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引入新课
18世纪，法国化学家拉瓦锡根据实验发现：物质燃烧时需要与氧气剧烈作用，并把呼吸作用比作“缓慢燃烧过程”。后来人们发现：呼吸作用的实质是细胞内有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
【提出问题】
细胞呼吸是否一定需要氧？
生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
第3节 细胞呼吸的原理和应用(第1课时)
第5章 细胞的能量供应和利用
探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式
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。而在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
酵母菌
单细胞的真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。其细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，可通过测定在有氧条件和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的类型。
探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式
（2）做出假设
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行呼吸。酵母菌在有氧条件下，产生CO2 ，在无氧条件下产生酒精和CO2 。
有氧呼吸产生的CO2量比较多。
（1）提出问题
酵母菌是否在有氧和无氧条件下都能进行呼吸？
其呼吸产物是否相同？有氧和无氧条件下产生的CO2量是否一样多？
（3）设计实验
明确实验目的，科学设计实验
自变量、因变量、无关变量
设置对照实验
根据实验需要，理清实验步骤，关注以下问题。
①怎样控制有氧和无氧条件？
②怎样鉴定酒精和CO2的产生？如何比较CO2产生的多少？
探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式
酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色
产物检测
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溴麝香草酚蓝溶液：蓝→绿→黄
(根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少)
（1）检测CO2
（2）检测酒精
探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式
（4）进行实验
探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式
（5）实验结果
观察项目 有氧装置 无氧装置
澄清石灰水变浑浊程度
溴麝香草酚蓝溶液颜色变化时间
重铬酸钾检验情况（酸性条件）
浑浊程度高
浑浊程度低
颜色变化时间短
颜色变化时间长
无颜色变化
橙色→灰绿色
（6）实验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。
在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2
在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2
探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式
表达交流
甲组中通过含NaOH溶液的目的是什么？
去除空气中CO2 ，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧条件产生CO2所致。
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的目的是什么？
消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。
A、B培养瓶中加入煮沸后冷却的葡萄糖溶液，加热煮沸的目的是什么？
除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响。
杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌，避免对实验结果的干扰。
探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式
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“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来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。
科学方法 对 比 试 验
对比实验也是科学探究中常用的方法之一。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
1、酵母菌细胞呼吸的产物
有氧：CO2+H2O
无氧： CO2+酒精
2、细胞呼吸：有氧呼吸、无氧呼吸
3、对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。这一过程必须有氧气的参与。
请同学们快速阅读教材P92-P93有氧呼吸有关部分，思考有氧呼吸的过程是怎样的？
概念：
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，同时生成大量ATP的过程。
对象：
是绝大多数生物细胞呼吸的主要方式
场所：
细胞质基质、线粒体（主要场所）
有氧呼吸
形状：棒状或粒状
结构：
①两层膜结构，内膜向内折叠（形成嵴）扩大了膜面积，为酶提供更多的附着场所
②基质中含有少量DNA、RNA、核糖体等，可以进行某些蛋白质的生物合成
功能：有氧呼吸的主要场所，为生命活动提供能量。喻为细胞的“动力车间”
分布：存在于动物、植物等真核细胞
向内折叠
内膜
外膜
嵴
①
②
③
④
基质
线 粒 体
过程：第一阶段（葡萄糖的初步分解）
场所：
细胞质基质
物质变化：
C6H12O6
酶
+ 4 [H] + 能量
（少量）
2 C3H4O3
（丙酮酸）
相关信息
这里的 [H] 是一种十分简化的表示方式。这一产生[H]的过程实际上是指氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成还原型辅酶Ⅰ（NADH）。
有氧呼吸
过程：第二阶段（丙酮酸的彻底分解）
场所：
线粒体基质
物质变化：
过程：第三阶段（[H]的氧化）
场所：
线粒体内膜上
物质变化：
+ 6 H2O
酶
6 CO2 + 20 [H] + 能量
2 C3H4O3
（少量）
酶
12 H2O + 能量
24 [H] + 6 O2
（大量）
有氧呼吸
特点：
①有氧呼吸过程温和，常温常压，多种酶的催化。
②释放的能量大部分以热能的形式散失，小部分储存在ATP中。
③有机物中的能量逐步释放；保证有机物中的能量得到充分利用。能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。
有氧呼吸
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
总反应式：
有机物中稳定的化学能
热能
ATP中活跃的化学能
能量转化：
有氧呼吸
1mol的葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量2870KJ，其中1161kJ的能量储存在ATP中（合38mol），大多数能量以热能形式散失掉了。
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。
条件：
无氧或缺氧
场所：
细胞质基质
产物：
酒精和CO2或乳酸
无氧呼吸
过程：第一阶段（葡萄糖的初步分解）
物质变化：
C6H12O6
酶
+ 4 [H] + 能量
（少量）
2 C3H4O3
过程：第二阶段（丙酮酸的不彻底分解）
物质变化：
酶
2C3H6O3(乳酸)
A.产生乳酸
2C2H5OH(酒精)
+2CO2
B.产生酒精
酶
丙酮酸+4[H]
丙酮酸+4[H]
无氧呼吸
对象：
乳酸菌，人和动物，高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等）。
酵母菌，大多数植物(萌发的种子、植物的非绿色器官)
无氧呼吸
总反应式：
能量转化：
C6H12O6
酶
2C3H6O3
+ 少量能量
C6H12O6
2C2H5OH
+ 2CO2 + 少量能量
酶
乳酸发酵
酒精发酵
葡萄糖中稳定的化学能
热 能
ATP中活跃的化学能
仍储存在乳酸和酒精中
无氧呼吸
有氧呼吸 vs 无氧呼吸
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸场所
条件
分解产物
能量
ATP 产生阶段
主要在线粒体内
细胞质基质
氧气、多种酶
无氧气参与，需要多种酶
彻底分解形成CO2和H2O
不彻底分解,形成酒精和CO2、乳酸
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
有氧呼吸三个阶段
均产生ATP
仅在第一个阶段产生ATP
共性：第一个阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行。
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。
糖类
葡萄糖
丙酮酸
有氧呼吸
第二、三阶段
脂肪
甘油 + 脂肪酸
蛋白质
氨基酸
有机酸
脱氨基作用
NH3
细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽。
β氧化
细胞呼吸的影响因素及应用
影响细胞呼吸的因素：
温度、 氧气含量、 CO2浓度、 含水量
C6H12O6 +6H2O +6O2
酶
6CO2 +12H2O+能量
温度
水
氧气
二氧化碳
细胞呼吸的影响因素及应用
温度：主要影响呼吸酶的活性。
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。
应用：低温储存蔬菜和水果；大棚栽培植物有昼夜温差。
细胞呼吸的影响因素及应用
CO2浓度：
CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用。
CO2浓度升高到1%～10%时，呼吸作用明显被抑制。
应用：地窖来贮藏大白菜、甘薯等。
细胞呼吸的影响因素及应用
含水量：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强。
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。
应用：种子储存应晒干，降低呼吸作用；作物栽培中，合理灌溉。
细胞呼吸的影响因素及应用
氧气含量：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。
有氧呼吸：一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，但氧浓度达到一定
值时，不再增加(底物的量或酶的浓度限制）。
无氧呼吸：无氧呼吸随氧浓度增加而受抑制，氧浓度达一定值时，被完全抑制。
细胞呼吸的影响因素及应用
应用：贮藏蔬菜、水果和种子时，
O2浓度保持在D点，细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。
氧气含量：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。
A
C
B
5 10 15 20 25
无氧呼吸速率
CO2的生成量
有氧呼吸速率
释放量
CO2
O2浓度%
p
D
A点：不消耗O2，产生CO2。只进行无氧呼吸。
B点：
C点之后：
只进行有氧呼吸。
无氧呼吸消失。
P点对应的O2浓度：
细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。
细胞呼吸的测定装置
结果 (红色液滴移动) 相应结论
装置一 装置二 1
2
3
左移
不动
只有有氧呼吸
右移
不动
只有无氧呼吸
左移
右移
两种呼吸类型都有
下课
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。
讨论
1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机食产生酒精。
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。
讨论
2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
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。
讨论
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？
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。
“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程。
一.细胞呼吸
“呼吸作用”是指细胞内有机物分解释放能量的过程。
事例1：馒头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是因为发面时加入酵母菌，酵母菌细胞呼吸产生了CO2 ，CO2受热膨胀。
二.细胞呼吸的方式
事例2：酿酒过程中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精。
二.细胞呼吸的方式
一. 实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
1. 实验原理:
(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型微生物。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。
①CO2的检测：
A.通入澄清的石灰水：
B.使溴麝香草酚蓝水溶液：
②酒精的检测：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
橙色→灰绿色
（2）实验原理
2. 设计并进行实验
实验思路？
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等）
酒精、CO2
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
A、B培养瓶中先加入等量的加热煮沸后冷却的葡萄糖溶液，再接种等量酵母菌。其中加热煮沸的目的是什么？
除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响。
杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌，避免对实验结果的干扰。

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