5.3.1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

主要能源物質(zhì)葡萄糖主要儲能物質(zhì)脂肪其他能源物質(zhì)糖原、淀粉等生命活動水解供能直接能源物質(zhì)ATP呼吸作用：ADP+Pi+能量→氧化分解光合作用：

反應

反應吸能放能第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用（1）第5章細胞的能量供應和利用問題探討

酵母菌細胞富含蛋白質(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，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行震蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時，卻要密封發(fā)酵。培養(yǎng)酵母菌酵母菌發(fā)酵問題探討討論：1.都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的需要密封？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(zhuǎn)化為酒精對它自身有什么意義？通氣可以給酵母菌提供呼吸所需要的氧氣，利于酵母菌進行旺盛的分裂。密封為了避免空氣進入，便于酵母菌在無氧條件下分解有機物產(chǎn)生酒精。在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質(zhì)釋放的能量多，這些能量可以為酵母菌細胞進行物質(zhì)代謝和細胞分裂提供充足的動力。密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供能量。問題探討發(fā)面中會有很多的小孔，保鮮膜上有水珠，而且在發(fā)面時，早期并沒有酒味，而后期會有酒味。1.發(fā)面主要與什么微生物有關(guān)？2.面團上的小孔是怎么產(chǎn)生的呢？保鮮膜上為什么會有水珠？3.為什么早期沒有酒味而后期會有酒味呢？細胞呼吸：是指有機物在細胞內(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。酵母菌產(chǎn)生CO2和水后期無氧條件下產(chǎn)生酒精細胞呼吸的實質(zhì)CO2O2CO2O2CO2O2O2O2CO2CO2肺泡細胞呼吸毛細血管O2呼吸呼吸：機體與環(huán)境之間O2和CO2交換的過程。細胞呼吸是指有機物在細胞內(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。細胞呼吸是否都需要氧氣呢？【注意】呼吸≠呼吸作用問題:

細胞呼吸是否一定需要氧呢？生物在有氧和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸呢？請用實例來論證你的猜想。探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌進行細胞呼吸將有機物分解為

和

。酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧環(huán)境下都能生存，屬于異養(yǎng)兼性厭氧菌。酵母菌在什么條件下產(chǎn)生CO2，什么條件下產(chǎn)生酒精？酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的物質(zhì)分別是什么呢？CO2酒精酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。有氣體，有酒味代謝類型同化類型異化類型自養(yǎng)型異養(yǎng)型需氧型厭氧型兼性厭氧型探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌進行細胞呼吸將有機物分解為

和

。酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧環(huán)境下都能生存，屬于異養(yǎng)兼性厭氧菌。酵母菌在什么條件下產(chǎn)生CO2，什么條件下產(chǎn)生酒精？酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的物質(zhì)分別是什么呢？CO2酒精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(chǎn)物分別是什么?酒精CO2探究酵母菌細胞呼吸的方式無氧產(chǎn)生有氧產(chǎn)生自變量:因變量:無關(guān)變量:細胞呼吸的條件細胞呼吸的產(chǎn)物有氧——無氧——反應物的量、反應時間、pH、溫度、酵母菌的活性等酒精、CO2通氣密封實驗原理CO2的檢測①通入澄清的石灰水：酒精的檢測酸性重鉻酸鉀溶液：澄清→渾濁藍→綠→黃橙色→灰綠色探究酵母菌細胞呼吸的方式澄清的石灰水酸性重鉻酸鉀溶液溴麝香草酚藍溶液②使溴麝香草酚藍溶液（BTB）：實驗步驟接氣泵或橡皮球A10%NaOH酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水

B瓶封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。為什么？

消耗掉B瓶中的氧氣，確保通入澄清石灰水的CO2是無氧呼吸產(chǎn)生的。B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水去除空氣中的CO2，保證澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧條件產(chǎn)生的CO2所致。檢測CO2的產(chǎn)生。有氧裝置無氧裝置將培養(yǎng)液煮沸冷卻的目的：去除培養(yǎng)液中的O2，殺死培養(yǎng)液中的雜菌。結(jié)果分析探究酵母菌細胞呼吸的方式由藍變綠再變黃（1）CO2的檢測及結(jié)論現(xiàn)象：結(jié)論：澄清石灰水都變渾濁，且有氧呼吸裝置比無氧呼吸的更渾濁。有氧呼吸與無氧呼吸都產(chǎn)生CO2，且有氧呼吸產(chǎn)生的更多。溴麝香草酚藍溶液遇CO2的變色過程結(jié)果分析探究酵母菌細胞呼吸的方式（2）酒精的檢測及結(jié)論有氧環(huán)境下的產(chǎn)物不能使橙色重鉻酸鉀溶液變色，無氧環(huán)境下的產(chǎn)物能使橙色重鉻酸鉀溶液變成灰綠色。結(jié)論：有氧呼吸不產(chǎn)生酒精，無氧呼吸產(chǎn)生酒精。結(jié)果：C質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液A酵母菌培養(yǎng)液D澄清的石灰水氣泵EB酵母菌培養(yǎng)液D澄清的石灰水

由于葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應發(fā)生顏色變化，因此應將酵母菌的培養(yǎng)時間適當延長以耗盡溶液中的葡萄糖。

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(jié)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？

質(zhì)量分數(shù)為10%NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水A氣泵ECD質(zhì)量分數(shù)為10%NaOH溶液澄清石灰水澄清石灰水

D

氣泵EC酵母菌培養(yǎng)液D

A批判性思維：實驗裝置的改進驗證空氣中的CO2是否完全被吸收檢驗有氧呼吸是否產(chǎn)生CO2大量CO2有氧：葡萄糖酵母菌結(jié)果結(jié)論探究酵母菌細胞呼吸的方式有氧呼吸無氧呼吸科學家根據(jù)大量的實驗結(jié)果得出結(jié)論細胞呼吸絕大多數(shù)生物的主要呼吸方式酵母菌、許多真菌和細菌能夠進行無氧：葡萄糖少量CO2+酒精酵母菌有氧呼吸的主要場所酵母菌培養(yǎng)液接氣泵或橡皮球A10%NaOH澄清石灰水本實驗中哪個是對照組，哪個是實驗組？對比實驗（相互對照實驗）設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗。實驗組實驗組對比實驗與對照實驗有何區(qū)別呢？科學方法B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水有氧呼吸裝置無氧呼吸裝置拓展：對比實驗與對照實驗的區(qū)別對比實驗：對照實驗：實驗組1：實驗組2：對照組：實驗組：結(jié)果未知結(jié)果未知結(jié)果已知結(jié)果未知科學方法PARTONE有氧呼吸

場所反應物產(chǎn)物釋能反應式第一階段第二階段第三階段總反應式請自主閱讀課本P92-93頁，完成以下問題。1.有氧呼吸的主要場所？主要場所適于進行有氧呼吸的特點有哪些？2.有氧呼吸各階段特征。3.總結(jié)有氧呼吸的概念。4.有機物中能量的去路有哪些？絕大部分能量去路呢？5.同有機物在生物體外燃燒相比，有氧呼吸具有哪些不同的特點？(一)有氧呼吸外膜內(nèi)膜DNA/RNA核糖體嵴基質(zhì)分布有多種有氧呼吸酶線粒體1.主要場所：2.線粒體適應于有氧呼吸的主要特點：(1)線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,大大增加了線粒體的內(nèi)膜表面積。(一)有氧呼吸(2)線粒體內(nèi)膜和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。C6H12O62C3H4O3少量能量酶2C3H4O34[H]+Ⅰ細胞質(zhì)基質(zhì)Ⅱ線粒體基質(zhì)Ⅲ線粒體內(nèi)膜6CO26H2O6H2O酶20[H]少量能量6O224[H]12H2O大量能量3.過程：(一)有氧呼吸4.各階段特征比較：第一階段反應式：第二階段反應式：第三階段反應式：C6H12O6酶+4[H]

+少量能量

2C3H4O3

+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+20[H]

+

少量能量

酶12H2O

+大量能量

24[H]

+

6O2有氧呼吸

場所反應物產(chǎn)物釋能第一階段第二階段第三階段細胞質(zhì)基質(zhì)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(zhì)線粒體內(nèi)膜(一)有氧呼吸有氧呼吸的過程第一階段第二階段第三階段C6H12O6酶2丙酮酸+

4[H]+能量（少）葡萄糖的初步分解場所細胞質(zhì)基質(zhì)6CO2+

20[H]+能量（少）

2丙酮酸+6H2O酶丙酮酸徹底分解線粒體基質(zhì)酶12H2O+大量能量24[H]+6O2[H]的氧化線粒體內(nèi)膜總反應式

C6H12O6+6H2O+

6O26CO2

+12H2O+能量酶OOOOOC6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶5.有氧呼吸總反應式：6.有氧呼吸中元素去向：b.H原子的運動軌跡：a.C原子的運動軌跡：c.O原子的運動軌跡：C6H12O62C3H4O36CO

2C6H12O64[H]2C3H4O3+6H2O20[H]12H2OC6H12O62C3H4O3+6H2O

6CO26O212H2O(一)有氧呼吸**7.有氧呼吸的定義：

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(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，同時生成大量ATP的過程。

請思考線粒體不能直接氧化分解葡萄糖的可能原因？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。(一)有氧呼吸

其余1892.72kJ的能量以熱能形式散失掉。1mol葡萄糖釋放能量2870kJ有977.28kJ的能量儲存在ATP中1、在細胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870

kJ的能量，

可使977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形

式散失掉了。請你計算一下，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？思考·討論有氧呼吸的能量利用特點能量效率高達34％，使32molADP轉(zhuǎn)化為ATP。

3、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？思考·討論有氧呼吸的能量利用特點區(qū)別：(1)有氧呼吸過程溫和(2)有機物中的能量經(jīng)過一系列化學反應逐步釋放(3)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(zhuǎn)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)定狀態(tài)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反應式前后的H2O不能消去。反應過程中，在第二階段消

耗了水，而第三階段生成了水。③反應式中間不能用等號，要用箭頭。④反應條件“酶”不能省去。⑤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。易錯提示：(一)有氧呼吸（1）哪個階段產(chǎn)生CO2？（2）哪個階段有氧氣參與反應？（3）哪個階段產(chǎn)生能量