5.3细胞呼吸的原理和应用ppt课件-2023新人教版(2019)《高中生物》必修第一册.pptx
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1、呼吸作用不是呼吸第五章 细胞的能量供应和利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?对比对比概念:细胞呼吸的实质是细胞内的有机物的氧化分解,并释放能量。燃烧是一种放热发光,释放能量的化学反应,需要氧气。细胞呼吸是否都需要氧气呢?对于动物、人、真菌、和大多数细菌来说,合成ATP时所需要的能量均来自细胞呼吸时有机物分解所释放的能量。探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式为什么选择酵母菌作为研究细胞呼吸作用的材料?为什么选择酵母菌作为研究细胞呼吸作用的材料?酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧条件下都可以生存,属于兼性厌氧菌。让我们循着
2、科学探究的一般过程让我们循着科学探究的一般过程一起来探究酵母菌细胞呼吸的方式一起来探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论在生产和生活实践中,我们发现。有氧条件下,有氧条件下,酵母菌大量繁殖。酵母菌大量繁殖。无氧条件下,酵母菌产生酒精。无氧条件下,酵母菌产生酒精。酵母菌细胞呼吸过程中会产生酵母菌细胞呼吸过程中会产生COCO2 2。酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精?【提出问题】酵母菌在不同条件下产生的CO2是否一样多?.探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出
3、结论多种假设:多种假设:有氧条件下产生有氧条件下产生COCO2 2,无氧条件下产生酒精;,无氧条件下产生酒精;有氧条件下产生酒精,无氧条件下产生有氧条件下产生酒精,无氧条件下产生COCO2 2;有氧条件下和无氧条件下都产生酒精和有氧条件下和无氧条件下都产生酒精和COCO2 2;根据自己已有的知识和经验,针对所提出的问题作出假设。探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论 找出实验变量自变量有无氧气有无氧气因变量细胞呼吸的产物细胞呼吸的产物(酒精、酒精、COCO2 2)无关变量酵母菌培养液的浓度、体积、温度、酵母菌培养液的浓度、体积、温度、P PH H等等indep
4、endent variabledependent variableIndependent variable探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论 如何检测因变量?蓝绿黄探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论 如何检测因变量?应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论如何保证实验过程中酵母菌正常生活?配制酵母菌培养液取取20g20g新鲜的食用酵母菌,分成两等份,分别放入锥形瓶新鲜的食用酵母菌,分成两等份,分别放入锥形瓶A A(500mL500mL)和锥
5、形瓶和锥形瓶B B(500mL500mL)中。)中。分别向瓶中注入分别向瓶中注入240240mLmL质量分数为质量分数为5%5%的葡萄糖培养液。的葡萄糖培养液。其他条件(无关变量)保持相同且适宜.最好将葡萄糖培养液煮沸冷却最好将葡萄糖培养液煮沸冷却后,后,再接种酵母菌再接种酵母菌,为,为什么?什么?煮沸是为了除去溶液中的氧气,避免对自变量的影响;杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌,避免其它杂菌的干扰。冷却后再加入锥形瓶是防止高温将酵母菌杀死。探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论 如何控制自变量,并检测因变量?通气通气(通入氧气通入氧气)能不能直接通入空气?为什么
6、?如何通入氧气呢?如何检测CO2和酒精?有氧组无氧组密封密封请同学们思考,如何组装?并写出排列顺序。EBA12质量分数为10%的NaOH溶液C12D12探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论CDDBA1 21 21 21 21、NaOH溶液有什么作用?为什么要这么操作?去除有氧呼吸装置中通入的空气中的CO2,排除空气中CO2的干扰。保证检测出的CO2完全是由酵母菌有氧呼吸产生的。2、无氧呼吸装置的C瓶应封口放置一段时间后,再连接澄清石灰水的锥形瓶,为什么?因为B瓶在封口后,培养液液面上方还存有一定量的氧气,静置一段时间,让酵母菌将这部分氧气耗尽,再连通盛有澄清
7、石灰水的锥形瓶以确保检测出的CO2完全是由酵母菌无氧呼吸产生的。探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论鉴定酒精时,将酵母菌培养液过滤后,取滤液进行鉴定。因为酵母菌培养液本身有颜色且不透明,可能会对颜色反应产生遮盖和干扰。探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论The experimental phenomena浑浊程度高浑浊程度低颜色变化时间快 颜色变化时间慢无灰绿色橙色灰绿色探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论产生大量CO2(和H2O)产生酒精产生少量CO2The experimental
8、conclusion总结:酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸;在有氧条件下,通过细胞呼吸产生大量CO2和H2O;在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2。探究实践探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论思考:本实验中哪个是对照组,哪个是实验组?两组都是实验组两组都是实验组对比实验(相互对照实验)对比实验(相互对照实验)设置两个或两个以上的实验组,通过对几个实验组设置两个或两个以上的实验组,通过对几个实验组结果的分析比较,来探究某种因素对实验对象的影响,结果的分析比较,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。这样的实验叫作对比实验。探究实践探究酵
9、母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论实验装置改进 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1010的的NaOHNaOH溶液溶液不能完全吸收不能完全吸收空气中的空气中的COCO2 2,以致可能对实验结果有干扰,你同意吗?你如何避免这,以致可能对实验结果有干扰,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?细胞的呼吸方式总结1、实验:探究酵母菌细胞的呼吸方式(1)酵母菌:(2)实验变量:自变量:因变量:无关变量:(3)因变量检测CO2:酒精:单细胞真菌,兼性厌氧型有无氧气细胞呼吸的产物(酒精和CO2)酵母菌培
10、养液的浓度、体积、温度、PH等澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液酸性重铬酸钾1、实验:探究酵母菌细胞的呼吸方式(4)实验装置酵母菌在无氧条件下,产生少量CO2和酒精(5)实验结论酵母菌在有氧条件下,产生大量CO2(和水)细胞的呼吸方式总结CC请带着这些问题阅读教材请带着这些问题阅读教材P P92929393有氧呼吸有关的内容。有氧呼吸有关的内容。1.1.有氧呼吸的有氧呼吸的主要场所主要场所在哪?它有哪些在哪?它有哪些结构特点结构特点来决定它的功能?来决定它的功能?2.2.用化学反应式的形式在草稿纸上写出用化学反应式的形式在草稿纸上写出每个阶段的化学反应式每个阶段的化学反应式,并注明反应的并注明反应
11、的具体场所具体场所。4.4.请分组讨论回答教材请分组讨论回答教材P P9393的思考讨论题。的思考讨论题。3.3.请根据你的阅读,书写有氧呼吸的请根据你的阅读,书写有氧呼吸的总反应式总反应式,并分析反应物中,并分析反应物中 的水能够与生成物中的水相抵消吗?并给有氧呼吸下定义。的水能够与生成物中的水相抵消吗?并给有氧呼吸下定义。5.5.请根据有氧呼吸的过程分析,影响有氧呼吸的因素有哪些?请根据有氧呼吸的过程分析,影响有氧呼吸的因素有哪些?有氧呼吸的主要场所线粒体 真核细胞真核细胞 双层膜双层膜,内膜向中心腔折叠,形成嵴内膜向中心腔折叠,形成嵴 内含内含DNADNA、RNARNA、核糖体以及、核糖
12、体以及 许多与有氧呼吸有关的酶许多与有氧呼吸有关的酶外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴基质分布有氧呼吸的酶【思考】真核细胞中,有氧呼吸的全过程都发生在线粒体中吗?有氧呼吸的过程有氧呼吸三阶段第一阶段反应物:生成物:场 所:葡萄糖丙酮酸、H、少量ATP细胞质基质第二阶段反应物:生成物:场 所:丙酮酸、H2OH、少量ATP线粒体基质第三阶段反应物:生成物:场 所:H、O2H2O、大量ATP线粒体内膜ATP热能ATP热能ATP热能有氧呼吸特点(同有机物体外燃烧相比)过程温和过程温和 能量逐步释放能量逐步释放 一部分能量储存在一部分能量储存在ATPATP中中 产生产生HH的过程实际上是指氧化型辅酶的过程实
13、际上是指氧化型辅酶I I(NAD+NAD+)转化成转化成还原型辅酶还原型辅酶I I(NADHNADH)1.概念:细胞在氧气的参与下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生H2O和CO2,释放能量,生成大量ATP的过程。2.场所:3.过程:3阶段场所反应物生成物能量第一阶段细胞质基质第二阶段线粒体基质第三阶段线粒体内膜细胞质基质和线粒体葡萄糖丙酮酸、H、少量ATP丙酮酸、H2OH、少量ATPH、O2H2O、大量ATP少量少量大量有氧呼吸的总反应式思考:反应过程中,各元素的转移方向总反应式能量酶反应式中的反应式中的能量不能写成能量不能写成ATPATP,因为葡萄糖中的能量只有一部分储存
14、在,因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATPATP中。中。反应式反应式前后的前后的H H2 2O O不能消去不能消去。反应过程中,在第二阶段消耗了水,而第三阶段生成。反应过程中,在第二阶段消耗了水,而第三阶段生成了水。了水。反应式中间反应式中间不能用等号不能用等号,要,要用箭头用箭头。反应条件反应条件“酶酶”不能省去不能省去。不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖,教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化,教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。分解为例来介绍有氧呼吸过程。思考 讨论有氧呼吸的能量转化1.请你计算一下,有氧呼吸的能量转化效率大约是多
15、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,有氧呼吸是逐渐释放能量的,这对于生物体来说,具有什么意义?能量转化效率能量转化效率=977.28=977.282870287034%34%生成生成ATP=977.28ATP=977.2830.54=32mol30.54=32mol提示:这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用,主要表现在两个方面:可提示:这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用,主要表现在两个方面:可以使有机物中的能量逐步地转移到以使有机物中的能量逐步地转移到ATPATP中;能量缓慢有序地释放,有利于维持细胞中;能量缓慢有序地释放,有利于维持细胞的相对
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