《【生物课件】细胞呼吸的原理和应用 2023-2024学年高一生物上册同步教学课件（人教版2019必修1）.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【生物课件】细胞呼吸的原理和应用 2023-2024学年高一生物上册同步教学课件（人教版2019必修1）.pptx（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
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本节聚焦1.细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？2.有氧呼吸和无氧呼吸各有什么特点？3.细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培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，要给培养装置养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气通气或或进进行振荡行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要葡萄酒时，却需要密封密封发酵。发酵。问题探讨问问1 1:都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？都是培养酵母菌，为什么
2、有的需要通气，有的却需要密封？通气通气:给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌大量繁殖；给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌大量繁殖；密封：便于酵母菌在无氧条件下，分解有机物产生酒精。密封：便于酵母菌在无氧条件下，分解有机物产生酒精。面团发酵馒头面包呼吸作用的实质是指呼吸作用的实质是指细胞内细胞内的的有机物氧化分解有机物氧化分解，并，并释放释放能量能量，因此也叫因此也叫细胞呼吸细胞呼吸。1.1.场所：场所：细胞内细胞内2.2.类型：类型：有氧呼吸（彻底氧化分解）有氧呼吸（彻底氧化分解）无氧呼吸（不彻底氧化分解）无氧呼吸（不彻底氧化分解）3.3.作用：作用：分解有机物，释放能量分解有机物，释放
3、能量酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于属于兼性厌氧菌兼性厌氧菌，因此便于用来研究细，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。胞呼吸的不同方式。一、细胞呼吸的方式探究酵母菌的细胞呼吸方式探究酵母菌的细胞呼吸方式酵母菌的电镜照片（放大4750倍）提出问题酵母菌在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸酵母菌在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸？如果都能，细胞呼吸的产物分别是什么？如果都能，细胞呼吸的产物分别是什么？面团发酵时需要密封，面团发酵时需要密封，发酵好的面团松软发酵好的面团松软（有气孔），有酒味。（有气孔），有酒味。酵母菌有氧条件下，细胞呼吸产生酵母菌有
4、氧条件下，细胞呼吸产生酵母菌无氧条件下，细胞呼吸产生酵母菌无氧条件下，细胞呼吸产生和酒精和酒精思考：思考：怎样保证酵母菌在整个实验中怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活能正常生活？怎样控制有氧、无氧条件？怎样控制有氧、无氧条件？怎样鉴定有无怎样鉴定有无产生？如何比较产生产生？如何比较产生的多少？的多少？怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无酒精产生？作出假设设计实验进行实验实验现象得出结论酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸；酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸；有氧条件下有氧条件下:酵母菌通过细胞呼吸产生酵母菌通过细胞呼吸产生大量的大量的CO2；无氧条件下无氧条件下:酵母菌通过细胞呼
5、吸产生酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量酒精和少量COCO2 2。澄清石灰水溴麝香草酚蓝溶液重铬酸钾（酸性条件）交流讨论1.1.为什么瓶前面要现将空气通入为什么瓶前面要现将空气通入1010的的NaOH溶液？溶液？2.2.为什么瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？为什么瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？去除泵入气体中本身含有的CO2，保证检测出的CO2都是酵母菌细胞呼吸产生。使B瓶中氧气耗尽，保证检测出的二氧化碳全部来自酵母菌的无氧呼吸1.请你分析本实验中生物三大变量。对比实验（相互对照实验）设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实
6、验对象的关系。尝试解决实际问题自变量：是否通入氧气因变量：细胞呼吸产物（是否有二氧化碳产生/是否有酒精产生等等）无关变量：温度，pH，葡萄糖溶液的用量和浓度，检测试剂的用量和浓度等二、有氧呼吸自主阅读教材自主阅读教材92-9392-93页，回答下列问题：页，回答下列问题：（1 1）有氧呼吸的场所）有氧呼吸的场所（2 2）有氧呼吸总反应式）有氧呼吸总反应式（3 3）有氧呼吸过程）有氧呼吸过程（4 4）有氧呼吸概念）有氧呼吸概念二、有氧呼吸线粒体线粒体是有氧呼吸的是有氧呼吸的主要场所主要场所外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴基质分布有氧呼吸的酶1.场所：2.总反应式：3.过程：二、有氧呼吸3.过程：2
7、丙酮酸（C3H4O3）细胞质基质线粒体基质线粒体内膜C6H12O6 C6H12O6 酶少量能量4H 2丙酮酸 6H2O酶20H 6CO2 少量能量6O2 H与O2结合 12H2O大量能量二、有氧呼吸氧化型辅酶氧化型辅酶（NADNAD+)H H+2 2e-e-还原型辅酶还原型辅酶（NADH)NADH)3.过程：二、有氧呼吸场所：细胞质基质场所：细胞质基质场所：线粒体基质场所：线粒体基质场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段酶酶12H12H2 2O+O+大量大量能量能量24H+6O24H+6O2 2酶酶6CO6CO2 2+20H+20H+少量少量能量能量2
8、C2C3 3H H4 4O O3 3 +6H+6H2 2O O C C6 6H H1212O O6 6酶酶+4H+4H+少量少量能量能量2C2C3 3H H4 4O O3 3热能热能(多）多）ATPATP（少）（少）还原型辅酶还原型辅酶（NADH)NADH)是指细胞在氧的参与下，通过是指细胞在氧的参与下，通过多种酶多种酶的催化作用，把葡萄糖等的催化作用，把葡萄糖等有机物有机物彻底氧化分解彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量释放能量，生成大量ATPATP的过程。的过程。4.有氧呼吸的概念：有机物中稳定化学能有机物中稳定化学能 热能和热能和ATPATP中活跃化学能中
9、活跃化学能有氧呼吸的能量转换：二、有氧呼吸思考思考讨论：讨论：有氧呼吸的能量利用特点1.1.在细胞内，在细胞内，1mol1mol葡萄糖葡萄糖彻底氧化分解彻底氧化分解可以释放出可以释放出2870kJ2870kJ的能量，可使的能量，可使977.28 kJ977.28 kJ左右的能量左右的能量储存在储存在ATPATP中，中，其余的能量则以热能的形式散失其余的能量则以热能的形式散失掉掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少约能使多少ADPADP转化为转化为ATP?ATP?2.2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧
10、呼吸是逐级释放能量的，这对于生物与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义体来说具有什么意义?有氧呼吸的能量转化效率大约为有氧呼吸的能量转化效率大约为34%34%。1molATP1molATP分子水解可释放分子水解可释放30.54kJ30.54kJ的能量，因此，的能量，因此，1mol1mol葡萄糖能够使葡萄糖能够使 32molADP32molADP分子转化为分子转化为ATPATP分子。分子。燃烧是一种燃烧是一种迅速释放能量迅速释放能量的过程，而有氧呼吸过程则是的过程，而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量逐步缓慢释放能量，这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利
11、用。这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用。问问1 1：有氧呼吸的场所？主要场所？有氧呼吸的场所？主要场所？问问2 2：HH在哪些阶段产生、消耗？在哪些阶段产生、消耗？问问3 3：H H2 2O O作为反应物、产物分别在哪个阶段？作为反应物、产物分别在哪个阶段？问问4 4：O O2 2参与第几阶段？参与第几阶段？COCO2 2在哪个阶段生成？在哪个阶段生成？问问5 5：葡萄糖分解为丙酮酸的场所？葡萄糖分解为丙酮酸的场所？问问7 7：葡萄糖中氧原子的转移途径？葡萄糖中氧原子的转移途径？线粒体、细胞质基质线粒体、细胞质基质第一二阶段、第三阶段第一二阶段、第三阶段第二阶段、第二阶段、第三阶段第三
12、阶段第三阶段、第三阶段、第二阶段第二阶段细胞质基质细胞质基质第一二三阶段、第三阶段第一二三阶段、第三阶段问题聚焦问题聚焦问问6 6：产生能量的阶段？哪一阶段产生的能量最多？产生能量的阶段？哪一阶段产生的能量最多？葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸COCO2 2三、无氧呼吸2.场所：细胞质基质细胞质基质3.总反应式：肌细胞、乳酸菌肌细胞、乳酸菌C C6 6H H1212O O6 6酶酶+少量少量能量能量2C2C3 3H H6 6O O3 3C C6 6H H1212O O6 6酶酶+2CO+2CO2 2+少量少量能量能量2C2C2 2H H5 5O OH H酵母菌酵母菌1.生物举例：酵母菌酵母菌、乳酸菌乳
13、酸菌、马铃薯块茎、水稻根、苹果果实、马铃薯块茎、水稻根、苹果果实、肌细胞肌细胞第一阶段第一阶段C C6 6H H1212O O6 6酶酶+4H+4H +少量少量能量能量2C2C3 3H H4 4O O3 34.两个阶段：场所：细胞质基质场所：细胞质基质场所：细胞质基质场所：细胞质基质第二阶段第二阶段酶酶2C2C2 2H H5 5O OH H +2CO+2CO2 2 2C2C3 3H H4 4O O3 3 +4H+4H酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3 2C2C3 3H H4 4O O3 3 +4H4H热能热能(多）多）ATPATP（少）（少）不彻底氧化分解不彻底氧化分解无能量产生无能量
14、产生无氧呼吸只在第一阶段释放少量能无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，量，第二阶段无能量产生第二阶段无能量产生，葡萄糖，葡萄糖中大部分能量存留在酒精或乳酸中。中大部分能量存留在酒精或乳酸中。三、无氧呼吸C C6 6H H1212O O6 6酶酶+少量少量能量能量2C2C3 3H H6 6O O3 3C C6 6H H1212O O6 6酶酶+2CO+2CO2 2+少量少量能量能量2C2C2 2H H5 5O OH H无氧呼吸总反应式：有氧呼吸总反应式：是指是指有机物有机物在细胞内经过一系列的在细胞内经过一系列的氧化分解氧化分解，生成二氧化碳或，生成二氧化碳或其他产物，其他产物，释放能量并生成释放
15、能量并生成ATPATP的过程。的过程。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。细胞呼吸的概念：有氧呼吸和无氧呼吸的比较呼吸方式呼吸方式有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸呼吸场所呼吸场所条件条件分解产物分解产物能量能量ATPATP产生阶段产生阶段细胞质基质（第一阶段）细胞质基质（第一阶段）线粒体（一、二阶段）线粒体（一、二阶段）细胞质基质细胞质基质O O2 2、多种酶和适宜的温度、多种酶和适宜的温度缺氧或无氧、酶缺氧或无氧、酶和适宜的温度和适宜的温度COCO2 2和和H H2 2O O酒精和酒精和COCO2 2 乳酸乳酸释放大量能量释放大量能量释放少
16、量能量，大部分能量释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中储存在乳酸或酒精中有氧呼吸三个阶段均产生有氧呼吸三个阶段均产生仅在第一个阶段产生仅在第一个阶段产生相相同同点点不不同同点点（过程）第一阶段完全相同；（过程）第一阶段完全相同；（条件）都需要多种酶的催化；（条件）都需要多种酶的催化；（本质）都是氧化分解有机物，释放能量，生成（本质）都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATPATP。四、细胞呼吸原理的应用四、细胞呼吸原理的应用选用选用“创可贴创可贴”等敷料包扎伤口，既为等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、透气的环境、避免厌氧病原
17、菌的繁殖避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。从而有利于伤口的痊愈。较深的伤口里缺少氧气，较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌破伤风芽孢杆菌适合适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。四、细胞呼吸原理的应用储存蔬菜水果、粮食，往往要储存蔬菜水果、粮食，往往要降低温度、降低降低温度、降低氧气含量氧气含量等措施，来降低呼吸作用，以延长保等措施，来降低呼吸作用，以延长保质期。质期。提倡慢跑等有氧运动的原因之一，是不致因剧提倡慢跑等有氧运动的原因之一，是不致因剧烈运动导致氧
18、的不足，而使烈运动导致氧的不足，而使肌细胞因无氧呼吸肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸产生大量乳酸导致肌肉酸痛。导致肌肉酸痛。利用麦芽、葡萄、粮食、利用麦芽、葡萄、粮食、酵母菌酵母菌以及发酵罐，在以及发酵罐，在控制控制通气通气的情况下可生产酒；的情况下可生产酒；四、细胞呼吸原理的应用制作面包、馒头、酿酒时需要制作面包、馒头、酿酒时需要用到用到酵母菌酵母菌。制作泡菜、酸奶。制作泡菜、酸奶需要用到乳酸菌。需要用到乳酸菌。乳酸菌乳酸菌在无在无氧条件下产生氧条件下产生乳酸乳酸。四、细胞呼吸原理的应用对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸
19、，从而充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的有利于根系的生长和对无机盐的吸收吸收。此外，松土透气还有利于土壤中。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物好氧微生物的生的生长繁殖，这长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。从而有利于植物对无机盐的吸收。稻田定期排水：避免产生大量的稻田定期排水：避免产生大量的酒精酒精，对细胞有毒害作，对细胞有毒害作用，烂根。用，烂根。五、影响呼吸速率的因素又称呼吸作用强度。指在单位时间内吸收氧气或释放又称呼吸作用强度。指在单位时间内吸收氧气或释放二氧化碳的量二氧化碳的量,或有机
20、物的消耗量。呼吸速率的大小或有机物的消耗量。呼吸速率的大小可反映代谢活动的强弱。可反映代谢活动的强弱。C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量温度氧气水二氧化碳五、影响呼吸速率的因素1.1.氧气氧气浓度浓度 氧气浓度呼吸速率O O氧气浓度对有氧呼吸速率有氧呼吸速率的影响氧气浓度呼吸速率O O氧气浓度对氧气浓度对无氧呼吸速率无氧呼吸速率的影响的影响五、影响呼吸速率的因素氧气浓度氧气浓度 气体气体交换的交换的相对值相对值OabcCOCO2 2释放量释放量O O2 2吸收量吸收量曲线特征：O2浓度0时，只进行_。0O2浓度b时，进行_。O2浓度b时，只进行_。O2浓度为_ 时，有
21、机物消耗最少，利于 储存粮食、水果。无氧呼吸无氧呼吸和有氧呼吸有氧呼吸1.1.氧气氧气浓度浓度 a五、影响呼吸速率的因素(1)(1)原理：温度通过原理：温度通过影响影响 进而进而影响细胞呼吸速率。影响细胞呼吸速率。2.2.温度温度酶的活性酶的活性呼呼吸吸速速率率温度温度/(2)(2)应用应用a.a.温室栽培温室栽培中中增大昼夜温差增大昼夜温差(降底夜间温度降底夜间温度)以减少夜间呼吸消耗有机物。以减少夜间呼吸消耗有机物。b.b.食物的食物的储存保鲜储存保鲜常采用常采用低温法低温法（零上低温）（零上低温）零上低温：既能降低有机物消耗，又不破坏植物组织零上低温：既能降低有机物消耗，又不破坏植物组织
22、五、影响呼吸速率的因素3.CO2浓度浓度4.4.水水（1）原理：原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，是细胞呼吸的最终产物，积累过多会积累过多会抑制抑制细胞呼吸的进行。细胞呼吸的进行。（2）应用：）应用：在在蔬果保鲜中蔬果保鲜中，增加增加COCO2 2浓度浓度可抑可抑制细胞呼吸制细胞呼吸，减少，减少有机物消耗。有机物消耗。在在一定范围一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，自由水含量高呼吸旺盛。当含水量过多而加快，自由水含量高呼吸旺盛。当含水量过多时，呼吸速率减慢甚至死亡。时，呼吸速率减慢甚至死亡。应用：应用：种子的储存要种子的储存要风干；风干；合理灌溉。合理灌溉。本节聚焦1.细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？2.有氧呼吸和无氧呼吸各有什么特点？3.细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？