5.3細胞呼吸的原理和應用課件高一上學期生物人教版必修1

5.3細胞呼吸的原理和應用人體的呼吸只是表象，真實情況是細胞在呼吸。酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。1.都是培養(yǎng)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，酵母菌將有機物轉化為酒精對它自身有什么意義一.細胞呼吸的方式

酵母菌是一類單細胞真菌，它與人類的生活息息相關。做饅頭、面包、釀酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。

呼吸作用的實質是細胞內有機物的氧化分解，并釋放能量，也叫細胞呼吸。酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式。都是利用酵母菌的呼吸作用.....一.細胞呼吸的方式【信息】在制作面包的時候，人們習慣用泡打粉使面包快速蓬松。其原理是：【信息】在制作面包的時候也可以利用干酵母。但其蓬松的速度不如泡打粉快，而且如果操作不當，還會有酒味出現(xiàn)。聯(lián)系生活由一個面團引發(fā)的一場思考.....思考：1.干酵母能使面團蓬松的原理是否與泡打粉一樣都是由CO2引起的呢？酵母菌在什么條件會產生CO2？2.面團發(fā)酵的過程為什么出現(xiàn)酒味？探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌的細胞呼吸是否一定需要O2？人的呼吸作用會伴隨產生CO2，酵母菌的細胞呼吸是否也產生CO2？若細胞呼吸類型有多種，且均產生CO2，含量上會不會有區(qū)別？面團撒上酵母密封發(fā)酵后，會有濃濃的酒精味兒，其呼吸作用是否可能產生酒精？如何通過實驗驗證上述猜想？產物如何讓檢測？探究酵母菌細胞呼吸的方式做對比實驗，設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響。本實驗設置兩個實驗組，分別為有氧和無氧環(huán)境，根據(jù)實驗結果來對酵母菌的呼吸方式。裝置一裝置二探究酵母菌細胞呼吸的方式【觀察】裝置一與裝置二的區(qū)別在哪？（有氧條件）（無氧條件）自變量：有氧和無氧裝置一裝置二探究酵母菌細胞呼吸的方式【思考】裝置一中NaOH溶液的作用是什么？提示：去除空氣中的CO2

，保證澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧呼吸產生的CO2所致。裝置一裝置二探究酵母菌細胞呼吸的方式【思考】澄清石灰水的作用？還可以用什么替代？提示：檢驗CO2的有無，CO2會使澄清石灰水變渾濁，也可以讓溴麝香草酚藍水溶液變成黃色。裝置一裝置二探究酵母菌細胞呼吸的方式【思考】為保證裝置二的無氧條件，B瓶需要需要做怎樣的處理？提示：應封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，消耗完B瓶中的O2，確保通過澄清石灰水的CO2是無氧呼吸產生的。裝置一裝置二探究酵母菌細胞呼吸的方式【思考】酒精應該用什么檢測？提示：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精反應，變?yōu)榛揖G色。裝置一裝置二探究酵母菌細胞呼吸的方式【思考】如何區(qū)分CO2產生量的多少？提示：澄清石灰水變渾濁的程度和溴麝香草酚藍水溶液變色的時間。條件澄清石灰水的變化/出現(xiàn)變化的快慢重鉻酸鉀溶液（酸性）裝置一變渾濁程度大/快無變化裝置二變渾濁程度小/慢出現(xiàn)灰綠色【思考】通過實驗現(xiàn)象的觀察和分析，你能得出什么結論？請用科學而簡明的語言，說出酵母菌的呼吸方式有多少種？每種方式的條件和產物有什么區(qū)別？（1min后搶答）探究酵母菌細胞呼吸的方式1.酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞呼吸，均能產生二氧化碳2.在有氧的條件下，酵母菌呼吸產生有氧呼吸大量的二氧化碳，且速度快。3.在無氧的條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生酒精和少量二氧化碳。探究酵母菌細胞呼吸的方式科學家根據(jù)大量的實驗結果得出結論：細胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。細胞內有機物經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或其他產物，釋放出能量并生成ATP的過程。也叫細胞呼吸，可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。一.細胞呼吸的方式細胞呼吸有氧呼吸無氧呼吸概括地說，有氧呼吸是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，生成大量ATP的過程。在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經過不完全分解，釋放少量能量的過程。1.下列關于探究酵母菌細胞呼吸方式實驗的敘述，錯誤的是（）A.通過設置有氧和無氧兩組實驗互為對比，易于判斷酵母菌的呼吸方式B.實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等C.實驗的因變量是澄清石灰水是否變混濁和加入酸性重鉻酸鉀溶液后樣液的顏色變化D.實驗中將進氣管、排氣管與錐形瓶連接后需要進行氣密性檢查，確保不漏氣【小試牛刀】2.檢測酵母菌細胞呼吸的產物，下列描述正確的是（）A.如果產生的氣體使澄清的石灰水變混濁，則酵母菌只進行有氧呼吸B.如果產生的氣體使溴麝香草酚藍溶液變黃色，則酵母菌只進行無氧呼吸C.無論進行有氧呼吸還是無氧呼吸，酵母菌都能產生CO2D.酵母菌無氧呼吸不產生氣體，但其中的產物能使酸性重鉻酸鉀溶液變成灰綠色【小試牛刀】二、有氧呼吸概念：有氧呼吸是指細胞在氧氣的參與下，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，生成大量ATP的過程。場所：對于絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，這一過程必須有氧氣的參與。有氧呼吸的主要場所是線粒體。(一)有氧呼吸的主要場所—線粒體雙層膜少量的DNA含有核糖體、半自主性細胞器【思考】線粒體內膜是如何增大膜面積的？有何意義？提示：內膜的某些部位向線粒體的內腔折疊形成嵴，嵴使內膜的表面積大大增加。為呼吸有關的酶提供了廣闊的附著位點。體現(xiàn)了功能與結構相適應的觀點二、有氧呼吸(二)有氧呼吸的總反應式P92有氧呼吸最常利用的物質是葡萄糖C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶討論：1.反應物中的H2O與生成物中的H2O能約掉嗎？2.反應式中的能量能寫成ATP嗎？3.有氧呼吸生成的能量的去向有什么？1mol葡萄糖徹底氧化分解釋放2870kJ的能量，其中977.28kJ轉移到ATP（少部分）中，其余以熱能形式散失（注要）。二、有氧呼吸(三)有氧呼吸的三個階段P92~P93【任務】請大家?guī)е韵?個問題快速閱讀P92~P93的相關內容，并結合P93的圖5-9有氧呼吸過程示意圖進行解答。1.三個階段的場所分別在哪？2.三個階段分別有哪些物質變化？3.三個階段是否都需要氧氣？4.三個階段產生的能量是否一樣多？5.三個階段所用的酶是否相同？二、有氧呼吸有氧呼吸最常利用的物質是葡萄糖，其過程十分復雜，可以概括地分為三個階段，每個階段都需要相應的酶來催化。

第一階段1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸，產生少量的[H]，并釋放少量能量。不需要氧的參與。

第二階段C3H4O3(丙酮酸)和H2O徹底分解成CO2和[H]，并釋放少量能量。不需要氧的直接參與。

第三階段前兩個階段產生的[H]，經過一系列化學反應，與O2結合形成H2O，同時釋放大量能量。需要氧的直接參與。(三)有氧呼吸的三個階段P92~P93階段1：葡萄糖的初步分解（細胞質基質）1葡萄糖2丙酮酸+4[H]+能量（少量）酶12丙酮酸+6H2O6CO2+20[H]+能量（少量）酶2階段2：丙酮酸徹底分解（線粒體基質）階段3：[H]的利用（線粒體內膜）24[H]+6O2

12H2O+能量（大量）

酶3相關信息：這里的[H]是一種十分簡化的表示方式。這一產生[H]的過程實際上是指氧化型輔酶I（NAD+）轉化成還原型輔酶I（NADH）。P93(三)有氧呼吸的三個階段P92~P931.H2O在第幾階段參與反應，又在哪一階段生成？2.在第幾階段產生CO2？O2在第幾階段參與反應？3.哪個階段產生的[H]最多？最后[H]參與反應的場所在哪兒？4.生成物H2O中的O、CO2中的O分別來自什么物質？【任務】在老師梳理完有氧呼吸3個階段后，進一步思考并討論以下問題:(三)有氧呼吸的三個階段P92~P93C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶二、有氧呼吸(四)原子的來源及去向（五）有氧呼吸與體外燃燒的區(qū)別P93二、有氧呼吸【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？可以使有機物中的能量逐步地轉移到ATP中；能量能夠緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)?！就卣埂筷P于“有氧呼吸的場所”的探究實驗一:葡萄糖葡萄糖葡萄糖A（細胞所有結構）B（細胞質基質）C（線粒體）結果：產生CO2試管壁很熱產生丙酮酸和[H]試管壁微熱無現(xiàn)象無現(xiàn)象實驗二:丙酮酸丙酮酸D（細胞質基質）E（線粒體）首先產生CO2和[H]試管壁微熱結果：【思考】線粒體能直接利用葡萄糖嗎？葡萄糖在什么結構中被初步分解？分解成什么物質？【思考】丙酮酸在哪里被分解？被分解產生哪些物質？【拓展】關于“有氧呼吸的場所”的探究實驗一:葡萄糖葡萄糖葡萄糖A（細胞所有結構）B（細胞質基質）C（線粒體）結果：產生CO2試管壁很熱產生丙酮酸和[H]試管壁微熱無現(xiàn)象無現(xiàn)象實驗二:丙酮酸丙酮酸D（細胞質基質）E（線粒體）首先產生CO2和[H]試管壁微熱結果：結論：線粒體

直接分解葡萄糖，葡萄糖在

分解，產物丙酮酸和[H]到線粒體中繼續(xù)發(fā)生反應。不能細胞質基質2.人體細胞內葡萄糖氧化分解釋放的能量，大部分的去向是()A．以熱能形式散失 B．儲存在ATP中C．存在于線粒體內 D．供生命活動利用1.在有氧呼吸過程中，水分子參與反應的過程和生成水分子的過程分別發(fā)生在()A．第一階段和第二階段 B．第一階段和第三階段C．第二階段和第三階段 D．第三階段和第二階段【小試牛刀】3.如圖為某細胞內部分物質的代謝過程，①②表示物質、一、二、三表示階段，相關敘述正確的是()A．①②分別是水和氧氣B．三個階段放能一樣多C．產生的能量都存儲在ATP中D．三個階段都是在線粒體中進行【小試牛刀】這些現(xiàn)象都與細胞的無氧呼吸有關......三、無氧呼吸概念：在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經過不完全分解，釋放少量能量的過程。舉例：除酵母菌以外，還有許多種細菌(如乳酸菌)能夠進行無氧呼吸。此外，馬鈴薯塊莖、甜菜的塊根、水稻根、蘋果果實等植物器官的細胞以及動物骨骼肌的肌細胞等，在缺氧條件下也能進行無氧呼吸。馬鈴薯甜菜三、無氧呼吸【任務1】請大家?guī)е韵?個問題快速閱讀P94的相關內容。1.無氧呼吸最常利用的有機物是什么？2.無氧呼吸的2個階段的場所分別在哪？3.無氧呼吸的2個階段分別有哪些物質變化？無氧呼吸最常利用的物質也是葡萄糖階段1：葡萄糖的初步分解1葡萄糖2丙酮酸+4[H]+能量（少量）酶1階段2：丙酮酸不徹底分解（細胞質基質）（細胞質基質）2丙酮酸4[H]酶22酒精（C2H5OH）+2CO2

酶32乳酸（C3H6O3）三、無氧呼吸注意：無氧呼吸都只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。三、無氧呼吸C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量（植物、酵母菌等）酶產物為酒精：C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量（動物、乳酸菌、少數(shù)植物器官）酶產物為乳酸：酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸叫作發(fā)酵。產生酒精的叫作酒精發(fā)酵，產生乳酸的叫作乳酸發(fā)酵。【思考】無氧呼吸與有氧呼吸在能量釋放上有什么區(qū)別？有氧呼吸1mol葡萄糖徹底氧化分解釋放2870kJ能量，而無氧呼吸1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只釋放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量儲存在ATP中，近69％的能量都以熱能的形式散失了。由此可見，無氧呼吸能量釋放并不徹底，大量能量還蘊藏在乳酸或酒精中。

有氧呼吸和無氧呼吸都屬于細胞呼吸。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。所有生物的生存，都離不開細胞呼吸釋放的能量。細胞呼吸除了能為生物體提供能量，還是生物體代謝的樞紐。例如，在細胞呼吸過程中產生的中間產物，可轉化為甘油、氨基酸等非糖物質;非糖物質代謝形成的某些產物與細胞呼吸中間產物相同，這些物質可以進一步形成葡萄糖。蛋白質、糖類和脂質的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來。四、細胞呼吸原理的應用透氣創(chuàng)可貼發(fā)酵釀酒適時松土低溫保鮮破傷風打疫苗有氧運動【任務】請結合本章所學知識，對以下生活中常見的現(xiàn)象進行解釋。四、細胞呼吸原理的應用思考：手上有傷口，要選擇什么材料進行包扎？提示：透氣性好，細胞呼吸正常，能抑制厭氧病菌的繁殖?！救蝿铡空埥Y合本章所學知識，對以下生活中常見的現(xiàn)象進行解釋。四、細胞呼吸原理的應用思考：花盆為什么需要及時松土？提示：土壤板結后，透氣不足，會影響根系細胞呼吸對氧氣的需求，影響礦物質離子的主動運輸而影響根系生長。思考:稻田為什么需要定期排水？提示：稻田長期泡水，氧氣不足，根細胞進行無氧呼吸，酒精對根細胞產生毒害作用，使根系變黑、腐爛?！救蝿铡空埥Y合本章所學知識，對以下生活中常見的現(xiàn)象進行解釋。四、細胞呼吸原理的應用思考：傷口較深或被生銹釘子扎傷后，患者為什么要及時就醫(yī)并注射破傷風抗毒素？提示：較深的傷口里缺乏氧氣，破傷風芽孢桿菌（厭氧菌）適合在這種環(huán)境中生存并大量繁殖。思考：一個人在劇烈運動后，為什么會肌肉酸脹乏力？提示：人在劇烈運動時，氧氣供應不足，細胞進行了無氧呼吸產生了乳酸，積累在骨骼肌處，使人感到酸脹乏力。提倡：進行慢跑等有氧運動?！救蝿铡空埥Y合本章所學知識，對以下生活中常見的現(xiàn)象進行解釋。四、細胞呼吸原理的應用生物老師家的冰箱......思考：你是如何對水果，蔬菜等進行保鮮的？提示：細胞呼吸強度與含水量有關，在一定范圍內，細胞呼吸強度隨含