【課件】細胞呼吸的原理和應(yīng)用第1課時課件2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

高中生物必修一第五章細胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)細胞呼吸的原理和應(yīng)用復(fù)習(xí)提問1.生物體生命活動的主要能源物質(zhì)是什么？2.生物體生命活動所需的直接能源物質(zhì)是什么？糖類ATP那么，糖類中儲存的能量如何轉(zhuǎn)化為生命活動所需要的直接能量ATP的呢？ATP的主要來源——細胞呼吸概念：有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。實質(zhì)：生物氧化（氧化分解有機物并釋放出能量。）特征：（1）溫和條件下逐步進行；（2）需酶的作用；（3）能量分段釋放。一、細胞呼吸“呼吸”和“呼吸作用”有什么區(qū)別？“呼吸”是指生物體或細胞吸入氧氣和呼出二氧化碳的過程，而“呼吸作用”是指細胞內(nèi)有機物氧化分解釋放能量的過程。思考

“呼吸”是“呼吸作用”的前提和基礎(chǔ)，沒有呼吸過程吸入的氧氣，就不能進行（有氧）呼吸作用；而“呼吸作用”是“呼吸”的繼續(xù)。“呼吸”和“呼吸作用”有什么聯(lián)系？思考

物質(zhì)燃燒也是物質(zhì)的氧化分解，燃燒和細胞呼吸有何異同呢？想一想比較項目呼吸作用有機燃料的燃燒相同點實質(zhì)都是氧化分解有機物釋放能量的過程不同點條件釋放能量特點發(fā)光發(fā)熱現(xiàn)象酶的催化點燃逐步釋放快速連續(xù)釋放沒有劇烈發(fā)熱發(fā)光現(xiàn)象有劇烈的發(fā)熱發(fā)光現(xiàn)象釋放的能量相同嗎？細胞呼吸的方式：

細胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸呢？實驗：探究酵母菌細胞呼吸方式酵母菌：一種單細胞的真菌（真核生物），在有氧和無氧條件下都能生存，屬于異養(yǎng)兼性厭氧菌。人們通常用酵母和面，放置一段時間后就會成為發(fā)面，發(fā)面可以用來做包子饅頭等。為了促進發(fā)面，有時還會向其中加入一點蔗糖。發(fā)面時，早期并沒有酒味，而后期會有酒味。

我們喝的啤酒、白酒、米酒、醫(yī)院里的酒精、化妝品中的甘油，都是用酵母菌生產(chǎn)的。實驗：探究酵母菌細胞呼吸方式1、實驗原理1）酵母菌

酵母菌屬于單細胞真菌，是兼性厭氧型生物。通常以出芽生殖的方式繁殖。進行有氧呼吸能產(chǎn)生大量的CO2，在進行無氧呼吸時能產(chǎn)生酒精和CO2。2）細胞呼吸產(chǎn)物的檢測使澄清石灰水變渾濁使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃（2）酒精的檢測在酸性條件下，橙色的重鉻酸鉀溶液與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色（1）CO2的檢測組裝實驗裝置1.1連通橡皮球(或氣泵)，讓空氣間歇性地依次通過3個錐形瓶(約50min)。再將實驗裝置放到25-35℃的環(huán)境中培養(yǎng)8-10h。B瓶應(yīng)封口放置一段時間，等瓶內(nèi)O2消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。無氧呼吸裝置圖有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無氧呼吸裝置圖AB

完成教材P91圖旁思考題2、實驗步驟注：質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液需要煮沸殺菌，然后冷卻到常溫，才可加入酵母菌。

①第一組裝置中的第一個錐形瓶中盛放的試劑是NaOH溶液,其目的是？②第二組裝置中B瓶放置一段時間后,才能與裝有澄清石灰水的錐形瓶連接,其目的是？使進入A中的空氣先經(jīng)NaOH處理后,排除空氣中CO2對實驗結(jié)果的干擾。讓酵母菌將B瓶中的氧氣消耗掉,確保產(chǎn)物CO2均來自無氧呼吸。分析實驗設(shè)計1.3自變量：氧氣的有無。因變量：細胞呼吸的產(chǎn)物------產(chǎn)生CO2的多少以及酒精的有無。無關(guān)變量：影響實驗結(jié)果的其他因素。（如酵母菌的菌種，培養(yǎng)液的濃度和體積，溫度、PH等培養(yǎng)條件等）無氧呼吸裝置圖有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無氧呼吸裝置圖AB分析實驗設(shè)計對比試驗：指設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響。在本實驗中，設(shè)置了有氧和無氧兩種條件來探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式，這兩個實驗組的結(jié)果都是事先未知的，通過對比可以看出：氧氣條件對細胞呼吸的影響。對比實驗也是科學(xué)探究中常用的方法之一。無氧呼吸裝置圖有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無氧呼吸裝置圖AB產(chǎn)物及鑒定1.4根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產(chǎn)生情況。各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入2支干凈的試管中。向試管中分別加入適量酸性重鉻酸鉀并輕輕振蕩，觀察試管中溶液的顏色是否由橙色變?yōu)榛揖G色。無氧呼吸裝置圖有氧呼吸裝置圖接橡皮泵質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水無氧呼吸裝置圖AB思考：怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？怎樣鑒定有無二氧化碳產(chǎn)生？

如何比較產(chǎn)生二氧化碳產(chǎn)生的多少？CO2的檢測：1.通入澄清的石灰水：澄清→渾濁2.溴麝香草酚藍水溶液：藍→綠→黃CO2多少：石灰水變渾濁的程度或產(chǎn)生渾濁的快慢或由藍→綠→黃所需時間長短酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng)：橙色→灰綠色3、產(chǎn)物檢測與實驗現(xiàn)象條件澄清石灰水的變化/出現(xiàn)變化的時間重鉻酸鉀-濃硫酸溶液甲組（有氧）變渾濁/快無變化乙組（無氧）變渾濁/慢出現(xiàn)灰綠色實驗總結(jié)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸無氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸（消耗O2產(chǎn)生CO2

）C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量無氧呼吸(不消耗O2產(chǎn)生CO2)C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞呼吸，均能產(chǎn)生二氧化碳。在有氧的條件下，酵母菌產(chǎn)生的二氧化碳多于在無氧的條件下產(chǎn)生的二氧化碳。隨堂練習(xí)【鞏固1】下圖為探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置圖，請據(jù)圖分析回答下列問題。(1)A瓶加入的試劑是________，其目的是______________。NaOH溶液排除空氣中CO2(2)C瓶和E瓶加入的試劑是________，其作用是________。澄清石灰水(或溴麝香草酚藍水溶液)檢測CO2的產(chǎn)生D瓶封口放置一段時間后，酵母菌會將瓶中的氧氣消耗完。再連通E瓶，就可以確保通入澄清石灰水(或溴麝香草酚藍水溶液)的CO2是酵母菌的無氧呼吸所產(chǎn)生的(3)D瓶應(yīng)封口放置一段時間后，再連通E瓶，其原因是_____________

__

。(4)圖中裝置有無錯誤之處，如果有請在圖中加以改正。2.如圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的實驗裝置,有關(guān)敘述正確的是（

）A.該實驗需設(shè)置有氧和無氧兩種條件的對比實驗,其中乙組作為對照組B.反應(yīng)完畢若向B瓶和E瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液,則E瓶內(nèi)的溶液會變黃C.可根據(jù)溴麝香草酚藍溶液變黃的時間長短,來定量檢測CO2的產(chǎn)生速率D.C瓶和F瓶中溶液都變混濁,澄清石灰水的作用不同2.選C解析:該實驗需設(shè)置有氧和無氧兩種條件的對比實驗,甲、乙組互為對照組;反應(yīng)完畢若向B瓶和E瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液,由于只有無氧呼吸才會產(chǎn)生酒精,所以E瓶內(nèi)的溶液會變灰綠色;C瓶和F瓶中澄清石灰水的作用都是用來檢測CO2。1）、怎樣鑒定酵母菌無氧呼吸有無酒精產(chǎn)生？2）、這一原理怎樣檢測汽車司機是否喝了酒？

橙色的重鉻酸鉀(K2Cr2O7)溶液，在酸性條件下與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。

具體做法：讓司機呼出的氣體直接接觸到用硫酸處理過的重鉻酸鉀，如果呼出的氣體中含有酒精，重鉻酸鉀會變成灰綠色的硫酸鉻。聯(lián)系生活二、細胞呼吸的過程有氧呼吸無氧呼吸細胞呼吸Ⅰ：有氧呼吸

有氧呼吸是細胞呼吸的主要類型，是活細胞在氧氣的參與下，把某些有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，同時釋放大量能量的過程。

外膜內(nèi)膜嵴基質(zhì)1、概念：2、場所：細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體3、過程：人為將有氧呼吸劃分為三個階段（以葡萄糖為底物）C6H12O62丙酮酸酶4[H]能ATP熱能線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)①第一階段：葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4[H]+能量場所：細胞質(zhì)基質(zhì)2C3H４O３（少量）C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]能ATP熱能能ATP熱能酶6H2O20[H]線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)②①丙酮酸徹底分解酶6CO2+20[H]+能量場所：線粒體基質(zhì)第二階段：2C3H４O３+6H2O（少量）C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]能ATP熱能能ATP熱能酶6H2O20[H]12H2O6O2酶能ATP熱能線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)②①③[H]的氧化酶12H2O+能量場所：線粒體內(nèi)膜第三階段：24[H]+6O2

（大量）C6H12O6酶+4[H]

+能量2C3H４O３酶6CO2+20[H]+能量2C3H４O３+6H2O有氧呼吸總反應(yīng)式:C6H12O6＋6H２O＋6O２→6CO2＋12H２O＋能量酶酶12H2O+能量24[H]+6O2總反應(yīng)式:[H]：還原型輔酶Ⅰ（NADH）3、過程：有氧細胞呼吸的過程示意圖有氧呼吸

場所

反應(yīng)物

產(chǎn)物

釋能第一階段第二階段第三階段有氧呼吸三個階段的比較細胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜對比例1.下圖是有氧呼吸的過程圖解，請依圖回答：C6H12O123O2酶酶456酶[H][H]

(1)寫出長方框內(nèi)1、2、3所依次代表的物質(zhì)：

、

_____、

。(2)依次填出橢圓框內(nèi)4、5、6所代表的能量的多少

、

____、

。(3)有氧呼吸的主要場所是

______，進入該場所的呼吸底物是_____

。(4)用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O轉(zhuǎn)移的途徑是_______________葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳H2O丙酮酸CO2少少大量線粒體丙酮酸6P93思考·討論1.在細胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請你計算一下，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？轉(zhuǎn)化效率大約是：977.28/2870=34%轉(zhuǎn)化為ATP的ADP為：977.28/30.54=32mol2.與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這對于生物體來說具有什么意義？

燃燒是一種迅速釋放能量的過程,而有氧呼吸過程則是逐步緩慢釋放能量,這種方式保證有機物中的能量得到最充分的利用,主要表現(xiàn)在兩個方面:可以使有機物中的能量逐步地轉(zhuǎn)移到ATP中;能量緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)。P93思考.討論Ⅱ：無氧呼吸

無氧呼吸是指活細胞無需氧氣參與，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物不徹底氧化分解成為乙醇和二氧化碳或乳酸等物質(zhì)，同時釋放較少能量的過程。1、概念：2、場所：細胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖丙酮酸無O2酒精+CO2+少量能量

酶乳酸+少量能量酶酶3、過程：無氧呼吸總反應(yīng)式C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶例：高等動物、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚細胞等）例：大多數(shù)植物、酵母菌發(fā)酵微生物的無氧呼吸（酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵）注：微生物的無氧呼吸叫做發(fā)酵。但工業(yè)上的發(fā)酵并非完全無氧，比如醋酸發(fā)酵。葡萄糖丙酮酸12H2O+6CO2+能量（大量）高等植物、酵母菌：2C2H5OH+2CO2+少量能量（酒精）高等動物和人體、馬鈴薯塊莖、乳酸菌：

2C3H6O3+少量能量（乳酸）酶酶有氧呼吸：無氧呼吸酶細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體發(fā)酵細胞呼吸1葡萄糖酶2丙酮酸6CO2+12H2O+能量（大量）2乳酸（C3H6O3）+能量(少量)2酒精（C2H5OH）+2CO2+能量(少量)細胞呼吸可表示為：有氧酶無氧酶有氧呼吸與無氧呼吸的比較有氧呼吸無氧呼吸不同點相同點場所條件產(chǎn)物能量變化聯(lián)系實質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)

需氧、多種酶

不需氧、需多種酶CO2、H2O

酒精和CO2或乳酸釋放大量能量（徹底被分解）釋放少量能量（未釋放能量儲存在酒精或乳酸中）從葡萄糖分解為丙酮酸階段相同（第一階段相同）

分解有機物，釋放能量，合成ATP意義

為生物體的各項生命活動提供能量細胞呼吸過程中能量的變化1mol的葡萄糖2870kJ的能量有977.28kJ的能量儲存在ATP中徹底氧化分解約60%的能量都以熱能的形式散失用于各項生命活動維持體溫有氧呼吸——

能量變化（兩條去路）無氧呼吸——

能量變化（三條去路）釋放：196.65KJ

轉(zhuǎn)移：61.08KJ

(2molATP)易錯點1、不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，其真接原因是催化反應(yīng)的酶不同，根本原因是控制酶合成的基因不同。2、無氧呼吸只釋放少量能量,其余能量儲存在分解不徹底的氧化產(chǎn)物酒精或者乳酸中。3、好氧型原核細胞無線粒體，進行有氧呼吸的場所是細胞膜和細胞質(zhì)，如醋酸桿菌等。4、無線粒體的真核細胞(生物)只能進行無氧呼吸，如哺乳動物成熟的紅細胞等。5.細胞呼吸的底物主要是葡萄糖（不是唯一）細胞呼吸的意義為什么說細胞呼吸在生命活動的能量供應(yīng)中有重要作用？生物體內(nèi)的糖類，脂質(zhì)，蛋白質(zhì)等有機物都富含能量，但這些能量不能直接供各種生命活動利用，需要通過呼吸作用分解有機物，釋放能量，轉(zhuǎn)化到能量通貨“ATP”中，由ATP直接推動各種生命活動的進行，如細胞分裂，礦質(zhì)元素的吸收，有機物之間的轉(zhuǎn)化等。細胞呼吸的意義為什么說呼吸作用過程是各種有機物相互轉(zhuǎn)化的樞紐？呼吸作用的過程中會產(chǎn)生各種各樣的中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物是合成另外一些新物質(zhì)的原料。呼吸作用能把生物體內(nèi)的糖代謝，脂質(zhì)代謝，蛋白質(zhì)代謝等連成一個整體，成為體內(nèi)各種有機物相互轉(zhuǎn)化的樞紐。蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來。細胞呼吸的意義為生命活動提供能量為合成生物體的其他化合物提供中間產(chǎn)物課堂小結(jié)呼吸作用的概念呼吸作用類型有氧呼吸無氧呼吸呼吸作用葡萄糖的初步分解丙酮酸徹底分解[H]的氧化丙酮酸不徹底分解乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵葡萄糖的初步分解練一練1、

有氧呼