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(共48张PPT)
第5章 细胞的能量供应与应用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
第2课时
三、无氧呼吸
当你在体育课或活动课上剧烈运动后，第二天为什么会出现肌肉酸疼的现象？买来的水果放在袋子里较长一段时间后，打开袋子可能会出现酒味，这又是为什么？
第3节
无氧呼吸
细胞呼吸的原理和应用
能进行无氧呼吸的生物
（1）任何阶段都没有氧的参与下，酵母菌、乳酸菌、破伤风芽孢杆菌等能够进行无氧呼吸。
（2）在缺氧条件下，马铃薯块茎、水稻根、苹果的果实等植物器官的细胞、动物骨骼肌的肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等，也能进行无氧呼吸。
第3节
无氧呼吸
细胞呼吸的原理和应用
无氧呼吸的场所
细胞质基质；
无氧呼吸的过程
两个阶段；
C6H12O6→2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+少量能量
酶
第一阶段
与有氧呼吸第一阶段完全相同!
无氧呼吸最常利用的物质——【葡萄糖】
第二阶段
2C3H6O3(乳酸)
2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]
2C2H5OH(酒精) + 2CO2
酶1
酶2
无氧呼吸只在第一阶段产生少量能量。
第3节
无氧呼吸
细胞呼吸的原理和应用
依据两个阶段的反应物和产物，写出
无氧呼吸的总反应方程式。
无氧呼吸总化学反应式
提示：
适用生物或细胞：动物的肌细胞、乳酸菌、甜菜的块根、马铃薯块茎、玉米的胚等。
人和其他动物体内CO2只能来自有氧呼吸所产生，即使发生无氧呼吸（如剧烈运动时）也不会产生CO2（产物为乳酸）
第3节
无氧呼吸
细胞呼吸的原理和应用
依据两个阶段的反应物和产物，写出
无氧呼吸的总反应方程式。
无氧呼吸总化学反应式
提示：
适用生物或细胞：绝大多数植物细胞、酵母菌等。
第3节
无氧呼吸
细胞呼吸的原理和应用
1 mol葡萄糖经过无氧呼吸，释放196.65 kJ的能量，其中61.08 kJ储存在ATP中，其余以热能形式散失。试计算：
1）无氧呼吸消耗1mol葡萄糖能合成多少ATP？
2）为什么无氧呼吸只能释放少量能量？剩余的能量都去哪了？
无氧呼吸的能量利用
【旁栏-相关信息】P94
产生ATP = 61.08 / 30.54 = 2 mol
1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放2870kJ的能量。
提示：
无氧呼吸只在【第一阶段】产生少量能量，生产少量的ATP。
葡萄糖的分解不彻底，还有大量的能量存留在【酒精或乳酸】中
第3节
无氧呼吸
细胞呼吸的原理和应用
1.无氧呼吸第一阶段产生【H】并没有积累，而是在第二阶段还原丙酮酸形成乳酸或者是酒精和CO2；
2.无氧呼吸的产物是乳酸还是酒精，与细胞内酶的种类有关；
3.只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段没有能量释放，无ATP合成。
4.无氧呼吸释放能量少是因为：进行不彻底的氧化分解，大部分能量储存在酒精或乳酸中。
过程小结
第3节
无氧呼吸
细胞呼吸的原理和应用
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。
概念
提示：
把酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸称作发酵。产生酒精的叫做酒精发酵（酵母菌在无氧条件下酿酒），产生乳酸的叫做乳酸发酵（乳酸菌在无氧条件下制作酸奶、泡菜）。
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
第3节
细胞呼吸
细胞呼吸的原理和应用
有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并且生成ATP的过程。
概念
(1)为生物体提供能量。
(2)生物体代谢的枢纽。
意义
第3节
细胞呼吸
细胞呼吸的原理和应用
细胞呼吸是
生物体代谢的枢纽
细胞呼吸产生的中间产物可转化为甘油、氨基酸等非糖物质。
非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。
蛋白质、糖类和脂质代谢，都可通过细胞呼吸过程联系起来。
归纳总结——判断细胞呼吸的方式
1.既无O2的吸收也无CO2的释放，则呼吸方式为：产乳酸的无氧呼吸；
2. 无O2的吸收有CO2的释放，则呼吸方式为：产酒精的无氧呼吸；
3.既有O2的吸收也有CO2的释放，且O2吸收量 = CO2释放量，则呼吸方式为：只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸同时进行；
4.既有O2的吸收也有CO2 的释放，且O2吸收量＜ CO2释放量，则呼吸方式为：同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸；
5.若细胞O2吸收量 > CO2释放量，说明：细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。
归纳总结——判断细胞呼吸方式的依据
课堂练习
7.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是（ ）
A. a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B. b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率
C. c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D. d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸
D
课堂练习
8.下列关于无氧呼吸的叙述，正确的是(　　)
A.无氧呼吸与有氧呼吸是两个截然不同的生理过程
B.剧烈运动过程中，人体内的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
C.无氧呼吸第一阶段和第二阶段都是在细胞质基质中进行
D.无氧呼吸中葡萄糖中的化学能除转移至ATP外，其余的都储存在酒精或乳酸中
C
四、细胞呼吸原理的应用
第3节
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的原理和应用
生活—传统食品的制作
酵母菌、乳酸菌等微生物的细胞呼吸
第3节
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的原理和应用
生活—水果、粮食的储存
提示：
储存水果、蔬菜：
零上低温、低氧、高CO2、【一定湿度】
提示：
储存粮食：
零上低温、低氧、高CO2、【干燥】
降低水果、粮食的细胞呼吸，减少有机物消耗。
第3节
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的原理和应用
生活—受伤后处理
提示：
包扎伤口时，需用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口。防止厌氧微生物滋生。
提示：
皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。破伤风芽孢杆菌只能进行无氧呼吸。
第3节
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的原理和应用
生活—倡导有氧运动
提示：
提倡慢跑、打太极拳等有氧运动：促进肌细胞有氧呼吸，避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生乳酸，使肌肉酸胀。
第3节
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的原理和应用
生产—生产各种酒
提示：
利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下生产各种酒。
第3节
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的原理和应用
生产—生产调味品
提示：
利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌等生产食醋或味精。
第3节
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的原理和应用
生产—农业生产上
提示：
中耕松土，适时排水，就是改善氧气供应来促进根的细胞呼吸，有利于无机盐的吸收。
五、细胞呼吸的影响因素
第3节
细胞呼吸的影响因素
细胞呼吸的原理和应用
内部因素——遗传因素
（1）不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物。
（2）同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。
（3）同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
第3节
细胞呼吸的影响因素
细胞呼吸的原理和应用
外部因素——温 度
原理：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸作用强度。
应用：
①贮存水果时，适当降低温度。
②在农业上，例如大棚蔬菜夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗，提高产量。
提示：
①在一定温度范围内，随温度的升高，细胞呼吸增强；
②在最适温度（a点所对应的温度），细胞呼吸最强；
③温度高于最适温度，酶的活性下降（甚至变性失活），细胞呼吸受抑制。
a
第3节
细胞呼吸的影响因素
细胞呼吸的原理和应用
外部因素——氧气浓度
原理：O2是有氧呼吸所必需的，但O2对无氧呼吸有抑制作用。
氧气浓度对有氧呼吸强度的影响
氧气浓度对无氧呼吸强度的影响
提示：
一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，但氧气浓度达到一定值时，不再增加(底物的量或酶的量限制）。
提示：
无氧呼吸随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度达一定值时，被完全抑制。
第3节
细胞呼吸的影响因素
细胞呼吸的原理和应用
外部因素——氧气浓度
氧气浓度对酵母菌(或植物非绿色器官)的呼吸作用强度的影响。
提示：
① 氧气浓度为0时：
有氧呼吸速率为0，
只进行无氧呼吸，
有机物消耗量较多。
② 氧气浓度0-b时：
有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，
有氧呼吸速率增大，
无氧呼吸速率减小。
第3节
细胞呼吸的影响因素
细胞呼吸的原理和应用
外部因素——氧气浓度
氧气浓度对酵母菌(或植物非绿色器官)的呼吸作用强度的影响。
提示：
③ 氧气浓度为a时：
无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱，
细胞呼吸较弱，消耗有机物较少。
储存蔬菜、水果、粮食等，应控制氧气浓为a(或a附近)。
④ 氧气浓度为b时：
无氧呼吸被完全抑制，细胞呼吸只进行有氧呼吸。
第3节
细胞呼吸的影响因素
细胞呼吸的原理和应用
外部因素——氧气浓度
原理：O2是有氧呼吸所必需的，但O2对无氧呼吸有抑制作用。
应用：
① 中耕松土，可增强根的呼吸作用，有利于矿质元素的吸收。
② 在储存蔬菜、水果、粮食时，为了减少有机物消耗，应控制低氧(a点氧气浓度)环境。
第3节
细胞呼吸的影响因素
细胞呼吸的原理和应用
外部因素——含水量
原理：在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增大。
应用：
① 干种子萌发前进行浸泡处理，促进种子的细胞呼吸；
② 粮食在收仓前要进行晾晒处理，降低种子的细胞呼吸。
第3节
细胞呼吸的影响因素
细胞呼吸的原理和应用
外部因素——CO2浓度
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。
应用：
在蔬菜和水果保鲜中，适当增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗可提高保鲜效果。
课堂练习
9.下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图回答下列问题：
(1)A点表示植物组织释放的CO2较多，这些
CO2是_________的产物。
(2)A到P，CO2的释放量急剧减少，其原
因是_____________________________。
(3)外界氧浓度在10％以下时，该器官的呼
吸作用方式是___________________。
(4)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是 _________，进行此种呼吸方式所用的底物是________。
A
C
无氧呼吸
氧气增加，无氧呼吸受到抑制，有氧呼吸强度较弱
有氧呼吸和无氧呼吸
有氧呼吸
葡萄糖
六、拓展-植物呼吸方式的实验设计
第3节
植物组织细胞呼吸速率的测定方法
细胞呼吸的原理和应用
植物呼吸作用的指标
(以发芽种子为例)，植物呼吸作用吸收氧气，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移。
单位时间内液滴向左移动的距离代表单位时间内氧气的消耗量即可表示呼吸速率。
第3节
植物呼吸方式的实验设计
细胞呼吸的原理和应用
实验设计
欲探究某植物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)：
NaOH的作用是将细胞呼吸产生的CO2吸收，测定的是O2吸收量。
装置二测定的是有氧呼吸O2吸收量与细胞呼吸CO2释放量的差。
不动、左移
不动、右移
第3节
植物呼吸方式的实验设计
细胞呼吸的原理和应用
实验结果及结论
第3节
植物呼吸方式的实验设计
细胞呼吸的原理和应用
实验分析
【讨论01】为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置应该如何设置？
提示：
为防止气压、温度等物理膨胀因素对实验结果造成的影响，对照装置与装置二相比，不同的是用煮熟的种子代替发芽的种子，其余均相同。
第3节
植物呼吸方式的实验设计
细胞呼吸的原理和应用
实验分析
【讨论02】若需探究一株绿色植物的呼吸方式，装置还应该做怎样的处理？
提示：
此时装置应置于黑暗中，或将装置套上黑罩以遮光。防止植物进行光合作用对实验结果造成的影响。
课堂练习
10.右图表示某绿色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，无氧呼吸消耗的葡萄糖
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，无氧呼吸的强度与有氧
呼吸相等
B
第3节
运用证据和逻辑评价论点
细胞呼吸的原理和应用
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。
√
√
√
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。
知识总结
第3节
细胞呼吸的原理和应用
练习与应用P96
1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析涨袋现象的原因，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.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧气浓度下，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
一、概念检测
C
×
√
3.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，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3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
一、概念检测
B
二、拓展应用
1.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。
【提示】松土透气可以使根部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；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，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。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。
二、拓展应用
2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤？结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸？你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记？
【提示】有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以大胆作出这样的推测:在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测，地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸，体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。

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