1、Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.细胞的能量供应和利用第第5章章第3节 细胞呼吸的原理和应用本节聚焦细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.加入的酵母与馒头中孔洞之间有什么联系？充满孔洞的气体是什么气体？Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.问题探讨酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振
2、荡，以以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。发酵生产葡萄酒的车间1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.问题探讨酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。发酵生产葡萄酒的车间1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有
3、的却需要密封？通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.探究酵母菌细胞呼吸的方式事例1：馒头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是因为发面时加
4、入酵母菌，酵母菌细胞呼吸产生了CO2，CO2受热膨胀。事例2：酿酒过程中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精。1.提出问题哪种细胞呼吸方式会产生二氧化碳？哪种细胞呼吸方式会产生酒精？Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.哪种细胞呼吸方式会产生二氧化碳？哪种细胞呼吸方式会产生酒精？观察现象提出问题做出假设设计实验进行实验分析结果得出结论COCO2 2有氧有氧产生产生无氧无氧COCO2 2和酒精和酒精产生产生探究酵母菌细胞呼吸的方式分析变量分析变量自变量自变量:因变量因变量:无关变量无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物细胞呼吸的产物 有氧
5、有氧无氧无氧影响实验结果的可变因素影响实验结果的可变因素 酒精、酒精、COCO2 2Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.探究酵母菌细胞呼吸的方式科学方法 对比实验设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。Copyright 2018 芃苇_Pe
6、ngV.All Rights Reserved.观察现象提出问题做出假设设计实验进行实验分析结果得出结论实验思路？实验思路？分别给酵母菌提供分别给酵母菌提供有氧和无氧有氧和无氧的条件，一段的条件，一段时间后检测其产物是否含时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳酒精或二氧化碳探究酵母菌细胞呼吸的方式怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？怎么控制有氧和无氧的条件？怎么鉴定有无酒精产生？怎么鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？阅读课本阅读课本90-9190-91页页 探究探究实践实践探究一：探究一：小组讨论小组讨论（5min)5min)Copyright 2018 芃苇_PengV.Al
7、l Rights Reserved.观察现象提出问题做出假设设计实验进行实验分析结果得出结论 COCO2 2的检测的检测1.1.通入澄清的石灰水：通入澄清的石灰水：酒精的检测：酒精的检测：橙色橙色的重铬酸钾的重铬酸钾,酸性酸性下与酒精反应：下与酒精反应：2.2.溴麝香草酚蓝溶液：溴麝香草酚蓝溶液：澄清浑浊蓝绿黄橙色灰绿色CO2的多少看浑浊程度CO2的多少看蓝变绿在变黄所需要的时间实验原理：探究酵母菌细胞呼吸的方式Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.观察现象提出问题做出假设设计实验进行实验分析结果得出结论有氧呼吸无氧呼吸对比实验实验组 实验组探
8、究酵母菌细胞呼吸的方式Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.注意事项甲组中通过含NaOH溶液的目的是什么？去除空气中CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧条件产生CO2所致。B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是什么？消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。A、B培养瓶中加入煮沸后冷却的葡萄糖溶液，加热煮沸的目的是什么？除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响。杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌，避免对实验结果的干扰。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved
9、.刚加入重铬酸钾 一段时间以后A:有氧条件下酵母菌培养液；B:无氧条件下酵母菌培养液观察现象提出问题做出假设设计实验进行实验分析结果得出结论实验现象：条件条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾-浓硫酸溶液有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酵母菌有氧条件下产生有氧条件下产生大量大量COCO2 2无氧条件下产生无氧条件下产生酒精和少量酒精和少量COCO2 2结论：Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.表达与交流细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸有氧条件无氧条件大量的CO2和水产生产生少量的CO2和酒精Copyright 20
10、18 芃苇_PengV.All Rights Reserved.与生活的联系如何检测汽车司机是否喝了酒？具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.小试牛刀(1)配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母()(2)如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌进行有氧呼吸()(3)橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色()(4)在有氧和无氧条件下的实验分别是对照组和实验组()Copyright 2018 芃苇_Pen
11、gV.All Rights Reserved.二、二、有氧呼吸有氧呼吸请阅读课本92-93页，在课本上找到答案并标注出来：1.有氧呼吸的场所？主要场所？主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些？2.有氧呼吸的总反应式3.有氧呼吸可以分为几个阶段？每个阶段分别在哪里、发生了什么变化（请用方程式的方式表示）？4.总结什么叫有氧呼吸。探究二：探究二：同桌讨论同桌讨论（5min)5min)Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.一 有氧呼吸细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸（主要）线粒体是有氧呼吸的主要场所外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴增大膜面积分布有氧呼吸的酶基质分
12、布有氧呼吸的酶C6H12O66H2O6O2 6CO212H2O能量酶Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.葡萄糖的初步分解 C6H12O62丙酮酸6CO2酶能量ATP热酶20H12H2O酶ATP大量能量热细胞质基质2丙酮酸6H2O能量热6O26O2线粒体基质线粒体内膜4H2丙酮酸酶ATPH指的是还原型辅酶I（NADH)Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.C6H12O6+6 H2O+6 O2 6 CO2+12 H2O+能量能量酶酶 O O O【思考】【思考】1.1.化学式前后的水分子能否抵消？如
13、若不能，请说明理由？化学式前后的水分子能否抵消？如若不能，请说明理由？2.2.水中的氧来自那种物质？水中的氧来自那种物质？3.3.二氧化碳中的氧来自那种物质？二氧化碳中的氧来自那种物质？不能，反应物的水是在线粒体基质中参与反应的，而产物中的水在线粒体内膜中产生；反应物中水在有氧呼吸第二阶段被消耗，而产物水在有氧呼吸第三阶段产生。细胞在_的参与下，通过_的催化作用，把_等有机物_，产生_和_，释放_，生成_的过程。氧多种酶葡萄糖CO2H2O能量彻底氧化分解大量ATPCopyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.1、氧气在第几阶段参与反应？场所是哪里？2、
14、水在第几阶段参与反应？水的生成在第几阶段？3、有氧呼吸产生二氧化碳的场所是哪里？4、生成的水中，氧原子来源于哪里？5、产生的二氧化碳中氧原子来源于哪里？碳原子来源于哪里？Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.一 有氧呼吸思考讨论1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？1.转
15、化效率高达34，约使32mol ADP转化为ATP。其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。2.保证有机物中的能量得到最充分的利用，使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.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Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.1人体进行有氧呼吸的场所是(）A肺泡 B细胞质基质 C线粒体 D细胞质基质和线粒体2在
16、有氧呼吸过程中，分解水和合成水分别发生在（）A.第一阶段和第二阶段 B.第二阶段和第三阶段 C.第三阶段和第一阶段 D.第三阶段和第二阶段3 让一只白鼠吸入有放射性的18O2,该白鼠体内最先出现的含有18O的化合物是()A.二氧化碳 B.水 C.丙酮酸 D.乳酸 小试牛刀Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.二 无氧呼吸1952年，二战后驻扎在东京的一位美国士兵虽然滴酒不沾，但也会进入醉酒的状态，难以解释的醉酒现象时常发生。25年后，一个内科医生终于诊断出了其中的病因。原来在他的肠道里，生活着一种突变的酵母菌，这些突变酵母细胞利用摄入到人体内的
17、糖类作为原料，通过糖酵解和乙醇发酵，制造出乙醇（酒精）。无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.二 无氧呼吸第一阶段：葡萄糖的初步分解与有氧呼吸第一阶段完全相同C6H12O6酶+4H+少量能量2C3H4O3（丙酮酸）第二阶段：丙酮酸不彻底分解1.场所 细胞质基质2.过程2C3H4O34H2C2H5OH2CO2酶2C3H4O34H2C3H6O3（乳酸）酶Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.二 无氧呼吸
18、反应总式例：大多数植物、酵母菌例：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）C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)2CO2少量能量无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.有氧呼吸和无氧呼吸的比较有氧呼吸和无氧呼吸的比较结合下图思考有氧呼吸和无氧呼吸的区别和联系Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Re
19、served.【知识小结】不同点有氧呼吸无氧呼吸场所条件产物能量相同联系实质细胞质基质、线粒体细胞质基质氧气、酶等酶等CO2和H2O酒精和CO2或乳酸释放大量能量释放少量能量分解有机物，释放能量第一阶段反应场所和过程完全相同Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.三 细胞呼吸1.指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。（1）为生物体的生命活动提供能量（2）生物体代谢的枢纽（如丙酮酸）核酸蛋白质多糖脂肪核苷酸氨基酸丙酮酸单糖脂肪酸糖酵解氧化脱氨基乙酰辅酶A
20、2.意义Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.巩固练习1.检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列描述正确的是()A如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行 有氧呼吸 B如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，则酵母菌 只进行无氧呼吸 C无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2 D酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾溶液 变灰绿色CCopyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.2右图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶1、酶2和酶3依次分别存在于()A线粒体、线粒体和细胞质基
21、质 B线粒体、细胞质基质和线粒体 C细胞质基质、线粒体和细胞质基质 D细胞质基质、细胞质基质和线粒体C CCopyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.3细胞内糖分解代谢过程如图所示，代表生理过程，甲丁代表物质。下列叙述错误的是()A甲、乙、丁分别代表的是CO2、酒精、乳酸 B发生于线粒体中，发生于细胞质基质中 C动物细胞内，过程比过程释放的能量多 D过程有H产生，过程均有H的消耗B BCopyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.细胞呼吸原理的应用a.促进无氧呼吸b.抑制无氧呼吸c.促进有氧呼吸d.抑制有氧呼
22、吸Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.四、细胞呼吸影响因素的分析1.内因：遗传因素C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+大量能量酶温度温度水水氧气氧气二氧化碳二氧化碳(1)不同种类的植物，呼吸速率不同。(2)同一植物在不同的生长发育时期，呼吸速率不同。(3)同一植物的不同器官或组织，呼吸速率不同。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.1.温度最适温度时，细胞呼吸最强。在一定范围内，呼吸强度随温度的升高而增强。超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。低于最适温
23、度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。(1)机理：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。(3)应用：低温储存食品；大棚栽培作物在夜间和阴天适当降温。影响因素的分析(2)曲线分析：温度呼吸速率Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.2.2.水(2)曲线分析：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，当含水过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(1)机理：水作为有氧呼吸的原料和环境影响细胞呼吸的速率。(3)应用：粮食在收仓前要进行晾晒处理；干种子萌发前进行浸泡处理。影响因素的分析Copyright 2018 芃苇_PengV.All Righ
24、ts Reserved.3.CO3.CO2 2浓度浓度(1)机理：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。(2)曲线分析：CO2浓度作为呼吸抑制剂，抑制细胞呼吸，CO2 浓度越高，抑制作用越明显。二 影响因素的分析(3)应用：Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.4.O4.O2 2浓度浓度(1)机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。曲线分析：随着O2浓度升高，有氧呼吸速率增加；但O2浓度升高到一定程度后，受到酶活性和数量限制，有氧呼吸速率
25、不再变化。曲线分析：随着O2浓度升高，无氧呼吸速率不断下降，最终下降为零。影响因素的分析Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.(2)曲线分析：O2浓度0时，只进行无氧呼吸；0O2浓度b时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度b时，只进行有氧呼吸；(3)应用：中耕松土促进植物根部有氧呼吸；酿酒时先通氧气再密封，造成无氧环境；低氧仓储粮食、水果和蔬菜。ab 影响因素的分析4.O4.O2 2浓度浓度Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.1.影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关植物或器官的细胞
26、呼吸强度可采取供水、升温、高氧等措施；若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施（粮食的储存）。2.储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。影响因素的分析Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.液滴移动法探究细胞呼吸的方式(1)探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例，底物为葡萄糖)：Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Re
27、served.(1)若种子进行有氧呼吸：液滴左移，左移距离可以代表该段时间内氧气的消耗量。(2)若种子进行酒精发酵：液滴不动。(3)若种子进行乳酸发酵：液滴不动。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.(1)若种子进行有氧呼吸：液滴不移动。(2)若种子进行酒精发酵：液滴右移，右移的距离代表该段时间内无氧呼吸释放的CO2。(3)若种子进行乳酸发酵：液滴不动。Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.小小 结结过程本质应用环境因素意义工业生产：酿酒、饲料农业生产：中耕松土健康生活：包扎伤口为各项生命活动提
28、供能量氧气浓度二氧化碳浓度温度水分解有机物释放能量葡萄糖丙酮酸丙酮酸酒精或乳酸释放能量Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.小试牛刀1某同学利用如图所示的装置探究酵母菌的呼吸某同学利用如图所示的装置探究酵母菌的呼吸方式，下列叙述错误的是（方式，下列叙述错误的是（）A若澄清石灰水变浑浊，则说明酵母菌若澄清石灰水变浑浊，则说明酵母菌进行了需氧呼吸进行了需氧呼吸B实验开始前，将温水实验开始前，将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的广化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的广口瓶后需振荡混匀口瓶后需振荡混匀C为制造无氧环境，为制造无氧环境，可在葡萄糖与酵母
29、菌混合液的液面上滴加可在葡萄糖与酵母菌混合液的液面上滴加植物油或液体石蜡植物油或液体石蜡D拔掉塞子后反应溶拔掉塞子后反应溶液滴加酸性重铬酸钾，颜色由橙色变成灰液滴加酸性重铬酸钾，颜色由橙色变成灰绿色表明有乙醇产生绿色表明有乙醇产生ACopyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.2.下图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼下图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼吸与氧浓度的关系。假如呼吸的底物是葡萄吸与氧浓度的关系。假如呼吸的底物是葡萄糖，下列叙述正确的是（糖，下列叙述正确的是（）A当氧气浓度为当氧气浓度为a时，该器官有氧呼吸和无时，该器官有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖数量相等氧呼吸消耗的葡萄糖数量相等B当氧气浓度当氧气浓度为为b时该器官只进行有氧呼吸时该器官只进行有氧呼吸C曲线曲线可以可以表示酵母菌的细胞呼吸与氧浓度的关系表示酵母菌的细胞呼吸与氧浓度的关系D曲曲线线中，该器官细胞呼吸发生的场所是线粒中，该器官细胞呼吸发生的场所是线粒体体B
