【生物课件】细胞呼吸的原理和应用课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1.pptx

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1、驱动生命活动的直接能源物质是什么？回忆旧识合成ATP所需的能量来源于哪里？动物和人绿色植物用作吸呼呼吸作用光合作用ADP+PiADP+Pi+能量ATPATPATPATP合成酶合成酶呼吸：呼吸：呼吸：呼吸：机体与环境之间机体与环境之间机体与环境之间机体与环境之间O O O O2 2 2 2和和和和COCOCOCO2 2 2 2交换的过程。交换的过程。交换的过程。交换的过程。对比对比呼吸呼吸和和呼吸作用呼吸作用的区别的区别细细胞呼胞呼吸吸细细胞呼吸的方式：胞呼吸的方式：细胞呼吸是否都需要氧细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸下是否都能进行细胞呼吸呢

2、？呢？是指是指有机物有机物在细胞内经过一系列的在细胞内经过一系列的氧化分解氧化分解，生成生成COCO2 2或其他产物，释放出能量并或其他产物，释放出能量并生成生成ATPATP的过程。的过程。也称也称呼吸作用。呼吸作用。探究实践思考：思考：酵母菌是常用来研究酵母菌是常用来研究细胞呼吸作用的材料，为什细胞呼吸作用的材料，为什么呢？生活中有哪些应用？么呢？生活中有哪些应用？酵母菌是单细胞酵母菌是单细胞真菌真菌，是，是异养异养兼性厌氧型兼性厌氧型生物，能将糖生物，能将糖发酵成发酵成酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳，在有，在有氧和无氧条件下都能够存活，氧和无氧条件下都能够存活，常用来常用来酿酒、面粉发酵酿酒

3、、面粉发酵。一、细胞呼吸的方式：提提 出出 问问 题题作作 出出 假假 设设无氧无氧CO2+酒精酒精产生产生CO2有氧有氧产生产生问题：酵母菌什么条件下产生问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件什么条件下产生酒精？下产生酒精？同学们给出的答案可能有：同学们给出的答案可能有：有氧条件下产生有氧条件下产生CO2，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CO2；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CO2；根据已有的知识和生活经验，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探究酵

4、母菌细胞呼吸的方式探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧无氧CO2+酒精酒精产生产生CO2有氧有氧产生产生问题：酵母菌什么条件下产生问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么什么条件下产生酒精？条件下产生酒精？问题：问题：怎样设置实验来对所提出的假说进怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？行验证？提提 出出 问问 题题作作 出出 假假 设设设设 计计 实实 验验探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式1.1.确定实验目的确定实验目的自变量是什自变量是什么？么？因变量是什因变量是什么？么？2.2.细化：细化：如何控制自如何控制自变量变量如何检测因如何检测因变

5、量变量3.3.控制无关控制无关变量：变量：控制那些可控制那些可能影响实验能影响实验结果的因素结果的因素4.4.写出具体写出具体做法：做法：方法步骤方法步骤设计实验有氧/无氧条件是否产生CO2/酒精通气/密封用澄清石灰水（溴麝香草酚蓝）、重铬酸钾溶液检测无关变量保持相同且适宜探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式B酵母菌培养液活动：搭建实验装置C质量分数为10%的NaOH溶液A酵母菌培养液D澄清的石灰水气气泵泵E运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置?探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式有氧呼吸装置无氧呼吸装置A酵母菌培养液B酵母菌培养液气泵EC质量

6、分数为10%的NaOH溶液D澄清的石灰水D澄清的石灰水思考：1、锥形瓶A、B中除了酵母菌还有需加入什么营养物质？2、锥形瓶C的作用是什么?3、锥形瓶B为什么要放置一段时间后连接D瓶？NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，以保证D瓶中使澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。5%葡萄糖溶液5%葡萄糖溶液刚封口的时候，锥形瓶中有氧气，本实验探究的是无氧呼吸，所以应先把氧气消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧无氧CO2+酒精酒精产生产生CO2有氧有氧产生产生问题：酵母菌什么条件下产生问题：酵母菌什么条件下产生

7、CO2,什么什么条件下产生酒精？条件下产生酒精？问题：问题：怎样设置实验来对所提出的假说进怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？行验证？提提 出出 问问 题题作作 出出 假假 设设设设 计计 实实 验验进进 行行 实实 验验探究实践：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步骤1.1.称取等量的两份食用酵母菌（称取等量的两份食用酵母菌（10g10g）；）；2.2.配制质量分数为配制质量分数为5%5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；3.3.搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；4.4.培养、观察澄清石灰

8、水的状态并记录。培养、观察澄清石灰水的状态并记录。探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧无氧CO2+酒精酒精产生产生CO2有氧有氧产生产生问题：酵母菌什么条件下产生问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么什么条件下产生酒精？条件下产生酒精？问题：问题：怎样设置实验来对所提出的假说进怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？行验证？提提 出出 问问 题题作作 出出 假假 设设设设 计计 实实 验验进进 行行 实实 验验分分析析结结果果得得出出结结论论探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式观测结果：1、检测CO2的产生情况根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液

9、变成黄色的时间长短。溴麝香草酚蓝水溶液遇CO2的变色过程探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式刚加入重铬酸钾A AB BA A B B灰绿色A:A:有氧条件下酵母菌培养液；有氧条件下酵母菌培养液；B:B:无氧条件下酵母菌培养液无氧条件下酵母菌培养液橙色重铬酸钾的浓硫酸溶液观测结果：2、检测酒精的产生情况一段时间以后探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式提提 出出 问问 题题作作 出出 假假 设设设设 计计 实实 验验进进 行行 实实 验验分分析析结结果果得得出出结结论论1、酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量二氧化碳，不产生酒精；2、酵母菌在无氧条件

10、下进行无氧呼吸，产生少量二氧化碳，同时也产生酒精。科学方法讨论：本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？对比实验（相互对照实验）设置设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实，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验组结果的分析比较，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。的影响，这样的实验叫作对比实验。实验组实验组实验小结科学探究的一般过程：提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论观察实验资料：观察实验资料：自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量有氧呼吸的过程二、有氧呼吸C6H12O66H2O6O2 6CO212H2O能量外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴嵴增大膜面

11、积分布有氧呼吸的酶1、主要场所：线粒体基质2、总反应式分布有氧呼吸的酶以葡萄糖为例，有氧呼吸过程总共分为几个阶段？每个阶段的反应过程是怎样的？发生场所在哪里？能量的产生情况如何？CO2在哪个阶段产生？O2在哪个阶段被消耗？分析产物CO2中“O”的来源，以及反应物O2中“O”的去向。二、有氧呼吸二、有氧呼吸（1）第一阶段：C6H12O62 2丙酮酸丙酮酸酶酶4H能能ATP热热线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质葡萄糖的初步分解C6H12O6酶酶+4H+能量能量场所：细胞质基质2C3H4O3（少量少量）二、有氧呼吸（2）第二阶段：线粒体线粒体6CO2能能ATP热热20H丙酮酸彻底分解酶酶6CO2+20

12、H+能量能量场所：线粒体基质2C3H4O3+6H2O（少量少量）C6H12O62 2丙酮酸丙酮酸酶酶4H能能ATP热热细胞质基质细胞质基质酶酶6H2O二、有氧呼吸（3）第三阶段：12H2O6O2酶酶能能ATP热热细胞质基质细胞质基质H的氧化酶12H2O +能量场所：线粒体内膜24H+6O2（大量）线粒体线粒体6CO2能能ATP热热20HC6H12O62 2丙酮酸丙酮酸酶酶4H能能ATP热热酶酶6H2O有氧呼吸过程有氧呼吸过程2 2.1.1能能+6H+6H2 2O O酶C C6 6H H1212O O6 6 2C2C3 3H H4 4O O3 3能能酶 6CO6CO2 2+6O6O2 2+24H

13、24H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12H12H2 2O+O+酶能能4H+4H+第一阶第一阶段糖段糖变变酸酸葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解第二阶第二阶段段 丙酮酸的彻底分解丙酮酸的彻底分解你搅拌我你搅拌我搅拌，冒出气搅拌，冒出气泡泡COCO2 2第三阶段第三阶段氢氧见氢氧见化作纯水御春寒化作纯水御春寒注：这里的H是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是指氧化型辅酶I（NAD十)转化成还原型辅酶I(NADH)。人为将有氧呼吸划分为三个阶段人为将有氧呼吸划分为三个阶段有氧呼吸过程有氧呼吸过程 2.22.2C C6 6H H1212O O6 6 2C 2C3 3H

14、H4 4O O3 3 +4 H+4 H+少量能量少量能量 （丙酮酸）（丙酮酸）酶酶6CO6CO2 2+20H+20H+少量能量少量能量 酶酶 2C 2C3 3H H4 4O O3 3+6H+6H2 2O O 12H12H2 2O +O +大量能量大量能量24H+6O24H+6O2 2酶酶（场所：细胞质基质）（场所：细胞质基质）1.1.葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解（场所：线粒体基质）（场所：线粒体基质）2.2.丙酮酸的彻底分解丙酮酸的彻底分解（场所：线粒体内膜）（场所：线粒体内膜）3.H3.H的氧化的氧化酶酶 C6H12O6 6H2O 6O26CO212H2O 能量能量6CO2+20 H+能

15、量能量(少量少量)2丙酮酸丙酮酸+6H2O酶酶酶酶12H2O+能量能量(大量大量)24H+6O2C6H12O6酶酶 2丙酮酸丙酮酸+4 H+能量能量(少量少量)有氧呼吸过程小结1、有氧呼吸中哪一种物质既是反应物又是生成物？2、有氧呼吸中吸收的O2量和释放的CO2量有什么特点？二、有氧呼吸细胞在的参与下，通过多种的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生，同时释放能量，生成的过程，叫做有氧呼吸。原核生物可以与有氧呼吸相关的酶、通氧气。1.没有线粒体可以进行有氧呼吸吗？2.进行有氧呼吸需要什么条件？思考：O2酶CO2和水大量ATP3、有氧呼吸的概念：思考讨论11mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放

16、出2870kJ能量，可以使977.28kJ左右的能量储存在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？其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。1mol葡萄糖释放能量2870kJ有977.28kJ转移至ATP能量效率高达34，使32molADP转化为ATP。葡萄糖葡萄糖的燃烧的燃烧思考讨论2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。（完成探究案（完成探究案8 8）三、无氧呼吸、概念：无无氧氧呼呼吸吸

17、是是指指细细胞胞在在 条条件件下下，通通过过酶酶的的催催化化作作用用，把把葡葡萄萄糖糖等等有有机机物物分分解解为为 的的氧氧化化产产物物，释放出释放出少量能量少量能量，生成，生成 的过程。的过程。无氧不彻底少量ATP三、无氧呼吸细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体C6H12O6(葡萄糖葡萄糖)散失散失ATP酶酶H能量能量丙酮酸丙酮酸酶酶C2H5OH(酒精酒精)CO2C3H6O3（乳酸）（乳酸）酶酶1、过程H H2 2O OHHCOCO2 2O O2 2H H2 2O O酶酶酶酶大大量量能量能量第一阶段：细胞质基质酶酶2 2丙酮酸丙酮酸+4H+4H2C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸

18、）第二阶段：细胞质基质酶酶2 2丙酮酸丙酮酸+4H+4H2C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2例：动物例：动物细胞、高等植物细胞、高等植物的的某些器官某些器官（如（如马马铃薯铃薯块茎、块茎、玉玉米胚、米胚、甜甜菜块根菜块根等等）例：酵母菌、例：酵母菌、绝大多数植物绝大多数植物C C6 6H H1212O O6 6 2C 2C3 3H H4 4O O3 3+4H+4H+少量能量少量能量酶酶无氧呼吸过程无氧呼吸过程（完成探究案（完成探究案9 9）3.13.1能能酶C C6 6H H1212O O6 6 2C2C3 3H H4 4O O3 3+4H+4H酶 2C2C2 2H H5

19、5OH+2OH+2COCO2 2细胞质细胞质基质基质 2C2C3 3H H6 6O O3 3酶第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全一样第二阶段丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳或者转化为乳酸C C6 6H H1212O O6 6酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸）+少量能量少量能量例：高等动物（如肌细胞）、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）。C C6 6H H1212O O6 6酶酶2C2C2 2H H5 5OHOH（酒精）（酒精）+2CO+2CO2 2+少量能量少量能量酒精发酵酒精发酵例：大多数植物（如水稻根、苹果果实）、酵母菌。无氧呼吸的

20、总反应式无氧呼吸的总反应式3.43.4注：微生物的无氧呼吸叫做发酵。但工业上的发酵并非完全无氧，比如醋酸发酵。乳酸发酵乳酸发酵三、无氧呼吸无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？无无氧氧呼呼吸吸只只在在第第一一阶阶段段释释放放少少量量能能量量，生生成成少少量量ATPATP。有有机机物物分分解解不不彻彻底底，还还有有大大部部分分能能量量储储存存于乳酸和酒精中于乳酸和酒精中。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小组讨论，比较有氧呼吸与无氧呼

21、吸的异同细胞呼吸的概念和意义概念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。意义（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）糖类葡萄糖丙酮酸有氧呼吸第二、三阶段脂肪甘油+脂肪酸蛋白质氨基酸有机酸脱氨基作用NH3氧化四、细胞呼吸原理的应用l为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？l为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？l为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？l为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施延长保质期？l为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？l为什么提倡慢跑？阅读P95的6个资料

22、，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？1、选用、选用“创可贴创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。，从而有利于伤口的痊愈。2、酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和、酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进等条件下，进行行有氧呼吸并大量繁殖有氧呼吸并大量繁殖；在；在无氧条件下则进行酒精发酵无氧条件下则进行酒精发酵。通过降低温度和氧气含量，减弱呼吸作用避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸3、松土透

23、气，、松土透气，根细胞进行充分的有氧呼吸产生的能量根细胞进行充分的有氧呼吸产生的能量，有利于根系的生长和，有利于根系的生长和根细胞通过主动运输吸收无机盐根细胞通过主动运输吸收无机盐。稻田定期排水，。稻田定期排水，避免避免根细胞由于根细胞由于无氧呼吸产无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害生酒精对根系造成的伤害。4、较、较深深的伤口里缺少氧气，的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）适合在这种环境中生破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）适合在这种环境中生存并大量繁殖存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时注射破伤风血清。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时注射破伤风血清（抗体）。（抗体）。四、

24、细胞呼吸原理的应用影响细胞呼吸影响细胞呼吸的外界因的外界因素素2.02.0 呼吸速率：指单位时间内呼吸作用消耗呼吸速率：指单位时间内呼吸作用消耗的反应物的量或生成物的产生量。的反应物的量或生成物的产生量。影响有氧呼吸的外界因素：影响有氧呼吸的外界因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶酶 6CO2+12H2O+能量能量 反应物反应物自自由由水水量量氧氧气气浓浓度度条件条件温温 度度产物产物水水的的散散失失COCO2 2浓浓度度五、影响细胞呼吸的环境因素1温度温度温度呼呼吸吸速速率率应用：应用：低低温温保存保存过高CO2抑制细胞呼吸应用：应用：增加增加COCO2 2的浓度的浓度保鲜保鲜OO2 2

25、浓度浓度呼呼吸吸速速率率OO2 2浓度浓度呼呼吸吸速速率率有氧呼吸无氧呼吸COCO2 2浓度浓度呼呼吸吸速速率率影响酶的活性应用：应用：干干燥保存燥保存应用：应用：低低氧保鲜氧保鲜4O2浓度2CO2浓度3H2O不消耗O2，只进行无氧呼吸。B点：C点之后：只进行有氧呼吸。无氧呼吸消失。APCB0510152025无氧呼吸CO2释放量CO2生成总量有氧呼吸CO2释放量释放量CO2O2浓度%DA点：重点分析：O2浓度对细胞呼吸速率的曲线分析P点：CO2释放量最低细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。对应的O2浓度（D点），利于储藏和保存O2浓度为0-10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。水果蔬菜保鲜：低温、

26、低氧、中等湿度粮食储存：低温、低氧、干燥结合影响细胞呼吸的因素，你认为蔬菜水果和粮食应该在什么条件下储存？归纳提升：判定细胞呼吸方式的三大依据课堂检测1、下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释不正确的是()CA提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀B零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解C马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用D作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸课堂检测2、细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述正确的是（）A动物细胞内能进行过程或过程B酵母菌的过程只在线粒体中进行C过程释放的能量转移至ATP和酒精中D乳酸菌细胞内过程不需要H参与B课堂检测3、下图表示某植物幼根的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XYYZ，则在氧浓度为a时说明正确的是()CA.有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多B.有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等C.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多D.有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多