陈ATP和细胞呼吸一轮复习

陈ATP和细胞呼吸一轮复习第1页/共65页

用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研磨成粉末,取三等份分别装入三支试管,各加入少量水使之混合,置于暗处,可见试管内有淡黄色荧光出现,约过15分钟荧光消失萤火虫发光器第2页/共65页AB医用葡萄糖溶液2mlATP注射液2ml蒸馏水2mlCBA萤火虫发光器的经典实验C第3页/共65页问题思考：1.选择萤火虫的发光器为实验材料的优点。（参考答案：主要是它发光的现象容易观察等）2.将发光器捣碎的目的：（参考答案：增大发光细胞与溶液接触面积，加快化学反应速度。）

3.本实验的原理是：（参考答案：蒸馏水不是能源物质，葡萄糖不是直接的能源物质，他们都不会使熄灭的离体发光器重新发光，而ATP能使离体的发光器重新发光）第4页/共65页二、ATP的结构简式

H—N—HCNNCC—HCCHOOOHNNOHCOPO～PO～POHCHHCOHOHOHHCCHOHOHPPP第5页/共65页1.ATP的结构式由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。PPP

～～A（腺嘌呤）高能磷酸键(放出的能量是？)（磷酸基团）腺苷（核糖）第6页/共65页2.ATP的形成途径第7页/共65页光合作用光能ATP有机物呼吸作用ATPATP是细胞各项生命活动的直接能源第8页/共65页ATP主动运输发光发电肌肉收缩大脑思考物质合成ADPPi能量酶光合呼吸Pi能量酶呼吸3、ATP与ADP的相互转化：第9页/共65页3、ATP与ADP的相互转化

ATP与ADP的相互转化伴随着吸能和放能，因此与生物体的新陈代谢密切相关，可用下式表示二者的转化过程：+能量（物质可逆，能量和酶不可逆）ATP酶ⅡADP+Pi酶Ⅰ（1）.细胞中ATP含量很少ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞内的含量并不高，因此细胞内ATP的形成与分解相当频繁。ATP在细胞中的含量保持动态平衡（或动态稳定）第10页/共65页（2）、ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程反应式ATP→ADP+Pi+能量能量+Pi+ADP→ATP类型条件场所能量转化能量来源能量去向水解反应合成反应水解酶合成酶活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体放能

吸能用于各项生命活动储存于ATP中高能磷酸键呼吸作用（化学能）、光合作用（光能）第11页/共65页4.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析(1)生物细胞可以通过无氧呼吸产生少量ATP，因此在O2为0的时候，其产生量仍有一定数值，而非0。(2)当O2供给量增多，有氧呼吸明显加强。ATP的产生随之增加，但当O2供给量达到一定值后，其产生量不再增加，是由于酶、有机物、ADP或磷酸的限制因素所致。(3)当横坐标表示呼吸强度时，ATP的产生量曲线应该从原点开始。第12页/共65页

探究思考：

ATP是唯一的高能磷酸化合物吗？答案：不是。在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中还有一种高能磷酸化合物——磷酸肌酸，是高能磷酸基的暂时贮存形式。磷酸肌酸水解时，每摩尔化合物释放43.05千焦的自由能，比ATP释放的能量（每摩尔30.54千卡）多些。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基转移到ADP分子中。当一些ATP用于肌肉收缩时，就会产生ADP。其化学反应为：ADP+磷酸肌酸(C~P)ATP+肌酸(C)

磷酸肌酸激酶肌酸激酶第13页/共65页

特别说明：细胞中重要的能源物质——葡萄糖；植物细胞中储存能量的物质——淀粉；动物细胞中储存能量的物质——糖原；生物体内主要储存能量的物质——脂肪；生物体进行各项生命活动的主要能源物质——糖类；生物体进行各项生命活动的直接能源物质——ATP；生物体进行各项生命活动的最终能源——太阳能。第14页/共65页

练：(2008年广东卷)关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是（）A．无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源B．有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATPC．线粒体和叶绿体合成ATP都依赖氧D．细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体B第15页/共65页第5章细胞的能量供应和利用第3节ATP的主要来源——细胞呼吸第16页/共65页呼吸全过程的三个连续环节第17页/共65页

有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成CO2或其他产物，并且释放出能量的总过程。细胞呼吸的概念：细胞内氧化分解生成CO2释放出能量其他产物又叫生物氧化。实质：氧化分解有机物,释放能量。第18页/共65页线粒体结构和功能相适应的特点

。思考：内膜部分向内折叠成嵴，使内膜的表面积大大增加。内膜、嵴和基质中含有各种有氧呼吸的酶第19页/共65页一、有氧细胞呼吸的过程示意图第20页/共65页有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的分解C6H12O6酶2CH3COCOOH（丙酮酸）+4[H]+2ATP场所：细胞质基质①丙酮酸彻底分解酶6CO2+20[H]+2ATP

场所：线粒体基质②2C3H4O3（丙酮酸）[H]的氧化酶12H2O+

34ATP场所：线粒体内膜③24[H]+6O2+6H2O第21页/共65页①主要场所：线粒体②能量(2870kJ/mol)去向：

大部分以热能形式散失另一部分转移到ATP中③总反应式：④有氧呼吸概念：细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物_______________，产生_____和_____，释放______,生成_________的过程。有氧呼吸小结(1709kJ/mol,约60%)(1161kJ/mol,约40%)合成ATP?氧多种酶葡萄糖CO2H2O能量彻底氧化分解许多ATP能量C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+酶第22页/共65页定义：葡萄糖丙酮酸无O2过程：酒精+CO2+少量能量酶（大部分高等植物、酵母菌）乳酸+少量能量酶（马铃薯块茎、甜菜的块根、玉米胚、动物、乳酸菌）二、无氧呼吸

场所：

细胞质基质第23页/共65页无氧呼吸总反应式C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？发酵:微生物的呼吸作用如:酒精发酵、乳酸发酵

无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中在无氧条件下，1mol葡萄糖分解成乳酸时，共放出196.65kJ的能量，其中61.08kJ的能量储存在ATP（？）中，其余能量都以热能的形式散失。

第24页/共65页识图提示：应关注各阶段的场所、反应物、生成物及条件。第25页/共65页有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸不同点相同点场所条件产物能量联系实质细胞质基质、线粒体细胞质基质需氧、酶不需氧、需酶CO2、H2O酒精和CO2或乳酸释放大量能量释放少量能量第一阶段完全相同分解有机物，释放能量第26页/共65页提醒

(1)有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段与O2结合生成水；无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸。(2)有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且生成的H2O中的氧全部来自O2。(3)不同生物无氧呼吸的产物不同，直接原因是由于参与催化反应的酶不同。根本原因是基因的不同(4)有氧呼吸中氧元素的来源和去路第27页/共65页5．有氧呼吸过程中，反应物中的葡萄糖、水、O2分别在第一、第二、第三阶段被利用，产物中的CO2和H2O分别在第二、第三阶段形成。6．原核生物无线粒体，但有些生物仍能进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等。7．悠闲的慢跑运动，提高心肺活动量，吸入充足O2进行有氧呼吸！竞技性短跑、中长跑则是在机体O2不充足条件下，主要依靠无氧呼吸产生ATP而支持快速运动！

8、有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。9、无氧呼吸只释放少量能量，且只是在第一阶段葡萄糖氧化成丙酮酸过程中，其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。10、水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因：无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。11、无线粒体的真核生物（细胞）如人成熟红细胞、蛔虫等只能进行无氧呼吸。第28页/共65页1、在线粒体内产生ATP，它是否消耗ATP？哪些生理过程消耗ATP？思考：是。线粒体中DNA的复制、转录、翻译等生理过程。2、有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放的意义是什么？便于能量的转移和利用，尽可能地将能量转移到ATP第29页/共65页总结：有氧呼吸过程中：1、水参与和合成水的阶段分别是第

和第

阶段。2、产生【H】的阶段是第

阶段。【H】作为还原剂，用于还原

。3、产生CO2的阶段是

，场所

。

4、吸进的O2是在

阶段参与反应的，场所是

，作用是

。

5、产生ATP的阶段是：产生ATP最多的阶段是：有氧呼吸的主要场所是：

6、丙酮酸进入线粒体穿过层生物膜，其进入线粒体的条件是：二三一、二O2第二阶段线粒体基质第三阶段线粒体内膜与【H】结合生成水一、二、三阶段第三阶段线粒体2有O2存在第30页/共65页练习1：下列有关细胞呼吸的叙述正确的是：A.有氧呼吸中参加反应的水和产生的水场所相同。B.无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，产生少量ATP。C.人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物。D.无氧呼吸与有氧呼吸是细胞内两个完全不同的过程。学案64页典例B第31页/共65页1.为生物体的生命活动提供能量。三、呼吸作用的意义：2.为其他化合物的合成提供原料。第32页/共65页四、实验探究酵母菌细胞的呼吸方式课本P92页及学案64页1、原理2、检验产物：CO2？酒精？3、实验装置4、实验现象：5、实验结论：想一想：酸性条件下的重铬酸钾可以检测有无酒精存在，这一原理在日常生活中有何用处？第33页/共65页1．实验原理(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。(2)CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。第34页/共65页注意事项

(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2（怎么处理？），以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。第35页/共65页C6H12O6+6O2+6H2O酶6CO2+12H2O+能量C6H12O6

酶

2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量C6H12O6

酶

2C3H6O3（乳酸）

+能量有氧呼吸反应式无氧呼吸反应式五、判定细胞呼吸类型的三大依据（64页）1、如何据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况？第36页/共65页

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。

(2)不消耗O2，但产生CO2

，细胞只进行。此种情况下容器内气体体积可增大，如酵母菌的无氧呼吸。产生乳酸的无氧呼吸，产生酒精的无氧呼吸第37页/共65页

（3）当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行

，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，有氧呼吸(或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的的无氧呼吸)同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式第38页/共65页六、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：

①若VCO2/VO2=4/3,无氧呼吸与有氧呼吸消耗等量的葡萄糖；②若VCO2/VO2<4/3,有氧呼吸占优势；③若VCO2/VO2>43,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。典例：学案67页12题第39页/共65页活塞有色液滴橡皮塞刻度管容器20%NaOH5mL发芽种子活塞有色液滴橡皮塞刻度管容器蒸馏水5mL发芽种子装置甲装置乙七、探究细胞呼吸方式的实验装置68页第40页/共65页有色液滴的移动方向与细胞呼吸方式的关系呼吸方式有色液滴移动方向装置甲装置乙只进行有氧呼吸或有氧呼吸和乳酸发酵有氧呼吸和酒精发酵只进行酒精发酵

左移不动左移右移右移不动只进行乳酸发酵不动不动第41页/共65页RQ比例变化与细胞呼吸关系

不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。练习69页实例2RQ变化特点细胞呼吸方式1RQ＝12RQ＞130＜RQ＜14RQ=0只进行有氧呼吸进行有氧呼吸和酒精发酵呼吸底物可能含有脂肪只进行乳酸发酵八、探究植物组织细胞呼吸商的测定第42页/共65页在科学研究中常用呼吸商（RQ=）来表示生物的有氧呼吸的能源物质的不同。下面是测定发芽种子呼吸商的两个装置图：活塞有色液滴橡皮塞刻度管容器20%NaOH5mL发芽种子活塞有色液滴橡皮塞刻度管容器蒸馏水5mL发芽种子装置一装置二八、探究植物组织细胞呼吸商的测定第43页/共65页（1）装置一中的小瓶中加入NaOH溶液的目的是

。（2）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？

；原因是

。（3）小琪同学来做这个实验，他将同一正在发芽的种子等量分装入两个装置。假定其它操作步骤无误，他发现装置一中的有色液滴向左移动，而装置二中的有色液滴位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是

，理由是

；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

，理由是

。（4）装置二的作用是

。练习：69页实例3

吸收发芽种子呼吸产生的二氧化碳

黑暗条件

避免幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用的气体量变化

葡萄糖（或糖类）

葡萄糖呼吸作用，吸收的氧气等于释放出的二氧化碳

脂肪（或脂质）

脂肪的氢百分比含量较高，吸收的氧气大于释放的二氧化碳

对照实验

第44页/共65页九、影响细胞呼吸的因素及应用1．内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量)(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。2．外部因素影响呼吸作用的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等，其中主要是温度。

第45页/共65页七

影响细胞呼吸的因素及应用（68页）

(1)温度(主要因素)影响呼吸酶的活性：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，呼吸受抑制

实践应用：①低温下贮存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量第46页/共65页(2)氧气浓度氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。)

练69页实例1及曲线识别技巧第47页/共65页

蔬菜水果的保质、保鲜，一般采用低氧(5%)保存，此时有氧呼吸较弱，而无氧呼吸又受到抑制。无土栽培时向培养液中通入空气，中耕松土等都是为了增加氧气的含量，加强根部的有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收。第48页/共65页

(3)二氧化碳浓度增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释

实践应用：密闭的地窖便于保存蔬菜水果:氧气浓度低，CO2浓度较高，抑制细胞的呼吸作用。第49页/共65页

(4)含水量在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱

应用：将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间

第50页/共65页呼吸作用的应用实例目的措施种子贮存水果、蔬菜保鲜作物栽培中耕松土温室大棚夜晚降温稻田晾晒给无土栽培液通风或循环流动酿酒、泡菜制作、等第51页/共65页

冰箱或地窖的温度低，降低酶的活性，细胞呼吸速率减慢，有机物的消耗减少，有利于保存。3、比一比：储存水果和储存粮食有何区别？2.在日常生活中，我们常把蔬菜和瓜果放入冰柜冷藏箱或地窖等温度低的地方，为何能保存较长的时间？二者都需在低温低氧(高氮、高CO2)环境中储存，但粮食必须晒干，减少自由水含量，而水果则需保鲜，减少水分散失。另外，水果储存必须零上低温。第52页/共65页细胞呼吸的原理应用

有利于有氧呼吸，促进根对无机盐的吸收；稻田定期排水，防止根缺氧，进行无氧呼吸，产生酒精，使根腐烂。1.作物栽培时要及时中耕松土，稻田需要定期排水，这有什么好处？有氧呼吸无机盐缺氧无氧呼吸酒精第53页/共65页

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第54页/共65页【典例1】►(2011·江苏卷)下图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题。(1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是________；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为________。(2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖被大量消耗外，还有________、________。(3)在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有________________、________________。(4)某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，原因可能有________________、_______________和用血球计数板计数时出现错误等。

第55页/共65页答案(1)细胞质基质和线粒体有氧呼吸和无氧呼吸(2)乙醇含量过高培养液的pH下降(3)酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少酵母菌种群数量增多(4)取样时培养液未摇匀，从底部取样未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体第56页/共65页

答案：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。第57页/共65页

(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。第58页/共65页

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”。