2024-2025學(xué)年高中生物課件（人教版2019）必修一5-3細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用

§5－3細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用細(xì)胞的能量供應(yīng)和應(yīng)用問(wèn)題探討酵母菌細(xì)胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時(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。討論：都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？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？細(xì)胞呼吸的實(shí)質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量?！咎骄俊?shí)踐】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式選材原因酵母菌的電鏡照片酵母菌在有氧和無(wú)氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，因此便于用來(lái)研究細(xì)胞呼吸的不同方式。酵母菌能使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精；酵母菌的細(xì)胞呼吸會(huì)產(chǎn)生CO2。（1）酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精是在有氧條件下還是在無(wú)氧條件下進(jìn)行的呢？（2）酵母菌的細(xì)胞呼吸會(huì)產(chǎn)生CO2，在不同條件下產(chǎn)生的CO2是否一樣多？你還能提出哪些問(wèn)題？觀察的項(xiàng)目和次數(shù)要事先計(jì)劃好，并做好記錄。觀察現(xiàn)象提出問(wèn)題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論、交流討論根據(jù)自己已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)所提出的問(wèn)題作出假設(shè)，如：（1）酵母菌在無(wú)氧條件下產(chǎn)生酒精。（2）酵母菌在有氧條件下比在無(wú)氧條件2下產(chǎn)生的CO多。根據(jù)以上疑問(wèn)，你還能作出哪些假設(shè)？方法步驟確定實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果細(xì)胞呼吸的類(lèi)型有氧呼吸的主要場(chǎng)所——線粒體電鏡照片亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖外膜內(nèi)膜嵴基質(zhì)內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有多種酶有氧呼吸的過(guò)程H2O大量能量少量能量少量能量CO2［H］O2［H］丙酮酸H2O丙酮酸葡萄糖[H]與O2結(jié)合NAD+NADH細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜有氧呼吸的總反應(yīng)式C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量

酶請(qǐng)?jiān)诜磻?yīng)式中標(biāo)出氧元素的轉(zhuǎn)移途徑C6H12O62C3H4O3+4[H]+少量能量

酶第1階段：場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2C3H4O36CO2+20[H]+少量能量

酶第2階段：場(chǎng)所：線粒體基質(zhì)24[H]+6O2

12H2O+大量能量

酶第3階段：場(chǎng)所：線粒體內(nèi)膜有氧呼吸的定義條件：氧的參與、多種酶催化有氧呼吸是指細(xì)胞在氧的參與下，通過(guò)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(guò)程。物質(zhì)變化：葡萄糖等有機(jī)物＋氧氣→二氧化碳＋水＋大量ATP能量變化：釋放能量特點(diǎn)：有機(jī)物的徹底氧化分解條件原料、條件原料特點(diǎn)產(chǎn)物能量變化產(chǎn)物知識(shí)歸納有氧呼吸能量利用的特點(diǎn)1mol葡萄糖徹底氧化分解釋放能量ATPADPPi977.28kJ其余的能量熱能散失2870kJ【思考·討論】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？能量釋放的特點(diǎn)：釋放能量多、轉(zhuǎn)化效率高、能量逐級(jí)釋放有氧呼吸與燃燒的比較【思考·討論】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(lái)說(shuō)具有什么意義？比較項(xiàng)目作用條件能量釋放能量去向有氧呼吸溫和逐步釋放部分儲(chǔ)存在ATP中體外燃燒點(diǎn)燃一下子釋放全部熱能散失葡萄糖的燃燒無(wú)氧呼吸的過(guò)程少量能量［H］乳酸C3H6O3酒精C2H5OHCO2葡萄糖C6H12O6丙酮酸C3H4O3+C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+能量C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)+2CO2

＋能量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)歸納總結(jié)：1.無(wú)氧呼吸在第二階段釋放能量嗎？2.為什么無(wú)氧呼吸釋放的能量比有氧呼吸少？3.歸納無(wú)氧呼吸的反應(yīng)式。4.微生物的無(wú)氧呼吸也叫發(fā)酵。產(chǎn)生酒精的叫酒精發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸的叫乳酸發(fā)酵。無(wú)氧呼吸能量利用的特點(diǎn)196.65kJ乳酸C3H6O3ATPADPPi61.08kJ其余能量(69%)熱能散失葡萄糖C6H12O6說(shuō)明：人體肌細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸，能在肝臟中再次轉(zhuǎn)化為葡萄糖。無(wú)氧呼吸的定義定義：在沒(méi)有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過(guò)不完全分解，釋放少量能量的過(guò)程。呼吸方式有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)場(chǎng)所主要在線粒體內(nèi)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中條件氧氣、多種酶無(wú)氧氣參與，需要多種酶分解產(chǎn)物葡萄糖徹底分解為CO2和H20葡萄糖的分解不徹底，形成乳酸或酒精和CO2能量釋放大量能量釋放少量能量，大部分能量?jī)?chǔ)存在乳酸或酒精中ATP產(chǎn)生階段有氧呼吸三個(gè)階段均產(chǎn)生ATP僅在第一階段產(chǎn)生ATP相同點(diǎn)第一階段反應(yīng)完全相同，并且都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)進(jìn)行。

兩種呼吸作用方式實(shí)質(zhì)相同，都能夠分解有機(jī)物，釋放能量。有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的比較細(xì)胞呼吸的意義細(xì)胞呼吸為生物體提供能量細(xì)胞呼吸是生物體代謝的樞紐細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸等非糖物質(zhì)。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。蛋白質(zhì)、糖類(lèi)和脂質(zhì)代謝，都可通過(guò)細(xì)胞呼吸過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。細(xì)胞呼吸的應(yīng)用細(xì)胞呼吸的原理在生活中的應(yīng)用饅頭、面包、泡菜等許多傳統(tǒng)食品的制作細(xì)胞呼吸的原理在現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用生產(chǎn)青霉素、味精，釀酒等細(xì)胞呼吸的原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用中耕松土、適時(shí)排水，就是通過(guò)改善氧氣供應(yīng)來(lái)促進(jìn)作物根系的呼吸作用，以利于作物的生長(zhǎng).儲(chǔ)藏果實(shí)、蔬菜可采取降低溫度、降低氧氣含量等措施減弱果蔬的呼吸作用，以減少有機(jī)物的消耗。細(xì)胞呼吸的原理在其他方面的應(yīng)用包扎傷口時(shí)，需要選用透氣的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料。破傷風(fēng)由破傷風(fēng)芽孢桿菌引起，這種病菌只能進(jìn)行無(wú)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(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)能避免肌細(xì)胞因供氧不足進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸。乳酸的大量積累會(huì)使肌肉酸脹乏力。

關(guān)于真核細(xì)胞線粒體的起源，科學(xué)家提出了一種解釋?zhuān)杭s十幾億年前，有一種真核細(xì)胞吞噬了原始的需氧細(xì)菌，被吞噬的細(xì)菌不僅沒(méi)有被消化分解，反而在細(xì)胞中生存下來(lái)了。需氧細(xì)菌從宿主細(xì)胞那里獲取丙酮酸，宿主細(xì)胞從需氧細(xì)菌那里得到丙酮酸氧化分解釋放的能量。在共同生存繁衍的過(guò)程中，需氧細(xì)菌進(jìn)化為宿主細(xì)胞內(nèi)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行細(xì)胞呼吸的細(xì)胞器。以下哪些證據(jù)支持這一論點(diǎn)，哪些不支持這一論點(diǎn)？線粒體內(nèi)存在于細(xì)胞DNA相似的環(huán)狀DNA。線粒體內(nèi)的蛋白質(zhì)，有少數(shù)幾種由線粒體DNA指導(dǎo)合成，絕大多數(shù)由核DNA指導(dǎo)合成。真核細(xì)胞內(nèi)的DNA具有高比例的核苷酸序列經(jīng)常不表現(xiàn)出遺傳效應(yīng)，線粒體DNA和細(xì)菌的卻不是這樣。線粒體能像細(xì)菌一樣進(jìn)行分裂增殖。線粒體的起源—內(nèi)共生學(xué)說(shuō)√√√×預(yù)習(xí)：光合作用與能量轉(zhuǎn)化本課學(xué)習(xí)結(jié)束安達(dá)田中微信公眾號(hào)羽佳生物教學(xué)微信公眾號(hào)更多精彩請(qǐng)關(guān)注溫馨提示：本課件的版權(quán)歸原作者所有，購(gòu)買(mǎi)本課件的老師可把本課件用于課堂教學(xué)中，但禁止本課件在網(wǎng)絡(luò)傳播或把本課件用于商業(yè)用途，違者追究法律責(zé)任！確定實(shí)驗(yàn)思路自變量：無(wú)關(guān)變量：有哪些因素可能干擾到實(shí)驗(yàn)結(jié)果該實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？怎樣控制有氧和無(wú)氧的條件？該實(shí)驗(yàn)對(duì)照如何設(shè)計(jì)？屬于哪種方式？因變量：其他條件：怎樣保證酵母菌在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能正常生活？怎樣鑒定有無(wú)酒精產(chǎn)生？怎樣鑒定有無(wú)CO2產(chǎn)生？怎樣比較CO2產(chǎn)生的多少？設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)對(duì)結(jié)果的比較分析，來(lái)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)叫作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，也叫相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究中常用的方法之一。對(duì)比實(shí)驗(yàn)根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍(lán)水溶液變黃的時(shí)間長(zhǎng)短，檢測(cè)酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產(chǎn)生情況。橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與乙醇（俗稱(chēng)酒精）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。產(chǎn)物的檢測(cè)方法怎樣鑒定有無(wú)酒精產(chǎn)生？怎樣比較CO2產(chǎn)生的多少？怎樣鑒定有無(wú)CO2產(chǎn)生？CO2可使澄清石灰水變混濁CO2可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟材料用具方法步驟配制酵母菌培養(yǎng)液：取20g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A（500mL）和錐形瓶B（500mL）中。分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的葡萄糖溶液。組裝裝置檢測(cè)產(chǎn)物CO2的檢測(cè)酒精的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)材料：新鮮的食用酵母菌實(shí)驗(yàn)器材：天平、藥匙、吸管、氣泵、量筒、錐形瓶、試管、試管架、燒杯、玻璃導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)藥品：5%的葡萄糖溶液、10%的NaOH溶液、酸性重鉻酸鉀溶液、澄清的石灰水、溴麝香草酚藍(lán)水溶液