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(共55张PPT)
5.3-细胞呼吸的原理和应用
1.什么是呼吸作用？
2.呼吸作用的方式有哪些呢？
酵母菌是一种兼性厌氧型的单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都可以生存。
在有氧的条件下才能长期存活
在有氧无氧的条件下都能长期存活
在无氧的条件下才能长期存活
生物异化类型
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
提出问题
作出假设
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么
有氧条件下产生CO2，无氧条件下产生CO2+酒精
怎样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CO2产生？如何比较CO2产生的多少？
设计实验
进行实验
有氧呼吸
无氧呼吸
酵母菌培养液：( + )
酵母菌 5%葡萄糖溶液
煮沸：灭杀杂菌、除去O2
冷却：防止高温杀死酵母菌
吸收空气中的CO2
检测CO2的产生
B瓶封口放置一段时间，消耗瓶中原有氧气
溴麝香草酚蓝溶液
有氧装置
无氧装置
初 始
相同时间后
分析结果
哪个装置的石灰水更浑浊？
溶有重铬酸钾的浓硫酸
+ A装置的酵母菌滤液
+ B装置的酵母菌滤液
灰绿色
不变灰绿色
哪个装置产生了酒精？
葡萄糖（具有还原性）也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。
分析结果
条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
出现灰绿色
酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。
有氧条件下产生大量CO2
酵母菌呼吸
作用的类型
有氧呼吸
无氧呼吸
无氧条件下产生酒精和少量CO2
分析结果
得出结论
思考
对比实验（相互对照实验）
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。
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
实验组
实验组
如何检测汽车司机是否喝了酒？
具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用浓硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬．
课堂检测
1、下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验，说法不正确的是( )
A.酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物
B.在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液
C.酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
D.酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
B
课堂检测
2、某生物兴趣小组对酵母菌细胞呼吸方式进行探究实验。他们想探究的具体问题:酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置如图(A-B)所示，请分析回答:
(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号： ;无氧条件下的装置序号: 。
(2)装置中c瓶的作用是 。b瓶中澄清的石灰水还可
用 代替。
c→a→b
d→b
除去空气中的CO2
溴麝香草酚蓝溶液
二. 有氧呼吸
DNA/RNA
核糖体
1.场所：
2.线粒体适应于有氧呼吸的主要特点：
细胞质基质、线粒体（主要场所）
外膜：光滑
内膜：向内折叠成嵴
基质：
（1）内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积
（2）内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
二. 有氧呼吸
3.过程
二. 有氧呼吸
3.过程
C6H12O6(葡萄糖)
4[H]
2丙酮酸
少量
能量
以热能散失
2ATP
少量
能量
以热能散失
2ATP
6CO2
6H2O
酶
20[H]
12H2O
酶
以热能散失
28ATP
大量
能量
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
[H]:还原型辅酶Ⅰ
（NADH）
酶
6O2
场所：
细胞质基质
物质变化：
产能情况：
少量能量
场所：
线粒体基质
物质变化：
产能情况：
少量能量
酶
2C3H4O3
+6H2O
6CO2
+20[H]
+4[H]
C6H12O6
2丙酮酸
（C3H4O3）
酶
场所：
线粒体内膜
物质变化：
产能情况：
大量能量
24[H]
+6O2
12H2O
酶
第一阶段
第二阶段
第三阶段
二. 有氧呼吸
3.过程
二. 有氧呼吸
3.过程
酶
12H2O + 大量能量
三 24[H] + 6O2
酶
6CO2 +20 [H] +少量能量
二 2C3H4O3
+6H2O
一 C6H12O6
酶
2C3H4O3 +4 [H] + 少量能量
三个
阶段
总反
应式
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
酶
C6H12O6＋6H2O＋6O2
6CO2＋12H2O＋能量
尝试在总反应式用箭头标注出C、H、O元素的来源和去路。
注意事项：
（1）能量不能直接写ATP。
（2）总反应式中H2O不能消去。
（3）反应条件“酶”不能省略
（4）不能用“=”，要用“→”
ATP
热能散失
（大量）
思考：这些酶是同一种酶吗？
不是，不同的化学反应需要不同的酶
二. 有氧呼吸
1、哪个阶段产生CO2？
2、哪个阶段有氧气参与反应？
3、哪个阶段产生能量最多？
7、能产生ATP的场所是？
5、哪个阶段产生水？
4、哪个阶段有水参与？
6、哪个阶段产生[H]最多
第二阶段
第三阶段
第三阶段
第二阶段
第三阶段
第二阶段
第一、二、三阶段
二. 有氧呼吸
有氧呼吸：
是指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把
彻底氧化分解，产生 和 ，释放能量，生成大量 的过程。
葡萄糖等有机物
水
ATP
氧
酶
二氧化碳
也可是其它糖类、脂肪、蛋白质等有机物
4.概念
物质变化:
有机物（葡萄糖等）→ 无机物（CO2+H2O）
能量变化:
有机物中稳定的化学能 → 热能 + ATP中活跃的化学能
二. 有氧呼吸
相较于体外燃烧，
有氧呼吸具有什么特点？
②有机物中能量逐步释放
③能量大部分以热能形式
散失，少量储存在ATP中，
①过程温和
产物：CO2和H2O
特点：剧烈、
一次性释放能量
产物：CO2和H2O
体外燃烧
有氧呼吸
葡萄糖等有机物
特点：
5.特点
保证有机物中的能量得到最充分的利用，有利于维持细胞的相对稳定状态。
二. 有氧呼吸
线粒体膜上没有葡萄糖载体蛋白；
线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。
1.为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？
2.原核生物（如蓝细菌、硝化细菌等）没有线粒体，但也能进行
有氧呼吸的原因是什么？场所在哪
原因：含有与有氧呼吸有关的酶
场所：细胞质和细胞膜内表面
葡萄糖不能进入线粒体
三、无氧呼吸
C6H12O6
酶
4[H]
少量能量
2丙酮酸
（C3H4O3）
2酒精（C2H5OH）+2CO2
2乳酸（C3H6O3）
酶
酶
细胞质基质
1. 场所：
2. 过程：
场所：都是细胞质基质
①第一阶段：
+4[H]
C6H12O6
2C3H4O3
酶
②第二阶段：
+4[H]
2C3H4O3
酶1
+4[H]
2C3H4O3
酶2
+少量能量
2C3H6O3
2C2H5OH＋2CO2
与有氧呼吸第一阶段完全相同
第二阶段不释放能量
酒精发酵
乳酸
发酵
（ATP+热能）
指细胞在_________参与的情况下，葡萄糖等
有机物经过_______分解，释放_______能量,
生成_______ATP的过程。
没有氧气
不完全
少量
少量
3、概念
三、无氧呼吸
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
酒精发酵
乳酸发酵
乳酸菌
人、动物
马铃薯块茎
甜菜块根、玉米胚
酵母菌
大多植物
不同生物无氧呼吸的产物不同
4、类型
三、无氧呼吸
物质变化：
有机物（葡萄糖）→ CO2、酒精 或 乳酸
能量变化：
ATP
有机物
中化学能
大部分存留在酒精或乳酸中
少部分释放（第一阶段）
以热能散失
注意：无氧呼吸并不是只有在绝对无氧的条件下才能发生，
氧气浓度较低的情况下也能进行无氧呼吸。（如人剧烈运动时）
5、无氧呼吸过程中物质和能量的变化
三、无氧呼吸
有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
条件
产物
分解程度
释放能量
相同点 过程 实质 意义 一： 细胞质基质
二、三： 线粒体
细胞质基质
O2、酶、适宜温度
酶、适宜温度
CO2和H2O
CO2、酒精或乳酸
多（三个阶段均释放）
少(仅第一阶段释放)
彻底分解
不彻底分解
第一阶段反应完全相同
氧化分解有机物，释放能量
为生物体的各项生命活动提供能量
小结：细胞呼吸
②生物体代谢的枢纽。
细胞呼吸的意义：
丙酮酸
葡萄糖
氨基酸
甘油
细胞呼吸：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2
或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。
①为生物体提供能量。
细胞呼吸：有氧呼吸
酶
C6H12O6
+6H2O
+6 O2
6CO2+12H2O
+能量
总反应式：
细胞呼吸：无氧呼吸
总反应式：
C6H12O6
酶
2酒精+2CO2+少量能量
C6H12O6
2乳酸+少量能量
酶
（酵母菌、大多数植物细胞）
（乳酸菌、动物、马铃薯块茎、玉米胚）
细胞内
+ 有机物
+ 水
CO2
能 量
呼吸作用（本质）
O2
O2
呼吸（现象）
呼吸器官
血液循环
血液循环
呼吸器官
CO2
气体运输
+
【注意】呼吸≠呼吸作用
呼吸是指肺部CO2与O2进行气体交换的过程
自我检测部分：
1. 葡萄糖分解的场所（有氧和无氧）？
2. 有氧条件下，丙酮酸在哪里被分解？无氧条件下，丙酮酸在哪里被分解？
3. 有氧条件下CO2的产生场所是？无氧条件下CO2的产生场所是？
4. 无氧呼吸过程中，人有没有产生CO2？
5. O2被消耗的场所？
都在细胞质基质（第一阶段）
线粒体基质（有氧呼吸第二阶段）
细胞质基质（无氧呼吸第二阶段）
线粒体基质（有氧呼吸第二阶段）
细胞质基质（无氧呼吸第二阶段）
没有，人无氧呼吸是产生乳酸，没有CO2
线粒体内膜（有氧呼吸第三阶段）
1、下列关于呼吸作用的叙述，正确的是（ ）
A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
D．质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
实例分析
D
乳酸或酒精和CO2
在线粒体内膜
[H]参与无氧呼吸第二阶段，并不积累。
脂肪是良好的储能物质
2.下图表示细胞呼吸作用的过程，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（ ）
A．①和②过程分别发生在线粒体、细胞质基质中
B．①和②所含酶的种类相同
C．②和③都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
实例分析
D
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
丙酮酸
[H]
[H]
四、细胞呼吸的影响因素
C6H12O6 +6H2O +6O2
酶
6CO2 +12H2O+能量
温度
水
氧气
二氧化碳
呼吸速率（强度）
影响因素：
单位时间呼吸作用反应物消耗量或产物生成量
（通常用单位时间内O2吸收量或CO2 释放量表示）。
温度、氧气、二氧化碳、水
①原理：温度通过影响酶的活性来影响呼吸强度。
（1）温度
温度
呼吸速率
②应用：零上低温储存蔬菜和水果；
大棚栽培作物在夜间和阴天适当降温（减少有机物的消耗）
温度
酶活性
最适温度
四、细胞呼吸的影响因素
（2）水
①原理：
②应用：
在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加快，超过一定范围，呼吸速率减慢，甚至死亡。
a 粮食在收仓前要进行晾晒处理；
b 干种子萌发前浸泡处理；
c 合理灌溉。
呼吸速率
含水量
粮食储存：
零上低温，低氧，干燥
水果蔬菜储存：
零上低温，低氧，一定湿度
四、细胞呼吸的影响因素
（3）CO2浓度
①原理：
②应用：
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸
的进行，CO2 浓度越高，抑制作用越明显。
储藏果蔬、粮食适当增加CO2浓度，
抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
四、细胞呼吸的影响因素
①原理：
（4）O2浓度
绿色植物酵母菌
完全缺氧条件：无氧呼吸
低氧条件：无氧、有氧呼吸并存
O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。
一定范围内，有氧呼吸强度随O2浓度的增加而增强。
O2浓度
CO2释放量
无氧呼吸
CO2释放量
O2浓度
有氧呼吸
O
P
P
四、细胞呼吸的影响因素
②曲线分析
（4）O2浓度
A
D
O2浓度（%）
CO2
释
放
量
O
1.0
5
10
15
0.5
C
CO2释放总量
A点：
B点：
R点：
只进行无氧呼吸
有、无氧呼吸CO2释放量相等
CO2释放量最少，
呼吸作用最弱，
有机物消耗最少。
B
R
四、细胞呼吸的影响因素
R点细胞呼吸作用最弱，有机物消耗最少，对应的O2浓度最适宜储藏粮食、水果和蔬菜
无氧呼吸
有氧呼吸
细胞呼吸
②曲线分析
（2）O2浓度
A
D
O2浓度（%）
CO2
释
放
量
O
1.0
5
10
15
0.5
C
CO2释放总量
C 点：
D 点：
只有有氧呼吸，
CO2全由有氧呼吸产生
无氧呼吸消失
B
无氧呼吸
有氧呼吸
R
OD：
同时有氧、无氧呼吸
细胞呼吸
细胞呼吸原理的应用（P95）
避免厌氧病原菌繁殖
为什么要选用透气消毒纱布或创可贴？
利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封
有氧条件大量繁殖
无氧条件酒精发酵
板结的土壤要及时松土透气
促进根细胞有氧呼吸，
利于根系生长
和对无机盐的吸收。
细胞呼吸原理的应用（P95）
减弱呼吸作用，
延长保质期
为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量？
为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？
破伤风芽孢杆菌会在无氧条件下大量增殖
为什么提倡慢跑等有氧运动？
有氧呼吸获得较多能量
避免剧烈运动中无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸痛。
为何农业生产过程要中耕松土
有氧呼吸总反应式：
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
1 2 2
无氧呼吸总反应式：
酒精发酵：
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量（少量）
酶
1 2
乳酸发酵：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量（少量）
酶
1 6 6 6 12
有关呼吸作用的计算
1．大豆种子萌发过程中鲜重的变化曲线如图
实例分析
(3)若测得阶段Ⅱ种子吸收O2与释放CO2的体积比为1:3，则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为 。
6：1
2、等量的酵母菌培养在甲、乙两组浓度相同的葡萄糖溶液中，甲组进行有氧呼吸，乙组进行酒精发酵。若两组消耗了等量的葡萄糖，则下列叙述正确的是（ ）
A.甲组释放的CO2与乙组释放的CO2的比例为4:1
B.两组释放的能量相等
C.若甲组消耗1mol葡萄糖，则可生成6molH2O
D.两者共释放的CO2与消耗的O2的物质的量之比为4:3
实例分析
D
3:1
有氧呼吸释放能量多
12
8:6=4:3
3.如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是( )
A.①②④中数值最大的是①
B.③代表的物质名称是氧气
C.产生①②的场所是线粒体
D.某些原核生物能完成图示全过程
D
少量能量
水
少量能量
O2
大量能量
水
有些原核生物有有氧呼吸相关的酶，因此可以完成有氧呼吸
A.图中①②③④过程中均能产生ATP和[H]，消耗等量的丙酮酸，②过程产生的ATP最多
B.①③④过程在细胞质基质中进行，②过程只能在线粒体
C.一个细胞内不可能同时进行③④过程
D.不同生物体内产生1molCO2，消耗的O2量相同
4.下图为生物体内细胞呼吸过程的图解，下列有关叙述正确的是（ ）
C
无氧呼吸第二阶段不产生ATP
无氧呼吸可以产生CO2，不消耗O2
原核生物，没有线粒体但是可以完成有氧呼吸
①有氧呼吸第一阶段：细胞质基质
②有氧呼吸第二第三阶段：线粒体
③无氧呼吸第二阶段：细胞质基质
④无氧呼吸第二阶段：细胞质基质
（课本P96）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
可以进行无氧呼吸
无氧呼吸和有氧呼吸
A
11.下列关于细胞呼吸原理在生活、生产中应用的叙述，错误的是（ ）
A、适当降低温度和氧浓度，有利于果蔬储藏
B、给含有酵母菌的发酵液连续通气，可以提高产酒量
C.用透气的纱布包扎伤口，可抑制厌氧菌的大量繁殖
D.施肥的同时结合松土，有利于根吸收矿质元素离子
B
实例分析
酵母菌无氧呼吸产酒精
在温度、光照等适宜条件下，将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析，合理的是(　　)
A．缺乏胚芽生长所必需的营养物质
B．不能通过光合作用合成有机物
C．呼吸作用产生的能量均以热能释放
D．呼吸作用的产物对其产生毒害作用
D
实例分析
无氧呼吸产生酒精
典例：下列选项中错误的是（ ）
A.超过最适温度，呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制
B.O2浓度为10％时适宜贮藏水果蔬菜
C.适当提高CO2浓度利于贮藏水果和蔬菜
D.种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重要因素
B
5%时有氧呼吸和无氧呼吸较弱，有机物消耗较少
2.如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼速率的影响，有关叙述错误的是（ ）
A.O2浓度为0时，细胞中能够产生[H]的场所是细胞质基质
B.O2浓度低于20％时，30℃、35℃两温度对有氧呼吸速率影响不大
C.由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度位于30℃和35℃之间
D.与B点相比，限制C点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度
C
只能判定为20℃~35℃之间
曲线在上升阶段限制因素：横坐标
10.雨水过多时，农作物会发生烂根现象，其原因主要是
A.土壤中缺乏氧气，根进行无氧呼吸产生酒精，对根细胞有毒害作用
B.土壤中水分充足，微生物繁殖而引起烂根
C.土壤中有毒物质溶解到水中，使根遭到毒害
D.土壤因水涝温度低，使根受到低温损害
A
实例分析
4．下列有关细胞呼吸的叙述，其中正确的是(　　)
A．无氧、干燥的环境细胞呼吸最弱，有利于果蔬储藏
B．马拉松比赛中人体主要是从分解有机物产生乳酸的过程中获得能量
C．用玉米经酵母菌发酵产生酒精来替代汽油，利用了酵母菌的无氧呼吸
D．选用透气性好的“创可贴”是为保证人体细胞的有氧呼吸，增强免疫能力
C
低氧、适度低温、有一定水分
实例分析
图为呼吸作用示意图，请据图回答：
（1）A、B、C、D分别代表的阶段是？
（2）图中，E代表的物质可能是 ，动物细胞可以进行的过程为 阶段（填字母）。
（3）图中C、D阶段发生的产生依次是 。
（4）图中从A阶段到产生E物质的阶段的呼吸方式是 。
丙酮酸
酒精和CO2
有氧、无氧第一阶段
有氧第二阶段
有氧第三阶段
无氧第二阶段
酒精和CO2
ABCD
线粒体基质、线粒体内膜
无氧呼吸

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