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

1、第3节 细胞呼吸的原理和应用2023-6-7问题探讨问题探讨 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，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，荡，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。却需要密封发酵。1 1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？2 2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？3 3、在密封发酵时，

2、酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？、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？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；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。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。在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，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。细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。密封发酵时，酵母菌将

3、有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供密封发酵时，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。少量能量。细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？呼吸作用的实质是呼吸作用的实质是细胞内细胞内的的有机物氧化分解有机物氧化分解，并，并释放能释放能量量，因此也叫，因此也叫细胞呼吸细胞呼吸。一、细胞呼吸的方式1探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌：单细胞真菌，真核生物，有细胞壁和液泡。营养条件好时可进行无性生殖；营养条件不好时可以进行有性生殖。酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌,因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。酵母菌的电镜照片（放大

4、4750倍）酵母菌结构模式图一、细胞呼吸的方式1探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）提出问题 酵母菌在有氧条件可否呼吸？呼吸的产物是什么？酵母菌在无氧的条件是否可以呼吸？呼吸的产物是什么？（2）作出假设 酵母菌在有氧条件下产生CO2。酵母菌在无氧条件下产生酒精和CO2。实验思路？分析变量自变量：因变量：无关变量：细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物 有氧无氧影响实验结果的可变因素 酒精、CO2分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳。反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性一、细胞呼吸的方式(3)设计实验一、细胞呼吸的方式(3)设计实验参考资料CO2的检测：方案1：通

5、入澄清的石灰水：澄清浑浊方案2：溴麝香草酚蓝水溶液：蓝 绿黄方案3：CO2传感器酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：橙色灰绿色石灰水石灰水一、细胞呼吸的方式1探究酵母菌细胞呼吸的方式A接橡皮球（或气泵）B质量分数为10%的NaOH 溶液酵母菌培养液澄清的石灰水酵母菌培养液澄清的石灰水（4）进行实验5、分析结果，得出结论组别组别条件CO2检测结果结论酒精检测结果结论A A组组有氧由蓝变绿再变黄/较快无明显颜色变化B B组组无氧由蓝变绿再变黄/较慢橙色变灰绿色有氧条件产生的CO2多有氧条件不产生酒精，无氧条件产生酒精对比实验对比实验组别组别条件条件溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水

6、溶液 加入加入酸性重铬酸钾溶液酸性重铬酸钾溶液A A组组有氧有氧B B组组无氧无氧由蓝变绿再变黄/较快无明显颜色变化由蓝变绿再变黄/较慢橙色变灰绿色记录结果 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。概念举例接气泵或橡皮球A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水将B瓶先反应一段时间，然后再连接盛有

7、澄清石灰水的锥形瓶B酵母菌培养液澄清石灰水细胞呼吸的方式有氧呼吸无氧呼吸（5）分析结果，得出结论一、细胞呼吸的方式1探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌在酵母菌在有氧和无氧有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。在条件下均能进行细胞呼吸。在有氧有氧条件条件下，通过细胞呼吸产生下，通过细胞呼吸产生大量的大量的CO2和水和水；在；在无氧无氧条件下通过细胞条件下通过细胞呼吸产生呼吸产生酒精酒精，还产生，还产生少量的少量的CO2。二.有氧呼吸：细胞呼吸的细胞呼吸的主要主要形式。形式。外膜外膜内膜内膜嵴嵴基质基质线粒体线粒体:有氧呼吸的有氧呼吸的主要主要场所场所含有含有多种多种与有氧与有氧呼吸有关的呼吸有关的酶酶

8、（内膜向内折叠形成嵴）（内膜向内折叠形成嵴）二.有氧呼吸细胞呼吸的细胞呼吸的主要主要形式。形式。3.3.反应式：反应式：酶酶 C6H12O6 6H2O 6O26CO2 12H2O 能量能量1.1.有氧呼吸最常利用的物质是有氧呼吸最常利用的物质是 （）。C6H12O6 葡萄糖葡萄糖2.2.反应场所：反应场所：和和 （主要场所）。（主要场所）。细胞质基质细胞质基质 线粒体线粒体细胞质基质。二.有氧呼吸4.4.过程：过程：C6H12O62 2丙酮酸丙酮酸酶少量少量HH少量少量能量能量ATPATP热量热量场所：细胞质基质场所：细胞质基质酶酶葡萄糖的初步分解C C6 6H H1212O O6 6+4+4

9、HH+少量少量能量能量（1）2 2丙酮酸丙酮酸二.有氧呼吸4.4.过程：过程：2 2丙酮酸丙酮酸6CO6CO2 2少量能量少量能量ATPATP热量热量酶酶6H6H2 2O O20H20H线粒体线粒体场所：线粒体基质场所：线粒体基质酶酶丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解6CO6CO2 2+20+20HH+少量少量能量能量（2 2）+6H6H2 2O O2 2丙酮酸丙酮酸4.4.过程：过程：大量大量HH线粒体线粒体少量少量HH6O2酶12H2O大量能量ATP热量热量 H H的氧化的氧化酶酶12H12H2 2O+O+大量大量能量能量（3 3）H+H+6O6O2 2场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜二.有氧呼

10、吸C6H12O62丙酮酸酶6CO24H能量2ATP热量能量2ATP热量酶6H2O20H12H2O6O2酶能量34ATP热量线粒体细胞质基质场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜 H H的氧化的氧化酶酶12H12H2 2O O+大量大量能量能量（3 3）24H+24H+6O6O2 2场所：线粒体基质场所：线粒体基质场所：细胞质基质场所：细胞质基质二.有氧呼吸4.4.过程：过程：酶酶葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C C6 6H H1212O O6 6+4H+4H+少量少量能量能量（1 1）2 2丙酮酸丙酮酸酶酶丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解6CO6CO2 2+20H+20H+少量少量能量能量（2 2）+

11、6H6H2 2O O2 2丙酮酸丙酮酸细胞在细胞在_的参与下，通过的参与下，通过_的催化作用，的催化作用，把把_等有机物等有机物_，产生，产生_和和_，释放，释放_,_,生成生成_的过程。的过程。氧氧多种酶多种酶葡萄糖葡萄糖COCO2 2H H2 2O O能量能量彻底氧化分解彻底氧化分解大量大量ATPATPC6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶二.有氧呼吸：5.5.定义：定义：反应过程反应过程 ，多步反应，多步反应，释放能量，有相当释放能量，有相当一部分储存在一部分储存在 中。中。6.6.特点：特点：温和温和ATPATP逐步逐步有氧呼吸的三个阶段有氧呼吸的三个阶段

12、过程过程场所场所条件条件O2主要反应物主要反应物产物产物第一阶第一阶段段第二阶第二阶段段丙酮酸、丙酮酸、第三阶第三阶段段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丙酮酸、丙酮酸、少少量量ATPATP、HHCOCO2 2、少量少量ATPATP、HHH H2 2O O、大量大量ATPATP 不需不需O O2 2不需不需O O2 2需需O O2 2葡萄糖葡萄糖H2OO2、HH特点：反应条件温和，多步反应，逐步放能。细胞质基质三.无氧呼吸：1.1.过程：过程：C6H12O62 2丙酮酸丙酮酸酶少量少量HH少量少量能量能量ATPATP热量热量酶酶葡萄糖的初步分解C C6 6H H121

13、2O O6 6+HH+少量少量能量能量（1）2 2丙酮酸丙酮酸场所：细胞质基质场所：细胞质基质细胞质基质三.无氧呼吸：1.1.过程：过程：C6H12O62 2丙酮酸丙酮酸酶少量少量HH2C2C2 2H H5 5OHOH（酒精）（酒精）+2CO+2CO2 2酶酶酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸）少量少量能量能量ATPATP热量热量酶酶C C6 6H H1212O O6 6+HH+少量少量能量能量（2）2 2丙酮酸丙酮酸场所：细胞质基质场所：细胞质基质细胞质基质三.无氧呼吸：1.1.过程：过程：C6H12O62 2丙酮酸丙酮酸酶少量少量HH2C2C2 2H H5 5OHOH

14、（酒精）（酒精）+2CO+2CO2 2酶酶酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸）少量少量能量能量ATPATP热量热量三.无氧呼吸：5.总反应式：C6H12O6酶酶2C3H6O3(乳酸乳酸)少量能量少量能量2C2H5OH(酒精酒精)2CO2CO2 2少量能量少量能量C6H12O6酶酶 在没有在没有 参与的情况下，参与的情况下，等有机物经等有机物经过过 分解，释放分解，释放 能量的过程。能量的过程。3.定义:氧气氧气葡萄糖葡萄糖不完全不完全少量少量2.场所：细胞质基质细胞质基质4.能量去向:葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的大部分大部分能量存留在能量存留在 或或 中。中。乳酸乳酸酒精

15、酒精三.无氧呼吸：6.6.发酵：发酵：酵母菌、乳酸菌等酵母菌、乳酸菌等 的无氧呼吸也叫的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做发酵。产生酒精的叫 发酵。产生发酵。产生 的叫乳酸发酵。的叫乳酸发酵。微生物微生物酒精酒精乳酸乳酸有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸与无氧呼吸的比较：有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸场所场所条件条件反应物反应物终产物终产物【H H】的产生阶段的产生阶段ATPATP的产生阶段的产生阶段释放能量多少释放能量多少有机物分解程度有机物分解程度共同点共同点细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体细胞质基质细胞质基质氧气、酶氧气、酶无氧、酶无氧、酶葡萄糖、水、葡萄糖、水、O O2 2葡萄糖葡

16、萄糖COCO2 2 、H H2 2O O乳酸乳酸 /酒精和酒精和COCO2 2第第1 1、2 2阶段阶段第第1 1阶段阶段多多少少彻底彻底不彻底不彻底1.1.过程过程:第一阶段完全相同；第一阶段完全相同；2.2.条件条件:都需要多种酶的催化；都需要多种酶的催化；3.3.本质本质:都是氧化分解有机物，释放能量，生成都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATPATP。第第1 1、2 2、3 3阶段阶段第第1 1阶段阶段细胞呼吸：细胞呼吸：细胞呼吸是指 在 内经过一系列的 分解，生成 或其他产物，释放 并生成 的过程。所有生物的 ，都离不开 释放的能量。有机物细胞氧化二氧化碳能量ATP细胞呼吸生存四四.

17、细胞呼吸原理的应用：细胞呼吸原理的应用：用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口，既敷了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧菌的繁殖，利于伤口的痊愈。酵母菌是兼性厌氧菌。在控制通气等条件下，酵母菌有氧呼吸并大量繁殖；无氧条件下则酒精发酵。土壤板结后及时松土透气，可使根细胞充分的有氧呼吸，有利于根系生长和吸收无机盐。松土透气有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使其分解土壤中的有机物，利于植物吸收无机盐。四四.细胞呼吸原理的应用：细胞呼吸原理的应用：破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口里（缺少氧气）生存并大量繁殖。所以，皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易大量繁殖。粮食储藏：

18、低温和干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期。果蔬储藏：低氧、冲氮气（将氧气浓度维持在低浓度）或降温等。提倡有氧运动：原因之一避免肌细胞因O O2 2不足无氧呼吸产生大量乳酸，积累过多乳酸使肌肉酸痛。五、影响细胞呼吸作用的因素同一生物不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。同一生物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官呼吸速率大于营养器官。不同生物呼吸速率不同，如旱生植物呼吸速率大于水生植物，阴生植物呼吸速率小于阳生植物。五五.影响细胞呼吸的因素：影响细胞呼吸的因素：（1 1）温度温度：主要影响：主要影响酶的活性。酶的活性。应用：应用：蔬菜和水果储存应蔬菜和水果储存应

19、降温降温；大棚栽培植物有；大棚栽培植物有昼夜温差昼夜温差.最适温度:细胞呼吸最强。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。低于最适温度:呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。2.2.外因：由环境决定外因：由环境决定五五.影响细胞呼吸的因素：影响细胞呼吸的因素：A A点：点：不消耗不消耗O2，产生产生CO2。只进行无氧呼吸。只进行无氧呼吸。B B点：点：C C点之后点之后：只进行有氧呼吸只进行有氧呼吸。无氧呼吸消失无氧呼吸消失。P P点点对应的对应的O O2 2浓度浓度：细胞呼吸细胞呼吸最弱最弱，有机物消耗，有机物消耗最最少。少。ACB 5 10 15 20 25无氧呼吸速率无氧呼

20、吸速率COCO2 2的生成量的生成量有氧呼吸速率有氧呼吸速率释放量释放量COCO2 2O2浓度浓度%D（2 2）氧气氧气：直接影响：直接影响呼吸速率呼吸速率和和呼吸性质呼吸性质。对无氧呼吸有。对无氧呼吸有抑制抑制作用。作用。应用：应用：贮藏蔬菜、水果和种子时，贮藏蔬菜、水果和种子时，O O2 2浓度浓度保持在保持在D D点，点，细胞呼吸细胞呼吸最弱最弱，有机物消耗，有机物消耗最最少。少。2.2.外因：由环境决定外因：由环境决定A.全过程必须有氧参与，并且始终在线粒体中进行B.第一阶段是葡萄糖分解生成丙酮酸，产生大量的H和ATPC.第二阶段是丙酮酸分解生成CO2和H2O，产生少量的ATPD.第三

21、阶段是H和氧结合产生H2O，同时生成大量的ATP2.下列关于有氧呼吸过程的叙述,正确的是()D课堂小练课堂小练1.关于无氧呼吸的叙述中，正确的是 ()A.不产生CO2 B.一定产生CO2 C.不形成ATP D.物质氧化分解不彻底D与氢结合生成水 与碳结合生成二氧化碳在线粒体中被消耗 在线粒体和细胞质基质中被消耗 A B C D4.在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（）A A形成二氧化碳时 B形成H时 C形成水时 D形成丙酮酸时5.有氧呼吸中产生能量最多的是（）C6.现有甲酵母菌进行有氧呼吸,乙酵母菌进行发酵,若它们消耗等量的葡萄糖,则它们放出CO2和吸收的O2之比是()A.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3课堂小练课堂小练C