第3節(jié)

細胞呼吸的原理和應(yīng)用

第二課時必修1分子與細胞

第5章

細胞的能量供應(yīng)和利用課標要求說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量。核心素養(yǎng)生命觀念：認同線粒體的結(jié)構(gòu)特點與其作為有氧呼吸的主要場所相適應(yīng)科學(xué)思維：構(gòu)建有氧呼吸和無氧呼吸的過程模型，理解二者之間的關(guān)系社會責(zé)任：運用細胞呼吸原理，對生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用實例作出科學(xué)解釋細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體C6H12O6(葡萄糖)散失ATP酶[H]能量丙酮酸酶C2H5OH(酒精)

CO2C3H6O3（乳酸）酶細胞質(zhì)基質(zhì)一、無氧呼吸1.過程：第一階段：

第二階段：過程細胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O6C3H4O3+酶2[H]+少量能量4與有氧呼吸第一階段完全相同!細胞質(zhì)基質(zhì)2C3H4O3+4[H]2C3H6O3(乳酸)2C2H5OH(酒精)+2CO2

此過程不產(chǎn)生能量總反應(yīng)式:細胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O6酶2乳酸+少量能量高等動物、乳酸菌、植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等）2酒精+2CO2+少量能量大多數(shù)植物、酵母菌等。三、無氧呼吸2、無氧呼吸的概念：

在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程，就是無氧呼吸。葡萄糖的分解不徹底，還有大量的能量存留在酒精或乳酸中。3、無氧呼吸能量去向：1mol葡萄糖196.65kJ（少量）61.08kJATP熱能大量能量存在留在未釋放的

或

中釋放乳酸酒精注意：人體肌細胞無氧呼吸產(chǎn)生的的乳酸，能在肝臟中再次轉(zhuǎn)化為葡糖糖。二、細胞呼吸1.概念：細胞呼吸是指

在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的

，生成

，釋放

并生成

的過程有機物氧化分解CO2或其他產(chǎn)物能量ATP2.意義：（1）為生物體提供能量（2）生物體代謝的樞紐即可為體內(nèi)其他化合物的形成提供原料三、細胞呼吸原理的應(yīng)用包扎傷口時，需要選用透氣的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料。原理：增加通氣量，抑制破傷風(fēng)桿菌等厭氧菌的無氧呼吸，從而抑制其繁殖。利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌以及發(fā)酵罐等，在控制通氣的情況下，可以生產(chǎn)各種酒。原理：早期通氣，促進酵母菌有氧呼吸，有利于菌種繁殖；后期密封，促進酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精。花盆里的土壤板結(jié)后，空氣不足，會影響根系生長，需要及時松土透氣。原理：促進根部有氧呼吸，為主動運輸提供能量，有利于礦質(zhì)元素的吸收。促進好氧微生物的生長繁殖，增大其對有機物的分解供植物體利用儲藏水果、糧食的倉庫，往往要通過降低溫度、降低氧氣含量等措施，來減弱水果、糧食的呼吸作用，以延長保質(zhì)期。原理：降低溫度、降低氧氣含量可以降低呼吸作用強度，減少有機物的消耗。通氣組織四、細胞呼吸原理的應(yīng)用破傷風(fēng)由破傷風(fēng)芽孢桿菌引起，這種病菌只能進行無氧呼吸。皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，病菌就容易大量繁殖。原理：避免破傷風(fēng)芽胞桿菌（只能進行無氧呼吸）進行無氧呼吸而大量繁殖，引起破傷風(fēng)。提倡慢跑等有氧運動的原因之一是:有氧運動能避免肌細胞因供氧不足進行無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸。乳酸的大量積累會使肌肉酸脹乏力。原理：避免肌肉細胞因供氧不足進行無氧呼吸而產(chǎn)生大量乳酸。四、細胞呼吸原理的應(yīng)用汽車司機酒駕檢測飲酒駕車是指車輛駕駛?cè)藛T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?cè)藛T血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的駕駛行為。與社會的聯(lián)系醉酒駕車危及生命！害人害己！第一階段：

細胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O6C3H4O3+酶2[H]+少量能量4第二階段：細胞質(zhì)基質(zhì)漢水丑生侯偉作品2C3H4O3+4[H]

C3H6O3(乳酸)C2H5OH(酒精)+2CO2

無氧有氧有能量無能量每階段都產(chǎn)生能量第二階段：丙酮酸徹底分解第一階段：葡萄糖初步分解（細胞質(zhì)基質(zhì)）C6H12O62C3H4O3丙酮酸+[H]+能量（少）酶4+能量（少）6CO2+[H]酶2C3H4O3+H2O206（線粒體基質(zhì)）第三階段：[H]的氧化+能量（多）H2O酶[H]+O224612（線粒體內(nèi)膜）比較有氧呼吸和無氧呼吸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)意義細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)O2、多種酶無O2參與、多種酶徹底分解為12H2O+6CO2不徹底分解為2酒精和2CO2或2乳酸大量能量(32ATP)，大部分能量以熱能散失少量能量(2ATP)，大部分能量儲存在乳酸或酒精中三個階段均產(chǎn)生ATP僅在第一階段產(chǎn)生ATP分解有機物，釋放能量，合成ATP第一階段反應(yīng)完全相同，且都在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行為生物體的各項生命活動提供能量有氧呼吸和無氧呼吸的異同：總結(jié)判斷細胞呼吸方式的三大依據(jù):一定存在有氧呼吸一定存在有氧呼吸一定存在無氧呼吸一定為產(chǎn)乳酸的無氧呼吸只進行有氧呼吸(或同時伴隨產(chǎn)乳酸的無氧呼吸)

兩類呼吸并存，差值為無氧呼吸量可能存在脂質(zhì)類氧化分解無氧呼吸有氧呼吸(或兩類呼吸并存)

四、影響細胞呼吸的因素1、內(nèi)部因素——遺傳因素（決定酶的種類和數(shù)量）不同植物的呼吸速率不同：同一植物不同器官呼吸速率不同：同一植物的不同發(fā)育期呼吸速率不同：2、外部因素——溫度、O2、CO2、H2O等陽生植物＞陰生植物生殖器官＞營養(yǎng)器官幼苗期＞成熟期影響細胞呼吸的因素——溫度通過影響_____________來影響呼吸速率呼吸酶的活性2.外因零上低溫應(yīng)用促進呼吸作用：微生物培養(yǎng)時，提供適宜的溫度抑制呼吸作用：低溫儲存水果、蔬菜、種子大棚種植夜間降溫（降低細胞呼吸，減少有機物的消耗）影響細胞呼吸的因素CO2釋放總量2.外因——O2濃度只進行無氧呼吸有氧呼吸和無氧呼吸同時存在有氧呼吸速率增大，無氧呼吸速率減小①氧氣濃度為0%時：②氧氣濃度0-10%時：問題2：氧氣濃度為0%、0%—10%、大于等于10%時分別存在的細胞呼吸方式？細胞只進行有氧呼吸③氧氣濃度大于10%時：DACB問題1：請解釋圖中各點的含義影響細胞呼吸的因素2.外因——O2濃度CO2釋放總量問題2：氧氣濃度為5%時細胞呼吸有何特點？

可在生產(chǎn)中如何利用特點？無氧呼吸減弱，有氧呼吸較弱細胞呼吸最弱，儲存蔬菜、水果、糧食等，應(yīng)控制氧氣濃為5%問題3：氧氣濃度大于等于20%時，限制CO2釋放

量增加的因素可能有哪些？有氧呼吸速率最大，限制因素可能是呼吸底物的量、酶的量、酶的活性等五、影響細胞呼吸的因素4.外部因素——CO2濃度CO2是細胞呼吸的最終產(chǎn)物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行。

應(yīng)用：適當增加CO2濃度，抑制細胞呼吸，有利于水果和蔬菜的保鮮。果實保鮮或儲藏，可向密封環(huán)境中充入CO2或N2降低呼吸消耗。地窖來貯藏大白菜、甘薯等。五、影響細胞呼吸的因素5.外部因素——水在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。應(yīng)用①糧食在收倉儲存之前要進行晾曬，甚至烘干，減少水分，以減弱細胞呼吸，減少有機物的消耗。②干種子在萌發(fā)時，要浸泡以增強代謝。（2）種子：零上低溫、低氧、干燥、高CO2濃度。注、農(nóng)產(chǎn)品的儲存和保鮮方法：（1）果蔬：零上低溫、低氧（利用N2或CO2調(diào)節(jié)O2的濃度）高CO2濃度、濕度適中。.

練習(xí)與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用1.松土是許多農(nóng)作物栽培中經(jīng)常采取的一項措施。試分析農(nóng)田松土給農(nóng)作物的生長、當?shù)氐乃帘３忠约叭驓夂蜃兣确矫婵赡軒淼挠绊懀⒅赋鋈绾伪M量減少不利影響。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、進行光合作用吸收更多的CO2，緩解全球氣候變暖現(xiàn)象；增強根系的水土保持能力；避免根細胞由于無氧呼吸產(chǎn)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(dǎo)致局部大氣CO2濃度上升。松土不當，可能傷害植物根系；要根據(jù)不同植物、植物不同的生長階段等，采取不同的松土方法。.

練習(xí)與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用2.有氧呼吸過程是否含有無氧呼吸的步驟？結(jié)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(nèi)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？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(guān)。聯(lián)想到地球的早期以及原核細胞的結(jié)構(gòu)，可以大膽作出這樣的推測：在生物進化史上先出現(xiàn)無氧呼吸，而后才出現(xiàn)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(nèi)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(yīng)意義。細胞呼吸呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸酶C6H12O6

＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量C6H12O62CO2＋2