ATP的主要来源――细胞呼吸解析

1、第3节 ATP的主要来源细胞呼吸,引入,实验探究,有氧呼吸,无氧呼吸,二者比较,影响因素,原理应用,教学反馈,呼吸作用的概念,呼吸作用类型,有氧呼吸,无氧呼吸,呼 吸 作 用,葡萄糖的初步分解,丙酮酸彻底分解,H的氧化,丙酮酸不彻底分解,乳酸发酵,酒精发酵,葡萄糖的初步分解,VS,1、场所,3、物质变化,4、能量变化,2、条件,谢谢指导!,合成这种物质的能量来源是什么？,思考回答：,细胞内的直接能源物质是什么？,ATP的主要来源细胞呼吸,细胞呼吸的概念,细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并且生成ATP的过程。,本质：分解有机物，释放能量,对比实验 探

2、究酵母菌细胞呼吸的方式,一、提出问题 酵母菌是单细胞真菌，属于兼性厌氧菌。 酵母菌进行有氧呼吸产生CO2和无氧呼吸产生CO2一样多吗？产物一样吗？,二、实验假设 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生大量CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生少量CO2和酒精。,三、设计实验,有氧装置为三个锥形瓶： NaOH-酵母培养液-石灰水,无氧装置为二个锥形瓶：酵母培养液-石灰水,NaOH的作用是什么？,吸收泵入空气中的CO2，排除空气中的CO2 对实验结果的影响,如何控制无氧的条件？,先封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,澄清的石灰水有什么作用？,检测酵母呼吸放出的CO2,如何说明CO2产生

3、的多少？,石灰水变浑浊的程度，溴麝香草酚蓝由蓝变绿再变黄的快慢,如何检测酒精？,橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精 发生反应，变成灰绿色。,鉴定 的 物质 或 结构,检 测 试 剂,颜 色 反 应,还原性糖,脂 肪,淀 粉,蛋 白 质,线 粒 体,CO2,酒 精,斐 林 试 剂,苏丹 试剂,碘 液,双缩脲试剂,甲基绿,吡罗红,健那绿,溴麝香草酚蓝,橙色重铬酸钾,砖红色沉淀,橘黄色,蓝 色,紫 色,绿 色,红 色,蓝绿色,由蓝变绿再变黄,灰绿色,四、进行实验（略）,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。

4、,五、分析结果，得出结论,六、表达与交流,七、进一步探究,进一步探究：,有同学认为，在有氧呼吸实验装置中的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？,进一步探究：,有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误观点？,葡萄糖 水溶液,葡萄糖 水溶液,细胞呼吸,有氧呼吸,无氧呼吸,包括,1 细胞呼吸的方式,2.线粒体,回忆：亚显微结构、 功能、 分布、 染色,葡萄糖,生物细胞,丙酮酸,少量能量,H,酶,少量能量,O2,H,CO2,H2O,酶,大量能量,酶,H2O,细胞质

5、基质,线粒体,3.过程,第一阶段,第二阶段,第三阶段,场所：细胞质基质,场所：线粒体基质,场所：线粒体内膜,3.1有氧呼吸过程,线粒体是有氧呼吸 的主要场所,总反应式：,1mol,2870kJ,其中1161kJ左右能量储存在ATP中,其余以热能形式散失,学科交叉,在细胞内,1mol的葡萄糖彻底氧化分解以后,可以释放2870KJ左右的能量,其中有1161KJ转移到了ATP中,其余的以热量的形式散失.请你计算一下,有氧呼吸的能量转换效率是多少,这些能量能够使多少个ADP转化为ATP?,2870KJ/mol=1161KJ/mol(38摩ATP)+1709KJ/mol(热能),3.2反应场所：,细胞质

6、基质、线粒体,3.3能量去向：,一部分以热能形式散失(约60%)； 另一部分转移到ATP中(约40%)。,3.4总反应式：,3.5概念：,有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，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，生成许多ATP的过程。,注意,1.葡萄糖分子较大，不能进入线粒体。其分解 产生的丙酮酸以自由扩散方式进入线粒体,2.三个阶段都释放能量，但第一阶段、第二阶段 释放能量较少，第三阶段释放大量能量,3.第一阶段、第二阶段产生24个H，第三阶段消耗24个H，与O2结合为H2O（脂质含H比高）,？,4.第二阶段消耗6个H2O，产生6个CO2；第三 阶段消耗6

7、个O2，产生12个H2O（此水非彼水）,5.体外燃烧： 高温、瞬时、全以热能释放 细胞呼吸： 温和（酶）、逐步放能、 一部分以热能释放+一部分合成ATP,6.一些原核细胞虽无线粒体，仍可进行有氧呼吸,注意,7.细胞呼吸是氧化还原反应，H 是活泼的还原剂，,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、H2O,CO2、H,少量,H、O2,H2O,大量,对比,思考回答：,水稻田需要定期排水，否则水稻幼根会变黑、腐烂。为什么？,剧烈运动后，为什么感到肌肉酸胀？,第一阶段：,第二阶段：,大多数高等植物、酵母菌缺氧时进行这种无氧呼吸，产生酒精。,高等动物和人、一些高等植物的某些器官

8、（如：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等）、乳酸菌缺氧时进行这种无氧呼吸，可以产生乳酸。,无氧呼吸过程：,场所：细胞质基质,场所：细胞质基质,A.酒精发酵,B.乳酸发酵,酶,酶,无氧呼吸是指细胞在无氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类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。,（2）无氧呼吸概念：,（1）无氧呼吸反应式：,在细胞质基质中,葡萄糖在无氧条件下分解成乳酸时释放196.65KJ/mol;分解成酒精和二氧化碳时释放225.94KJ/mol;但是在这两个过程中都只有61.08KJ/mol的能量转移给ADP用来产生ATP,请你计算一下无氧呼吸能产生多少个ATP?,2,2mo

9、lATP,同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？,无氧呼吸中，葡萄糖分解成为不彻底的氧化产物，分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中,注 意,1.无氧呼吸第一阶段产生4H， 第二阶段消耗4H,2.无氧呼吸第一阶段释放少量能量， 第二阶段不释放能量,3.酶种类的不同决定无氧呼吸第二 阶段的途径和产物,4.细胞呼吸时刻进行，不能停止,5.同一细胞同一时刻只能进行一种呼吸方式， 外界条件改变，细胞呼吸方式也可以改变,注 意,6.当有O2存在时，无氧呼吸会受抑制。 如制泡菜需密封坛口，用“创口贴”抑制破伤风杆菌活动,7.只能生活在无氧环境下的生物叫厌氧型 生物，如蛔虫、乳酸菌；主要生活在有氧环

10、 境下的生物叫需氧型生物，如人、醋酸杆菌,练习1、呼吸作用过程中有CO2放出时，则可判断此过程( ) A一定是无氧呼吸 B一定是有氧呼吸 C一定不是乳酸发酵 D一定不是酒精发酵,练习2、呼吸作用过程中有H2O产生时，则可判断此过程:一定是_(有氧呼吸/无氧呼吸/酒精发酵 /乳酸 发酵 )。,C,有氧呼吸,3.4 有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系,有氧呼吸与无氧呼吸区别与联系,细胞质基质线粒体,需氧气、多种酶,二氧化碳和水,二氧化碳、酒精或乳酸,较多(2870kJ),较少(196.65kJ),第一阶段完全相同,细胞质基质,不需氧气、多种酶,都能将有机物分解，释放能量。,2、供原料：为其他化合物的合

11、成提供原料。,呼吸作用是三大类营养物质转化的枢纽。,三、细胞呼吸的意义,-用于各种耗能的生命活动：,注意： 不消耗ATP的过程有：,-可用于维持体温,自由扩散、协助扩散、渗透作用、吸胀作用、蒸腾作用,1、供能：,热 能,形成ATP,影响细胞呼吸的外界因素有： 温度、O2浓度、CO2浓度、含水量等。,（1）温度 原理:_,影响呼吸酶的活性,低温下贮存蔬菜、水果,应用：,大棚蔬菜夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量,例题：右图表示恒温动物和变温动物的呼吸速率与环境温度的关系，请分析A、B分别是什么类型的动物。,答：A是变温动物（如蛙） B是恒温动物（如小鼠）,将种子晒干，以减弱呼吸消耗，有利于贮藏

12、,（2）含水量,规律：在一定的范围内，细胞的呼吸强度随含水量的增加而加强，超过这个范围后，细胞的呼吸强度不再增加。,应用：,取适量干重相等的4份种子进行不同处理：甲-风干，乙-消毒后浸水萌发，丙-浸水后萌发，丁-浸水萌发后煮熟冷却、消毒。然后分别放入4个保温瓶中。一段时间后，种子堆内温度最高的是： ( ) A 甲 B 乙 C 丙 D 丁,C,（3）氧气浓度 无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制。 如图所示：,有氧抑制无氧呼吸, 有氧呼吸：在一定范围内，有氧呼吸速率随氧气浓度的增加而增强，但当氧气浓度增加到一定值时，由于受线粒体数量的限制

13、，呼吸作用强度不再增大。 如图所示：,绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌受氧气浓度的影响，两种呼吸及总呼吸速率的变化曲线如图所示：,P,O,CO2的释放总量,C点：只进行无氧呼吸，释放较多CO2。 D点：无氧呼吸停止,CB线的含义？C、D、B、P、A点的含义？水果、蔬菜的最佳保存点？为什么？,B点：细胞只进行有氧呼吸，有氧呼吸曲线与总呼吸曲 线重合,P点：有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2相等， A点: 总呼吸释放CO2最少,即消耗有机物最少,CB线：总呼吸曲线=有氧呼吸释放CO2量+ 无氧呼吸释放CO2量,最佳保存点：A点，此氧气浓度下，无氧呼吸受O2抑制较弱，有氧呼吸因O2浓度低也很微弱，总呼吸释

14、放CO2最少，即消耗有机物最少,拓展延伸一 细胞呼吸类型的判断,产乳酸的无氧呼吸,只进行有氧呼吸,产酒精的无氧呼吸,有氧呼吸、无氧呼吸,只进行有氧呼吸,（以葡萄糖为呼吸底物）,CO2释放量/O2吸收量=4/3, 无氧呼吸消耗葡萄糖速率等于有氧呼吸消耗葡萄糖速率,CO2释放量/O2吸收量4/3, 无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸消耗葡萄糖速率,CO2释放量/O2吸收量4/3, 无氧呼吸消耗葡萄糖速率小于有氧呼吸消耗葡萄糖速率,O2消耗量CO2释放量：,细胞进行有氧呼吸分解的底物不是糖类，可能是脂肪。,二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用,（4）二氧化碳浓度,增加CO2浓度，降低O2浓度有良好的保鲜效果

15、。,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。,细胞呼吸原理的应用,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。,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。,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，水稻根细胞就会无氧呼吸产生酒精

16、，时间长了，酒精会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。,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。,谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质合成为谷氨酸。谷氨酸经过进一步加工，就成为谷氨酸钠味精。,慢跑等有氧运动是人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体剧烈运动中，肌细胞因氧不足，要靠产生乳酸来获取能量。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。,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，要设法降低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机

17、物的消耗。 粮食储藏：零上低温、干燥、低氧 果蔬保鲜：零上低温（4）、湿度适中、低氧,细胞呼吸原理的应用,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,2、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,A,C,课后练习,3、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,4、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,D,A,5、种在湖边的玉米，长期被水淹，

18、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,6、同样消耗mol的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率是无氧呼吸能量转化效率的 、20倍 、19倍 、倍多 、12.7个百分点,D,B,7、陆生植物不能长期忍受无氧呼吸，其原因是 产生的酒精对细胞有毒害作用 产生的乳酸对细胞有毒害作用 没有专门的无氧呼吸结构 产生的能量太少 A、 B、 C、 D、 8、蛔虫在体外培养难成活的原因是 、失去运动能力 、失去捕食的能力 、不能忍受较高氧分压 、感觉太迟钝,9、豌豆发芽的早期，CO释放量比O吸收量多 倍，这是因为种子此时的（ ） 、无氧呼吸比有氧呼吸强 、光合作用比呼吸作用强 、有氧呼吸比无氧呼吸强 、呼吸作用比光合作用强 10、贮存水果和粮食时，充加CO或抽取空气，能延长贮存的时间，主要是由于（ ） 、抑制有氧呼吸 、促进有氧呼吸 、抑制无氧呼吸 、促进无氧呼吸,11.在有氧呼吸过程中，CO2的产生 和氧气的参与分别发生在（ ） A.第一阶段和第二阶段 B.第二阶段和第三阶段 C.第一阶段和第三阶段 D.都在第三阶段。,B,12. 苹果和马铃薯块茎进行无氧呼吸 的产物分别是（ ） A.乳酸、酒精和二氧化碳 B.都是酒精和