资源简介

(共73张PPT)
细胞呼吸的原理和应用
（第一课时）
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。
讨论
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所需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂。密封为了避免空气进入，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能量。
日常生活中做馒头、面包，酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。
呼吸作用的实质：
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，也叫细胞呼吸。
【注意】呼吸≠呼吸作用
细胞呼吸是否都需要氧气？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都可以生存，属于兼性厌氧菌。
在有氧的条件下才能长期存活
在有氧无氧的条件下都能长期存活
在无氧的条件下才能长期存活
生物异化类型
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
发面
酿葡萄酒
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么
提出问题
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；
…
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？
观察
实验
查阅资料
提出问题
作出假设
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么
有氧条件下产生CO2，无氧条件下产生CO2和酒精
设计实验
确定实验目的：
自变量是什么？
因变量是什么？
细化：
如何控制自变量
如何检测因变量
控制无关变量
控制可能影响实验结果的因素
写出具体做法
方法步骤
材料用具等
设计实验的一般步骤
设计实验
呼吸产物的检测
检测产物 试剂 现象
CO2 澄清石灰水 石灰水变浑浊
溴麝香草酚蓝溶液 溶液由蓝变绿再变成黄色
酒精 酸性条件下的重铬酸钾溶液 橙色变成灰绿色
活动：运用以上元件分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置
有氧呼吸装置：甲同学 E-A-C；乙同学 ：E-D-A-C
无氧呼吸装置：甲同学 B-C；乙同学 ：B-C
气泵
A
B
C
D
E
进行实验
进行实验
酵母菌
培养液
澄清
石灰水
质量分数为
10％NaOH溶液
橡皮球
(接气泵)
A
D
C
E
有氧呼吸装置
是否完美？
澄清
石灰水
酵母菌
培养液
澄清
石灰水
质量分数为
10％NaOH溶液
橡皮球
(接气泵)
A
D
C
C
连接气泵的目的是？
NaOH溶液的目的是？
保证O2的充分供应
NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2
检验空气中的CO2 是否已被吸收干净
进行实验
无氧呼吸装置
酵母菌
培养液
澄清
石灰水
B
C
B 瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？
使酵母菌先将瓶中的O2 消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是酵母菌无氧呼吸产生的。
进行实验
吸收空气中的CO2
检测CO2的产生
检测CO2的产生
B瓶封口放置一段时间，消耗瓶中原有氧气
有氧呼吸
无氧呼吸
有氧装置
无氧装置
实验开始
实验结束后
结果分析
有氧装置产生的CO2更多
二氧化碳产生情况
溶有重铬酸钾的浓硫酸
+ A装置的酵母菌滤液
+ B装置的酵母菌滤液
灰绿色
不变灰绿色
葡萄糖（具有还原性）也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。
结果分析
无氧呼吸产生了酒精
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！
条件 澄清石灰水 重铬酸钾-浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊的程度深
无变化
变混浊的程度浅
出现灰绿色
1、酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。
有氧条件下产生大量CO2
2、酵母菌呼吸作用的类型
有氧呼吸
无氧呼吸
无氧条件下产生酒精和少量CO2
结果分析
得出结论
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。
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
实验组
实验组
如何检查酒驾？
让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬．
小结
科学探究的一般过程
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。有氧条件下细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；无氧条件下产生酒精和少量的二氧化碳。
科学家通过大量的实验结果得出结论：细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
1.配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母（ ）
2.如果产生的气体使澄清石灰水变浑浊，则酵母菌进行有氧呼吸( ）
3.橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色( )
4.在有氧和无氧条件下的实验分别是对照组和实验组( )
随堂小练习
课堂检测
1、下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，说法不正确的是( )
A.酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物
B.在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通人酵母菌的培养液
C.酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
D.酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
B
课堂检测
2、某生物兴趣小组对酵母菌细胞呼吸方式进行探究实验。他们想探究的具体问题:酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置如图(A-B)所示，请分析回答:
(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号： ;无氧条件下的装置序号: 。
(2)装置中c瓶的作用是 。b瓶中澄清的石灰水还可
用 代替。
c→a→b
d→b
除去空气中的CO2
溴麝香草酚蓝溶液
细胞呼吸的原理和应用
第二课时
回顾旧知
酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。
有氧条件下产生大量CO2和水
呼吸作用类型
有氧呼吸
无氧呼吸
无氧条件下产生酒精和少量CO2
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。
01
有氧呼吸
02
无氧呼吸
03
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
第一部分
有氧呼吸
对于绝大多数生物来说 ，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须要有氧气的参与。
一、有氧呼吸
向内折叠
1.有氧呼吸的场所：
细胞质基质和线粒体
（真核细胞)
主要场所:_______
线粒体
内膜
外膜
嵴
①
②
③
④
基质
线粒体基质中和内膜上含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
一、有氧呼吸
一、有氧呼吸
2.有氧呼吸总反应式：
葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，细胞呼吸最常利用的物质是葡萄糖。
场所：
细胞质基质
物质变化：
少量
能量
场所：
线粒体基质
物质变化：
+少量能量
酶
2C3H4O3
+6H2O
6CO2
+20[H]
+4[H]+
C6H12O6
2丙酮酸
（C3H4O3）
酶
场所：
线粒体内膜
物质变化：
+大量能量
24[H]
+6O2
12H2O
酶
3.有氧呼吸的过程：
一、有氧呼吸
第一阶段
第二阶段
第三阶段
葡萄糖的初步分解
丙酮酸的彻底分解
水的生成
小分子NAD+是
电子和H+的载体
通常将NADH简化为[H]，读作还原氢
氧化型辅酶I
还原型辅酶I
少量能量
+4[H]+
C6H12O6
2（C3H4O3）
酶
C6H12O6
+ 6O2
+12H2O
+能量
+ 6H2O
6CO2
酶
能量用于什么？
一、有氧呼吸
+4[H]
C6H12O6
2丙酮酸
（C3H4O3）
酶
酶
2C3H4O3
+6H2O
6CO2
+20[H]
24[H]
+6O2
12H2O
酶
+大量能量
+少量能量
+少量能量
一
二
三
二
三
4.有氧呼吸能量转化：
1moL葡萄糖 2870kJ
977.28kJ
储存在ATP中
1892.72kJ
以热能形式散失（大部分）
一、有氧呼吸
有氧呼吸的能量过程：将葡萄糖等有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能（大部分）。
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
34% 32mol
一、有氧呼吸
5.有氧呼吸的概念：
指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
有机物
（葡萄糖）
无机物
（CO2+H2O）
能量
变化
有机物中
稳定的化学能
ATP中
活跃的化学能
+
散失的
热能
物质
变化
体外燃烧和有氧呼吸的区别？
意义：保证有机物中的能量得到最充分的利用，有利于维持细胞的相对稳定状态。
生成CO2和H2O、非常剧烈、一次性释放能量。
生成CO2和H2O、在温和的条件下进行、逐步释放能量。
6、有氧呼吸的能量利用特点：
有氧呼吸过程温和；
有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；
这些能量有相当一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失。
一、有氧呼吸
1.葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质( )
2.真核细胞都进行有氧呼吸( )
3.没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸( )
4.有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程( )
哺乳动物成熟红细胞、蛔虫细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸
硝化细菌有全套与有氧呼吸相关的酶
随堂检测
第二部分
无氧呼吸
二、无氧呼吸
制作酸奶需要用到乳酸菌，发酵过程需要密封。
高等动物和人在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸，乳酸分泌过多，出现肌肉酸胀现象。
酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二氧化碳。
酒精发酵
乳酸发酵
酵母菌、乳酸菌等微生物的的无氧呼吸也叫发酵。产生酒精的叫做酒精发酵，产生乳酸的叫乳酸发酵 。
1、无氧呼吸的过程——酒精发酵
二、无氧呼吸
2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
C6H12O6
酶
例如：1.酵母菌；2.大部分植物细胞（如水稻根、苹果果实等）
密封有酒味
水淹烂根
定期排水
二、无氧呼吸
2、无氧呼吸的过程——乳酸发酵
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)＋少量能量
乳酸菌
例如：1.动物骨骼肌细胞；2乳酸菌；3少部分植物细胞（玉米胚乳、甜菜块茎、马铃薯块茎）
3、场所——细胞质基质
4、过程
第一阶段
场所：细胞质基质
物质变化：
C6H12O6
酶
2C3H4O3 +4 [H] + 少量能量
第二阶段：丙酮酸在酶的作用下，分解成酒精和CO2，或者转化
成乳酸
第二阶段不产能量
二、无氧呼吸
1.热能形式散失
2.合成ATP
酶
2C3H4O3
C2H5OH（酒精） + 2CO2
2C3H4O3
酶
C3H6O3（乳酸）
尝试在细胞中画出无氧呼吸的过程
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
二、无氧呼吸
二、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。
5、无氧呼吸的概念
为什么释放的能量只有少量？
无氧呼吸过程中,1mol葡萄糖在分解为乳酸以后，只释放出196.65KJ的能量，其中只有61.08KJ的能量储存在ATP中，其余69%的能量以热能形式散失。葡萄糖中大部分能量主要储存到乳酸或酒精中没有释放出来。
1、某超市有一批过保质期的酸奶出现胀袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析胀袋现象的原因，判断以下解释是否合理。
（1）是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。（ ）
（2）如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。（ ）
2、将酵母菌培养液进行离心处理，把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙三支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是（ ）
A.甲 B.丙
C.甲和乙 D.丙和乙
B
小练习
有氧呼吸与无氧呼吸都属于细胞呼吸。现在你能概括出细胞呼吸的定义了吗？
定义：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。
能为生物体提供能量
是生物体代谢的枢纽
细胞呼吸对于生物体来说有什么意义呢？
第三部分
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 场所
条件
产物
能量
相 同 点 联系 实质 意义 细胞质基质和线粒体（主）
细胞质基质
需氧、酶
不需氧、需酶
CO2、H2O
酒精+CO2 / 乳酸
热能（主）+大量（32ATP）
热能+乳酸或酒精中的化学能（主）
+少量（2ATP）
第一阶段完全相同
分解有机物，释放能量，合成ATP
为生物体的各项生命活动提供能量
三、有氧呼吸和无氧呼吸的比较
1.有氧呼吸的酶只分布在线粒体基质中和线粒体内膜上。（ ）
2.人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸( ）
3.有氧呼吸和无氧呼吸的共同中间产物有丙酮酸( )
4.在有氧和无氧的条件下，葡萄糖中能量的去向都是大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中( )
5.细胞呼吸分解有机物释放的能量大部分以热能的形式散失，只有少部分用于合成ATP( )
随堂小测
小结
注意：蓝藻、硝化细菌、根瘤菌等生物的有氧呼吸场所完全在细胞质基质中。
细胞呼吸的原理和应用
第三课时
01
细胞呼吸原理的应用
02
影响细胞呼吸的因素
03
探究细胞呼吸的方式
第一部分
细胞呼吸原理的应用
一、细胞呼吸原理的应用
选用透气的创可贴或纱布等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时到医院治疗。
一、细胞呼吸原理的应用
储存粮食、水果的最好条件是低温（零度上）、低氧、适当增加二氧化碳浓度。
这样可以减弱细胞的呼吸作用，以延长保质期。
一、细胞呼吸原理的应用
制作面包、馒头、酿酒时需要用到酵母菌。
酿酒时先通气是为了让酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖。达到一定数量后就可以密封，让酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精，达到酿酒的效果。
制作泡菜、酸奶需要用到乳酸菌。乳酸菌在无氧条件下产生乳酸。
一、细胞呼吸原理的应用
提倡进行慢跑等有氧运动，因为有氧运动可以避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸，乳酸堆积会使肌肉酸胀乏力。
一、细胞呼吸原理的应用
中耕松土的目的：促进根细胞的有氧呼吸，产生更多能量，促进根对无机盐离子的吸收。
稻田定期排水（或种子不能掩埋过深）：避免产生大量的酒精，对细胞有毒害作用，烂根或烂种子。
第二部分
影响细胞呼吸的因素
(1)原理：温度通过影响 进而影响细胞呼吸速率。
1.温度
酶的活性
呼吸速率
温度/℃
(2)应用
a.温室栽培中增大昼夜温差(降底夜间温度)以减少夜间呼吸消耗有机物。
b.食物的储存保鲜常采用低温法（零上低温）
零上低温：既能降低有机物消耗，又不破坏植物组织
二、影响细胞呼吸的因素
2.氧气
O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用
（1）A点（O2含量为0）：只进行无氧呼吸。
（2）AC段：有氧+无氧（CO2的产生量＞O2的吸收
量）
（3）Ｃ点以后：只进行有氧呼吸（产生的CO2的
量=吸收O2的量）。
（4）Ｂ点：无氧呼吸与有氧呼吸速率相等，此
时CO2的总释放量最低。
D点：O2浓度超过一定值时，无氧呼吸消失。
二、影响细胞呼吸的因素
5 10 15 20 25
有氧呼吸
O2%
CO2释放量
无氧呼吸
CO2的总量
A
C
D
B
下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，单位时间O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是（ ）
A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用
B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行
无氧呼吸
C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行
有氧呼吸
D.保存该器官时，氧气浓度越低越好
及时巩固
O2吸收量
O2%
气体交换的相对值
CO2释放量
P
0 5 10 15 20
1.0
0.5
C
二、影响细胞呼吸的因素
3.CO2浓度
4.水
（1）原理：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。
（2）应用：
在蔬果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，自由水含量高呼吸旺盛。 当含水量过多时，呼吸速率减慢甚至死亡。
应用：
种子的储存要风干；合理灌溉。
第三部分
探究细胞呼吸的方式
1.根据反应物和产物
消耗O2
产生H2O
产生酒精或乳酸
无CO2释放
一定存在有氧呼吸
一定存在有氧呼吸
一定存在无氧呼吸
一定为产生乳酸的无氧呼吸
三、探究细胞呼吸的方式
C6H12O6
2 C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
酶
2 C2H5OH（酒精）
+ 2CO2 + 少量能量
C6H12O6
酶
4
2.根据物质的量的关系
变化特点 细胞呼吸的方式
CO2释放量>O2产生量 有氧呼吸+酒精发酵
多余的CO2来自酒精发酵
CO2释放量=O2产生量 只进行有氧呼吸
酒精量＝CO2量 只进行无氧呼吸
酒精量＜CO2量 有氧呼吸+酒精发酵
多出的CO2来自有氧呼吸
不消耗O2，释放CO2 只进行无氧呼吸产生酒精和CO2
无CO2释放 只进行无氧呼吸产生乳酸
三、探究细胞呼吸的方式
三、探究细胞呼吸的方式
3.根据反应场所
真核细胞
有线粒体参与
只在细胞质基质进行
无氧呼吸
有氧呼吸
结果预测(红色液滴移动情况) 相应结论
装置A 装置B 1
２
３
４
左移
不移
右移
不移
右移
左移
不移
不移
只有有氧呼吸
只有无氧呼吸
两种呼吸都有
细胞死亡
三、探究细胞呼吸的方式
实验法判断酵母菌呼吸类型
过程
本质
应用
环境因素
意义
工业生产：酿酒、饲料
农业生产：中耕松土
健康生活：包扎伤口
为各项生命活动提供能量
氧气浓度
二氧化碳浓度
温度
水
分解有机物释放能量
葡萄糖→丙酮酸
丙酮酸→酒精
或乳酸
释放能量
小结
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：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里获取能量。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。
线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。
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。
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。
线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。
知识拓展
线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。
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。
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。
线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。

展开更多......

收起↑