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(共27张PPT)
5.3 细胞呼吸的原理和应用
人体的呼吸只是表象，真实情况是细胞在呼吸。
一、细胞呼吸的实质
2.实质
：呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
：活细胞内
1.发生场所
思考：细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
1mol葡萄糖 释放2870KJ能量
(977.28KJ)
有氧呼吸
热能散失 ATP
二、细胞呼吸的方式：
酵母菌是一类单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
只要氧气充足，它们就只能进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸，或者说优先进行有氧呼吸。
提出问题：
作出假设：
酵母菌是在有氧还是无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精
酵母菌在不同条件下产生的CO2是否一样多
酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精
酵母菌有氧呼吸比无氧呼吸产生的CO2多
设计实验
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件(氧气的有无)
细胞呼吸的产物(CO2的多少和酒精的有无)
影响实验结果的其他可变因素（如反应物的量、反应时间、pH、温度和酵母菌的活性等)
煮沸的目的是杀菌除O2；冷却的目的是防止高温杀死加入的酵母菌。
石蜡油密封的目的是隔绝氧气。
2.怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？ 怎样鉴定有无酒精产生？
实验思路：
通入空气；密封放置
1.怎样控制有氧和无氧的条件？
（1）检测CO2
①使澄清石灰水变浑浊
（根据浑浊程度检测CO2产生的多少）
②溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→变绿→再变黄
（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少）
（2）检测酒精：
酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色
吸收空气中的CO2，排除对实验结果的干扰。
有氧呼吸
进行实验：
无氧呼吸
B瓶应封口放置一段时间后再连通，目的是耗尽原有的氧气,保证产物中的CO2均来自无氧呼吸
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。想一想，这是为什么？
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)
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)
目的：检验空气中的CO2 是否已被完全吸收。
组装实验装置(有氧组)
A
A
该装置有没有需要改进的地方？
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
Ａ
Ｂ
两只试管各加入等量的硫酸处理过的重铬酸钾
无酒精
有酒精
对比实验：
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，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，也叫相互对照实验。
条件 澄清石灰水 重铬酸钾--浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊／快
不出现灰绿色
变混浊／慢
出现灰绿色
实验现象：
实验结论:
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
酵母菌有氧呼吸产生大量的CO2和水，无氧呼吸产生少量CO2和酒精。
实验分析
小刘实验结束后，发现两个试管中的酸性重铬酸钾溶液均变为灰绿色，试分析其原因。
①有氧呼吸装置实验操作中可能供氧不足，导致部分酵母菌进行无氧呼吸产生少量酒精。
②重铬酸钾是强氧化剂，酵母菌培养液中的葡萄糖是还原性糖，同样也可以被重铬酸钾氧化，其颜色反应与酒精相同。因此，有氧与无氧装置中酸性重铬酸钾的颜色反应可能为葡萄糖所致。
【典例1】　为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按如图所示安装好。以下关于该实验的说法，不正确的是(　　)
A．甲、乙两组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式
B．加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
C．将橙色的重铬酸钾溶液滴入B瓶中变成灰绿色，证明有酒精产生
D．乙组中B瓶先封口放置一段时间的目的是消耗B瓶中的O2以形成无氧
的环境
C
[针对训练1]下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”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，可将空气直接通入酵母菌的培养液
C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水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
有氧呼吸
无氧呼吸
细胞呼吸的方式
（主要）
外膜
内膜
基质
1、主要场所：
线粒体
三、有氧呼吸过程
内膜向内腔折叠形成嵴，增大膜面积。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
C6H12O6
①
6CO2
少量能量
ATP
热量
酶
6H2O
20[H]
12H2O
大量
能量
ATP
热量
③
少量能量
ATP
热量
4[H]
6O2
酶
细胞质基质
②
2丙酮酸
酶
线粒体基质
线粒体内膜
场所：
细胞质基质
物质变化：
产能情况：
少量能量
线粒体基质
2C3H4O3+6H2O
6CO2+20[H]＋能量
C6H12O6
2C3H4O3+4[H]＋能量
酶
线粒体内膜
24[H]+6O2
12H2O＋能量
第一个阶段
第二个阶段
场所：
物质变化：
产能情况：
酶
第三个阶段
少量能量
场所：
物质变化：
酶
产能情况：
大量能量
2.有氧呼吸的过程（三个阶段）
4、概念：
有氧呼吸是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。
有机物中稳定的化学能
热能
ATP中活跃的化学能
5、能量转化：
3、总反应式：
　　C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
①可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；
②能量能够缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
思考1.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？
在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解放2870KJ能量，其中977.28KJ储存在ATP中，其余以热能的形式散失了。计算一下，有氧呼吸的能量转换效率？这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？（形成1molATP需要30.54kJ的能量）
977.28÷2870≈34%
977.28÷30.54≈32mol
思考与讨论
7、常见考点
（1）有氧呼吸的场所：
细胞质基质和线粒体
（2）线粒体能分解葡萄糖吗？
不能
线粒体
葡萄糖
+
无反应
丙酮酸
+
线粒体
CO2＋ H２O＋能量
（3）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？
不一定
真核细胞：
不能，如哺乳动物成熟红细胞(只能进行无氧呼吸)
原核细胞：
能，
如好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸（有与有氧呼吸有关的酶）
（4）元素转移
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
第一阶段和第二阶段
第三阶段
【典例2】　如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是(　　)
A．①②④中数值最大的是①
B．③代表的物质名称是氧气
C．线粒体能完成图示全过程
D．原核生物能完成图示全过程
D
[针对训练2]　在有氧呼吸的下列反应阶段中，不在线粒体中进行的只有(　　)
A．[H]传递给O2生成水
B．C6H12O6发酵为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与磷酸反应生成ATP
B
课堂总结
细胞呼吸
探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧呼吸
有氧呼吸的场所
有氧呼吸的概念
有氧呼吸的过程
总反应式及能量变化
实验原理
实验装置及过程
实验的结果及结论—CO2和酒精的检测
1.如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题：
(1)有氧呼吸的总反应式为___________________________
____________________。
(2)有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为______个阶段，其中和氧气结合发生在第______阶段。
(3)在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第_____阶段，反应的场所是____________。
(4)图中②③分别是______、______。
C6H12O6＋6H2O＋6O2
6CO2＋12H2O＋能量
三
三
三
线粒体内膜
H2O
CO2
当堂训练
2.在有氧呼吸的反应阶段中，下列一定不在线粒体中进行的是
A.[H]经过一系列的化学反应与氧结合生成水
B.C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C.丙酮酸分解为CO2和[H]
D.ADP与磷酸反应生成ATP
√
解析　有氧呼吸的第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，该过程是在细胞质基质中进行的。

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