资源简介

(共39张PPT)
细胞呼吸的原理和应用
问题探讨
事实1：人们加入酵母菌发面时，将面团放置一段时间后可见一个个的“窟窿”。
事实2：由于酵母菌的活动，置于密封玻璃瓶中的发酵液产生气泡，出现酒味。
“发面”和“酿酒”都利用到酵母菌的呼吸作用，其中“发面”主要在有氧的条件下进行，而“酿酒”则主要在无氧的条件下进行。那酵母菌在有氧和无氧条件下是否都可以进行细胞呼吸？呼吸作用的产物分别是什么？
酵母菌是一种单细胞真菌，它与人类的生活息息相关。做面包、馒头、酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。
呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放出能量，因此也叫细胞呼吸。
小 贴 士
由于酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此常被用于研究细胞呼吸的不同方式。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题
作出假设
无氧呼吸
CO2+酒精
产生
CO2
有氧呼吸
产生
问题：酵母菌在有氧和无氧条件下是否都可以进行细胞呼吸？呼吸作用的产物分别是什么？
根据事实1和事实2，请针对所提出的问题作出假设。
设计实验
问题：怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？
酵母菌在有氧和无氧条件下都可以进行细胞呼吸。
联系生活
设计实验
自变量
因变量
细胞呼吸的条件：有氧 / 无氧条件
是否产生CO /酒精
相同且适宜
无关变量
影响
温度、pH、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等
通气/密闭
1. CO2的检测
澄清石灰水：澄清石灰水变浑浊
溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→变绿→再变黄
2. 酒精的检测
酸性重铬酸钾溶液：橙色→灰绿色
如何控制？
怎样检测？
无关变量有哪些？
探究酵母菌细胞呼吸的方式
问题：酵母菌在有氧在有氧和无氧条件下是否都可以进行细胞呼吸？呼吸作用的产物分别是什么？
提出问题
作出假设
进行实验
设计实验
无氧
CO2+酒精
产生
CO2
有氧
产生
实验步骤：
①配置酵母菌培养液
②组装实验装置
③培养、观察、检测、记录
进行实验
配制酵母菌培养液
新鲜的食用酵母菌（10g) 5%葡萄糖溶液（240ml)
( + )
组装实验装置
有氧呼吸装置
1.质量分数为10%的NaOH溶液的作用
2.配制酵母菌培养液，须将煮沸的葡萄糖溶液冷却至常温，才可加入酵母菌
a.加热的目的：
b.冷却的目的：
吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的影响
灭菌
防止高温杀死酵母菌
进行实验
配制酵母菌培养液
新鲜的食用酵母菌（10g) 5%葡萄糖溶液（240ml)
( + )
组装实验装置
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
1.B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
2.配制酵母菌培养液，须将煮沸的葡萄糖溶液冷却至常温，才可加入酵母菌
a.加热的目的：灭菌
b.冷却的目的：防止高温杀死酵母菌
消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的
+ 除去溶液中的氧气
进行实验
配制酵母菌培养液
新鲜的食用酵母菌（10g) 5%葡萄糖溶液（240ml)
( + )
组装实验装置
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
培养、观察、检测、记录
（1）将实验装置放到25~35℃的环境中培养8-10h。
（2）检测CO2的产生：根据 石灰水浑浊程度 或 溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短来检测检测CO2产生的多少。
（3）检测酒精的产生：各取2ml酵母菌培养液的滤液，分别注入到两支干净的试管中，向试管中分别滴加0.5ml酸性重铬酸钾溶液，振荡后观察颜色变化。
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
变混浊／慢
出现灰绿色
不变灰绿色
实验结果
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
分析结果得出结论
1、酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的二氧化碳，不产生酒精；
2、酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生少量二氧化碳，同时也产生酒精。
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
变混浊／慢
出现灰绿色
不变灰绿色
探究酵母菌细胞呼吸的方式
呼吸作用的类型
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。
有氧呼吸的主要场所是线粒体。
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
增大内膜的表面积，为酶提供更多的附着位点
基质
C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
酶
含与有氧呼吸相关的酶
含与有氧呼吸相关的酶
阅读教材，结合图示，尝试用反应式表示有氧呼吸的三个阶段
呼吸作用的类型
有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸（C3H4O3）
酶
4[H]
ATP
热能
能量
线粒体
细胞质基质
①
C6H12O6
+4[H] +能量（少量）
场所：细胞质基质
2C3H4O3
线粒体基质
（1）有氧呼吸第一阶段
[H] 读作还原氢，指的是NADH（还原型辅酶Ⅰ）
（2）有氧呼吸第二阶段
线粒体
6CO2
20[H]
②
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
细胞质基质
①
酶
6H2O
ATP
热能
能量
ATP
热能
能量
C3H4O3
场所：线粒体基质
酶
6CO2 +20[H]+ 能量
2C3H4O3
+6H2O
（少量）
（3）有氧呼吸第三阶段
线粒体
6CO2
20[H]
②
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
细胞质基质
①
酶
6H2O
ATP
热能
能量
ATP
热能
能量
C3H4O3
场所：线粒体内膜
12H2O
6O2
酶
③
ATP
热能
能量
酶
12H2O + 能量
24[H] + 6O2
（大量）
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
物质
变化
有机物
（葡萄糖）
无机物
（CO2+H2O）
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
PART ONE
有氧呼吸是指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把 等有机物 氧化分解，产生 和 ，释放能量，产生大量 的过程。
氧
酶
葡萄糖
彻底
二氧化碳
水
ATP
思考·讨论
资料一：在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，多余的热量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
（1）能量转化效率：977.28÷2870 x 100%≈34%
（2）根据上一节学过的知识可知，1mol ATP水解释放的能量为30.54kJ，因此这些能量能使 977.28÷30.54=32mol ADP 转化为 ATP。
资料二：与有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：①有氧呼吸是在温和的条件下进行的；②有机物中的能量是逐级释放的。这对于生物体具有什么意义呢？
这种方式能保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：①使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
呼吸作用的类型
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
酵母菌、乳酸菌等微生物；马铃薯块茎、水稻根、苹果果实等植物器官的细胞；动物骨骼肌的肌细胞等能进行无氧呼吸
反应总式
例：大多数植物（水稻根）、酵母菌
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）
C6H12O6
2C3H6O3 （乳酸）+少量能量
酶
C6H12O6
酶
2C2H5OH(酒精) ＋2CO2＋少量能量
小 贴 士
①无氧呼吸的两个阶段都发生在细胞质基质中。
②无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。
③有机物分解不彻底，有大部分能量储存于乳酸和酒精中。
PART ONE
无氧呼吸是指细胞在 氧气参与的情况下， 等有机物经过 分解，释放 能量的过程。
没有
葡萄糖
不完全
少量
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸又叫做 发酵。
利用乳酸菌制造酸奶
利用酵母菌制造米酒
乳酸发酵
酒精发酵
细胞呼吸的概念及意义
1.概念
细胞呼吸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。
所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。
①细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量
②细胞呼吸是生物体代谢的枢纽
2.意义
课堂小测
不同点 有氧呼吸 无氧呼吸
是否需要氧气
场所
分解程度
产物
能量释放
相同 反应条件 本质 需要O2
不需要O2
细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜
细胞质基质
彻底氧化分解
不完全分解
CO2和H2O
①CO2和酒精 ②乳酸
大量能量
少量能量
分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需
在酶的参与下进行
细胞呼吸原理的应用
稻田需要定期排水
避免厌氧病原菌的繁殖
促进根细胞进行有氧呼吸
①通气：提供充足的氧气，使酵母菌大量繁殖
②密闭：使酵母菌无氧呼吸产生酒精
降低呼吸作用
避免破伤风杆菌的繁殖
促进有氧呼吸
防止根细胞无氧呼吸产生酒精，对根细胞产生毒害作用
下列哪些证据支持内共生学说：
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。
思维训练——运用证据和逻辑评价论点
√
√
√
影响细胞呼吸的因素
① 不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
② 同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。
③ 同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
（1）内部因素
遗传因素(决定酶的种类和数量)
温度
呼吸速率
（2）外部因素—— ①温度
① 低温下贮存蔬菜、水果
② 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量
应
用
影响细胞呼吸的因素
温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率
（2）外部因素—— ②水
细胞含水量
呼吸速率
影响细胞呼吸的因素
水作为有氧呼吸的原料和环境影响细胞呼吸的速率
① 粮食在收仓前要进行晾晒处理
② 干种子萌发前进行浸泡处理
应
用
（2）外部因素—— ③CO2浓度
5
CO2（%）
1.0
0.5
10
15
20
O
呼吸速率
① 地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。
应
用
影响细胞呼吸的因素
CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用
（2）外部因素—— ④O2浓度
影响细胞呼吸的因素
O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
受到酶活性和数量的限制
（2）外部因素——④ O2浓度
5
O2（%）
1.0
0.5
R
10
15
20
D
O
CO2释放量
R点的含义？
R点对应O2浓度下，呼吸速率最低，有机物消耗最少。
思
考
：无氧呼吸速率
：有氧呼吸速率
：呼吸速率
影响细胞呼吸的因素
B点的含义？
有氧呼吸CO2释放量与无氧呼吸CO2释放量相等
A
B
AB = BC
C
保存蔬菜时应选择R点所对应的氧气浓度，同时保持零上低温
（2）外部因素—— ④O2浓度
影响细胞呼吸的因素
O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
曲线分析：
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸；
②0③O2浓度≥b时，只进行有氧呼吸；
a
b
甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。
① 曲线a、b、c分别表示 、 和呼吸作用CO2释放量。
② 在O2浓度为0时，CO2的释放量为___，此时只进行 ；
当O2浓度 时， 只进行有氧呼吸，此时CO2释放量_____O2吸收量；
当0＜O2浓度＜D时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
无氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
≥D
A
等于
练一练
甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。
③ 在保存蔬菜、水果时，应选择乙图中 点对应的O2浓度，因为此时 ；保存条件一般为 。保存种子的一般条件为 。
④甲图的a、b、c、d四种氧浓度中___是最适合蔬菜、水果的贮藏；
⑤甲图中氧浓度为a时的情况对应乙图中的_____点；
B
细胞呼吸最弱
低温、低氧
A
c
练一练
干燥、低温、低氧
甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。
⑥甲图中氧浓度为b时的情况对应乙图中的_____段之间；
⑦ 甲图中氧浓度为____时没有酒精产生。
d
AC
练一练
一、根据实验结果判断呼吸类型
(1)实验装置
细胞呼吸类型的判断
消耗的氧气
产生的CO2-消耗的O2
(2)实验结果预测和结论
实验现象 结　论
装置一液滴 装置二液滴 只进行产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
左移 右移 进行
有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
不动
不动
不动
不动
右移
左移
细胞呼吸类型的判断
一、根据实验结果判断呼吸类型
只进行有氧呼吸
或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
装置三
煮沸的种子
细胞呼吸类型的判断
设置装置三的目的：测定气压、温度等因素所引起的误差
(3)物理误差的校正
一、根据实验结果判断呼吸类型
二、“三看法”判断真核生物的呼吸类型
细胞呼吸类型的判断
一看
消耗氧气
产生水
有酒精或乳酸
无CO2释放
一定存在有氧呼吸
一定存在有氧呼吸
一定存在无氧呼吸
一定为产生乳酸的无氧呼吸
反应物
产物
二看
CO2＞O2
有氧呼吸+产酒精的无氧呼吸
①有氧呼吸；②有氧呼吸+产乳酸的无氧呼吸
物质的量
的关系
CO2=O2
三看
只在细胞质基质中
无氧呼吸
有氧呼吸或两类呼吸方式并存
场所
有线粒体参与
小贴士
①若CO2②原核生物进行呼吸作用的场所为细胞质基质、细胞膜；
③无线粒体的真核生物细胞只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞；
细胞呼吸效率/所占优势的细胞呼吸方式的判断
当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式。那如何判断哪种呼吸方式占优势呢？
可如下分析：当消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2量与呼吸作用产生的CO2量的比值为3:4。
①若 ，有氧和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；
②若 ，无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸；
③若 ，无氧呼吸消耗葡萄糖速率小于有氧呼吸。
＜

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