5.3 細胞呼吸的原理和應用課件高一上學期生物人教版（2019）必修1

第3節(jié)

細胞呼吸的原理和應用SW生老師光合作用呼吸作用呼吸作用人、動物、真菌、多數(shù)細菌等綠色植物能量ADP+Pi+ATP

酶化能合成硝化細菌ATP合成：什么是呼吸作用？O2呼吸系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)組織細胞CO2人體的呼吸只是表象，真實情況是細胞在呼吸。細胞呼吸：呼吸作用的實質是細胞內有機物的氧化分解，并釋放能量。酵母菌：單細胞真菌，真核生物，有細胞壁，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。認識酵母菌一、探究酵母菌細胞細胞呼吸的方式提出問題作出假設設計實驗進行實驗（驗證假設）分析結果得出結論科學探究步驟提出問題作出假設設計實驗酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的產物分別是什么?實驗組組A：有氧呼吸組組B：無氧呼吸組如何控制有氧和無氧的條件？怎樣鑒定有無酒精產生？怎樣鑒定有無CO2產生？如何比較CO2產生的多少？無氧CO2和酒精產生CO2有氧產生（對比實驗）自變量因變量有氧/無氧條件通氣/密閉產生CO?的多少/是否產生酒精CO2的檢測：酒精的檢測：無關變量影響溫度、pH等相同且適宜①通入澄清的石灰水：②使溴麝香草酚藍水溶液：澄清→渾濁藍→綠→黃酸性重鉻酸鉀溶液：橙色→灰綠色（對比實驗）實驗現(xiàn)象條件澄清石灰水/出現(xiàn)的時間重鉻酸鉀-濃硫酸溶液有氧無氧變混濁程度高／快不變灰綠色變混濁程度低／慢出現(xiàn)灰綠色加入重鉻酸鉀A:有氧條件下；B:無氧條件下有同學認為，在有氧呼吸實驗裝置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空氣中的CO2，以致可能對實驗結果有干擾，你同意嗎？你如何避免這種可能性的發(fā)生，以保證實驗更嚴謹？酵母菌培養(yǎng)液氣泵質量分數(shù)為10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水還有的同學認為，在無氧呼吸實驗裝置中不能保證裝置內的O2已經被完全消耗完，以致可能對實驗結果有干擾。你能不能避免這種可能性的發(fā)生，以保證實驗更嚴謹？酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水石蠟油或植物油密封用酸性重鉻酸鉀檢測時，有氧和無氧裝置產生的顏色反應幾乎一樣?？赡茉蚴鞘裁?？①有氧呼吸裝置實驗操作中可能供氧不足，導致部分酵母菌進行無氧呼吸產生少量酒精②有氧和無氧組葡萄糖未消耗完所致，重鉻酸鉀是強氧化劑，酵母菌培養(yǎng)液中的葡萄糖是還原性糖，同樣也可以被重鉻酸鉀氧化，其顏色反應與酒精相同。注意：葡萄糖（具有還原性）也能和酸性重鉻酸鉀反應，故檢測時需要等培養(yǎng)液中葡萄糖耗盡再進行。煮沸：滅菌、除去葡萄糖溶液中的氧氣。1、為什么葡萄糖溶液需要煮沸后冷卻再加入？思考討論：冷卻：避免高溫殺死酵母菌。酵母菌2、怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？在酵母菌生長的適宜溫度下進行試驗，以保證酵母菌高效活性3、如何確定酵母菌通過細胞呼吸產生的CO2量的多少？根據(jù)石灰水變渾濁的程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短。4、NaOH的作用是什么？除去空氣中的CO2，以保證D瓶中使澄清石灰水變渾濁的CO2是由酵母菌有氧呼吸產生的。5、B瓶為什么要封口放置一段時間，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？剛封口的時候，錐形瓶中有氧氣，本實驗探究的是無氧呼吸，所以應先把氧氣消耗完，確保通入澄清石灰水中的CO2是無氧呼吸產生的。練習1判斷下列說法是否正確(1)探究酵母菌不同氧氣條件下，細胞呼吸的方式，有氧和無氧兩種條件都是實驗組。(

)(2)對比實驗一定是對照實驗，對照實驗不一定是對比實驗。(

)??練習2下圖為探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置，下列敘述正確的是(

)A.相同反應時間內，甲裝置中澄清石灰水的渾濁程度更高B.將乙裝置中裝有NaOH溶液的試管去除也可以得出相同的結論C.甲裝置中酵母菌培養(yǎng)液上可滴加幾滴花生油形成油脂層以創(chuàng)造無氧條件D.澄清石灰水可用溴麝香草酚藍溶液代替，反應會使溶液變成藍色C練習3下列關于“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗的敘述，錯誤的是(

)A.酸性重鉻酸鉀溶液鑒定酒精，顏色呈現(xiàn)灰綠色B.實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等C.實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的CO2D.探究無氧呼吸時需將裝置封口靜置一段時間C線粒體結構：（1）線粒體增大膜面積的方式：

。（2）線粒體增大膜面積的意義：

。（3）有氧呼吸的酶分布在：

。（4）線粒體的功能：

。內膜向內折疊成嵴增大有氧呼吸酶的附著位點線粒體內膜和線粒體基質進行有氧呼吸的主要場所外膜內膜嵴線粒體基質二、有氧呼吸C6H12O66CO2能量ATP熱能酶20[H]12H2O酶ATP大量能量熱能2丙酮酸6H2O能量熱能6O26O2線粒體基質4[H]2丙酮酸酶ATP[H]指的是還原型輔酶I（NADH)細胞質基質線粒體內膜第一階段第二階段第三階段C6H12O6酶12C3H4O3

+

4[H]+少量能量

場所細胞質基質6CO2+

20[H]+少量能量

2C3H4O3+6H2O酶2線粒體基質酶312H2O+大量能量

24[H]+6O2線粒體內膜總反應式

C6H12O6+6H2O+

6O2

6CO2

+12H2O+能量酶OOOOO葡萄糖的初步分解丙酮酸徹底分解的[H]的氧化各階段特征比較：有氧呼吸

場所反應物產物釋能第一階段第二階段第三階段細胞質基質主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量丙酮酸、H2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量線粒體基質線粒體內膜物質變化有機物（葡萄糖）無機物（CO2+H2O）能量變化有機物中穩(wěn)定的化學能ATP中活躍的化學能+散失的熱能（徹底氧化分解）有氧呼吸總反應式：C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2

+12H2O+能量酶

指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，同時生成大量ATP的過程。有氧呼吸定義：思考: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？區(qū)別：有氧呼吸過程溫和有機物中的能量經過一系列化學反應逐步釋放有氧呼吸釋放的部分能量儲存在ATP中意義：可使有機物中的能量逐步轉移到ATP中，保證能量得到最充分的利用；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定共同：有氧呼吸和有機物體外燃燒的本質是一致的，都是有機物氧化分解釋放能量的過程。思考:為什么線粒體不能直接氧化分解葡萄糖？①線粒體膜上沒有葡萄糖載體；②線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。思考:化學式前后的水分子能否抵消？如若不能，請說明理由？不能①反應物的水是在線粒體基質中參與反應的，而產物中的水在線粒體內膜中產生；②反應物中水在有氧呼吸第二階段被消耗，而產物水在有氧呼吸第三階段產生。易錯提示①反應式中的能量不能寫成ATP，因為葡萄糖中的能量只有一部分儲存在ATP中。②反應式中間不能用等號，要用箭頭。③反應條件“酶”不能省去。④不要認為細胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解為例來介紹有氧呼吸過程。⑤真核細胞中哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲中無線粒體，只能進行無氧呼吸線粒體不是進行有氧呼吸必需的結構，如藍細菌(原核生物)無線粒體，但能進行有氧呼吸。（原因：含有與有氧呼吸有關的酶；場所：細胞質和細胞膜內表面）C6H12O62C3H4O32C3H4O3+4[H]+少量能量C6H12O6酶細胞質基質少量能量場所：產生能量：物質變化：第一階段：場所：產生能量：物質變化：第二階段：6CO2+20[H]+少量能量2丙酮酸+6H2O酶線粒體基質少量能量場所：產生能量：物質變化：第三階段：線粒體內膜酶12H2O+大量能量24[H]+6O2大量能量6H2O6CO24[H]20[H]6O212H2O練習4判斷下列說法是否正確(1)真核細胞都進行有氧呼吸。(

)(2)沒有線粒體的細胞一定不能進行有氧呼吸。(

)(3)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物質。(

)(4)有氧呼吸的實質是葡萄糖在線粒體中徹底氧化分解，并且釋放大量能量的過程。(

)××××練習5下列關于有氧呼吸(反應底物是葡萄糖)的敘述，正確的是(

)A.在線粒體內將葡萄糖氧化分解為CO2和H2OB.[H]在線粒體基質中與氧結合生成水C.植物只進行有氧呼吸時產生的CO2多于消耗的O2D.有氧呼吸過程溫和，有機物中的能量經過一系列的化學反應逐步釋放D練習6研究者將青蛙細胞放在低滲溶液中漲破、離心得到線粒體外膜及膜間隙成分、內膜、線粒體基質等。下列相關敘述錯誤的是(

)A.線粒體外膜先破裂是因為外膜面積比內膜小B.線粒體可在有氧條件下將葡萄糖分解為CO2和水C.處理線粒體過程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分D.青蛙進行各項生命活動所需的ATP主要來自線粒體B練習7下列生理過程不能發(fā)生在線粒體中的是(

)A.葡萄糖→丙酮酸 B.ATP→ADP＋PiC.ADP＋Pi→ATP D.丙酮酸→CO2AC3H6O3(乳酸)+4[H]2C3H4O3

CO2+

C2H5OH(酒精)酶1酶2第一階段細胞質基質第二階段細胞質基質422+[H]

+少量能量

C6H12O6酶C3H4O3

22C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶酒精發(fā)酵：乳酸發(fā)酵：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶實例：大多數(shù)植物（水稻根、蘋果果實等）、酵母菌等。實例：乳酸菌、動物細胞、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚乳等?？偡磻綗o氧呼吸只在第一階段釋放少量能量三、無氧呼吸在

參與的情況下，葡萄糖等有機物經過

，釋放

的過程，就是無氧呼吸。思考：同樣是分解葡萄糖，無氧呼吸釋放的能量為什么比有氧呼吸少？

無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。有機物分解不徹底，還有大部分能量儲存于乳酸和酒精中。無氧呼吸概念沒有氧氣不完全分解少量能量有氧呼吸和無氧呼吸的比較項目有氧呼吸無氧呼吸不同點條件場所分解程度產物能量轉化能量釋放相同點需氧不需氧細胞質基質(第一階段)、線粒體(第二、三階段)細胞質基質葡萄糖被徹底分解葡萄糖分解不徹底CO2、H2O乳酸或酒精和CO2大量能量少量能量本質都是氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP；第一階段反應場所和過程完全相同。有機物中的化學能釋放，約34%儲存在ATP中，其余能量以熱能形式散失有機物中的化學能大部分存留在酒精或乳酸中，少部分釋放，釋放的能量約31%儲存在ATP中，69%以熱能形式散失練習8判斷下列說法是否正確(1)蛔蟲的體細胞沒有線粒體，只能進行無氧呼吸。(

)(2)酸奶漲袋是乳酸菌無氧呼吸產生氣體造成的。(

)(3)馬鈴薯塊莖無氧呼吸產生丙酮酸的過程不能生成ATP。(

)(4)無氧呼吸過程中沒有氧氣參與，所以有[H]的積累。(

)(5)水稻根、蘋果果實、馬鈴薯塊莖等植物器官的細胞無氧呼吸的產物都是酒精和二氧化碳。(

)?××××練習9下列測定中可準確判斷貯存的小麥種子細胞呼吸方式的是(

)A.有無酒精生成B.有無水生成C.有無有機物消耗D.O2消耗量與CO2生成量的比值D練習10有氧呼吸與無氧呼吸的相同點是(

)①都在線粒體中進行②都需要酶③都需要氧④都產生ATP

⑤都經過生成丙酮酸的反應A.②③⑤

B.②④⑤C.②③④

D.①②⑤B細胞內糖分解代謝過程如圖，下列敘述錯誤的是(

)A.人體細胞內能完成①②過程和①③過程B.真核細胞的細胞質基質中能進行過程①和②C.動物細胞內，過程②比過程①釋放的能量多D.乳酸菌細胞內，過程③無能量產生練習11B2、呼吸作用意義：（1）為生物體提供能量。（2）生物體代謝的樞紐。葡萄糖丙酮酸非必需氨基酸甘油1、概念：細胞呼吸是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放能量并生成ATP的過程。蛋白質、糖類和脂質代謝可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來。四、細胞呼吸的概念和意義思考.討論為什么被銹釘扎傷或傷口很深時，需要注射破傷風疫苗，且用透氣的創(chuàng)可貼或紗布包扎傷口？為什么利用酵母菌釀酒要先通入一定量的無菌空氣，再密封？為什么要給作物及時松土？為什么水稻要定期排水？為什么儲藏水果糧食要降低溫度和氧氣含量等措施來延長保質期？為什么提倡慢跑？問題1:請閱讀P95頁的6個資料，說說細胞呼吸原理在生活生產中有哪些應用？五、細胞呼吸的原理和應用問題2:為什么被銹釘扎傷或傷口很深時，需要注射破傷風疫苗，且用透氣的創(chuàng)可貼或紗布包扎傷口？破傷風由破傷風芽孢桿菌引起，這種病菌只能進行無氧呼吸。皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，病菌就容易大量繁殖（遇到這種情況，需要及時到醫(yī)院治療）。問題3:為什么利用酵母菌釀酒要先通入一定量的無菌空氣，再密封？

酵母菌是兼性厭氧微生物。酵母菌在適宜的通氣、溫度和pH等條件下，進行有氧呼吸并大量繁殖；在無氧條件下則進行酒精發(fā)酵。問題4:

為什么要給作物及時松土？為什么水稻要定期排水？中耕松土的目的：促進根細胞的有氧呼吸，產生更多能量，促進根對無機鹽離子的吸收。稻田定期排水（或種子不能掩埋過深）：避免產生大量的酒精，對細胞有毒害作用，爛根或爛種子。問題5:

為什么儲藏水果糧食要降低溫度和氧氣含量等措施來延長保質期？儲藏水果、糧食的倉庫，往往要通過降低溫度、降低氧氣含量等措施，來減弱水果、糧食的呼吸作用，以延長保質期。問題6:為什么現(xiàn)在都提倡慢跑等有氧運動？有氧運動是指人體細胞充分獲得氧的情況下所進行的體育鍛煉。人體細胞通過有氧呼吸可以獲得較多的能量。相反，百米沖刺等無氧運動，是人體細胞在缺氧條件下進行的高速運動。練習12判斷下列說法是否正確(1)呼吸作用的實質是細胞內的有機物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細胞呼吸。(

)(2)所有生物的生存，都離不開細胞呼吸釋放的能量。(

)(3)可依據(jù)是否產生CO2判斷植物細胞呼吸的方式。(

)(4)細胞呼吸可以把蛋白質、糖類和脂質的代謝聯(lián)系起來。(

)??×?練習13買罐頭食品時，發(fā)現(xiàn)罐頭蓋上印有“如發(fā)現(xiàn)蓋子鼓起，請勿選購”的字樣。引起蓋子鼓起最可能的原因是(

)A.需氧型細菌細胞呼吸，產生CO2和H2OB.微生物細胞呼吸，產生CO2和C2H5OHC.乳酸菌細胞呼吸，產生CO2和乳酸D.酵母菌細胞呼吸，產生CO2和H2OBB練習14將酵母菌研磨成勻漿，離心后得上清液(細胞質基質)和沉淀物(含線粒體)，把等量的上清液、沉淀物和未曾離心的勻漿分別放入甲、乙、丙三支試管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔絕空氣的條件下。下列敘述正確的是(

)A.甲試管中最終產物為CO2和H2OB.乙試管中不發(fā)生反應C.丙試管中有大量的ATP產生D.丙試管中無CO2產生B練習15下列有關細胞呼吸原理應用的敘述，錯誤的是(

)A.南方稻區(qū)早稻浸種后催芽過程中，常用40℃左右溫水淋種并時常翻種，可以為種子的呼吸作用提供水分、適宜的溫度和氧氣B.農作物種子入庫儲藏時，在無氧和低溫條件下呼吸速率降低，儲藏壽命顯著延長C.油料作物種子播種時宜淺播，原因是萌發(fā)時呼吸作用需要大量氧氣D.柑橘在塑料袋中密封保存，可以減少水分散失、降低呼吸速率，起到保鮮作用環(huán)境因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量溫度氧氣、溫度、二氧化碳、水水氧氣二氧化碳主要通過影響酶的活性，從而影響呼吸作用。自由水越多呼吸作用越旺盛原料越多促進反應積累過多抑制細胞呼吸的進行。內因：遺傳因素（決定酶種類和數(shù)量）六、影響呼吸作用的因素（1）O2濃度為0時，

（2）O2濃度為10%時，

，

。（3）O2濃度0-10%時，

（6）O2濃度為5%時，

，

。（4）O2濃度＞10%時，

。

只有無氧呼吸。無氧呼吸降為零只有有氧呼吸只進行有氧呼吸有氧呼吸和無氧呼吸并存。（5）CO2中的C來自于

。葡萄糖總CO2釋放量最少，有機物消耗量最少，此時O2濃度為儲存的最適氧氣濃度，適宜于種子、蔬菜保存重點分析：O2濃度對細胞呼吸速率的曲線分析1.O2濃度：2.溫度：通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率。溫度℃呼吸速率①零上低溫下貯存蔬菜、水果。②在大棚蔬菜的栽培過程中，增加晝夜溫差，減少有機物的消耗，提高產量。③溫水和面，發(fā)酵快。應用通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率。機理3.二氧化碳濃度：呼吸速率①地窖中CO2濃度高，有利于蔬菜水果的儲存。②在水果、蔬菜保鮮中，增加CO2濃度（或充入N2）可抑制細胞呼吸，減少有機物消耗應用機理CO2（%）增加CO2的濃度對細胞呼吸有明顯的抑制作用4.含水量：呼吸速率①糧食貯藏：零上低溫，低氧，干燥；干種子萌發(fā)前進行浸泡處理②果蔬儲存：零上低溫，低氧，一定濕度③土壤板結、長期水淹，出現(xiàn)爛根現(xiàn)象，需要及時排水。應用機理細胞含水量在一定范圍內,細胞呼吸強度隨含水量的增加而增強內因(以植物為例)如，旱生植物小于水生植物；陰生植物小于陽生植物如，生殖器官大于營養(yǎng)器官如，幼苗期、開花期植株器官的呼吸速率高，成熟期呼吸速率低①遺傳特性不同種類的植物呼吸速率不同①遺傳特性不同種類的植物呼吸速率不同②器官類型同植物的不同器官呼吸速率不同③生長發(fā)育階段同植物的同器官在不同的生長發(fā)育階段呼吸速率不同若需消耗氧氣或產物有水，則一定存在有氧呼吸若產物中有酒精或乳酸，則一定有無氧呼吸看反應物、產物“三看法”判斷細胞呼吸的類型（以葡萄糖為底物）看物質的量的關系

不消耗O2，釋放CO2

→只進行產酒精的無氧呼吸不消耗O2，不釋放CO2→只進行產生乳酸的無氧呼吸或細胞已死亡CO2釋放量=O2的吸收量→只進行有氧呼吸或既進行有氧呼吸又進行產乳酸的無氧呼吸CO2釋放量>O2的吸收量→既進行有氧呼吸，又進行產酒精的無氧呼吸看反應場所只在細胞質基質中——無氧呼吸；有線粒體參與——一定存在有有氧呼吸植物組織呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖為例）(1)裝置1中加入NaOH溶液的目的是

，根據(jù)有色液滴移動的刻度可知

。吸收二氧化碳呼吸作用消耗的氧氣的體積(2)裝置2有色液滴移動代表

。細胞呼吸消耗的O2體積和釋放CO2的體積的差值

欲確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，如圖所示(以發(fā)芽種子為例)(3)實驗結果預測和結論實驗現(xiàn)象結

論裝置一液滴裝置二液滴不動不動只進行產乳酸的無氧呼吸或種子已死亡不動右移只進行產生酒精的無氧呼吸左移右移進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸左移不動只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產乳酸的無氧呼吸植物組織呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖為例）(4)誤差校正

為使實驗結果精確，除減少無關變量的干擾外，還應設置對照裝置。

對照裝置與裝置二相比，不同點是用“煮熟的種子”代替“發(fā)芽種子”，其余均相同。植物組織呼吸方式的探究（呼吸底物以葡萄糖為例）

有氧呼吸與產酒精的無氧呼吸的數(shù)量關系

(1)消耗等量葡萄糖，有氧呼吸與無氧呼