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(共36張PPT)
第5章 細胞的能量供應和利用
第3節 細胞呼吸的原理和應用
光
合
作
用
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
動物、人、真菌、
大多數細菌等
綠色植物、
藍細菌等
能量
ADP + Pi +
ATP
酶
ATP合成：
【復習】：在ADP轉化成ATP的過程中，所需的能量從哪里來？
呼吸作用的實質：
細胞內的有機物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細胞呼吸。
學習目標
描述線粒體適于進行有氧呼吸的結構。
探究酵母菌細胞呼吸方式，說出細胞呼吸的類型。
說明有氧呼吸過程中物質與能量的變化。
細胞呼吸的方式
一
探究·實踐
探究酵母菌細胞呼吸的方式
酵母菌是一類單細胞真菌，屬于異養生物。
在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。
█ 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,以利于酵母菌大量繁殖。
█ 在利用酵母菌生產葡萄酒時，需要密封發酵，還需要適時排氣。
█ 饅頭、面包要做的多孔松軟，離不開一個重要的過程——發面。“發面”正是酵母菌“發酵”的過程。
在生產和生活實踐中，我們發現……
█ 通氣的目的是什么？
為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？
█ 密封的目的是什么？
█ 發面中的“小孔”是怎么產生的？
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
本節要探究的問題：
酵母菌在有氧條件和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸？
CO2和酒精等產物是在什么條件下產生的？
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
酵母菌在有氧條件和無氧條件下都能進行細胞呼吸。
在有氧條件下產生：
在無氧條件下產生：
CO2
酒精、CO2
提出問題：
酵母菌在有氧條件和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸？
CO2和酒精等產物是在什么條件下產生的？
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
需要關注的問題：
如何檢測因變量？
如何控制自變量？
如何控制無關變量？
1.確定實驗變量
2.選用什么材料用具？
請大家參照教材第91頁內容，討論實驗的思路。
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
確定實驗變量
自變量
細胞呼吸的條件（有無氧氣）
因變量
細胞呼吸的產物（酒精、CO2）
無關變量
酵母菌培養液的濃度、體積、溫度、pH等
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
【1】如何控制自變量？
有氧組
通氣
密封
無氧組
【2】如何檢測因變量（產物）？
CO2的檢測方法
方法1：澄清的石灰水
方法2：溴麝香草酚藍溶液
澄清→渾濁
藍→綠→黃
【思考】：如何判斷CO2產生的多少？
根據石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
【2】如何檢測因變量？
酒精的檢測方法
橙色→灰綠色
重鉻酸鉀
酸性重鉻酸鉀+酒精
橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發生反應，變成灰綠色。
【思考】：葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應發生顏色變化。
如何排除葡萄糖的干擾？
將酵母菌的培養時間適當延長以耗盡溶液中的葡萄糖。
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
【3】如何控制無關變量？
配制酵母菌培養液：
新鮮的食用酵母菌
質量分數為5%的葡萄糖培養液
煮沸：殺菌和去除溶液中的氧氣。
冷卻：防止高溫殺死酵母菌。
【思考】：配制時需先將葡萄糖溶液煮沸，然后冷卻到常溫后加入新鮮的酵母菌。 為什么？
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
實驗裝置
有氧呼吸裝置圖
有氧組
【思考】：
10%NaOH溶液的作用是什么？
去除空氣中的CO2，保證檢測出的CO2都是酵母菌有氧呼吸產生的。
通氣
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
密封
無氧組
【思考】：
B瓶應封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。為什么？
無氧呼吸裝置圖
使酵母菌消耗盡瓶內的氧氣，造成無氧環境，保證檢測出的CO2均由酵母菌無氧呼吸產生的。
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
實驗裝置
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
實驗過程
實驗現象
實驗現象 有氧組 無氧組
澄清石灰水 渾濁程度
溴麝香草酚藍溶液變色的 時間長短
酸性重鉻酸鉀 顏色變化
渾濁程度高
渾濁程度低
時間短
時間長
無顏色變化
橙色→灰綠色
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
實驗結論
有氧：產生大量CO2和水
無氧：產生酒精、少量CO2
酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
要探究的問題：
酵母菌在有氧條件和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸？
CO2和酒精等產物是在什么條件下產生的？
實驗結論
酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。
提出問題
作出假設
設計實驗
進行實驗
得出結論
科學探究
細胞呼吸的方式：
有氧呼吸
無氧呼吸
有氧呼吸
二
將酵母菌細胞破碎后進行離心處理，獲得只含有細胞質基質的上清液和線粒體。把完整酵母菌、線粒體、上清液分別放入3支試管中。向這3支試管中分別加入等量等濃度的葡萄糖溶液，并通入氧氣。一段時間后，檢測各試管中的變化情況。
甲試管（完整酵母菌）
乙試管（線粒體）
丙試管（細胞質基質）
葡萄糖減少
產生CO2
葡萄糖含量不變
不產生CO2
葡萄糖減少
不產生CO2
【思考】該實驗說明酵母菌有氧呼吸的場所是？
細胞質基質、線粒體
資料1
在上述實驗中，科研人員還發現，甲試管和丙試管中，葡萄糖減少的同時，丙酮酸含量增加，而乙試管中葡萄糖不變，也沒有出現丙酮酸。
資料1
2.葡萄糖在哪里被氧化分解？生成了什么？
【思考】1.葡萄糖能不能被線粒體氧化分解？
不能
細胞質基質
丙酮酸
甲試管（完整酵母菌）
乙試管（線粒體）
丙試管（細胞質基質）
葡萄糖減少
丙酮酸增加
葡萄糖含量不變
無丙酮酸
葡萄糖減少
丙酮酸增加
有氧呼吸過程示意圖
思維拓展：為什么葡萄糖不能在線粒體中被氧化分解？
②線粒體膜上沒有運輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進入線粒體。
①線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。
使用超聲波將線粒體破碎，分離線粒體膜狀結構和線粒體基質，分別加入3支試管中，再向每支試管加入等量的丙酮酸、熒光素和熒光素酶，一段時間后，檢測各試管的變化情況。
資料2
2.③號試管為什么有較強熒光出現？
①
線粒體膜狀結構
②
線粒體基質
③
線粒體膜狀結構和線粒體基質
丙酮酸的量不變
未產生CO2
沒有熒光
丙酮酸減少
產生CO2
微弱熒光出現
丙酮酸減少
產生CO2
較強熒光出現
【思考】1.丙酮酸分解發生在什么部位？生成了什么？
線粒體基質
CO2和ATP
線粒體膜狀結構也生成了ATP
超聲波震碎線粒體之后，內膜自然卷成了顆粒朝外的小囊泡，這些小囊泡具有氧化[H]的功能。當用胰蛋白酶處理后，這些小囊泡不再具有氧化[H]的功能；當把這些小顆粒裝上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。這些小顆粒被證實是一系列線粒體內膜上的酶。
注：[H]是指還原型輔酶Ⅰ(NADH)，是由氧化型輔酶Ⅰ(NAD＋)轉化而成。
資料3
【思考】在線粒體內膜上發生了什么反應？
氧化[H]的反應
內膜
外膜
線粒體基質
嵴
線粒體是有氧呼吸的主要場所
線粒體基質中含有與有氧呼吸有關的酶。
內膜向內折疊形成嵴，擴大了內膜的表面積。
內膜上含有與有氧呼吸有關的酶。
1.有氧呼吸過程共分為幾個階段？
2.每個階段進行的場所是什么？
3.每個階段的反應物和產物分別是什么？
閱讀教材第92-93頁“有氧呼吸”，回答下列問題：
有氧呼吸的過程：
C6H12O6
酶
2C3H4O3 +4[H] +能量(少量)
（丙酮酸）
場所：細胞質基質
第一階段：
酶
6CO2 +20[H] +能量(少量)
場所：線粒體基質
第二階段：
2C3H4O3
（丙酮酸）
酶
12H2O+能量（大量）
場所：線粒體內膜
第三階段：
24[H]+6O2
+6H2O
有氧呼吸總反應式：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 能量
酶
思考：若用同位素18O分別標記C6H12O6 和O2中的氧，
18O會分別出現在哪種產物中？
有 氧 呼 吸
是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。
概念：
場所：
細胞質基質、線粒體（主要）
C6H12O6(葡萄糖)
酶
4 [H]
2丙酮酸
少量能量
少量能量
6CO2
6H2O
酶
20 [H]
6O2
12H2O
酶
大量能量
下列關于探究酵母菌呼吸方式的實驗，敘述錯誤的是(　　)
A.酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸
B.可根據澄清石灰水是否變渾濁判斷呼吸方式
C.探究有氧呼吸時泵入的空氣需去除CO2
D.探究無氧呼吸時需將裝置封口靜置一段時間
隨堂檢測
B
(1)甲是________，乙來源于____________________。
動物細胞中，葡萄糖的部分代謝過程如下圖。①～③代表過程，甲、乙、丙、丁代表物質。
隨堂檢測
丙酮酸
葡萄糖和丙酮酸
(2)過程③發生在_______________上，。
線粒體內膜
(3)產生ATP最多的過程是________。
③
1.思考題：若用同位素18O分別標記C6H12O6 和O2中的氧，
18O會分別出現在哪種產物中？
2.課時作業：第3節第1課時
課后作業
作業建議用時：20分鐘

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