第3節(jié)細胞呼吸的原理與應(yīng)用

第五章問題探討

酵母菌細胞富含蛋白質(zhì)，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。

通氣可以使酵母菌進行有氧呼吸，利于酵母菌進行旺盛的細胞分裂；密封則便于酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生酒精。問題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？

呼吸作用的實質(zhì)是細胞內(nèi)的有機物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細胞呼吸。問題探討

酵母菌細胞富含蛋白質(zhì)，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。

在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質(zhì)釋放的能量多，這些能量可以為酵母菌細胞進行物質(zhì)代謝和細胞分裂提供充足的動力。問題2:為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？問題3:在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精對它自身有什么意義？

密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供少量能量。探究酵母菌細胞呼吸的方式一、細胞呼吸的方式實驗原理：

酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。探究酵母菌細胞呼吸的方式一、細胞呼吸的方式實驗原理：

酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。代謝類型同化類型異化類型自養(yǎng)型異養(yǎng)型需氧型厭氧型兼性厭氧型1.提出問題2.作出假設(shè)酵母菌在有氧、無氧條件下進行的細胞呼吸的產(chǎn)物分別是什么？酵母菌在有氧條件下進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2，在無氧情況下進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2和酒精。3.設(shè)計實驗實驗思路：分析變量自變量:因變量:無關(guān)變量:細胞呼吸的條件細胞呼吸的產(chǎn)物有氧無氧溫度等CO2酒精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CO2細化1.怎樣控制有氧和無氧條件?2.怎樣檢測CO2和酒精？3.怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？通入氧氣：氣泵隔絕氧氣：密封、石蠟油澄清石灰水：變渾濁溴麝香草酚藍溶液：藍→綠→黃酸性重鉻酸鉀溶液:橙色→灰綠色4.進行實驗1.配制酵母菌培養(yǎng)液：酵母菌+葡萄糖溶液2.實驗裝置：酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液澄清的石灰水10%的NaOHABCD請用下列材料將實驗中的有氧裝置和無氧裝置連通好有氧組：CAD無氧組：BD分析1：NaOH溶液的作用是什么？吸收空氣中CO2，排除空氣中CO2的干擾。分析2：B瓶為什么要封口一段時間再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？讓酵母菌耗盡瓶內(nèi)O2，造成無氧環(huán)境，確保產(chǎn)物是無氧呼吸的產(chǎn)生的分析3：請問此實驗是否有對照組？科學(xué)方法：對比實驗有氧組無氧組3.檢測CO2：有氧組無氧組5.實驗結(jié)果3.檢測CO2：變渾濁/程度高變渾濁/程度低4.檢測酒精：橙色灰綠色5.實驗結(jié)果酸性重鉻酸鉀藍→綠→黃/時間短藍→綠→黃/時間長6.實驗結(jié)論酵母菌在有氧和無氧條件下都進行細胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生大量CO2在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精和少量CO2向內(nèi)折疊1.主要場所：______線粒體線粒體內(nèi)膜線粒體外膜嵴①②③④線粒體基質(zhì)______和______含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的____?；|(zhì)中內(nèi)膜上酶【思考】嘗試從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度,說明線粒體內(nèi)膜與有氧呼吸相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點:_____線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,大大增加了線粒體的內(nèi)膜表面積二、有氧呼吸有氧呼吸反應(yīng)場所反應(yīng)式第一階段第二階段第三階段2.有氧呼吸過程活動：請根據(jù)P92-93的文字及圖解，嘗試填表（丙酮酸的分子式C3H4O3）C6H12O62C3H4O3酶6CO24[H]能量少量ATP熱能能量少量ATP熱能酶6H2O20[H]12H2O6O2酶能量大量ATP熱能線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)②①③2.有氧呼吸過程圖解[H]:還原型輔酶Ⅰ（NADH）有氧呼吸反應(yīng)場所反應(yīng)式第一階段第二階段第三階段總反應(yīng)式:C6H12O6

+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶2.有氧呼吸過程細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜實戰(zhàn)訓(xùn)練

（1）哪個階段產(chǎn)生CO2？（2）哪個階段有氧氣參與反應(yīng)？（3）哪個階段產(chǎn)生能量最多？（7）能產(chǎn)生ATP的場所是？在有氧呼吸過程中：細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（5）哪個階段產(chǎn)生水？（4）哪個階段有水參與？（6）哪個階段產(chǎn)生[H]最多?第二階段第三階段第三階段第二階段第三階段第二階段033.有氧呼吸的概念：

細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生CO2和H2O，釋放能量，生成大量ATP的過程。4.有氧呼吸的特點(同有機物體外燃燒相比)：a.過程溫和(常溫、常壓等)b.能量逐步釋放c.釋放的能量有一部分儲存在ATP中。思考討論：1mol葡萄糖徹底氧化分解，釋放能量2870kJ。其977.28kJ儲存在ATP分子中。則轉(zhuǎn)化效率為

，這些能量能使

ADP轉(zhuǎn)化為ATP.32mol34%有氧呼吸釋放的能量大部分以熱能形式散失，少部分能量存儲在ATP中練1．如圖所示為某綠色植物細胞內(nèi)部分物質(zhì)的代謝過程，下列相關(guān)敘述中正確的是(

)A．圖解中的①②兩種物質(zhì)依次是H2O和O2B．圖解中(一)、(二)兩階段產(chǎn)生[H]的場所都是線粒體C．圖解中(三)階段產(chǎn)生的H2O中的氫最終都來自葡萄糖D．有氧呼吸過程中葡萄糖通過線粒體被徹底氧化分解A

線粒體不能直接氧化分解葡萄糖的原因：

①線粒體膜上沒有葡萄糖載體；

②線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。H2OO2情境導(dǎo)入加入酵母后，為什么能制作酒？加入乳酸菌后，牛奶為什么會變成酸奶？我們在劇烈運動后常會肌肉發(fā)酸，為什么？細胞進行了無氧呼吸，產(chǎn)生了酒精或者乳酸。三、無氧呼吸1.場所：_____________細胞質(zhì)基質(zhì)2.過程第一階段第二階段總反應(yīng)式：C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量例：乳酸菌、動物、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量

例：酵母菌、大多數(shù)植物閱讀p94及相關(guān)信息3.概念：

細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生CO2和H2O，釋放能量，生成大量ATP的過程。呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸不同點場所條件產(chǎn)物能量ATP產(chǎn)生階段相同點聯(lián)系實質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)需要O2、多種酶不需要O2、多種酶CO2和H2O乳酸或酒精+CO2釋放大量能量釋放少量能量，大部分能量儲存在乳酸或酒精中有氧呼吸的三個階段均產(chǎn)生ATP僅在第一階段產(chǎn)生ATP四、有氧呼吸與無氧呼吸的比較討論并歸納有氧呼吸的異同分解有機物，釋放能量第一階段反應(yīng)場所和過程完全相同練2（多選）細胞內(nèi)糖分解代謝過程如下圖，下列敘述錯誤的是A．人體某些組織細胞中能進行的過程是①②③④B．①②的主要場所是線粒體，進入該場所的呼吸底物是葡萄糖C．酵母菌進行有氧呼吸和無氧呼吸都能產(chǎn)生CO2，場所分別是線粒體基質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)D．乳酸菌細胞內(nèi)，過程①產(chǎn)生[H]，過程③消耗[H]AB練3.下列有關(guān)細胞呼吸的敘述，正確的是()A.細胞內(nèi)葡萄糖分解成丙酮酸和NADH的反應(yīng)，只發(fā)生在有氧時B.有氧呼吸第二、三階段都能產(chǎn)生大量ATPC.在線粒體內(nèi)膜利用的[H]只來自于丙酮酸水解

D.劇烈運動時肌細胞產(chǎn)生的CO2全部來自線粒體.E.無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭倪^程中伴隨有ATP的合成F.藍細菌的能量來源于其線粒體有氧呼吸過程G.無氧呼吸能產(chǎn)生ATP，但沒有NADH的生成過程H.無氧呼吸產(chǎn)生的能量大多用于合成ATPI.人體在劇烈運動時所需要的能量由乳酸分解提供J.有氧和無氧時，酵母菌呼吸作用的產(chǎn)物不同DJ（1）為生物體提供能量細胞呼吸能量熱能散失能量轉(zhuǎn)移ATPADPPi能量細胞分裂生長發(fā)育主動運輸肌肉收縮神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)C6H12O6CO2＋H2O（2）生物體代謝的樞紐丙酮酸葡萄糖甘油氨基酸五、細胞呼吸的意義細胞呼吸是蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)代謝的樞紐練4.細胞呼吸是生物體各種代謝的樞紐。下列有關(guān)細胞呼吸的敘述，正確的是（）A.植物細胞只有在無光條件下才能進行呼吸作用B.有氧呼吸和無氧呼吸過程中都會產(chǎn)生丙酮酸C.動物細胞只能進行有氧呼吸D.沒有線粒體的細胞只能進行無氧呼吸B歸納：1.好氧型原核細胞雖無線粒體，但存在有氧呼吸酶，故可進行有

氧呼吸，如醋酸桿菌2.無線粒體的真核細胞只能進行無氧呼吸，如哺乳動物成熟的紅

細胞、蛔蟲六、細胞呼吸原理的應(yīng)用1.為什么包扎傷口要選用透氣消毒紗布或創(chuàng)可貼？2.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？3.為什么要給作物及時松土？為什么水稻要定期排水？4.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(zhì)期？5.為什么皮膚傷口較深要到醫(yī)院及時注射破傷風(fēng)抗毒血清？6.為什么提倡慢跑？分析討論P95的6個資料，說說在生活生產(chǎn)中應(yīng)用細胞呼吸原理的哪些方面？七、影響細胞呼吸的因素1、溫度：應(yīng)用：貯存水果、蔬菜時，適當(dāng)降低溫度，可降低呼吸酶的活性，減少有機物的消耗，從而延長保存時間。通過影響酶的活性來影響細胞呼吸速率。2、O2濃度：（1）對有氧呼吸：O2是有氧呼吸所必需的，但O2會抑制無氧呼吸。（2）對無氧呼吸：限制因素：酶活性和數(shù)量曲線分析：隨著O2濃度升高，有氧呼吸速率增加；但O2濃度升高到一定程度后，受到酶活性和數(shù)量限制，有氧呼吸速率不再變化。曲線分析：隨著O2濃度升高，無氧呼吸速率不斷下降，最終下降為零。（3）對既有有氧呼吸又有無氧呼吸的：①O2濃度為0時，

②O2濃度為10%時，

_____________③O2濃度0-10%時，

⑥儲藏水果蔬菜的適宜O2濃度約為多少？為什么？

④O2濃度＞10%時，

只有無氧呼吸。無氧呼吸降為零；只有有氧呼吸。呼吸并存。只進行有氧呼吸。有氧呼吸和無氧⑤請補畫出釋放總量曲線。此時，無氧呼吸受到抑制，同時有氧呼吸的強度也非常弱，蔬菜水果內(nèi)的有機物消耗最慢，所以適合儲存。5%3、水分：4、CO2：在一定范圍內(nèi)，自由水含量越多，代謝越旺盛，細胞呼吸越強。水含量過多的時候，導(dǎo)致無氧呼吸。應(yīng)用：適當(dāng)灌溉；促進呼吸作用，又要防止無氧呼吸產(chǎn)生酒精導(dǎo)致根腐爛。應(yīng)用：增加CO2濃度，降低O2濃度有良好的保鮮效果。CO2為呼吸作用產(chǎn)物，會抑制呼吸作用。練5．下圖都表示某植物的非綠色器官CO2釋放量和O2吸收量的變化。相關(guān)敘述不正確的是(

)A．圖中氧濃度為a時，細胞只進行無氧呼吸B．圖中氧濃度為b時，細胞只進行有氧呼吸C．圖的a、b、c、d中c對應(yīng)的氧濃度最適合貯藏植物器官D．圖中氧濃度為d時沒有酒精產(chǎn)生B真核細胞呼吸方式的判定方法：有氧呼吸有氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸有氧呼吸或同時進行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸兩種細胞呼吸并存，差值為無氧呼吸的量可能存在脂肪等物質(zhì)的氧化分解無氧呼吸一定存在有氧呼吸探究植物細胞呼吸的方式甲組測定_________；乙組測定_____