5.3細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用（第1課時）課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)

細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用

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，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，卻需要密封發(fā)酵。問題探討問題1:都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？通氣可以給酵母菌提供呼吸需要的氧氣，利于酵母菌進(jìn)行旺盛的細(xì)胞分裂；密封則是避免空氣進(jìn)入，便于酵母菌在無氧條件下分解有機(jī)物產(chǎn)生酒精。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，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，卻需要密封發(fā)酵。問題2:為什么通氣有利于酵母菌大量增殖？在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質(zhì)釋放能量多，這些能量可以為酵母菌細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)代謝和細(xì)胞分裂提供充足的動力。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，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，卻需要密封發(fā)酵。問題3:在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為酒精對它自身有什么意義？密封發(fā)酵時，酵母菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供少量能量。一、細(xì)胞呼吸和認(rèn)識酵母菌1.細(xì)胞呼吸的實(shí)質(zhì)指

的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量的過程。也稱呼吸作用。2.細(xì)胞呼吸的方式——有氧呼吸和無氧呼吸依據(jù)是否需要氧氣細(xì)胞內(nèi)3.酵母菌酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，（真核生物），其在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌（同化類型）?！咎骄俊刻骄拷湍妇?xì)胞呼吸的方式(一)實(shí)驗原理

酵母菌細(xì)胞呼吸以葡萄糖作為底物時，通過測定在有氧條件和無氧條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物，來確定細(xì)胞呼吸作用的類型。（二）實(shí)驗方法：對比實(shí)驗：設(shè)置兩個或兩個以上的實(shí)驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素與實(shí)驗現(xiàn)象的關(guān)系。1.提出問題2.作出假設(shè)3.設(shè)計實(shí)驗5.得出結(jié)論6.交流討論4.進(jìn)行實(shí)驗【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論同學(xué)們給出的答案可能有：有氧條件下產(chǎn)生CO2，無氧條件下產(chǎn)生酒精；有氧條件下產(chǎn)生酒精，無氧條件下產(chǎn)生CO2；有氧條件下和無氧條件下都產(chǎn)生酒精和CO2；有氧、無氧條件下都產(chǎn)生CO2，無氧條件下產(chǎn)生酒精；…提出問題：酵母菌在什么條件下使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精？酵母菌在有氧和無氧的條件下產(chǎn)生的二氧化碳是否一樣多？大本p79【探究】任務(wù)一提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式根據(jù)自己已有的知識和經(jīng)驗，針對所提出的問題作出假設(shè)。酵母菌在無氧條件下使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精。酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生的二氧化碳比無氧的條件下產(chǎn)生的多。提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式確定實(shí)驗?zāi)康募?xì)化控制無關(guān)變量寫出具體做法自變量是什么？因變量是什么？如何控制自變量？如何檢測因變量？有哪些？如何控制？自變量：有無氧氣因變量：是否產(chǎn)生酒精

二氧化碳的產(chǎn)生量有氧：用橡皮球或氣泵通氣無氧：密封放置一段時間橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與乙醇（俗稱酒精）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色1.石灰水渾濁程度2.溴麝香草酚藍(lán)溶液變成黃色的時間長短提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式確定實(shí)驗?zāi)康募?xì)化控制無關(guān)變量寫出具體做法自變量是什么？因變量是什么？如何控制自變量？如何檢測因變量？有哪些？如何控制？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(zhì)給予相同的適量營養(yǎng)無關(guān)變量的相同且適宜原則提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論運(yùn)用下列元件分別搭建有氧呼吸和無氧呼吸裝置氣泵有氧呼吸裝置：無氧呼吸裝置：設(shè)計實(shí)驗裝置【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式ABCDECADBD提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論設(shè)計實(shí)驗裝置【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論取20g新鮮的食用酵母菌，分兩等份，分別放入錐形瓶A和錐形瓶B中；分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液；搭建有氧呼吸裝置和無氧呼吸裝置；培養(yǎng)、觀察、檢測、記錄實(shí)驗步驟為酵母菌的生命活動提供營養(yǎng)物質(zhì)

【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論B瓶先封口放置一段時間，再聯(lián)通盛有澄清石灰水的錐形瓶，這是為什么？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。除去空氣中的CO2避免對實(shí)驗結(jié)果造成影響。注意事項

【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論

【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論

【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式結(jié)果現(xiàn)象澄清石灰水（酸性）重鉻酸鉀有氧無氧注意：由于葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化，因此，應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖。提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論結(jié)論：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。條件澄清石灰水/出現(xiàn)的時間重鉻酸鉀-濃硫酸溶液有氧無氧變混濁／快無變化變混濁／慢出現(xiàn)灰綠色

【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式C6H12O6CO2(大量)＋H2OC2H5OH＋CO2(少量)酵母菌有O2無O2提出問題做出假設(shè)設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行實(shí)驗得出結(jié)論交流討論本實(shí)驗中哪個是對照組，哪個是實(shí)驗組？對比實(shí)驗設(shè)置兩個或兩個以上的實(shí)驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實(shí)驗對象的影響，這樣的實(shí)驗叫作對比實(shí)驗，也叫相互對照實(shí)驗。本實(shí)驗的兩組都是實(shí)驗組對比實(shí)驗實(shí)驗組1：實(shí)驗組2：結(jié)果未知結(jié)果未知對照實(shí)驗對照組：實(shí)驗組：結(jié)果已知結(jié)果未知

【探究】探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式二、有氧呼吸1.主要場所——線粒體(1)寫出序號代表的結(jié)構(gòu)名稱①

；②

；③

。(2)與有氧呼吸有關(guān)的酶分布在

。(3)線粒體的功能：進(jìn)行有氧呼吸的

。2.化學(xué)反應(yīng)式__________________________________________。外膜內(nèi)膜形成的嵴線粒體基質(zhì)②③主要場所第一階段：試管自變量實(shí)驗結(jié)果1號線粒體葡萄糖的量不變，沒有熒光2號細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖的量減少，有丙酮酸生成，出現(xiàn)微弱熒光3號線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖的量減少，有CO2生成，出現(xiàn)較強(qiáng)熒光Q1.由材料1的實(shí)驗結(jié)果可推測物質(zhì)發(fā)生了什么變化？發(fā)生這些變化的部位，能量又有什么變化？提示

葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被分解成丙酮酸，并且有少量ATP生成；丙酮酸在線粒體內(nèi)被分解產(chǎn)生了CO2，并且有大量ATP生成。二、有氧呼吸

分析有氧呼吸的三個階段

材料2

使用超聲波將線粒體破碎，分離線粒體膜狀結(jié)構(gòu)和線粒體基質(zhì)，加入等量的氧氣、丙酮酸、熒光素和熒光素酶，一段時間后，檢測各試管變化情況。試管自變量實(shí)驗結(jié)果4號線粒體膜狀結(jié)構(gòu)丙酮酸的量不變，沒有熒光出現(xiàn)5號線粒體基質(zhì)丙酮酸減少，產(chǎn)生CO2，出現(xiàn)微弱熒光6號線粒體膜狀結(jié)構(gòu)和基質(zhì)丙酮酸減少，產(chǎn)生CO2，出現(xiàn)較強(qiáng)熒光Q2.從實(shí)驗結(jié)果可得到的推論是什么？提示

丙酮酸在線粒體基質(zhì)中被分解。推論1：丙酮酸分解發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，并且產(chǎn)生CO2，釋放少量能量；推論2：丙酮酸在線粒體基質(zhì)中被分解后，在線粒體膜狀結(jié)構(gòu)上繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成較多的ATP。二、有氧呼吸

分析有氧呼吸的場所

大本p80材料3

超聲波震碎線粒體之后，內(nèi)膜自然卷成了顆粒朝外的小囊泡。這些小囊泡具有氧化[H]的功能。當(dāng)用胰蛋白酶處理后，這些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。當(dāng)把這些小顆粒裝上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。這些小顆粒后被證實(shí)是線粒體內(nèi)膜上的一系列酶。Q3.通過材料3可以確定在線粒體內(nèi)膜上發(fā)生了什么樣的反應(yīng)？提示

在線粒體內(nèi)膜上發(fā)生了[H]的氧化，即[H]和氧氣發(fā)生反應(yīng)。二、有氧呼吸

分析有氧呼吸的場所

大本p803.過程第一階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第二階段線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜4202C6H12O6酶+

[H]

+少量能量

C3H4O3

第三階段66+H2O酶2C3H4O3

CO2

+

[H]

+少量能量

126酶H2O+大量能量

24[H]

+

O2總反應(yīng)式C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶[H]=NADH(還原型輔酶I)二、有氧呼吸總結(jié)指細(xì)胞在

的參與下，通過多種

的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物

，產(chǎn)生

，釋放

，生成

的過程。氧酶徹底氧化分解二氧化碳和水能量大量ATP