资源简介 (共60张PPT)第3节 细胞呼吸的原理和应用1.通过探究酵母菌呼吸方式的实验,总结细胞呼吸的类型。(难点)2.通过表格归纳,比较有氧呼吸和无氧呼吸过程的异同,归纳细胞呼吸的概念,说明细胞呼吸的意义。(重、难点)3.关注细胞呼吸原理在生产生活实际中的应用。〖学习目标〗CO2CO2肺泡细胞呼吸毛细血管吸呼吸:机体与环境之间O2和CO2交换的过程。细胞呼吸是否都需要氧气呢?【注意】呼吸≠呼吸作用呼吸作用的实质:是细胞内的有机物氧化分解,并释放能量。O2O2呼O2一、细胞呼吸的方式酵母菌电镜照片代谢类型同化类型异化类型自养型异养型需氧型厌氧型兼性厌氧型酵母菌:单细胞真菌,生长周期短,繁殖速度快;在有氧和无氧的条件下都能生存,是异养兼性厌氧菌。【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式提出问题作出假设设计实验实施实验得出结论表达交流【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下?酵母菌在有氧和无氧条件下的产物分别是什么?有氧条件下产生CO ,无氧条件下能产生酒精。提出问题作出假设设计实验实施实验得出结论表达交流【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式①本实验的自变量是什么?如何控制?有哪些无关变量?【自变量】氧气的有无【无关变量】酵母菌培养液的浓度、体积、温度、pH等实验组A组:有氧气B组:无氧气通气密封对比实验本实验中哪个是对照组,哪个是实验组?设置 的实验组,通过对 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。两个或两个以上结果提出问题作出假设设计实验实施实验得出结论表达交流【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式②因变量是什么?怎样鉴定有无二氧化碳产生?如何比较产生二氧化碳产生的多少?怎样鉴定有无酒精产生?【CO2的检测】【酒精的检测】①澄清石灰水:澄清→浑浊②溴麝香草酚蓝水溶液:蓝→绿→黄时间橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下:橙色→灰绿色快慢或浑浊程度【因变量】细胞呼吸的产物(酒精、CO2)【重铬酸钾在生活中的应用】这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。交警用经硫酸处理过的重铬酸钾胶体检测司机呼出的气体里是否含有酒精。1.配置酵母菌培养液取20g新鲜的食用酵母菌,分成两等份,分别放入锥形瓶A(500mL)和锥形瓶B(500mL)中,分别向瓶中注入240mL质量、分数为5%煮沸后冷却的葡萄糖溶液。保持无关变量相同且适宜煮沸的目的:灭菌和去除溶液中O2冷却目的:防止高温将酵母菌杀死提出问题作出假设设计实验实施实验得出结论表达交流【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式思考:1.将装置甲连通橡皮球的目的:_________________2.甲组中通过含NaOH溶液的目的:________________________________________________________________________。3.乙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:___________________________________________。提出问题作出假设设计实验实施实验得出结论表达交流【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式保证O2充分供应去除空气中CO2,保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧条件产生CO2所致耗尽瓶中的氧气,确保产物CO2是无氧呼吸产生的。2.组装有氧呼吸和无氧呼吸装置,于25-35℃培养8-10小时提出问题作出假设设计实验实施实验得出结论表达交流【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式AB两只试管各加入等量的硫酸处理过的重铬酸钾无酒精有酒精3.CO2的检测4.酒精的检测鉴定酒精(要适当延长培养时间再检测)因为葡萄糖和酸性重铬酸钾也能发生颜色反应。间歇性通入。既保证O2的充分供应,又可使空气通过NaOH溶液时充分除去CO2。【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式实验现象条件 有氧 无氧澄清石灰水变化出现变化的速度重铬酸钾-浓硫酸溶液颜色变化较浑浊快不出现灰绿色稍浑浊慢出现灰绿色提出问题作出假设设计实验实施实验得出结论表达交流有氧条件下无氧条件下——产生大量CO2——产生少量CO2,还产生酒精。酵母菌在有氧和无氧条件下均可进行呼吸有氧呼吸无氧呼吸实验结论右图是某研究小组在探究酵母菌细胞呼吸方式时的两套实验装置图,下列分析合理的是( @51@ )。A【针对训练】【自学指导】仔细阅读教材P92-93,回答以下问题:(4min)1、以葡萄糖为例,尝试分析有氧呼吸过程总共分为几个阶段?每个阶段的反应过程是怎样的?发生场所在哪里?能量的产生情况如何?2、CO2在哪个阶段产生?O2在哪个阶段被消耗?3、分析产物CO2与H2O中“O”的来源,产物H2O中“H”的来源。二、有氧呼吸1、场所:线粒体细胞质基质 + 线粒体主要场所:疑问:线粒体为什么适合进行有氧呼吸?思考:原核生物能进行有氧呼吸吗?原核细胞(需氧细菌)有氧呼吸在细胞质和细胞膜(含有氧呼吸相关酶)上进行。无线粒体的真核生物只能进行无氧呼吸,(如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等)二、有氧呼吸(1)线粒体具有内、外双层膜。(2)内膜向内腔折叠形成嵴,大大增加了内膜的表面积。(3)线粒体内充满了液态的基质。(4)线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。外膜内膜基质嵴二、有氧呼吸少量能量葡萄糖(C6H12O6)4[H]6CO220[H]24[H]12H2O少量能量6H2O酶6O2酶大量能量2C3H4O3酶丙酮酸2C3H4O3丙酮酸2.过程:细胞质基质线粒体基质线粒体内膜线粒体外膜[H]指还原型辅酶I(NADH)H+ + NAD+ → NADH二、有氧呼吸第一阶段第二阶段第三阶段C6H12O6酶2C3H4O3 (丙酮酸)+ 4[H] + 能量(少)葡萄糖的初步分解场所细胞质基质6CO2 + 20[H] + 能量(少)2C3H4O3 (丙酮酸) + 6H2O酶丙酮酸彻底分解线粒体基质酶12H2O + 大量能量24[H]+6O2[H]的氧化线粒体内膜OOOOOOO二、有氧呼吸场所细胞质基质 、 线粒体总反应式C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O +能量酶OOOOO概念在有氧气参与的下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。特点同有机物体外燃烧相比a.过程温和(常温、常压、一定的pH等)b.能量逐步释放c.释放的能量有一部分储存在ATP中。总反应式中的H2O可以前后化简消掉吗?不可以;反应物中的水参与第二阶段,是第二阶段的反应物;生成物中的水是第三阶段的生成物,因此两者不能抵消;二、有氧呼吸【思考·讨论】在细胞内1mol葡萄糖彻底氧化分解释放2870kJ的能量,可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中,其余的能量(1892.72kJ)则以热能的形式散失掉了。(提示:1mol ATP水解释放的能量高达30.54kJ)1、请计算一下,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?2、与燃烧迅速释放能量相比,有氧呼吸是逐渐释放能量的,这对于生物体来说,具有什么意义?34%32mol逐步缓慢释放能量,使有机物中的能量可以逐步转移到ATP中;有利于维持细胞相对稳定的状态。能量变化有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能+散失的热能(主要)绝大多数以热能形式散失,少数储存于ATP中。如: 蓝藻、硝化细菌等,第一和第二阶段均在细胞基质基质中,第三阶段在细胞膜上,细胞膜行使线粒体的功能。1.葡萄糖不能进入线粒体,需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后,丙酮酸才能在线粒体中进一步分解。2.真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸,如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞等只能进行无氧呼吸。3.线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构,原核生物无线粒体,但有些原核生物仍可进行有氧呼吸,与有氧呼吸有关的酶分布在细胞膜上以及附近的细胞质基质中。【易错提醒】思考:3.为什么葡萄糖不能在线粒体中氧化分解?①线粒体膜上无运输葡萄糖的载体②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。*****注意:葡萄糖不能进入线粒体!!!任务:结合各阶段反应式构建有氧呼吸模式图,巩固对有氧呼吸过程的理解C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]少量能量ATP热能酶6H2O20[H]12H2O6O2酶线粒体基质细胞质基质②①③线粒体内膜2丙酮酸少量能量ATP热能大量能量ATP热能【课堂检测】下列分别属于有氧呼吸的第几阶段:①产生CO2的阶段( )②产生H2O的阶段( )③O2参与的阶段 ( )④产生[H]的阶段( )⑤产生能量最多的阶段( )二三三一、二三1.下图表示细胞呼吸的过程,其中①~③代表有关生理过程发生的场所,甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是( @69@ )。D【针对训练】2.下图是高等生物细胞有氧呼吸过程图,据图回答下列问题。(1)图中①③所代表的物质分别是 、 。 (2)④⑤⑥代表能量,其中能量最多的是 (填序号)。 (3)[H]与O2结合生成②的过程,发生的场所是 。 (4)有氧呼吸的反应式: 。 丙酮酸 CO2⑥线粒体内膜 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量【针对训练】人在剧烈运动后,肌肉会发酸;苹果储藏久了会有酒味。请分析出现上述现象的原因?三、无氧呼吸【自学指导】仔细阅读教材P94-95,回答以下问题:1、以葡萄糖为例,尝试分析无氧呼吸过程总共分为几个阶段?每个阶段的反应过程是怎样的?发生场所在哪里?能量的产生情况如何?2、无氧呼吸过程与有氧呼吸相比,有哪些相同点和不同点?3、什么叫细胞呼吸?细胞呼吸对生物有什么意义?4、举例说明细胞呼吸的原理在生活和生产中的应用,分析影响细胞呼吸强度的因素。三、无氧呼吸1.场所:2.过程:细胞质基质C6H12O6酶2丙酮酸+4[H]+少量能量第一阶段:第二阶段:2C2H5OH(酒精)+2CO22C3H6O3(乳酸)乙醇脱氢酶2丙酮酸+4[H]乳酸脱氢酶本阶段不释放能量!!三、无氧呼吸总反应式C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+ 少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+ 2CO2 + 少量能量酶例:高等动物肌细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等例:大多数植物、酵母菌乳酸发酵酒精发酵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。能量去向有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能+散失的热能+酒精/乳酸中的能量三、无氧呼吸问题: 同样是分解葡萄糖,为何无氧呼吸只能释放少量能量?能量去向:乳酸酒精未释放的能量存留在 或 中1mol葡萄糖196.65(kJ)61.08kJATP热能乳酸或酒精释放特别注意:无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量 ,生成少量ATP。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。P9413!!!无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量,生成少量ATP。大部分能量残留在酒精和乳酸中。三、无氧呼吸热能散失(大部分)合成ATP(少部分)细胞质基质细胞膜细胞外细胞内C6H12O6酶32C2H5OH(酒精)和2CO22丙酮酸酶14[H]少量能量①2C3H6O3(乳酸)酶2②少量ATP热能任务:结合各阶段反应式构建无氧呼吸模式图,巩固对无氧呼吸过程的理解呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸不同点 场所条件分解产物能量ATP产生阶段相同点细胞质基质、线粒体细胞质基质氧气、多种酶无氧气、多种酶葡萄糖彻底分解为CO2和H2O葡萄糖不彻底分解,形成乳酸或酒精和CO2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的三个阶段均产生ATP仅在第一阶段产生ATP第一阶段反应完全相同,两种呼吸方式实质相同,都是分解有机物,释放能量。概念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。意义(1)为生物体的生命活动提供能量(2)生物体代谢的枢纽(如丙酮酸)四、细胞呼吸丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油细胞呼吸能量热能散失能量转移ATPADPPi能量细胞分裂生长发育主动运输肌肉收缩神经冲动的传导C6H12O6CO2+H2O细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽A.酵母菌细胞质基质中可进行①和②过程B.剧烈运动时骨骼肌细胞中进行①和④过程C.乳酸菌细胞进行①和③过程中均产生[H]D.①过程是各类细胞分解葡萄糖的共同途径D【针对训练】细胞内葡萄糖分解代谢过程如图所示,下列叙述正确的是( )。1、依据反应物和产物判断(2)有酒精或乳酸一定存在有氧呼吸(3)无CO2释放只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡(1)需要消耗O2或产物有H2O一定存在无氧呼吸(4)不吸收O2,只释放CO2只进行产酒精的无氧呼吸五、细胞呼吸类型的判断2、依据物质的量关系判断(1)O2吸收量=CO2释放量只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸(2)O2吸收量既进行有氧呼吸,也进行产酒精的无氧呼吸,差值为无氧呼吸量。(4)酒精量=CO2量只进行产酒精的无氧呼吸(5)酒精量即进行有氧呼吸,也进行产酒精的无氧呼吸,差值为有氧呼吸量。(3)O2吸收量>CO2释放量可存在脂质类氧化分解底物为葡萄糖时五、细胞呼吸类型的判断2.依据物质的量的关系判断CO2=O2:CO2CO2>O2:只进行有氧呼吸(或同时伴随产生乳酸的无氧呼吸)进行了以脂肪等非糖物质的为底物的有氧呼吸进行有氧呼吸,同时伴随产酒精的无氧呼吸,差值为无氧呼吸量计算呼吸熵,确定两者的强弱:CO2:O2 =4/3CO2:O2 <4/3CO2:O2 >4/3有氧呼吸强度=无氧呼吸强度有氧呼吸强度>无氧呼吸强度有氧呼吸强度<无氧呼吸强度2、如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a,b,c,d时,CO2释放量和O2的吸收量的变化,下列相关叙述正确的是( )A.氧浓度为a时,最适于贮藏该植物器官B.氧浓度为b时,既有无氧呼吸又有有氧呼吸C.氧浓度为c时,无氧呼吸最弱D.氧浓度为d时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等B1、如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时,分解葡萄糖产生等量的CO2, 那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是A、1:2 B、1:3 C、1:4 D、1:6B【针对训练】3.“实验法”判断生物呼吸类型①装置②实验原理原理装置甲红墨水滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2的差值;检测无氧呼吸装置乙NaOH溶液的作用是吸收掉细胞呼吸所产生的CO2,红墨水滴移动的距离代表有氧呼吸消耗O2的量甲装置乙装置五、细胞呼吸类型的判断实验现象 结 论甲组液滴 乙组液滴不动 不动不动 右移左移 不动______ _______只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡只进行产生酒精的无氧呼吸进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸甲组乙组左移右移③结果分析与判定④物理误差的校正为防止气压、温度等非生物因素所引起的误差,设置如图所示的丙装置,(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。)装置丙也会引起红色液滴的移动对照组中液滴的移动只是由非生物因素引起的。根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正对照组在a、b、c、d条件下,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表所示。若底物是葡萄糖,则下列叙述正确的是( )。A.a条件下,呼吸产物除CO2外还有乙醇或乳酸B.b条件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸少C.c条件下,种子消耗的葡萄糖最少D.d条件下,产生的CO2来自细胞质基质和线粒体条件 CO2释放量 O2吸收量a 10 0b 8 3c 6 4d 7 7【针对训练】B(1) 假设小麦种子只以葡萄糖为呼吸底物:若甲装置中墨滴不移动,乙装置中墨滴向左移动,则小麦种子的呼吸方式为____________。若甲装置中墨滴向右移动,乙装置中墨滴不移动,则小麦种子的呼吸方式为____________。若甲装置中墨滴向右移动,乙装置中墨滴向左移动,则小麦种子的呼吸方式为______________________。有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸(2) 若甲、乙装置中墨滴均向左移动,则可能的原因是小麦种子的呼吸底物中存在_______。脂肪0.70.78为伤口创造有氧环境,抑制厌氧菌的繁殖,有利于伤口愈合。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。①促进根细胞有氧呼吸产生ATP(或产生大量能量),有利于根细胞通过主动运输方式吸收无机盐②促进好氧微生物的生长繁殖,增大其对有机物的分解供植物体利用六、细胞呼吸原理的应用减弱水果、粮食的呼吸作用,以延长保质期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。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六、细胞呼吸原理的应用影响呼吸作用的外界因素有哪些?C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量酶C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+ 少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+ 2CO2 + 少量能量酶有氧呼吸:无氧呼吸:氧气浓度---促进有氧呼吸,对无氧无呼吸有抑制作用温度---影响酶活性水---自由水越多代谢越快二氧化碳-----产物越多抑制反应七、影响细胞呼吸的因素①氧气浓度O2有氧呼吸所必需的;氧气的存在对无氧呼吸有抑制作用。氧气浓度对有氧呼吸速率的影响氧气浓度对无氧呼吸速率的影响七、影响细胞呼吸的因素外因O2浓度/%气体交换的相对值510152025010.5APRQCBETCO2生成量该点之前限制因素是O2浓度,该点之后是温度和酶等因素P点及其以后:消耗O2量=产生CO2量,说明细胞只进行有氧呼吸不消耗O2,产生CO2,说明细胞只进行无氧呼吸无氧呼吸消失点C点(BC=AB):有氧呼吸吸收的O2量(或释放的CO2量)等于无氧呼吸释放的CO2量产生的CO2量最少,细胞总呼吸最弱的点,此条件最有利于蔬菜、水果的储存O2吸收量七、影响细胞呼吸的因素外因②温度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。温度呼吸速率应用:低温贮存蔬菜、水果(0℃以上的低温);大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温,降低细胞呼吸,减少有机物的消耗,提高产量。七、影响细胞呼吸的因素外因③二氧化碳作为呼吸产物,根据化学平衡,CO2浓度高会抑制细胞呼吸的进行;④含水量在一定范围内,自由水含量越多,代谢越旺盛,细胞呼吸越强。应 用: 粮食入仓前要晾晒处理 ;种子萌发浸泡处理应 用: 增加CO2浓度或窖藏储存果蔬七、影响细胞呼吸的因素外因内因以植物为例,从以下3个角度分析项目 规律 举例遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物<水生植物,阴生植物<阳生植物器官类型 同植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官>营养器官生长发育阶段 同一植物的同一器官在不同的生长发育阶段呼吸速率不同 幼苗期、开花期植株器官的呼吸速率高,成熟期呼吸速率低。七、影响细胞呼吸的因素C【针对训练】2.番茄果实细胞能进行有氧呼吸和无氧呼吸。下图表示光照、储藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述错误的是( @33@ )。C【针对训练】B【针对训练】一、概念检测1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析涨袋现象的原因,判断以下解释是否合理。(1)是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。( )(2)如果有酒味,可能是酵母菌无氧呼吸造成的。( )2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下,O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是( )A.氧气浓度为0时,该器官不进行呼吸作用B.氧气浓度在10%以下时,该器官只进行无氧呼吸C.氧气浓度在10%以上时,该器官只进行有氧呼吸D.保存该器官时,氧气浓度越低越好×√C【练习与应用】3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后,再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分,与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中,并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下,最终能产生CO2和H2O的试管是( )A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙B【练习与应用】1.松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响,并指出如何尽量减少不利影响。二、拓展应用【练习与应用】2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤 结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实,想一想,地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸 你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力,这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记 【练习与应用】 展开更多...... 收起↑ 资源预览