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(共33张PPT)
细胞呼吸的原理和应用
细胞的能量供应和应用
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？
为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
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？
细胞呼吸的实质
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
【探究·实践】
探究酵母菌细胞呼吸的方式
选材原因
酵母菌的电镜照片
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精；酵母菌的细胞呼吸会产生CO2。
（1）酵母菌发酵产生酒精是在有氧条件下还是在无氧条件下进行的呢？
（2）酵母菌的细胞呼吸会产生CO2，在不同条件下产生的CO2是否一样多？
你还能提出哪些问题？
观察的项目和次数要事先计划好，并做好记录。
观察现象
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
得出结论、交流讨论
根据自己已有的知识和生活经验，针对所提出的问题作出假设，如：
（1）酵母菌在无氧条件下产生酒精。
（2）酵母菌在有氧条件下比在无氧条件2下产生的CO多。
根据以上疑问，你还能作出哪些假设？
方法步骤
确定实验思路
设计实验步骤
预期实验结果
细胞呼吸的类型
有氧呼吸的主要场所——线粒体
电镜照片
亚显微结构模式图
外膜
内膜
嵴
基质
内膜上和基质中含有多种酶
有氧呼吸的过程
H2O
大量
能量
少量
能量
少量
能量
CO2
［H］
O2
［H］
丙酮酸
H2O
丙酮酸
葡萄糖
[H]与O2
结合
NAD+ NADH
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
有氧呼吸的总反应式
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O + 能量
酶
请在反应式中标出氧元素的转移途径
C6H12O6 2C3H4O3 +4[H]+少量能量
酶
第1阶段：
场所：细胞质基质
2C3H4O3 6CO2 +20[H]+少量能量
酶
第2阶段：
场所：线粒体基质
24[H]+6O2　　12H2O+大量能量
酶
第3阶段：
场所：线粒体内膜
有氧呼吸的定义
条　　件：氧的参与、多种酶催化
　　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，生成大量ATP的过程。
物质变化：葡萄糖等有机物＋氧气→二氧化碳＋水＋大量ATP
能量变化：释放能量
特　　点：有机物的彻底氧化分解
条件
原料、条件
原料
特点
产物
能量变化
产物
知识
归纳
有氧呼吸能量利用的特点
1mol
葡萄糖
彻底氧化分解释放能量
ATP
ADP
Pi
977.28kJ
其余的能量
热能
散失
2870kJ
【思考·讨论】
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？
能量释放的特点：释放能量多、转化效率高、能量逐级释放
有氧呼吸与燃烧的比较
【思考·讨论】
与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
比较项目 作用条件 能量释放 能量去向
有氧呼吸 温和 逐步释放 部分储存在ATP中
体外燃烧 点燃 一下子释放 全部热能散失
葡萄糖的燃烧
无氧呼吸的过程
少量
能量
［H］
乳酸
C3H6O3
酒精
C2H5OH
CO2
葡萄糖
C6H12O6
丙酮酸
C3H4O3
+
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)+ 能量
C6H12O6
酶
2C2H5OH(酒精)+2CO2 ＋能量
细胞质基质
归纳总结：
1.无氧呼吸在第二阶段释放能量吗？
2.为什么无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸少？
3.归纳无氧呼吸的反应式。
4.微生物的无氧呼吸也叫发酵。产生酒精的叫酒精发酵，产生乳酸的叫乳酸发酵。
无氧呼吸能量利用的特点
196.65kJ
乳酸
C3H6O3
ATP
ADP
Pi
61.08kJ
其余能量(69%)
热能
散失
葡萄糖
C6H12O6
说明：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。
无氧呼吸的定义
定义：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。
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 主要在线粒体内 在细胞质基质中
条件 氧气、多种酶 无氧气参与，需要多种酶
分解产物 葡萄糖彻底分解为CO2和H20 葡萄糖的分解不彻底，形成乳酸或酒精和CO2
能量 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
ATP产生阶段 有氧呼吸三个阶段均产生ATP 仅在第一阶段产生ATP
相同点 第一阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行。
两种呼吸作用方式实质相同，都能够分解有机物，释放能量。 有氧呼吸与无氧呼吸的比较
细胞呼吸的意义
细胞呼吸为生物体提供能量
细胞呼吸是
生物体代谢的枢纽
细胞呼吸产生的中间产物可转化为甘油、氨基酸等非糖物质。
非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。
蛋白质、糖类和脂质代谢，都可通过细胞呼吸过程联系起来。
细胞呼吸的应用
细胞呼吸的原理在
生活中的应用
馒头、面包、泡菜等许多传统食品的制作
细胞呼吸的原理在
现代发酵工业中的应用
生产青霉素、味精，酿酒等
细胞呼吸的原理
在农业生产上的应用
中耕松土、适时排水，就是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用，以利于作物的生长.
储藏果实、蔬菜可采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。
细胞呼吸的原理
在其他方面的应用
包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
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）。
提倡慢跑等有氧运动的原因之一是：有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。
　　关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点？
线粒体内存在于细胞DNA相似的环状DNA。
线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。
真核细胞内的DNA具有高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。
线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。
线粒体的起源—内共生学说
√
√
√
×
确定实验思路
自变量：
无关变量：有哪些因素可能干扰到实验结果
该实验的自变量是什么？
怎样控制有氧和无氧的条件？
该实验对照如何设计？属于哪种方式？
因变量：
其他条件：怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
怎样鉴定有无酒精产生？
怎样鉴定有无CO2产生？
怎样比较CO2产生的多少？
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。
对比实验是科学探究中常用的方法之一。
对比实验
根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成灰绿色。
产物的检测方法
怎样鉴定有无酒精产生？
怎样比较CO2产生的多少？
怎样鉴定有无CO2产生？
CO2可使澄清石灰水变混浊
CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
设计实验步骤
材料用具
方法步骤
配制酵母菌培养液：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％的葡萄糖溶液。
组装装置
检测产物
CO2的检测
酒精的检测
实验材料：新鲜的食用酵母菌
实验器材：天平、药匙、吸管、气泵、量筒、锥形瓶、试管、试管架、烧杯、玻璃导管
实验药品：5%的葡萄糖溶液、10%的NaOH溶液、酸性重铬酸钾溶液、澄清的石灰水、溴麝香草酚蓝水溶液
材料用具
组装装置
有氧呼吸
无氧呼吸
质量分数为10%的NaOH溶液
5%的酵母菌
葡萄糖培养液
澄清的石灰水
5%的酵母菌
葡萄糖培养液
澄清的石灰水
接气泵
(或橡皮球)
预期实验结果
A装置中石灰水混浊程度大于B装置。（或A装置中溴麝香草酚蓝水溶液的变黄时间比B装置短。）
装A锥形瓶培养液的试管不会出现灰绿色，装B锥形瓶培养液的试管橙色的重铬酸钾会变成灰绿色。

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