ATP的主要来源—细胞呼吸上课.ppt

1、10月7日，2013年度诺贝尔生理学或医学奖在瑞典揭晓，美国科学家詹姆斯E罗斯曼和兰迪谢克曼、德国科学家托马斯聚德霍夫共享奖项。他们的研究揭示了细胞如何组织其转运系统“囊泡转运”的奥秘。,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：,又叫生物氧化。,实质：氧化分解有机物释放能量,根据是否需要氧分为：,有氧呼吸,无氧呼吸,（主要形式）,现在地球上绝大多数生物的呼吸方式以哪种为主？为什么？,思考：,有氧呼吸 因为细胞呼吸的目的是为细胞生命活动提供能量，有氧呼吸比无氧呼吸放能效率高得多，所以有氧呼吸得到较大发展，成为主要方式。,呼吸：机体与

2、环境之间O2和CO2交换的过程。,细胞呼吸也称呼吸作用,是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解， 生成CO2或其他物质，释放出能量并生成ATP 的过程。,对比,呼吸和呼吸作用的区别,C6H12O6,6CO2,酶,6H2O,12H2O,线粒体,细胞质基质,一、有氧呼吸,有氧呼吸的三个阶段,葡萄糖的初步分解,场所：细胞质基质,丙酮酸彻底分解,场所：线粒体基质,H的氧化,场所：线粒体内膜,有氧呼吸三个阶段的比较,细胞质基质,主要是葡萄糖,丙酮酸H,少量,丙酮酸,CO2、H,少量,H、O2,H2O,大量,对比,主要场所：,线粒体,能量去向：,一部分以热能形式散失 另一部分转移到ATP中,总反应式：,有

3、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。,(1709kJ/mol,约60%),(1161kJ/mol,约40%),氧,多种酶,葡萄糖,CO2,H2O,能量,彻底氧化分解,许多ATP,无氧呼吸：一般是指细胞在缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物，同时释放出少量能量的过程。,葡萄糖,过程：,酒精+CO2+少量能量,酶,（大部分高等植物、酵母菌）,（马铃薯块茎、玉米胚、脊椎动物肌细胞、乳酸菌）,二、无氧呼吸,场所：细胞质基质,无氧呼吸总反应式,C6H12O6,酶,2 C3H6O3(乳酸),+ 少量能量,C6

4、H12O6,2 C2H5OH(酒精),+ 2CO2 + 少量能量,酶,例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官 （马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等）,例：大多数植物、酵母菌,同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？,发酵,微生物的无氧呼吸,（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,无氧呼吸的意义,高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。 人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。,三、有氧呼吸与无氧呼吸的比较,有氧呼吸

5、,无氧呼吸,不同点,相同点,场所,条件,产物,能量 变化,联系,实质,细胞质基质、线粒体,细胞质基质,需分子氧、需酶,不需分子氧、需酶,CO2、H2O,酒精和CO2或乳酸,释放大量能量，合成38ATP(三个阶段都有）,释放少量能量，合成 2ATP（第一阶段有）,从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同,分解有机物，释放能量，合成ATP,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,1.呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量

6、。,四、呼吸作用的意义：,2.呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。,思考：有氧呼吸中氧元素的来源和去路,特别提醒,有氧呼吸与线粒体 (1)有氧呼吸的场所并非只是线粒体： 真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。 原核细胞无线粒体，在细胞膜上和细胞质中进行有氧呼吸（硝化细菌、蓝藻）。 (2)无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸，如 哺乳动物成熟红细胞和蛔虫等。,典例导悟 下列有关呼吸作用的叙述中，错误的是() A蛔虫进行无氧呼吸 B哺乳动物的红细胞只能进行无氧呼吸 C长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物 D发酵和无氧呼吸并不是同一概念,答案C,自主梳理 1ATP

7、产生速率与O2供给量之间的关系,(1)A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。 (2)AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。 (3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。,2.呼吸作用类型的判断,(3)若有H2O产生，则一定有有氧呼吸。,且有氧呼吸分解的底物为葡萄糖,3影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用 (1)呼吸速率与温度的关系,温度对呼吸速率的影响是通过影响酶的活性实现的。最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降

8、低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，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，在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降低温度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。,(2)呼吸速率与O2浓度的关系,O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强 (受呼吸酶数量和活性等因素的限制)。,生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间； 中耕松土增加根的有氧呼吸； 在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可

9、抑制厌氧病原菌的繁殖。,(3)呼吸速率与含水量的关系,在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。 在作物种子储藏时，将种子风干，降低自由水含量，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。,（4）CO2的浓度,CO2是细胞呼吸的抑制剂。例：地窖储存食物,植物种子储存的适宜条件：,蔬菜水果储存的适宜条件：,低温、低氧、干燥,低温、低氧、适宜湿度,为延长水果的保存时间，一般向保鲜袋内充入N2或CO2的目的_。,抑制细胞呼吸,为促进植物根系从土壤中吸收矿质元素离子，常采用疏松土壤的方法，原因是_ _,根细胞吸收矿质元素离子 的方式为主动运输，疏松土壤能促进根细胞的有氧 呼吸，为吸收

10、离子提供能量,实验课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式,实验原理 1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。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下与酒精发生反应，变 成灰绿色。,二 作出假设,一 提出问题,三 设计实验,四 进行实验,五 分析实验现象，得出结论,六 表达和交流,探究实验的一般方法步骤,探究酵母菌细胞呼吸的方式,思考,1、本实验的自变量是什么？ 2、因变量是什么？ 3、设几组实验？属于对照实验还是对比实验？ （2个）（对

11、比实验） 4、怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活（怎样控制无关变量） ？ 配制适宜的酵母菌培养液，酵母菌属异养型生物，培养液中必须含有现成的有机物。 温度控制在2535,三 设计实验：,（有无氧气）,(是否有CO2和酒精产生),（相同且适宜）,5、怎样控制有氧和无氧的条件？ 6、怎样鉴定有无酒精产生？有无CO2产生？如何比较产生的CO2多少？,A组,B组,控制有氧和无氧的条件,通入O2,检验是否有CO2气体产生。,检验是否有CO2气体产生。,鉴定有无二氧化碳产生,1、二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊；,2、也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。,鉴定有无酒精产生,橙色的重铬酸钾(K2Cr

12、2O7)溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色,酵母菌培养液,澄清石灰水,无氧情况下的实验装置,B,B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。想一想这是为什么？,（B瓶中有一定量O2，待其被消耗完。）,酵母菌培养液,澄清石灰水,有氧情况下的实验装置,这样连接行吗？,通入空气,有氧情况下的实验装置,NaOH的作用是什么？,A,通入空气,除去空气中CO2,步骤一：配制酵母菌培养液,A组,B组,实验步骤,步骤二：组装有氧呼吸和无氧呼吸装置，放置在25-35 环境下培养8-9小时。,A实验组(有氧情况下),步骤三：鉴定是否有CO2产生;鉴定是否有酒精产生,A组,B组,橙色,实验

13、步骤,橙色,变混浊快,不出现灰绿色,变混浊慢,出现灰绿色,四 进行实验、观察、记录, 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞 呼吸，均能产生二氧化碳 在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产 生大量的二氧化碳。 在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产 生酒精和少量的二氧化碳。,五 分析实验现象，得出结论,B瓶封口放置一段时间,待酵母菌将B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,进入A瓶的空气先经过NaOH的锥形瓶，除去空气中的CO2,注意：,1.实验中的关键步骤,2.该实验是对比实验，有氧和无氧条件的实验都为实验组,（1） 只进行有氧呼吸； （2） 只进行无氧呼吸； （3） 有氧呼吸、无氧呼吸都有。,探究酵母菌细胞呼吸类型的装置,1左移，2不动，,1不动，2右移，,1左移，2右移，,预测结果及结论：,红色液滴,红色液滴,在上述这个装置中， 1、若把酵母菌改为乳酸菌，液滴移动有何变化？ 2、若采用以上装置研究绿色植物的细胞呼吸，在 外界条件上应特别注意什么？,(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测的种子进行消毒处理。 (2)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。 (3)若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将