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1、第5章 细胞的能量供应和利用第3节 细胞呼吸的原理和应用光合作用呼吸作用呼吸作用人、动物、真菌、多数细菌等绿 色 植 物能量ADP+Pi+ATP 酶ATP合成：2023/5/11问题探讨 酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？3、在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵
2、母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。新冠肺炎跟呼吸有关呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。呼吸作用也叫细胞呼吸呼吸细胞呼吸 呼吸：机体与环境之间的O2与CO2交换的过程。细胞呼吸的方式 细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌一种 的真菌。代谢类型：细胞呼吸方式：单细胞它与人类的生活息息相关。做馒头、面包，酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。
3、酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2兼性厌氧菌有氧呼吸和无氧呼吸细胞呼吸的方式 探究:1.提出问题2.作出假设3.设计实验5.得出结论6.表达交流4.进行实验酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么？假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。有氧:CO2 无氧:CO2和酒精细胞呼吸的方式3.设计实验自变量、因变量分别是什么？怎样鉴定因变量？变量自变量:因变量:无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物 有氧无氧酒精、CO2保证酵母菌在整个实验过程中正常生活（1）实验目的相同且适宜温度、PH等CO2的检测：1.通入澄清的石灰水：2.溴麝香草酚蓝溶液：（2）实验
4、原理CO2多少：细胞呼吸的方式酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：澄清浑浊蓝 绿黄橙色灰绿色石灰水浑浊程度或由蓝绿黄所需时间长短实验设计-有氧呼吸装置10NaOH溶液（吸收空气中的CO2）葡萄糖溶液酵母菌（酵母菌培养液）第一个锥形瓶：第二个锥形瓶：第三个锥形瓶：澄清的石灰水或者溴麝香草酚蓝溶液（检验有氧呼吸的产物）接入橡皮球或气泵（保持通入空气）（煮沸消毒，冷却后加入。）（煮沸目的：杀菌，去氧）3.设计实验实验设计-无氧呼吸装置葡萄糖溶液酵母菌封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接（消耗B瓶内的氧气，确保实验的无氧条件）第二个 锥形瓶：澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液第一个
5、 锥形瓶：3.设计实验（检验无氧呼吸的产物）有氧装置无氧装置实验组 实验组 长进短出CO2的检测：1.通入澄清的石灰水：2.溴麝香草酚蓝溶液：澄清浑浊蓝 绿黄CO2多少：石灰水浑浊程度或由蓝绿黄所需时间长短无氧装置有氧装置4.进行实验有氧装置澄清石灰水变浑浊，出现时间快；无氧装置澄清石灰水变浑浊，出现时间慢。CO2的检测和观察无氧装置有氧装置结论1：酵母菌在有氧和无氧条件都能产生CO2，且有氧条件下产生的CO2更多。5.得出结论有氧装置无氧装置实验组 实验组长进短出酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：橙色灰绿色5.得出结论有氧装置 无氧装置有氧装置的酵母菌滤液无氧装置的酵母菌
6、滤液+重铬酸钾溶液+浓硫酸酸性重铬酸钾溶液不变灰绿色灰绿色结论2：酵母菌仅在无氧条件产生酒精。因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化。因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以消耗尽溶液中的葡萄糖。5.得出结论实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO2在无氧条件下，通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式批判性思维：实验装置的改进探究实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式拓展 有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可
7、能性的发生，以保证实验更严谨？质量分数为10%NaOH溶液酵母菌培养液澄清石灰水A气泵E CD质量分数为10%NaOH溶液澄清石灰水澄清石灰水 D 气泵EC酵母菌培养液D A验证空气中的CO2是否完全被吸收细胞呼吸的方式1、只检测CO2能不能确定酵母菌的呼吸方式？不能。因为有氧和无氧条件下均可产生CO2。2、本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？本实验的两组都是实验组科学方法对比实验（相互对照实验）设置两个或两个以上的实验组，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的影响，这样的实验叫作对比实验。C C 细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸（主要形式，必须有氧气参与）有 氧 呼 吸有氧呼吸的
8、过程 有氧呼吸有氧呼吸的场所：细胞质基质线粒体（主要场所）（真核细胞)线粒体 4.分布：1.结构：3.成分：2.功能：动植物细胞两层膜：外膜、内膜（折叠成嵴，增大了膜面积）、线粒体基质。含有与有氧呼吸有关的酶，少量DNA、RNA等。，提供能量。细胞的 细胞的“动力车间 动力车间”（原核细胞、哺乳动物成熟的红细胞无线粒体）新陈代谢旺盛的细胞含量多。有氧呼吸主要场所线粒体有氧呼吸主要场所线粒体外膜内膜嵴线粒体基质（1）线粒体增大膜面积的方式：。（2）线粒体增大膜面积的意义：。（3）有氧呼吸的酶分布在：。（4）线粒体的功能：。内膜向内折叠成嵴增大有氧呼吸酶的附着位点线粒体内膜和线粒体基质进行有氧呼吸
9、的主要场所有 氧 呼 吸 过 程 第一阶段：C6H12O6能ATP热线粒体细胞质基质2丙酮酸酶4H葡萄糖的初步分解（糖酵解）C6H12O6酶+4H+能量场所：细胞质基质2丙酮酸（少量）葡萄糖 第二阶段：线粒体能ATP热丙酮酸彻底分解（三羧酸循环）酶6CO2+20H+能量场所：线粒体基质2C3H4O3+6H2O（少量）C6H12O62丙酮酸酶4H能ATP热细胞质基质6CO220H酶6H2O丙酮酸 第三阶段：能ATP热细胞质基质12H2O6O2酶酶12H2O+能量场所：线粒体内膜24H+6O2（大量）线粒体6CO2能ATP热20HC6H12O62丙酮酸酶4H能ATP热酶6H2O氧化磷酸化第一阶段（
10、细胞质基质）第二阶段（线粒体基质）第三阶段（线粒体内膜）2C3H4O3+6H2O20H+6CO2+少量能量2C3H4O3+4H+少量能量 C6H12O6酶酶24H+6O212H2O+大量能量酶(丙酮酸)有氧呼吸酶 C6H12O6 6H2O 6O26CO212H2O 能量总方程式：H(NADH)：还原型辅酶第一阶段（细胞质基质）第二阶段（线粒体基质）第三阶段（线粒体内膜）2C3H4O3+6H2O20H+6CO2+少量能量2C3H4O3+4H+少量能量 C6H12O6酶酶24H+6O212H2O+大量能量酶(丙酮酸)有氧呼吸酶 C6H12O6 6H2O 6O26CO212H2O 能量总方程式：H(
11、NADH)：还原型辅酶1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）酶 C6H12O6 6H2O 6O26CO212H2O 能量6CO2+20 H+能量(少量)2丙酮酸+6H2O酶酶12H2O+能量(大量)24H+6O2C6H12O6酶 2丙酮酸+4 H+能量(少量)小结有氧呼吸的全过程图解思考：葡萄糖能进入线粒体吗？答：葡萄糖不能进入线粒体中反应，因为线粒体中没有分解葡萄糖的酶。有氧呼吸有氧呼吸总反应式：1.有氧呼吸反应物中的水，可不可以省？2.标注元素的转移酶 C6H12O6 6H2O
12、6O26CO212H2O 能量答：不可以第一阶段第二阶段第三阶段2C3H4O3+6H2O20H+6CO2+少量能量2C3H4O3+4H+少量能量 C6H12O6酶酶24H+6O212H2O+大量能量酶有氧呼吸元素去向C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量酶有氧呼吸总反应式（2）H原子运动：（1）C原子运动：（3）O原子运动：C6H12O62C3H4O36CO 2C6H12O64H2C3H4O3+6H2O 20H12H2OC6H12O62C3H4O3+6H2O 6CO 26O212H2O1.产生CO2的阶段（）2
13、.产生H2O的阶段（）3.消耗H2O的阶段（）4.氧气参与的阶段（）5.产生少量H的阶段（）6.产生大量H的阶段（）7.消耗H的阶段（）8.产生少量ATP的阶段（）9.产生ATP最多的阶段（）10.葡萄糖分解的场所（）11.丙酮酸分解的场所（）二三二三一二三一、二三细胞质基质线粒体【总结】：H2O可以作为反应物和生成物。产生能量的阶段：产生H的阶段：产生ATP的场所：第一阶段（少量）第二阶段（少量）第三阶段（大量）第一阶段（少）第二阶段（多）细胞质基质线粒体基质线粒体内膜有氧呼吸能量转化：有氧呼吸1moL葡萄糖 2870kJ977.28kJ储存在ATP中1892.72kJ以热能形式散失（大部分
14、）有氧呼吸的能量过程：将葡萄糖等有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能（大部分能量转化为热能）。有机物中的能量以热能形式散失（大部分）储存在ATP中（小部分）有氧呼吸概念：指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。同有机物体外燃烧相比，有氧呼吸具有的特点：有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是逐步释放的；有机物氧化分解释放的能量有相当一部分储存在ATP中。线粒体膜上没有葡萄糖载体；线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。思考讨论1.为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？2.原核生物（如蓝藻、硝化细菌等
15、）没有线粒体，但也能进行有氧呼吸的原因及场所是?原因：含有与有氧呼吸有关的酶场所：细胞质和细胞膜内表面无 氧 呼 吸2 2丙酮酸 丙酮酸（C C3 3H H4 4O O3 3）C C6 6H H12 12O O6 6 酶 酶少量能量 少量能量4H 4H 酶 酶酶 酶2 2酒精（酒精（C C2 2H H5 5OH OH）+2CO+2CO2 22 2乳酸（乳酸（C C3 3H H6 6O O3 3）细胞质基质细胞质基质无氧呼吸场所：无氧呼吸细胞质基质1.产乳酸的无氧呼吸C6Hl2O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量酶举例：乳酸菌、动物、马铃薯块茎、玉米的胚、甜菜块根（少部分植物）2.产酒精的无氧
16、呼吸C6Hl2O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶举例：酵母菌、大多数植物（如水稻根、苹果果实）无氧呼吸的类型无 氧 呼 吸 过 程第一阶段：第二阶段：C6H12O6酶酶+4H+少量能量 2C3H4O3 2C3H6O3(乳酸)+4 H2C3H4O3 2CO2+2C2H5OH(酒精)酶酶酶酶无氧呼吸过程2 2丙酮酸 丙酮酸（C C3 3H H4 4O O3 3）C C6 6H H12 12O O6 6 酶 酶少量能量 少量能量4H 4H 酶 酶酶 酶2 2酒精（酒精（C C2 2H H5 5OH OH）+2CO+2CO2 22 2乳酸（乳酸（C C3 3H H6 6O O3 3）细
17、胞质基质细胞质基质细胞质基质细胞质基质产生ATP的场所：细胞质基质1.热能形式散失（大部分）2.合成ATP（少部分）C6H12O6酶+少量能量（场所：细胞质基质）第一阶段：2C3H4O3+4H 第二阶段：酶2C3H4O3+4H2C2H5OH（酒精）+2CO2C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量总反应式：1、产酒精的无氧呼吸（场所：细胞质基质）（场所：细胞质基质）无氧呼吸丙酮酸 丙酮酸C6H12O6酶+少量能量（场所：细胞质基质）第一阶段：2C3H4O3+4H 第二阶段：酶2C3H6O3（乳酸）2C3H4O3+4H C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量总反应式：
18、2、产为乳酸的无氧呼吸（场所：细胞质基质）（场所：细胞质基质）无氧呼吸无氧呼吸过程无氧呼吸总方程式：少部分合成ATP无氧呼吸能量利用有机物中的能量大部分存留在酒精或乳酸中少部分释放大部分以热能的形式散失有氧呼吸与无氧呼吸能量去向对比 有氧呼吸与无氧呼吸能量去向对比有氧呼吸能量去向：无氧呼吸能量去向：酶 C6H12O6 6H2O 6O26CO212H2O 能量无氧呼吸概念：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不完全分解，释放少量能量，生成少量A TP的过程。2丙酮酸（C3H4O3）C6H12O6 酶少量能量4H 酶酶2酒精（C2H5OH）+2CO22乳酸（C3H6O3）细胞质基质
19、场所：细胞质基质物质变化：产能情况：少量能量场所：细胞质基质物质变化：产能情况：无+4H C6H12O62C3H4O3（丙酮酸）酶第一阶段第二阶段H丙酮酸葡萄糖乳酸酒精+CO2少量能量酶2C3H4O3+4H 2C3H6O3（乳酸）或酶2C3H4O3+4H 2C2H5OH（酒精）+CO2 无氧呼吸像酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸叫做发酵，根据发酵产物不同，产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。为生物体提供能量。生物体代谢的枢纽。（2）意义：丙酮酸葡萄糖氨基酸 甘油细胞呼吸（1）概念：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。注：呼吸作用最常
20、利用的是葡萄糖，细胞呼吸的底物不只有葡萄糖，脂肪等有机物都可以作为细胞呼吸的底物。有氧呼吸 细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。无氧呼吸：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。有氧呼吸和无氧呼吸都是属于细胞呼吸。细胞呼吸是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。小结有氧呼吸过程图解葡 萄 糖丙 酮 酸H 少量能量 乙醇发酵 酶 乳酸发酵 酶酒精+CO2乳酸酶无氧呼吸过程图解第一阶段第二阶段第一阶段第二阶段第三阶段呼吸类型 有
21、氧呼吸 无氧呼吸不同点反应条件反应阶段和场所最终产物氧化分解程度能量产生多少各阶段能量释放情况ATP产生量相同点实质联系酒精、二氧化碳、能量 或 乳酸、能量不彻底少量少量ATP分解有机物，释放能量第一阶段完全相同只在第一阶段释放少量能量酶，适宜的温度、需要氧气，二氧化碳、水、能量彻底大量第一阶段和第二阶段释放少量能量，第三阶段释放大量能量大量ATP酶，适宜的温度、不需要氧气第一阶段：细胞质基质第二阶段：线粒体基质第三阶段：线粒体内膜第一阶段：细胞质基质第二阶段：细胞质基质三、细胞呼吸原理的应用包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制
22、通气的情况下，可以生产各种酒。（1）抑制厌氧病原体的繁殖有氧:让它无法进行无氧呼吸（1）酵母菌无氧呼吸：产生酒精（2）产酒时：前期通气，酵母菌大量繁殖。后期密封发酵产酒精。花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。三、细胞呼吸原理的应用（1）有利于根系的有氧呼吸，提供能量。（2）有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，从而有利于植物对无机盐的吸收。（1）低温，低氧储藏食物。（2）低氧并非无氧。提倡慢跑等有氧运动的原因之一是:有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳
23、酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。三、细胞呼吸原理的应用内部因素（呼吸酶的数量不同）(1)遗传特性:不同种类的植物呼吸速率不同。实例:旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)生长发育时期:同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。实例:幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。(3)器官类型:同一植物的不同器官呼吸速率不同。实例:生殖器官大于营养器官。四、影响细胞呼吸的因素温度呼吸速率外部因素温度 低温下贮存蔬菜、水果 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。应
24、 用温度主要通过影响酶活性来影响呼吸速率。四、影响细胞呼吸的因素解释：白天提高温度，增加光合作用，有机物积累。晚上降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗。O2浓度CO2释放量无氧呼吸：以酒精发酵为例，无氧呼吸随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达到一定值时，被完全抑制。O2浓度CO2释放量有氧呼吸：在一定范围内，有氧呼吸随O2浓度增加而增加，当O2浓度达到一定值时，由于酶和底物浓度的抑制，将不再增加。外部因素O2浓度四、影响细胞呼吸的因素（氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸）A点时，co2释放总量最少，有机物消耗最少，细胞呼吸强度最弱。利于储存粮食、水果。四、影响呼吸作用
25、的环境因素O2浓度0时，只进行无氧呼吸。0O2浓度10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。（产生的CO2的量吸收O2的量）O2浓度10%时，只进行有氧呼吸。（产生的CO2的量=吸收O2的量）（2）应用低氧保鲜：降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。促进生长：中耕松土增加根的有氧呼吸有利于矿质离子的吸收。还可以抑制无氧呼吸产生酒精，防止植物烂根。在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。氧气四、影响呼吸作用的环境因素破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌是能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈铁钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖（遇
26、到这种情况，需要及时到医院治疗）提倡慢跑等有氧运动的原因之一是：有氧运动能避免肌肉细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量的乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀无力。稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。（2）应用CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。四、影响呼吸作用的环境因素应用：适当增加CO2浓度，抑制细胞呼吸，有利于水果和蔬菜的保鲜。外部因素co2浓度在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。四、影响呼吸作用的环境因素应用粮食在收仓储存之前要进行晾晒，甚至烘干，减少水分，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。干种子在萌发时，要浸泡以增强代谢。外部因素水果蔬保存：零上低温、低氧、适宜水分。种子保存：零上低温、低氧、干燥条件。若你是一位农民，根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？四、影响呼吸作用的环境因素