2020-2021学年高中生物必修一第五章第3节-细胞呼吸的原理和应用.pptx
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- 2020 2021 学年 高中生物 必修 第五 细胞 呼吸 原理 应用
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1、2020-2021学年高中生物必修一第五章第3节-细胞呼吸的原理和应用问题探讨:P90讨论1.都是培养酵母菌,为什么有的需要通气,有的却 需要密封?通气是供给氧气给酵母菌进行有氧呼吸;密封是营造无氧环境让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖?通气提供了充足的氧气给酵母菌进行有氧呼吸,释放较多的能量给自身利用,有利于大量繁殖。3.在密封发时,酵母菌将有机物转化为酒精对它自 身有什么意义?一是这个转化能释放出能量满足生命活动需要;二是产生的酒精能抑制其它细菌的生长,利于自身的繁殖。细胞内细胞内 +糖糖 类类+水水 COCO2 2细胞呼吸细胞呼吸基础知识:基础知识:呼吸作用
2、全过程呼吸作用全过程O O2 2O O2 2外呼吸外呼吸呼吸器官呼吸器官血液循环血液循环血液循环血液循环呼吸器官呼吸器官COCO2 2气体运输气体运输+呼吸作用的实质呼吸作用的实质 呼吸作用的实质是细胞内的有机物呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分氧化分解解,并释放出,并释放出能量能量,因此也叫细胞呼吸。,因此也叫细胞呼吸。细胞呼吸细胞呼吸有氧呼吸有氧呼吸:需要需要氧气氧气无氧呼吸:无氧呼吸:不需不需要氧气要氧气一、细胞呼吸的方式一、细胞呼吸的方式细胞呼吸是否都需要氧?生物在细胞呼吸是否都需要氧?生物在有氧有氧和和无氧无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢?条件下是否都能进行细胞呼吸呢?1.酵母菌是
3、一种单细胞真菌,在有氧或无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。2.2.营养和氧气充足时进营养和氧气充足时进行行出芽生殖出芽生殖,增殖速,增殖速度快。度快。前期知识:前期知识:认识酵母菌认识酵母菌4.4.所有所有酿酒酿酒过程都要用到酵母菌。过程都要用到酵母菌。3.3.菌落菌落较大,多为乳白色,较大,多为乳白色,少数为红色。少数为红色。探究探究实践实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式实验原理实验原理1 1.酵母菌是单细胞真菌,在有氧和无氧条件下都能生存,酵母菌是单细胞真菌,在有氧和无氧条件下都能生存,属于属于兼性厌氧菌兼性厌氧菌,便于用来研究细胞呼吸的不同方式。,便于用来研究细胞
4、呼吸的不同方式。2 2.产物的鉴定方法产物的鉴定方法试剂试剂鉴定对象鉴定对象实验现象实验现象澄清石灰水澄清石灰水COCO2 2变浑浊(据变浑浊程度可确定变浑浊(据变浑浊程度可确定COCO2 2多少)多少)溴麝香草酚蓝溴麝香草酚蓝水溶液水溶液COCO2 2蓝蓝绿绿黄黄(据变色的时间快(据变色的时间快慢来确定慢来确定COCO2 2的多少)的多少)重铬酸钾溶液重铬酸钾溶液酒精酒精(酸性条件)(酸性条件)橙橙色色灰绿灰绿色色参考案例参考案例 探究酵母菌细胞的呼吸方式探究酵母菌细胞的呼吸方式提出问题提出问题 1.1.酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行呼吸吗?酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行呼吸吗?2.
5、2.酵母菌在有氧和无氧条件下的呼吸产物是什么?酵母菌在有氧和无氧条件下的呼吸产物是什么?作出假设作出假设 酵母菌在酵母菌在有氧有氧情况下进行有氧呼吸,情况下进行有氧呼吸,产生产生COCO2 2;在在无无氧氧情况下进行无氧呼吸,产生情况下进行无氧呼吸,产生COCO2 2和和酒精酒精。设计实验设计实验 1.1.用用通气通气的方法控制有氧条件;用的方法控制有氧条件;用密封密封方法方法 控制无氧条件。控制无氧条件。2.2.用用重铬酸钾重铬酸钾检测有无检测有无酒精酒精产生;用澄清的产生;用澄清的石灰石灰 水水或或溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水溶液检测检测COCO2 2。3.3.培养液在培养液在适宜的适
6、宜的温度、温度、PHPH下保证酵母菌正常生活。下保证酵母菌正常生活。实验装置图实验装置图无氧呼吸装置图无氧呼吸装置图注:注:左图每隔一段时间泵入左图每隔一段时间泵入空气空气;培养液为培养液为5%5%的葡萄糖溶液;的葡萄糖溶液;控制温度在控制温度在3030o oC C左右;左右;培养时间为培养时间为8-128-12小时。小时。进行实验:进行实验:1 1.配制配制酵母菌培养液酵母菌培养液(5%5%葡萄糖溶液葡萄糖溶液+酵母菌),酵母菌),各取各取240240mlml分别置于分别置于A A、B B锥形瓶。锥形瓶。2 2.组装组装有氧有氧呼吸和呼吸和无氧无氧呼吸装置图,放置在呼吸装置图,放置在 25-
7、35 25-35 环境下,培养环境下,培养8-8-1010小时。小时。3 3.检测检测COCO2 2:澄清石灰水澄清石灰水或或溴麝香草酚蓝水溶液。溴麝香草酚蓝水溶液。4 4.检测酒精的产生:检测酒精的产生:(1 1)取)取2 2支试管编号,各取支试管编号,各取A A、B B锥形瓶酵母菌培养锥形瓶酵母菌培养 液的液的滤液滤液2 2毫升注入试管;毫升注入试管;(2 2)分别滴加)分别滴加0.50.5毫升毫升重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸浓硫酸溶液,溶液,轻轻震荡、混匀,观测轻轻震荡、混匀,观测B B两支试管溶液两支试管溶液 的颜色变化(的颜色变化(橙色橙色灰绿灰绿)。若用溴麝香草若用溴麝香草酚蓝水溶液,
8、酚蓝水溶液,遇遇COCO2 2的变色的变色过程为:过程为:蓝蓝绿绿黄黄检测检测COCO2 2 :用溴麝香草酚蓝水溶液用溴麝香草酚蓝水溶液观测、记录实验结果观测、记录实验结果条件条件澄清石灰水澄清石灰水/出现出现的时间的时间重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸浓硫酸溶液溶液有氧有氧无氧无氧变浑浊变浑浊快快变浑浊变浑浊慢慢无变化无变化橙色橙色-灰绿色灰绿色得出结论、交流讨论得出结论、交流讨论1 1.酵母菌在酵母菌在有氧有氧和和无氧无氧均产生了均产生了COCO2 2,故,故 A A、B B两个装置的澄清石灰水都会两个装置的澄清石灰水都会变浑浊。变浑浊。2.2.酵母菌的酵母菌的有氧呼吸有氧呼吸比比无氧呼吸无氧呼吸
9、释放的释放的COCO2 2要要 多(多(3 3:1 1),故,故A A装置中的石灰水比装置中的石灰水比B B装置装置 的石灰水浑浊程度的石灰水浑浊程度更高更快更高更快。3.3.酵母菌在酵母菌在有氧有氧情况下,情况下,没有酒精没有酒精生成,生成,故故 A A瓶不能使重铬酸钾溶液发生显色反应;瓶不能使重铬酸钾溶液发生显色反应;在在无氧无氧情况下,生成了情况下,生成了酒精酒精,故,故B B瓶使瓶使重铬重铬 酸钾酸钾溶液发生溶液发生灰绿色灰绿色显色反应。显色反应。实验总结论实验总结论 酵母菌的有氧和无氧条件下都酵母菌的有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸:能进行细胞呼吸:在在有氧有氧条件下,通过条件下,通
10、过有氧呼吸有氧呼吸产生产生大量的大量的COCO2 2 和和H H2 2O O;在在无氧无氧条件下,通过条件下,通过无氧呼吸无氧呼吸产生产生酒精酒精,还产生少量的,还产生少量的COCO2 2。小组交流小组交流科学方法科学方法 对比实验对比实验设置两个或两个以上的设置两个或两个以上的实验组实验组,通过,通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验叫做对比实验。验对象的关系,这样的实验叫做对比实验。本实验中,需要设置本实验中,需要设置有氧有氧和和无氧无氧两种两种条件,探究酵母菌不同的氧气条件下细胞条件,探究酵母菌不同的氧气条件下细胞呼吸的方式,
11、实验结果是事先未知的,通呼吸的方式,实验结果是事先未知的,通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。响。对比实验是科学探究中的常用方法之一。对比实验是科学探究中的常用方法之一。也是生物实验的也是生物实验的基本原则基本原则之一。之一。二、有氧呼吸二、有氧呼吸1.1.细胞呼吸的类型?有氧呼吸的条件?细胞呼吸的类型?有氧呼吸的条件?有氧有氧呼吸和呼吸和无氧无氧呼吸;有呼吸;有氧气氧气参与。参与。2.2.绝大多数生物的呼吸主要形式是?绝大多数生物的呼吸主要形式是?有氧有氧呼吸。呼吸。3.3.有氧呼吸的主要场所在哪里?有氧呼吸的主要场所在哪里?线粒体(内膜上和基质中含
12、有多种与有氧呼吸有关线粒体(内膜上和基质中含有多种与有氧呼吸有关 的酶)。的酶)。4.4.有氧呼吸最常利用的物质是什么?有氧呼吸最常利用的物质是什么?葡萄糖。葡萄糖。关于有氧呼吸的基础知识关于有氧呼吸的基础知识+能量(32ATP)(32ATP)这个反应是一步完成的吗?这个反应是一步完成的吗?不是;全过程十分复杂,可概括分为不是;全过程十分复杂,可概括分为三个三个阶段,每个阶段的反应都有阶段,每个阶段的反应都有相应的酶相应的酶催化。催化。在在内膜内膜上和上和基质基质中含有与中含有与有氧呼吸有关的酶有氧呼吸有关的酶1.1.场所:场所:细胞质基质和线粒体(主要)细胞质基质和线粒体(主要)有氧呼吸的过
13、程和场所:有氧呼吸的过程和场所:(一)细胞质基质(一)细胞质基质(二)线粒体基质(二)线粒体基质(三)线粒体内膜(三)线粒体内膜2.2.呼吸全过程:呼吸全过程:三个阶段的三个阶段的场所场所和和反应式反应式第一阶段:第一阶段:糖酵解糖酵解C6H12O6酶酶 2C3H4O3(丙酮酸)(丙酮酸)细胞质基质细胞质基质第二阶段:第二阶段:丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解酶酶6CO2+20 H+2ATP线粒体基质线粒体基质2C3H4O3(丙酮酸)(丙酮酸)第三阶段:第三阶段:HH的氧化的氧化酶酶12H2O +28ATP线粒体内膜线粒体内膜24H+6O2+6H2O+4 H+2ATP有氧呼吸图解:有氧呼吸图解:小
14、结:比较有氧呼吸的三个阶段第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段场所场所条件条件 反应产物反应产物反应式反应式细胞质细胞质基质基质线粒体线粒体基质基质线粒体线粒体内膜内膜酶酶酶、酶、水水酶、酶、氧气氧气丙酮酸丙酮酸、HH水水二氧化碳二氧化碳、HH少量能量少量能量少量能量少量能量大量大量能量能量C C6 6H H1212O O6 62C2C3 3H H4 4O O3 3+4H+4H+2ATP2ATP 酶酶6H6H2 2O+2CO+2C3 3H H4 4O O3 3 酶酶6CO6CO2 2+20H+20H+2ATP2ATP6O6O2 2+24H+24H 12H12H2 2O+O+28AT
15、P28ATP 所有活细胞均进行第一阶段的反应,好氧生物在所有活细胞均进行第一阶段的反应,好氧生物在有氧条件下进行第二、第三阶段的反应。有氧条件下进行第二、第三阶段的反应。3.有氧呼吸概念:有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,同时释放出能量,生成大量ATP的过程。反应总式:反应总式:C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶说明:说明:)理解概念(氧化、放能、异化作用);)理解概念(氧化、放能、异化作用);)注意配平,有的计算要用到;)注意配平,有的计算要用到;)追踪元素的来源与去向。)追踪元素的来源与去向
16、。思考思考讨论讨论 有氧呼吸的能量利用特点有氧呼吸的能量利用特点1.1.在细胞内,在细胞内,1mol1mol葡萄糖彻底氧化分解释放能葡萄糖彻底氧化分解释放能2870KJ2870KJ,可使可使977.28KJ977.28KJ左右的能量储存在左右的能量储存在ATPATP中,其余的能中,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?这些能量大约能呼吸的能量转化效率大约是多少?这些能量大约能 使多少使多少ADPADP转化为转化为ATPATP?有氧呼吸能量转换效率?有氧呼吸能量转换效率?使多少使多少molADPmolAD
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