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第三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。
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
发酵生产葡萄酒的车间
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。
一、细胞呼吸方式
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌是一种单细胞真菌，它于人类的生活息息 相关。做馒头、面包、酿酒等，都是利用酵母菌 的呼吸作用。
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼 性厌氧菌，因此便于用于来研究细胞呼吸的不同 方式。
1.提出问题
·酵 母 菌 在 有 氧 和 无 氧 条 件 下 是 否 进 行 细 胞 呼 吸 产 物 又 是
什
·资料：酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精；酵母菌的 细胞呼吸会产生二氧化碳。
2.作出假设
3.设计实验
问题：
1. 怎样控制有氧和无氧的条件
接橡皮球
(或气泵)
质量分数为10%酵母菌
的 培养液
酵母菌
培养液
-2.怎样鉴定有无酒精产生 怎能鉴定有无
CO 产生 如何比较CO 产生的多少
-酒精检测： 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
-CO 检测： 1.通入澄清的石灰水： 澄清→ 浑 浊。
-2.溴麝香草酚蓝水溶液： 蓝→ 绿→ 黄
-3.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常 生活
·为酵母菌提供葡萄糖培养液，并在适宜的条
件下培养。
-4.本实验的自变量和因变量分别是什么
·自变量：有无氧气
·因变量：酵母菌的产物
·无关变量：其他影响实验结果的因素。
实验组 (对比实验)
组A: 有氧条件
组B: 无氧条件
4.实验步骤
条件 澄清石灰水/出现的时间
重铬酸钾一-浓硫酸溶液
有氧 变 混 浊 / 快
不出现灰绿色
无氧 变 混 浊 / 慢
出现灰绿色
1、酵母菌有氧呼吸产生CO , 无氧呼吸产生CO 和酒精。
2、有氧呼吸产生大量CO , 无氧呼吸产生少量CO
5.实验结果
实验现象：
二 、有氧呼吸和无氧呼吸
( 一 )有氧呼吸
1、主要场所：线粒体(见92页)
2、有氧呼吸的化学反应式
酶
C H O +6H O+6O —→ 6CO +12H O+能量
3、 有氧呼吸过程
第一阶段细胞质基质
C H O 酶 → 2 C H O + 4[H]+ 少量能量
,+6Ho 6CO +20团+少量能量
第三阶段线粒体内膜
24[H]+6 0 酶 >12H O+大量能量
总反应式 酶
6CO +12H O + 能量
第二阶段 线
C
木
4、有氧呼吸过程图解
有氧呼吸 场所 反应物 产物
释能
第一阶段 细胞质基质 主要是葡萄糖 丙酮酸 [H]
少量
第二阶段 线粒体基质 丙酮酸、H O CO 、[H]
少量
第三阶段 线粒体内膜 [H]、O H O
大量
5、有氧呼吸三阶段的比较
6、有氧呼吸概念
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。
( 一 )无氧呼吸
1、主要场所：细胞质基质
2、 无氧呼吸的化学反应式
(1)高等植物(水稻、苹果等)的无氧呼吸：
(酒精)+2C2 +少量能量
(2)高等动物和人的无氧呼吸：
(乳酸)+少量能量
3、无氧呼吸的过程
(1)第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同
(2)第二阶段细胞质基质
2丙酮酸+4[H] 酶 2CO +2酒精( C H OH)
实例：大多数植物、酵母菌等。
2丙酮酸+4[H] 酶 2乳酸( C H O
实例：乳酸菌、高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根等。
4、无氧呼吸概念
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，就是无氧呼吸。
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点 场所 细胞质基质、线粒体
细胞质基质
条件 需氧、酶、适宜温度
不需氧、需酶、适宜温度
产物 CO 、H 0
酒精和CO 或乳酸
能量变化 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
相同点 联系 反应的第一阶段完全相同
实质 分解有机物，释放能量，合成ATP
葡萄糖
丙酮酸
甘油 氨基酸
三、细胞呼吸的意义
(1)为生物体提供能量
(2)生物体代谢的枢纽
PG
2D 时泊酸 NAoH NAD 脂肪酰CoA CoA β-羟基丁酸 丙 酬
PEPADP ATP 监 NADH CoA NADH CO
M G
H 延胡常 异柠 乙 乙酰CoA 境珀酸
GDp ATP 草酰琥珀酸
草酰乙酸 天门冬氨酸 天门 DH NAD o - 酬戊二酸 CO
谷 氨 酸 a-酮 H 二酸 NAp+ NADH NH 2
氨基甲酰磷酸
NH,+CO
i
DP
P
A
O
TP
H
2A
酸
戊
氨
酮
谷
a-
HO
戊二
A
a
a
A
N
o
酸
酸C
氨
珀
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*
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酰
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NADH
NAD
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D
A
A
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F
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A
N
N
乙酸
-
Co
CoA
酸
T
D
*
果
1+… 丙酮
A
i
A
C
P
C
琥珀
AM
AT
A
酰
肝
Co
乙
橡酸
A
柠
co
x2
O
酰
H
乙
乙
P
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cp
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D
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A
A
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N
N
萃
酸
苹
AD
ADP
CO
N
N
GTP
CDP
co
A 脂肪 NA西D Ca -
脂 A c C MG CoA 草酰
AT
被 Arp
酮体
酸
VA
乙
M
H
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D
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酸
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o乙r
Co
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|So
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P
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O
P-
C
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CMT城P
胆碱
O
DP
A
C
酸
N
TP
酯
2.DrG 3⑩t 油 FMN →C→ tFA 肉碱 脂酰肉碱
酮体+
aay
P
D

A
H
F
D
H
v
FMN
CoQ
7p
AD
2NADPH 2NADP* CO R-5-p 葡萄糖 ATP →P AD p H O G- 6 F- -6:P ADP* o
H
G-1-P
UTP
HO ADP ADP P ATF NAD* H O NADt
H O+O 钛基酸
→ 生糖
生 酮
→ 生糖施生酮
磷 酸 二羟丙酬
NAD*
NADH
ADP+Pi
谷氨酰胺 H NH H0()
瓜氨酸
精氨酸代现珀酸
糖原
UDP
UDPG
UDP
甘油三酯
甘油
NH
D
ATP
ADP
a-D 甘油
→ 机酸 → 既酐 嘌吟→尿酸 →其它
三大营养物质代谢途径之间的联系
a-酮 酸
Co
骨格服 NADH NAp
核苷酸
核酸
天门冬氨酸
ATP
AMP+PP
肾排
血液 NFN
3①甘
甘氨酸 5- D- 核糖
延胡索酸*
磷 脂
精氨酸
FAD
P-1,6-BP
胆固醇
尿 素
鸟氨酸
◆柠模酸
蛋白压
曲 , 国
RN
殊 途 径
H 0
FAD
CoA
( 肝 外
→→
特
四 、影响细胞呼吸的因素
1、 温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率，于温 度影响酶催化效率的曲线特征一致。
①最适温度：细胞呼吸最强。
②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。
③低于最适温度：呼吸酶活性下降， 细胞呼吸受抑制。
呼吸速率
2、O 浓度：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸 有抑制作用。
氧气浓度
2、0 浓度
A:在O 浓度为零时只进行
无氧呼吸；
A-B:随O 浓度的升高，无
氧呼吸逐渐受到抑制，而
有氧呼吸还很弱，使得
CO 释放总量减少。
B: 呼吸作用最低点
B-C: 主 要 与有氧呼吸加强有关。
释放总量
℃02
2、0 浓度
A点：只进行无氧呼吸
B点：呼吸作用最低点
C点：无氧呼吸消失点
计算：氧气浓度为5时无氧呼吸 和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比
2、0 浓度
A点：只进行无氧呼吸 B点：无氧呼吸消失点
计算：氧气浓度为10时无氧呼
吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比
3、CO 浓度：作为呼吸产物，根据化学平衡，C02 浓度 高会抑制细胞呼吸的进行。
CO 浓度
呼吸强度
含水量
3、 水：自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
呼吸强度
先通气，后密封。先让
酵母菌有氧呼吸，大量繁 殖，再无氧呼吸产生酒精。
五 、细胞呼吸原理的应用
为伤口创造有氧环境，
避免厌氧菌的繁殖，
有利于伤口愈合。
促进根部有氧呼吸，
吸收无机盐等。
避免肌细胞因供氧不足进行 无氧呼吸，产生大量乳酸， 乳酸大量积累会使肌肉酸胀 乏力
避免破伤风芽孢杆菌等
进行无氧呼吸而大量繁殖， 引起破伤风。
思维训练
-关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种
解释：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原 始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分 解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主 细胞那里获得丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里 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。
结果预测和结论：
a. 若装置一中的液滴左 移，装置二中的液滴不 动， 则说明种子只进行有氧呼吸；
b. 若装置一中的液滴不 动，装置二中的液滴右 移， 则说明种子只进行无氧呼吸；
c. 若装置一中的液滴左 移，装置二中的液滴右移， 则说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。
活塞— 活塞一 红色液滴
红色液滴
经典题型：液滴移动问题
20%NaOH 萌发
5 mL 种子
装置2
萌发
种子
装置1
蒸馏水 5 mL
呼吸速率以单位时间的O 消耗量为指标。
1、若要消除物理因素引起的气体体积变化，应
设置对照组(校正装置)
2、如果用绿色叶片作实验材料，则必须进行怎 样的操作 遮光处理
活塞一
红色液滴
20%NaOH
5mL
子
装置2
活塞—
红色液滴
萌发 20%NaOH
种子 55 mL
测定呼吸作用速率
该怎么办
煮熟 的种
装置1
随堂检测
1.细胞进行有氧呼吸的主要场所和分解的主要 有机物分别是：( )
A.叶绿体；淀粉 B.线粒体；葡萄糖
C.线粒体；淀粉 D.细胞质基质；葡萄糖
2.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
4. 在剧烈运动时，肌肉处于暂时相对缺氧状态，葡 萄糖的消耗量剧增，但产生的A T P增加不很多，这 是因为( )
A. 大量能量以热能形式散失了
B. 大量能量在酒精中未释放出来 C. 大量能量在乳酸中未释放出来 D. 大量能量随汗流失了
5.下列关于呼吸作用产物的叙述中，只适用于有氧呼吸
的是： ( )
A. 产 生A T P B. 产生丙酮酸
C. 产生水 D. 产生二氧化碳
6 .植物在以葡萄糖为原料进行有氧呼吸过程中，释放的
CO 中的氧元素，其来源为： ( )
A.全部来自H O B.部分来自O
C. 全部来自葡萄糖 D. 部分来自葡萄糖

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