新教材人教版高中生物必修一 5.3 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用 教學(xué)課件

1、第3節(jié) 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用2022/8/17第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 呼吸作用的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細(xì)胞呼吸。呼吸作用一、細(xì)胞呼吸的方式實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式 酵母菌：?jiǎn)渭?xì)胞真菌，真核生物，有細(xì)胞壁，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。（1）提出問題 酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生的氣體是CO2嗎？ 酵母菌在無氧條件下的產(chǎn)物是什么？（2）作出假設(shè) 酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生CO2。 酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精和CO2。（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖宰兞渴鞘裁匆蜃兞渴鞘裁醇?xì)化如何控制自變量如何檢測(cè)因變量控制無關(guān)變量控制那些可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素寫出具體做法方

2、法步驟材料用具等設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)自變量:因變量:細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物 有無氧氣CO2酒精如何控制自變量？有氧條件：無氧條件：A組：通入空氣B組：密封如何檢測(cè)因變量？CO2的檢測(cè)通入澄清石灰水溴麝香草酚藍(lán)溶液（渾濁程度）（藍(lán)綠黃的時(shí)間）酒精的檢測(cè)：酸性條件下的重鉻酸鉀（橙色 灰綠色）無關(guān)變量:除自變量外，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的可變因素如培養(yǎng)液的濃度、溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)條件、酵母菌的活性、CO2等除自變量以外，還有哪些因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？總結(jié)：無關(guān)變量遵循相同且適宜的原則（4）實(shí)驗(yàn)步驟思考：（1）葡萄糖溶液需要煮沸的目的：為了滅菌，避免其他微生物的呼吸作用對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾（2）葡萄糖溶液需要煮沸再

3、冷卻后放入錐形瓶的原因是：防止酵母菌被殺死酵母菌培養(yǎng)液配置：取20g新鮮的食用酵母菌均分為兩份，分別放入錐形瓶A（500mL）和錐形瓶B（500mL）中，分別向兩瓶中注入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液。（3）酵母菌的培養(yǎng)時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)的原因是：葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀發(fā)生顏色變化，應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)以耗盡溶液中葡萄糖。（5）實(shí)驗(yàn)裝置甲、乙兩個(gè)裝置，哪個(gè)是有氧裝置，哪個(gè)是無氧裝置？有氧裝置無氧裝置甲裝置：將裝置甲連通橡皮球的目的：保證O2的充分供應(yīng)。通過含NaOH溶液的目的：去除空氣中的CO2，保證澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。（5）實(shí)驗(yàn)裝置乙裝置：B瓶應(yīng)封口

4、放置一段時(shí)間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶的目的：消耗完B瓶中的O2，確保通過澄清石灰水的CO2是無氧呼吸產(chǎn)生的。（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)果酵母菌在有氧和無氧條件下均能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。有氧條件下產(chǎn)生大量CO2無氧條件下產(chǎn)生酒精和少量CO2酵母菌呼吸作用的類型有氧呼吸無氧呼吸思考：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是不是對(duì)照實(shí)驗(yàn)？設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對(duì)結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響，這樣的實(shí)驗(yàn)叫做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，也叫相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)。特點(diǎn)：這些實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果都是事先未知的二、有氧呼吸1.概念：2.反應(yīng)的主要場(chǎng)所：線粒體外膜內(nèi)膜嵴基質(zhì)（液態(tài)）細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有

5、機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。內(nèi)膜的某些部位向線粒體的內(nèi)腔折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加。線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。3.過程：2丙酮酸（C3H4O3） 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜C6H12O6 主動(dòng)運(yùn)輸C6H12O6 酶少量能量4H 2丙酮酸 6H2O酶20H 6CO2 少量能量6O2 H與O2結(jié)合 12H2O大量能量場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：少量能量場(chǎng)所：線粒體基質(zhì)物質(zhì)變化：產(chǎn)能情況：少量能量酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H +4H C6H12O62丙酮酸（C3H4O3） 酶場(chǎng)所：線粒體內(nèi)膜物質(zhì)

6、變化：產(chǎn)能情況：大量能量24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶總反應(yīng)式:物質(zhì)變化：有機(jī)物（葡萄糖） 無機(jī)物（CO2+H2O）能量變化：2870kJATP977.28kJ熱能散失有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 熱能散失+ATP中活躍的化學(xué)能C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶總反應(yīng)式:1、C原子的運(yùn)動(dòng)軌跡C6H12O62C3H4O36CO 2+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6

7、CO2酶總反應(yīng)式:2、H原子的運(yùn)動(dòng)軌跡C6H12O64H2C3H4O3+6H2O20H12H2O+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶C6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶總反應(yīng)式:3、O原子的運(yùn)動(dòng)軌跡C6H12O62C3H4O3+6H2O 6CO 2+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶酶2C3H4O3 +6H2O 6CO2+20H 24H +6O212H2O酶6O212H2OC6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶-12H2O

8、C6H12O6 6H2O6CO26O22個(gè)丙酮酸1、O原子的運(yùn)動(dòng)軌跡（丙酮酸）C6H12O6 2個(gè)丙酮酸 6CO2C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶2、C原子的運(yùn)動(dòng)軌跡（丙酮酸）C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +能量酶3、H原子的運(yùn)動(dòng)軌跡（丙酮酸、NADH）（NADH）2個(gè)丙酮酸4HC6H12O66H2O12H12H2O8HC6H12O6 + 6O2+12H2O+能量+ 6H2O6CO2酶總反應(yīng)式:物質(zhì)變化：有機(jī)物（葡萄糖） 無機(jī)物（CO2+H2O）能量變化：2870kJATP977.28kJ熱能散失有機(jī)

9、物中穩(wěn)定的化學(xué)能 熱能散失+ATP中活躍的化學(xué)能思考 討論（書本P93）1.在細(xì)胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870KJ的能量，可以使977.28KJ左右的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請(qǐng)計(jì)算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP？大約34%32molADP轉(zhuǎn)化為ATP2.與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級(jí)釋放能量的，這對(duì)于生物體來說具有什么意義？可以使有機(jī)物中的能量逐步地轉(zhuǎn)移到ATP中；能量能夠緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。有氧呼吸過程溫和，常溫常壓，多種酶的催化。釋放的能量大部分以熱能的形式散

10、失，小部分儲(chǔ)存在ATP中。有機(jī)物中的能量逐級(jí)釋放；保證有機(jī)物中的能量得到充分利用。有氧呼吸的特點(diǎn)三、無氧呼吸1.概念：細(xì)胞在無氧條件下，通過酶的催化作用把葡萄糖等有機(jī)物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，釋放少量能量，生成少量ATP的過程。2.過程：2丙酮酸（C3H4O3） C6H12O6 酶少量能量4H 酶酶2酒精（C2H5OH）+2CO22乳酸（C3H6O3）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)3.總反應(yīng)式:C6H12O6 +2CO2酶2C2H5OH+少量能量C6H12O6 （乳酸）酶2C3H6O3+少量能量3.總反應(yīng)式:C6H12O6 +2CO2酶2C2H5OH+少量能量C6H12O6 （乳酸）酶2C3H6O3+少量能量像酵

11、母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸叫做發(fā)酵，根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)物不同，產(chǎn)生酒精的叫作酒精發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸的叫作乳酸發(fā)酵。不同的生物無氧呼吸的方式不同，請(qǐng)將下面生物進(jìn)行分類：甜菜塊根玉米的根毛細(xì)胞馬鈴薯塊莖人體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的部分肌肉細(xì)胞酵母菌乳酸菌 玉米的胚蘋果 玉米的根（水淹）產(chǎn)酒精、二氧化碳的；產(chǎn)乳酸的是。填一填： 類 型比較項(xiàng)目 場(chǎng)所第一階段 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第二、三階段 線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)條件O2、酶、適宜溫度無O2 、酶、適宜溫度產(chǎn)物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸釋放能量較多（三個(gè)階段均合成ATP）較少(第一階段合成ATP)有氧呼吸無氧呼吸4.有氧呼吸與無氧呼吸之間的區(qū)別：分解程度徹底不徹底不同點(diǎn)過程實(shí)質(zhì)第

12、一階段反應(yīng)完全相同分解有機(jī)物，釋放能量，合成ATP 相同點(diǎn)意義為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量5.細(xì)胞呼吸的意義（1）為生物體的生命活動(dòng)提供能量。絕大多數(shù)生命活動(dòng)的所需要的能量（ATP）都是來源于細(xì)胞呼吸。因此，細(xì)胞呼吸是ATP的主要來源。（2）生物體代謝的樞紐，為生物體其他化合物的合成提供原料。細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的丙酮酸可以作為合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細(xì)胞呼吸中間產(chǎn)物相同，這些物質(zhì)可以進(jìn)一步形成葡萄糖。影響細(xì)胞呼吸的因素：C6H12O6 +6H2O +6O2酶6CO2 +12H2O+能量溫度溫度、氧氣、二氧化碳、水四、影響呼吸作用的環(huán)境因素水氧氣二氧化碳O2濃度0時(shí)

13、，只進(jìn)行無氧呼吸。0O2濃度10%時(shí)，同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸。O2濃度10%時(shí)，只進(jìn)行有氧呼吸。O2濃度為 5% 時(shí)，有機(jī)物消耗最少，利于儲(chǔ)存糧食、水果。氧氣（1）曲線分析由曲線可知，O2是有氧呼吸所必需的，且O2對(duì)無氧呼吸有抑制作用。（2）應(yīng)用生產(chǎn)上常利用適當(dāng)降低氧氣濃度等能夠抑制細(xì)胞呼吸、減少有機(jī)物消耗的原理來延長(zhǎng)蔬菜、水果的保鮮時(shí)間。中耕松土增加根的有氧呼吸有利于礦質(zhì)離子的吸收。還可以抑制無氧呼吸產(chǎn)生酒精，防止植物爛根。在醫(yī)療上選用透氣的消毒紗布或松軟的“創(chuàng)可貼”包扎傷口，可抑制厭氧病原菌的繁殖。2. 溫度（1）溫度主要通過影響呼吸酶的活性，進(jìn)而影響呼吸作用。在一定的溫度范圍內(nèi)，呼吸

14、強(qiáng)度隨著溫度的升高而增強(qiáng)；但超過一定的溫度，酶的活性下降，甚至?xí)冃允Щ睿瑥亩购粑饔脺p弱直至停止。（2）應(yīng)用生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下貯存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)降溫，降低細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。溫水和面發(fā)酵快。3. 二氧化碳（1）CO2是細(xì)胞呼吸的最終產(chǎn)物，積累過多會(huì)抑制細(xì)胞呼吸的進(jìn)行。（2）應(yīng)用：適當(dāng)增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。4. 水分（1）在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。（2）應(yīng)用糧食在收倉(cāng)儲(chǔ)存之前要進(jìn)行晾曬，甚至烘干，減少水分，以減弱細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗。干種子在萌發(fā)時(shí)，要浸泡以增強(qiáng)代謝。釀

15、酒的時(shí)候，為什么早期通氣，后期密封？早期通氣：促進(jìn)酵母菌有氧呼吸，為其進(jìn)行物質(zhì)代謝和細(xì)胞分裂提供充足的動(dòng)力，有利于菌種的繁殖后期密封：促進(jìn)酵母菌無氧呼吸，有利于產(chǎn)生酒精思考： 細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)探究（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：欲確認(rèn)某生物的呼吸類型， （2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)和結(jié)論（如下表）應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置，如圖所示： 探究：1、溫度溫度主要是通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸作用。 應(yīng)用：低溫下貯藏水果、蔬菜。四、影響呼吸作用的環(huán)境因素 在O2濃度為零時(shí)只進(jìn)行無氧呼吸；濃度為10%以下，既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸；濃度為10%以上，只進(jìn)行有氧呼吸。 2、O2的濃度甲：一定范圍內(nèi)，有氧呼吸隨氧氣濃度升高而增大，

16、但氧濃度達(dá)到一定值時(shí)，不再增加(底物的量或酶的量限制）。乙：無氧呼吸隨氧濃度增加而受抑制，氧濃度達(dá)一定值時(shí)，被完全抑制。 2、O2的濃度 2、O2的濃度 在O2濃度為零時(shí)，只進(jìn)行無氧呼吸；濃度為b(10%)以下，既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸；濃度為b(10%)以上，只進(jìn)行有氧呼吸。 應(yīng)用：降低氧的濃度保鮮蔬菜、水果。松土增加根的有氧呼吸等。 3、CO2濃度 CO2是呼吸作用的產(chǎn)物，對(duì)細(xì)胞呼吸有抑制作用。CO2濃度升高到1%10%時(shí)，呼吸作用明顯被抑制。 應(yīng)用：地窖來貯藏大白菜、甘薯等。 4、水 在一定范圍內(nèi)，呼吸速率隨含水量的增加而加快。 應(yīng)用：種子在貯藏時(shí)應(yīng)處于風(fēng)干狀態(tài)，使呼吸作用降至最低，

17、以減少有機(jī)物的消耗。四.細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用1.用透氣紗布或“創(chuàng)可貼”包扎傷口：增加通氣量，抑制破傷風(fēng)芽孢桿菌等厭氧菌的無氧呼吸，從而抑制其繁殖。2.釀酒早期通氣：促進(jìn)酵母菌有氧呼吸，為其進(jìn)行物質(zhì)代謝和細(xì)胞分裂提供充足的動(dòng)力，有利于菌種的繁殖后期密封：促進(jìn)酵母菌無氧呼吸，有利于產(chǎn)生酒精3.食醋、味精制作：向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，利于需氧型細(xì)菌（醋酸桿菌、谷氨酸棒狀桿菌）的有氧呼吸，從而促進(jìn)繁殖。4.中耕松土：促進(jìn)根部有氧呼吸，為主動(dòng)運(yùn)輸提供能量，從而有利于礦質(zhì)元素的吸收；無土栽培時(shí)需要不斷的通入空氣，一方面促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收，另外還可以抑制無氧呼吸產(chǎn)生酒精，防止植物爛根。5.儲(chǔ)存糧食、水果：低溫、低氧（細(xì)胞呼吸強(qiáng)度弱，消耗的有機(jī)物少）。糧食要曬干，減少自由水，可降低呼吸作用。而水果儲(chǔ)存要保持一定的濕度。6.提倡有氧運(yùn)動(dòng)：慢跑時(shí)肌細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸，不會(huì)產(chǎn)生乳酸而導(dǎo)致肌肉酸痛。7.利用酵母菌發(fā)面：發(fā)面時(shí)，酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2會(huì)