【同步備課】高一生物必修1優(yōu)質(zhì)課件：5.3 細胞呼吸的原理和應用-人教版

人教版/必修1分子與細胞/第5章/第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用1.通過材料分析，說明細胞呼吸的原理，并探討其在生產(chǎn)和生活中的應用。2.比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同。學習目標情境導入酵母菌細胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。發(fā)酵罐1.都是酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？2.為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？3.在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精對它自身有什么意義？提示：提問學生，引起興趣，可以先不公布正確答案，帶著問題看接下來的探究實驗的視頻。實驗探究視頻素材來源于網(wǎng)絡，如侵權(quán)聯(lián)系刪除實驗探究1.酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的CO2一樣多嗎？實驗中如何比較兩種呼吸產(chǎn)生CO2量的多少？2.酒精在什么條件下產(chǎn)生的？3.實驗中葡萄糖和酸性重鉻酸鉀溶液也會變成灰綠色，實驗人員是如何排除葡萄糖的干擾的？提示：答案就在視頻中，請認真觀看。重溫科學探究歷程，鍛煉科學思維材料1：:1904年，英國生物化學家哈登發(fā)現(xiàn)，酵母汁液中一種耐高溫的小分子物質(zhì)是完成葡萄糖發(fā)酵過程的必需物質(zhì)，將其命名為輔酶Ⅰ。20世紀30年代，科學家分離出輔酶Ⅰ，發(fā)現(xiàn)它有NAD+和NADH兩種狀態(tài)，NAD+能夠接受H+和高能電子，轉(zhuǎn)化為NADH，而NADH能將H+和高能電子轉(zhuǎn)移給其他分子。葡萄糖發(fā)酵過程必需的是NAD+。問題：NAD+在葡萄糖的發(fā)酵過程中起什么作用？如果細胞中的輔酶Ⅰ均以NADH的形式存在，葡萄糖的發(fā)酵過程還能否繼續(xù)進行？原因是什么？提示：NAD+接受葡萄糖釋放的電子和H+，將這部分能量暫時儲存起來；不能繼續(xù)進行，因為若細胞中缺乏NAD+，葡萄糖的氧化分解就無法進行了。問題：在上述葡萄糖的氧化過程中，葡萄糖釋放的能量轉(zhuǎn)移到了哪些物質(zhì)中？材料2：20世紀30年代，科學家發(fā)現(xiàn)細胞中的一種脫氫酶能夠與葡萄糖分解產(chǎn)生的三碳糖結(jié)合，催化其氧化生成三碳酸。三碳酸氧化過程中脫落的H+、電子與NAD+結(jié)合，生成NADH，同時釋放的部分能量使其與一個磷酸基團形成磷酸酐鍵，最后磷酸基團連同磷酸酐鍵一起轉(zhuǎn)移給ADP，生成一分子ATP。重溫科學探究歷程，鍛煉科學思維提示：糖酵解過程使葡萄糖中的能量轉(zhuǎn)化為丙酮酸(三碳酸）、[H]和ATP中的能量。重溫科學探究歷程，鍛煉科學思維有氧呼吸的全過程歷經(jīng)細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體2處場所，有幾十步反應，十分復雜。通常，我們將其分為3個階段。原理時間C6H12O62丙酮酸6CO2酶能量ATP熱酶20[H]12H2O酶ATP大量能量熱細胞質(zhì)基質(zhì)2丙酮酸6H2O能量熱6O26O2線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜4[H]2丙酮酸酶ATP有氧呼吸過程[H]指的是還原型輔酶I（NADH)建構(gòu)概念第一階段（細胞質(zhì)基質(zhì)）第二階段（線粒體基質(zhì)）第三階段（線粒體內(nèi)膜）2丙酮酸+6H2O20[H]+6CO2+少量能量2丙酮酸+4[H]+少量能量C6H12O6酶酶24[H]+6O212H2O+大量能量酶C6H12O6+6H2O+6

O2

6CO2+12H2O+能量酶

O

O

O有氧呼吸練習1【思考】1.化學式前后的水分子能否抵消？如若不能，請說明理由？2.水中的氧來自那種物質(zhì)？3.二氧化碳中的氧來自那種物質(zhì)？不能，反應物的水是在線粒體基質(zhì)中參與反應的，而產(chǎn)物中的水在線粒體內(nèi)膜中產(chǎn)生；反應物中水在有氧呼吸第二階段被消耗，而產(chǎn)物水在有氧呼吸第三階段產(chǎn)生。有氧呼吸練習2產(chǎn)生[H]的階段？消耗[H]的階段？需要O2的階段？不需要O2的階段？產(chǎn)生能量最多的階段？產(chǎn)生H2O的階段？消耗H2O的階段？一、二一、二三三三二三根據(jù)以上認知，嘗試給有氧呼吸下個定義無氧呼吸的全過程，第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同，第二個階段是丙酮酸在相關酶的作用下，分解產(chǎn)生酒精和二氧化碳或者是轉(zhuǎn)化為乳酸。無氧呼吸都只在第一階段釋放出少量能量，生成少量ATP，葡萄糖中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。無氧呼吸總結(jié)1.場所：細胞質(zhì)基質(zhì)2.過程：葡萄糖2丙酮酸少量能量4［H］酶2乳酸酶葡萄糖2丙酮酸少量能量4［H］酶2酒精＋2CO2酶產(chǎn)生酒精的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸舉例：大多植物細胞酵母菌舉例：人和動物細胞馬鈴薯塊莖乳酸菌C6H12O6酶+少量能量（場所：細胞質(zhì)基質(zhì)）第一階段：2丙酮酸+4[H]第二階段：酶2丙酮酸+4[H]2C2H5OH（酒精）+2CO2C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）總反應式：產(chǎn)酒精的無氧呼吸全過程C6H12O6酶+少量能量2丙酮酸+4[H]C6H12O6酶+少量能量（場所：細胞質(zhì)基質(zhì)）第一階段：2丙酮酸+4[H]第二階段：酶2C3H6O3（乳酸）2丙酮酸+4[H]C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量總反應式：產(chǎn)乳酸的無氧呼吸全過程無氧呼吸冷知識【資料】1mol葡萄糖分解為乳酸后，共放出196.65kJ的能量，其中61.08kJ的能量儲存在ATP中，近69%的能量以熱能的形式散失。而1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870kJ的能量。其余的能量哪去了？無氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少？這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化成ATP？無氧呼吸過程中能量發(fā)生了什么變化？細胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或者酒精對細胞有害嗎？有機物中穩(wěn)定化學能熱能ATP中活躍化學能存留在酒精或乳酸中約為31%2mol酒精或乳酸積累過多對細胞有害，人體無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸會被中和，或轉(zhuǎn)移到肝臟中被肝臟分解。有氧呼吸

場所

反應物

產(chǎn)物

釋能第一階段第二階段第三階段細胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖丙酮酸、[H]少量丙酮酸、H2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜有氧呼吸三個階段的比較有氧呼吸和無氧呼吸的比較比較項目有氧呼吸無氧呼吸不同點有無氧參加有氧無氧最終生成物CO2+H2OCO2+C2H5OH或C3H6O3產(chǎn)生能量多少多少進行部位細胞質(zhì)基質(zhì)+線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)相同點過程第一階段都是C6H12O6分解成丙酮酸，都在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行實質(zhì)分解有機物、釋放能量、產(chǎn)生ATP意義為生物各項生命活動提供能量細胞呼吸原理的應用包扎傷口時，需選用透氣的消毒紗布或”創(chuàng)口貼“等輔料。主要是抑制破傷風桿菌等厭氧菌的生存，防止傷口感染利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌以及發(fā)酵罐等，在控制通氣的情況下可以產(chǎn)生各種酒。利用了酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精的原理。花盆里的土壤板結(jié)后，空氣不足，會影響根系生長，需要及時松土透氣。有利于根系的有氧呼吸，土壤中好氧微生物的生長繁殖。都有利于根吸收無機鹽細胞呼吸原理的應用儲藏水果、糧食的倉庫，往往需要通過降低溫度、降低氧氣含量等措施，來減弱水果、糧食的呼吸作用，以延長保質(zhì)期。破傷風由破傷風芽孢桿菌引起，這種病菌是能進行無氧呼吸。皮膚破損較深或被銹鐵釘扎傷后，病菌就容易大量繁殖（遇到這種情況，需要及時到醫(yī)院治療）提倡慢跑等有氧運動的原因之一是：有氧運動能避免肌肉細胞因供氧不足進行無氧呼吸產(chǎn)生大量的乳酸。乳酸的大量積累會使肌肉酸脹無力。細胞呼吸概念：原理應用有氧呼吸無氧呼吸場所產(chǎn)物類型場所產(chǎn)物每一階段的場所、產(chǎn)物、條件每一階段的場所、產(chǎn)物、條件探究酵母菌細胞呼吸的方式概念圖總結(jié)思維拓展高等植物和動物的細胞呼吸方式主要是有氧呼吸，但依然保留了進行無氧呼吸的能力，這有什么意義呢？提示：當在缺氧狀態(tài)或劇烈運動時，有氧呼吸釋放的能量不夠用時，可進行無氧呼吸提供少量能量。聯(lián)系實際1.眾所周知，生吃杏仁會中毒，原理是：杏仁中含有的苦杏仁苷，就是一種氰化物（劇毒），故食用杏仁前通常煮熟浸泡以去毒。氰化物能夠與線粒體內(nèi)膜中傳遞電子的蛋白結(jié)合，阻斷電子傳遞和ATP的生成。聯(lián)系實際2.有些減肥藥能夠增加線粒體內(nèi)膜對H+的通透性，使得H+“滲漏”回線粒體基質(zhì)，推動ATP合成酶生成的ATP量減少，這樣的藥物雖然能夠加快體內(nèi)有機物的消耗，卻會導致細胞供能不足和體溫過高，嚴重危害健康。課堂練習1.生物體內(nèi)葡萄糖分解代謝過程的圖解如圖所示，下列有關說法正確的是（

）A．反應①②③④都可在人體細胞中進行B．上圖反應均在細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)完成C．