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(共44张PPT)
第5章　细胞的能量供应和利用
第3节
细胞呼吸的原理和应用
问题探讨
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。
发酵生产葡萄酒的车间
讨论：
1.都是培养酵母菌，为什么有的通气有的需要密封？
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自身有什么意义？
有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多
密封发酵时，酵母菌将有机物分解为酒精时，也能为自身的生命活动提供少量能量。
通气让酵母菌进行有氧呼吸,有利于酵母菌快速繁殖;
密封让酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精。
酵母菌是一种单细胞真菌，它与人类的生活息息相关，我们生活中做馒头、面包、酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。
细胞内有机物的氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
酵母菌
呼吸：生物体或细胞吸入O2和呼出CO2的过程。
一、细胞呼吸的方式
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
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；
探究酵母菌细胞呼吸的方式
①自变量、因变量、无关变量分别是什么？
变量
自变量:
因变量：
无关变量：
细胞呼吸的环境
细胞呼吸的产物
有氧、无氧
影响实验结果的可变因素
酒精、CO2
注意：保证酵母菌在整个实验过程中正常生活
一、细胞呼吸的方式
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
②如何检测因变量？
（一）CO2的检测：
1.澄清的石灰水：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性 下与酒精发生反应：橙色→灰绿色
澄清→浑浊
蓝→ 绿→黄
（二）酒精的检测：
2.溴麝香草酚蓝溶液：
一、细胞呼吸的方式
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
③如何制造有氧和无氧环境？
吸收通入空气中的CO2
有氧装置
无氧装置
B锥形瓶封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接
使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境
一、细胞呼吸的方式
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
有氧装置和无氧装置在35°C下进行实验3个小时
一、细胞呼吸的方式
提出问题
做出假设
设计实验
实施实验
分析结果
得出结论
表达交流
实验现象
条件 澄清石灰水/出现的时间 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
实验结论
2. 酵母菌在有氧条件下，产生大量CO2和水；
1. 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸
3. 无氧条件下产生酒精，还产生少量CO2。
1. 酵母菌在有氧和无氧条件下进行细胞呼吸的产物是否相同？为什么只检测CO2并不能确定酵母菌的呼吸方式？
2. 如何确定酵母菌通过细胞呼吸产生的CO2量的多少？
3. 如何确定酵母菌通过无氧呼吸产生的酒精的多少？
易错提醒
不相同。因为有氧和无氧条件下均可产生CO2。
根据石灰水变浑浊的程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短。
根据重铬酸钾变成灰绿色所需时间的长短。
科学方法：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。
在本节课的探究活动中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。
对比实验也是科学探究中常用的方法之一。
一、细胞呼吸的方式
有氧呼吸
无氧呼吸
分类
外膜
内膜
嵴
内膜向内折叠形成，嵴使得内膜的表面积大大增加。
线粒体基质
酶
线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
有氧呼吸的主要场所是线粒体。
二、有氧呼吸
1.场所
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能 反应式
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸 [H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
请阅读教材P92-93，了解有氧呼吸的三个阶段，将下表补充完整。
二、有氧呼吸
2.过程
有氧呼吸各阶段所用的酶相同吗？
不相同
二、有氧呼吸
绝大多数以热能形式散失，一部分转移到ATP中。
总反应式:
C6H12O6 + 6H2O+6O2 6CO2 +12H2O+能量
酶
以上反应式中的能量能否写成ATP？
在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使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
转化效率
产生ATP mol数
=977.28/2870=34%
=977.28/30.54=32mol
二、有氧呼吸
总反应式:
C6H12O6 + 6H2O+6O2 6CO2 +12H2O+能量
酶
3.概念
细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物______________，产生_____和_____，释放______,生成_________的过程。
氧
多种酶
葡萄糖
CO2
H2O
能量
彻底氧化分解
大量ATP
物质变化：
能量变化：
有机物→
有机物中的化学能→
无机物（CO2和H2O）
热能+ATP中的化学能
二、有氧呼吸
2.过程
①主要场所：
线粒体
③能量去向：
一部分以热能形式散失 ，另一部分转移到ATP中　
②总反应式：
④有氧呼吸概念：
　　C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量
酶
有氧呼吸知识小结
⑤物质变化：
⑥能量变化：
有机物→无机物（CO2和H2O）
有机物中的化学能→热能+ATP中的化学能
细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物______________，产生_____和_____，释放______,生成_________的过程。
氧
多种酶
葡萄糖
CO2
H2O
能量
彻底氧化分解
大量ATP
1.下图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式“的实验装置，下列叙述正确的是(　　)
A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙组作为对照组
B.若取b瓶和d瓶中液体分别加入酸性重铬酸钾溶液,则d瓶内的溶液会变黄
C.实验中需控制的无关变量有温度、培养液浓度等
D.可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
C
达标练习
2.下图表示的是有氧呼吸过程,A~F表示物质,①②③表示过程,下列有关叙述不正确的是(　 )
A.可表示水的是E和F
B.表示O2和CO2的分别是D和B
C.①②③过程都是在细胞内的线粒体中完成的
D.①②③过程中,产生能量最多的过程是③
C
达标练习
三、无氧呼吸
剧烈运动后常会肌肉发酸，为什么？
三、无氧呼吸
请阅读教材P94，了解无氧呼吸的两个阶段。
细胞质基质
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+ 少量能量
酶
总反应式：
1.过程
场所：
第一阶段：
第二阶段：
1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量储存在ATP中，近69％的能量都以热能的形式散失了。
三、无氧呼吸
无氧呼吸有两种类型：
酵母菌、某些细菌、水稻根、苹果果实等
乳酸菌、动物骨骼肌细胞、马铃薯块茎、甜菜块根等
①产酒精的无氧呼吸（酒精发酵）：
②产乳酸的无氧呼吸（乳酸发酵）：
三、无氧呼吸
2.概念
有氧呼吸：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和H2O，释放能量，产生大量ATP 的过程。
细胞呼吸是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。
在 参与的情况下， 有机物经过 ，释放 的过程。
没有氧气
葡萄糖等
不完全分解
少量能量
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 反应条件 外因： 内因： 外因： 内因：
反应场所
分解产物
释能多少
特点 有机物 分解，能量 释放
相同点 ①反应条件： ②场所及过程： 阶段完全相同； ③本质： ④作用： O2
酶
酶
细胞质基质、线粒体（主要）
无氧或缺氧
细胞质基质
有机物没有彻底分解，能量没完全释放
CO2+H2O
CO2+酒精 / 乳酸
大量能量
少量能量
都需要酶和适宜的温度；
第一
分解有机物，释放能量；
为生命活动提供能量
完全
完全
达标练习
1. 人在剧烈运动时，处于暂时相对缺氧状态下的骨骼肌可以通过无氧呼吸获得少量的能量，此时葡萄糖变为（ ）
A．酒精 B．乳酸
C．酒精和二氧化碳 D．乳酸和二氧化碳
2. 有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是( )
①都在线粒体中进行 ②都需要酶 ③都需要氧
④都产生ATP ⑤都经过生成丙酮酸的过程
A．①②⑤ B．②③④ C．②③⑤ D．②④⑤
3.哺乳动物成熟的红细胞进行 呼吸。
B
D
无氧
无线粒体
四、细胞呼吸原理的应用
思考讨论
1.包扎伤口时，需要用透气的消毒纱布或“创可贴”敷料。
抑制厌氧型菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
四、细胞呼吸原理的应用
思考讨论
2.被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗。
避免破伤风杆菌无氧呼吸大量繁殖，引发破伤风。
四、细胞呼吸原理的应用
思考讨论
3.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，可以生产各种酒。
先通气进行有氧呼吸，让其大量繁殖；
先通气，后进行密封
后密封，进行无氧呼吸发酵产生酒精。
四、细胞呼吸原理的应用
思考讨论
4.花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。
增加土壤的含氧量，促进根部细胞的有氧呼吸
中耕松土
为什么稻田需要定期排水，否则水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂
避免根无氧呼吸产生大量酒精，造成烂根。
四、细胞呼吸原理的应用
思考讨论
5.为什么储藏水果、粮食的仓库，往往通过降低温度、降低氧气含量等措施，延长保质期？
减弱其呼吸作用，减少有机物的消耗以延长保质期。
四、细胞呼吸原理的应用
思考讨论
6.为什么提倡慢跑等有氧运动？
避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。
1. 与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是（ ）
A.分解有机物 B.释放能量
C.需要酶催化 D.有机物分解不彻底
2. 新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，适当延长保鲜时间的生理原因是（ ）
A.呼吸作用减弱 B.呼吸作用加强
C.光合作用减弱 D.促进了物质的分解
达标练习
D
A
五、影响细胞呼吸的因素
④水
①温度
②O2浓度
③CO2浓度
内部因素：
外部因素：
1. 不同生物呼吸速率不同
2. 同一生物不同器官呼吸速率不同
3. 同一生物在不同的生长发育时期呼吸速率不同
五、影响细胞呼吸的因素
温度
通过影响酶活性来影响呼吸速率。
温度
呼吸速率
（1）零上低温储存蔬菜和水果。
（2）大棚夜间或阴雨天适当降低温度。为了降低呼吸作用消耗有机物的量，而增加农作物产量。
（3）温水和面发酵快。
五、影响细胞呼吸的因素
水
（2）应用：种子浸泡，有利于萌发；种子晒干，有利于储藏。
（1）原理：水既是反应物，又是生成物。在一定范围内，细胞呼吸随含水量的增加而加快，超过一定范围,细胞呼吸会受到抑制。
五、影响细胞呼吸的因素
CO2浓度
（1）原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会_________(填 “促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
（2）应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
抑制
五、影响细胞呼吸的因素
O2浓度
（1）原理：
O2是有氧呼吸所必需的，但O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
四、细胞呼吸原理的应用
O2浓度
A
C
D
E
G
（2）曲线分析
氧气增多，无氧呼吸受抑制，有氧呼吸还很弱
随氧气增多，有氧呼吸增强
有氧呼吸的CO2释放量=无氧呼吸CO2释放量
①AC段, CO2释放急剧减少的原因：
②CD段CO2释放量不断上升的原因：
③E点表示：
四、细胞呼吸原理的应用
O2浓度
A
C
D
E
G
（3）呼吸方式的判断：
①O2浓度＝0时，只进行 。
②0＜O2浓度＜10%时，
进行 。
③O2浓度≥10%时,只进行 。
有氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸
无氧呼吸
四、细胞呼吸原理的应用
O2浓度
A
C
D
E
G
（4）应用：
为便于蔬菜储存和运输，氧气浓度应调节到 点的对应的氧气浓度
C
达标练习
1.酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行无氧呼吸。将酵母菌放在含有培养液的密闭锥形瓶中，测得CO 的释放量是O2的吸收量的2倍，则有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量的比为 ( )
A.1:6 B.1:3 C.1:2 D.1:1
B
一、无氧呼吸
1. 概念 2. 场所及过程 3. 总反应式 4. 能量去向
5. 有氧呼吸与无氧呼吸的比较
二、细胞呼吸原理的应用
三、影响细胞呼吸的因素
1. 内部因素 3.外部因素
四、细胞呼吸类型的判断
知识小结
细胞呼吸类型的判断
有氧呼吸：
无氧呼吸：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量（少）
酶
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2 + 能量（少）
酶
C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量
酶
类型：
①只进行有氧呼吸
②只进行产酒精的无氧呼吸
③只进行产乳酸的无氧呼吸
④既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸
⑤既进行有氧呼吸又进行产乳酸的无氧呼吸
细胞呼吸类型的判断
（1）根据是否消耗O2
不消耗O2
消耗O2
既进行有氧呼吸又有产酒精的无氧呼吸
O2=CO2
无氧呼吸
O2或既有氧呼吸又有产乳酸的无氧呼吸
只进行有氧呼吸
（2）根据有无CO2生成
无CO2
有CO2
只进行产乳酸的无氧呼吸
只进行有氧呼吸
只进行产酒精的无氧呼吸
既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸
（3）根据是否产生H2O
产生H2O
不产生H2O
一定有有氧呼吸
无氧呼吸

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