1、细胞呼吸的原理和应用（一）细胞呼吸的原理和应用（一）光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用人、动物、人、动物、真菌、真菌、多数多数细菌等细菌等绿绿 色色 植植 物物能量能量ADP+Pi+ATP 酶酶有机物氧有机物氧化分解化分解化化能能合合成成硝化细菌硝化细菌ATP合成：合成：细胞呼吸Cell Respiration（教材（教材P94）细胞呼吸是指细胞呼吸是指有机物有机物在在细胞内细胞内经过一系列的经过一系列的氧化分氧化分解解，生成二氧化碳或其他产物，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并产生释放出能量并产生ATP的过程。的过程。实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To
2、explore the way of yeast cell respiration实验原理：1）酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型微生物。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实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore the way of yeast cell respiration实验原理：2）观察什么？CO2可使澄清石灰水变浑浊（浑浊程度），也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄（变成黄色的时间）。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与酒精发生化学反应，变成灰绿色。实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experime
3、nt:To explore the way of yeast cell respiration设计并进行试验实验思路？实验思路？分析变量分析变量自变量自变量:因变量因变量:无关变量无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物细胞呼吸的产物 有氧有氧无氧无氧影响实验结果的可变因素影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等）酒精、酒精、CO2分别给酵母菌提供分别给酵母菌提供有氧和无氧有氧和无氧的条件，一段时的条件，一段时间后检测其产物是否含间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳酒精或二氧化碳实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore the way
4、 of yeast cell respirationNaOH实验设计实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore the way of yeast cell respiration实验设计-有氧呼吸装置10NaOH溶液溶液（吸收通入空气中的吸收通入空气中的CO2，避免对避免对实验结果产生影响）实验结果产生影响）葡萄糖溶液酵母菌葡萄糖溶液酵母菌（培养酵母菌）（培养酵母菌）第一个锥形瓶：第一个锥形瓶：第二个锥形瓶：第二个锥形瓶：第三个锥形瓶：第三个锥形瓶：澄清的石灰水或者澄清的石灰水或者溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水溶液（根据混浊程度进行比较（根据混浊程度进行比较CO
5、2的产生量或者的产生量或者根据溶液颜色的变根据溶液颜色的变化时间长短比较）化时间长短比较）接入橡皮球或气泵接入橡皮球或气泵（保持通入空气）（保持通入空气）实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore the way of yeast cell respiration B瓶应封口一段时间后，再连通盛有瓶应封口一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？澄清石灰水的锥形瓶，为什么？耗尽耗尽B瓶中的瓶中的O2，确保，确保CO2均来自无氧均来自无氧呼吸呼吸实验设计实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore the way of yeast
6、 cell respiration实验设计-无氧呼吸装置葡萄糖溶液酵母菌葡萄糖溶液酵母菌封口放置一段时间后，再与第二封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接个锥形瓶连接（使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境，确保产物是无氧（使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸的产生的）呼吸的产生的）第一个第一个 锥形瓶：锥形瓶：第二个第二个 锥形瓶：锥形瓶：澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液根据混浊程度、根据混浊程度、颜色的变化时间颜色的变化时间进行比较进行比较CO2的产生量的产生量实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore th
7、e way of yeast cell respiration实验设计注意事项质量分数为质量分数为10%的的NaOH溶液的作用是什么？溶液的作用是什么？B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，为什么？配制酵母菌培养液时，必须先将煮沸的葡萄糖溶液冷却至常温，才可加入酵配制酵母菌培养液时，必须先将煮沸的葡萄糖溶液冷却至常温，才可加入酵母菌，为什么？母菌，为什么？煮沸葡萄糖溶液为了灭菌，防止其他微生物的干扰；放至室温，防止高温杀死酵煮沸葡萄糖溶液为了灭菌，防止其他微生物的干扰；放至室温，防止高温杀死酵母菌；母菌；去除空气中
8、的去除空气中的CO2，排除空气中的排除空气中的CO2对实验的干扰；对实验的干扰；将将B瓶中的瓶中的O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2均来自无氧呼吸；均来自无氧呼吸；葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应将酵母菌的培养时间葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应将酵母菌的培养时间适当适当_以以_；延长延长耗尽溶液中的葡萄糖耗尽溶液中的葡萄糖实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore the way of yeast cell respiration实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To expl
9、ore the way of yeast cell respiration实验结果有有氧装置氧装置无无氧装置氧装置初初 始始 相同时间后相同时间后实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore the way of yeast cell respiration实验结果用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精酒精溶有重铬酸钾的浓硫酸溶有重铬酸钾的浓硫酸+A A装置的装置的酵母菌滤液酵母菌滤液+B B装置的装置的酵母菌滤液酵母菌滤液灰绿色灰绿色不变灰绿色不变灰绿色实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式Experiment:To explore the way of
10、 yeast cell respiration实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸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在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2有氧呼吸Aerobic Respiration（教材（教材P92）对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体主要场所是线粒体。线粒体具有内、。线粒体具有内
11、、外两层膜，外两层膜，内膜内膜的某些部位向线粒体的内腔的某些部位向线粒体的内腔折叠形成峭折叠形成峭，峭使内膜的，峭使内膜的表面表面积大大增加积大大增加。峭的周围充满了液态的。峭的周围充满了液态的基质基质。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许多种与有氧呼吸有关的酶多种与有氧呼吸有关的酶内膜内膜嵴嵴基质基质外膜外膜含有氧呼吸有关的酶含有氧呼吸有关的酶有氧呼吸Aerobic Respiration（教材（教材P92）有氧呼吸有氧呼吸最常利用最常利用的物质是的物质是葡萄糖葡萄糖，其化学，其化学反应式可以简写为：反应式可以简写为：能量能量酶酶有氧呼吸Aerobic Respirat
12、ion 将将酵母菌细胞酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液和沉淀物两部分，破碎后进行离心处理，获得上清液和沉淀物两部分，与未离心且处理过的酵母菌培养液分别加入等量的与未离心且处理过的酵母菌培养液分别加入等量的葡萄糖、荧光素葡萄糖、荧光素和荧光素酶和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。，一段时间后，检测各试管的变化情况。线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质线粒体和线粒体和细胞质基质细胞质基质等量的葡萄糖、荧等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶等量的葡萄糖、荧等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶等量的葡萄糖、荧光等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶素和荧光素酶一段时间后一段时间后
13、葡萄糖的量不葡萄糖的量不变没有荧光变没有荧光葡萄糖的量减少葡萄糖的量减少有丙酮酸生成有丙酮酸生成微弱荧光出现微弱荧光出现葡萄糖的量减葡萄糖的量减少有少有CO2生成生成较强荧光出现较强荧光出现实验一实验一有氧呼吸Aerobic Respiration 实验一实验一1.葡萄糖能不能被线粒体分解？2.葡萄糖在什么位置首先被分解？生成了什么？3.生成的丙酮酸在什么位置被分解？生成了什么？不能葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量能量。有机物分解释放的能量一部分用于合成ATP（一部分以热能形式散失），ATP水解释放能量导致荧光出现。丙酮酸在线粒体中分解产生CO2和较多的能量。有氧呼吸Aerobic
14、Respiration 使用超声波将线粒体破碎，分离使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构线粒体膜状结构和和线粒体基质线粒体基质，加入等，加入等量的量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。，一段时间后，检测各试管的变化情况。线粒体膜线粒体膜状结构状结构线粒体基质线粒体基质线粒体膜状结构线粒体膜状结构和线粒体基质和线粒体基质等量的丙酮酸、荧等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶等量的丙酮酸、荧等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶光素和荧光素酶等量的丙酮酸、荧光等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶素和荧光素酶一段时间后一段时间后丙酮酸的量不丙酮酸的量不
15、变没有荧光变没有荧光丙酮酸的量减少丙酮酸的量减少有丙酮酸生成有丙酮酸生成微弱荧光出现微弱荧光出现丙酮酸的量减丙酮酸的量减少有少有CO2生成生成较强荧光出现较强荧光出现实验二实验二有氧呼吸Aerobic Respiration 实验二实验二1.丙酮酸分解发生在什么部位，生成了什么？2.号试管为什么有较强荧光出现？丙酮酸在线粒体基质中分解，产生CO2，释放少量能量。线粒体基质分解丙酮酸后，在线粒体膜状结构继续发生反应释放较多的能量。有氧呼吸Aerobic Respiration 资料分析资料分析 超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小囊泡具有氧化H的功能。当用胰蛋白酶处理后，
16、这些小囊泡不再具有氧化H的功能；当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化H的功能。这些小颗粒被证实是一系列线粒体内膜上的酶。通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生什么样的反应？谁在氧化通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生什么样的反应？谁在氧化H？线粒体内膜上的氧气与H发生了反应。有氧呼吸Aerobic Respiration GC6H12O6酶酶2C3H4O3+4H+（少量）能量（少量）能量2C3H4O3+6H2O酶酶6CO2+20H+（少量）能量（少量）能量24H+6O2酶酶12H2O+（大量）能量（大量）能量场所：场所：细胞质基质细胞质基质热能散失热能散失（多）（多）场所：场所：线
17、粒体线粒体基质基质场所：场所：线粒体线粒体内膜内膜第一第一阶段阶段第二阶段第二阶段第三第三阶段阶段ATP（多）（多）热能散失热能散失（多）（多）ATP（多）（多）热能散失热能散失（多）（多）ATP（多）（多）有氧呼吸Aerobic Respiration 有氧呼吸Aerobic Respiration 能量能量酶酶（教材（教材P93）概括地说，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，概括地说，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过通过多种酶多种酶的催化作用，把的催化作用，把葡萄糖等有机物葡萄糖等有机物彻底氧化分解彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。同的过程。同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呀吸具有不同的特点：有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呀吸具有不同的特点：有氧呼吸是在有氧呼吸是在温和的条件温和的条件下进行的；有机物中的下进行的；有机物中的能量能量是经是经过一系列的化学反应过一系列的化学反应逐步释放逐步释放的；这些能量有相当一部分的；这些能量有相当一部分储存在储存在ATP中中。有氧呼吸Aerobic Respiration 元素去向元素去向能量能量酶酶
