1、第三节细胞呼吸的原理和应用第三节细胞呼吸的原理和应用 细胞呼吸是指细胞呼吸是指有机物有机物在在细胞内细胞内经过一系经过一系列的列的氧化分解氧化分解，生成生成二氧化碳二氧化碳或或其他产物其他产物，释放，释放出出能量能量并生成并生成ATPATP的过程。的过程。一、细胞呼吸一、细胞呼吸细胞内细胞内有机物有机物的氧化分解，并的氧化分解，并释放能量释放能量的过程的过程（依据是否需要（依据是否需要O2O2参与）参与）有氧呼吸有氧呼吸 和和 无氧呼吸无氧呼吸 1、概念：、概念：2 2、本质：、本质：3 3、类型：、类型：二、探究二、探究酵母菌酵母菌细胞呼吸的方式细胞呼吸的方式 酵母菌酵母菌是一种是一种单细胞
2、单细胞真菌，依赖外来的有真菌，依赖外来的有机物进行机物进行异养异养生活，主要以生活，主要以出芽生殖出芽生殖的方式的方式产生后代。产生后代。结构：单细胞，真核生物结构：单细胞，真核生物营养：异养营养：异养生殖方式生殖方式:主要为出芽生殖主要为出芽生殖呼吸方式：呼吸方式：兼性厌氧型兼性厌氧型n（一）实验原理：（一）实验原理：1 1、酵母菌是、酵母菌是兼性厌氧菌兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸（，既能进行有氧呼吸（产产COCO2 2和和H H2 2O O）也能进行无氧呼吸（）也能进行无氧呼吸（产酒精和产酒精和COCO2 2），），通过测定有氧和无氧条件下的通过测定有氧和无氧条件下的呼吸产物呼吸产物，来确
3、定，来确定细胞的呼吸方式。细胞的呼吸方式。怎样鉴定有无怎样鉴定有无二氧化碳和酒精二氧化碳和酒精产生？产生？（1 1）有氧条件：葡萄糖）有氧条件：葡萄糖+氧气氧气 CO+H2O+CO+H2O+能量能量 （2 2）无氧条件：葡萄糖）无氧条件：葡萄糖 酒精酒精+CO2+CO2+能量能量酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌2 2、酒精和、酒精和CO2CO2的检测的检测 （1 1）CO2CO2的检测：的检测：澄清的石灰水澄清的石灰水+CO2 +CO2 变浑浊，且浑浊变浑浊，且浑浊度与度与CO2CO2产量有关（越多越浑浊）产量有关（越多越浑浊）蓝色的溴麝香草酚蓝水溶液蓝色的溴麝香草酚蓝水溶液+CO2 +CO2 由由蓝
4、蓝变绿再变黄，且变黄时间长短与变绿再变黄，且变黄时间长短与CO2CO2产量有关产量有关（越多越短）（越多越短）（2 2）酒精的检测：）酒精的检测：重铬酸钾溶液重铬酸钾溶液（酸性）（酸性）+酒精酒精 由橙色变由橙色变灰灰绿色绿色（二）实验设计思路（二）实验设计思路设置对照设置对照结果分析结果分析得出结论得出结论（有氧、无氧条件）（有氧、无氧条件）（产生（产生CO2的多少的多少及是否生成酒精）及是否生成酒精）（可以进行两种（可以进行两种呼吸方式）呼吸方式）实验组实验组A A组：有氧条件组：有氧条件B B组：无氧条件组：无氧条件（三）实验设计及现象（三）实验设计及现象1、根据实验需要，理清实验步骤、
5、根据实验需要，理清实验步骤配制培养液配制培养液控制有氧、无氧环境控制有氧、无氧环境科学检测因变量科学检测因变量限制好无关变量限制好无关变量 步骤一：配制酵母菌培养液步骤一：配制酵母菌培养液P9210g酵母菌酵母菌+240mL5%葡萄糖葡萄糖溶液溶液A组组B组组2 2、实验步骤、实验步骤装置不同？装置不同？步骤二：步骤二：A A实验组实验组(有氧情况下有氧情况下)10%NaOH10%NaOH酵母菌培养液酵母菌培养液澄清石灰水澄清石灰水通气通气目的？目的？目的？目的？进入进入A A瓶的空气，先进过瓶的空气，先进过NAOHNAOH处理，处理，排除空气中二排除空气中二氧化碳对实验结果的干扰氧化碳对实验
6、结果的干扰检测二检测二氧化碳氧化碳通入通入氧气氧气步骤二：步骤二：B B实验组实验组(无氧情况下无氧情况下)酵母菌培养液酵母菌培养液澄清石灰水澄清石灰水注意：注意：B B瓶应封口后放置一段时间，再连接瓶应封口后放置一段时间，再连接其目的何在？其目的何在？封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，确保通入澄清石灰水的二氧化碳是酵母菌无氧呼吸产确保通入澄清石灰水的二氧化碳是酵母菌无氧呼吸产生的生的 步骤三：鉴定是否有酒精产生步骤三：鉴定是否有酒精产生（2 2）0.5mL0.5mL重铬酸钾的浓硫酸溶液重铬酸钾的浓硫酸溶液A A组组B B组组橙色橙
7、色灰绿色灰绿色（1 1）2ml2ml酵母菌培酵母菌培养液养液 检测检测 指标指标条件条件澄清石灰水浑浊程度澄清石灰水浑浊程度/藿香草酚蓝变黄时间长藿香草酚蓝变黄时间长短短（检测二氧化碳）（检测二氧化碳）重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸溶液浓硫酸溶液是否变成灰绿色是否变成灰绿色(检测酒精检测酒精)有氧有氧无氧无氧变混浊快变混浊快无变化无变化变混浊慢变混浊慢出现灰绿色出现灰绿色有大量二有大量二氧化碳氧化碳有少量的有少量的二氧化碳二氧化碳无酒精无酒精有酒精有酒精 酵母菌在有氧和无氧条件下均能酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳二氧化碳 在有氧的条件下，酵母菌通过细
8、在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生胞呼吸产生大量的二氧化碳大量的二氧化碳。在无氧的条件下，酵母菌通过细在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生胞呼吸产生酒精酒精和和少量的二氧化碳少量的二氧化碳。实验结论：实验结论：实验分组A组（有氧）B组（无氧）自变量因变量观察指标1澄清石灰水变浑浊的程度2溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所用时间长短3.重铬酸钾溶液的颜色变化无关变量无关变量控制空气先通入NaOH溶液中，出去CO2排出有氧呼吸的干扰有氧和无氧产CO2的多少及酒精的有无温度、营养物质的浓度和量等（五）实验变量分析：（该实验为（五）实验变量分析：（该实验为对比试验对比试验或或相互相互对照对照）探
9、究探究 有同学认为，在有氧呼吸实验装置中有同学认为，在有氧呼吸实验装置中的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳，有可能的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳，有可能对实验结果产生干扰，你同意吗？你如何避免这对实验结果产生干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？种可能性的发生，以保证实验更严谨？有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何看待这种观点？如何看待这种观点？葡萄糖葡萄糖 水溶液水溶液 葡萄糖葡萄糖 水溶液水溶液继续探究继续探究继续继续探究探究
10、为了为了控制无氧呼吸实验装置中的氧气控制无氧呼吸实验装置中的氧气，对酵母菌培养，对酵母菌培养瓶采取用形夹夹住橡皮管的方法进行密封处理，结果发瓶采取用形夹夹住橡皮管的方法进行密封处理，结果发生了锥形瓶爆裂或橡皮塞被顶脱的现象，这是为什么呢？生了锥形瓶爆裂或橡皮塞被顶脱的现象，这是为什么呢？由此说明什么问题？由此说明什么问题？外膜外膜内膜内膜基质基质嵴嵴三、有氧呼吸三、有氧呼吸1 1、场所：、场所：主要在线粒体主要在线粒体2 2、有氧呼吸最常利用的物、有氧呼吸最常利用的物质质-葡萄糖葡萄糖(C(C6 6H H1212O O6 6)C C6 6H H1212O O6 66CO6CO2 2少量能量少量
11、能量ATPATP(2(2个）个）热量热量酶酶6H6H2 2O O20H20H12H12H2 2O O大量大量能量能量ATPATP（3434个）个）热热量量线粒体线粒体少量能量少量能量ATPATP(2(2个）个）热热量量4H4H6O6O2 2酶酶细胞质基质细胞质基质2 2丙酮酸丙酮酸酶酶有氧呼吸过程：有氧呼吸过程：能量能量(少量少量)能量能量(少量少量)能量能量（大量大量）4 4、有氧呼吸过程的能量转化、有氧呼吸过程的能量转化5 5、有氧呼吸总反应式：、有氧呼吸总反应式：已知：已知：1mol1mol葡萄糖在体外燃烧可以葡萄糖在体外燃烧可以产生产生2870 kJ2870 kJ能量，而经过细胞有氧呼
12、能量，而经过细胞有氧呼吸则可以使吸则可以使1161 kJ1161 kJ能量储存在能量储存在ATPATP中；中；ADPADP转化为转化为ATPATP需要吸收需要吸收30.54 kJ30.54 kJ能量。能量。试计算：试计算：1.1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？有氧呼吸的能量转换效率是多少？2.12.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少分子合成多少分子ATP ATP？3.3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？是一种浪费吗？热能热能葡萄糖葡萄糖COCO2 2+H+H2O O能量能量ADPADPPiPiATPATP用于各项
13、用于各项生命活动生命活动2870kJ2870kJ约约4040（体温的来源）（体温的来源）1mol1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ/mol2870kJ/mol的能量，的能量，其中一部分以其中一部分以热能热能形式散失形式散失(约约60%)60%)；另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中(1161kJ/mol(1161kJ/mol，约，约40%)40%)储存，约形成储存，约形成3838个个ATPATP。约约6060（大部分）（大部分）线粒体线粒体 一部分以热能形式散失一部分以热能形式散失 另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中有氧呼吸概念：有氧呼吸
14、概念：C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO 6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量酶酶有氧呼吸小结有氧呼吸小结(1709kJ/mol,(1709kJ/mol,约约60%)60%)(1161kJ/mol,(1161kJ/mol,约约40%)40%)3838个个ATPATP有氧呼吸有氧呼吸 场场 所所 反应物反应物 产产 物物 释能释能第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段有氧呼吸三个阶段的比较有氧呼吸三个阶段的比较细胞质细胞质基质基质主要是主要是葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸HH少量少量丙酮酸丙酮酸,H,H2 2O OCOCO2
15、2、HH少量少量HH、O O2 2H H2 2O O大量大量线粒体线粒体线粒体线粒体对比对比四、无氧呼吸四、无氧呼吸没有氧气没有氧气葡糖糖葡糖糖不完全不完全少少量能量量能量3 3、无氧呼吸过程、无氧呼吸过程葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C6H12O6酶酶+4H+能量能量场所：细胞质基质场所：细胞质基质1 1、与有氧呼吸第一阶段相同与有氧呼吸第一阶段相同（少量）（少量）2C2C3 3H H4 4O O3 3（丙酮酸）（丙酮酸）酶酶+2CO+2CO2 22C2C3 3H H4 4O O3 3（1 1）酒精发酵酒精发酵2C2H5OH（酒精）（酒精）例：例：大多数植物、酵母菌大多数植物、酵母菌细胞质
16、基质细胞质基质丙酮酸不彻底分解丙酮酸不彻底分解2 2、（1 1）乳酸发酵）乳酸发酵细胞质基质细胞质基质2C2C3 3H H4 4O O3 3酶酶2C3H6O3（乳酸）（乳酸）例：例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）注意：第二个阶注意：第二个阶段没有能量生成段没有能量生成3 3、无氧呼吸总反应式：、无氧呼吸总反应式：C6H12O6酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3少量能量少量能量2C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2少量能量
17、少量能量C6H12O6酶酶5 5、无氧呼吸的主要场所：、无氧呼吸的主要场所：4 4、能量去向：、能量去向：1mol1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol196.65kJ/mol，其中一部分以热能形式散失其中一部分以热能形式散失(约约69%)69%)；另一部分转移另一部分转移到到ATPATP中中(61.08kJ/mol,(61.08kJ/mol,约约31%)31%)储存，形成储存，形成2 2个个ATPATP。细胞质基质细胞质基质 :细胞在细胞在无氧无氧的条件下，通过的条件下，通过酶酶的催化作用，把糖类等有机物分解为的催化作用，把糖类等有机物分解为不彻底不
18、彻底的氧化产的氧化产物，同时释放出物，同时释放出少量少量能量的过程。能量的过程。6 6、无氧呼吸的定义、无氧呼吸的定义7、无氧呼吸能量转化：、无氧呼吸能量转化：三、有氧呼吸与无氧呼吸三、有氧呼吸与无氧呼吸 的关系的关系 比较项目比较项目有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸区别区别进行部位进行部位是否需要是否需要氧氧最终产物最终产物可利用能可利用能联系联系先细胞质基质先细胞质基质后线粒体后线粒体始终在细胞质始终在细胞质基质中基质中需要需要不需要不需要CO2+H2O酒精、二氧酒精、二氧化碳或乳酸化碳或乳酸1161KJ61.08KJ从葡萄糖到从葡萄糖到2分子丙酮酸这一步骤相同，都是在细胞质分子丙酮酸这一
19、步骤相同，都是在细胞质基质中进行，其基质中进行，其 类类 型型比较项目比较项目 场场 所所主要在线粒体内主要在线粒体内细胞质基质细胞质基质是否需氧是否需氧需需不需不需分解产物分解产物C C2 2H H5 5OH+COOH+CO2 2或或 C C3 3H H6 6O O3 3释放能量释放能量2870KJ2870KJ、38ATP38ATP196.65KJ196.65KJ、2ATP2ATP有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸4 4、有氧呼吸与无氧呼吸之间的区别：、有氧呼吸与无氧呼吸之间的区别：COCO2 2 和和 H H2 2O O拉瓦锡等在研究人的呼吸作用拉瓦锡等在研究人的呼吸作用拉瓦锡把拉瓦锡把呼吸
20、呼吸作用作用比作碳和比作碳和氢的氢的“缓慢燃缓慢燃烧过程烧过程”。5 5、细胞呼吸原理的应用：、细胞呼吸原理的应用：水果的水果的低温保低温保鲜鲜粮食的保存粮食的保存水生植物的水生植物的通气组织通气组织（1）影响呼吸作用速率的外界因素：影响呼吸作用速率的外界因素：温度、温度、O O2 2、水分、水分、PHPH、呼吸底物、呼吸底物（2 2）呼吸作用与农业生产）呼吸作用与农业生产:作物栽培、粮食贮藏、果蔬保鲜作物栽培、粮食贮藏、果蔬保鲜（3 3）呼吸作用与人类生活：）呼吸作用与人类生活：伤口处理、运动健身、酿酒制醋制味精伤口处理、运动健身、酿酒制醋制味精珠江啤酒厂珠江啤酒厂包扎伤口用透气的纱包扎伤口
21、用透气的纱布、打破伤风针等布、打破伤风针等四、四、影响细胞呼吸的环境因素影响细胞呼吸的环境因素温度影响酶的活性温度影响酶的活性进而影响细胞呼吸。进而影响细胞呼吸。44-20-201.1.温度温度（2 2）温度为什么会影响）温度为什么会影响细胞呼吸？细胞呼吸？（1 1）蔬菜、水果保鲜的储存环境）蔬菜、水果保鲜的储存环境？00上低温。上低温。细胞细胞呼吸呼吸速率速率温度（温度（）上层上层下层下层（1 1）晒粮食的目的是？）晒粮食的目的是？使粮食失去自由水。使粮食失去自由水。2.H2.H2 2O O量量（2 2）水分对）水分对细胞呼吸有何影响？细胞呼吸有何影响？在一定范围内，含水量在一定范围内，含水
22、量越高，呼吸作用越强；越高，呼吸作用越强；反之越弱。反之越弱。COCO2 2释放量释放量资料资料1 13.3.O O2 2对细胞呼吸的影响对细胞呼吸的影响 “双低双低”储粮储粮是指是指低氧低氧、低药量、低药量密闭储粮的简称，密闭储粮的简称，是气调储粮与化学是气调储粮与化学防治相结合的一种防治相结合的一种保粮方法，对杀灭保粮方法，对杀灭常见的储粮害虫和常见的储粮害虫和防止储粮发热霉变防止储粮发热霉变是行之有效的。是行之有效的。释放释放COCO2 2的总量的总量有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸A AB B为什么要在低为什么要在低O O2 2条件储存？条件储存？无氧呼吸消失的点无氧呼吸消失的点最佳最佳储存点储存点C CD DC点后：只进行有氧呼吸点后：只进行有氧呼吸D点：只进行无氧呼吸点：只进行无氧呼吸E E
