細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用課件

問題探討酵母菌細(xì)胞富含蛋白質(zhì),可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時(shí),要給培養(yǎng)裝置通氣或進(jìn)行振蕩,以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時(shí),卻需要密封發(fā)酵。一、細(xì)胞呼吸

呼吸作用的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的氧化分解，并釋放能量，因此也叫細(xì)胞呼吸二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式（一）酵母菌有氧、無氧條件下都能生存單細(xì)胞真菌營(yíng)養(yǎng)方式：異養(yǎng)兼性厭氧菌提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果分析結(jié)論酵母菌在有氧和無氧條件下是否都可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸？產(chǎn)物是否相同？二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式根據(jù)自己已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)所提出的問題作出假設(shè)如果已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)較少怎么辦？觀察實(shí)驗(yàn)查閱資料如何作出假設(shè)？作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果分析結(jié)論提出問題酵母菌在有氧和無氧條件下是否都可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸？產(chǎn)物是否相同？酵母菌在有氧和無氧條件下都可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)物不相同二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果分析結(jié)論提出問題作出假設(shè)有氧/無氧條件是否產(chǎn)生CO2/酒精確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖宰兞恳蜃兞拷湍妇谟醒鹾蜔o氧條件下是否都可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸？產(chǎn)物是否相同？酵母菌在有氧和無氧條件下都可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)物不相同如何控制自變量？如何檢測(cè)因變量？二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式B瓶A瓶各加10g酵母菌+240mL煮沸后冷卻的5%葡萄糖溶液1、酵母菌培養(yǎng)液的配制取20g新鮮食用酵母，分成兩等份，分別放入500mL錐形瓶A和B中，再向瓶中分別加入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的葡萄糖溶液。（二）實(shí)驗(yàn)步驟有氧呼吸實(shí)驗(yàn)裝置（2）NaOH的作用：2、實(shí)驗(yàn)過程（1）葡萄糖溶液：（3）澄清的石灰水：除去空氣中的CO2避免對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。為酵母菌的生命活動(dòng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)檢測(cè)是否產(chǎn)生CO2實(shí)驗(yàn)步驟質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水接像皮球（或氣泵）（4）CO2的檢測(cè)：1、通入澄清的石灰水：澄清→渾濁2、溴麝香草酚藍(lán)溶液：藍(lán)→

綠→黃根據(jù)渾濁程度檢測(cè)CO2產(chǎn)生量的多少根據(jù)變成黃色的時(shí)間長(zhǎng)短CO2檢測(cè)產(chǎn)生量的多少（5）B瓶先封口放置一段時(shí)間，然后再連接澄清的石灰水溶液，為什么？讓酵母菌消耗完瓶中原有氧氣,確保生成的CO2是無氧呼吸產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)步驟無氧呼吸實(shí)驗(yàn)裝置酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水或者溴麝香餐粉藍(lán)溶液（6）酒精的檢測(cè)酒精+重鉻酸鉀（酸性條件下）：橙色→灰綠色濃硫酸溶液檢測(cè)酒精的產(chǎn)生2mLA裝置的酵母菌濾液2mLB裝置的酵母菌濾液0.5ml溶有重鉻酸鉀的濃硫酸振蕩、使混合，觀察顏色變化振蕩、使混合，觀察顏色變化實(shí)驗(yàn)步驟注意：取出濾液在試管中鑒定酒精，不能在錐形瓶中直接鑒定觀察結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論提出問題作出假設(shè)結(jié)果現(xiàn)象澄清石灰水（酸性）重鉻酸鉀有氧無氧二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式

酵母菌在有氧和無氧條件下均進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在有氧條件下，通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的CO2，在無氧條件下通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生酒精和少量的CO2。本實(shí)驗(yàn)中哪個(gè)是對(duì)照組，哪個(gè)是實(shí)驗(yàn)組？本實(shí)驗(yàn)的兩組都是實(shí)驗(yàn)組對(duì)比實(shí)驗(yàn)（相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)）設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對(duì)結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響，這樣的實(shí)驗(yàn)叫作對(duì)比實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)方法你如何確定通入A瓶的空氣完全不含CO2？如何改進(jìn)裝置？進(jìn)一步探究質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水接像皮球（或氣泵）通過澄清的石灰水檢測(cè)細(xì)胞呼吸（氧化分解反應(yīng)）有氧呼吸無氧呼吸絕大多數(shù)生物的主要呼吸方式酵母菌、許多真菌和細(xì)菌能夠進(jìn)行三、有氧呼吸（一）場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體知識(shí)回顧：線粒體（有氧呼吸的主要場(chǎng)所）（1）分布：

普遍存在于真核細(xì)胞中新陳代謝旺盛的細(xì)胞含量多（如心肌細(xì)胞>表皮細(xì)胞

）（2）形態(tài)：（光學(xué)顯微鏡下）短棒狀、圓球狀、線形、啞鈴形。

（3）結(jié)構(gòu)（電子顯微鏡下）雙層膜基質(zhì)（含有與有氧呼吸有關(guān)的酶，少量DNA、RNA和核糖體等。）外膜內(nèi)膜（折疊成嵴，增大膜表面積。能附著更多的酶）第一階段C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)①第二階段酶6CO2+20[H]+能量（少量）線粒體基質(zhì)②2丙酮酸第三階段酶12H2O+能量（大量）線粒體內(nèi)膜③24[H]+6O2+6H2O（二）有氧呼吸的過程線粒體不能直接利用葡萄糖還原型輔酶Ⅰ（NADH）2、總反應(yīng)式+H2O+

C6H12O6+

H2O+O2

酶CO2能量

66612大部分以熱能散失ATP

有些細(xì)菌細(xì)胞中沒有線粒體也能進(jìn)行有氧呼吸，因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)基質(zhì)中有氧呼吸有關(guān)的酶。

散失的熱量用來維持生物體的體溫，使細(xì)胞內(nèi)的酶能維持較高的活性，有利于各種化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。（三）有氧呼吸的概念

有氧呼吸是指細(xì)胞在有氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。（1）物質(zhì)轉(zhuǎn)化：（2）能量轉(zhuǎn)化：有機(jī)物→無機(jī)物有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能和熱能。（四）有氧呼吸的實(shí)質(zhì)

在細(xì)胞內(nèi)，1mol的葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870KJ的能量，可使977.28KJ左右的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請(qǐng)你計(jì)算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換效率大約是多少，這些能量大約能使多少個(gè)ADP轉(zhuǎn)換為ATP？977.28KJ÷2870KJ×100%=34%977.28KJ÷30.54KJ/mol=32mol思考·討論體外燃燒和有氧呼吸的區(qū)別？有氧呼吸逐級(jí)釋放能量對(duì)生物體來說有什么意義？

意義：可以使有機(jī)物中的能量逐步地轉(zhuǎn)移到ATP中能量緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)燃燒思考·討論條件

反應(yīng)溫度

能量釋放

能量去向體外燃燒有氧呼吸酶催化，溫和高溫逐步釋放一步釋放全部轉(zhuǎn)化為熱能除轉(zhuǎn)化為熱能外還儲(chǔ)存在ATP中下圖是有氧呼吸的過程圖解，請(qǐng)依圖回答：C6H12O123O2酶酶456酶[H][H]

(1)寫出長(zhǎng)方框內(nèi)1、2、3所依次代表的物質(zhì)：

、

_____、

。(2)依次填出橢圓框內(nèi)4、5、6所代表的能量的多少

、

____、

。(3)有氧呼吸的主要場(chǎng)所是

______，進(jìn)入該場(chǎng)所的呼吸底物是_____

。(4)用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O轉(zhuǎn)移的途徑是_______________葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳H2O丙酮酸CO2少少大量線粒體丙酮酸6細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖→丙酮酸＋[H]少量能量線粒體基質(zhì)丙酮酸＋H2O→二氧化碳＋[H]少量能量線粒體內(nèi)膜[H]＋O2→H2O大量能量過程四、無氧呼吸（一）場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（二）無氧呼吸的過程第一階段C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）①第二階段②酶2C3H6O3（乳酸）2丙酮酸+4[H]2C2H5OH(酒精)+2CO2酶2丙酮酸+4[H]與有氧呼吸第一階段相同只在第一階段釋放少量能量C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量（少）C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量（少）（1）產(chǎn)生酒精（2）產(chǎn)生乳酸高等動(dòng)物、乳酸菌、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等大多數(shù)植物（蘋果果實(shí)、水稻根）、酵母菌總反應(yīng)式無氧呼吸的產(chǎn)物不同是由于酶不同（三）無氧呼吸概念

在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程，就是無氧呼吸。大部分能量存留在酒精或乳酸中①物質(zhì)轉(zhuǎn)化：有機(jī)物→無機(jī)物CO2（部分生物）不徹底的氧化產(chǎn)物②能量轉(zhuǎn)化：（四）無氧呼吸的實(shí)質(zhì)有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能不徹底的氧化產(chǎn)物中的化學(xué)能、ATP和熱能。（五）發(fā)酵酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸也叫發(fā)酵。為生物體提供能量生物體代謝的樞紐酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵（六）細(xì)胞呼吸的意義五、細(xì)胞呼吸的影響因素及應(yīng)用1、不同種類的植物細(xì)胞呼吸速率不同

旱生植物<水生植物，陰生植物<陽生植物。2、同一植物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期細(xì)胞呼吸速率不同如幼苗期、開花期細(xì)胞>成熟期細(xì)胞3、同一植物的不同器官細(xì)胞呼吸速率不同生殖器官

>營(yíng)養(yǎng)器官。（一）內(nèi)部因素遺傳因素(決定酶的種類和數(shù)量)通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率。與溫度影響酶催化效率的曲線特征一致。溫度呼吸速率1、溫度應(yīng)用：（1）低溫儲(chǔ)存糧食、水果、蔬菜（2）在大棚蔬菜的栽培過程中，夜間和陰天適當(dāng)降低溫度減少有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。（二）外部因素環(huán)境溫度變溫動(dòng)物恒溫動(dòng)物耗氧速率0

小白鼠和青蛙從25℃的室溫中移至5℃的環(huán)境中，耗氧量如何變？2、O2濃度：有氧呼吸：O2是有氧呼吸所必需的，但O2會(huì)抑制無氧呼吸。無氧呼吸：限制因素：酶的活性和數(shù)量2、O2濃度A點(diǎn)：B點(diǎn)：C點(diǎn)：只進(jìn)行__________，且速率________。______呼吸消失點(diǎn)該點(diǎn)之后（CE），隨O2濃度增加，CO2全部由_____呼吸產(chǎn)生無氧呼吸最大無氧有氧分析（二）外部因素D點(diǎn)：F點(diǎn)：細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量______，有機(jī)物消耗最少該點(diǎn)的O2濃度一般作為貯藏蔬菜、水果的最佳O2濃度最小2、O2濃度分析無氧呼吸和有氧呼吸產(chǎn)生的CO2量_____相同4.右圖表示在儲(chǔ)存蔬菜、水果時(shí)，大氣中O2的濃度對(duì)植物組織內(nèi)CO2產(chǎn)生的影響，試分析：釋放的相對(duì)值CO2

（1）A點(diǎn)進(jìn)行（2）由A到B，CO2的釋放量急劇減小，其主要原因是________________________。（3）由B到C，CO2的釋放量又不斷增加，其主要原因是_______________________

__；到C點(diǎn)以后CO2的釋放量不再增加，其主要原因是隨O2的增加，無氧呼吸受到抑制，有氧呼吸弱隨氧濃度增大，有氧呼吸不斷加強(qiáng)無氧呼吸

受線粒體（酶）數(shù)量限制，有氧呼吸不再加強(qiáng)

O2應(yīng)用：儲(chǔ)藏糧食、果蔬時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度，可抑制細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗應(yīng)用：（1）將種子___________，以減弱細(xì)胞呼吸，從而減少有機(jī)物的消耗，延長(zhǎng)作物種子儲(chǔ)藏時(shí)間（2）果蔬儲(chǔ)藏保持一定濕度3、CO2濃度4、H2O風(fēng)干/曬干呼吸速率含水量為什么被銹釘扎傷或傷口很深時(shí)，需要注射破傷風(fēng)疫苗，且用透氣的創(chuàng)可貼或紗布包扎傷口？應(yīng)用：避免破傷風(fēng)桿菌無氧呼吸大量繁殖，引發(fā)破傷風(fēng)抑制厭氧病原菌的繁殖，從而有利于傷口的痊愈

在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時(shí)，要給培養(yǎng)裝置通氣或進(jìn)行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時(shí)，卻需要密封發(fā)酵。應(yīng)用：釀酒時(shí)先通氣，讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸使其大量繁殖然后隔絕空氣，使其發(fā)酵，產(chǎn)生酒精為什么農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要通過中耕松土，提高農(nóng)作產(chǎn)量？葡萄糖→二氧化碳+水+釋放能量（ATP）根吸收無機(jī)鹽應(yīng)用：

稻田需要定期排水，否則水稻幼根因缺氧而變黑、腐爛。長(zhǎng)時(shí)間不排水導(dǎo)致水稻根的細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，時(shí)間長(zhǎng)了，酒精就會(huì)對(duì)根細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用，使根系變黑、腐爛。食物真空包裝，有利于保鮮，為什么？

真空包裝中，抽去空氣以抑制呼吸作用，減少食物中營(yíng)養(yǎng)成分的分解破壞。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量C6H12O6

2

C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

酶

酶2C3H6O3（乳酸）+能量C6H12O6

酶有水生成有酒精或乳酸生成六、細(xì)胞呼吸方式判斷一定存在有氧呼吸一定存在無氧呼吸C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量C6H12O6

2

C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

酶

酶2C3H6O3（乳酸）+能量C6H12O6

酶

無O2吸收，有CO2釋放，進(jìn)行產(chǎn)生_____的__________

無O2吸收，無CO2釋放，進(jìn)行產(chǎn)生_____的__________

乳酸無氧呼吸酒精無氧呼吸活細(xì)胞中六、細(xì)胞呼吸方式判斷酒精量＝CO2量

酒精量＜CO2量六、細(xì)胞呼吸方式判斷C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量C6H12O6

2

C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

酶

酶2C3H6O3（乳酸）+能量C6H12O6

酶只進(jìn)行無氧呼吸兩種呼吸方式同時(shí)進(jìn)行，多出的CO2來自有氧呼吸O2吸收量＝CO2釋放量O2吸收量＜CO2釋放量CO2釋放量<O2消耗量C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量C6H12O6

2

C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

酶

酶2C3H6O3（乳酸）+能量C6H12O6

酶只進(jìn)行有氧呼吸或同時(shí)無氧呼吸生成乳酸兩種呼吸方式同時(shí)進(jìn)行，多出的CO2來自無氧呼吸細(xì)胞呼吸的底物中可能有脂肪六、細(xì)胞呼吸方式判斷六、細(xì)胞呼吸方式判斷C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量C6H12O6

2

C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

酶

酶2C3H6O3（乳酸）+能量C6H12O6

酶無氧呼吸，酒精量=

CO2量有氧呼吸，O2吸收量＝CO2釋放量產(chǎn)生等量CO2時(shí)消耗的葡萄糖無氧呼吸：有氧呼吸=3：1（1）外界氧濃度為5%以下時(shí),該器官的呼吸作用方式是

,你作出這種判斷的理由是

。

無氧呼吸此時(shí)不吸收O2,但有CO2釋放（2）當(dāng)外界氧濃度為10%時(shí),該器官CO2釋放量的相對(duì)值為0.6,而O2吸收量的相對(duì)值為0.4,此時(shí)無氧呼吸中CO2的釋放量相當(dāng)于有氧呼吸的

;無氧呼吸消耗的葡萄糖相當(dāng)于有氧呼吸的

倍。

一半1.5

下圖表示某種植物的非綠色器官在不同氧濃度下O2吸收量和CO2釋放量的變化曲線,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。

測(cè)定原理細(xì)胞有氧呼吸既產(chǎn)生CO2，又消耗O