1、L/O/G/O第三节第三节 细胞呼吸的原理与应用细胞呼吸的原理与应用必修一必修一 第五章第五章 细胞的能量供应与利用细胞的能量供应与利用问题探讨：1 1、通气、通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵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，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食产生酒精便于酵母菌在无氧条件下分解有机食产生酒精。2 2、在、在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分
2、裂提供充足的动力。裂提供充足的动力。3 3、密封、密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时发酵时，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。，能为自己的生命活动提供少量能量。探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式在通风情况下，酵母菌发酵面团，可以制成松软多孔的馒头、在通风情况下，酵母菌发酵面团，可以制成松软多孔的馒头、面包；但在密闭的情况下，发面会有酒精味。面包；但在密闭的情况下，发面会有酒精味。 我们喝的啤酒、白酒、医院里的酒精都是由酵母菌后期在密闭我们喝的啤酒、白酒、医院里的酒精都是由酵母菌后期在密闭环境下发酵得到的环境下发酵得到的小资料小资料酿酒时
3、，用塑料膜密封酒缸口一段时间后会发现塑料膜微酿酒时，用塑料膜密封酒缸口一段时间后会发现塑料膜微微鼓胀微鼓胀。 提出探究问题？提出探究问题？ 请同学们以小组为单位：请同学们以小组为单位： 提出关于酵母菌呼吸方式的问题提出关于酵母菌呼吸方式的问题; 提出问题提出问题: :酵母菌是否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条件下进细胞呼吸的产物是否相同作出假设：作出假设： 酵母菌在有氧条件下，产生二氧化碳，在无氧条件下产生酒精和二氧化碳探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式该实验的总体思路是？该实验的总体思路是？ 如何保证酵母菌在整个实验过程中正常生活？如何保证酵母菌
4、在整个实验过程中正常生活？设计实验设计实验: :让酵母菌分别在有氧和无氧条件下生活，进让酵母菌分别在有氧和无氧条件下生活，进行呼吸，检测产物行呼吸，检测产物 条件适宜（条件适宜（252535 35 ，pH3.0-7.5pH3.0-7.5）给予充足的养料给予充足的养料探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式因变量因变量无关变量无关变量自变量自变量氧气的有无细胞呼吸产物：酒精、CO2反应物的量、反应时间、温度、pH、酵母菌的活性等该实验的自变量是？因变量是？无关变量呢？该实验的自变量是？因变量是？无关变量呢？设计实验设计实验: :探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式
5、如何检测是否有如何检测是否有COCO2 2和酒精生成？和酒精生成？设计实验设计实验: :石灰水：澄清变混浊石灰水：澄清变混浊溴麝香草酚蓝水溶液（溴麝香草酚蓝水溶液（BTBBTB）：由蓝变）：由蓝变绿绿再变再变黄黄COCO2 2酒精：酒精： 在酸性条件下与橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与橙色的重铬酸钾溶液 形成形成灰绿色灰绿色。COCO2 2多少：石灰水多少：石灰水浑浊程度浑浊程度或产生浑浊的或产生浑浊的快慢快慢或由蓝或由蓝绿绿黄所需黄所需时间长短时间长短探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式怎样创造有氧和无氧条件？怎样创造有氧和无氧条件？设计实验设计实验: :甲组：通气；乙组：
6、密封甲组：通气；乙组：密封探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌培养液酵母菌培养液NaOHNaOH溶液溶液澄清石灰水澄清石灰水或（或（BTB）吸收空气中的CO2，排除它对实验的干扰验证酵母菌有氧呼吸是否产生CO2A A组：有氧条件组：有氧条件探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌培养液酵母菌培养液NaOHNaOH溶液溶液澄清石灰水澄清石灰水或（或（BTBBTB）澄清石灰水澄清石灰水或（或（BTBBTB）验证空气中验证空气中的的COCO2 2是否完是否完全被吸收全被吸收10%A A组：改进装置组：改进装置 探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼
7、吸的方式B B组：无氧条件组：无氧条件酵母菌溶液酵母菌溶液先封口放置一会，先封口放置一会，消耗掉消耗掉瓶中的氧气瓶中的氧气，创造无氧环境创造无氧环境澄清石灰水澄清石灰水或（或（BTBBTB）探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式步骤一：配制酵母菌培养液步骤一：配制酵母菌培养液10g10g酵母菌酵母菌+240mL5%+240mL5%葡萄糖溶液葡萄糖溶液A A组组B B组组进行实验进行实验: :探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌培养液酵母菌培养液 澄清石灰水澄清石灰水步骤二：组装实验装置，步骤二：组装实验装置，放置在放置在25-35 25-35 环境下环境
8、下培养培养8-108-10小时小时A A组：有氧条件组：有氧条件B B组：无氧条件组：无氧条件探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式条条件件澄清石灰水澄清石灰水/ /出现出现的时间的时间重铬酸钾重铬酸钾-浓硫浓硫酸溶液酸溶液有有氧氧无无氧氧变混浊快变混浊快无变化无变化变混浊慢变混浊慢出现灰绿色出现灰绿色步骤三：鉴定步骤三：鉴定COCO2 2和酒精的产生和酒精的产生探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生吸，均能产生二氧化碳二氧化碳在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生在有氧的条
9、件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳大量的二氧化碳。在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精酒精和和少量的二氧化碳少量的二氧化碳。得出结论得出结论: :探究探究: :酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式对比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，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验，也叫做相互对照实验。有机物H2O+CO2酒精+CO2有氧无氧（大量）（少量）酵母菌细胞呼吸的方式细胞呼吸的主要细胞呼吸的主要方式方式 一对夫妇下地窖取大姜时因缺氧发生昏迷脱，医生告诉记者，一对夫妇下地窖取大姜时因缺氧发生昏迷脱，医生告
10、诉记者，张先生夫妇是因为地窖中张先生夫妇是因为地窖中氧气不足，吸入过多的二氧化碳氧气不足，吸入过多的二氧化碳大脑大脑缺氧造成的。缺氧造成的。 为什么把手插进堆放一段时间的新鲜谷堆，会有为什么把手插进堆放一段时间的新鲜谷堆，会有潮湿和发烫潮湿和发烫的的感觉？感觉？ 为什么甜玉米放时间长了为什么甜玉米放时间长了甜味会变淡甜味会变淡？葡萄糖葡萄糖+ +氧气氧气二氧化碳二氧化碳+ +水水+ +能量能量在哪进行？条件？酶？具体过程？一、有氧呼吸一、有氧呼吸1.1.主要场所：主要场所：_线粒体线粒体外膜内膜基质嵴向内折叠向内折叠_和和_含有许多种与有氧呼吸有关的含有许多种与有氧呼吸有关的_。基质基质内膜内
11、膜酶酶2.过程-第一阶段：场所:物质变化与能量变化细胞质基质细胞质基质C C6 6H H1212O O6 62C2C3 3H H4 4O O3 3+4H+4H+少量能量少量能量酶酶有机物有机物（葡（葡萄糖）萄糖）中稳中稳定化学能定化学能热能热能HH和和ATPATP中活跃化中活跃化学能学能H H+ + + NAD+ NAD+ + NADH( NADH(即即H)H)一、有氧呼吸2.过程-第二阶段：场所:物质变化与能量变化线粒体线粒体基质基质2C2C3 3H H4 4O O3 3+6H+6H2 2O O6CO6CO2 2+20H+20H+少量能量少量能量酶酶有机物有机物丙酮丙酮酸）酸）中稳定中稳定化
12、学能化学能热能热能HH和和ATPATP中活跃化中活跃化学能学能H H+ + + NAD+ NAD+ + NADH( NADH(即即H)H)一、有氧呼吸2.过程-第三阶段：场所:物质变化与能量变化线粒体内膜线粒体内膜24H+6O24H+6O2 212H12H2 2O+O+大量能量大量能量酶酶HH中中活跃活跃化学能化学能热能热能ATPATP中活跃化学能中活跃化学能一、有氧呼吸NADHNADH ( (即即H) H) H H+ + + NAD+ NAD+ + 酶酶C6H12O6+6H2O +6O26CO2+12H2O +能量能量3. 总反应式：a.a.过程温和过程温和( (常温、常压、一定的常温、常压
13、、一定的pHpH等等) )b.b.能量逐步释放能量逐步释放c.c.释放的能量有一部分储存在释放的能量有一部分储存在ATPATP中。中。4.特点(同有机物体外燃烧相比) 一、有氧呼吸酶酶C6H12O6+6H2O +6O26CO2+12H2O +能量能量5. 能量转化效率能否写成能否写成ATPATP？a.转化效率转化效率=977.28/2870=34%32molATP第第1阶段：阶段：2mol第第2阶段：阶段：2mol第第3阶段：阶段：28molb.产生产生ATPmol数数=977.28/30.54=32mol其余以其余以热能热能形式散失形式散失一、有氧呼吸一、有氧呼吸细胞在细胞在_的参与下，通过
14、的参与下，通过_的催化作用，把的催化作用，把_等有机物等有机物_，产生，产生_和和_，释放，释放_,_,生成生成_的过程。的过程。氧氧多种酶多种酶葡萄糖葡萄糖COCO2 2H H2 2O O能量能量彻底氧化分解彻底氧化分解大量大量ATPATP6. 有氧呼吸概念产生产生COCO2 2的阶段（）的阶段（）产生产生H H2 2O O的阶段（）的阶段（）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、三三三7. 小试牛刀有氧呼吸的过程图解有氧呼吸的过程图解思考：为什么葡萄糖思考：为什么葡萄糖不能在
15、线粒体中氧化不能在线粒体中氧化分解？分解？线粒体膜上线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体没有运输葡萄糖的载体，葡萄糖不能进入，葡萄糖不能进入线粒体；线粒体；线粒体中没有氧化分解葡萄糖的线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶酶。一、有氧呼吸二、无氧呼吸1.过程-第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同与有氧呼吸第一阶段完全相同2.过程-第二阶段：场所：物质变化细胞质基质细胞质基质丙酮酸丙酮酸+H+H酶酶乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸酶酶乙醇乙醇+CO+CO2 2+H+H或或二、无氧呼吸3.总反应过程：C C6 6H H1212O O6 62C2C3 3H H6 6O O3 3+ +少量能量少量能量酶酶C C6 6H H12
16、12O O6 62C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2+ +少量能量少量能量酶酶1.乳酸发酵乳酸发酵2.乙醇发酵乙醇发酵人、动物、乳酸菌、甜菜的块根人、动物、乳酸菌、甜菜的块根、马铃薯块茎、玉米的胚、胡萝、马铃薯块茎、玉米的胚、胡萝卜的叶子等。卜的叶子等。绝大多数植物细胞、酵母菌等。绝大多数植物细胞、酵母菌等。二、无氧呼吸 在没有氧参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量并生成ATP的过程。4.无氧呼吸概念： 细胞呼吸细胞呼吸( (呼吸作用呼吸作用) )概念概念 是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成成COCO2
17、 2或其他物质，释放出能量并生成或其他物质，释放出能量并生成ATPATP的过程。的过程。为生物体提供能量为生物体提供能量, ,生物体代谢的枢纽。生物体代谢的枢纽。 细胞呼吸细胞呼吸意义意义三 、有氧呼吸和无氧呼吸的比较有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸不不同同点点场所场所条件条件分解分解程度程度产物产物能量能量释放释放相相同同点点本质本质联系联系细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体细胞质基质细胞质基质氧气、酶、水氧气、酶、水酶酶COCO2 2、H H2 2O O酒精和酒精和COCO2 2或乳酸或乳酸大量能量、大量能量、少量能量少量能量从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同从葡萄糖分解为丙酮酸
18、阶段相同，以后阶段不同分解有机物，释放能量，合成分解有机物，释放能量，合成ATPATP彻底彻底不彻底不彻底COCO2 2O O2 2COCO2 2O O2 2COCO2 2O O2 2O O2 2O O2 2COCO2 2COCO2 2肺泡肺泡细胞呼吸细胞呼吸毛细血管毛细血管O O2 2呼吸呼吸呼吸：呼吸：机体与环境机体与环境之间之间O O2 2和和COCO2 2交换的过程。交换的过程。扩展：呼吸和呼吸作用的区别四、细胞呼吸原理的应用（P95思考讨论）1.发酵技术-利用微生物的细胞呼吸葡萄酒腐乳泡菜酸奶酵母菌发酵酵母菌发酵毛霉发酵毛霉发酵乳酸菌发酵乳酸菌发酵乳酸菌发酵乳酸菌发酵果醋果醋醋酸菌发
19、酵醋酸菌发酵2.农业生产中耕松土中耕松土(通气通气) 促进根的呼吸，有利于无机盐的吸收促进根的呼吸，有利于无机盐的吸收稻田定期排水稻田定期排水 长期水淹，无氧呼吸产生酒精使根部腐烂长期水淹，无氧呼吸产生酒精使根部腐烂3.健康生活透气的消毒纱布或松软的透气的消毒纱布或松软的“创可贴创可贴”：防止：防止厌氧微生物厌氧微生物滋生滋生五、影响细胞呼吸的因素 内部因素内部因素1.1.不同生物不同生物，细胞呼吸速率不同。如：阴生植物，细胞呼吸速率不同。如：阴生植物 阳生阳生植物植物2.2.不同发育时期不同发育时期，细胞呼吸速率不同。如：成熟，细胞呼吸速率不同。如：成熟 开花开花3.3.同一个体的同一个体的
20、不同器官不同器官，细胞呼吸速率不同。如：皮，细胞呼吸速率不同。如：皮肤肤 肝脏肝脏 外部因素（温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量外部因素（温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量) )1 1、温度：通过影响、温度：通过影响酶的活性酶的活性影响呼吸作用强度影响呼吸作用强度应用a.冰箱(零上低温储存蔬菜和水果）b.大棚夜间或阴雨天适当降低温度目的：降低呼吸作用消耗有机物的量，增加农作物产量五、影响细胞呼吸的因素2 2、O O2 2浓度浓度氧气浓度对有氧呼吸速率的影响氧气浓度对无氧呼吸速率的影响甲乙底物的量或底物的量或酶的量限制酶的量限制五、影响细胞呼吸的因素2 2、O O2 2浓度浓度只产生只产生C
21、OCO2 2，不消耗，不消耗O O2 2，只，只进行进行无氧呼吸无氧呼吸。A A点点B B点点 表示无氧呼吸与有氧呼吸表示无氧呼吸与有氧呼吸COCO2 2释放量相等释放量相等D D点点 O O2 2浓度超过一定值（浓度超过一定值（10%10%），），无氧呼吸消失无氧呼吸消失。ACAC段段 有氧有氧、无氧呼吸同时存在，有氧呼吸速率增大，无氧呼吸同时存在，有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小。无氧呼吸速率减小。五、影响细胞呼吸的因素2 2、O O2 2浓度浓度五、影响细胞呼吸的因素E E点点COCO2 2释放量最少，释放量最少，有机物有机物消耗最少消耗最少。产生产生COCO2 2的摩尔数与吸的摩尔数
22、与吸收收O O2 2的摩尔数相等，只的摩尔数相等，只进行进行有氧呼吸有氧呼吸C C点以后点以后应用a. 中耕松土，可增强根的呼吸作用，有利于矿质元素的吸收。b. 在储存蔬菜、水果、粮食时，为了减少有机物消耗，应控制低氧(B点氧气浓度)环境五、影响细胞呼吸的因素3 3、COCO2 2浓度浓度超过大气含量的高浓度CO2使呼吸速率显著降低。应用：增加CO2的浓度可以使蔬菜水果保鲜。进地窖取蔬菜前，必须先进地窖取蔬菜前，必须先打开地窖门打开地窖门通风一段时间通风一段时间才能进去才能进去二、无氧呼吸4 4、水含量、水含量自由水含量多，新陈代谢加快，呼吸作用强度上升。应用：粮食储存： 零上低温，低氧，干燥
23、水果蔬菜储存： 零上低温，低氧，一定湿度土壤板结、长期水淹，出现烂根现象，需要及时排水。甲组测定_, 乙组测定_.O2吸收量与CO2释放量的差甲组乙组O2吸收量拓展：探究植物细胞呼吸的方式吸收呼吸产生吸收呼吸产生的二氧化碳的二氧化碳1.若甲组液滴_，乙组液滴_，则种子只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸。2.若甲组液滴_，乙组液滴_，则种子只进行了无氧呼吸。左移不动不动右移甲组乙组拓展：探究植物细胞呼吸的方式3.若甲组液滴_，乙组液滴_，则种子中既存在有氧呼吸又存在无氧呼吸4.若甲组液滴_，乙组液滴_，则种子进行了以脂肪等非糖物质的为底物的有氧呼吸。左移右移左移左移甲组乙组拓展：探究植物细胞呼吸的方
24、式拓展：呼吸速率的测定C6H12O6 + 6H2O + 6O26CO2+ 12H2O+能量酶有机物消耗量O2吸收量CO2释放量测定O2消耗速率单位时间内单位时间内红色液滴向左移红色液滴向左移动的距离动的距离代表单位时间内氧气代表单位时间内氧气的消耗量的消耗量如何排除温度等非生物因素等对实验结果的干扰？如果待测生物是植物的话，如果待测生物是植物的话，需要需要对装置进行遮光对装置进行遮光，防止植，防止植物进行光合作用而干扰呼吸速物进行光合作用而干扰呼吸速率的测定。率的测定。拓展：呼吸速率的测定实验组对照组对照组：用等量的死的生物代替实验组中的生物，其他与实验组完全相同。实验组中液滴的移动是由实验组中液滴的移动是由生物因素和非生物因素生物因素和非生物因素( (如：如：温度、压强等温度、压强等) )引起的。引起的。对照组中液滴的移动只是由对照组中液滴的移动只是由非生物因素非生物因素引起的。引起的。拓展：呼吸速率的测定L/O/G/OThank You!
