资源简介

(共35张PPT)
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
(第1-3课时)
① 摄入的是糖类等营养物质
② 直接供能的是ATP
（“能量货币”）
营养物质 → ATP
？
细胞呼吸
细胞呼吸，也称为呼吸作用：实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放能量。
温故知新：细胞的能量“货币”ATP
导入
O2
呼吸系统
循环系统
组织细胞
CO2
【注意】呼吸≠呼吸作用
气体交换
发生场所不同，实质不同。
思考：呼吸和呼吸作用(细胞呼吸）的区别在哪里？
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。
问题探讨
制作馒头
酿酒
先用温水把干酵母粉化开，加入面团中，几个小时后面团会逐渐膨大，用手抠开里面，会发现面团里面有许多孔隙。你知道这些孔隙是怎么形成的吗？
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。结合上述对氧气条件的控制，你能得到什么启发吗？
酵母菌细胞呼吸可产生CO2
酵母菌细胞呼吸可产生酒精
酵
母
菌
二.细胞呼吸的方式
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验
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？
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。
酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。
实验原理
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验
二.细胞呼吸的方式
实验材料：取材优点
酵母菌是一种①单细胞真菌（真核生物），其在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌；②繁殖快、来源获取容易
1.提出问题
2.作出假设
无氧
CO2+酒精
产生
CO2
有氧
产生
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验
问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？
问题：怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？
3.设计实验
二.细胞呼吸的方式
提出问题→做出假设→设计实验→进行实验→得出结论
探究实验步骤
设计实验
进行实验
观察结果
得出结论
提出问题
作出假设
酵母菌什么条件下产生CO2？什么条件下产生酒精？
有氧条件产生CO2，无氧条件产生CO2和酒精。
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
相同且适宜的培养条件（pH、温度、酵母菌的活性、葡萄糖浓度等）
实验原理②：CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。
实验原理③：橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生反应，变成灰绿色。
显色反应
CO2产生量
颜色变化速度
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验
二.细胞呼吸的方式
进行实验
观察结果
得出结论
提出问题
作出假设
进行实验
设计实验
B
酵母菌
培养液
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
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
B
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
无氧呼吸装置
新鲜的食用酵母菌（10g）
+5%葡萄糖溶液（240ml)
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验
二.细胞呼吸的方式
E-C-A-B
B-D
①C装置中的质量分数为10%的NaOH溶液有什么作用？
②B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？
吸收空气中的二氧化碳，排除空气中二氧化碳对实验结果的干扰。
先让酵母菌将D瓶中的氧气耗尽，确保酵母菌进行无氧呼吸。
对比实验（相互对照实验）：
设置两个或两个以上的实验组,无对照组，实验组之间相互对照通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验叫作对比实验。
设计实验
进行实验
得出结论
提出问题
作出假设
观察结果
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
黄色/快
黄色/慢
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验
二.细胞呼吸的方式
设计实验
进行实验
得出结论
提出问题
作出假设
观察结果
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
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。
酒精的检测方法？
从A、B酵母菌培养瓶中各取2ml培养液，分别注入2支干净的试管中，再向试管中分别滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，并轻轻震荡混匀。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验
二.细胞呼吸的方式
有氧呼吸装置图
接橡皮泵
质量分数为10%的NaOH溶液
酵母菌培养液
澄清的石灰水
澄清的石灰水
酵母菌培养液
澄清的石灰水
无氧呼吸装置图
油层
实验装置优化
有同学认为，在有氧呼吸实验装置中１０％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
实验后反思
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验
二.细胞呼吸的方式
思考：创造无氧的方法还有那些呢？
思考：①凉开水②冲入氮气③石蜡油
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
绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸
酵母菌单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
问题: 什么是有氧呼吸？有氧呼吸主要在哪里进行呢？
回顾导入
PART ONE
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能 反应式
第1阶段
第2阶段
第3阶段
总反应式
任务1：请自主阅读2-3分钟课本P92-93页，完成下列问题
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.有氧呼吸各阶段特征。
3.有机物中能量的去路有哪些？绝大部分能量去路呢？
4.总结有氧呼吸的概念。
5.同有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸具有哪些不同的特点？
3
有氧呼吸
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
基质
分布有氧呼吸的酶
线粒体
1.主要场所：
2.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。
3
有氧呼吸
C6H12O6
2C3H4O3
少量能量
酶
2C3H4O3
4[H]
+
细胞质基质
第1阶段
线粒体基质
第2阶段
线粒体内膜
第3阶段
6CO2
6H2O
6H2O
酶
20[H]
少量能量
6O2
24[H]
12H2O
大量能量
3.过程：
3
有氧呼吸
3.过程
第1阶段反应式：
糖酵解
第2阶段反应式：
三羧酸循环
第3阶段反应式：
氧化磷酸化
C6H12O6
酶
+ 4[H] +少量能量
2C3H4O3
+ 6H2O
酶
2C3H4O3
6CO2 +20[H] + 少量能量
酶
12H2O +大量能量
24[H] + 6O2
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第1阶段
第2阶段
第3阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸、水
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
3
有氧呼吸
6.有氧呼吸的定义：
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，同时生成大量ATP的过程。
3
有氧呼吸
7.有氧呼吸意义：
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？
有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量，这种方式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：①可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定、温和状态。
3
有氧呼吸
任务2：小组交流讨论2-3分钟下列【拓展】
：为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？
线粒体膜上没有葡萄糖载体，有丙酮酸载体，没有氧化分解葡萄糖的酶。
思考2：所有真核细胞都能进行有氧呼吸吗？
不一定。如：哺乳动物成熟红细胞只能进行无氧呼吸
可以。如：蓝细菌。细胞内有有氧呼吸相关的酶
思考3：原核细胞能进行有氧呼吸吗？
思考4：有氧呼吸哪阶段产生C02？哪阶段产生水？氧气哪阶段参与反应？
C02第2阶段线粒体基质；H2O第3阶段线粒体内膜；O2第3阶段线粒体内膜
☆思考1
3.过程
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
4.有氧呼吸总反应式：
5.有氧呼吸中元素去向：
C原子的运动轨迹：
O原子的运动轨迹：
C6H12O6
2C3H4O3
6CO 2
C6H12O6
2C3H4O3
6CO 2
6O2
12H2O
3
有氧呼吸
易错提示：
①反应式中的能量不能写成ATP。
②反应式前后的H2O不能消去
③反应式中间不能用等号，要用箭头。
④反应条件“酶”不能省去。
⑤不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖
6H2O
6CO 2
H原子的运动轨迹：
C6H12O6
6H2O
【H】
H2O
如果用18O标记氧气，那么短时间内出现放射性标记的物质？较长时间后，出现放射性标记的物质？
☆思考5：
短期内可以在生成物H2O中检测到放射性，长时间可以在CO2中检测到放射性。因为H2O既可以做为反应物又可以作为生成物
6CO 2
3
有氧呼吸
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？
②其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。
1mol葡萄糖释放能量2870kJ
有机物中化学能
①有977.28kJ转移至ATP能量效率高达34％，使32molADP转化为ATP。
8.有氧呼吸能量转换
2条
PART ONE
无氧呼吸 场所 反应物 产物 释能 反应式
第1阶段
第2阶段
总反应式
任务3：请自主阅读2分钟课本P94-95页，完成以下问题。
1.无氧呼吸的场所、反应物、产物和总反应式分别是什么？
2.有机物中能量的去路有哪些？绝大部分能量去路呢？
3.总结无氧呼吸的概念。
4.细胞呼吸对生物有什么意义？
4
无氧呼吸
细胞质基质
线粒体
C6H12O6(葡萄糖)
散失
ATP
酶
4[H]
能量
2丙酮酸
2C3H4O3
酶
2C2H5OH(酒精)
2CO2
2C3H6O3
（乳酸）
酶
1.主要场所：
细胞质基质
4
无氧呼吸
2.过程：
无氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
细胞质基质
细胞质基质
C6H12O6
2C3H4O3
[H]
2C3H4O3
[H]
少量能量
无能量
2C3H6O3
2C2H5OH和CO2
第一阶段反应式：
第二阶段反应式：
C6H12O6
酶
+ 4[H] +少量能量
2C3H4O3
2C3H6O3(乳酸)
+ 4 [H]
2C3H4O3
2CO2 + 2C2H5OH(酒精)
酶
酶
4
无氧呼吸
例：高等动物、乳酸菌、土豆块茎
例：高等植物被水淹、水果、酵母菌、大多细菌
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
乳酸发酵
酒精发酵
无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中
3.总反应式：
思考☆：同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
4
无氧呼吸
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸场所
条件
分解产物
能量
ATP 产生阶段
相同点
主要在线粒体内
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、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
有氧呼吸与无氧呼吸的比较（表格）
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。
4
无氧呼吸
（1）为生物体提供能量
（2）生物体代谢的枢纽。
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
细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽。
β氧化
4.细胞呼吸的意义：
4
有氧呼吸和无氧呼吸
1.为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？
2.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？
3.为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？
4.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？
5.为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？
6.为什么提倡慢跑？
任务1：自主阅读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？
5
细胞呼吸原理的应用
5
选用“创可贴”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。
酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。
板结的土壤及时松土透气，可以促进根细胞有氧呼吸，有利于根系的生长和对无机盐的吸收。有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。
细胞呼吸原理的应用
5
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，患者应及时请医生处理。
有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。
物质的储存：
（1）储存粮食：适宜的低温（零上）低氧，干燥（水分很少）。
（2）储存水果、蔬菜：适宜的低温（零上）低氧，适宜的湿度。
细胞呼吸原理的应用
5
1.内因：遗传因素
2.外因：环境因素
温度、O2浓度、水、CO2浓度等。
　C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +大量能量
酶
影响因素的分析
6
1.温度
最适温度时，细胞呼吸最强。 在一定范围内，呼吸强度随温度的升高而增强。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。低于最适温度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
(1)机理：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。
(3)应用：
①低温储存食品（零上）；
②大棚栽培作物在夜间和阴天适当降温。
影响因素的分析-环境因素（外因）
(2)曲线分析：
6
2.水
(2)曲线分析：在一定范围内， 细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，当含水过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。
(1)机理：水作为有氧呼吸的原料和环境影响细胞呼吸的速率。
(3)应用：
①粮食在收仓前要进行晾晒处理；
②干种子萌发前进行浸泡处理。
影响因素的分析-环境因素（外因）
6
(1)机理：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。
适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜，
抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
(2)曲线分析：CO2浓度作为呼吸抑制剂，抑制细胞呼吸，CO2 浓度越高，抑制作用越明显。
(3)应用：
影响因素的分析-环境因素（外因）
6
3.CO2浓度
(2)曲线分析：
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸；
②0③O2浓度≥c时，只进行有氧呼吸；
(1)机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(3)应用：
①中耕松土促进植物根部有氧呼吸；
②酿酒时先通氧气再密封，造成无氧环境；
③低氧(P点最适点）仓储粮食、水果和蔬菜。
4.O2浓度
影响因素的分析-环境因素（外因）
6

展开更多......

收起↑