【公開課】細胞呼吸的原理和應用課件2022-2023學年高一上學期生物人教版必修1

5.3

細胞呼吸的原理和應用有氧呼吸酵母菌富含蛋白質，有廣泛的應用價值。酵母菌的呼吸方式和產物是什么？酵母菌有氧氣時產生CO2，無氧氣時產生酒精？酵母菌無氧氣時產生CO2，有氧氣時產生酒精？根據自己已有的知識和經驗，針對所提出的問題作出假設如果已有知識和經驗較少怎么辦？如何作出假設？觀察實驗查閱資料確定實驗目的：自變量是什么？因變量是什么？細化：如何控制自變量如何檢測因變量控制無關變量控制那些可能影響實驗結果的因素寫出具體做法方法步驟材料用具等設計實驗設計實驗實驗目的：探究酵母菌的細胞呼吸方式自變量因變量有氧/無氧條件是否產生CO2/酒精通氣/密封用澄清石灰水、重鉻酸鉀溶液檢測細化：CO2能使澄清石灰水變渾濁酒精能使酸性重鉻酸鉀溶液由橙色變灰綠色其它量保持一致氣泵ABCDE請運用以上元件分別搭建有氧呼吸和無氧呼吸裝置活動：搭建實驗裝置有氧呼吸裝置：甲同學E-A-D；乙同學：E-C-A-D無氧呼吸裝置：甲同學B-D；乙同學：B-DCDD控制無關變量空氣中的二氧化碳讓空氣先通過NaOH溶液溫度置于相同適宜溫度下營養(yǎng)物質給予相同的適量營養(yǎng)無關變量的相同且適宜原則思考：還有哪些因素會影響實驗結果？實驗結果觀測結果：1、檢測CO2的產生情況根據石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短。剛加入重鉻酸鉀

ABABA:有氧條件下酵母菌培養(yǎng)液；B:無氧條件下酵母菌培養(yǎng)液觀測結果：2、檢測酒精的產生情況一段時間以后思考：能不能直接將重鉻酸鉀滴加進酵母菌培養(yǎng)液進行檢測？實驗結果實驗結論1、酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸，產生大量二氧化碳，不產生酒精；2、酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸，產生少量二氧化碳，同時也產生酒精。酵母菌屬于兼性厭氧菌，既可進行有氧呼吸，也可進行無氧呼吸。科學探究的一般過程：提出問題作出假設設計實驗進行實驗得出結論思考與討論

有同學認為，在有氧呼吸實驗裝置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空氣中的CO2，以致可能對實驗結果有干擾，你同意嗎？你如何避免這種可能性的發(fā)生，以保證實驗更嚴謹？思考與討論

還有的同學認為，在無氧呼吸實驗裝置中不能保證裝置內的O2已經被完全消耗完，以致可能對實驗結果有干擾。你能不能避免這種可能性的發(fā)生，以保證實驗更嚴謹？油層結合前4章所學內容，你認為酵母菌有氧呼吸的場所在哪里？【實驗1】實驗過程：1.

將酵母菌研磨、離心分離后，得到上清液（含細胞質基質）和沉淀物（含細胞器）；2.

把等量的上清液、沉淀物和未離心處理的勻漿分別放入A、B、C三支試管中；（如下圖所示）3.

向3支試管中分別加入等量的氧氣、葡萄糖、熒光素和熒光素酶，一段時間后檢測各試管的變化情況。有氧呼吸A

上清液B

沉淀物C

勻漿一段時間后檢測均加入等量的氧氣、葡萄糖、熒光素和熒光素酶A

上清液B

沉淀物C勻漿推論1：葡萄糖在細胞質基質中分解產生丙酮酸、少量[H]和能量實驗現(xiàn)象：A試管中葡萄糖的含量減少，有丙酮酸（C3H4O3）和[H]生成B試管中葡萄糖的量不變C試管中葡萄糖的量減少，有CO2生成小分子NAD+是電子和H+的載體通常將NADH簡化為[H]，讀作還原氫NAD+NADH有氧呼吸有氧呼吸

場所反應物產物釋能第一階段細胞質基質主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量有氧呼吸C6H12O6酶

2丙酮酸+4[H]+少量能量細胞質基質(C3H4O3)Ⅰ階段有氧呼吸A

上清液B

沉淀物C

勻漿一段時間后檢測均加入等量的氧氣、葡萄糖、熒光素和熒光素酶A

上清液B

沉淀物C勻漿推論2：丙酮酸在線粒體中可以繼續(xù)分解并產生大量能量。你還記得線粒體的結構嗎？有氧呼吸①②③④有氧呼吸【實驗2】實驗過程：1.使用超聲波將線粒體破碎，分離線粒體膜結構和線粒體基質；2.把等量的線粒體膜結構、線粒體基質和完整的線粒體結構分別放入試管D、E、F中；（如下圖所示）3.向3支試管中分別加入等量的氧氣、丙酮酸、熒光素、熒光素酶，一段時間后，檢測各試管變化的情況。有氧呼吸D

只含線粒體基質E

只含線粒體膜狀結構F

完整的線粒體一段時間后檢測均加入等量的氧氣、丙酮酸、熒光素和熒光素酶推論3：丙酮酸分解發(fā)生在線粒體基質，并產生CO2，大量[H]和能量D

只含線粒體基質E

只含線粒體膜狀結構F

完整的線粒體實驗現(xiàn)象：D試管中丙酮酸減少，產生CO2和大量的[H]，E試管中丙酮酸的量不變F試管中丙酮酸減少，產生CO2有氧呼吸

場所反應物產物釋能第一階段第二階段細胞質基質主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2[H]少量線粒體基質有氧呼吸酶6CO2+20[H]+少量能量2丙酮酸+6H2O線粒體基質Ⅱ階段D

只含線粒體基質E

只含線粒體膜狀結構F

完整的線粒體一段時間后檢測均加入等量的氧氣、丙酮酸、熒光素和熒光素酶D

只含線粒體基質E

只含線粒體膜狀結構F

完整的線粒體推論4：丙酮酸在線粒體基質分解后又在膜結構上繼續(xù)反應有氧呼吸

科學研究發(fā)現(xiàn)，線粒體內膜含有電子傳遞鏈，其主要組分有：①黃素蛋白;②鐵硫蛋白;③細胞色素;④泛醌和銅原子等，[H]可依次經過電子傳遞鏈最終把電子傳遞給O2，從而生成H2O，并將質子H+排到線粒體膜間隙，最終通過線粒體ATP合成酶生成ATP，因而釋放出大量能量并合成大量的ATP。資料1：酶12H2O+大量能量

24[H]+6O2線粒體內膜Ⅲ階段有氧呼吸有氧呼吸

場所反應物產物釋能第一階段第二階段第三階段細胞質基質主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2[H]少量線粒體基質[H]、O2H2O大量線粒體內膜總結：有氧呼吸的三個階段的場所、原料、產物及能量釋放。有氧呼吸有氧呼吸：指細胞在

的參與下，通過

的催化作用，把

等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，同時產生

的過程。總反應C6H12O6+6H2O+6O2酶

12H2O+6CO2+能量氧多種酶葡萄糖大量ATP有氧呼吸根據有氧呼吸的過程，完成下圖，并展示成果。葡萄糖14[H]細胞質基質2H2O5[H]3O26課堂反饋C6H12O6+6H2O+6O2酶

12H2O+6CO2+能量請在總反應式上用箭頭標注出有氧呼吸中各元素（C、H、O）的去向課后思考

1mol葡萄糖徹底氧化可放出2870

kJ的能量，但其中只有977.28

kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的則以熱能形式散失了。請你計算一下，有氧呼吸的能量轉化效率是多少？思考：這種散失對生物體有何意義？課堂練習1.下列關于有氧呼吸中葡萄糖分解為丙酮酸這一階段的敘述正確的是（

）A在線粒體內膜上進行B不產生CO2C必須在有O2條件下進行D形成大量ATP2.有氧呼吸中能產生ATP的場所有（）A細胞質基質B線粒體基質C線粒體內膜D核糖體BABC課堂練習3.有氧呼吸全過程的三個階段中，相同的產物是()A.CO2B.H2OC.[H]D.ATPD4.將下列4支試管置于合適溫度下，一定時間后能產生ATP的是（）D葡萄糖+線粒體丙酮酸+內質網丙酮酸+細胞質丙酮酸+僅細胞膜破裂的真核細胞ABCD無氧呼吸

場所反應物產物釋能第一階段第二階段細胞質基質主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量細胞質基質細胞質基質乳酸酒精CO2無閱讀課本P94無氧呼吸的相關內容,寫出無氧呼吸各個不同階段的場所、原料、產物及能量釋放情況。無氧呼吸Ⅰ階段（與有氧呼吸

）Ⅱ階段（有兩種情況）完全相同C6H12O6酶

2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量細胞質基質（合成2ATP+熱能）

2C3H4O3(丙酮酸)

+4[H]2C3H6O3（乳酸）細胞質基質酶酶2C2H5OH(酒精)+2CO22C3H4O3(丙酮酸)+4[H]細胞質基質例：高等動物、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、玉米的胚等）例：蘋果，葡萄的果實以及水稻等大多數植物、酵母菌無氧呼吸無氧呼吸是指細胞在

條件下，通過酶的催化作用，葡萄糖等有機物經過

分解，釋放出少量能量，生成

的過程。無氧不完全少量ATP反應總方程式:C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶無氧呼吸無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。有機物分解不徹底，還有大部分能量儲存于乳酸和酒精中。無氧呼吸釋放的能量為什么比有氧呼吸少？不同點有氧呼吸無氧呼吸場所條件產物能量相同聯(lián)系實質比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同細胞質基質、線粒體細胞質基質氧氣、酶等酶等CO2和H2O酒精和CO2或乳酸釋放大量能量釋放少量能量分解有機物，釋放能量第一階段反應場所和過程完全相同細胞呼吸細胞呼吸：有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放出能量并生成ATP的過程。細胞呼吸的意義：1.為生物體提供能量丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油細胞呼吸是蛋白質、糖類和脂質代謝的樞紐2.生物體代謝的樞紐。細胞呼吸總結細胞呼吸的過程，完成下圖，并展示成果。葡萄糖14[H]細胞質基質2H2O5[H]3O26789影響細胞呼吸的因素溫度呼吸速率1溫度影響酶的活性應用：低溫保存O2濃度呼吸速率O2濃度呼吸速率有氧呼吸無氧呼吸應用：低氧保鮮4O2濃度過高CO2抑制細胞呼吸應用：增加CO2的濃度保鮮CO2濃度呼吸速率2CO2濃度3H2O含水量呼吸速率應用：干燥保存水果蔬菜保鮮：低溫、低氧、中等濕度糧食儲存：低溫、低氧、干燥

結合影響細胞呼吸的因素，你認為蔬菜水果和糧食應該在什么條件下儲存？影響細胞呼吸的因素為什么包扎傷口要選用透氣消毒紗布或創(chuàng)可貼？為什么利用酵母菌釀酒要先通入一定量的無菌空氣，再密封？為什么要給作物及時松土？為什么水稻要定期排水？為什么儲藏水果糧食要降低溫度和氧氣含量等措施延長保質期？為什么皮膚傷口較深要到醫(yī)院及時注射破傷風抗毒血清？為什么提倡慢跑？閱讀P95的6個資料，說說細胞呼吸原理在生活生產中有哪些應用？細胞呼吸原理的應用1、選用“創(chuàng)可貼”等敷料包扎傷口，既為傷口敷上了藥物，又為傷口創(chuàng)造了疏松透氣的環(huán)境、避免厭氧病原菌的繁殖，從而有利于傷口的痊愈。2、酵母菌是兼性厭氧微生物。酵母菌在適宜的通氣、溫度和pH等條件下，進行有氧呼吸并大量繁殖；在無氧條件下則進行酒精發(fā)酵。通過降低溫度和氧氣含量，減弱呼吸作用避免肌細胞無氧呼吸產生大量乳酸3、松土透氣，根細胞進行充分的有氧呼吸產生的能量，有利于根系的生長和根細胞通過主動運輸吸收無機鹽。稻田定期排水，避免根細胞由于無氧呼吸產生酒精對根系造成的傷害。4、較深的傷口里缺少氧氣，破傷風芽孢桿菌（厭氧菌）適合在這種環(huán)境中生存并大量繁殖。所以，傷口較深或被銹釘扎傷后，患者應及時注射破傷風血清（抗體）。細胞呼吸原理的應用影響細胞呼吸的因素圖中點的含義Q點：P點及以后：C點：R點：只進行無氧呼吸只進行有氧呼吸既進行有氧呼吸；又進行無氧呼吸CO2生成量最少（有氧=無氧）影響細胞呼吸的因素圖中各段的含義：區(qū)段QRP:區(qū)段OBP:面積OQP:

CO2總生成量無氧呼吸釋放的CO2O2吸收量（即有氧呼吸CO2生成量）影響細胞呼吸的因素歸納提升：判定細胞呼吸方式的三大依據實驗：判斷細胞的呼吸方式實驗現(xiàn)象結論裝置一液滴裝置二液滴只進行產乳酸的無氧呼吸或已死亡只進行產生酒精的無氧呼吸進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸只進行有氧或進行有氧呼吸和產乳酸的無氧呼吸不動不動不動不動右移左移左移右移課堂檢測1、下列生產措施或生活現(xiàn)象所涉及的細胞呼吸知識，解釋不正確的是(

)CA．提倡慢跑，可防止無氧呼吸產生乳酸使人體肌肉酸脹B．零度以上低溫貯存果蔬，可降低呼吸酶活性，減少有機物的分解C．馬鈴薯塊莖腐爛的原因是無氧呼吸產生的酒精對細胞有毒害作用D．作物種子貯藏前需要干燥，主要是通過減少水分以抑制細胞有氧呼吸2、細胞內糖分解代謝過程如圖，下列敘述正確的是（）A．動物細胞內能進行過程①②或過程①③B．酵母菌的過程②只在線粒體中進行C．過程①③釋放的能量轉移至ATP和酒精中D．乳酸菌細胞內過程④不需要[H]參與B課