第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用2023/9/7？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(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)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(chǎn)葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。1、都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？2、為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？3、在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精對它自身有什么意義？

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(chǎn)生酒精。

在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)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。

密封發(fā)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。細胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸呢？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。一、細胞呼吸的方式1．探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌：單細胞真菌，真核生物，有細胞壁和液泡。營養(yǎng)條件好時可進行無性生殖；營養(yǎng)條件不好時可以進行有性生殖。酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌,因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式。酵母菌的電鏡照片（放大4750倍）酵母菌結構模式圖一、細胞呼吸的方式1．探究酵母菌細胞呼吸的方式（1）提出問題酵母菌在有氧條件可否呼吸？呼吸的產(chǎn)物是什么？酵母菌在無氧的條件是否可以呼吸？呼吸的產(chǎn)物是什么？（2）作出假設酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生CO2。

酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精和CO2。實驗思路？分析變量自變量：因變量：無關變量：細胞呼吸的條件細胞呼吸的產(chǎn)物有氧無氧影響實驗結果的可變因素酒精、CO2分別給酵母菌提供有氧和無氧的條件，一段時間后檢測其產(chǎn)物是否含酒精或二氧化碳。反應物的量、反應時間、pH、溫度、酵母菌的活性一、細胞呼吸的方式(3)．設計實驗一、細胞呼吸的方式(3)．設計實驗參考資料CO2的檢測：方案1：通入澄清的石灰水：澄清→渾濁方案2：溴麝香草酚藍水溶液：藍→綠→黃方案3：CO2傳感器酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應：橙色→灰綠色石灰水一、細胞呼吸的方式1．探究酵母菌細胞呼吸的方式A接橡皮球（

或氣泵）B質量分數(shù)為10%的NaOH溶液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水（4）進行實驗5、分析結果，得出結論組別條件CO2檢測結果結論酒精檢測結果結論A組有氧由藍變綠再變黃/較快無明顯顏色變化B組無氧由藍變綠再變黃/較慢橙色變灰綠色有氧條件產(chǎn)生的CO2多有氧條件不產(chǎn)生酒精，無氧條件產(chǎn)生酒精對比實驗組別條件溴麝香草酚藍水溶液加入酸性重鉻酸鉀溶液A組有氧B組無氧由藍變綠再變黃/較快無明顯顏色變化由藍變綠再變黃/較慢橙色變灰綠色記錄結果

對比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，也叫相互對照實驗。在“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗中，需要設置有氧和無氧兩種條件來探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式，這兩個實驗組的結果都是事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細胞呼吸的影響。對比實驗也是科學探究中常用的方法之一。概念舉例接氣泵或橡皮球A10%NaOH酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水將B瓶先反應一段時間，然后再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶B酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水細胞呼吸的方式有氧呼吸無氧呼吸（5）分析結果，得出結論一、細胞呼吸的方式1．探究酵母菌細胞呼吸的方式

酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞呼吸。在有氧條件下，通過細胞呼吸產(chǎn)生大量的CO2和水；在無氧條件下通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量的CO2。二.有氧呼吸：細胞呼吸的主要形式。外膜內膜嵴基質線粒體:

有氧呼吸的主要場所含有多種與有氧呼吸有關的酶（內膜向內折疊形成嵴）二.有氧呼吸細胞呼吸的主要形式。3.反應式：酶C6H12O6

＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量1.有氧呼吸最常利用的物質是（）。C6H12O6

葡萄糖2.反應場所：

和

（主要場所）。

細胞質基質

線粒體細胞質基質。二.有氧呼吸4.過程：C6H12O62丙酮酸酶少量[H]①少量能量ATP熱量場所：細胞質基質酶葡萄糖的初步分解C6H12O6+4[H]+少量能量（1）2丙酮酸二.有氧呼吸4.過程：2丙酮酸6CO2少量能量ATP熱量酶6H2O20[H]線粒體②場所：線粒體基質酶丙酮酸徹底分解6CO2+20[H]+少量能量（2）+6H2O2丙酮酸4.過程：大量[H]線粒體少量[H]6O2酶12H2O大量能量ATP熱量[H]的氧化酶12H2O+大量能量（3）[H]+6O2場所：線粒體內膜二.有氧呼吸C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]能量2ATP熱量能量2ATP熱量酶6H2O20[H]12H2O6O2酶能量34ATP熱量線粒體細胞質基質②①③有氧呼吸過程示意圖場所：線粒體內膜[H]的氧化酶12H2O+大量能量（3）24[H]+6O2場所：線粒體基質場所：細胞質基質二.有氧呼吸4.過程：酶葡萄糖的初步分解C6H12O6+4[H]+少量能量（1）2丙酮酸酶丙酮酸徹底分解6CO2+20[H]+少量能量（2）+6H2O2丙酮酸細胞在____的參與下，通過_______的催化作用，把_______等有機物_______________，產(chǎn)生_____和_____，釋放______,生成_________的過程。氧多種酶葡萄糖CO2H2O能量徹底氧化分解大量ATPC6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶二.有氧呼吸：5.定義：反應過程

，多步反應，

釋放能量，有相當一部分儲存在

中。6.特點：溫和ATP逐步有氧呼吸的三個階段過程場所條件O2主要反應物產(chǎn)物第一階段第二階段丙酮酸、第三階段細胞質基質線粒體基質線粒體內膜丙酮酸、少量ATP、[H]CO2、少量ATP、[H]H2O、大量ATP

不需O2不需O2需O2葡萄糖H2OO2、[H]特點：反應條件溫和，多步反應，逐步放能。細胞質基質三.無氧呼吸：1.過程：C6H12O62丙酮酸酶少量[H]①少量能量ATP熱量酶葡萄糖的初步分解C6H12O6+[H]+少量能量（1）2丙酮酸場所：細胞質基質與有氧呼吸第一階段相同細胞質基質三.無氧呼吸：1.過程：C6H12O62丙酮酸酶少量[H]①2C2H5OH（酒精）+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）第二階段：不放能少量能量ATP熱量酶C6H12O6+[H]+少量能量（2）2丙酮酸丙酮酸不徹底分解場所：細胞質基質細胞質基質三.無氧呼吸：1.過程：C6H12O62丙酮酸酶少量[H]①2C2H5OH（酒精）+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）第二階段：不放能與有氧呼吸第一階段相同少量能量ATP熱量高等動物、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等）酵母菌、大多數(shù)植物三.無氧呼吸：5.總反應式：C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)＋少量能量2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量C6H12O6酶

在沒有

參與的情況下，

等有機物經(jīng)過

分解，釋放

能量的過程。3.定義:氧氣葡萄糖不完全少量2.場所：細胞質基質4.能量去向:葡萄糖分子中的大部分能量存留在

或

中。乳酸酒精三.無氧呼吸：6.發(fā)酵：酵母菌、乳酸菌等

的無氧呼吸也叫做發(fā)酵。產(chǎn)生酒精的叫

發(fā)酵。產(chǎn)生

的叫乳酸發(fā)酵。微生物酒精乳酸有氧呼吸與無氧呼吸的比較：有氧呼吸無氧呼吸場所條件反應物終產(chǎn)物【H】的產(chǎn)生階段ATP的產(chǎn)生階段釋放能量多少有機物分解程度共同點細胞質基質、線粒體細胞質基質氧氣、酶無氧、酶葡萄糖、水、O2葡萄糖CO2

、H2O乳酸/酒精和CO2第1、2階段第1階段多少徹底不徹底1.過程:第一階段完全相同；2.條件:都需要多種酶的催化；3.本質:都是氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP。第1、2、3階段第1階段細胞呼吸：

細胞呼吸是指

在

內經(jīng)過一系列的

分解，生成

或其他產(chǎn)物，釋放

并生成

的過程。所有生物的

，都離不開

釋放的能量。有機物細胞氧化二氧化碳能量ATP細胞呼吸生存四.細胞呼吸原理的應用：用透氣的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料包扎傷口，既敷了藥物，又為傷口創(chuàng)造了疏松透氣的環(huán)境、避免厭氧菌的繁殖，利于傷口的痊愈。

酵母菌是兼性厭氧菌。在控制通氣等條件下，酵母菌有氧呼吸并大量繁殖；無氧條件下則酒精發(fā)酵。土壤板結后及時松土透氣，可使根細胞充分的有氧呼吸，有利于根系生長和吸收無機鹽。松土透氣有利于土壤中好氧微生物的生長繁殖，促使其分解土壤中的有機物，利于植物吸收無機鹽。四.細胞呼吸原理的應用：破傷風芽孢桿菌只進行無氧呼吸，很適合在較深的傷口里（缺少氧氣）生存并大量繁殖。所以，皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，病菌容易大量繁殖。糧食儲藏：低溫和干燥，抑制細胞呼吸，延長保存期。果蔬儲藏：低氧、沖氮氣（將氧氣濃度維持在低濃度）或降溫等。提倡有氧運動：原因之一避免肌細胞因O2不足無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸，積累過多乳酸使肌肉酸痛。五、影響細胞呼吸作用的因素同一生物不同生長發(fā)育時期呼吸速率不同，如幼苗期、開花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。同一生物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官呼吸速率大于營養(yǎng)器官。不同生物呼吸速率不同，如旱生植物呼吸速率大于水生植物，陰生植物呼吸速率小于陽生植物。1.內因：由遺傳決定。五.影響細胞呼吸的因素：（1）溫度：主要影響酶的活性。應用：蔬菜和水果儲存應降溫；大棚栽培植物有晝夜溫差.①最適溫度:細胞呼吸最強。②超過最適溫度:呼吸酶活性降低，甚至變性失活，細胞呼吸受抑制。③低于最適溫度:呼吸酶活性下降，細胞呼吸受抑制。2.外因：由環(huán)境決定五.影響細胞呼吸的因素：A點：不消耗O2，產(chǎn)生CO2。只進行無氧呼吸。B點：C點之后：只進行有氧呼吸。無氧呼吸消失。P點對應的O2濃度：細胞呼吸最弱，有機物消耗最少。D點：儲存蔬菜水果ApCB510152025無氧呼吸速率CO2的生成量有氧呼吸速率釋放量CO2O2濃度%D（2）氧氣：直接影響呼吸速率和呼吸性質。對無氧呼吸有抑制作用。應用：貯藏蔬菜、水果和種子時，O2濃度保持在D點，細胞呼吸最弱，有機物消耗最少。2.外因