北师大必修§能量转换与释放

1、 圆柱状圆柱状椭球椭球环形环形动植物动植物均匀均匀2.2.线粒体结构图解：线粒体结构图解： 线粒体的结构线粒体的结构 线粒体由外膜、线粒体由外膜、 、膜间隙和、膜间隙和 四部分组成。四部分组成。基质中含有基质中含有DNADNA、RNARNA和核糖体，是半自主性细胞器。和核糖体，是半自主性细胞器。 3 3线粒体功能线粒体功能 线粒体是线粒体是 的主要场所（胞质溶胶中也要进行的主要场所（胞质溶胶中也要进行细胞呼吸），是细胞的细胞呼吸），是细胞的“动力工厂动力工厂”。内膜内膜基质基质细胞呼吸细胞呼吸 (1) (1)一般动物细胞的线粒体数目较多，植物细胞的线粒一般动物细胞的线粒体数目较多，植物细胞的线

2、粒体数目较动物细胞少，新陈代谢旺盛细胞中线粒体多，如体数目较动物细胞少，新陈代谢旺盛细胞中线粒体多，如运动员肌细胞中的线粒体比一般人多。运动员肌细胞中的线粒体比一般人多。 (2) (2)根据细胞代谢的需要线粒体可在胞质溶胶中运动，根据细胞代谢的需要线粒体可在胞质溶胶中运动，往往细胞功能旺盛的需能部位线粒体比较集中，例如分泌往往细胞功能旺盛的需能部位线粒体比较集中，例如分泌细胞的线粒体聚集在分泌物合成的区域。细胞的线粒体聚集在分泌物合成的区域。“呼吸呼吸”和和“呼吸作用呼吸作用”有什么区别有什么区别？ “呼吸呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程，而氧

3、化碳的过程，而“呼吸作用呼吸作用”是指细胞内有机物是指细胞内有机物分解释放能量的过程。分解释放能量的过程。思考思考 “呼吸呼吸”是是“呼吸作用呼吸作用”的前提和基础，没有的前提和基础，没有呼吸过程吸入的氧气，就不能进行呼吸作用；而呼吸过程吸入的氧气，就不能进行呼吸作用；而“呼吸作用呼吸作用”是是“呼吸呼吸”的继续。的继续。“呼吸呼吸”和和“呼吸作用呼吸作用”有什么联系有什么联系？思考思考一、细胞呼吸的概念一、细胞呼吸的概念 细胞呼吸是生物体的细胞呼吸是生物体的有机物有机物在在细胞内细胞内经过一经过一系列的系列的氧化分解氧化分解，最终生成，最终生成COCO2 2或其他产物或其他产物，并，并且且释

4、放能量释放能量的总过程。又叫生物氧化。的总过程。又叫生物氧化。1 1对细胞呼吸的理解对细胞呼吸的理解(1)(1)呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫细胞呼吸。呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫细胞呼吸。(2)(2)细胞呼吸的概念可从以下五个方面理解掌握：细胞呼吸的概念可从以下五个方面理解掌握：有氧呼吸有氧呼吸 (1) (1)概念：细胞在概念：细胞在 的参与下，通过多种酶的的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生，产生 ，释放能量，生成大量，释放能量，生成大量 的过程。的过程。概念概念关键词关键词有氧呼吸有氧呼吸：有氧有氧有机物彻底有机物彻底 H2O和和C

5、O2 释放大量能量大量能量其主要场所是线粒体线粒体。氧氧彻底氧化分解彻底氧化分解COCO2 2和和H H2 2O OATPATP（一）（一）有氧呼吸的过程有氧呼吸的过程葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C C6 6H H1212O O6 6酶酶+ +4H4H + + 能量能量场所：胞质溶胶场所：胞质溶胶 丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解酶酶6CO6CO2 2 + +20H20H + + 能量能量场所：线粒体基质场所：线粒体基质 2CH2CH3 3COCOOHCOCOOHHH的氧化的氧化酶酶12H12H2 2O + O + 能量能量场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜 24H + 6O24H + 6O2

6、2+ +6H6H2 2O O（大量）（大量）（少量）（少量）（少量）（少量） 2CH2CH3 3COCOOHCOCOOH(2)(2)过程：过程：C C6 6H H1212O O6 6有氧呼吸怎样进行？2 2丙酮酸丙酮酸酶酶6CO6CO2 24H4H能能2ATP2ATP热热能能2ATP2ATP热热酶酶6H6H2 2O O20H20H12H12H2 2O O6O6O2 2酶酶能能34ATP34ATP热热线粒体线粒体胞质溶胶胞质溶胶 有氧呼吸过程 反应物 产物 释放能量 净生成ATP的数量第一阶段第二阶段第三阶段 胞质溶胶胞质溶胶 线粒体内膜线粒体内膜 线粒体基质线粒体基质 C6H12O6 2丙丙酮

7、酸酮酸 、4H少量少量 少量少量 大量大量 2丙丙酮酸酮酸 、6H2O6CO2 20H6O2 24H12H2O2个 2个 34个 场所能量去向：能量去向：2870KJ2870KJ 一部分以热能形式散失一部分以热能形式散失(1709kJ/mol); 另一部分转移到另一部分转移到ATP中中(1161kJ/mol,约约38个个ATP ) 。有氧呼吸总反应式：有氧呼吸总反应式：C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量能量酶酶 有氧呼吸的过程分为三个阶段，学习时必须有氧呼吸的过程分为三个阶段，学习时必须弄清以下几点：弄清以下几点： COCO2 2是在第二阶段产生的，是丙酮酸和水反

8、应生成是在第二阶段产生的，是丙酮酸和水反应生成的，这个过程在线粒体中进行；的，这个过程在线粒体中进行； O O2 2参与反应的阶段是第三阶段，是参与反应的阶段是第三阶段，是HH和氧结合生和氧结合生成水，所以呼吸作用产物中的水中的氧来自成水，所以呼吸作用产物中的水中的氧来自O O2 2，这个过程，这个过程在线粒体中进行；在线粒体中进行； 有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水在第二阶段参与和丙酮酸的反应，生成物中的水物中的水在第二阶段参与和丙酮酸的反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段是有氧呼吸第三阶段HH和和O O2 2结合的产物。结合的

9、产物。 能量转化：能量转化：1 mol1 mol葡萄糖彻底氧葡萄糖彻底氧化分解后，释放出化分解后，释放出 的能量，的能量，其中其中1161 kJ1161 kJ的能量储存在的能量储存在 中，其中，其余的以余的以 形式散失掉。形式散失掉。 28702870 kJkJATPATP热能热能无氧呼吸无氧呼吸：无氧无氧把葡萄糖等有机物有机物胞质溶胶胞质溶胶不彻底不彻底的氧化产物酒精或乳酸酒精或乳酸 释放少量能量少量能量。 无氧呼吸的过程无氧呼吸的过程与有氧呼吸第一阶段相同与有氧呼吸第一阶段相同葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C C6 6H H1212O O6 6酶酶+ +能量能量（少量）（少量） 场所：胞

10、质溶胶场所：胞质溶胶 2CH2CH3 3COCOOH COCOOH + +4H4H 丙酮酸丙酮酸丙酮酸不彻底分解丙酮酸不彻底分解场所：胞质溶胶场所：胞质溶胶 2CH2CH3 3COCOOH COCOOH + +4H4H 酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3( (乳酸乳酸) )A.A.乳酸发酵乳酸发酵例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜薯块茎、甜菜块根、玉米胚等块根、玉米胚等）2C2C2 2H H5 5OHOH( (酒精酒精) )+2CO+2CO2 2B.B.酒精发酵酒精发酵例：大多数植物、酵母菌例：大多数植物、酵母菌酶酶

11、2CH2CH3 3COCOOH COCOOH + +4H4H 无氧呼吸的总反应式：无氧呼吸的总反应式：C C6 6H H1212O O6 6酶酶2C2C2 2H H5 5OHOH( (酒精酒精) )+ + 2CO2CO2 2+ +能量能量能量去向能量去向1mol葡萄糖分解为乳酸后，共放出196.65kJ的能量；分解为酒精共放出225.94KJ的能量，其中都有61.08KJ的能量储存在ATP(2ATP(2个个) )中，其余的能量以热能的形式散失,未释放的能量储存在何处？乳酸发酵乳酸发酵酒精发酵酒精发酵C C6 6H H1212O O6 6酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3( (乳酸乳酸)

12、 )C C6 6H H1212O O6 62C2C3 3H H6 6O O3 3( (乳酸乳酸) )+ + 能量能量 关键一点关键一点 (1) (1)无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。 (2) (2)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATPATP。 (3) (3)由于酶的不同决定了丙酮酸被还原的产物也是不同的：由于酶的不同决定了丙酮酸被还原的产物也是不同的：大多数植物、酵母菌、苹果果实无氧呼吸的产物为酒精和二大多数植物、酵母菌、苹果果实无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些高等植物

13、的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳氧化碳；有些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸，如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等；而高等动物、人酸，如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等；而高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。 (1) (1)依据依据O O2 2吸收量和吸收量和COCO2 2释放量判断：释放量判断： 不消耗不消耗O O2 2，释放，释放COCO2 2只进行无氧呼吸；只进行无氧呼吸； O O2 2吸收量吸收量COCO2 2释放量释放量只进行有氧呼吸；只进行有氧呼吸； O O2 2吸收量吸收量COCO2 2释放量释放量两种呼吸方式同时进行，两种呼吸方式同时进行

14、，且多余且多余COCO2 2来自无氧呼吸。来自无氧呼吸。 (2) (2)依据酒精和依据酒精和COCO2 2生成量判断：生成量判断： 酒精量酒精量COCO2 2量量只进行无氧呼吸；只进行无氧呼吸； 酒精量酒精量COCO2 2量量两种呼吸方式同时进行，且多余两种呼吸方式同时进行，且多余COCO2 2来自有氧呼吸。来自有氧呼吸。光合作用有氧呼呼代谢类型合成作用（同化作用）分解作用（异化作用）物质变化无机物合成有机物有机物分解成无机物能量变化光能转化成化学能有机物的化学能释放出来形ATP供生命活动需要实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量场所叶绿体胞质溶胶、线粒体条件只在光下进行与光无关，有无光

15、均能进行不同状况下植物气体的代谢特点 4 4影响细胞呼吸的因素影响细胞呼吸的因素 (1) (1)温度：通过影响呼吸酶的温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。响酶催化效率的曲线特征一致。 (2)O (2)O2 2浓度：浓度： 对有氧呼吸：对有氧呼吸：O O2 2是有氧呼吸的原料之一，在一定范围是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着内，随着O O2 2浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但O O2 2浓度达到一浓度达到一定值时有氧呼吸强度将不再随定值时有氧呼吸强度将不再随O O2 2浓度增加而增加。浓度

16、增加而增加。( (如图如图a)a) 对无氧呼吸：随对无氧呼吸：随O O2 2浓度增加而受抑制，浓度增加而受抑制，O O2 2浓度越高，抑浓度越高，抑制作用越强，制作用越强，O O2 2浓度达一定值时，被完全抑制。浓度达一定值时，被完全抑制。( (如图如图b)b)n见教材P81细胞呼吸与氧气浓度的关系（图4-18） (3)CO (3)CO2 2浓度：浓度：COCO2 2是有氧呼吸的产物，当是有氧呼吸的产物，当COCO2 2浓度浓度过高时会抑制细胞呼吸。过高时会抑制细胞呼吸。 (4) (4)水分：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范水分：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。

17、围内随水含量的增加细胞呼吸加强。1 1细胞呼吸与作物栽培细胞呼吸与作物栽培(1)(1)适时适时 促进土壤空气和大气气体交换。促进土壤空气和大气气体交换。(2)(2)向黏土中掺入沙子可改善向黏土中掺入沙子可改善 。2 2细胞呼吸与粮食贮藏细胞呼吸与粮食贮藏(1)(1)晒干种子。晒干种子。(2)(2)贮藏期间通风达到贮藏期间通风达到 、散湿目的。、散湿目的。中耕松土中耕松土土壤通气情况土壤通气情况散热散热 (3) (3)可采用密闭贮藏方法或抽出粮堆可采用密闭贮藏方法或抽出粮堆( (密闭密闭) )中的中的 再再充入充入 抑制种子的呼吸。抑制种子的呼吸。 3 3细胞呼吸与果蔬贮藏细胞呼吸与果蔬贮藏 (

18、1) (1)果蔬贮藏可以采用降低果蔬贮藏可以采用降低 或或 方法。方法。 (2) (2)果蔬用塑料罩密封，抽去空气补充果蔬用塑料罩密封，抽去空气补充N N2 2，把，把O O2 2浓度调至浓度调至3%3%6%6%可长时间保存果蔬。可长时间保存果蔬。空气空气N N2 2氧浓度氧浓度降低温度降低温度细胞呼吸原理的应用举例细胞呼吸原理的应用举例应用应用分析分析用用“创可创可贴贴”等敷料等敷料包扎伤口包扎伤口既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松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，有利透气的环境，避免厌氧病原菌的繁殖，有利于伤口的痊愈于伤口的痊愈用酵母菌酿用酵母菌酿

19、酒酒酵母菌是兼性厌氧菌。在适宜的氧气浓度、酵母菌是兼性厌氧菌。在适宜的氧气浓度、温度和温度和pH等条件下，酵母菌进行有氧呼吸并等条件下，酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵应用应用分析分析板结的土板结的土壤及时松壤及时松土透气土透气使根细胞进行有氧呼吸，有利于根系的生长和对使根细胞进行有氧呼吸，有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促进微生物对土壤中有好氧微生物的生长繁殖，促进微生物对土壤中有机物的分解，有利于植物对无机盐的吸收机物的分解，有利于植物对

20、无机盐的吸收稻田需要稻田需要定期排水定期排水水稻的根系虽然适于在水中生长，但是，水稻根水稻的根系虽然适于在水中生长，但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞进行无氧呼吸，时间一长酒精就会对根细胞产生进行无氧呼吸，时间一长酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂毒害作用，使根系变黑、腐烂应用应用分析分析伤口较深时需伤口较深时需到医院治疗到医院治疗破伤风是由破伤风芽孢杆菌引起的。破伤风是由破伤风芽孢杆菌引起的。较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢较深的伤口里

21、缺少氧气，破伤风芽孢杆菌在厌氧环境中生存并大量繁殖杆菌在厌氧环境中生存并大量繁殖提倡慢跑等有提倡慢跑等有氧运动氧运动有氧运动是指在人体细胞充分获得氧有氧运动是指在人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细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胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量n有关光合作用与细胞呼吸的计算线粒体 例例11用下图装置测定种子萌发时进行的呼吸作用类用下图装置测定种子萌发时进行的呼吸作用类型，同时关闭活塞，在型，同时关闭活塞，在2525下经过下经过20 min20 min再观察红色液滴再观察红色液滴移动情况，下列对实验结果分析不符合实际的是移动情况，下

22、列对实验结果分析不符合实际的是 ( () ) A A装置装置1 1的红色液滴向左移动的体积是呼吸作用消耗的红色液滴向左移动的体积是呼吸作用消耗O O2 2的体积，装置的体积，装置2 2的红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放的红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放COCO2 2和消耗和消耗O O2 2的体积之差的体积之差 B B若装置若装置1 1的红色液滴左移，装置的红色液滴左移，装置2 2的红色液滴不移动，的红色液滴不移动，则说明萌发的种子既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸则说明萌发的种子既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸 C C若装置若装置1 1的红色液滴左移，装置的红色液滴左移，装置2 2的红色液滴不移

23、动，的红色液滴不移动，则说明萌发的种子只进行有氧呼吸则说明萌发的种子只进行有氧呼吸 D D若装置若装置1 1的红色液滴不移动，装置的红色液滴不移动，装置2 2的红色液滴右移，的红色液滴右移，则说明萌发的种子只进行无氧呼吸则说明萌发的种子只进行无氧呼吸 解析解析 装置装置1 1中没有中没有COCO2 2，因此红色液滴向左移动的体，因此红色液滴向左移动的体积就是呼吸作用消耗积就是呼吸作用消耗O O2 2的体积。装置的体积。装置2 2不断释放不断释放COCO2 2，同时不，同时不断消耗断消耗O O2 2，因此红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放，因此红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放COCO2 2

24、和消耗和消耗O O2 2的体积之差。装置的体积之差。装置2 2的红色液滴不移动，说明萌发的红色液滴不移动，说明萌发的种子呼吸作用释放的种子呼吸作用释放COCO2 2和消耗和消耗O O2 2的体积相等，则种子只进行的体积相等，则种子只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸；若装置有氧呼吸，不进行无氧呼吸；若装置1 1红色液滴不移动，装红色液滴不移动，装置置2 2的红色液滴右移，说明萌发的种子呼吸作用只释放的红色液滴右移，说明萌发的种子呼吸作用只释放COCO2 2未未消耗消耗O O2 2，则种子只进行无氧呼吸。，则种子只进行无氧呼吸。 答案答案 B B例例2 2测得苹果的果实在一段时间内，测得苹果的果实在一

25、段时间内，COCO2 2的释的释放量比放量比O O2 2 的吸收量大，由此推得果实的吸收量大，由此推得果实 ( () ) A A有氧呼吸占优势有氧呼吸占优势 B B有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖相有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖相等等 C C无氧呼吸占优势无氧呼吸占优势 D D既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸解析：解析：有氧呼吸时每分解有氧呼吸时每分解1 mol1 mol的葡萄糖，需要消的葡萄糖，需要消耗耗6 mol6 mol的的O O2 2，同时产生，同时产生6 mol6 mol的的COCO2 2，所以产生，所以产生COCO2 2与与O O2 2消耗的摩尔数之比是消耗的

26、摩尔数之比是1 1。而题中指出。而题中指出COCO2 2的释放的释放量比量比O O2 2的吸收量大，说明既进行无氧呼吸又进行有的吸收量大，说明既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸，但无法证明二者的强弱关系。氧呼吸，但无法证明二者的强弱关系。答案：答案：D D例例3.3.不同种类的种子中储存的营养物质的种类不不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常用同。在科学研究中常用RQ(RQRQ(RQ释放的二氧化碳释放的二氧化碳体积体积/ /消耗的氧气体积消耗的氧气体积) )来表示生物的有氧呼吸利来表示生物的有氧呼吸利用的能源物质的不同。下面是测定发芽种子呼吸用的能源物质的不同。下面是测定发芽种子呼

27、吸熵的两个装置图：熵的两个装置图： (1) (1)装置一中的小瓶中加入装置一中的小瓶中加入NaOHNaOH溶液的目的是溶液的目的是_。 (2) (2)若发芽的种子已长出幼苗，进行该实验时，则若发芽的种子已长出幼苗，进行该实验时，则应将装置放置在何种条件下进行？应将装置放置在何种条件下进行？_； 原因是原因是_。 (3) (3)小琪同学来做这个实验，她将同一种正在发芽的种小琪同学来做这个实验，她将同一种正在发芽的种子等量分装入两个装置。假定其他操作步骤无误，她发现子等量分装入两个装置。假定其他操作步骤无误，她发现装置一中的着色液向左移动，而装置二中的着色液位置却装置一中的着色液向左移动，而装置二

28、中的着色液位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是主要是_，发生的反应方程式为：，发生的反应方程式为：_。 (4) (4)若发现装置一与装置二中的着色液均向左移动，则若发现装置一与装置二中的着色液均向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是_，理由是，理由是_。 解析解析 (1)(1)装置一中的装置一中的NaOHNaOH的作用是吸收呼吸作用产的作用是吸收呼吸作用产生的生的COCO2 2。 (2) (2)该实验把测定该实验把测定O O2 2的消耗及的消耗及COCO2 2的产生作为实验指标，的产生作为实验指标，有氧呼吸消耗有氧呼吸消耗O O2 2，产生，产生COCO2 2，而光合作用消耗，而光合作用消耗COCO2 2，产生，产生O O2 2。因此光合作用的发生会干扰细胞呼吸气体量的变化。要测定因此光合作用的发生会干扰细胞呼吸气体量的变化。要测定呼吸速率应排除光合作用的影响。呼吸速率应排除光合作用的影响