资源简介 (共48张PPT)第3节细胞呼吸的原理和应用生 物 (人教版) 高中生物必修一1、根据实验目的,设计探究酵母菌细胞呼吸方式 的实验,总结细胞呼吸的类型。2、概述有氧呼吸的三个阶段,概括有氧呼吸的概念。3、概述无氧呼吸的过程,并比较有氧呼吸和无氧呼 吸的异同。学习目标可中国人民银行100AA000000005ATP水解ADP温故知新:细胞的能量“货币”ATP葡萄糖、脂肪等( 各 项 生 命 活 动)放能反应吸能反应能量合成能量中国银行8888888888888699qBANK OF CHINAAA00000000UnonPoy银 粗经 D k 5 1 L B 国韩0a问题1:都是培养酵母菌,为什么有的需要通气,有 的却需要密封 问题2:为什么通气有利于酵母菌大量繁殖 问题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 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。问题探讨提出问题 →做出假设 →设计实验 →进行实验 →观察结果 →得出结论思考:1.细胞呼吸能否等同于人体的呼吸运动 2.细胞呼吸是否都需要氧 3.有氧呼吸和无氧呼吸的产物是什么呢 通过设计实验进行探究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。任务一、探究细胞呼吸的方式1.呼吸作用的实质鉴定对象 试剂实验现象CO 澄清石灰水变混浊(混浊程度可知CO 多少)CO 溴麝香草酚蓝 水溶液蓝→绿→黄(变色时间快慢可知CO 多少)酒精 酸性重铬酸钾 溶液橙色→灰绿色(酸性条件)1.实验对象:酵母菌是一类 单细胞真菌,属于 兼性厌氧菌,在 有氧 和 无氧 条件下都能生存。思考酵母菌在什么条件 下产生CO , 什么 条件下产生酒精 任务 一 、探究细胞呼吸的方式2.产物的鉴定方法(P91)酵母菌的电镜照片(放大4750倍)◆ 如何控制有氧和无氧的条件 ◆ 怎样鉴定有无酒精产生 ◆ 怎样鉴定有无CO 产生 如何比较CO 产生的多少 (2 ) 探 究 过 程提出问题作出假设设 计 实 验有氧 无氧 实验组 产生 产生 组A: 组B:CO CO 和酒精有氧呼吸组无氧呼吸组:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么 任务一、探究细胞呼吸的方式→新鲜的食用酵母菌(10g)+5%葡萄糖溶液(240ml) C D质量分数为10% 澄清的的NaOH溶液 石灰水气 泵C A DE 质量分数为10%酵母菌 澄清的的NaOH 溶液 培养液 石灰水有氧呼吸装置行 实验A酵母菌 培养液运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置 B D酵母菌 澄清的培养液 石灰水无氧呼吸装置任务一、探究细胞呼吸的方式B酵母菌 培养液气 泵进E任务一、探究细胞呼吸的方式思考:1.C装置中的质量分数为10%的NaOH 溶液有什么作用 答:去除空气中的CO , 保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO 所致。2.锥形瓶B 为什么要放置一段时间后连接D 瓶 答:消耗掉B 瓶中的氧气, 确保通过澄清石灰水的CO 是无氧呼吸产生的。3.该实验有没有对照组 什么是对比实验 答:该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组, 相互对照条件 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/慢出现灰绿色任务一、探究细胞呼吸的方式观察结果 →得 出 结 论, → 条件 澄清石灰水/ 溴麝香草酚蓝溶液 重铬酸钾—出现的时间 /出现的时间 浓硫酸溶液有氧 变混浊/快 蓝→ 绿→黄/短 不变灰绿色无氧 变混浊/慢 蓝→绿→ 黄/长 出现灰绿色1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生 CO O2.酵母菌有氧比无氧时释放出的CO _ 多 __O3.酵母菌无氧时分解葡萄糖还产生 酒 精任务一 、探究细胞呼吸的方式O随堂检测1.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述,错误的是( )A. 酸性重铬酸钾溶液鉴定酒精,颜色呈现灰绿色B. 实验中需控制的无关变量有温度、 pH 、培养液浓度等C. 实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的 O D. 可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸 的方式D随堂检测2.如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置,有关叙述正确的是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. 反应完毕若向B 瓶和E 瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,则E 瓶内的溶液会变 黄C. 可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短,来定量检测CO 的产生速率 D.C 瓶 和F 瓶中溶液都变混浊,澄清石灰水的作用不同接橡皮球(或气泵)IB 厂A质量分数为10% 酵母菌 澄清的酵母菌 澄清的的NaOH溶液 培养液 石灰水培养液 石灰水装置甲装置乙BFBC日BDE1C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总反应式任务二、探究有氧呼吸,P92-931.有氧呼吸的主要场所 主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些 2.有氧呼吸各过程特征。3.有机物中能量的去路有哪些 绝大部分能量去路呢 4.总结有氧呼吸的概念。5.同有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸具有哪些不同的特点 线粒体外膜内膜嵴 一基质一一般地说,线粒体均匀地分布在细胞质中。但是,活 细胞中的线粒体往往可以定向地运动到代谢比较旺盛 的部位。肌细胞内的肌质体就是由大量变形的线粒体 组成的,肌质体显然有利于对肌细胞的能量供应。细胞呼吸的场所:细胞质基质、线粒体(主要)向内折叠形成嵴,增大内膜表面积{ 含有与有氧呼吸相关的酶也含有与有氧呼吸相关的酶任务二、探究有氧呼吸外膜内膜基质线 粒 体H] 是NADH 的简写。NADH: 还原型辅酶 I ,NAD+: 氧化型辅 酶I 。60 酶12H O细胞质基质C H 0 酶2C H O 6H O酶6CO 热能大量ATP热能少量ATP热能少量ATP4[H]20[H]能量能量能量任务二、探究有氧呼吸2、有氧呼吸的过程线粒体葡萄糖的初步分解酶。2丙酮酸+4B+ 能 量 ( 少 )丙酮酸彻底分解的能 量 ( 少 )线粒体内膜大量能量2丙的酸 +6 H 0第三阶段24[B+6O 第一阶段C H 06第二阶段场所细胞质基质线粒体基质总反应式 C H Q +6H Q +60 酶 6CQ +12H O + 能 量6CO +201+的氧化12H O+任务二、探究有氧呼吸酶[H]酶①物质变化: 有机物(葡萄糖) →无机物(CO +H O), 转化率约34%②能量转化:有机物中稳定的化学能→ATP 中活跃的化学能(约32mol)+执C H O +6H O+60 →6CO +12H O+ 能量 2870kJ 热能散失ATP977.28kJ任务二、探究有氧呼吸3、概念:有氧呼吸是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,有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失,少部分能量存储在ATP中生成大量ATP 的过程。讨论 :1.葡萄糖能进入线粒体吗 线粒体外膜是否有葡萄糖载体 ①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体,葡萄糖不能进入线粒体;②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。2.与燃烧迅速释放能量相比,有氧呼吸是逐级释放能量的,这对生 物体来说具有什么意义 意义:保证有机物中的能量得到充分利用。①可使有机物中的能量逐步转移到ATP 中;②能量缓慢有序地释放,有利于维持细胞的相对稳定。任务二、探究有氧呼吸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H O 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不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖,教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻 底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。易错提示有氧呼吸第二个阶段:丙酮酸+H O 酶 CO +[H]+ 少量能量第三个阶段:[H]+O 酶 H O+ 大量能量第 一 个 阶 段 :C H O 酶 场所细胞质 丙酮酸+[H]+ 少量能量 基质CO 产生无氧气 有酒精和少量CO 产生进行有氧呼吸进行无氧呼吸探究酵母菌细 胞呼吸 的方式有氧气 有大量 证明有氧 呼吸课堂小结细胞呼吸线粒体证 明场 所随堂检测3.下列分别属于有氧呼吸的第几阶段:①产生CO 的阶段( 二 )②产生H O的 阶 段 ( 三 )③氧气参与的阶段( 三 )④产生[H]的 阶 段 ( 一、二 )⑤产生能量最多的阶段( 三 )4.有氧呼吸第一、二阶段的共同产物是[ C]A. CO 、ATP B.[H] 、ATP 、O C.[H] 、ATP D.[H] 、ATP 、CO 5.酵母菌进行有氧呼吸时产生CO 的场所是 ( )A 、细胞质基质 B 、核糖体C、 线粒体 D、叶绿体6.呼吸过程中能产生ATP的场所有 ( )A 细胞质基质 B 线粒体基质C 线粒体内膜 D 核糖体7.让一只小白鼠吸入180 ,该白鼠体内最先出现18O 的化合物是 ( )A、 二氧化碳 B 、水C、 丙酮酸 D 、ATPCABCB无氧呼吸 场所 反应物 产物 释能反应式第一阶段第二阶段总反应式2.有机物中能量的去路有哪些 绝大部分能量去路呢 3.总结无氧呼吸的概念。4.细胞呼吸对生物有什么意义 任务三、探究无氧呼吸,P94-951.无氧呼吸的场所、反应物、产物和总反应式分别是什么 任务三、探究无氧呼吸C H O 酶能细胞质 2C H O +4[H]基质 酶 酶2C H OH+2CO 2C H O CDND第一阶段与有氧呼吸 第一阶段完全一样第二阶段丙酮酸在不 同酶的催化下,分解 为酒精和二氧化碳或 者转化为乳酸无氧呼吸 场所 反应物 产物释能第一阶段 细胞质基质 C H O 2C H O [H]少量能量第二阶段 细胞质基质 2C H O [H] 2 C H O 2 C H O H 和 C O 无能量任务三、探究无氧呼吸 1、无氧呼吸的场所和过程 第一阶段: 细胞质基质C H O 酶2 丙 酮 酸 + 4 [H]+第二阶段: 细胞质基质 酶 酶不释放能量 2C H OH ( 酒 精 ) + 2CO 2C H O (乳酸)与有氧呼吸第一 阶段完全相同热 能 2ATP沙能实例:酵母菌、大多数高等植物(2)乳酸发酵酶C H 0 — →2C H O ( 乳 酸 ) +实例:①人和动物细胞②乳酸菌、③某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚(1)酒精发酵酶 2C H OH+2CO + 能 量 ( 少 量 )C H O 196.65kJ能 量 ( 少 量 )任务三、探究无氧呼吸热能散失ATP61.08kJ2.总反应式2 ADP+2 Pi 2ATP葡萄糖CH 2 NAD+ 2 NADH 2丙酮酸上2乳酸由于细胞中NAD+ 的含量不多,随着NADH过 不完全 分解,释放 少量 能量,生成 少量 ATP 的过程。为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP, 但要进行第二阶段反应呢 胞呼吸第一阶段的过程就会停止,ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获 得ATP,NADH 就要转化成NAD+ 来实现循环利用,来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外,丙 酮酸是不能运出细胞的,如果持续积累,也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。3、概念:无氧呼吸指细胞在 没有氧气 参与的情况下,葡萄糖等有机物经CH 2乙醛 2 CO 逐渐被消耗。当NA D+ 的含量很低时,细葡萄糖2酒精的积累,NAD+任务三、探究无氧呼吸CH 2丙酮酸HC=02 NAD+ 2 NADH2 ADP+2 Pi 2ATP呼吸方式 有氧呼吸无氧呼吸不同点 场所 线粒体(主)和细胞质基质细胞质基质氧气参与 需要不需要分解程度 彻底氧化分解不彻底氧化分解产物 CO +H O乳酸或酒精+CO 能量 热能(主)+储存在ATP中的化学能乳酸/酒精中的化学能(主) +热能+储存在ATP中的化学能ATP 生成阶段 第一、第二、第三阶段第一阶段相同点 第一阶段完全相同,反应实质相同,都能氧化分解有机物,释放能量有氧呼吸与无氧呼吸的比较1.有氧呼吸的场所并非只是线粒体:真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和 线粒体;原核细胞无线粒体,有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。2.葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解,必须在细胞质基质中分解为丙酮酸 才能进入线粒体被分解。3. 无氧呼吸只在第一阶段产生ATP, 第二阶段不产生ATP, 还要消耗第一阶段产生的[H]。4.人体内产生的CO 只能是有氧呼吸的产物,因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳 酸,无CO 。5.无氧呼吸有机物氧化分解不彻底,还有大量能量储存在乳酸或者酒精中 。6.CO 不是判断有氧呼吸是否发生的标志有氧呼吸与无氧呼吸的比较易错提示CO +H O(2)生物体代谢的枢纽 葡萄糖丙酮酸甘 油ATPADPPi氨基酸细胞分裂生长发育主动运输肌肉收缩神经冲动的传导(1)为生物体提供能量 C H 0 细胞呼吸的意义热能 散失能量 转移细胞呼吸能 量能 量(1)细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(√(2)无氧呼吸过程中没有氧气参与,所以有[H]的积累(×(3)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二 氧化碳( ×(4)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(√)(5)和有氧呼吸相比,无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少( X )(6)用透气的消毒纱布包扎伤口,目的是保证伤口处细胞的有氧呼吸( × )(7)无氧和零下低温的环境有利于水果保鲜( ×)(8)及时排涝,能防止水稻根细胞受酒精毒害(√ )基础检测是( )A. 一个细胞内②③不能同时进行B.酵母细胞中③④进行的场所不同C. 图中过程①②③④中均能产生ATP 和[H]D.①②、①③ 的产物不同,原因是酶 的种类不同9.如图①~④表示细胞呼吸中的物质变化过程,下列叙述错误的葡萄糖①丙酮酸 ②乳酸③酒精 十 CO 随 堂 检 测CO +]H 2O④CA.O 浓度为a时,葡萄糖的氧化分解不彻底B.O 浓度为b时,无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸所消耗的葡萄糖的5倍 C.O 浓度为c时,有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO 量相等D.O 浓度为d时,产生的CO 全部来自线粒体10.如图表示某同学测得不同O 浓度下,酵母菌在一段时间内分解葡萄糖时CO 释放量和O 吸收量。下列叙述错误的是 ( )C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小于水生植物 阴生植物小于阳生植物器官类型 同植物的不同器官呼吸速率不同生殖器官大于营养器官生长发育 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。任务四、探究影响细胞呼吸的因素以植物为例内 因任务四、探究影响细胞呼吸的因素呼吸速率:指单位时间内呼吸作用消耗的反应物的量 或生成物的产生量。影响有氧呼吸的外界因素:C H 0 +6H O+60 反应物水的散失温 度氧气浓度自由水量6 CO +12H O+产物酶条件外 因浓度能 量CO 水 水既是反应物,又是生成物。含水量通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。任务四、探究影响细胞呼吸的因素呼吸速率温度O O 是有氧呼吸所必需的,且O 对无 浓度 氧呼吸过程有抑制作用。CO CO 释放总量 D有氧呼吸无氧呼吸0 CO 浓 度 FG任务四、探究影响细胞呼吸的因素05 1015202530O (%)CO 是细胞呼吸的最终产物呼吸速率CO 浓度无氧呼吸消失点8B点 表 示 :CO 生成量最小,呼吸作用最弱,有机物消耗最少C 点表示:无氧呼吸停止,只进行有氧呼吸的起始点D点 表 示 :O 浓度为10%时,无氧呼吸消失,只进行有氧呼吸。(无氧呼吸消失点)E点 表 示 :无氧呼吸与有氧呼吸CO 释放量相等。阴影部分表示:无氧呼吸生成的CO 总量。A: 只进行无氧呼吸; E: 有氧和无氧呼吸, C: 只进行有氧呼吸CO ↑CO 释放总量B 无氧呼吸无氧呼吸消失点 051015202530O (%)CO 释放量甲阴 影 部 分 表 示 任务四、探究影响细胞呼吸的因素(1)B、C、D、E 点 所 表 示 的 含 义 ,气体交换相对值有氧呼吸释放量(3)A B段CO 释放急剧减少的原因为 BC 段CO 释放不断增加的主要原因为随 着O 浓度的增加,无氧呼吸逐渐减弱,而有氧呼吸也比较弱。 随着 O 浓度的增加,有氧呼吸逐渐加强。(4)储存水果的最佳的点 原因 E 点,此时呼吸作用最弱,有机物的消耗最少。(5)图甲中a、b、c、d 各点分别对应的前图中的哪段曲线 a:A, b:AB c:BC d:C点及以后B 无氧呼吸王 无氧呼吸消失点 051015202530O (%)任 务 四 、 探 究 影 响 细 胞 呼 吸 的 因 素气体交换相对值CO 释放量CO 释放总量有氧呼吸释放量CO ↑A甲B点 表 示 :CO 生成量最小,呼吸作用最弱,有机物消耗最少C 点表示:无氧呼吸停止,只进行有氧呼吸的起始点D点 表 示 :O 浓度为10%时,无氧呼吸消失,只进行有氧呼吸。(无氧呼吸消失点)E点 表 示 :无氧呼吸与有氧呼吸CO 释放量相等。阴影部分表示:无氧呼吸生成的CO 总量。A: 只进行无氧呼吸; E: 有氧和无氧呼吸, C: 只进行有氧呼吸气体交换相对值甲所 表 示 的 含 义 , 阴 影 部 分 表 示 任务四、探究影响细胞呼吸的因素051015202530O (%)(1)B、C、D、E 点CO ↑CO 释放总量B 无氧呼吸CO 释放量无氧呼吸消失点有氧呼吸释放量破伤风由破伤风芽孢杆菌引起,这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,病菌就容易大量繁殖 (遇到这种情况,需要及时到医院治疗)。 而且包扎伤口时,需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料,既可为伤口 敷上药物,又可为伤口创造疏松透气的环境,避免厌氧病菌的繁殖,有利于伤 口愈合 。【 创可贴 】细胞呼吸原理的应用利用麦芽、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;利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌以及 发酵罐在控制通气的情况下,可以生产食醋或味精。细胞呼吸原理的应用一定范围内,有氧呼吸随氧气浓度升高而增强,无氧呼吸则随氧气浓度的升高而受到抑制。稻田也需要定期排水, 否则水稻幼根因缺氧而变黑、 腐烂。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。细胞呼吸原理的应用细胞呼吸要消耗有机物,使有机物积累减少。因此,对粮食储藏和果蔬保鲜来说,要设法减少细胞呼吸,尽可能减少有机物的消耗。粮食储藏时, 要注意降低温度、低氧 和保持干燥,抑制细胞呼吸,延长保存期限。为了抑制细胞呼吸,果蔬储藏时采用 降低氧浓度 (补充N 或CO )、 保持 一定的湿度、 降低温度等方法。细胞呼吸原理的应用有氧运动是人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼,细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量,相反无氧运动是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运 动,无氧运动中肌细胞因氧不足,要靠无氧呼吸来获取能量。而无氧呼吸产生 的乳酸会刺激肌细胞周围的神经末梢,使人产生肌肉酸胀乏力的感觉。【有氧运动】细胞呼吸原理的应用1. (2023 ·云南省 ·期末考试)某实验室用两种方式进行酵母菌酒精发酵(均以葡萄糖 为底物)。甲发酵罐中保留一定量的氧气,乙发酵罐中没有氧气,其余条件相同且适宜。实验过程中每小时测定两发酵罐中氧气和酒精的物质的量,记录数据并绘 成如下的坐标图。据此判断下列说法正确的是( )A.甲、乙两发酵罐分别在第9h和第6h无氧呼吸速率最快B.甲、乙两发酵罐分别在第3h和第0h开始进行无氧呼吸C.甲、乙两发酵罐实验结果表明酵母菌为异养厌氧型生物D.在实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的二氧化碳之比为8:5深化提高D2.(2023 ·广西壮族自治区 ·假期作业)甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与氧气浓度的关 系 ( 呼 吸 底 物 为 葡 萄 糖 ) 。 据 图 分 析 回 答 下 列 问 题 : 呼吸强度 A 0 氧气浓度甲 乙 丙 ( 1 ) 图 甲 所 示 细 胞 的 呼 吸 方 式 最 可 能 是无 氧 呼 吸, 如 果 呼 吸 强 度 不 能 用 C O 2 的 释 放 量 表 示 , 原 因 是 该 生 物 无 氧 呼 吸 不 产 生 C O 。 ( 2 ) 图 乙 中 B 点 释 放 的 C O 2 来 自 无 氧 呼 吸, 当 氧 气 浓 度 达 到 M 点 以 后 , C O 2 释 放 量 不 再 继 续 增 加 的 内 因 是 呼 吸 酶 的 数 量 有 限 O ( 3 ) 图 丙 中 Y Z : Z X = 4 : 1 , 则 有 氧 呼 吸 消 耗 的 葡 萄 糖 占 总 消 耗 量 的 1/13 , 图 中 无 氧 呼 吸 强 度 降 为 0 时 , 其 对 应 的 氧 气 浓 度 为_I ( 填 图 中 字 母 ) 。 ( 4 ) 图 丙 中 细 胞 呼 吸 对 有 机 物 中 能 量 的 利 用 率 最 低 的 点 对 应 的 氧 气 浓 度 是 Oo 展开更多...... 收起↑ 资源预览