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(共42张PPT)
5.3
细胞呼吸的原理和应用
馒头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是因为在发面时加入酵母菌，产生了CO2。在酿酒中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精。
酵母菌在什么条件下产生CO2？产生酒精？
一、细胞呼吸的方式（P90）
酵母菌
代谢类型：异养兼性厌氧型
呼吸方式：有氧呼吸、无氧呼吸
细胞呼吸都需要氧？
1.细胞呼吸：
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。（呼吸作用的实质）
一、细胞呼吸的方式（P90）
2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
2.细化实验变量：
如何控制有氧和无氧？
如何检测CO2和酒精？
怎样保证酵母菌生活？
1.确定实验目的：
自变量是什么？
因变量是什么？
酵母菌什么条件下产生CO2，产生酒精？
有氧 CO2
无氧 CO2+酒精
有氧/无氧条件
是否产生CO2/酒精
通气/密封
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
一、细胞呼吸的方式（P90）
2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
酒精+酸性条件下的重铬酸钾溶液：橙色→灰绿色
CO2
澄清石灰水：变混浊（混浊程度）
溴麝香草酚蓝：蓝→绿→黄（时间长短）
将每份10g的食用酵母菌放入锥形瓶中，分别向瓶中注入240ml煮沸并冷却的质量分数为5%的葡萄糖溶液。
一、细胞呼吸的方式（P90）
2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
保证O2的充分供应
吸收空气中的CO2
葡萄糖先煮沸再冷却
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果
得出结论
一、细胞呼吸的方式（P90）
2.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
进行实验
分析结果
得出结论
B瓶应封口一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？
耗尽B瓶中的O2 ，确保CO2均来自无氧呼吸。
检测CO2：根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短。
检测酒精：取酵母菌培养液的滤液，滴加0.5ml溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液，轻振并观察颜色变化。
A
B
A
B
由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，应将酵母菌的培养时间适当延长，以耗尽溶液中的葡萄糖。
一、细胞呼吸的方式（P90）
2.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
进行实验
分析结果
得出结论
①酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量CO2，不产生酒精；
②酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生少量CO2，同时也产生酒精。
①配制酵母菌培养液时，必须先将煮沸的葡萄糖溶液冷却至常温，才可加入酵母菌，为什么？
②质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
③B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，为什么？
④葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应将酵母菌的培养时间适当____以_________________。
煮沸灭菌，防止其他微生物的干扰；
放至室温，防止高温杀死酵母菌。
去除空气中的CO2，排除空气中的CO2对实验的干扰。
将O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2均来自无氧呼吸。
延长
耗尽溶液中的葡萄糖
一、细胞呼吸的方式（P90）
一、细胞呼吸的方式（P90）
3.科学方法：对比实验/相互对照实验
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
两组都是实验组。
　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，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。
二、有氧呼吸（P92）
阅读P92—93，思考以下题：
1
2
3
细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸。绝大多数生物细胞呼吸的主要形式是有氧呼吸。
二、有氧呼吸（P92）
外膜
内膜
DNA和RNA
核糖体
嵴
基质
线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构？
①具两层膜，内膜向内折叠形成嵴，使内膜的表面积大大增加。
②内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
1.主要场所：线粒体
二、有氧呼吸（P92）
2.总反应式及反应过程：
C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
酶
场所：线粒体+细胞质基质（真核细胞）
思考：真核细胞中，有氧呼吸的全过程都发生在线粒体中吗？
有氧呼吸的先由细胞质基质完成葡萄糖的初步分解，之后由线粒体完成剩下的反应。
①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，不能进入；
②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。
为什么葡萄糖不能在线粒体中氧化分解？
①
②
③
第一阶段：
①场所：
②反应式：
③能量变化：
细胞质基质
热能
少量ATP
→
→
产生[H]的过程是指氧化型辅酶I（NAD+）转化成还原型辅酶I（NADH）
葡萄糖→2丙酮酸+4[H]+能量
酶
C6H12O6
C3H4O3
（少）
第二阶段：
①场所：
②反应式：
③能量变化：
线粒体基质
热能
少量ATP
→
→
2丙酮酸+6H2O→6CO2+20[H]+能量
酶
C3H4O3
（少）
第三阶段：
①场所：
②反应式：
③能量变化：
线粒体内膜
热能
大量ATP
→
→
24[H]+6O2→12H2O+能量
酶
（大）
二、有氧呼吸（P92）
3.元素去向：
C6H12O6
2丙酮酸 + 4[H] + 少量能量
酶
2丙酮酸
+ 6H2O
6CO2 + 20[H] + 少量能量
酶
24[H] + 6O2
酶
12H2O + 大量能量
有氧呼吸总反应式：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
易错提醒：
①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。
②反应式前后的H2O不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。
③反应式中间不能用等号，要用箭头。
④反应条件“酶”不能省去。
⑤细胞呼吸的底物不只有葡萄糖。
二、有氧呼吸（P92）
4.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
二、有氧呼吸（P92）
5.特点：
相同：都是有机物氧化分解释放能量的过程。
区别：
①过程温和(常温、一定的pH等)；
②能量逐步释放；
③释放的能量有部分储存在ATP中。
意义：有利于维持细胞的相对稳定状态。
葡萄糖在细胞内彻底氧化分解和体外燃烧有哪些异同？
二、有氧呼吸（P92）
6.能量去向及效率：
C6H12O6 1moL
能量
（2870KJ）
大部分以热能形式散失
小部分977.28kJ储存在ATP
有氧呼吸
请计算：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？
977.28kJ÷2870kJ≈34.05%
977.28kJ÷30.54kJ/mol=32mol（2+2+28）
课堂小结
易错判断：
1.葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质（ ）
2.真核细胞都进行有氧呼吸（ ）
3.没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸（ ）
4.有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程（ ）
习题巩固




哺乳动物成熟红细胞
部分原核细胞在细胞质基质
三、无氧呼吸（P94）
1.场所：细胞质基质
三、无氧呼吸（P94）
2.类型：
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)＋少量能量
2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量
C6H12O6
酶
高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）
大多数植物、酵母菌等
三、无氧呼吸（P94）
3.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。
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵，产生酒精的叫酒精发酵，产生乳酸的叫做乳酸发酵。
无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？
无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。
三、无氧呼吸（P94）
4.有氧和无氧呼吸的异同点：
不同点 有氧呼吸 无氧呼吸
场所
条件
产物
能量
相同 联系 实质 细胞质基质、线粒体
细胞质基质
氧气、酶
酶
CO2+H2O
酒精+CO2，乳酸
大量能量
少量能量
分解有机物，释放能量
第一阶段反应场所和过程完全相同
提供有氧环境，抑制厌氧型微生物的繁殖。
前期通气，促进酵母菌大量增殖；后期密封，促进酵母菌无氧呼吸产生酒精。
松土增加O2浓度，促进根部细胞有氧呼吸，释放更多能量主动吸收土壤中的矿质元素。
四、细胞呼吸原理的应用（P94）
低温，酶活性降低，呼吸速率减慢；低氧，有氧呼吸速率减慢。
破伤风杆菌为厌氧菌，O2会抑制其繁殖。H2O2在过氧化氢酶的催化下分解产生O2。
慢跑氧气供应充足，避免肌肉细胞无氧呼吸产生乳酸。
四、细胞呼吸原理的应用（P94）
拓展：影响细胞呼吸的因素
（1）内部因素：
①不同种类的植物细胞呼吸速率不同。
（旱生植物＜水生植物，阴生植物＜阳生植物）。
②同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。（幼苗期、开花期大于成熟期）。
③同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。
（生殖器官＞营养器官）。
遗传因素（决定酶的种类和数量）
拓展：影响细胞呼吸的因素
（2）外部因素——温度
温度
呼吸速率
①低温下贮存蔬果。
②在大棚种植中，增加昼夜温差，减少有机物消耗，提高产量。
应
用
拓展：影响细胞呼吸的因素
CO2浓度
呼吸速率
过高CO2抑制细胞呼吸，地窖保存食品。
应
用
（2）外部因素——CO2浓度
拓展：影响细胞呼吸的因素
（2）外部因素——O2浓度
O2浓度
呼吸速率
O2浓度
呼吸速率
无氧呼吸
线粒体数量限制
有氧呼吸
拓展：影响细胞呼吸的因素
5
O2（%）
1.0
0.5
P
R
10
15
20
D
Q
T
O
CO2释放量
Q点：
D点：
R点：
各点的含义？
思
考
QD：无氧呼吸速率
OPT：有氧呼吸速率
QPT：呼吸速率
呼吸速率最低，有机物消耗最少
只进行无氧呼吸
无氧呼吸消失
B
拓展：影响细胞呼吸的因素
5
O2（%）
1.0
0.5
P
R
10
15
20
D
Q
T
O
CO2释放量
B点的含义？
思
考
QD：无氧呼吸速率
OPT：有氧呼吸速率
QPT：呼吸速率
有氧呼吸CO2释放量与无氧呼吸CO2释放量相等。
B
拓展：影响细胞呼吸的因素
（2）外部因素——水
水
呼吸速率
干燥储存。
应
用
课堂小结

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