细胞呼吸.ppt

细 胞 呼 吸,细胞呼吸,下列转变需经哪些生理过程才能实现？,光能,糖类等有机物中稳定的化学能,ATP中活跃的化学能,直接用于各种生命活动,光合作用,呼吸作用,ATP水解,思考,细胞呼吸(cell respiration),概念：,有机物在生活细胞内氧化分解为二氧化碳和水或分解为不彻底的氧化产物，并伴随着释放能量的过程。,复 习 提 问,生物体生命活动的主要能源物质是什么？,生物体新陈代谢所需能量的直接来源是什么？,葡萄糖,ATP,一、呼吸作用的概念,呼吸作用是生物体活细胞中糖类、脂肪和蛋白质等有机物在生活细胞内氧化分解为二氧化碳和水或分解为不彻底的氧化产物，并伴随着释放能量的过程,二、呼吸作用的类型,（一）有氧呼吸,（二）无氧呼吸,实质：,生物氧化,二 实验课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式,一）、实验原理 1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸 产生水和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2 。 2、 CO2的检测方法 （1）CO2使澄清石灰水变浑浊 （2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 3、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。,二） 、实验假设 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。,三） 、实验用具（略）,1、NaOH的作用是什么？,2、酵母菌进行什么呼吸？,3、澄清的石灰水有什么作用？,4、如何说明CO2产生的多少？,5、如何控制无氧的条件？,四） 、实验结果预测,1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，能使澄清石灰 水变浑浊。 2、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶 液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶 液发生灰绿色显色反应。 3、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2要多,五） 、实验步骤,1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶 2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 、 环境下培养8-9小时。 3、检测CO2的产生 4、检测酒精的产生 （1）取2支试管编号 （2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升注入试管 （3）分别滴加0.5毫升重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻震荡、 混匀.试管密封，试管不密封,六） 、观测、记录,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,七） 、实验结果,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，通过细胞呼吸产生大量的CO2，在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。,一、有氧呼吸,1.什么叫有氧呼吸？,5.有氧呼吸的总反应式是怎样的？,4.有氧呼吸的过程可分几个阶段？各阶段发生什么样的变化？每阶段变化发生的场所在哪儿？,3.有氧呼吸最常利用的物质是什么？,2.有氧呼吸的场所在哪里？,1、有氧呼吸概念：,细胞在O2的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出CO2和H2O，同时释放出大量能量的过程。,2、场所：细胞质基质和线粒体,3 、有氧呼吸最常利用的物质：,2、有氧呼吸,（一）有氧呼吸的过程,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,+4H + 能量,场所：细胞质基质,丙酮酸彻底分解,酶,6CO2 +20H + 能量,场所：线粒体基质,丙酮酸,H的氧化,酶,12H2O + 能量,场所：线粒体内膜,24H + 6O2,+6H2O,（大量）,（少量）,（少量）,丙酮酸,有氧呼吸能量用途：,在生物体内，l mol葡萄糖在彻底氧化分解后，共释放出2870KJ能量，其中有1161KJ左右能量储存在ATP中(大约为38mol ATP)，供给生命活动需要，其余1709KJ的能量都以热能形式散失了。,大部分能量以热能形式散失,BACK,有氧呼吸三个阶段的比较,细胞质基质,葡萄糖,丙酮酸H,少量,丙酮酸,CO2、H,少量,H、O2,H2O,大量,C6H12O6,2、有氧呼吸怎样进行？,6CO2,12H2O,线粒体,细胞质基质,H,2分子丙酮酸,CO2,释放少量能量，形成少量ATP,H2O,发生场所： 外界条件： 物质变化： 能量去向：,有氧气进入线粒体,有机物彻底分解成无机物,ATP和热,细胞质、线粒体（主要）,总反应式：,思考： 暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？,提取水稻叶肉细胞的线粒体作为实验材料进行如下实验: 向盛有线粒体的试管内注入丙酮酸时，测得耗氧量较大； 当注入葡萄糖时，测得耗氧量为; 而同时注入细胞质基质和葡萄糖时，耗氧量又较大 此实验说明 (1)有氧呼吸的三步中,在线粒体内进行的是_ (2)有氧呼吸过程中,细胞质基质的作用是_.,用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,以后可在下列何种物质中发现它 A、丙酮酸 B、CO2 C、H2O D、H2O和CO2,苹果和马铃薯块茎进行无氧呼吸时的产物分别是 A、乳酸和酒精 B、酒精和乳酸、二氧化碳 C、酒精、二氧化碳和乳酸 D、都是酒精,问题2 苹果贮藏久了，为什么会有酒味散发出来？ 答案：苹果细胞进行无氧呼吸产生了酒精。,一、无氧呼吸,1.什么叫无氧呼吸？,5.有氧呼吸的总反应式是怎样的？,4.无氧呼吸的过程可分几个阶段？各阶段发生什么样的变化？每阶段变化发生的场所在哪儿？,3.无氧呼吸最常利用的物质是什么？,2.无氧呼吸的场所在哪里？,6.高等植物和高等动物的无氧呼吸有何不同？,4.什么是发酵？,二、无氧呼吸,无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。,1、定义：,3 、无氧呼吸最常利用的物质：,4、发酵：微生物在缺氧条件下的呼吸。,无氧呼吸反应式,1mol葡萄糖释放225.94KJ，有61.08KJ转移至ATP（合成2molATP）,1mol葡萄糖释放196.65KJ，有61.08KJ转移至ATP（合成2molATP）,多数植物组织，酵母菌,人、动物，马铃薯块茎、玉米的胚和甜菜块根，乳酸菌,与有氧呼吸第一阶段相同,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,+4H + 能量,场所：细胞质基质,（少量）,2CH3COCOOH,丙酮酸,丙酮酸不彻底分解,场所：细胞质基质,CH3COCOOH,酶,C3H6O3(乳酸),+ 能量,A.乳酸发酵(微生物),例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）,CH3COCOOH,C2H5OH(酒精),+ 2CO2 + 能量,B.酒精发酵(微生物),例：大多数植物、酵母菌,酶,葡萄糖,丙酮酸,CO2+H2O+能量（大量）,乳酸（C3H6O3 ）+能量(少量),酒精（C2H5OH）+CO2+能量 (少量),细胞呼吸可表示为：,有氧 酶,无氧 酶,无氧呼吸能量用途：,l mol葡萄糖分解成乳酸以后，共放出196.65KJ能量，其中有61.08KJ的能量储存在ATP中(大约为2molATP)，供给生命活动需要，其余135.57KJ的能量都以热能形式散失了。,大部分能量以热能形式散失,BACK,无氧呼吸的生理意义：,增强生物适应短时无氧条件的能力,联系自我：人在剧烈运动后，为什么会感到肌肉酸胀?,高等动物的能量释放主要通过有氧呼吸，但在缺氧条件下，细胞也可以通过无氧呼吸释放能量，产生的大量乳酸引起肌肉酸胀。,注意,无氧呼吸只能发生在局部或某些组织、器官，如肌体全身缺氧，则会引起气闷、窒息甚至死亡。而且无氧呼吸也只能是暂时现象。,（二）无氧呼吸的过程,实例,a.高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸,b.高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸，出现肌肉酸胀现象。,e.酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二氧化碳。,这些生物进行无氧 呼吸的实例，说明了生物与环境之间存在着什么关系？,d.乳酸菌是厌氧型微生物，可以将有机物分解成乳酸。,c .蛔虫没有线粒体，只能进行无氧呼吸。,不同生物在缺氧条件下的呼吸作用,无氧呼吸,无氧呼吸,无氧呼吸,无氧呼吸,无氧呼吸,酒精发酵,C3H6O3、少量能量,C3H6O3 、少量能量,C3H6O3、少量能量,C3H6O3、少量能量,C2H5OH、CO2、少量能量,乳酸发酵,C2H5OH、CO2、少量能量,C3H6O3、少量能量,细胞质基质、线粒体（主要）,细胞质基质,需氧、酶等,不需氧、需酶,较 多,较 少,两者第一阶段相同即都将葡萄糖分解成丙酮酸（糖酵解）,都分解有机物、释放能量,有氧呼吸与无氧呼吸的比较,细胞呼吸的意义,1、为生命活动提供能量,2、为体内其他化合物合成提供原料,问题4： 影响细胞呼吸的因素主要有哪些? 答案：温度、氧气浓度等 生物的细胞呼吸与生产实践有着 密切的联系，因此合理调控影响生物 细胞呼吸的因素，在生产、生活上有 重要的应用价值。,简答题 将酵母菌研磨、离心后，得到上清液 含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）。 把等量的上清液、沉淀物和未曾离心 的均浆分别放入甲、乙、丙3个试管中， 进行四项独立实验（见右图） （1）向3个试管中分别加入等量的葡萄糖，各试管的最终产物 是：甲 乙 丙 _ （2）向3个试管中分别加入等量的丙酮酸，各试管的最终产物 是：甲_ 乙_ 丙 _ （3）在隔绝空气的情况下，重复实验（1），各试管的最终产物 是：甲_ 乙 丙_,丙酮酸,无反应,CO2和H2O,无反应,CO2和H2O,CO2和H2O,酒精和CO2,无反应,酒精和CO2,“呼吸”和“细胞呼吸”有什么区别？,“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程，而“细胞呼吸”是指细胞内有机物分解释放能量的过程。,思考,“呼吸”是“细胞呼吸”的前提和基础，没有呼吸过程吸入的氧气，就不能进行细胞呼吸（有氧呼吸）；而“细胞呼吸”是“呼吸”的继续。,有机物在体内氧化分解和在体外燃烧的区别,需要酶,温和条件,剧烈,不需要,短时间内释放,能量逐步释放,剧烈发光发热,过程温和,四、呼吸作用的意义,1.为生物体的生命活动供能,2.为体内其他化合物的合成提供原料,影响细胞呼吸的因素,1、温度：植物最适25-30,温度,呼吸速率,应用：贮存水果时，适当降低温度，可降低与细胞呼吸有关酶的活性，而延长保存时间,2、自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。,六、外界环境对呼吸速率的影响（从反应式考虑：条件、反应物、生成物）,1、温度（影响酶的活性）,说明： 1、在最低点和最适点之间，呼吸速率总是随 温度的增加而增加，超过最适点，呼吸速 率会随温度的增加而下降 2、最低温度可以低于 -100C 3、接近00C呼吸作用进行的很慢 4、呼吸作用的最适温度是250C-300C，最高温 度是450C-550C 5、呼吸作用的最适温度总是比光合作用的最 适温度高,应用： 在生产实践中贮存蔬菜、水果时为什么 要降温 1、降低温度能够降低呼吸酶的活性， 抑制呼吸作用达到保鲜 2、但温度不能降低到破坏植物的程度， 否则，细胞受损坏，对病原微生物 的抵抗力大减，也易腐烂损坏 3、提高大棚菜的产量（加大温差）,3、O2：贮藏水果时下降到_最有利贮藏。 CO2：增加CO2浓度，降低O2浓度有良好的保鲜效果。,CO2释放,O2吸收,O2浓度,气体交换相对值,a,b,c,d,0,a点,有氧：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O 无氧：C6H12O62C2H5OH2CO2,5 细胞呼吸原理的应用,细胞呼吸的中间产物是各种有机物 之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产 实践中有广泛的应用。 1.发酵技术 2.农业生产 3.粮食储藏和果蔬保鲜,1.发酵技术,生产啤酒、果酒和白酒等 生产乳酸类、柠檬酸类饮料 生产味精、酱油和醋 生产单细胞蛋白 应用于垃圾、废水的处理 利用发酵产生沼气,2.农业生产,细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分、 植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此， 在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促 进作物的生长发育。 例：水稻生产中的适时露田和晒田等措施的 实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细 胞呼吸。,3.粮食储藏和果蔬保鲜,细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。 因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法降 低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。 粮食储藏 果蔬保鲜,粮食储藏,粮食储藏时，要注意降低温度和保持 干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。 例：稻谷等种子含水量超过14.5时， 呼吸速率就会骤然增加 ，释放出的热量和 水分，会导致粮食霉变。,果蔬保鲜,为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓 度、冲氮气或降低温度等方法。 例：苹果、梨、柑、橘等果实在01时可储 藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低 温速冻等方法可保鲜68个月。 农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是 利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。,5、细胞呼吸原理的应用： 分析细胞呼吸原理的应用,资料分析：,水果的低温保鲜,粮食的保存,水生植物的通气组织,影响呼吸作用速率的外界因素： 温度、CO2 、O2、水分、PH、呼吸底物 呼吸作用与农业生产: 作物栽培、粮食贮藏、果蔬保鲜 呼吸作用与人类生活： 伤口处理、运动健身、酿酒制醋制味精,珠江啤酒厂,P100,课堂练习：,讨论： 1、据资料分析说一说人们在生产和生活中应用了细胞呼吸原理的哪些方面？ 2、生活和生产中还有哪些应用细胞呼吸原理的事例？,农产品的贮存和保鲜,低温贮存,利用N2或CO2调节O2的浓度,干燥后贮存,总结：,1、生物的细胞呼吸就是生物和活细胞重要的生理作用，也就是发生在每个活细胞中有机物氧化分解，能量释放并生成高能化合物ATP的过程。,2、完成能量释放、转移的结构基础是细胞质的基质和线粒体以及相关酶系统，它的物质基础主要是糖类，还有脂类、蛋白质等能源物质。,3、从生物进化史看，有氧呼吸是在无氧呼吸基础上发展而成的。所以尽管现今生物呼吸形式主要是有氧呼吸，但仍保留无氧呼吸的能力。,主要能源物质,生物体内的能量代谢,细胞质基质,线粒体,3、有氧呼吸的过程,BACK,葡萄糖,细胞质基质,线粒体,4、有氧呼吸的过程,6H2O,6CO2,6O2,BACK,稳定的化学能 活跃的化学能。释放能量,光合作用与细胞呼吸的比较：,叶绿体,细胞质基质、 线粒体,需光,不需光,合成有机物,分解有机物,光能稳定的化学能。储存能量。,合成代谢,分解代谢,光合作用为细胞呼吸提供有机物和O2； 细胞呼吸为光合作用提供CO2。,光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式： 6CO212H2OC6H12O66O26H2O,呼吸作用反应式： 有氧：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O 无氧：C6H12O62C2H5OH2CO2 (植物),实测CO2吸收量 光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量 实测O2释放量 光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量,新陈代谢的类型,一、概念：教材P75 实质上：生物体内全部有序化学变化的总称 方向上：分成同化作用和异化作用 性质上：分成物质代谢和能量代谢 意义上：自我更新的过程,同化作用和异化作用的总结：对话P96,注意：光合作用和化能合成作用的区别,二、代谢类型总结： 自养需氧型：绿色植物、硝化细菌、硫细菌等 自养厌氧型：绿硫细菌、紫硫细菌等 异养需氧型：绝大多数动物及营腐生生活的某些菌类 （蘑菇、大肠杆菌） 异养厌氧型：乳酸菌、破伤风杆菌、蛔虫等 异养兼性厌氧型：酵母菌,三、生产实践中的应用,1、酵母菌的应用,有氧条件：进行有氧呼吸，产生CO2、H2O、大量能量。 酵母菌大量繁殖，不产生酒精。 如：面包制作、酿酒初期,无氧条件：进行无氧呼吸，产生酒精、CO2、少量能量。 酵母菌繁殖慢，产生酒精。 如：酿酒过程,例：下面是家庭酿酒的具体操作：先将米煮熟，待冷却到300C时， 加少许水和一定量的药酒（实际是酵母菌菌种）与米饭混匀后置于 一瓷坛内，在中间挖一洞，加盖后置于适当的地方保温（ 280C）， 12小时即成，现请你从以下几方面对其发酵过程作一简单的分析： （1）在中间挖一个洞的目的是什么？ （2）发酵没有密封，但坛内无氧呼吸（发酵）的环境是什么造成的？ （3）请用文字或坐标曲线的形式来说明在有氧呼吸和无氧呼吸此消彼长的过程。 （4）在具体操作过程中，要根据米饭的多少加适量的药酒，如把握不住，宁多勿少，如加少了将引起什么后果？为什么？,例：下图是氮循环的一条途径，六类生物参与其中，从新陈代谢 类型角度来看，它们应属于： 标号分别是 型生物。,2、生态系统中三者的代谢类型,对话：P95 2 P99 10,光能自养需氧型,化能自养需氧型,化能异养需氧型,化能异养厌氧型,化能异养兼性厌氧型,CO2,CO2,糖类是最重要的碳源，尤其是葡萄糖,光,NH4+,有机物,化能异养厌氧型,葡萄糖,有机物,3、发酵工程中据微生物代谢类型来控制发酵条件 如:碳源、氮源、是否需氧等,1、 葡萄糖彻底氧化分解的主要场所在,2、 人在剧烈运动时,骨骼肌处于暂时缺氧 状态，可以通过无氧呼吸获取能量,此 时葡萄糖被分解为,线粒体,乳酸,3、在有氧呼吸过程中,氧气的作用是 ,4、生物的细胞呼吸可分为 和 两种类型，一般情况 下供给肌肉活动的能量是通过 呼吸 提供，其能源物质主要是 ,有氧呼吸,无氧呼吸,有氧,葡萄糖,4. 要检验绿色植物在呼吸过程中放出CO2,必须的条件是,A. 要用一株叶子多的植物. B.要在黑暗条件下实验 C.把植物淹没在水中 D.要用一株幼小植物,5. 下列有关有氧呼吸与无氧呼吸的相同点,不正确的是,A.都有从葡萄糖分解成丙酮酸的过程 B.都有有机物的氧化分解 C.都有能量释放,并有ATP 的生成 D.分解产物中都有CO2,6. 下列各类生物在细胞代谢过程中,产生的化合物属于正确的是,A.马铃薯产生CO2 B人体产生酒精 C.乳酸菌产生CO2 D.酵母菌产生乳酸和CO2,7. 下列生理过程中，释放能量最多的是,A.葡萄糖氧化分解为CO2和H2O B葡萄糖分解为酒精和CO2 C.葡萄糖分解为乳酸 D.葡萄糖分解为丙酮酸,你作对了！,8. 新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，能适当延长保鲜时间的原因是,A、光合作用减弱 B、促进了物质分解 C、呼吸作用减弱 D、呼吸作用加强,9.如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时，分解葡萄糖产生等量的CO2 那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是,A、1：2 B、1：3 C、1：4 D、1：6,C、H、O的来龙去脉：,C： H： O：,H2O H H2O,O2 H2O,C6H12O6 丙酮酸CO2,C6H12O6 丙酮酸CO2,H2O CO2,练习题:,1、生物的生命活动所需要的能量主要来自： 、糖类的氧化分解 、脂类的氧化分解 、蛋白质的氧化分解 、核酸的氧化分解,A,、人体进行有氧呼吸的主要场所是 、肺细胞 、内环境 、线粒体 、细胞质基质,C,、有氧呼吸最常用的物质是 、淀粉 、糖原 、葡萄糖 、ATP,C,4、与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是 、分解有机物 、释放能量 、需要酶催化 、有机物分解不彻底,D,5、新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，适当延长保鲜时间的生理原因是 A、呼吸作用减弱 B、呼吸作用加强 C、光合作用减弱 D、促进了物质的分解,A,6、种在湖边的玉米，长期被水淹，生长不好，其原因是 A、根细胞吸收水分过多 B、营养缺乏 C、光合作用强度不够 D、细胞有氧呼吸受阻,D,7、在线粒体内进行的有氧呼吸的过程是 、第一、二阶段 、第一、三阶段 、第二、三阶段 、第一