1、生物（人教版）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细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？讨论：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。在利于酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。1.通气可给酵母菌提供呼吸所需氧气，利于酵母菌进行细胞分裂；密封是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件分解有机物产生酒精。2.有氧条件下酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可为酵母菌进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。3.酵母菌转化酒精的同时为自己
2、的生命活动提供少量能量。问题探讨酵母菌单细胞真菌1.酵母菌属于 核生物。真 2.酵母菌繁殖方式：出芽生殖 3.哪些食品与酵母菌有关？馒头、面包、酿酒等4.上述食品制作时需要通气吗？需要通气需要通气不不需要通气需要通气5.酵母菌的呼吸类型：兼性厌氧菌（即在有氧和无氧的条件下都能生存。）（即在有氧和无氧的条件下都能生存。）6.酵母菌的生活方式：依赖外来的有机物（如葡萄糖）进行异养生活。一、细胞呼吸的方式概念：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。实验原理：酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。如何设计如何设计实验？实验？实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式探
3、究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式1.确定实验目的自变量是什么？因变量是什么？2.细化：如何控制自变量如何检测因变量3.控制无关变量：控制那些可能影响实验结果的因素4.写出具体做法：方法步骤有氧/无氧条件是否产生CO2/酒精通气/密封用澄清石灰水/溴麝香草酚蓝检测CO2、酸性重铬酸钾溶液检测酒精无关变量温度、pH、葡萄糖和酵母菌的量等实验设计思路探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 活动一：运用以下装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置（用字母表示）酵母菌培养液酵母菌培养液质量分数为10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB如何在通入空气中去除CO2？B瓶应封口放置一段时间后再连通澄清石灰水，为
4、何？空气有氧呼吸NaOH溶液可吸收空气中的CO2。消耗瓶内的氧气，造成无氧环境。探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式装 置 分 析探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式概念1：酵母菌细胞在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸，在有氧条件下产生大量二氧化碳和水，在无氧条件下产生酒精和少量二氧化碳。观测结果：1、如何比较CO2的产生多少？方法一：根据石灰水混浊程度探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式深 入 分 析方法二：溴麝香草酚蓝水溶液变成再变黄色的时间长短。探究实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式AB 灰绿色观测结果：2、检测酒精时注意事项？深 入 分 析A B 由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因
5、此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。检测酒驾原理：酒精与硫酸处理的重铬酸钾反应变成灰绿色的硫酸铬讨论：本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？对比实验（相互对照实验）设置设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实，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。的影响，这样的实验叫作对比实验。实验组实验组科学方法延 伸 拓 展酵母菌 1、细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸，那么过程是怎么的呢？2、细胞呼吸的原料是什么？产物是什么？3、细胞呼吸产生的能量去向？思考 二、有氧呼吸【自主学习】阅读教材P92-
6、93有氧呼吸的相关内容，结合过程图，回答下列问题：（1 1）有氧呼吸可分为几个阶段？有氧呼吸可分为几个阶段？（2 2）各个阶段发生了什么化学反应？各个阶段发生了什么化学反应？（3 3）HH是什么是什么?哪些阶段会产生哪些阶段会产生HH？HH的去向如何？的去向如何？（4 4）各阶段释放能量有什么特点？）各阶段释放能量有什么特点？（5 5）有氧呼吸的总反应如何表示？）有氧呼吸的总反应如何表示？（6 6）有机物分解释放的能量有何用途？）有机物分解释放的能量有何用途？二、有氧呼吸外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴增大膜面积分布有氧呼吸的酶1、主要场所：线粒体基质 分布有氧呼吸的酶 二、有氧呼吸 第一阶段：
7、C6H12O6能ATP热线粒体细胞质基质2丙酮酸酶 4H葡萄糖的初步分解场所：细胞质基质C6H12O6酶+4H+能量2丙酮酸（少量）第二阶段：线粒体能ATP热丙酮酸彻底分解场所：线粒体基质酶6CO2+20H+能量2C3H4O3+6H2O（少量）2丙酮酸细胞质基质6CO220H酶6H2O 第三阶段：细胞质基质能ATP热12H2O酶H(NADH)场所：线粒体内膜酶12H2O +能量24H+6O2（大量）线粒体6O220H4H 二、有氧呼吸 活动三：结合左图，完成右边的关于有氧呼吸过程的归纳比较阶段场所原料产物产能情况第一阶段 第二阶段 第三阶段 化学反应式 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO
8、2+12H2O+能量能量酶酶概念2：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。总反应式：总反应式：能量转化：能量转化：1mol1mol葡萄糖分解葡萄糖分解释放释放2870KJ2870KJ977.28kJ1892.72kJ有机物中稳定的化学能热能ATP中活跃的化学能 二、有氧呼吸(1)(1)无氧呼吸的场所在哪里无氧呼吸的场所在哪里?(2)(2)无氧呼吸可分为几个阶段无氧呼吸可分为几个阶段?(3)(3)各阶段发生了什么样的反应各阶段发生了什么样的反应?(4)(4)无氧呼吸无氧呼吸的产物有哪些的产物有哪些?(5)(
9、5)每个阶段都释放能量吗每个阶段都释放能量吗?释放的释放的能量是大量还是少量能量是大量还是少量?【自主学习】阅读教材【自主学习】阅读教材P93-94P93-94无氧呼无氧呼吸的相关内容，结合过程图，回答下吸的相关内容，结合过程图，回答下列问题：列问题：三、无氧呼吸 三、无氧呼吸H丙酮酸葡萄糖乳酸酒精+CO2少量能量 活动一：结合教材中关于无氧呼吸的相关知识，完成无氧呼吸的过程。三、无氧呼吸场所：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）酶酶第一个阶段第二个阶段H丙酮酸葡萄糖乳酸酒精+CO2少量能量酶酶2C3H4O3
10、+4H 2C3H6O3（乳酸）或酶酶2C3H4O3+4H 2C2H5OH（酒精）+CO2 具体过程分析 三、无氧呼吸C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量例：高等动物（如肌细胞）、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）。C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量 酒精发酵例：大多数植物（如水稻根、苹果果实）、酵母菌。无氧呼吸的总反应式：注：微生物的无氧呼吸叫做发酵。但工业上的发酵并非完全无氧，比如醋酸发酵。乳酸发酵概念3：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，就是无氧呼吸。有氧呼吸和无氧呼吸的比较呼吸方式呼吸方
11、式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氧气参与氧气参与分解程度分解程度产物产物能量能量ATPATP生成阶段生成阶段相同点相同点线粒体（主要）和细胞质基质细胞质基质需要不需要CO2H2O乳酸或酒精CO2热能（主）储存在ATP中的化学能乳酸/酒精中的化学能（主）热能储存在ATP中的化学能彻底氧化分解不彻底氧化分解第一、第二、第三阶段第一阶段第一阶段完全相同，包括反应过程和反应场所反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量概念4：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。四、细胞呼吸原理的应用l为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布
12、或创可贴？为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？l为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？l为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？阅读P95的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？（1）为伤口上药；（2）制造透气环境；（3）避免厌氧病原菌繁殖，利于伤口痊愈。（1）有氧：酵母菌大量繁殖；（2）无氧：酒精发酵。（1）改善氧气供应来促进根系的呼吸作用，利于根系生长和对无机盐的吸收；（2）利于好氧微生物生长繁殖，促进对土壤中有机物分解，利于植物吸收无机盐。四、细胞呼
13、吸原理的应用l为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施延长保质期？为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施延长保质期？l为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？l为什么提倡慢跑？为什么提倡慢跑？阅读P95的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？降低呼吸作用以减少有机物的消耗。（1）新鲜果蔬：（2）粮食仓库：适宜的低温，低氧，适宜的湿度。适宜的低温，低氧，干燥。较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。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
14、。四、细胞呼吸原理的应用（1）馒头、面包：对微生物细胞呼吸原理的应用：酵母菌（真核）的有氧呼吸（2）酸奶、泡菜：乳酸菌（原核）的无氧呼吸（3）青霉素：青霉菌（真核需氧）产生的抗生素（4）味精：谷氨酸棒状杆菌（原核需氧）产生的谷氨酸 四、细胞呼吸原理的应用（1）为生物体的生命活动提供能量；（2）生物体代谢的枢纽。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。人体肌细胞无
15、氧呼人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。细胞呼吸意义：影响呼吸类型和强度的环境因素C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶水，O2浓度，温度，CO2浓度(1)温度:通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。最适温度：细胞呼吸最强。超过最适温度：呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。低于最适温度：呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。温度温度呼呼吸吸速速率率知 识 延 伸 影响呼吸类型和强度的环境因素零上低温储存蔬菜和水果。温度影响细胞呼吸的应用大棚夜间或阴雨天适当降低温度
16、。为了降低呼吸作用消耗有机物的量，而增加农作物产量。温水和面发酵快。知 识 延 伸 影响呼吸类型和强度的环境因素BAC5 5O O2 2(%)%)1010151520200 01.01.00.50.5COCO2 2释放量释放量（2）O2浓度直接影响呼吸速率和呼吸性质，对无氧呼吸直接影响呼吸速率和呼吸性质，对无氧呼吸有抑制作用。有抑制作用。COCO2 2释放量释放量有氧呼吸有氧呼吸氧气浓度为0时只进行无氧呼吸速率最大氧气浓度010%时有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小。氧气浓度大于10%细胞只进行有氧呼吸知 识 延 伸 影响呼吸类型和强度的环境因素BAC5 5O O2
17、 2(%)%)1010151520200 01.01.00.50.5COCO2 2释放量释放量COCO2 2释放量释放量有氧呼吸有氧呼吸 氧气浓度为5%时，无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱，细胞呼吸最弱，储存蔬菜、水果、粮食等，应控制氧气浓为5%。氧气浓度为C时有氧呼吸速率达到最大，限制因素可能是呼吸底物的量或酶的量与酶的活性等。（2）O2浓度知 识 延 伸 影响呼吸类型和强度的环境因素中耕松土：可增强根的呼吸作用，有利于矿质元素（无机盐）的吸收。O2浓度影响细胞呼吸的应用低氧储存蔬菜、水果、粮食：为了减少有机物消耗，应控制低氧(5%氧气浓度)环境。知 识 延 伸 影响呼吸类型和强度的环境因素地窖中
18、CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。5 5COCO2 2（%）1.01.00.50.5101015152020O O呼吸呼吸速率速率应应用用增加增加COCO2 2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。（3）CO2浓度知 识 延 伸 影响呼吸类型和强度的环境因素在一定范围内，细胞呼吸速率，在一定范围内，细胞呼吸速率，随含水量的增加而加快；随含水量的增加而加快；超过一定范围，细胞呼吸速率随超过一定范围，细胞呼吸速率随含水量的增加而减慢。含水量的增加而减慢。（4）含水量粮食储存：零上低温，低氧，干燥水果蔬菜储存：零上低温，低氧，一定湿度土壤板结、长期水淹，出现烂根现象，
19、需要及时排水。应 用呼吸速率呼吸速率含水量含水量知 识 延 伸 影响呼吸类型和强度的环境因素1 温度温度温度过高CO2抑制细胞呼吸O O2 2浓度浓度呼吸速率呼吸速率O O2 2浓度浓度呼吸速率呼吸速率有氧呼吸无氧呼吸COCO2 2浓度浓度呼吸速率呼吸速率影响酶的活性4 O2浓度2 CO2浓度3 H2O知 识 延 伸实验现象结论装置一液滴 装置二液滴只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡只进行产生酒精的无氧呼吸进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸只进行有氧或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸不动不动不动不动右移左移左移右移装置一装置二 实验：判断细胞的呼吸方式 细胞呼吸归纳提升：判定细胞呼吸方式的三大依据 课
20、堂小结细胞呼吸的原理和应用呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸酶 C6H12O6 6H2O 6O26CO212H2O 能量 C6H12O62CO22C2H5OH 能量酶葡萄糖酶2丙酮酸少量能量4H+6O212H2O酶大量能量24H+C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量酶细胞质基质一：细胞质基质三：线粒体内膜二：线粒体基质6CO26H2O酶2丙酮酸少量能量20H+影响因素：温度、水、CO2浓度、O2浓度细胞能量供应和利用 构建概念化学本质作用特点绝大多数是蛋白质，少数为RNA降低化学反应活化能专一性、高效性、作用条件温和酶需要通过化学反应实现直接能源物质：ATPATP的结构ATP与ADP的相互转
21、化ATP的主要来源细胞呼吸一、概念检测：1.（1）（2）2.3.二、拓展应用：练习与应用（P96）CB1.松土透气可以使根部细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。2.有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以大胆作出这样的推测:在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测，地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸，体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。练习与应用（P96）
