细胞呼吸的原理和应用课件.ppt

糖类中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP,生物体生命活动所需的直接能源物质,生物体生命活动的主要能源物质,糖类,ATP,细胞呼吸,温故知新,第3节 细胞呼吸的原理和应用,01,问题探讨,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震荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却要密封发酵。,思考讨论：1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？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？,酵母菌是一种单细胞真菌，它与人类的生活息息相关，做面包、馒头、酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。,？,呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放出能量，因此也叫细胞呼吸,PART ONE,单击添加标题,02,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进行细胞呼吸呢？,PART ONE,单击添加标题,02,“探究酵母菌细胞呼吸方式”,实验原理1.酵母菌的生存特点酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式,一.细胞呼吸的方式,3.实验流程：,酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，细胞呼吸的产物可能有CO2和酒精。,提出问题,作出假设,酵母菌在有氧和无氧的环境下均能呼吸吗?呼吸产物分别是什么？,实验思路:,分析变量,自变量:,因变量:,无关变量:,细胞呼吸的条件,细胞呼吸的产物,有氧,无氧,影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等）,酒精、CO2,分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳,3.设计并进行试验,设计并进行试验,1. 怎样控制有氧和无氧条件？,2. 怎样鉴定酒精和CO2的产生？如何比较CO2产生的多少？,3. 怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？,利用像皮球和气泵控制有氧条件，无氧呼吸保持密闭状态,酒精可用酸性重铬酸钾来检测,CO2可用澄清石灰水或者溴麝香草酚蓝水溶液可用澄清石灰水变浑浊的程度或者变色时间长短来判断CO2的多少,给与营养条件，最适温度等,有氧呼吸装置：,葡萄糖溶液酵母菌,（培养酵母菌）,（保持通入空气）,（去除空气中的CO2 ）,（检测CO2的生成）,无氧呼吸装置：,（消耗瓶内的氧气，造成无氧环境）,B瓶应封口放置一段时间，为什么？,酒精的检测,橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色,（检测CO2的生成）,检测CO2的产生,现象：,结论：,澄清石灰水都变浑浊，且有氧呼吸装置比无氧呼吸的更浑浊。,有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。,溴麝香草酚蓝水溶液,1.通入澄清的石灰水：澄清浑浊2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝绿黄,CO2多少：石灰水变浑浊的程度或产生浑浊的快慢 或由蓝绿黄所需时间长短,由蓝变绿再变黄。,重铬酸钾溶液,重铬酸钾溶液,检测酒精的产生,现象：,结论：,有氧呼吸装置的酸性重铬酸钾溶液不变色，无氧呼吸装置的酸性重铬酸钾溶液变成灰绿色。,有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。,02,对比实验,实验组,实验组,实验组,设置两个或两个以上的实验组，通过对比结果比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫对比实验。,酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精， 还产生少量的二氧化碳。,实验结论,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，线粒体是有氧呼吸的主要场所。 线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。,细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸,有氧呼吸,葡萄糖（C6H12O6）,细胞质基质、线粒体（主要场所）,（1）有氧呼吸最常利用的物质是：,（2）反应场所：,（3）反应式：,葡萄糖,丙酮酸,H,少量能量,丙酮酸,H2O,H,CO2+少量能量,与O2结合,H2O+大量能量,H 是指NADH（还原型辅酶）,有氧呼吸,第一阶段,细胞质基质,第二阶段,线粒体基质,线粒体内膜,第三阶段,总反应式,（1）实质： 物质变化： 能量变化：,（2）有氧呼吸条件：,有机物（葡萄糖） 无机物（CO2+H2O）,有机物中稳定的化学能 热能散失+ATP中活跃的化学能,酶、温度、氧气等,指细胞在氧的参与下，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，同时生成大量ATP的过程。,有氧呼吸,1、在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kj的能量，可以使977.28kj左右的能量储存在ATP中，其余的能量都已热能的形式散失了，请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP?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？,有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。结合上一节所学内容，1molATP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。,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。,03,04,无氧呼吸,除了酵母菌以外，还有许多细菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎，水稻根，苹果果实等植物器官的细胞以及动物的骨骼肌细胞，除了能进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸，一般来说无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖.,无氧呼吸的全过程可以概括的分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但是都在细胞质基质中进行,葡萄糖,丙酮酸,H,少量能量,乳酸,酶1,与有氧呼吸完全相同,酶2,酒精和CO2,只在第一阶段释放少量能量,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。,细胞质基质,例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等,例：大多数植物、酵母菌,无氧呼吸,03,04,有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸，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和其他产物释放能量应生出ATP的过程，所有的生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量,细胞质基质、线粒体,细胞质基质,氧气、酶,无氧、酶,葡萄糖、水、O2,葡萄糖,CO2 、 H2O,乳酸 / 酒精和CO2,第一、二阶段,第一阶段,多,少,彻底,不彻底,1.过程:第一阶段完全相同；2.条件:都需要多种酶的催化；3.本质:都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP。,第一、二、三阶段,第一阶段,有氧呼吸和无氧呼吸的比较,细胞呼吸的意义,（1）为生物体提供能量（2）生物体代谢的枢纽。,糖类,葡萄糖,丙酮酸,有氧呼吸第二、三阶段,脂肪,甘油 + 脂肪酸,蛋白质,氨基酸,NH3,细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽。,细胞呼吸原理的应用：,用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口，既敷了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧菌的繁殖，利于伤口的痊愈。,酵母菌是兼性厌氧菌。在控制通气等条件下，酵母菌有氧呼吸并大量繁殖；无氧条件下则酒精发酵。,土壤板结后及时松土透气，可使根细胞充分的有氧呼吸，有利于根系生长和吸收无机盐。松土透气有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使其分解土壤中的有机物，利于植物吸收无机盐。,破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口里（缺少氧气）生存并大量繁殖。所以，皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易大量繁殖。,粮食储藏：低温和干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期。果蔬储藏：低氧、冲氮气（将氧气浓度维持在低浓度）或降温等。,提倡有氧运动：原因之一避免肌细胞因O2不足无氧呼吸产生大量乳酸，积累过多乳酸使肌肉酸痛。,（2）种子：零上低温、低氧、干燥,注、农产品的储存和保鲜方法：,（1）果蔬：零上低温、低氧（利用N2或CO2调节O2的浓度）、适宜水。,影响细胞呼吸的因素（导学案50页）一、内因1.不同种类的植物呼吸速率不同,如旱生植物小于水生植物、阴生植物小于阳生植物。2.同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同,如幼苗期、开花期呼吸速率升高,成熟期呼吸速率下降。3.同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官。,影响细胞呼吸的因素,最适温度:细胞呼吸最强。超过最适温度:呼吸酶活性降低， 甚至变性失活， 细胞呼吸受抑制。低于最适温度:呼吸酶活性下降， 细胞呼吸受抑制。,应用：零上低温储存蔬菜和水果。 大棚夜间或阴雨天适当降低温度，为了降低呼吸作用消耗有机物的量，而增加农作物产量。,二、外因,影响细胞呼吸的因素,2. 氧气浓度0b时,有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小。,1. 氧气浓度为0时,只进行无氧呼吸速率最大,3. 氧气浓度bc时,细胞只进行有氧呼吸,影响细胞呼吸的因素,4. 氧气浓度为a时,无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱，细胞呼吸（A)最弱，储存蔬菜、水果、粮食等，应控制氧气浓为a(或a附近)。,5. 氧气浓度为b时,无氧呼吸被完全抑制，细胞只进行有氧呼吸，细胞呼吸即为有氧呼吸。,6.氧气浓度为c时,有氧呼吸速率达到最大，再增加氧气浓度，呼吸速率不再增加。限制因素可能是呼吸底物的量或酶的量与酶的活性等。,影响细胞呼吸的因素,应用,1.中耕松土， 可增强根的呼吸作用， 有利于矿质元素的吸收。,2.在储存蔬菜、水果、粮食时， 为了减少有机物消耗， 应控制低氧(a点氧气浓度)环境,影响细胞呼吸的因素,储藏粮食时适当增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。,应用,任 务 活 动,.水(1)分析：在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而增强,随含水量的减少而减弱。当含水量过多时,细胞呼吸速率减慢,甚至死亡。(2)应用：作物栽培,合理灌溉。将种子晒干,以减弱细胞呼吸(有机物消耗),有利于储藏。,欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)：,植物组织呼吸方式的探究,注意：为使实验结果精确减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。,只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡,只进行产生酒精的无氧呼吸,进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸,只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸,呼吸速率：在黑暗中，测定实验中CO2增加量，O2减少量或有机物减少量,导学案49页,判断细胞呼吸类型的方法1.根据反应物和产物判断(1)消耗O2或产物中有H2O,一定存在有氧呼吸。(2)产物中有酒精或乳酸,一定有无氧呼吸。(3)无CO2释放,一定为产乳酸的无氧呼吸。,导学案49页,导学案49页,任 务 活 动,3.根据物质的量的关系判断(1)依据O2的吸收量和CO2的释放量判断(活细胞)O2消耗量=CO2产生量:细胞只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸。消耗O2量产生CO2量:两类呼吸并存,差值为无氧呼吸量。不消耗O2,但产生CO2:细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。无CO2释放:细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。(2)依据酒精和CO2的生成量判断酒精量=CO2的量:细胞只进行无氧呼吸。酒精量CO2的量:两类呼吸并存,差值为有氧呼吸量。,O2吸收 = 0 O2吸收 = CO2释放 O2吸收 CO2释放 酒精量 = CO2释放酒精量 CO2释放,底物为葡萄糖时,仅 有氧呼吸,仅 无氧呼吸,有氧+无氧呼吸,3.根据物质的量的关系判断,仅无氧呼吸,有氧+无氧呼吸,无CO2释放,只进行产乳酸的无氧呼吸,若细胞CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。,导学案49页,都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？,通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，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分解有机物产生酒精。,为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？,在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，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。,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？,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能量。,