5.3 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用高一上學(xué)期生物人教版必修1

本節(jié)目標(biāo)0102學(xué)會設(shè)計(jì)探究酵母菌細(xì)胞呼吸的兩個(gè)裝置，明確兩者的區(qū)別5.3細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用第1課時(shí)：細(xì)胞呼吸的方式通過探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，說出細(xì)胞呼吸的類型引入“呼吸”與“呼吸作用”是一回事嗎？呼吸是指人和動物與外界進(jìn)行的交換氣體的過程，是指呼吸動作。O2呼吸系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)組織細(xì)胞CO2呼吸：是細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的氧化分解，并釋出能量，因此也叫細(xì)胞呼吸呼吸作用細(xì)胞呼吸是否一定需要O2？酵母菌：引入呼吸作用的實(shí)質(zhì)：單細(xì)胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌酵母菌細(xì)胞呼吸會產(chǎn)生CO2，并且能使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精。請閱讀教材P90-91“探究?實(shí)踐”,思考以下問題：（1）根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)針對上述問題提出假設(shè)（2）怎樣控制有氧和無氧的條件（3）怎樣鑒定有無酒精和CO2的產(chǎn)生，如何判斷產(chǎn)生CO2的多少？（4）該探究實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量是什么？有哪些無關(guān)變量？一、細(xì)胞呼吸的方式--探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式1.提出問題酵母菌有氧和無氧條件下呼吸作用的產(chǎn)物分別是什么?一、細(xì)胞呼吸的方式--探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式有氧條件下產(chǎn)生二氧化碳，無氧條件下產(chǎn)生酒精1.提出問題酵母菌有氧和無氧條件下呼吸作用的產(chǎn)物分別是什么?用酵母菌，分別至于有氧和無氧環(huán)境下培養(yǎng)一段時(shí)間，然后分別檢測在不同條件下酵母菌呼吸產(chǎn)物。3.大概思路2.作出假設(shè)4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)自變量：因變量：有氧/無氧條件是否產(chǎn)生CO2/酒精無關(guān)量：實(shí)驗(yàn)溫度營養(yǎng)物質(zhì)的量酵母菌的量相同且適宜條件單一變量原則一、細(xì)胞呼吸的方式--探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式CO2的檢測①使溴麝香草酚藍(lán)溶液：酒精的檢測：酸性重鉻酸鉀溶液：澄清→渾濁藍(lán)→綠→黃橙色→灰綠色（1）酵母菌呼吸產(chǎn)物的鑒定：②通入澄清的石灰水：根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍(lán)溶液變黃時(shí)間的長短判斷CO2的產(chǎn)生量一、細(xì)胞呼吸的方式--探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式5.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①稱取食用酵母菌（20g），分成兩等份放入錐形瓶；加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液作為酵母菌的培養(yǎng)液；②搭建有氧呼吸（左）和無氧呼吸（右）裝置；③培養(yǎng)、觀察、檢測CO2和酒精有氧：無氧：吸收空氣中的CO2檢測呼吸CO2的產(chǎn)生B瓶先密封放置一段時(shí)間，再聯(lián)通的目的：耗盡B中氧氣探究·實(shí)踐探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究·實(shí)踐探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式一、細(xì)胞呼吸的方式--探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式6.分析結(jié)果：條件澄清石灰水的變化澄清石灰水變化時(shí)間酸性重鉻酸鉀溶液A組(有氧)B組(無氧)變渾濁速度快變渾濁速度慢無變化灰綠色7.得出結(jié)論：酵母菌在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生大量的CO2。在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸，無氧呼吸的產(chǎn)物有酒精，同時(shí)也產(chǎn)生少量的CO2。一、細(xì)胞呼吸的方式--探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式思考：本實(shí)驗(yàn)中哪個(gè)是對照組，哪個(gè)是實(shí)驗(yàn)組？本實(shí)驗(yàn)的兩組都是實(shí)驗(yàn)組，因?yàn)閮山M實(shí)驗(yàn)的結(jié)果實(shí)驗(yàn)前是未知的對比實(shí)驗(yàn)（相互對照實(shí)驗(yàn)）設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組結(jié)果的分析比較，來探究某種因素對實(shí)驗(yàn)對象的影響，這樣的實(shí)驗(yàn)叫作對比實(shí)驗(yàn)。P92總結(jié)：1.呼吸作用的實(shí)質(zhì)：有氧呼吸無氧呼吸2.根據(jù)是否有O2的參與一、細(xì)胞呼吸的方式--探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的氧化分解，并釋放出能量，因此也叫細(xì)胞呼吸絕大多數(shù)生物細(xì)胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸，人體任何情況下都以有氧呼吸為主。二、有氧呼吸1.場所：線粒體(主要)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2.線粒體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：外膜內(nèi)膜嵴基質(zhì)線粒體外膜：內(nèi)膜線粒體基質(zhì):含有與有氧呼吸相關(guān)的酶向內(nèi)折疊形成嵴：增大內(nèi)膜表面積也含有與有氧呼吸相關(guān)的酶，還含有少量DNA和RNA表面光滑(還含有核糖體，可在線粒體DNA的控制下合成少量蛋白質(zhì))二、有氧呼吸請閱讀教材P92-93,總結(jié)有氧呼吸每個(gè)階段的反應(yīng)及反應(yīng)場所第一階段：C6H12O6

→

2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+少量能量酶第三階段：第二階段：2丙酮酸(C3H4O3)+6H2O→

6CO2+20[H]+少量能量酶24[H]+6O2

→12H2O+大量能量酶1.全過程復(fù)雜，概括的分為三個(gè)階段[H]是由氧化型輔酶I(NAD+)轉(zhuǎn)化成還原型輔酶I(NADH、[H])場所：（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）場所：（線粒體基質(zhì)）場所：（線粒體內(nèi)膜）化學(xué)總反應(yīng)式簡寫為：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量酶問：（1）生成物中的CO2和H2O中的O分別來自反應(yīng)物中的什么物質(zhì)?

（2）反應(yīng)式中兩邊的水能否抵消？（3）有氧呼吸過程能量是發(fā)生了什么樣的轉(zhuǎn)化？二、有氧呼吸C6H12O6+6H2O+6O2

→6CO2+12H2O+能量酶OOO不能2870kJ有氧呼吸977.28kJ左右的能量儲存在ATP(34%)其余的能量則以熱能形式散失掉了C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量酶大部分以熱能的形式散失，少部分儲存在ATP中1mol葡萄糖有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能二、有氧呼吸【小結(jié)】1.有氧呼吸的場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體（1）線粒體為什么不能分解葡萄糖？（2）無線粒體一定不能進(jìn)行有氧呼吸嗎？不一定真核細(xì)胞：不能，如哺成紅原核細(xì)胞：能，如好氧細(xì)菌利用細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜完成有氧呼吸2.化學(xué)總反應(yīng)式簡寫為：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量酶【思考】3.概念：

指細(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。①線粒體沒有氧化分解葡萄糖的酶三、無氧呼吸閱讀p94，回答下列問題：1.無氧呼吸最常利用的物質(zhì)是什么？有幾種類型？2.無氧呼吸可以概括的分為幾個(gè)階段？每個(gè)階段的場所各是什么？3.無氧呼吸各個(gè)階段，反應(yīng)物和產(chǎn)物分別是什么？4.無氧呼吸能量的去向有？三、無氧呼吸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)物質(zhì)變化：場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)物質(zhì)變化：不產(chǎn)能酶2C3H4O3

+4[H]2C3H6O3(乳酸)

場所：第一階段第二階段1.反應(yīng)過程：酶2C3H4O3

+4[H]

2C2H5OH(酒精)+2CO2+4[H]

C6H12O62丙酮酸（C3H4O3）酶+少量能量三、無氧呼吸C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量①產(chǎn)生酒精：②產(chǎn)生乳酸：動物、乳酸菌、少部分植物(馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等)無氧呼吸的產(chǎn)物不同是由于酶不同2.總反應(yīng)式：酵母菌、植物3.能量去向：無氧呼吸葡萄糖有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能大部分以熱能的形式散失少部分儲存在ATP特別注意：無氧呼吸僅第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。少量能量大部分儲存酒精或乳酸中呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸不同點(diǎn)場所條件產(chǎn)物能量ATP產(chǎn)生階段相同點(diǎn)聯(lián)系實(shí)質(zhì)意義細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)O2、多種酶無O2參與、多種酶徹底分解為12H2O+6CO2不徹底分解為2酒精和2CO2或2乳酸大量能量：大部分能量以熱能散失，少部分儲存在ATP少量能量(轉(zhuǎn)化ATP，以熱能散失)，大部分能量儲存在乳酸或酒精中三個(gè)階段均產(chǎn)生ATP僅在第一階段產(chǎn)生ATP分解有機(jī)物，釋放能量，合成ATP第一階段反應(yīng)完全相同，且都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行為生物體的各項(xiàng)生命活動提供能量【課堂小結(jié)1】：對比有氧和無氧呼吸細(xì)胞呼吸意義：丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油（蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)代謝的樞紐）有機(jī)物在細(xì)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，釋放能量并生成ATP的過程。Ps:有氧呼吸和無氧呼吸都屬于細(xì)胞呼吸。細(xì)胞呼吸：細(xì)胞呼吸能量熱能散失能量轉(zhuǎn)移ATPADPPi能量細(xì)胞分裂生長發(fā)育主動運(yùn)輸肌肉收縮神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)C6H12O6CO2＋H2O②生物體代謝的樞紐。①為生物體提供能量；【課堂小結(jié)2】：任務(wù)：結(jié)合各階段反應(yīng)式構(gòu)建有氧呼吸模式圖，鞏固對有氧呼吸過程的理解C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]少量能量ATP熱能酶6H2O20[H]12H2O6O2酶線粒體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)②①③線粒體內(nèi)膜2丙酮酸少量能量ATP熱能大量能量ATP熱能細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞無氧呼吸過程示意圖細(xì)胞膜細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)C6H12O6酶32C2H5OH(酒精)和2CO22丙酮酸酶14[H]少量能量①2C3H6O3(乳酸)酶2②少量ATP熱能1.生物體內(nèi)葡萄糖分解代謝過程的圖解如下圖所示：【課堂練習(xí)】丙酮酸CO2H2OH2O酒精1.圖中表示有氧呼吸的過程是？表示無氧呼吸的過程是？2.寫出有氧呼吸和無氧呼吸反應(yīng)式。3.④和⑤在不同生物的細(xì)胞中進(jìn)行，產(chǎn)物不同，原因是什么？4.細(xì)胞呼吸過程有CO2產(chǎn)生，能否判斷該過程是有氧呼吸？為什么？有氧：①②③；無氧：①④⑤由于酶不同不能，有氧和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸都產(chǎn)生CO25.消耗相同質(zhì)量的葡萄糖，有氧呼吸和無氧呼吸釋放的CO2的量相同嗎？不同2.不同種類的生物在不同的條件下呼吸方式不同。下列對生物細(xì)胞呼吸方式的判斷,錯(cuò)誤的是()A.若既不消耗O2也不釋放CO2,則說明該細(xì)胞已經(jīng)死亡B.若只釋放CO2,不消耗O2,則細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸C.若CO2的釋放量等于O2的消耗量,則細(xì)胞可能只進(jìn)行有氧呼吸D.若CO2的釋放量多于O2的消耗量,則細(xì)胞既進(jìn)行有氧呼吸也進(jìn)行無氧呼吸C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+大量能量酶C6H12O6

+2CO2酶2C2H5OH（酒精）+少量能量C6H12O6

（乳酸）酶2C3H6O3+少量能量金版學(xué)案P114【課堂練習(xí)】A細(xì)胞呼吸的類型的判斷1.看反應(yīng)物、生成物2.看物質(zhì)的量的關(guān)系①不消耗O2，釋放CO2②無CO2釋放③酒精產(chǎn)生量=CO2釋放量?只進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。?只進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。?只進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。細(xì)胞呼吸的相關(guān)應(yīng)用③消耗O2或產(chǎn)生H2O?一定存在有氧呼吸④CO2釋放量=O2的吸收量⑤CO2釋放量＞O2的吸收量?只進(jìn)行有氧呼吸

或同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸。?既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，

多余的CO2來自產(chǎn)生酒精的無氧呼吸。1.影響細(xì)胞呼吸的外界因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量溫度溫度、氧氣、二氧化碳、水氧氣（第三階段）四、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用水（第二階段）二氧化碳通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率。與溫度影響酶催化效率的曲線特征一致。（1）溫度:應(yīng)用：②在大棚蔬菜的栽培過程中，增加晝夜溫差，減少有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。影響細(xì)胞呼吸的因素——外界因素溫度呼吸速率0①低溫儲存糧食、水果、蔬菜（2）O2濃度：①對有氧呼吸：O2是有氧呼吸所必需的，但O2會抑制無氧呼吸。②對無氧呼吸：受酶的活性和數(shù)量限制影響細(xì)胞呼吸的因素——外界因素A（2）O2濃度（P96）①O2濃度＝0時(shí)，只進(jìn)行無氧呼吸。②0＜O2濃度＜10%時(shí)，同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸。③O2濃度≥10%時(shí)，只進(jìn)行有氧呼吸。應(yīng)用:②中耕松土促進(jìn)根細(xì)胞進(jìn)行

呼吸。（95頁）③利用酵母菌釀酒時(shí)，要提供什么環(huán)境？在培養(yǎng)酵母菌時(shí)，應(yīng)提供什么環(huán)境？①儲存糧食、蔬菜、水果應(yīng)選

氧④O2濃度＝

時(shí)，有機(jī)物消耗最少。此時(shí)O2濃度為儲存的最適氧氣濃度。影響細(xì)胞呼吸的因素——外界因素5%低有氧早期通氣：促進(jìn)酵母菌有氧