ATP的主要来源—细胞呼吸.ppt

细胞呼吸,考纲要求:,细胞呼吸,学习目标与要求:自学课本P7075，思考以下问题:1、细胞呼吸的概念、特点、本质、意义2、有氧呼吸的概念、过程3、无氧呼吸的概念、过程,基础梳理,1.细胞呼吸的概念:细胞呼吸：主要是指糖类、脂质和蛋白质等_在_内氧化分解为CO2和水或分解为一些不彻底的氧化产物，且伴随着_的过程。,有机物,ATP的主要来源细胞呼吸,活细胞,能量释放,2.细胞呼吸的特点:有机物在_的催化下，在_的条件下氧化分解，能量_释放出来，没有出现剧烈的_现象。3.细胞呼吸的本质：_。4.细胞呼吸的意义:为生物体的生命活动提供_;为体内的其他化合物的合成提供_。,酶,分解有机物,释放能量,能量,原料,温和,逐步,发光、发热,5.有氧呼吸:(1)概念：是活细胞在氧气的参与下，彻底氧化分解有机物，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。主要发生在线粒体。(2)过程：第一阶段：1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，同时脱下4个H，放出少量的能量，合成2分子ATP，其余以热能散失，场所在中。第二阶段：2分子的丙酮酸和6分子的水中的氢全部脱下共20个H，生成6分子的二氧化碳，释放少量的能量，合成2分子ATP，其余散热消失，场所在中。第三阶段：在前两个阶段脱下的24个H与6个氧气分子结合形成水，并释放大量的能量合成34分子ATP，场所在_上。,细胞质基质,线粒体基质,线粒体内膜,总反应式：,C6H12O6,能量（少）,I+能量(多）,酶,酶,能量（少）,酶,细胞质基质,有氧呼吸的过程,散失,散失,散失,34ATP,A,B,4H,2丙酮酸(C3H4O3),C,2ATP,D,E,6CO2,6H2O,F,20H,G,2ATP,H,6O2,12H2O,6.无氧呼吸:(1)概念：是指活细胞无需氧参与，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解为乙醇和二氧化碳或乳酸等物质，同时释放较少能量的过程。,（2）过程第一阶段：在细胞质基质中，与有氧呼吸的第一阶段_。即一分子的葡萄糖分解成两分子的_，过程中释放少量的H和少量能量。第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。须特别注意的是，丙酮酸转化为酒精或者乳酸的过程中并不产生能量。,完全相同,丙酮酸,总反应式：,C6H12O6,能量（少）,12H2O+能量(多）,酶,酶,能量（少）,酶,细胞质基质,散失,散失,散失,34ATP,H少,2丙酮酸,2ATP,6CO2,6H2O,H多,2ATP,6O2,无氧呼吸是细胞在缺氧的条件下进行的，有机物氧化分解不彻底，产生的能量较少。微生物的无氧呼吸通常称为发酵，其有两种类型：酒精发酵和乳酸发酵。,2丙酮酸+4H,2C2H5OH+2CO2(高等植物、酵母菌等),酶,2C3H6O3(高等动物、人、高等植物的某些硕大器官如马铃薯块茎、甜菜块根等、乳酸菌,酶,1.怎样检测汽车司机是否喝了酒？重铬酸钾可以检测有无酒精存在。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（两者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。,探究思考：,2原核生物细胞内无线粒体，能否进行有氧呼吸？原核生物细胞能进行有氧呼吸。有的原核生物，如硝化细菌、根瘤菌，虽然没有线粒体，但却含有全套与有氧呼吸有关的酶，这些酶分布在细胞质基质和细胞膜上，因此，这些细胞是可以进行有氧呼吸的。有的原核生物如乳酸菌、产甲烷杆菌等，没有与有氧呼吸有关的酶，因此，只能进行无氧呼吸。总之，大多数原核生物能进行有氧呼吸。,1.无氧呼吸产生乳酸的反应主要发生在动物中，但并不绝对，如马铃薯块茎和甜菜块根也会发生此反应。2.酵母菌可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸。微生物的无氧呼吸也称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。3.有氧呼吸的三个阶段均有ATP产生，无氧呼吸只在第一阶产生ATP。,易错提示：,如何据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况？在以C6H12O6为呼吸底物情况下，CO2释放量和O2的消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：（1）无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。,方法提示：,（2）不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情况下容器内气体体积可增大，如酵母菌的无氧呼吸。（3）当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2用NaOH溶液吸收，可引起气体体积减少。,（4）当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸。欲判断哪种占优势，可作如下分析：,若VCO2/VO2=4/3,无氧呼吸与有氧呼吸消耗等量的葡萄糖；若VCO2/VO24/3,无氧呼吸占优势。（5）有H2O生成一定是有氧呼吸；有CO2生成一定不是乳酸发酵。,（1161/2870）100%40%（近60%以热能形式散失了）这些能量可供多少个ADP转化成ATP？1161/30.5438,能量转换率：,分析产物中各元素的来源:,有氧呼吸与无氧呼吸的关系：,跟踪训练,1.（2009年全国卷）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（）A.细胞呼吸必须在酶的催化下进行B.人体硬骨组织细胞也进行呼吸C.酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸D.叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用,D,2.（2009年上海卷）在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是（）,Aa条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸Bb条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多Cc条件下，无氧呼吸最弱Dd条件下，产生的CO2全部来自线粒体,D,3、下左图表示人体有氧呼吸的过程，其中表示相关过程，甲、乙表示相应物质。请据图回答：(1)左图中物质乙表示，过程的正常进行还需要作为反应物。(2)左图中热能产生的意义在于。(3)运动员短跑后会出现肌肉酸痛现象，主要原因是肌细胞中产生了乳酸，右图中代表乳酸浓度变化的曲线是。现代健身提倡进行有氧运动，请举出一个具体的例子并说明此运动类型的优点：。,CO2,水,维持人体正常的体温,C,如慢跑等，优点是不至于细胞因无氧呼吸产生大量乳酸使肌肉酸痛乏力,基础梳理,1.种子贮存目的：种子贮存的过程中，在不降低种子生活力的前提下，为尽量减少有机物的消耗，常常通过一些措施使细胞呼吸减弱。措施：(1)将种子风干。通过风干，使种子的自由水含量大量减少，从而使其新陈代谢（主要是细胞呼吸）受到抑制，减少储存过程中有机物的消耗。(2)将种子装袋密封，袋上打适量小孔。密封可使种子贮存袋内的二氧化碳含量升高、氧气含量适度降低，使细胞呼吸受到一定程度的限制，减少呼吸消耗；预留小孔，确保内部二氧化碳含量不致过高、氧气含量不致过低，避免种子因氧含量太低而进行无氧呼吸，防止无氧呼吸产物的积累影响种子的生活力。,(3)适当降低贮存温度。降低温度可使酶活性下降，使细胞呼吸暂时减弱，有利于有机物消耗的减少。(4)适当降低贮存环境的湿度。种子在贮存过程中，若湿度太大，种子容易吸潮增强细胞呼吸，也有利于霉菌生活，容易导致种子发霉变质。,2水果、蔬菜保鲜目的：既要减少营养物质的消耗，又要防止水分含量的降低和无氧呼吸产物的出现，以免影响水果、蔬菜的“新鲜”。措施：(1)适度降低贮存温度。与种子贮存一样，也是通过降低温度减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗。与种子贮存不同的是，种子在风干状态下对低温的耐受性强，不容易受冻伤，水果和蔬菜在新鲜状态下，自由水含量高，温度太低易受冻害，因此，降低温度应以不使水果、蔬菜受冻害为前提。,(2)让贮存环境保持一定湿度。在湿度太小的环境中，水果与蔬菜容易失水，使“新鲜”程度下降。(3)用保鲜袋（膜）进行包装。控制袋（膜）内氧气含量，以适度抑制细胞呼吸的进行，减少有机物的消耗，但应避免因氧含量太低而导致其进行无氧呼吸，因为水果、蔬菜在无氧呼吸时易产生酒精，导致品质下降、变味。,3作物栽培目的：以获得高产、优质的收获物为目的。措施：如增加作物对养分的吸收、减少有机物的消耗及其增加无土栽培营养液中的氧含量等。(1)中耕松土。通过中耕松土，可改善土壤通气状态，促进根系的有氧呼吸，保证根系吸收矿质养分所需的能量，可有效避免根系因无氧呼吸造成的酒精中毒。另外，在进行中耕松土时，还可去除杂草，避免养分流向人们不需要的方向，促进养分朝着人们需要的方向（农作物）流动。,(2)温室大棚夜晚降温。通过适当降低温室大棚内夜晚的温度，可减少作物呼吸消耗，以达到积累更多有机物目的。(3)稻田晾晒。通过稻田晾晒，使稻田间歇缺水，一方面可促进根系生长，形成更加发达的根系，增大根系的吸收面积；另一方面，会改善土壤的通气状态，促进根系的细胞呼吸，达到促进矿质养分吸收的目的，还有利于被土壤胶体固定的养分的释放，有利根系的吸收。这些措施都有利于水稻的增产。(4)向无土栽培营养液中通气或让营养液始终循环流动。氧气在水中的溶解度很低，往往成为限制作物生长的因素，为了保证无土栽培植物根系进行有氧呼吸对氧气的需要，一是利用通气设备，向营养液中不断通入空气，增加溶氧；也可通过抽水装置促使营养液能够不断流动，通过营养液的流动促进溶氧增加。,4.酿酒、泡菜制作、氨基酸发酵目的：利用微生物发酵生产人们所需的产物。措施：泡菜制作：都是通过乳酸杆菌的发酵来实现的，通过密封给乳酸杆菌创造一个厌氧环境，促进乳酸发酵，增加环境酸度，以抑制其他微生物的生长繁殖，从而达到改善口味、保存营养，还能使一些难以被人或动物消化吸收的成分转化为较为容易吸收的成分。,酿酒：根据不同阶段的需要，创设适宜酵母菌发酵的环境来实现。操作过程中，一是煮熟原料，目的是灭菌，避免其他微生物与酵母菌竞争原料；二是拌入粬药（酵母菌种）后，摊开一段时间，目的是提供充足氧气，让酵母菌通过出芽方式快速增殖，产生足够数量的酵母菌，为厌氧发酵作准备；三是密封发酵，目的是使酵母菌在厌氧的条件下，进行无氧呼吸产生乙醇。氨基酸发酵：向培养液中不断通入无菌空气。无菌是避免杂菌污染，影响用于氨基酸发酵的微生物生长；通入空气是确保氨基酸能够在有氧的条件下发酵。,归纳整合,一、有关细胞呼吸的实例1.选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。2、谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠味精。,3.较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。,4.有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠无氧呼吸来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。,二、影响呼吸作用的因素及在生产实践中的应用,1、温度,呼吸作用速率,温度/0C,呼吸作用在最适温度时最强；超过最适温度，呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。,生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果。在大棚蔬菜栽培中，夜间适当降低温度，减少有机物消耗，以提高产量。,2、O2浓度,CO2释放量,O2百分比浓度,051015202530,在氧的浓度为0时，只进行了无氧呼吸；浓度为10%以下既进行了有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上只进行有氧呼吸。,耕地等则是加强根部的有氧呼吸。蔬菜、水果的保质、保鲜采用低氧（5%）保存，此时有氧呼吸较弱而无氧呼吸又受到抑制。,注：红线代表有氧呼吸；黑线代表有无呼吸,3、CO2浓度,4、含水量,CO2浓度,呼吸作用速率,呼吸作用速率,含水量（%）,从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。,在地窖中，氧气浓度低，二氧化碳浓度较高，抑制细胞呼吸，使整个器官的代谢水平降低，有得于保存蔬菜和水果。,在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含量水量的减少而减弱。因此粮油种子的贮藏，必须使种子含水量降低，从面使细胞呼吸降至最低，减少有机物消耗。,跟踪训练,1.（2009年广东卷）利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于（）A降低呼吸强度B降低水分吸收C促进果实成熟D促进光合作用,A,2.（2009年浙江卷）破伤风梭状芽孢杆菌侵入了人体深部的组织细胞并大量繁殖，下列关于该菌的细胞呼吸类型和消灭该菌首先要通过的免疫途径的叙述，正确的是（）A.无氧呼吸和体液免疫B.无氧呼吸和细胞免疫C.有氧呼吸和体液免疫D.有氧呼吸和细胞免疫,B,3.下面是家庭做米酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至25左右时，加少许水和一定量的酒药（实际是酵母菌种），与米饭混匀后置于一瓷坛内。在中间挖一个小洞（深及底部），盖盖后置于适当的地方保温（28最佳），一般24h即成。现请你从以下几个方面对其发酵过程作简单的分析：（1）在中间挖一个小洞（深及底部）的目的是。（2）酵母菌在大量繁殖时的呼吸方式是。（3）发酵坛没有密封，坛内发酵的环境是怎么形成的？（4）请你用坐标曲线的形式说明在发酵坛内有氧呼吸和无氧呼吸此消彼长的过程。,保证有足够的氧气，使酵母菌在一开始生长时有足够的氧气进行有氧呼吸,有氧呼吸,有氧呼吸时产生的水逐渐增加，液面逐渐升高，最终发酵基质没入水中，水中的氧被消耗尽后就形成了无氧的环境,基础再现,一、实验原理1.酵母菌是单细胞真菌，它属于兼性厌氧菌。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条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。,考点三实验课题探索酵母菌细胞呼吸的方式,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。,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2535环境下培养89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。,过程设计,在探究酵母菌无氧呼吸时，要将酵母菌培养液封口后放置一段时间，待酵母菌将瓶内氧气耗完，再用导管连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清石灰水。,易错归纳,1苹果内部腐烂时消耗一定量的葡萄糖可产生A摩尔的二氧化碳，其植物体叶片在正常生长时，消耗同样数量的葡萄糖可产生二氧化碳（）A1A摩尔B2A摩尔C3A摩尔D4A摩尔,C,2.刚进入西藏的湖南援藏干部，对高原缺氧环境所产生的生理反应是（）造血功能增强，红细胞数增多呼吸频率加快细胞大多以无氧呼吸获得能量心率加快A.B.C.D.,B,精题演习,3、请据右下图回答，经数小时后，U型管A、B两处的液面会出现下列哪种情况。（实验装置足以维持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸汽和温度对实验结果的影响（）A、A处上升B处下降B、A、B两处都下降C、A处下降B处上升D、AB两处都不变,C,4、香蕉成熟过程中，随着贮藏物质强烈水解并转化为还原糖，香蕉逐渐变甜，其呼吸速率变化如图中a所示。图中符合香蕉细胞内还原糖含量变化的曲线是（）、曲线、曲线、曲线、曲线,5、（2010全国新课标卷）下列关于呼吸作用的叙述正确的是（）A、无氧呼吸的终产物是丙酮酸B、有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水C、无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有H的积累D、质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多,D,6.研磨酵母菌后离心处理，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀（含细胞器）。将等量的上清液、沉淀和未经处理的匀浆，依次置入甲、乙、丙3支试管中，分别进行3项独立的实验，请分析实验的结果。（1）向3支试管分别滴加等量的葡萄糖后，甲管内的最终产物是_，乙管是_，丙管是_。,（2）向3支试管分别滴加等量的丙酮酸后，甲管内的最终产物是_，乙管是_，丙管是_。（3）向3支试管分别加入荧光素（能发光的物质），重复实验（1），则发光情况为：丙管：_，甲管：_，乙管：_。,（1）二氧化碳和酒精葡萄