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1、水稻收割来一定要晒干，为什么？水稻收割来一定要晒干，为什么？开学军训拉练完，开学军训拉练完，你的小腿会有什么你的小腿会有什么感觉？感觉？第3节 细胞呼吸的原理和应用发酵生产葡萄酒的车间问题探讨问题探讨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?1.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,便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。2.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。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?3
2、.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。酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲饲料料添加剂。在培养酵母菌用作料添加剂添加剂。在培养酵母菌用作料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以时，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。产葡萄酒时，却需要密封发酵。呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。为什么加了酵母的面粉蒸出的馒头多孔松软为什么加了酵母的面粉蒸出的馒头多孔松软?为什么加了酵母的面粉放置时间久了会有酒味为什么加了
3、酵母的面粉放置时间久了会有酒味?酵母菌是一种单细胞真菌，酵母菌在有氧和无酵母菌是一种单细胞真菌，酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌兼性厌氧菌，因此，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。便于用来研究细胞呼吸的不同方式。背景知识背景知识 质量分数为质量分数为10%的的NaOH 酵母菌培养液酵母菌培养液 澄清的石灰水澄清的石灰水有氧呼吸有氧呼吸 酵母菌培养液酵母菌培养液 澄清的石灰水澄清的石灰水 10g10g酵母菌酵母菌+240mL5%+240mL5%葡萄糖葡萄糖无氧呼吸无氧呼吸探究探究探究探究 实践实践实践实践探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式
4、1 1、酵母菌培养液的组成是什么？、酵母菌培养液的组成是什么？2.2.图甲中质量分数为图甲中质量分数为10%10%的的NaOHNaOH溶液的作用是什么？溶液的作用是什么？去除通入氧气中的去除通入氧气中的COCO2 2，保证检测出的，保证检测出的COCO2 2是酵母菌呼吸的是酵母菌呼吸的产物。产物。用于检测用于检测COCO2 2甲乙对比实验对比实验配置酵母菌培养液时，要将酵母菌溶液先煮沸，再冷却后配置酵母菌培养液时，要将酵母菌溶液先煮沸，再冷却后加入锥形瓶。加入锥形瓶。煮沸是为了除去其他杂菌，防止其他杂菌的干扰。冷却后煮沸是为了除去其他杂菌，防止其他杂菌的干扰。冷却后再加入锥形瓶，是防止高温将酵
5、母菌杀死。再加入锥形瓶，是防止高温将酵母菌杀死。探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式探究探究探究探究 实践实践实践实践甲中甲中接橡皮球（或气接橡皮球（或气泵）泵）持续持续通入空气通入空气,以以保证保证A A瓶中有氧气存在。瓶中有氧气存在。甲乙自变量是氧气的有无，因变量自变量是氧气的有无，因变量为是否有为是否有COCO2 2和酒精的产生。和酒精的产生。2.2.甲、乙装置中是如何控制自变量的？甲、乙装置中是如何控制自变量的？乙中乙中B B瓶瓶密封密封，以保，以保证无氧环境。证无氧环境。1.1.本实验的自变量和因变量分别是什么本实验的自变量和因变量分别是什么？3.B3.B瓶封口后，要过一
6、段时间再连接装有瓶封口后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？B B瓶封口后，瓶封口后，培养液上方的空气培养液上方的空气中还存在一定量的氧气，静置一段中还存在一定量的氧气，静置一段时，让酵母菌将这部分氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形时，让酵母菌将这部分氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，可认为检验的是酵母菌的无氧呼吸所释放的气体。瓶，可认为检验的是酵母菌的无氧呼吸所释放的气体。或者加入酵或者加入酵母菌溶液后母菌溶液后立即加入石立即加入石蜡油或植物蜡油或植物油密封。油密封。试剂试剂鉴定对象鉴定对象实验现象实验现象澄清石灰水澄清石灰水C
7、OCO2 2变浑浊（据变浑浊程度可确定变浑浊（据变浑浊程度可确定COCO2 2多少）多少）溴麝香草酚蓝溴麝香草酚蓝水溶液水溶液COCO2 2蓝蓝绿绿黄黄（据变色的时间长（据变色的时间长短来确定短来确定COCO2 2的多少）的多少）重铬酸钾溶液重铬酸钾溶液酒精酒精（酸性酸性条件）条件）橙橙色色灰绿灰绿色色(变色变色时间长短时间长短)4.4.怎样鉴定有无酒精的产生？有无怎样鉴定有无酒精的产生？有无COCO2 2的产生鉴定有哪些方的产生鉴定有哪些方法？如何比较法？如何比较COCO2 2产生的多少？产生的多少？5.5.怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？尽量在酵
8、母菌生长的尽量在酵母菌生长的最适温度最适温度下进行实验，以保证下进行实验，以保证酵母菌的高活性。酵母菌的高活性。探究探究探究探究 实践实践实践实践可能原因可能原因:(1)(1)有氧呼吸装置实验操作中可能有氧呼吸装置实验操作中可能供氧不足供氧不足，导致部分，导致部分酵母菌进行无氧呼吸产生少量酒精酵母菌进行无氧呼吸产生少量酒精;(2)(2)重铬酸钾是强氧化剂，酵母菌培养液中的葡萄糖是重铬酸钾是强氧化剂，酵母菌培养液中的葡萄糖是还原性糖，也可以被重铬酸钾氧化，其颜还原性糖，也可以被重铬酸钾氧化，其颜色色反应与酒反应与酒精相同。因此，有氧与无氧装置中酸性重铬酸钾的颜精相同。因此，有氧与无氧装置中酸性重
9、铬酸钾的颜色反应可能为色反应可能为葡萄糖葡萄糖所致。所致。6.6.用酸性重铬酸钾检测酒精时，有氧和无氧装置产用酸性重铬酸钾检测酒精时，有氧和无氧装置产生的颜色反应可能几乎一样？生的颜色反应可能几乎一样？检测酒精可适应延长培养时间。检测酒精可适应延长培养时间。（二）实验结果（二）实验结果1.CO2的放出情况：甲、乙两组都有CO2的产生，但A组产生的CO2更多2.酒精产生的情况：甲组没有酒精的产生，乙组产生了酒精。细胞呼吸方式细胞呼吸方式有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸一、有氧呼吸一、有氧呼吸1.有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所线粒体线粒体线粒体线粒体(1)
10、(1)线粒体具有线粒体具有内、外内、外双层膜双层膜。(2)(2)内膜向内腔折叠形成嵴，大大内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜的表面积增加了内膜的表面积。(3)(3)线粒体内充满了液态的基质。线粒体内充满了液态的基质。(4)(4)线粒体的内膜上和基质中含有线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。许多种与有氧呼吸有关的酶。2.线粒体的结构线粒体的结构3.有氧呼吸的化学反应式有氧呼吸的化学反应式有氧呼吸的化学反应式有氧呼吸的化学反应式C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO 6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量酶酶葡萄糖葡萄糖
11、HH丙酮酸丙酮酸少量少量能量能量3.有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：酶酶2 2丙酮酸丙酮酸+少量少量HH+少量少量能量能量第一阶段：第一阶段：C C6 6H H1212O O6 6不需要氧的参与不需要氧的参与细胞质基质中完成细胞质基质中完成细胞质基质细胞质基质葡萄糖葡萄糖HH丙酮酸丙酮酸少量少量能量能量丙酮酸丙酮酸H H2O O少量少量能量能量COCO2HH3.有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：第二阶段：第二阶段：2 2丙酮酸丙酮酸+6H+6H2 2O O6CO6CO2 2+HH+少量
12、少量能量能量酶酶细胞质基质细胞质基质不需要氧直接参与不需要氧直接参与线粒体基质中完成线粒体基质中完成葡萄糖葡萄糖HH丙酮酸丙酮酸少量少量能量能量丙酮酸丙酮酸少量少量能量能量H H2O O大量大量能量能量H H2O OHH与与O O2 2结合结合COCO2O O23.有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：有氧呼吸分成三个阶段：HH第三阶段：第三阶段：H H+6O+6O2 212H12H2 2O+O+大量大量能量能量酶酶细胞质基质细胞质基质需要氧的参与需要氧的参与线粒体内膜上完成线粒体内膜上完成三个阶段的三个阶段的场所场所和和反应式反应式第一阶段：第一阶段：C6H12O
13、6酶酶 2C3H4O3（丙酮酸）（丙酮酸）细胞质基质细胞质基质第二阶段：第二阶段：酶酶6CO2+20 H+少量能量少量能量 线粒体基质线粒体基质2C3H4O3（丙酮酸）（丙酮酸）第三阶段：第三阶段：酶酶12H2O +大量能量大量能量线粒体内膜线粒体内膜24H+6O2+6H2O+4 H+少量能量少量能量 阶阶 段段 场场 所所 反应物反应物 产产 物物放能放能第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段有氧呼吸三个阶段的小结细胞质基质细胞质基质葡萄糖葡萄糖丙酮酸、丙酮酸、HH少量少量丙酮酸和水丙酮酸和水COCO2 2、HH少量少量HH、O O2 2H H2 2O O大量大量线粒体基质线粒体基
14、质线粒体内膜线粒体内膜是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机是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，生成大量物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATPATP的的过程。过程。4.有氧呼吸的概念酶酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量能量总反应式总反应式:ATP977.28KJ热能热能（2870KJ）元素转移方向：元素转移方向：H2O中的中的“H”来自来自 ，“O”来自来自 ；CO2中的中的“C”来自来自 ，“O”来自来自 葡萄糖、水葡萄糖、水 氧气氧气葡萄糖葡萄糖葡萄糖、水葡萄
15、糖、水下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：产生产生COCO2 2的阶段（的阶段（）产生产生H H2 2O O的阶段（的阶段（）H H2 2O O参与的阶段（参与的阶段（）氧气参与的阶段（氧气参与的阶段（）产生产生ATPATP的阶段（的阶段（）产生产生ATPATP最多的阶段（最多的阶段（）二二三三三三一、二、三一、二、三三三暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？细胞呼吸吗？二二二、无氧呼吸二、无氧呼吸葡葡 萄萄 糖糖丙丙 酮酮 酸酸H 少量能量少量能量少量能量少量能量 酶酶酶酶酶酶酶酶酒精酒精 +CO+CO2 2乳酸乳酸酶酶第一阶
16、段与有第一阶段与有氧呼吸的第一氧呼吸的第一阶段完全相同。阶段完全相同。只在第一阶段只在第一阶段释放少量能量，释放少量能量，生成少量生成少量ATPATP。两个阶段都在两个阶段都在细胞质基质细胞质基质中完成中完成大部分能量存大部分能量存留在留在酒精或乳酒精或乳酸酸中中。1.过程过程:第一阶段：第一阶段：第二阶段：第二阶段：细胞质基质细胞质基质只在第一阶段释放少量能量只在第一阶段释放少量能量（196.65kJ196.65kJ）61.08kJ61.08kJATPATP热能热能2C2C2 2H H5 5OH(OH(酒精酒精）+2COCO2 22C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸乳酸）2C3H4O
17、3+4 HC6H12O62C3H4O3+4 H+少量少量能量能量 C C6 6H H1212O O6 6酶酶 C C6 6H H1212O O6 62 2、反应式、反应式2 2C C2 2H H5 5OHOH（酒精）（酒精）+2CO+2CO2 2+少量少量能量能量2 2C C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸）+少量少量能量能量酶酶酵母菌和大多数的植物，如植物果实及根系（水淹）酵母菌和大多数的植物，如植物果实及根系（水淹）酵母菌和大多数的植物，如植物果实及根系（水淹）酵母菌和大多数的植物，如植物果实及根系（水淹）的无氧呼吸属于此种类型。的无氧呼吸属于此种类型。的无氧呼吸属于此种类型。
18、的无氧呼吸属于此种类型。乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型。在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型。在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型。在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型。酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵发酵发酵发酵。产生酒精。产生酒精。产生酒精。产生酒精的叫的叫的叫的叫酒精发酵酒精发酵酒精发酵酒精发酵
19、。产生乳酸的叫。产生乳酸的叫。产生乳酸的叫。产生乳酸的叫乳酸发酵乳酸发酵乳酸发酵乳酸发酵。(1)(1)(2)(2)3 3、无氧呼吸的概念、无氧呼吸的概念在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过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。不完全分解，释放少量能量的过程。4 4、细胞呼吸的概念、细胞呼吸的概念有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二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，释放能量并生成氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATPATP的过程。的过程。5 5、细胞呼吸的意义、细胞呼吸的意义1、为生物体提供能量、为生物体提供能量2、生物体
20、代谢的枢纽、生物体代谢的枢纽有氧有氧呼吸呼吸与与无无氧呼氧呼吸吸对对比比项目项目有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸不不同同点点条件条件场所场所能量释放能量释放ATPATP产生产生阶段阶段需氧，多种酶需氧，多种酶无氧，多无氧，多种种酶酶细胞质基质细胞质基质(第一阶段第一阶段)、线粒体线粒体(第二、三阶段第二、三阶段)细胞质基质细胞质基质葡萄糖分解不彻底葡萄糖分解不彻底乳酸或酒精和乳酸或酒精和COCO2 2大量大量少量少量COCO2 2和水和水有氧呼吸三个阶段有氧呼吸三个阶段均产生均产生ATPATP第一阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行。第一阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行。实
21、质相同，都能够分解有机物，释放能量。实质相同，都能够分解有机物，释放能量。葡萄糖彻底分解为葡萄糖彻底分解为仅在第一阶段产生仅在第一阶段产生ATPATP相相同同点点分解分解产物产物 三、细胞呼吸原理的应用三、细胞呼吸原理的应用包扎伤口时，需要包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱选用透气的消毒纱布或布或“创可贴创可贴”等等敷料。敷料。为伤口创造有氧的为伤口创造有氧的环境，避免厌氧菌环境，避免厌氧菌的繁殖，有利于伤的繁殖，有利于伤口的愈合口的愈合。制作酸菜、制作酸菜、酸奶、泡酸奶、泡菜等菜等。利用乳酸利用乳酸菌无氧呼菌无氧呼吸产生乳吸产生乳酸酸。皮肤破损较深皮肤破损较深或被锈钉扎伤或被锈钉扎伤后，遇到这
22、种后，遇到这种情况，要及时情况，要及时到医院治疗。到医院治疗。避免破伤风芽避免破伤风芽孢杆菌进行无孢杆菌进行无氧呼吸而大量氧呼吸而大量繁殖，引发破繁殖，引发破伤风伤风。提倡慢跑等有氧运动提倡慢跑等有氧运动花盆里的土壤板结后，花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透生长，需要及时松土透气。气。原因之一有氧运动能原因之一有氧运动能避免肌细胞因供氧不避免肌细胞因供氧不足行无氧呼吸产生大足行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸大量积量乳酸。乳酸大量积累会使肌肉酸胀乏力。累会使肌肉酸胀乏力。根的有氧呼吸根的有氧呼吸(产生大产生大量能量量能量)促进无机盐促进无机盐(矿矿质离子
23、质离子)的吸收的吸收。稻田定期排水稻田定期排水避免根无氧呼吸产生避免根无氧呼吸产生大量酒精对细胞产生大量酒精对细胞产生毒害作用，使其腐烂毒害作用，使其腐烂。生产醋酸、味精等生产醋酸、味精等利用醋酸杆菌、谷氨酸利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的有氧呼吸棒状杆菌的有氧呼吸。发面发面在馒头、面包的制在馒头、面包的制作过程中，利用酵作过程中，利用酵母菌的有氧呼吸，母菌的有氧呼吸，使馒头、面包变得使馒头、面包变得松软可口松软可口。利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。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
24、。环境因素环境因素曲线图曲线图分析分析温度温度O O2 2浓度浓度 四、四、四、四、环境因素对细胞呼吸环境因素对细胞呼吸环境因素对细胞呼吸环境因素对细胞呼吸的的的的影响影响影响影响温度主要影响呼吸酶的活性。温度主要影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定范围内，呼一般而言，在一定范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强吸强度随着温度的升高而增强O O2 2浓度为零时只进行无氧呼浓度为零时只进行无氧呼吸；吸；O O2 2浓度为浓度为10%10%以下，既进以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O O2 2浓度为浓度为10%10%以上，只进行有以上，只进行有氧呼吸氧呼吸。环境因素环境因
25、素应用应用分析分析温度温度O O2 2浓度浓度温度主要影响呼吸酶的活性。温度主要影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定范围内，呼一般而言，在一定范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强吸强度随着温度的升高而增强O O2 2浓度为零时只进行无氧呼浓度为零时只进行无氧呼吸；吸；O O2 2浓度为浓度为10%10%以下，既进以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O O2 2浓度为浓度为10%10%以上，只进行有以上，只进行有氧呼吸氧呼吸。a.a.在零上低温下储藏蔬菜、在零上低温下储藏蔬菜、水果水果b.b.温室中栽培蔬菜时，夜温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可减弱间适当降低温度，可
26、减弱细胞呼吸，减少有机物的细胞呼吸，减少有机物的消耗提高蔬菜的产量消耗提高蔬菜的产量适当降低适当降低O O2 2浓度，抑制细浓度，抑制细胞呼吸，减少有机物消胞呼吸，减少有机物消耗，从而延长水果的保耗，从而延长水果的保鲜时间鲜时间环境因素环境因素曲线图曲线图分析分析COCO2 2浓度浓度水水增加增加COCO2 2的浓度对细胞呼吸的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用有明显的抑制作用在一定范围内，细胞呼吸强在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强度随含水量的增加而加强环境因素环境因素应用应用分析分析COCO2 2浓度浓度水水增加增加COCO2 2的浓度对细胞呼吸有的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用明显的抑制作用在一定范围内，细胞呼吸强度在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强随含水量的增加而加强粮食、水果储藏时，粮食、水果储藏时，适当增大适当增大COCO2 2浓度可浓度可以抑制细胞呼吸，减以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。少有机物的消耗。a.a.种子浸泡，有利于种子浸泡，有利于萌发萌发b.b.种子晒干，有利于种子晒干，有利于储藏储藏农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。