【同步備課】高一生物必修1優(yōu)質(zhì)課件：5.3 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用-人教版

人教版/必修1分子與細(xì)胞/第5章/第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用1.通過(guò)材料分析，說(shuō)明細(xì)胞呼吸的原理，并探討其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。2.比較有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的異同。學(xué)習(xí)目標(biāo)情境導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌作飼料添加劑時(shí)，要給培養(yǎng)裝置通氣或進(jìn)行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時(shí)，卻需要密封發(fā)酵。發(fā)酵罐1.都是酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？2.為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？3.在密封發(fā)酵時(shí)，酵母菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為酒精對(duì)它自身有什么意義？提示：提問(wèn)學(xué)生，引起興趣，可以先不公布正確答案，帶著問(wèn)題看接下來(lái)的探究實(shí)驗(yàn)的視頻。實(shí)驗(yàn)探究視頻素材來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如侵權(quán)聯(lián)系刪除實(shí)驗(yàn)探究1.酵母菌有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2一樣多嗎？實(shí)驗(yàn)中如何比較兩種呼吸產(chǎn)生CO2量的多少？2.酒精在什么條件下產(chǎn)生的？3.實(shí)驗(yàn)中葡萄糖和酸性重鉻酸鉀溶液也會(huì)變成灰綠色，實(shí)驗(yàn)人員是如何排除葡萄糖的干擾的？提示：答案就在視頻中，請(qǐng)認(rèn)真觀看。重溫科學(xué)探究歷程，鍛煉科學(xué)思維材料1：:1904年，英國(guó)生物化學(xué)家哈登發(fā)現(xiàn)，酵母汁液中一種耐高溫的小分子物質(zhì)是完成葡萄糖發(fā)酵過(guò)程的必需物質(zhì)，將其命名為輔酶Ⅰ。20世紀(jì)30年代，科學(xué)家分離出輔酶Ⅰ，發(fā)現(xiàn)它有NAD+和NADH兩種狀態(tài)，NAD+能夠接受H+和高能電子，轉(zhuǎn)化為NADH，而NADH能將H+和高能電子轉(zhuǎn)移給其他分子。葡萄糖發(fā)酵過(guò)程必需的是NAD+。問(wèn)題：NAD+在葡萄糖的發(fā)酵過(guò)程中起什么作用？如果細(xì)胞中的輔酶Ⅰ均以NADH的形式存在，葡萄糖的發(fā)酵過(guò)程還能否繼續(xù)進(jìn)行？原因是什么？提示：NAD+接受葡萄糖釋放的電子和H+，將這部分能量暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)；不能繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)槿艏?xì)胞中缺乏NAD+，葡萄糖的氧化分解就無(wú)法進(jìn)行了。問(wèn)題：在上述葡萄糖的氧化過(guò)程中，葡萄糖釋放的能量轉(zhuǎn)移到了哪些物質(zhì)中？材料2：20世紀(jì)30年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中的一種脫氫酶能夠與葡萄糖分解產(chǎn)生的三碳糖結(jié)合，催化其氧化生成三碳酸。三碳酸氧化過(guò)程中脫落的H+、電子與NAD+結(jié)合，生成NADH，同時(shí)釋放的部分能量使其與一個(gè)磷酸基團(tuán)形成磷酸酐鍵，最后磷酸基團(tuán)連同磷酸酐鍵一起轉(zhuǎn)移給ADP，生成一分子ATP。重溫科學(xué)探究歷程，鍛煉科學(xué)思維提示：糖酵解過(guò)程使葡萄糖中的能量轉(zhuǎn)化為丙酮酸(三碳酸）、[H]和ATP中的能量。重溫科學(xué)探究歷程，鍛煉科學(xué)思維有氧呼吸的全過(guò)程歷經(jīng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體2處場(chǎng)所，有幾十步反應(yīng)，十分復(fù)雜。通常，我們將其分為3個(gè)階段。原理時(shí)間C6H12O62丙酮酸6CO2酶能量ATP熱酶20[H]12H2O酶ATP大量能量熱細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2丙酮酸6H2O能量熱6O26O2線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜4[H]2丙酮酸酶ATP有氧呼吸過(guò)程[H]指的是還原型輔酶I（NADH)建構(gòu)概念第一階段（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）第二階段（線粒體基質(zhì)）第三階段（線粒體內(nèi)膜）2丙酮酸+6H2O20[H]+6CO2+少量能量2丙酮酸+4[H]+少量能量C6H12O6酶酶24[H]+6O212H2O+大量能量酶C6H12O6+6H2O+6

O2

6CO2+12H2O+能量酶

O

O

O有氧呼吸練習(xí)1【思考】1.化學(xué)式前后的水分子能否抵消？如若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由？2.水中的氧來(lái)自那種物質(zhì)？3.二氧化碳中的氧來(lái)自那種物質(zhì)？不能，反應(yīng)物的水是在線粒體基質(zhì)中參與反應(yīng)的，而產(chǎn)物中的水在線粒體內(nèi)膜中產(chǎn)生；反應(yīng)物中水在有氧呼吸第二階段被消耗，而產(chǎn)物水在有氧呼吸第三階段產(chǎn)生。有氧呼吸練習(xí)2產(chǎn)生[H]的階段？消耗[H]的階段？需要O2的階段？不需要O2的階段？產(chǎn)生能量最多的階段？產(chǎn)生H2O的階段？消耗H2O的階段？一、二一、二三三三二三根據(jù)以上認(rèn)知，嘗試給有氧呼吸下個(gè)定義無(wú)氧呼吸的全過(guò)程，第一個(gè)階段與有氧呼吸的第一個(gè)階段完全相同，第二個(gè)階段是丙酮酸在相關(guān)酶的作用下，分解產(chǎn)生酒精和二氧化碳或者是轉(zhuǎn)化為乳酸。無(wú)氧呼吸都只在第一階段釋放出少量能量，生成少量ATP，葡萄糖中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。無(wú)氧呼吸總結(jié)1.場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2.過(guò)程：葡萄糖2丙酮酸少量能量4［H］酶2乳酸酶葡萄糖2丙酮酸少量能量4［H］酶2酒精＋2CO2酶產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸舉例：大多植物細(xì)胞酵母菌舉例：人和動(dòng)物細(xì)胞馬鈴薯塊莖乳酸菌C6H12O6酶+少量能量（場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）第一階段：2丙酮酸+4[H]第二階段：酶2丙酮酸+4[H]2C2H5OH（酒精）+2CO2C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）總反應(yīng)式：產(chǎn)酒精的無(wú)氧呼吸全過(guò)程C6H12O6酶+少量能量2丙酮酸+4[H]C6H12O6酶+少量能量（場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）第一階段：2丙酮酸+4[H]第二階段：酶2C3H6O3（乳酸）2丙酮酸+4[H]C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量總反應(yīng)式：產(chǎn)乳酸的無(wú)氧呼吸全過(guò)程無(wú)氧呼吸冷知識(shí)【資料】1mol葡萄糖分解為乳酸后，共放出196.65kJ的能量，其中61.08kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，近69%的能量以熱能的形式散失。而1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870kJ的能量。其余的能量哪去了？無(wú)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)化成ATP？無(wú)氧呼吸過(guò)程中能量發(fā)生了什么變化？細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或者酒精對(duì)細(xì)胞有害嗎？有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能熱能ATP中活躍化學(xué)能存留在酒精或乳酸中約為31%2mol酒精或乳酸積累過(guò)多對(duì)細(xì)胞有害，人體無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸會(huì)被中和，或轉(zhuǎn)移到肝臟中被肝臟分解。有氧呼吸

場(chǎng)所

反應(yīng)物

產(chǎn)物

釋能第一階段第二階段第三階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)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)膜有氧呼吸三個(gè)階段的比較有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的比較比較項(xiàng)目有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)有無(wú)氧參加有氧無(wú)氧最終生成物CO2+H2OCO2+C2H5OH或C3H6O3產(chǎn)生能量多少多少進(jìn)行部位細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)+線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)相同點(diǎn)過(guò)程第一階段都是C6H12O6分解成丙酮酸，都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行實(shí)質(zhì)分解有機(jī)物、釋放能量、產(chǎn)生ATP意義為生物各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用包扎傷口時(shí)，需選用透氣的消毒紗布或”創(chuàng)口貼“等輔料。主要是抑制破傷風(fēng)桿菌等厭氧菌的生存，防止傷口感染利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌以及發(fā)酵罐等，在控制通氣的情況下可以產(chǎn)生各種酒。利用了酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精的原理?；ㄅ枥锏耐寥腊褰Y(jié)后，空氣不足，會(huì)影響根系生長(zhǎng)，需要及時(shí)松土透氣。有利于根系的有氧呼吸，土壤中好氧微生物的生長(zhǎng)繁殖。都有利于根吸收無(wú)機(jī)鹽細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用儲(chǔ)藏水果、糧食的倉(cāng)庫(kù)，往往需要通過(guò)降低溫度、降低氧氣含量等措施，來(lái)減弱水果、糧食的呼吸作用，以延長(zhǎng)保質(zhì)期。破傷風(fēng)由破傷風(fēng)芽孢桿菌引起，這種病菌是能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。皮膚破損較深或被銹鐵釘扎傷后，病菌就容易大量繁殖（遇到這種情況，需要及時(shí)到醫(yī)院治療）提倡慢跑等有氧運(yùn)動(dòng)的原因之一是：有氧運(yùn)動(dòng)能避免肌肉細(xì)胞因供氧不足進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生大量的乳酸。乳酸的大量積累會(huì)使肌肉酸脹無(wú)力。細(xì)胞呼吸概念：原理應(yīng)用有氧呼吸無(wú)氧呼吸場(chǎng)所產(chǎn)物類型場(chǎng)所產(chǎn)物每一階段的場(chǎng)所、產(chǎn)物、條件每一階段的場(chǎng)所、產(chǎn)物、條件探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式概念圖總結(jié)思維拓展高等植物和動(dòng)物的細(xì)胞呼吸方式主要是有氧呼吸，但依然保留了進(jìn)行無(wú)氧呼吸的能力，這有什么意義呢？提示：當(dāng)在缺氧狀態(tài)或劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，有氧呼吸釋放的能量不夠用時(shí)，可進(jìn)行無(wú)氧呼吸提供少量能量。聯(lián)系實(shí)際1.眾所周知，生吃杏仁會(huì)中毒，原理是：杏仁中含有的苦杏仁苷，就是一種氰化物（劇毒），故食用杏仁前通常煮熟浸泡以去毒。氰化物能夠與線粒體內(nèi)膜中傳遞電子的蛋白結(jié)合，阻斷電子傳遞和ATP的生成。聯(lián)系實(shí)際2.有些減肥藥能夠增加線粒體內(nèi)膜對(duì)H+的通透性，使得H+“滲漏”回線粒體基質(zhì)，推動(dòng)ATP合成酶生成的ATP量減少，這樣的藥物雖然能夠加快體內(nèi)有機(jī)物的消耗，卻會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞供能不足和體溫過(guò)高，嚴(yán)重危害健康。課堂練習(xí)1.生物體內(nèi)葡萄糖分解代謝過(guò)程的圖解如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（

）A．反應(yīng)①②③④都可在人體細(xì)胞中進(jìn)行B．上圖反應(yīng)均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)完成C．