
CO2释放量 O2吸收量
a 10 0
b 8 3
c 6 4
d 7 7

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