【公開課】細胞呼吸的原理和應用課件2023-2024學年高一上學期生物人教版(2019)必修1_第1頁
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文檔簡介

發面中會有很多的小孔,保鮮膜上有水珠,而且在發面時,早期并沒有酒味,而后期會有酒味。1.發面主要與什么微生物有關?2.面團上的小孔是怎么產生的呢?保鮮膜上為什么會有水珠?3.為什么早期沒有酒味而后期會有酒味呢?呼吸作用的實質:是細胞內的有機物氧化分解,并釋放能量,因此也叫細胞呼吸。5.3細胞呼吸的原理和應用課標要求核心素養說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉化為生命活動可以利用的能量。1.生命觀念:認同線粒體的結構特點與其作為有氧呼吸的主要場所相適應。2.科學思維:構建有氧呼吸和無氧呼吸的過程模型,理解二者之間的關系。3.社會責任:運用細胞呼吸原理,對生活和生產中的應用實例作出科學解釋。實驗探究酵母菌細胞呼吸的方式1、探究實驗流程是什么?2、為什么選酵母菌作為實驗材料?3、怎么設計實驗?自變量、因變量、無關變量分別是什么?4、怎么檢測反應產物?實驗:探究酵母菌細胞呼吸的方式(一)實驗原理酵母菌是一種單細胞真菌(真核生物),在有氧和無氧條件下都能生存,屬于兼性厭氧菌。2、產物檢測CO2的檢測①通入澄清的石灰水:②使溴麝香草酚藍水溶液:酒精的檢測酸性重鉻酸鉀溶液:澄清→渾濁藍→綠→黃由橙色變成灰綠色1、選材:一、細胞呼吸的方式(二)實驗過程提出問題作出假設設計實驗酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的產物分別是什么?實驗目的是什么?怎么保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活?實驗自變量和因變量分別是什么?實驗無關變量有哪些?無氧CO2和酒精產生CO2有氧產生氣泵ABCDE搭建有氧呼吸裝置和無氧呼吸裝置取20g新鮮的食用酵母菌,分兩等份,分別放入錐形瓶A和錐形瓶B中;分別向瓶中注入240mL質量分數為5%的葡萄糖溶液;搭建有氧呼吸裝置和無氧呼吸裝置;培養、觀察、檢測、記錄進行實驗思考:1、10%NaOH的作用是什么?可以讓酵母菌消耗完瓶中原有氧氣,創造無氧環境。吸收空氣中的CO2;檢測CO2的產生2、B瓶應封口放置一段時間后,在連通盛有澄清石灰水的錐形瓶,這是為什么?3、檢測酒精從哪個錐形瓶中取樣?澄清的石灰水作用是什么?實驗結果條件澄清石灰水/出現的時間重鉻酸鉀-濃硫酸溶液有氧無氧變混濁程度高/快不變灰綠色變混濁程度低/慢出現灰綠色加入重鉻酸鉀A:有氧條件下;B:無氧條件下1.酵母菌在有氧氣條件下進行有氧呼吸,產生大量二氧化碳和水。2.酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸,產生了少量二氧化碳,還產生酒精。實驗結論本實驗中哪個是對照組,哪個是實驗組?本實驗的兩組都是實驗組對比實驗(相互對照實驗)設置兩個或兩個以上的實驗組,通過對結果的比較分析,來探究某種因素對實驗對象的影響,這樣的實驗叫作對比實驗。科學方法探究酵母菌細胞呼吸的方式交流討論1、在本實驗中,有一組同學在檢測因變量時發現,有氧裝置中的酵母菌培養液也能使酸性重鉻酸鉀變為灰綠色。你知道為什么嗎?2、有同學認為,在有氧呼吸實驗裝置中10%的氫氧化鈉溶液不能完全吸收二氧化碳,有可能對實驗結果產生干擾,你同意嗎?你如何避免這種可能性的發生,以保證實驗更嚴謹?汽車司機酒駕檢測與社會的聯系飲酒駕車是指車輛駕駛人員血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml,小于80mg/100ml的駕駛行為。醉酒駕車是指車輛駕駛人員血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的駕駛行為。1.如圖是某同學制作的探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置,下列敘述正確的是A.實驗中可依據澄清石灰水是否變渾濁來判斷細胞呼吸的方式B.甲裝置中空氣先通過NaOH溶液的目的是去除空氣中的CO2C.在酸性條件下,乙醇可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃D.乙裝置中B瓶連接后即可連通盛有澄清的石灰水的錐形瓶進行實驗√1、有氧呼吸的場所?主要場所?主要場所適于進行有氧呼吸的特點有哪些?2、有氧呼吸可以分為幾個階段?每個階段分別在哪里、發生了什么變化(請用方程式的方式表示)?3、水在第幾階段參與反應,又在哪一階段生成?4、在第幾階段產生二氧化碳?氧氣在第幾階段參與反應?5、哪個階段產生[H]?哪個階段產生的[H]最多?[H]參與反應的場所在哪兒?6、哪一階段產生能量,哪一階段產生能量最多?7、總結有氧呼吸的總反應式、概念。8、在生物體外燃燒相比,有氧呼吸具有哪些不同的特點?請閱讀課本92-93頁,結合圖解分析思考下列問題:反應的主要場所:線粒體外膜內膜核糖體嵴基質內膜的某些部位向線粒體的內腔折疊形成嵴,嵴使內膜的表面積大大增加。線粒體的內膜上和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。DNA/RNA1、有氧呼吸的場所?主要場所?主要場所適于進行有氧呼吸的特點有哪些?二、有氧呼吸反應的場所:細胞質基質、線粒體場所:細胞質基質物質變化:產能情況:少量能量場所:線粒體基質物質變化:產能情況:少量能量酶2C3H4O3

+6H2O6CO2+20[H]

+4[H]

C6H12O62丙酮酸(C3H4O3)酶場所:線粒體內膜物質變化:產能情況:大量能量24[H]+6O212H2O酶圖示展示有氧呼吸的過程2、有氧呼吸可以分為幾個階段?每個階段分別在哪里、發生了什么變化(請用方程式的方式表示)?第一階段葡萄糖分解第二階段丙酮酸和水徹底分解第三階段【H】與氧結合形成水有氧呼吸各階段特征比較請根據分步反應式寫出總反應式:酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量有氧呼吸

場所反應物產物釋能第一階段第二階段第三階段細胞質基質主要是葡萄糖丙酮酸、[H]少量丙酮酸H2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量線粒體基質線粒體內膜【思考】1.化學式前后的水分子能否抵消?如若不能,請說明理由?2.水中的氧來自那種物質?3.二氧化碳中的氧來自那種物質?細胞在

的參與下,通過酶的催化作用,把

等有機物徹底氧化分解,產生

,同時釋放

,生成

的過程。氧氣葡萄糖二氧化碳和水能量大量ATP有氧呼吸的概念有氧呼吸的特點(1)過程溫和(2)有機物中的能量經過一系列的化學反應逐步釋放(3)這些能量有相當一部分儲存在ATP中易錯提醒(1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物質,但不是唯一的物質。(2)葡萄糖不能進入線粒體,需要在細胞質基質中分解為丙酮酸和[H]后,丙酮酸才能進入線粒體中進一步分解。(3)真核細胞中哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲中無線粒體,只能進行無氧呼吸。線粒體不是進行有氧呼吸必需的結構,如藍細菌(原核生物)無線粒體,但能進行有氧呼吸。課堂鞏固1、下列分別屬于有氧呼吸的第幾階段:①產生CO2的階段()

②產生H2O的階段()③氧氣參與的階段()

④產生[H]的階段()④產生ATP的階段()

⑤產生能量最多的階段()2、有氧呼吸第一、二階段的共同產物是()

A.CO2、ATPB.[H]、ATP、O2C.[H]、ATPD.[H]、ATP、CO23、在有氧呼吸的過程中,進入細胞的氧將()1)與氫結合生成水2)與碳結合生成CO23)在線粒體中被消耗4)在線粒體與細胞質基質中被消耗A、1、3B、1、4C、2、3D、2、4

及時鞏固①②③④⑤⑥葡萄糖丙酮酸O2少量能量少量能量大量能量4.圖表示細胞有氧呼吸的過程,其中數字代表物質,下列有關敘述錯誤的是()A.2代表丙酮酸

B.3在第二階段產生C.5在線粒體中產生 D.8含有高能磷酸鍵C5、如圖甲是某綠色植物葉肉細胞在晴朗的白天有氧呼吸各階段反應圖解(1-8表示物質或能量),圖乙是線粒體簡圖,下列敘述不正確的是()

A.所有葉肉細胞都能進行2→3過程B.3→6過程發生在圖乙的②處C.大量能量的生成發生在圖乙的③處D.4和8表示的物質都為水,其來源相同√閱讀課本94頁,思考問題:1、無氧呼吸可以分為幾個階段?每個階段分別在哪里、發生了什么變化(請用方程式的方式表示)?2、無氧呼吸在第幾階段有能量釋放?未釋放的能量儲存在哪里?3、總結無氧呼吸的場所、總反應式、概念。4.總結什么叫細胞呼吸?細胞呼吸對生物有什么意義?(一)無氧呼吸的過程第一階段C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量(少量)第二階段酶2C3H6O3(乳酸)2丙酮酸+4[H]+4[H]2C2H5OH(酒精)+2CO2酶2丙酮酸與有氧呼吸第一階段相同只在第一階段釋放少量能量三、無氧呼吸葡萄糖的初步分解場所:細胞質基質丙酮酸的不徹底分解場所:細胞質基質1、無氧呼吸可以分為幾個階段?每個階段分別在哪里、發生了什么變化?2、無氧呼吸在第幾階段有能量釋放?未釋放的能量儲存在哪里?第1階段第2階段場所條件反應物產物釋放能量的多少合成ATP的多少細胞質基質細胞質基質無氧、酶無氧、酶葡萄糖丙酮酸、[H]丙酮酸、[H]乳酸或酒精和CO2少無少量0無氧呼吸兩個階段的比較:C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量(少)C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+能量(少)(1)產生酒精(2)產生乳酸高等動物、乳酸菌、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等大多數植物(蘋果果實、水稻根)、酵母菌無氧呼吸的產物不同是由于酶不同3、總結無氧呼吸的場所、總反應式、概念。(二)無氧呼吸總反應式(三)無氧呼吸概念

在沒有氧氣參與的情況下,葡萄糖等有機物經過不完全分解,釋放少量能量的過程,就是無氧呼吸。大部分能量存留在酒精或乳酸中①物質轉化:無機物CO2(部分生物)不徹底的氧化產物②能量轉化:(四)無氧呼吸的實質有機物中穩定的化學能不徹底的氧化產物中的化學能、ATP和熱能。有機物→有氧呼吸無氧呼吸場所條件反應物終產物【H】的產生【H】作用和利用能量釋放階段多少合成ATP多少共同點細胞質基質、線粒體細胞質基質氧氣、酶缺氧、酶葡萄糖、水、O2葡萄糖CO2

、H2O乳酸/酒精和CO2第一、二階段第一階段第三階段還原O2第二階段還原丙酮酸一、二、三階段,大量第一階段,少量多少第一階段完全相同,都是在細胞質基質內進行;都需要多種酶的催化;氧化分解有機物,釋放能量生成ATP。無氧呼吸VS有氧呼吸4.總結什么叫細胞呼吸?細胞呼吸對生物有什么意義?細胞呼吸是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產物,釋放能量并生成ATP的過程。類型:有氧呼吸(大多數)和無氧呼吸。概念:細胞呼吸的意義細胞呼吸能量熱能散失能量轉移ATPADPPi能量細胞分裂生長發育主動運輸肌肉收縮神經沖動的傳導C6H12O6CO2+H2O丙酮酸葡萄糖甘油氨基酸(1)為生物體提供能量(2)生物體代謝的樞紐為什么包扎傷口要選用透氣消毒紗布或創可貼?為什么利用酵母菌釀酒要先通入一定量的無菌空氣,再密封?為什么要給作物及時松土?為什么水稻要定期排水?為什么儲藏水果糧食要降低溫度和氧氣含量等措施來延長保質期?為什么皮膚傷口較深要到醫院及時注射破傷風抗毒血清?為什么提倡慢跑?請自主閱讀P95的6個資料,說說細胞呼吸原理在生活生產中有哪些應用?探究1:思考?討論細胞呼吸原理的應用1、CO2濃度對細胞呼吸的影響①原理:CO2是細胞呼吸的最終產物,積累過多會_____

(填

“促進”或“抑制”)細胞呼吸的進行。抑制2、水對細胞呼吸的影響①原理:一定范圍內,細胞中自由水含量越多,代謝越旺盛,細胞呼吸越強。四、影響呼吸作用的因素含水量/%呼吸強度O②應用:在蔬菜和水果保鮮中,增加CO2濃度可抑制細胞呼吸,減少有機物的消耗。②應用:糧食儲存前要進行曬干處理,目的是降低糧食中的自由水含量,降低細胞呼吸強度,減少儲存時有機物的消耗。水果、蔬菜儲存時保持一定的濕度。3、溫度對細胞呼吸的影響原理:溫度通過影響

而影響細胞呼吸速率。細胞呼吸的最適溫度一般在25℃~35℃之間。應用①

儲存食品(冰箱)②大棚栽培在夜間和陰天適當

以降低呼吸作用消耗的有機物③

水和面發得快零上低溫降溫酶的活性溫CO2生成量O2吸收量無氧呼吸AB最佳儲存點4、氧氣(1)曲線分析

④D點:有機物消耗最少利于儲存糧食水果。(2)應用中耕松土促進植物根部有氧呼吸;無氧發酵過程嚴格控制無氧條件;低氧儲存糧食蔬菜。D①A點:O2濃度=0時,只進行無氧呼吸。②0<O2濃度<10%時,同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。③B點及以后:O2濃度≥10%時,只進行有氧呼吸。由曲線可知,O2是有氧呼吸所必需的,且O2對無氧呼吸有抑制作用。細胞呼吸方式的判斷(1)場所(2)反應物和產物(3)物質的量關系(4)實驗裝置一裝置二結論不動不動不動右移左移右移左移不動左移左移欲確認某生物的細胞呼吸方式,應設置兩套實驗裝置,如圖所示(以發芽種子為例):液滴移動法探究細胞呼吸的方式只進行產生乳酸的無氧呼吸或種子已經死亡只進行產生酒精的無氧呼吸進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸種子進行有氧呼吸時,底物中除糖類外還含有脂質問題探討

酵母菌細胞富含蛋白質,可以用作飼料添加劑。在培養酵母菌用作飼料添加劑時,要給培養裝置通氣或進行振蕩,以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產葡萄酒時,卻需要密封發酵。討論:1.都是培養酵母菌,為什么有的需要通氣,有的卻需要密封?通氣可以給酵母菌提供呼吸需要的氧氣,利于酵母菌進行旺盛的細胞分裂;密封則是避免空氣進入,便于酵母菌在無氧條件下分解有機物產生酒精。2.為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖?在有氧條件下,酵母菌分解營養物質釋放的能量多,這些能量可以為酵母菌細胞進行物質代謝和細胞分裂提供充足的動力。3.在密封發酵時,酵母菌將有機物轉化為酒精對它自身有什么意義?密封發酵時,酵母菌將有機物轉化為酒精的同時,能為自己的生命活動提供少量能量。思維.訓練

關于真核細胞線粒體的起源,科學家提出了一種解釋:約十幾億年前,有一種真核細胞吞噬了原始的需氧細菌,被吞噬的細菌不僅沒有被消化分解,反而在細胞中生存下來了。需氧細菌從宿主細胞那里獲取丙酮酸,宿主細胞從需氧細菌那里得到丙酮酸氧化分解釋放的能量。在共同生存繁衍的過程中,需氧細菌進化為宿主細胞內專門進行細胞呼吸的細胞器。以下哪些證據支持這一論點,哪些不支持這一論點?1.線粒體內存在與細菌DNA相似的環狀DNA。2.線粒體內的蛋白質,有少數幾種由線粒體DNA指導

合成,絕大多數由核DNA指導合成。3.真核細胞內的DNA有極高比例的核苷酸序列經常不

表現出遺傳效應,線粒體DNA和細菌的卻不是這樣。4.線粒體能像細菌一樣進行分裂增殖。【提示】這一論點包含兩個要點:線粒體原本是一種獨立生存的細菌,后來與真核細胞共生變成細胞內的結構。由此可見,證據1、證據3和證據4,能夠支持這一論點,而論據2不支持。A.氧氣濃度為0時,該器官不進行呼吸作用B.氧氣濃度在10%以下時,該器官只進行無氧呼吸C.氧氣濃度在10%以上時,該器官只進行有氧呼吸D.保存該器官時,氧氣濃度越低越好3.將酵母菌培養液進行離心處理。把沉淀的酵母菌破碎后,再次離心處理為只含有酵母菌細胞質基質的上清液和只含有酵母菌細胞器的沉淀物兩部分,與未離心處理過的酵母菌培養液分別放入甲、乙、丙3支試管中,并向這3支試管內同時滴入等量、等濃度的葡萄糖溶液。在有氧條件下,最終能產生CO2和H2O的試管是

)A.甲B.丙C.甲和乙D.丙和乙練習與應用一、概念檢測1.某超市有一批過保質期的酸奶出現漲袋現象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。據此分析漲袋現象的原因,判斷以下解釋是否合理。(1)是乳酸菌無氧呼吸產生氣體造成的。(

)(2)如果有酒味,可能是酵母菌無氧呼吸造成的。(

)2.下圖表示某種植株的非綠色器官在不同氧氣濃度下,O2的吸收量和CO2的釋放量的變化。下列敘述正確的是(

)×√CB二、拓展應用1.松土是許多農作物栽培中經常采取的一項措施。試分析農田松土給農作物的生長、當地的水土保持以及全球氣候變暖等方面可能帶來的影響,并指出如何盡量減少不利影響。【提示】松土透氣可以使根部細胞進行充分的有氧呼吸,從而有利于根系的生長和對無機鹽的吸收,促進作物生長,吸收更多的CO2,緩解全球氣候變暖現象;增強根系的水土保持能力;避免根細胞由于無氧呼吸產生酒精對根系造成的傷害。此外,松土透氣還有利于土壤中好氧微生物的生長繁殖,促使這些微生物對土壤有機物的分解,為植物生長提供更多的CO2,也有可能導致局部大氣CO2。松土不當,可能傷害植物根系;要根據不同植物、植物不同的生長階段等,采取不同的松土方法。第三節練習與應用2.有氧呼吸過程是否含有無氧呼吸的步驟?結合地球早期大氣中沒有氧氣以及原核細胞中沒有線粒體等事實,想一想,地球早期的單細胞生物是否只能進行無氧呼吸?你體內的骨骼肌細胞仍保留著進行無氧呼吸的能力,這是否可以理解為漫長的生物進化史在你身上留下的印記?【提示】有氧呼吸第一階段與無氧呼吸第一階段完全相同,都不需要氧氣,都與線粒體無關。聯想到地球的早期以及原核細胞的結構,可以大膽作出這樣的推測:在生物進化史上先出現無氧呼吸,而后才出現有氧呼吸。繼而推測,地球早期的單細胞生物只進行無氧呼吸,體內骨骼肌細胞保留進行無氧呼吸的能力,可以理解為漫長的生物進化史在人類身上留下的印記,同時也可以理解為人體在進行長跑等劇烈運動時,在供氧不足的情況下,骨骼肌細胞保留一定的無氧呼吸來供能,有一定的適應意義。第三節練習與應用1.呼吸作用過程中有CO2放出時,則可判斷此過程()A.一定是厭氧呼吸B.一定是有氧呼吸C.一定不是乳酸發酵D.一定不是乙醇發酵2、呼吸過程中能產生ATP的場所有()多選A細胞質基質B線粒體基質C線粒體內膜D核糖體3、下列有關有氧呼吸與無氧呼吸的相同點,不正確的是(

)A.都有從葡萄糖分解成丙酮酸的過程B.都有有機物的氧化分解C.都有能量釋放,并有ATP的生成D.分解產物中都有CO24.甲酵母菌進行有氧呼吸,乙酵母菌進行無氧呼吸,消耗等量的葡萄糖,則它們產生的ATP的量之比是()

A1∶19B10∶1C1∶10D19∶1產生的CO2的量是()A2∶3

B3∶2C3∶1

D1∶35、下表為某綠色植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d、e時,CO2釋放量與O2吸收量的變化,下列相關敘述中正確的是(

)氧濃度abcdeO2吸收量02468CO2釋放量108678A.氧濃度為b時,無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍B.氧濃度為a時是儲藏該植物器官的最佳濃度C.氧濃度為d時只進行有氧呼吸D.氧濃度為e時有氧呼吸與無氧呼吸強度相等6、下圖表示大氣溫度及氧氣濃度對非綠色植物組織內產生CO2的影響。下列相關敘述不正確的是

(

)A.從圖甲可知細胞呼吸最旺盛時所處的溫度為B點所對應的溫度B.圖甲曲線變化的主要原因是溫度影響細胞呼吸有關酶的活性C.圖乙中DE段有氧呼吸逐漸減弱,EF段有氧呼吸逐漸增強D.和D、F點相比,圖乙中E點對應的氧氣濃度更有利于儲藏水果和蔬菜作業:1、探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗為_____實驗,檢測細胞呼吸生成的CO2可用

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