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(共40张PPT)
细胞呼吸的原理和应用
问题探讨
讨论：
2.不同条件下的产物是一样的吗？
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。
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧环境下都能生存，属于异养兼性厌氧菌。以出芽生殖的方式产生后代。
1.酵母菌是否在有氧和无氧条件下都能生活？
“呼吸”和“呼吸作用”有什么区别？
“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程，而“呼吸作用”是指细胞内有机物分解释放能量的过程。呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸。
设计实验探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题
作出假设
设计实验
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么
有氧条件下产生二氧化碳，无氧条件下产生酒精
探究酵母菌的呼吸方式
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
控制那些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
自变量
有氧/无氧
通气/密封
自变量和因变量
因变量
CO2/酒精
用澄清石灰水、重铬酸钾溶液检测
CO2能使澄清石灰水变浑浊
酒精能使酸性重铬酸钾溶液由橙色变灰绿色
其它量保持一致
探究酵母菌的呼吸方式
设计实验：
控制无关变量
空气中的二氧化碳
让空气先通过NaOH溶液
温度
置于相同适宜温度下
营养物质
给予相同的适量营养
无关变量的相同且适宜原则
思考：有哪些因素会影响实验结果？
探究酵母菌的呼吸方式
设计实验：
搭建实验装置
气泵
A
B
C
D
E
尝试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：
无氧呼吸装置：
探究酵母菌的呼吸方式
B-D
E-C-A-D
设计实验：
酵母菌培养液
酸性重铬酸钾
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、检测、记录
探究酵母菌的呼吸方式
进行实验
进行实验
思考：
如何说明CO2产生的多少？
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，这是为什么？
NaOH和澄清石灰水作用是什么？
培养时适当延长酵母菌的培养时间，为什么？
根据石灰水的浑浊程度
可以让酵母菌消耗完瓶中原有氧气,创造无氧环境。
探究酵母菌的呼吸方式
10%NaOH的作用是：吸收空气中的CO2 澄清的石灰水作用是：检测CO2的产生
葡萄糖能与酸性重铬酸钾反应，培养时间延长耗尽溶液中的葡萄糖
产物鉴定
探究酵母菌细胞呼吸的方式
CO2的检测
①通入澄清的石灰水：
②使溴麝香草酚蓝水溶液：
酒精的检测
酸性重铬酸钾溶液：
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
橙色→灰绿色
探究酵母菌的呼吸方式
分析结果
条件 澄清的石灰水的变化/出现变化的时间 酸性重铬酸钾溶液
A组(有氧)
B组(无氧)
变浑浊，速度快
变浑浊，速度慢
无变化
出现灰绿色
+B装置的2ml
酵母菌滤液
探究酵母菌的呼吸方式
得出结论
酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的H2O和CO2，在无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生少量的CO2。
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
探究酵母菌的呼吸方式
1、下图是某研究小组在探究酵母菌的细胞呼吸方式时的两套实验装置图，下列分析合理的是
A.为检验空气中的CO2是否被A瓶完全吸收，可在B瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶
B.实验中发现C瓶先变混浊后又澄清了，说明实验不成功
C.实验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾检测E瓶中物质会出现灰绿色
D.D瓶封口后应立即接通E瓶，防止D瓶中的培养液被分解完
A
2、将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是
A.探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B.经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C.实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D.改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
B
呼吸作用
C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
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，生成许多ATP的过程。
有氧呼吸
1.概念
外膜
内膜
DNA/RNA
嵴
增大膜面积
分布有氧呼吸的酶
基质
有氧呼吸
2.场所：线粒体和细胞质基质
有氧呼吸三个阶段的比较
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
1C6H12O6
2C3H4O3和4[H]
少量
2C3H4O3和6H2O
6CO2和20[H]
少量
24[H]和6O2
12H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸
3.过程
葡萄糖
初步分解
丙酮酸
彻底分解
[H]的氧化
有氧呼吸
3.过程
C6H12O6
+ 6O2
+12H2O
+能量
+ 6H2O
6CO2
酶
总反应式:
物质变化：
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 → 热能散失+ATP中活跃的化学能
有氧呼吸
3.过程
有氧呼吸
1.在细胞内，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？
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，能量转化效率为34%
4.能量利用特点
有氧呼吸
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。
2.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？
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
（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？
真核细胞：
不能，如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫
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
有氧呼吸
5.注意
1、葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现的放射性化合物是
A.丙酮酸 B.乳酸
C.二氧化碳 D.水
2、在呼吸作用过程中，水作为反应物和生成物分别发生在
A．第一阶段和第二阶段 B．第二阶段和第三阶段
C．第三阶段和第一阶段 D．第三阶段和第二阶段
D
B
3、下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：
C6H12O
1
2
3
O2
酶
酶
4
5
6
酶
[H] [H]
(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质名称：________、 、 。
(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少 、 、 。
(3)有氧呼吸的主要场所是_________，进入该场所的呼吸底物是________。
(4)用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是__________________________
葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
H2O
丙酮酸
CO2
少
少
大量
线粒体
丙酮酸
1.概念：
细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，释放少量能量，生成少量ATP的过程。
2.场所：细胞质基质
无氧呼吸
3.过程：
C6H12O6
+2CO2
酶
2C2H5OH
+能量
C6H12O6
（乳酸）
酶
2C3H6O3
+能量
高等植物、酵母菌缺氧
高等动物和人、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌缺氧
酒精发酵
乳酸发酵
无氧呼吸
C6H12O6
酶
2C3H4O3+4[H]+（少量）能量
1）
2）
酶
2C3H4O3+4[H] 2C3H6O3
C6H12O6
酶
2C3H4O3+4[H]+（少量）能量
1）
2）
酶
2C3H4O3+4[H] 2C2H5OH+ 2CO2
3.过程：
高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。
人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。
无氧呼吸
4.意义：
(1)有氧呼吸三个阶段都产生ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP
(2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。
(3)人体产生的CO2全部来自线粒体。
(4)微生物的无氧呼吸也称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。
(5)无氧呼吸的产物酒精或乳酸中仍含有大量能量未释放出来
无氧呼吸
5.注意：
类 型 比较项目
场所
第一阶段 细胞质基质
第二、三阶段 线粒体
细胞质基质
条件
O2、酶
无O2 、酶
产物
CO2和H2O
CO2、酒精或乳酸
释放能量
较多（三个阶段均合成ATP）
较少(第一阶段合成ATP)
有氧呼吸
无氧呼吸
1.有氧呼吸与无氧呼吸之间的区别：
分解程度
彻底
不彻底
不
同
点
相同
点
过程
实质
第一阶段反应完全相同
分解有机物，释放能量，合成ATP
呼吸作用
2.细胞呼吸的意义
（1）为生物体的生命活动提供能量。绝大多数生命活动的所需要的能量都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。
（2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。
呼吸作用
①不同生物种类，呼吸速率不同。
②同一生物的不同器官或组织,呼吸速率不同。
③同一器官不同生长发育阶段，呼吸速率不同
3、影响呼吸速率的因素及其应用
内因
呼吸作用
1.温度：
温度和pH都是通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
应用：①温室栽培增加昼夜温差
② 贮存蔬菜、水果，适当降温
2.pH：
外因
3.氧气浓度
氧气浓度为0-10时，CO2释放量>O2吸收量，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
氧气浓度对植物非绿色器官的呼吸速率的影响。
氧气浓度为0时，不吸收O2,只释放CO2，只进行无氧呼吸。
呼吸作用
氧气浓度为10时，O2吸收量=CO2释放量，只进行有氧呼吸。
应用：a.中耕松土，促进根部有氧呼吸，为主动运输提供能量，从而有利于矿质元素的吸收。
b. 在储存蔬菜、水果、粮食时，为了减少有机物消耗，应控制低氧环境。
氧气浓度为5时， CO2释放量最少，有机物消耗最少，呼吸作用最微弱。
O2%
气体交换相对值
O2吸收量
A
C
CO2生成
B
O
1、A点、C点、R点的含义？AB 段急剧下降的原因？OAC面积的含义是？
R
10
D
（=有氧呼吸CO2释放量）
2、绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气变化曲线？
A点：
C点：
R点：
AB段下降：
OAC面积：
只进行无氧呼吸
无氧呼吸消失点，之后只进行有氧呼吸。
CO2产生量最少，细胞呼吸最弱。
有氧呼吸微弱，无氧呼吸受抑制。
无氧呼吸产生的 CO2总量。
O2%
气体交换相对值
O2吸收量
A
C
CO2生成
B
O
4.哪个点对应的氧气浓度最有利于蔬果的贮存？为什么？
R
10
D
（=有氧呼吸CO2释放量）
3.若绿线被蓝线分成两等份，说明什么？此时两种呼吸方式消耗的葡萄糖的比是？
说明此时有氧呼吸和无氧呼吸的产生CO2的量相等。
有氧：无氧=1：3
R点
细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。
4.水含量
自由水含量多，新陈代谢加快，呼吸作用强度上升。过高氧气不足，呼吸降低。
应用
粮食储存：干燥
水果蔬菜储存：一定湿度
5.CO2浓度
高浓度 CO2 使呼吸速率显著降低。
应用
增加 CO2 的浓度可以使蔬菜水果保鲜。
呼吸作用
①包扎伤口用透气消毒纱布或松软创可贴
②用酵母菌酿酒
③用醋酸杆菌生产食醋
④用谷氨酸棒状杆菌生产味精
⑤松土
⑥稻田定期排水
⑦破伤风抗毒血清
⑧慢跑
a.促进无氧呼吸
b.抑制无氧呼吸
c.促进有氧呼吸
醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足
和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大
量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。
谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠──味精。
呼吸作用
课堂小结
谢 谢

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