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第3节 细胞呼吸的原理与应用
2019人教版（新教材）必修一 分子与细胞
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
都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
呼吸： 机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
是指细胞内的有机物氧化分解，并释放出能量，因此也叫细胞呼吸。
对比
呼吸和呼吸作用的区别
一、细胞呼吸的实质：
二、细胞呼吸的方式：
细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
探究酵母菌细胞呼吸的方式
认识 一种单细胞的真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于 兼性厌氧菌。
酵母菌：
我们喝的啤酒、白酒、医院里的酒精、化妆品中的甘油，都是用酵母菌生产的。
好氧菌
厌氧菌
1、怎样控制有氧和无氧的条件？
解决方案：用锥形瓶培养酵母菌，向锥形瓶中通或不通空气来控制有氧或无氧条件。
②B封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接，为什么呢
①质量分数为10%的NaOH的作用是什么？
吸收空气中的CO2，排除空气中CO2的干扰。
消耗B中的氧气，保证连接之后进行无氧呼吸
2、怎样鉴定有无酒精产生？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？
CO2的检测：
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
CO2多少：石灰水变浑浊的程度或产生浑浊的快慢或由蓝→绿→黄所需时间长短
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： 橙色→灰绿色
02
探究·实践
对比实验
实验组
实验组
实验组
设置两个或两个以上的实验组，通过对比结果比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫对比实验，也叫相互对照实验。
（1）条件：
主要在是线粒体
（2）有氧呼吸场所：
还有其他场所吗？
与有氧呼吸
有关的酶
内膜
基质
外膜
嵴
原核生物有氧呼吸的场所呢？
一、有氧呼吸
必须有氧
3、结合P92-93及图5-9，对三个阶段进行归纳，完成下表：
阶段 场所 反应物 产物 释放能量
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
葡萄糖
丙酮酸和【H】
丙酮酸和H2O
【H】和CO2
【H】和O2
H2O
少量
少量
大量
有氧呼吸的过程分析
线粒体
细胞质基质
葡萄糖
2丙酮酸
酶
少量[H]
少量
能量
CO2
酶
大量[H]
酶
O2
大量能量
少量
能量
H2O
H2O
2丙酮酸
一、C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4[H]＋能量(少量)
二、2C3H4O3+6H2O 6CO2＋20[H]＋能量（少量）
酶
三、24[H]+6O2 12H2O + 能量（大量）
酶
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
注意：
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.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。
[H]只是一种便于记忆的表示，此处主要是指NADH（还原型辅酶1）(P93相关信息)
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
4、试以元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、去向，并用箭头进行标注。
需要的氧气与产生的二氧化碳的量相等。
（1）O2作用是：_________________
（2）H2O在第_____阶段参与反应，在第____阶段生成
（3）第_____阶段生成[H]多，第______阶段生成ATP多
（4）CO2中，C来自_____________，O来自________________。
与[H]生成H2O
三
二
三
葡萄糖
丙酮酸、H2O
二
小试牛刀
　1、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是（　　　）
A.葡萄糖→丙酮酸→H2O B.葡萄糖→丙酮酸→CO2
C.葡萄糖→O2→H2O D.葡萄糖→丙酮酸→O2
B
5、根据有氧呼吸的过程分析，在有氧呼吸中哪些物质可以进入线粒体？
线粒体
细胞质基质
葡萄糖
2丙酮酸
酶
少量[H]
少量
能量
CO2
酶
大量[H]
酶
O2
大量能量
少量
能量
H2O
H2O
2丙酮酸
丙酮酸、【H】、和、水、氧气
葡萄糖不能进入线粒体中。
试管A
+酵母菌
+葡萄糖
+空气
试管B
+线粒体
+葡萄糖
+空气
试管C
+细胞质基质
+葡萄糖
+空气
葡萄糖分解，有CO2
葡萄糖不分解，无CO2
葡萄糖分解，无CO2，有丙酮酸
外膜
内膜
线粒体基质
嵴
6、常见考点
（1）有氧呼吸的场所：
细胞质基质和线粒体
（2）线粒体能分解葡萄糖吗？
不能
线粒体
葡萄糖
+
无反应
丙酮酸
+
线粒体
CO2＋ H２O＋能量
（3）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？
不一定
真核细胞：
不能，如哺成红、蛔虫
原核细胞：
能，如好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸
（4）元素转移
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
二、无氧呼吸
1、条件：
无氧条件下
2、反应场所：
两个阶段都在细胞质基质
阅读94页第三段，划出无氧呼吸过程：两个阶段的物质与能量变化
C6H12O6
4[H]
2C2H5OH+2CO2
酶
酶
2C3H6O3
2丙酮酸
酶
少量能量
第一阶段
(细胞质基质)
第二阶段
(细胞质基质)
二、无氧呼吸的过程
乳酸
酒精
C6H12O6
酶
2丙酮酸＋
4[H]＋能量(少量)
第一阶段
第二阶段
酶
2C2H5OH（酒精）+2CO2
2C3H6O3（乳酸）
酶
2丙酮酸+4【H】
总反应式：
1、酒精发酵：
C6H12O6
酶
2、乳酸发酵：
C6H12O6
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
2C3H6O3（乳酸）+ 能量
酶
大多数植物、酵母菌
高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚
无氧呼吸总反应式：
无氧呼吸概念
是指细胞在没有氧参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
细胞呼吸概念
是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，释放能量并生产ATP的过程
C6H12O6
酶
2CO2 + 2C2H5OH +
能量
酶
2C3H6O3 +
能量
C6H12O6
细胞呼吸的意义
1
2
有氧呼吸与无氧呼吸之间的区别：
三、细胞呼吸原理的应用
选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。
对于板结的土壤及时松土透气，可以促进根细胞有氧呼吸，有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。
物质的储存：（1）储存粮食：适宜的低温，低氧，干燥（水分很少）；（2）储存水果、蔬菜：适宜的低温，低氧，适宜的湿度。较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。四、影响细胞呼吸的因素
细胞呼吸=化学反应
化学反应的快慢就是呼吸作用的快慢，是呼吸作用的速率或者呼吸作用强度，也可以用反应物的消耗（像葡萄糖的消耗、O2的吸收）或者产物的生成（像CO2的释放）来表示
即各种因素对细胞呼吸这个化学反应快慢的影响
影响细胞呼吸的四个因素
1、温度：
应用：贮存水果时，适当降低温度，可降低与细胞呼吸有关酶的活性，而延长保存时间。
温度通过影响呼吸作用相关酶的活性来影响呼吸作用
2、O2浓度：
（1）对有氧呼吸：
O2是有氧呼吸所必需的，但O2会抑制无氧呼吸。
（2）对无氧呼吸：
限制因素：酶活性和数量
曲线分析：随着O2浓度升高，有氧呼吸速率增加；但O2浓度升高到一定程度后，受到酶活性和数量限制，有氧呼吸速率不再变化。
曲线分析：随着O2浓度升高，无氧呼吸速率不断下降，最终下降为零。
（3）对既有有氧呼吸又有无氧呼吸的：
曲线分析：
（1）O2浓度为0时，
（2）O2浓度为10%时，
（3）O2浓度0-10%时，
（6）O2浓度为5%时，
（4）O2浓度＞10%时，
只有无氧呼吸。
无氧呼吸降为零；
只有有氧呼吸。
呼吸并存。
只进行有氧呼吸。
有氧呼吸和无氧
（5）CO2中的C来自于 。
有机物中的C
有机物消耗量最少。此时O2浓度为储存的最适氧气浓度
3、水分：
4、CO2：CO2为呼吸作用产物，会抑制呼吸作用。
在一定范围内，自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
但是水含量过多的时候，导致无氧呼吸。
应用：适当灌溉；促进呼吸作用，又要防止无氧呼吸产生酒精导致根腐烂。
应用：增加CO2浓度，降低O2浓度有良好的保鲜效果。
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
知识总结
呼吸作用的概念
呼吸作用类型
有氧呼吸
无氧呼吸
呼
吸
作
用
葡萄糖的初步分解
丙酮酸彻底分解
[H]的氧化
丙酮酸不彻底分解
乳酸发酵
酒精发酵
葡萄糖的初步分解
VS
1.场所
3.物质变化
4.能量变化
2.条件
1、适宜的温度条件下，在下列装置中都加入酵母（内有活酵母菌），其中适于产生酒精的装置是（　 ）
A
2、在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（ ）
①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳
③在线粒体中被消耗 ④在线粒体和细胞质基质中被消耗
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
A
3、有氧呼吸中产生能量最多的是（ ）
A.形成二氧化碳时 B.形成［H］时 C.形成水时 D.形成丙酮酸时
C
课堂练习
4、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D5、新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，可适当延长保鲜时间的原因是（ ）A.呼吸作用减弱B.呼吸作用加强C.光合作用减弱D.促进了物质的分解A6、在线粒体内进行的有氧呼吸的过程是（）A.第一、二阶段B.第一、三阶段C.第二、三阶段D.第一、二、三阶段C7、把小白鼠和青蛙从25℃的室温中移至5℃的环境中，这两种动物的需氧量会发生什么变化？（）A．两种动物的耗氧量都减少B．两种动物的耗氧量都增加C．青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加D．青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少C课堂练习练习.下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：
C6H12O
1
2
3
O2
酶
酶
4
5
6
酶
[H] [H]
(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质名称： 、_____、
。
(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少 、 ____、 。
(3)有氧呼吸的主要场所是 ______，进入该场所的呼吸底物是_____。
(4)用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是_______________
葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
H2O
丙酮酸
CO2
少量
少量
大量
线粒体
丙酮酸
6
2

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