1、第3节 细胞呼吸的原理和应用 对比对比一、细胞呼吸的概念：一、细胞呼吸的概念：二、细胞呼吸的方式：二、细胞呼吸的方式：细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸二、细胞呼吸的方式二、细胞呼吸的方式（主要（主要）外膜外膜内膜内膜基质基质嵴嵴1 1、场所：、场所：线粒体和细胞质基质线粒体和细胞质基质（一）有氧呼吸（一）有氧呼吸过程过程线粒体线粒体细胞质细胞质基质基质C6H12O6 酶酶少量能量少量能量(ATP(ATP和热能和热能)H2 2丙酮酸丙酮酸(C(C3 3H H4 4O O3 3)第一阶段第一阶段 细胞质基质细胞质基质酶酶H H2
2、 2O O COCO2 2 少量能量少量能量H(ATP(ATP和热能和热能)O O2 2 O O2 2 大量能量大量能量(ATP(ATP和热能和热能)酶H H2 2O O 第二阶段第二阶段:线粒体基质线粒体基质 第三阶段第三阶段:线粒体内膜线粒体内膜 2丙酮酸丙酮酸少量能量少量能量少量能量少量能量2大量能量大量能量3.3.概念概念：指细胞在：指细胞在氧氧的参与下，通过的参与下，通过多种酶多种酶的的催化作用，把葡萄糖等有机物催化作用，把葡萄糖等有机物彻底彻底氧化分解，氧化分解，产生二氧化碳和水，产生二氧化碳和水，释放能量，同时释放能量，同时生成大生成大量量ATPATP的过的过程。程。4.4.总反
3、应式：总反应式：C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO 6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量酶酶1mol葡萄葡萄糖共释放能糖共释放能量量2870kJ977.28977.28kJkJ其余其余ATPATP以以热能热能的形式散失的形式散失转移至转移至请欣赏歌曲：有氧呼吸爱的告白请欣赏歌曲：有氧呼吸爱的告白有氧呼吸的过程图解思考：为什么葡萄糖不能在线粒体中氧化分解？线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，葡萄糖不能进入线粒体；线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。C C6 6H H1212O O6 6+6 H+6 H2 2O+6 OO+6 O2 2 6
4、CO 6 CO2 2+12 H+12 H2 2O+O+能量能量酶酶-12H-12H2 2O OC C6 6H H1212O O6 6 6H6H2 2O O6CO6CO2 26O6O2 22 2个丙酮酸个丙酮酸O O原子的运动轨迹原子的运动轨迹（丙酮酸）（丙酮酸）（1）有氧呼吸的场所：）有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体细胞质基质和线粒体（2）线粒体能分解葡萄糖吗？）线粒体能分解葡萄糖吗？不能不能线粒体线粒体葡萄糖葡萄糖无反应无反应丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体COCO2 2 H HO O能量能量（3）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？不一定不一定真核细胞：真核细胞：不
5、能，如哺成红、蛔虫不能，如哺成红、蛔虫原核细胞：原核细胞：能，如好氧细菌利用细胞能，如好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸质和细胞膜完成有氧呼吸（4）元素转移）元素转移C C6 6H H1212O O6 6+6+6O O2 2 +6H+6H2 2O O 6C 6CO O2 2+12H+12H2 2O O+能量能量酶酶（二）无氧呼吸：1.1.概念概念：第一阶段：与有氧呼吸相同第一阶段：与有氧呼吸相同C6H12O6酶酶C3H4O3+H+能量能量（丙酮酸）（丙酮酸）场所：细胞质基质场所：细胞质基质第二阶段：第二阶段：场所：细胞质基质场所：细胞质基质2 2、无氧呼吸的过程、无氧呼吸的过程丙酮酸丙酮酸
6、 H 2C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸）2C2C2 2H H5 5OHOH（酒精）（酒精）+2CO+2CO2 2酶酶酶酶注注：无氧呼吸只有：无氧呼吸只有第一阶段第一阶段释放少量的能量，生成少释放少量的能量，生成少量的量的ATPATP，大部分能量则存留在，大部分能量则存留在酒精或乳酸酒精或乳酸中。中。少量少量ATPATP热能散失热能散失（二）无氧呼吸：2.2.总反应式：总反应式：C C6 6H H1212O O6 6酶酶2 C2 C3 3H H6 6O O3 3(乳酸乳酸)+少量能量少量能量C C6 6H H1212O O6 62 C2 C2 2H H5 5OHOH(酒精酒精
7、)+2CO+2CO2 2+少量能量少量能量酶酶（2）无氧呼吸第二阶段有能量释放吗？）无氧呼吸第二阶段有能量释放吗？没有没有（3）产生乳酸的同时有）产生乳酸的同时有CO2产生吗？产生吗？没有没有全部全部人体产生的人体产生的CO2全部来自线粒体吗？全部来自线粒体吗？（4）为什么无氧呼吸分解葡萄糖释放的能量少？）为什么无氧呼吸分解葡萄糖释放的能量少？（1）细胞质基质能分解丙酮酸吗？）细胞质基质能分解丙酮酸吗？不能，不能，因为无氧呼吸的产物酒精或乳酸中仍含因为无氧呼吸的产物酒精或乳酸中仍含有大量能量未释放出来有大量能量未释放出来（1 1）为生物体提供能量）为生物体提供能量（2 2）生物体代谢的枢纽。）
8、生物体代谢的枢纽。三、细胞呼吸意义三、细胞呼吸意义丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸甘油甘油细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽细胞呼吸与物质的燃烧有什么异同点细胞呼吸与物质的燃烧有什么异同点?有氧呼吸特点：特点：（1）有氧呼吸过程温和）有氧呼吸过程温和（2）有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放）有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放（3）这些能量有相当一部分储存在）这些能量有相当一部分储存在ATP中中1.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左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失
9、掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP?热能葡萄糖CO2+H2O能量 ADPPi ATP用于各项生命活动2870kJ约34约66%思考讨论 有氧呼吸的能量利用特点32322.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？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。思考讨论 有氧呼吸的能量利用特点影响细胞呼吸的因素：影响细胞呼吸的因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量能量
10、温度温度温度、氧气、温度、氧气、二氧化碳二氧化碳、水、水三、影响呼吸作用的环境因素及在农业上的应用及在农业上的应用水水氧气氧气二氧化碳二氧化碳 1.1.温度：通过影响温度：通过影响呼吸酶的活性呼吸酶的活性来影响细胞呼吸强度。来影响细胞呼吸强度。三、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用三、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用0t/细胞呼吸速率细胞呼吸速率最适温度最适温度应用：应用：蔬菜和水果储存应取零上蔬菜和水果储存应取零上低温；大棚栽培植物有昼夜温差低温；大棚栽培植物有昼夜温差21环境温度环境温度变温动物变温动物恒温动物恒温动物耗氧速率耗氧速率0细 胞 呼 吸 的 影 响 因 素 及 应 用细 胞
11、 呼 吸 的 影 响 因 素 及 应 用 氧气含量：氧气含量：直接影响直接影响呼吸速率呼吸速率和和呼吸性质呼吸性质。对无氧呼吸有。对无氧呼吸有抑制抑制作用。作用。有氧呼吸：一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，但氧浓度达到一定值时，不再增加(底物的量或酶的浓度限制）。无氧呼吸：无氧呼吸随氧浓度增加而受抑制，氧浓度达一定值时，被完全抑制。OO2 2%ABCCO2CO2的释放的释放 5 10 15 20 252 2、氧气浓度氧气浓度:氧气的吸收氧气的吸收A点点 只进行无氧呼吸只进行无氧呼吸B点：点：呼吸作用最低点呼吸作用最低点C点：点：无氧呼吸消失点无氧呼吸消失点84计算：计算：氧气浓度为氧气
12、浓度为5时无氧呼吸和有氧呼时无氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比？吸消耗的葡萄糖之比？A点点 只进行无氧呼吸只进行无氧呼吸OO2 2%5 10 15 20 2586CO2CO2的释放的释放酒精的生成酒精的生成ABB点：点：无氧呼吸消失点无氧呼吸消失点A点点:只进行无氧呼吸只进行无氧呼吸2 2、氧气浓度氧气浓度:计算：计算：氧气浓度为氧气浓度为10时无氧呼吸和有氧呼时无氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比？吸消耗的葡萄糖之比？3.3.COCO2 2浓度浓度(1)(1)浓度过高时对细胞呼吸有浓度过高时对细胞呼吸有抑制抑制作用。作用。(2)(2)应用：在蔬菜和水果保鲜中，应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加增加
13、COCO2 2浓度可抑制细胞呼吸，减浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。少有机物的消耗。4 4、水分、水分应用：应用：粮油种子贮藏前风干、晾晒：粮油种子贮藏前风干、晾晒：减少自由水，减少自由水，_呼吸作用，减少有机物的消耗呼吸作用，减少有机物的消耗 。干种子萌发前浸泡：干种子萌发前浸泡：含水量增高，含水量增高，_呼呼吸作用。吸作用。降低细胞降低细胞提高细胞提高细胞 在一定范围内，呼吸速率随在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快。含水量的增加而加快。（自由水含量增加，代谢加（自由水含量增加，代谢加强强 ）。）。应用：伤口过深或被锈钉扎应用：伤口过深或被锈钉扎伤，需及时就医伤，需及时就医原理
14、：避免破伤风芽胞杆菌进行原理：避免破伤风芽胞杆菌进行无氧呼吸而无氧呼吸而大量大量繁殖繁殖，引起破伤，引起破伤风。风。应用：提倡慢跑等有氧运动应用：提倡慢跑等有氧运动原理：原理：避免避免肌肉细胞因肌肉细胞因供氧供氧不足进行无氧呼吸而产生大不足进行无氧呼吸而产生大量乳酸，量乳酸，应用：选用透气创可贴或消毒应用：选用透气创可贴或消毒纱布纱布原理：为伤口营造有氧环境，原理：为伤口营造有氧环境，避免厌氧微生物的繁殖避免厌氧微生物的繁殖，有，有利于伤口愈合。利于伤口愈合。应用：酿酒（控制通气）应用：酿酒（控制通气）原理：原理：早期通气早期通气，有利于酵母菌，有利于酵母菌进行进行有氧呼吸有氧呼吸，从而，从而
15、快速繁殖快速繁殖；后期密封后期密封，有利于酵母菌进行，有利于酵母菌进行无无氧呼吸产生酒精氧呼吸产生酒精。原理：原理：降低温度、降低氧气含降低温度、降低氧气含量量可以降低呼吸作用强度，可以降低呼吸作用强度，减减少有机物的消耗少有机物的消耗，延长保质期。，延长保质期。应用：水果、蔬菜保鲜应用：水果、蔬菜保鲜应用：农作物栽培时及时松土透气；应用：农作物栽培时及时松土透气；原理原理:土壤板结，影响氧气供应土壤板结，影响氧气供应量，进而影响有氧呼吸强度，影量，进而影响有氧呼吸强度，影响能量供应，及时松土有利于根响能量供应，及时松土有利于根对无机盐离子的吸收。对无机盐离子的吸收。粮油种子贮藏中：常用“零上
16、低温、低氧、干燥”的方法来延长贮存期；而果蔬的保鲜，常采用的措施是“零上低温、低氧、湿度适中”。我们购买罐头食品时发现有这样的说明：若真空安全我们购买罐头食品时发现有这样的说明：若真空安全钮鼓起请勿购买。请问这是什么原因？钮鼓起请勿购买。请问这是什么原因？这说明罐头食品在生产时灭菌不彻底，微生物在无氧这说明罐头食品在生产时灭菌不彻底，微生物在无氧条件下发生无氧呼吸产生了条件下发生无氧呼吸产生了CO2 使真空安全钮鼓起说使真空安全钮鼓起说明食物可能变质明食物可能变质5、泡菜和酸奶的制作：利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸。结果预测和结论：结果预测和结论：a.若装置一中的液滴若装置一中的液滴 ，装置二中
17、的液滴，装置二中的液滴 ，则说明种子则说明种子只进行有氧呼吸只进行有氧呼吸；b.若装置一中的液滴若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴，装置二中的液滴 ，则说明种子则说明种子只进行无氧呼吸只进行无氧呼吸；c.若装置一中的液滴若装置一中的液滴 ，装置二中的液滴，装置二中的液滴 ，则说明种子则说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。左移左移不动不动不动不动右移右移左移左移右移右移经典题型：液滴移动问题经典题型：液滴移动问题探究植物细胞呼吸的方式甲组乙组若甲组液滴_，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。左移左移2、如果用、如果用绿色叶片绿色叶片作实验材料
18、，则必须进行怎作实验材料，则必须进行怎样的操作？样的操作？煮熟煮熟的种的种子子20%NaOH5mL设置对照组（校正装置设置对照组（校正装置)遮光处理遮光处理呼吸速率以单位时间的呼吸速率以单位时间的O2消耗量为指标。消耗量为指标。1、若要消除物理因素引起的气体体积变化，应、若要消除物理因素引起的气体体积变化，应该怎么办？该怎么办？1、下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：、下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：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HH的阶段（的阶段（）产生能量最多的阶段（）产生能量最多的阶段（）二
19、二三三三三一、二一、二三三2、有氧呼吸第一、二阶段的共同产物是、有氧呼吸第一、二阶段的共同产物是 ACO2、ATP BH、ATP、O2CH、ATP DH、ATP、CO2C 3、酵母菌进行有氧呼吸时产生、酵母菌进行有氧呼吸时产生CO2的场所是的场所是 A A、细胞质基质、细胞质基质 B B、核糖体、核糖体 C C、线粒体、线粒体 D D、叶绿体、叶绿体C4、呼吸过程中能产生、呼吸过程中能产生ATP的场所有的场所有A A 细胞质基质细胞质基质 B B 线粒体基质线粒体基质 C C 线粒体内膜线粒体内膜 D D 核糖体核糖体ABC5 5、让一只小白鼠吸入、让一只小白鼠吸入1818O O2 2，该白鼠
20、体内最先，该白鼠体内最先出现出现1818O O的化合物是的化合物是()()A、二氧化碳二氧化碳B B、水、水C C、丙酮酸、丙酮酸D D、ATPATPB 3.下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：C6H12O123O2酶酶酶酶456酶酶H H (1)写出长方框内写出长方框内1、2、3所依所依次代表的物质名称：次代表的物质名称：、_、。(2)依次填出椭圆框内依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少所代表的能量的多少 、_、。(3)有氧呼吸的主要场所是有氧呼吸的主要场所是 _，进入该场所的呼吸，进入该场所的呼吸底物是底物是_。(4)用含用含18O的葡萄糖跟
21、踪有氧的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，呼吸过程中的氧原子，18O转转移的途径是移的途径是_葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸二氧化碳二氧化碳H2O丙酮酸丙酮酸CO2少少少少大量大量线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸6探究实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 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。而在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。酵母菌单细胞的真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。其细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，可通过测定在有氧条件和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的类型。探究实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式
22、 科学探究的一般程序科学探究的一般程序:1.1.提出问题提出问题2.2.作出假设作出假设3.3.设计实验设计实验5.5.得出结论得出结论6.6.表达交流表达交流4.4.进行实验进行实验酵母菌在氧和无氧条件下是否都能进行酵母菌在氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？产物分别是什么？细胞呼吸呢？产物分别是什么？假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸行细胞呼吸产生二氧化碳和酒精产生二氧化碳和酒精。3.3.设计并进行试验设计并进行试验3.3.设计实验设计实验本实验的自变量和因变量分别是什么？本实验的自变量和因变量分别是什么？自变量自变量:因变量因变量:细胞呼吸的
23、产物细胞呼吸的产物 有无氧气有无氧气酒精、酒精、COCO2 2怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？为酵母菌提供葡萄糖培养液。为酵母菌提供葡萄糖培养液。怎样控制有氧和无氧的条件？怎样控制有氧和无氧的条件？用锥用锥形瓶培养酵母菌，形瓶培养酵母菌，向锥形瓶中通或向锥形瓶中通或不通空气来控制不通空气来控制有氧或无氧条件。有氧或无氧条件。封口放置一段时间后，再与封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接第二个锥形瓶连接怎样确保怎样确保B B瓶中无氧？瓶中无氧？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，这样的实验叫作对比
24、实验，也叫相互对照实验。科学方法在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无二氧化怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无二氧化碳产生？如何比较产生二氧化碳产生的多少？碳产生？如何比较产生二氧化碳产生的多少？COCO2 2的检测：的检测：1.1.通入澄清的石灰水：通入澄清的石灰水：澄清澄清浑浊浑浊2.2.溴麝香草酚蓝水溶液：溴麝香草酚蓝水溶液：蓝蓝 绿绿黄黄COCO2 2多少：石灰水变多少：
25、石灰水变浑浊的程度浑浊的程度或或产生产生浑浊的快慢浑浊的快慢或或由由蓝蓝绿绿黄黄所需时间长短所需时间长短酒精的检测：酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在橙色的重铬酸钾溶液在酸性酸性下与酒下与酒精发生反应：精发生反应：橙色橙色灰绿色灰绿色1 1、配制配制等量酵母菌等量酵母菌培养液培养液，置于，置于A A、B B锥形瓶锥形瓶实验步骤实验步骤 2 2、组装组装有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸装置装置，于，于25-3525-35培养培养8-108-10小时。小时。3 3、检测检测COCO2 2的产生的产生 取两试管，分别加取两试管，分别加A A、B B瓶酵母菌培养液滤液瓶酵母菌培养液滤液2mL2mL，
26、再各滴加再各滴加0.5ml0.5ml溶有溶有0.1g0.1g重酪酸钾的浓硫酸溶液，轻震重酪酸钾的浓硫酸溶液，轻震混匀。混匀。4 4、检测酒精检测酒精的产生的产生有有氧氧呼呼吸吸装装置置无无氧氧呼呼吸吸装装置置实验现象实验现象：条件条件 澄清石灰水澄清石灰水/出现的时间出现的时间 重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸溶液浓硫酸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2 2、有氧呼吸有氧呼吸产生产生大量大量COCO2 2，无氧呼吸无氧呼吸产生产生少量少量COCO2 2。1 1、酵母菌、酵母菌有氧呼吸有氧呼吸产生产生COCO2 2，无氧呼吸无氧呼吸产生产生
27、COCO2 2和酒精和酒精。5.5.得出结论得出结论对比实验对比实验探究实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式注意事项 甲组中通过含甲组中通过含NaOHNaOH溶液的目的是什么？溶液的目的是什么？去除空气中去除空气中COCO2 2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧条件产生保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧条件产生COCO2 2所致。所致。B 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的目的是什么？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的目的是什么？消耗掉消耗掉B B瓶中的氧气，瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的确保通过澄清石灰水的COCO2 2是无氧呼吸产生的。是无氧呼吸产生的。A A、B B培养瓶中加入煮沸后冷却的葡萄糖溶液，加热煮沸的目的是什么？培养瓶中加入煮沸后冷却的葡萄糖溶液，加热煮沸的目的是什么？除去溶液中的氧气，除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响。避免对自变量的影响。杀死杀死葡萄糖溶液中葡萄糖溶液中可能存在的杂菌可能存在的杂菌，避免对实验结果的干扰。，避免对实验结果的干扰。
