细胞呼吸的原理和应用课件【备课精讲精研】高一上学期生物人教版必修1

酵母菌是一类单细胞真菌，它与人类的生活息息相关。做馒头、面包，酿酒等，你们知道是利用了酵母菌的什么生理活动吗？聚聚焦焦1细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？2有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？3细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？细胞呼吸的原理和应用第三节 呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。细胞呼吸是否一定需要氧呢细胞呼吸是否一定需要氧呢？细胞呼吸的方式有哪些？细胞呼吸的方式有哪些？二、作出假设一、提出问题三、设计实验四、进行实验，记录结果五、分析结果，得出结论六、表达和交流探究性实验的一般步骤一、细胞呼吸的方式酵母菌是一类单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，是一种兼性厌氧菌。因此，酵母菌适合用来研究细胞呼吸的不同方式。实验材料：酵母菌一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式资料一:酵母菌能使葡萄糖发酵，产生酒精资料二:蒸馒头时加入适量的酵母菌，馒头会松软多孔。1.1.提出问题酵母菌什么条件下产生CO2（有氧？无氧？）？什么条件下产生酒精呢？一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式2.2.作出假设作出假设酵母菌在有氧条件下，产生二氧化碳；在无氧条件下产生酒精和二氧化碳。3.3.设计实验设计实验a.确定实验目的：探究酵母菌在不同条件下的产物。b.分析实验变量：自变量因变量c.控制检测变量：通气密封 澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液）酸性重铬酸钾溶液无关变量相同且适宜（有氧/无氧）（CO2/酒精）（反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性）一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式l橙色的重铬酸钾在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成灰绿色。参考资料：lCO2会使澄清石灰水变浑浊，根据相同时间内澄清石灰水浑浊的程度，可据此判断CO2产生的多少；lCO2也会使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据溴麝香草酚蓝水溶液变为黄色的时间快慢，也可以用来检测酵母菌培养液中CO2的产生量的情况。注意：葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式葡萄糖溶液需要煮沸，目的是什么？煮沸的葡萄糖溶液需冷却后再加入锥形瓶，原因是什么？杀死葡萄糖溶液中的细菌，排除其他微生物对实验结果的影响（杀菌）；加热煮沸后可排出溶液中的O2（除O2）。防止温度过高将酵母菌杀死。4.4.进行进行实验实验一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）配制酵母菌溶液尝试运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置酵母菌培养液酵母菌培养液澄清石灰水质量分数为10NaOH溶液ABCD气气泵泵E4.4.进行进行实验实验一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）配制酵母菌溶液（2）实验装置酵母菌培养液澄清石灰水质量分数为10NaOH溶液橡皮球(接气泵)ADCE有氧呼吸装置是否完美？澄清石灰水酵母菌培养液澄清石灰水质量分数为10NaOH溶液橡皮球(接气泵)ADCC连接气泵的目的是？NaOH溶液的目的是？保证O2的充分供应NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2检验空气中的CO2 是否已被吸收干净4.4.进行进行实验实验一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）配制酵母菌溶液（2）实验装置无氧呼吸装置酵母菌培养液澄清石灰水BCB 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为什么？使酵母菌先将瓶中的O2 消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是酵母菌无氧呼吸产生的。条件澄清石灰水浑浊程度溴麝香草酚蓝水溶液颜色变化（蓝绿黄）（酸性）重铬酸钾变色情况有氧无氧5.5.实验结果实验结果一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式浑浊程度高浑浊程度低颜色变化时间短颜色变化时间长无颜色变化橙色灰绿色6.6.实验结论实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。有氧条件下产生：大量CO2和水，无氧条件下产生：酒精和少量CO2。一、细胞呼吸的方式无氧呼吸装置有氧呼吸装置酵母菌培养液澄清石灰水BC酵母菌培养液澄清石灰水质量分数为10NaOH溶液橡皮球(接气泵)ACDE此实验是否有对照组？科学方法：对比实验一、细胞呼吸的方式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，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。特点：这些实验组的结果都是事先未知的。没有1.概念：2.反应的主要场所：线粒体外膜内膜嵴线粒体基质（液态）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。内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。线粒体的_含有许多种与有氧呼吸有关的酶。内膜上和基质中二、有氧呼吸对绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧参与，有氧呼吸的主要场所是线粒体无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等。原核生物，有些也能进行有氧呼吸，如蓝细菌，场所在细胞质。葡萄糖2丙酮酸酶4H少量能量少量ATP热能线粒体细胞质基质思考：为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？线粒体膜上没有葡萄糖载体；线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。H指的是氧化型辅酶（NAD+）转化成还原型辅酶（NADH）NAD+H+NADH二、有氧呼吸3.过程：6CO2少量能量少量ATP热能酶6H2O20H12H2O6O2酶大量能量大量ATP热能场所：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2丙酮酸+6H2O 6CO2+20H +4H 葡萄糖2丙酮酸 酶场所：线粒体内膜物质变化：产能情况：大量能量24H+6O212H2O酶第一阶段第二阶段第三阶段二、有氧呼吸C6H12O6 +6O2 +12H2O+能量+6H2O 6CO2酶物质变化：（葡萄糖）（CO2+H2O）有机物 无机物能量变化：2870kJ储存在ATP中热能散失有机物中稳定的化学能 热能散失+ATP中活跃的化学能二、有氧呼吸产物CO2和H2O中的O来源于哪些物质？二、有氧呼吸4.总反应式:5.与有机物在体外燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸过程温和；有机物中的能量，经过一系列的化学反应，逐步释放；这些能量，有相当一部分储存在ATP中。977.28kJ有氧呼吸和有机物体外燃烧的本质是一致的，都是有机物氧化分解释放能量的过程。思考讨论（书本P93）1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870KJ的能量，可以使977.28KJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请计算一下，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？2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？可使有机物中的能量逐步转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。转化效率大约是：977.28/287034.05%转化为ATP的ADP 为：977.28/30.54=32mol二、有氧呼吸1.概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不完全分解，释放少量能量，生成少量ATP的过程。2.过程：2丙酮酸（C3H4O3）C6H12O6 酶少量能量4H 酶酶2酒精（C2H5OH）+2CO22乳酸（C3H6O3）细胞质基质三、无氧呼吸场所：细胞质基质物质变化：产能情况：少量能量细胞质基质无+4H C6H12O62丙酮酸 酶第一个阶段场所：物质变化：产能情况：第二个阶段H丙酮酸葡萄糖乳酸酒精+CO2少量能量酶2C3H4O3+4H 2C3H6O3（乳酸）或酶2C3H4O3+4H 2C2H5OH（酒精）+2CO2 三、无氧呼吸2.过程：C6H12O6（乳酸）酶2C3H6O3+少量能量像酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸叫做_，根据_不同，产生酒精的叫作_，产生乳酸的叫作_。C6H12O6+2CO2酶2C2H5OH（酒精）+少量能量发酵发酵产物酒精发酵乳酸发酵3.总反应式:三、无氧呼吸产生乳酸的无氧呼吸葡萄糖2丙酮酸少量能量H酶2C3H6O3酶葡萄糖2丙酮酸少量能量H酶2C2H5OH2CO2酶产生酒精的无氧呼吸人和高等动物的肌细胞、乳酸菌、少数植物器官（如：马铃薯的块茎、甜菜的块根、玉米的胚等）三、无氧呼吸酵母菌、大多数植物细胞（如：水稻根部细胞、苹果果实细胞等）思考（书本P94）1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中，近69%的能量都是热能的形式散失了。大约能使多少ADP转化为ATP？2molADP转化为ATP无氧呼吸分解有机物不彻底，释放的能量很少。有机物中稳定的化学能大部分能量储存在未完全分解的有机物（酒精或乳酸）中释放少量的能量大部分以热能的形式散失极少部分储存在ATP中三、无氧呼吸呼吸方式 不同点 相同点 有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸与无氧呼吸之间的异同场所条件产物释放能量分解程度过程实质意义第一阶段：细胞质基质第二、三阶段：线粒体细胞质基质O2、酶无O2、酶CO2和H2OCO2、酒精或乳酸较多（三个阶段均合成ATP）较少(第一阶段合成ATP)彻底不彻底第一阶段反应完全相同分解有机物，释放能量，合成ATP 为生物体的各项生命活动提供能量有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能和热能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能和热能、（不完全分解的产物酒精或乳酸中的）化学能能量转化三、无氧呼吸给细胞呼吸下一个新的定义？细胞呼吸：细胞呼吸的意义？（1）为生物体的生命活动提供能量。（2）生物体代谢的枢纽。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。四、细胞呼吸原理的应用抑制厌氧微生物的增殖。利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理。保存粮食：（零上）低温、低氧、干燥环境保存。防止破伤风杆菌等厌氧细菌的大量增殖。防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。先通气再密封。保存水果:（零上）低温、低氧、一定湿度保存。松土增加氧气浓度，根细胞有氧呼吸增强，产生更多的能量，利于根系生长和对无机盐的吸收；抑制无氧呼吸产生酒精，防止植物烂根。影响细胞呼吸的因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量温度温度、氧气、二氧化碳、水氧气水二氧化碳五、影响细胞呼吸的环境因素1、温度温度呼吸速率应用：零上低温储存蔬菜和水果；温水和面发酵快。温度酶活性最适温度温度通过影响酶的活性来影响呼吸速率。温度通过影响酶的活性来影响呼吸速率。五、影响细胞呼吸的环境因素2、氧气 氧气浓度有氧呼吸速率O氧气浓度无氧呼吸速率O一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，但氧浓度达到一定值时，不再增加（底物的量或酶的量限制）。无氧呼吸随氧浓度增加而受抑制，氧浓度达到一定值时，被完全抑制。O2是有氧呼吸所必需的，但对无氧呼吸有抑制作用。五、影响细胞呼吸的环境因素BRACO2浓度CO2的释放量O无氧呼吸消失P有氧呼吸无氧呼吸产生的CO2量无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2量相等此处开始只进行有氧呼吸AB=BCCO2产生量最少D无氧呼吸CO2释放总量五、影响细胞呼吸的环境因素有机物消耗最少。只进行无氧呼吸；同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；只进行有氧呼吸；无氧呼吸生成的无氧呼吸生成的COCO2 2总量。总量。O2浓度0时 0O2浓度10%时O2浓度10%时O2浓度5%时五、影响细胞呼吸的环境因素在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快；当含水过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。应用：粮食在收仓前要进行晾晒处理；干种子萌发前进行浸泡处理。3、H2O含量五、影响细胞呼吸的环境因素CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸有抑制作用，CO2 浓度越高，抑制作用越明显。应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。4、CO2含量五、影响细胞呼吸的环境因素六、细胞