人教版高中生物必修一 第五章 第三节 ATP的主要来源-细胞呼吸

第三节ATP的主要来源

——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①②③光合作用细胞呼吸ATP水解思考细胞呼吸：是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程细胞呼吸的方式有氧呼吸无氧呼吸实质：细胞内有机物的氧化分解，并且释放能量什么是细胞呼吸？自学探究：阅读P93-94，思考1、有氧呼吸主要发生在哪里？2、线粒体的什么位置含有与有氧呼吸有关的酶？3、有氧呼吸的过程可分为三个阶段。每个阶段的原料、产物、释放能量的多少和场所分别是什么？4、什么叫做有氧呼吸？BACK酶一、有氧呼吸C6H12O6(葡萄糖)酶[H]丙酮酸能量散失ATP能量散失ATP

CO2

H2O酶

[H]

O2

H2O酶散失ATP能量有氧呼吸的过程细胞质基质

C6H12O6

2C3H4O3+4[H]+少量能量酶细胞质基质线粒体基质2C3H4O3+6H2O

6CO2+20[H]+少量能量酶线粒体内膜24[H]+6O2

12H2O+大量能量酶有氧呼吸的三个阶段C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶（2870KJ）用于合成ATP约1161KJ热能总反应式：Q:1mol的葡萄糖通过有氧呼吸彻底氧化分解所生成的能量转化成ATP，其转换效率大约为多少？这些能量可以使多少mol的ADP转化成ATP？40%38mol讨论:(1)比较有氧呼吸三个阶段的反应有哪些共同之处?(2)这三个阶段的酶相同吗？这些酶分别位于哪里？(3)二氧化碳产生于第几阶段？水产生于第几阶段？水消耗于第几阶段？能量主要产生于第几阶段？(4)有氧呼吸的场所是什么？主要场所呢？(5)氧气消耗于第几阶段？没有线粒体还能进行有氧呼吸吗？(6)生成的水中，氧元素由什么提供？那么释放出的二氧化碳中的氧元素来自于什么？试写出有氧呼吸的完全反应式。(7)1mol葡萄糖氧化分解，能释放多少能量？这些能量用于什么？有氧呼吸概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。◆特点：①反应条件温和②能量逐步释放③能量有一部分储存在ATP中④需要酶且每一步所需要的酶都不同1.下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：C6H12O123O2酶酶456酶[H][H]

(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质名称：

、

_____、

。(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少

、

____、

。(3)有氧呼吸的主要场所是

______，进入该场所的呼吸底物是_____。(4)用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是_______________葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳H2O丙酮酸CO2少少大量线粒体丙酮酸62.用18O标记氧气,使其参加有氧呼吸,最初可在下列何种物质中发现它:A．丙酮酸B．CO2C．H2OD．H2O和CO2√二、无氧呼吸Q1:无氧呼吸进行场所是哪里？Q2:动物细胞与植物细胞发生的反应有什么不同？自学探究：阅读P94-95，思考C6H12O6[H]2C2H5OH+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）丙酮酸酶少量能量（形成2个ATP）动物：乳酸植物：酒精甜菜的块根马铃薯块茎——乳酸乳酸发酵：酒精发酵：无氧呼吸全过程第Ⅰ阶段（细胞质基质）第Ⅱ阶段（细胞质基质）第Ⅱ阶段也有少量能量放出，但不足以形成ATP。细胞质基质C6H12O6

2C3H4O3+4[H]+少量能量酶细胞质基质动物：2C3H4O3+4[H]2C3H6O3酶植物：2C3H4O3+4[H]2C2H5OH+2CO2酶C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量(动物)或C6H12O6

2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量（大多数植物）总反应式：(细胞质基质)酶酶◆特点：①动物细胞无氧呼吸生成乳酸，植物是生成酒精②只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP③葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中④反应场所始终都是在细胞质基质中思考：⑴无氧呼吸中1mol葡萄糖放出多少能量？形成几个ATP？能量转化率是多少？放能：196.65KJ。其中61.08KJ形成2个ATP，转化率：31.06%⑵1mol葡萄糖，为什么无氧呼吸释放的能量少？未释放的能量储存在哪里？有机物没有彻底氧化分解。大部分能量储存在酒精或乳酸中。⑶人长跑时呼出的二氧化碳全是由有氧呼吸产生的吗？全是有氧呼吸产生。因为人的无氧呼吸只能产生乳酸无氧呼吸概念：指细胞在无氧参与的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，生成酒精和二氧化碳或乳酸，并释放少量能量的过程。无氧呼吸及有氧呼吸过程图解葡萄糖→2丙酮酸+4[H]无氧有氧6CO2+6H2O+能量细胞质基质中细胞质基质中线粒体中形成38个ATP形成2个ATP2C2H5OH+2CO2+能量或2C3H6O3+能量注意：有O2时，无氧呼吸会受到抑制。有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来，但绝大多数生物仍保留了无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的状态。细胞质基质、线粒体需要O2、酶CO2、H2O大量能量（38个ATP）细胞质基质不需要O2、酶酒精和CO2、乳酸少量能量（2个ATP）①两者反应的第一阶段相同②都是分解有机物、释放能量的过程意义：为生物体各项生命活动提供能量。下图表示生物体内呼吸作用的过程，图中a-d表示某种物质，①—⑤表示相关生理过程，据图回答：（1）图中a、b、c、d所代表的物质名称分别为

、

、

、

。（2）①—⑤过程，能在人体细胞中进行的是

；在线粒体中进行的是

；在细胞质基质中进行的是

；释放能量最多的是

。丙酮酸水水CO2①②③⑤②③①④⑤③（3）将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现的放射性化合物是[]

。（4）有氧呼吸的主要场所是

，进入该场所的呼吸底物是__________C水线粒体丙酮酸（5）如果氧气供应不足，则人体内的葡萄糖的分解产物是

，释放的能量

，反应场所是

。（6）写出人体中有氧呼吸，无氧呼吸的总反应式__________________________________乳酸较少细胞质基质选用“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。

酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。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。三、细胞呼吸原理的应用对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而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好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行无氧呼吸产生酒精，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。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。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，要靠乳酸发酵来获取能量。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。

酵母菌：是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代，属于兼性厌氧菌。四、探究酵母菌的呼吸方式探究目的：探究酵母菌细胞呼吸的方式。探究原理：溴麝香草酚兰试剂(BTB试剂）通入大量CO2会从蓝色变成绿色再变成黄色，重铬酸钾溶液具有强氧化性，能够与酒精发生氧化还原反应，颜色从橙色变成灰绿色。材料用具：20g新鲜的食用酵母菌、600ml的质量分数为5%的葡萄糖溶液、澄清石灰水、溴麝香草酚兰试剂、质量分数为10%的NaOH溶液、体积分数为95%---97%的含一定浓度重铬酸钾的浓硫酸溶液、锥形瓶5个、洁净的试管、小气泵思考P92三个问题想一想：为会么B瓶应封口放置一段一时间后，再连通盛有石灰水的锥形瓶？消耗完锥形瓶中的氧气，从而确保是无氧呼吸产生的C02通过澄清的石灰水中怎样鉴定有无酒精产生？这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒．橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色．具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬．实验结果：甲、乙装置结果分析：1、2号试管结果分析：BTB显著变色时间，甲装置快，原因是有氧呼吸产生的CO2多乙装置慢，原因是乙装置在相同时间内无氧呼吸产生的CO2少1号试管中无颜色变化2号试管中有颜色变化。橙色——灰绿色实验结论：甲装置中A瓶酵母菌进行有氧呼吸乙装置中B瓶酵母菌进行无氧呼吸下图是关于探究酵母菌细胞呼吸方式的两组实验装置，请据图回答问题：（1）酵母菌应加到______________瓶中；澄清的石灰水应加到___________瓶中，此外CO2还可以使＿＿＿溶液由＿＿变＿＿再变_________。（2）一段时间后在______瓶中取少量培养液，滴加__________________溶液检测酒精的存在，颜色变化为_______________。B、D

C、E

蓝溴麝香草酚蓝绿黄D

酸性重铬酸钾橙色→灰绿色下图是关于探究酵母菌细胞呼吸方式的两组实验装置，请据图回答问题：（3）写出甲、乙装置中各发生作用的总反应式：________________

__________________。（4）乙装置通常要反应一段时间后才将D与E连通，原因是____________________。C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+少量能量酶消耗完锥形瓶中的氧气，从而确保是无氧呼吸产生的C02通过澄清的石灰水中下图是关于探究酵母菌细胞呼吸方式的两组实验装置，请据图回答问题：（5）A瓶加入的试剂是________，其目的是____________（6）图中装置有无错误之处，如果有请加以改正Na0H排除空气中CO2,对实验结果的干扰(7)预期实验结果与结论：预期最可能的实验结果是＿＿组装置中澄清石灰水先浑浊，且浑浊程度大。说明了

。甲酵母菌在有氧呼吸条件下比无氧条件下细胞呼吸产生的中CO2快且多

②同一植物在不同生长发育期呼吸速率

。种子萌发、幼苗生长、开花期呼吸速率

，成熟期

。五．影响植物呼吸作用的因素及在生产实践中的应用（1）内因：①不同种植物的呼吸速率

。一般规律：水生

陆生；阳生

阴生③同一植物的不同器官呼吸速率

。一般来讲，生殖器官

营养器官。

不同大于大于不同较高较低不同大于（2）外因：

①温度：

因为温度影响

的活性，从而影响呼吸速率。生产实践中的应用：酶呼吸强度温度用于低温储存蔬菜水果；大棚栽培中夜间适当降低温度，降低呼吸作用增加产量。②水分自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。生产实践中的应用：种子入库前要

，以

呼吸速率；晒干降低种子