1、发面酿葡萄酒 呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放能量，因此也叫做细胞呼吸。情境导入 发面过程中，干酵母吸水恢复活性，产生气体使面团变得松软，发面时间过长会有酒味。葡萄洗净榨汁，至于玻璃瓶中发酵，由于酵母菌活动，发酵液中会出现气泡，逐渐有酒味。第第5 5章章 第第3 3节节细胞细胞呼吸的原理和应用呼吸的原理和应用思考：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？酵母菌一种_的真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，在有氧和无氧条件下都能生存，属于_。兼性厌氧菌单细胞一、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.提出问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？2.作出假设：（1）有氧条件下
2、产生CO2，无氧条件下产生酒精；（2）有氧条件下产生酒精，无氧条件下产生CO2；（3）有氧条件下和无氧条件下都产生酒精和CO2；（4）有氧、无氧条件下都产生CO2，无氧条件下产生酒精；3.设计实验：确定实验目的：自变量是什么？因变量是什么？细化：如何控制自变量如何检测因变量控制无关变量控制那些可能影响实验结果的因素写出具体做法方法步骤材料用具等一、探究酵母菌细胞呼吸的方式3.设计实验：（1）自变量：有氧/无氧条件通气/密封（2）因变量：是否产生CO2/酒精酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：橙色灰绿色CO2的检测：通入澄清的石灰水：澄清浑浊溴麝香草酚蓝水溶液：蓝绿黄（3）无关
3、变量：营养物质、培养温度、酵母菌活性等一、探究酵母菌细胞呼吸的方式3.设计实验：酵母菌是异养兼性厌氧型生物，培养时必须提供_酵母菌培养液酵母菌配制成 5%的葡萄糖溶液思考：如何保证酵母菌在实验过程中的正常生活？尽量在酵母菌生长的最适温度(2535)下进行实验，以保证酵母菌的高活性有机物思考1：这是在控制什么变量？接气泵或橡皮球A10%NaOH酵母菌培养液 澄清石灰水有氧条件一、探究酵母菌细胞呼吸的方式3.设计实验：（4）实验装置：使进入A瓶的空气先经过NaOH的处理，除去其中的CO2，保证检测出的CO2都是由酵母菌呼吸的产物，避免对实验结果产生影响。一、探究酵母菌细胞呼吸的方式3.设计实验：思
4、考2：将B瓶封口放置一段时间，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？B酵母菌培养液澄清石灰水无氧条件（4）实验装置：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学习本节内容前，我们对两组实验结果均是未知的，都属于实验组。通过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验对象的关系对比试验。接气泵或橡皮球A10%NaOH 酵母菌培养液 澄清石灰水将B瓶先反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶B酵母菌培养液 澄清石灰水有氧条件无氧条件一、探究酵母菌细胞呼吸的方式思考3：本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？一、探究一、探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌
5、细胞呼吸的方式4.4.实施实验：实施实验：一、探究一、探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式5.5.实验现象：实验现象：条件条件澄清石灰水澄清石灰水/出现的时间出现的时间酸性重酸性重铬酸铬酸钾溶液钾溶液有氧有氧无氧无氧变混浊快变混浊快不出现灰绿色不出现灰绿色变混浊慢变混浊慢出现灰绿色出现灰绿色（1 1）酵母菌）酵母菌在有在有氧条件氧条件下进行有氧呼吸，产生下进行有氧呼吸，产生大量的二氧化碳大量的二氧化碳，不产生酒精；不产生酒精；（2 2）酵母菌）酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生了少量二氧化碳，在无氧条件下进行无氧呼吸，产生了少量二氧化碳，同时也产生了酒精。同时也产生了酒精。6.6.实
6、验结论：实验结论：注意1：澄清石灰水变浑浊（CaCO3）后，如果再通入过量CO2，又会变澄清（CaHCO3）。注意2：新配的溴麝香草酚蓝（BTB）是弱碱性的（蓝色），通入CO2后pH逐渐降低，BTB变色。注意3葡萄糖能和酸性重铬酸钾反应（慢一些），故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。将B瓶先反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶B酵母菌培养液澄清石灰水接气泵或橡皮球A10%NaOH酵母菌培养液 澄清石灰水一、探究一、探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌酵母菌细胞富含细胞富含蛋白质蛋白质，可以用作，可以用作饲料添加剂饲料添加剂。在。在培养酵母菌用作料添加剂时，要给培养
7、装置培养酵母菌用作料添加剂时，要给培养装置通气或进行通气或进行振荡振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要酒时，却需要密封发酵密封发酵。发酵生产葡萄酒的车间2.2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？3.3.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？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？通气可以给酵母菌提供呼吸作用需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；通气可以给酵母菌提供呼吸作用需要的氧气，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
8、分解有机物产生酒精。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。在在有氧条件下，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。进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。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的能量。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的能量。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，为什么有的需要通气，有的却需要密封？问题探讨问题探讨线粒体是有氧呼吸
9、的线粒体是有氧呼吸的主要主要场所。场所。外膜内膜线粒体基质嵴思考：为什么思考：为什么不说线粒体是有氧呼不说线粒体是有氧呼吸的场所呢？吸的场所呢？大量实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和大量实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸。无氧呼吸。_和和_含有许多种与有氧含有许多种与有氧呼吸有关的呼吸有关的_。基质中基质中内膜上内膜上酶酶资料1：分离酵母菌的不同结构，分别加入相同浓度葡萄糖溶液，在其他条件均适宜的条件下，发现细胞质基质组（b组）和细胞匀浆组（c组）中，葡萄糖(C6H12O6)减少的同时，丙酮酸（C3H4O3）含量增加，而线粒体组（a组）中葡萄糖不变。分析实验结果：1.葡萄糖能不能被线粒
10、体分解？2.葡萄糖在什么位置首先被分解？生成了什么？3.参照课本P92书写有氧呼吸第一阶段的反应式（不用配平）二、有氧呼吸二、有氧呼吸分析实验结果：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.书写有氧呼吸第一阶段的反应式？不能葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸。+少量的H+少量能量 C6H12O6酶C3H4O3 葡萄糖初步分解场所：细胞质基质二、有氧呼吸二、有氧呼吸资料1：资料2：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。线粒体膜状结构线粒体 基质线粒体膜状结构和线粒体基质丙
11、酮酸的量不变;没有荧光丙酮酸的量减少;有CO2生成，微弱荧光出现丙酮酸的量减少;有CO2生成，较强荧光出现实验结果分析：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？3.参照课本P93写出有氧呼吸第二阶段的反应式？（不用配平）等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶二、有氧呼吸二、有氧呼吸实验结果分析：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？3.写出有氧呼吸第二阶段的反应式？资料2：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。+H2O酶2C3H4O3 CO2+H+少量
12、能量 丙酮酸水解场所：线粒体基质二、有氧呼吸二、有氧呼吸资料3：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，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。分析实验结果：1.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？2.参照课本P93写出有氧呼吸第三阶段的反应式？二、有氧呼吸二、有氧呼吸资料3：分析实验结果：1.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？2.写出有氧呼吸第三阶段的反应式？氧化H的反应，氧气与H发生
13、了反应。H的氧化酶H2O +大量能量 H+O2场所：线粒体内膜二、有氧呼吸二、有氧呼吸差速离心+葡萄糖通入空气+葡萄糖通入空气葡萄糖分解，消耗O2+葡萄糖通入空气葡萄糖分解，不消耗O2葡萄糖不分解检测到中间产物丙酮酸含量的升高过程线粒体二、有氧呼吸二、有氧呼吸葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸，线粒体无法直接利用葡萄糖葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸，线粒体无法直接利用葡萄糖改变渗透压，使线粒体外膜涨破，后密度梯度离心线粒体外膜线粒体基质不含外膜的线粒体+丙酮酸+丙酮酸+丙酮酸不反应不反应反应超声波离心内外膜间隙内膜小泡（含部分基质）继续探究+丙酮酸丙酮酸消耗，O2消耗线粒体二、有氧呼吸二、
14、有氧呼吸丙酮酸进入线粒体基质才被利用丙酮酸进入线粒体基质才被利用少量能量C6H12O62C3H4O3H2C3H4O36CO2H2OHHO2H2O少量能量酶酶酶大量能量丙酮酸丙酮酸二、有氧呼吸二、有氧呼吸1.1.过程图解过程图解细胞质基质细胞质基质线粒体基质线粒体基质线粒体内膜线粒体内膜线粒体外膜线粒体外膜2.有氧呼吸的过程：（每一阶段都需要酶催化，并有ATP生成）第一阶段发生在细胞质基质第二阶段发生在线粒体基质第三阶段发生在线粒体内膜C6H12O62C3H4O34H少量能量酶2C3H4O36H2O6CO220H少量能量酶24 H6O2 12H2O 大量能量酶二、有氧呼吸注意：1.氧气不是第二阶
15、段的反应物，即该阶段不需要氧气直接参与。但若没有氧气，该阶段不能持续进行，因此该阶段间接需要氧气参与。2.H在细胞呼吸中主要是指NADH（还原型辅酶）。二、有氧呼吸能量转移路径：电子势能H+浓度势能ATP思考：能量是如何释放的呢？二、有氧呼吸C6H12O62C3H4O34H少量能量酶2C3H4O36H2O6CO220H少量能量酶24 H6O2 12H2O 大量能量酶3.总反应式：C6H12O66H2O6O26CO212H2O大量能量酶氧化还原4.概念：指在氧的参与下，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。思考：葡萄糖在细胞内彻底氧
16、化分解和体外燃烧有哪些相同点和不同点呢？（1）有氧呼吸过程温和（2）有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放（3）有氧呼吸释放的部分能量储存在ATP中有氧呼吸和有机物体外燃烧的本质是一致的，都是有机物氧化分解释放能量的过程。5.特点（与有机物体外燃烧比）：二、有氧呼吸思考1：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ADP转化为ATP？二、有氧呼吸6.能量变化：资料：在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。有机物中稳定的化学能 热能散失+ATP中活跃的化学能 有氧呼吸的
17、能量转化效率大约为34%（977.282870100%34%）。结合上一节所学内容，lmolATP分子的高能键含有30.54KJ的能量，因此，1mol葡萄糖能够使32molADP分子转化为ATP分子（977.2830.54=32）。这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。思考2：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？二、有氧呼吸分析资料：1952年，二战后驻扎在东京的一位美国士兵虽然滴酒不沾，但也会进入醉酒的状态，难以解释的醉酒现象时常发
18、生。25年后，一个内科医生终于诊断出了其中的病因。原来在他的肠道里，生活着一种突变的酵母菌，这些突变酵母细胞利用摄入到人体内的糖类作为原料，通过糖酵解和乙醇发酵，制造出乙醇（酒精）。密封有酒味水淹烂根定期排水1.人为将无氧呼吸划分为两个阶段：第一阶段：发生在细胞质基质，与有氧呼吸第一阶段相同；第二阶段发生在细胞质基质，丙酮酸和H在不同酶催化下形成酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸，该阶段不生成ATP。注意：H和丙酮酸等是细胞呼吸的中间代谢产物，而非终产物。细胞呼吸第一阶段产生的 H等物质在后续阶段会被消耗掉。HC6H12O62C3H4O3少量能量酶丙酮酸2C2H5OH2CO2或2C3O6O3ATP
19、三、无氧呼吸三、无氧呼吸C6H12O62C3H6O3少量能量酶C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量酶三、无氧呼吸2.无氧呼吸总反应式：例：乳酸菌、动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等 例：酵母菌、大多数植物微生物的无氧呼吸也叫发酵（酒精发酵和乳酸发酵）。注意：虽然糖类和脂肪等有机物都可以作为有氧呼吸的底物，但是脂肪（主要指脂肪酸）不能直接用做无氧呼吸的底物，因此我们在剧烈运动无氧呼吸时很难达到减肥的效果。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。3.概念：三、无氧呼吸C6H12O62C3H6O3少量能量细胞呼吸释放的能量未彻底分解产物中储存
20、的能量C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量C6H12O66H2O6O26CO212H2O大量能量葡萄糖中的能量能量守恒分析ATP热能酶酶酶细胞呼吸有关计算思考1：酵母菌以葡萄糖为呼吸底物分别进行有氧呼吸和无氧呼吸，产生等量的CO2，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的几倍？C6H12O66H2O6O26CO212H2O大量能量酶C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量酶葡萄糖：O2：CO2=1：6：6O2：CO2=1：1葡萄糖：酒精：CO2=1：2：2酒精：CO2=1：1思考2：若酵母菌有氧呼吸的底物是脂肪酸，消耗的氧气和产生的二氧化碳的物质的量还是相等的吗？消耗的O2大于产
21、生的CO2呼吸方式呼吸方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氧气参与分解程度产物能量ATP生成阶段相同点相同点线粒体（主）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，释放能量有氧呼吸和无氧呼吸比较思考：生物在进行有氧呼吸或无氧呼吸时，均需要在细胞质基质中完成葡萄糖分解成丙酮酸的过程。请从进化的角度推测其原因。1.原始地球上方原始大气的成分？2.地球上最早的
22、生物进行什么呼吸？3.35亿年前蓝细菌的出现，使细胞呼吸方式发生了怎样的进化？4.为何需氧型生物存在细胞呼吸第一阶段。有氧呼吸和无氧呼吸比较 有氧呼吸的生物，如植物根在水淹的情况下能进行短暂的无氧呼吸，人在剧烈运动时，骨骼肌细胞也能进行无氧呼吸。试从生物进化的角度说明原因和意义。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。核酸蛋白质多糖脂肪核苷酸氨基酸丙酮酸单糖脂肪酸糖酵解氧化脱氨基乙酰辅酶A1.概念：四、细胞呼吸（1）能为生物体提供能量2.意义：（2）是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。细胞呼吸
23、能量热能散失能量转移ATPADPPi能量细胞分裂生长发育主动运输肌肉收缩C6H12O6CO2H2O问题拓展：1.原核生物没有线粒体，可以完成有氧呼吸的全过程吗？可以，在细胞膜和细胞质基质上进行。2.下列生物中哪些不能够进行有氧呼吸？乳酸菌、念珠藻、变形虫、蛔虫、人的成熟红细胞 乳酸菌、蛔虫、人的成熟红细胞。3.用酵母菌发酵酿酒，当酒精含量达到12%-16%时，发酵就停止了，为什么？酒精达到一定浓度对酵母菌有害，会抑制酵母菌的生长和繁殖。四、细胞呼吸五、五、细胞呼吸的原理的应用细胞呼吸的原理的应用五、五、细胞呼吸的原理的应用细胞呼吸的原理的应用1.在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，
24、使其数量增加；然后隔绝空气，使其发酵，产生酒精。2.在医学上：利用氧气抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖。3.农业生产中的应用：中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收。贮藏蔬菜和水果，适当降低温度和氧气浓度，增加CO2的浓度。贮藏种子，必须降低含水量。1.温度：2.CO2浓度：过高CO2抑制细胞有氧呼吸。温度/呼吸速率应用：低温保鲜应用：增加CO2的浓度保鲜。通过影响酶的活性而影响细胞呼吸。六、影响细胞呼吸的因素六、影响细胞呼吸的因素呼吸强度CO2浓度4.O2浓度：O2浓度呼吸速率（1）对无氧呼吸（2）对有氧呼吸呼吸速率O2浓度六、影响细胞呼吸的因素六、影响细胞呼吸的因素细
25、胞含水量呼吸速率酶数量的限制环境中水含量呼吸速率长时间无氧呼吸供能不足应用：种子晒干保存。3.水：A点：只进行无氧呼吸（O2含量为0）。AC段：两种呼吸并存（产生的CO2的量吸收O2的量）。（3）绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气的影响六、影响细胞呼吸的因素六、影响细胞呼吸的因素4.O2浓度：点以后：只进行有氧呼吸（产生的CO2的量=吸收O2的量）。点：无氧呼吸与有氧呼吸速率相等，此时CO2的总释放量最低。D点：O2浓度超过一定值时，无氧呼吸消失。结果预测结果预测(红色液滴红色液滴移动情况移动情况)相应结论相应结论装置装置A A装置装置B B1 1知识拓展探究酵母菌细胞呼吸的类型
26、 要通过实验探究酵母菌的细胞呼吸类型,还要同时设计另一个实验,简要说出思路?左移不移右移不移右移左移不移不移只有有氧呼吸只有无氧呼吸两种呼吸都有细胞死亡细胞呼吸氧化分解有机物能量O2温度热ATP无氧呼吸有氧呼吸糖酵解(第一阶段)第二阶段第三阶段线粒体细胞质基质湿度CO2乳酸乙醇和二氧化碳是释放大部分用于生成少部分推动生成分为均涉及若无氧则生成若有氧则进行发生在发生在外界影 响因素 下列哪些证据支持内共生学说：1.线粒体内存在于细胞DNA相似的环状DNA。2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。3.真核细胞内的DNA具有高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。思维训练运用证据和逻辑评价论点
