第三节 ATP的主要来源——细胞呼吸.ppt

1、复 习 提 问,生物体生命活动的主要能源物质是什么？,生物体新陈代谢所需能量的直接来源是什么？,葡萄糖,ATP,那么：葡萄糖中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP的呢？,第3节 ATP的主要来源细胞呼吸,学习目标： 1、说出线粒体的结构和功能，分析线粒体与功能相适应的结构特点。 2、阐明有氧呼吸的过程. 3、探究酵母菌细胞呼吸方式。,问题探讨,18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧时需氧气，并把呼吸作用比作“缓慢燃烧过程”。后来人们发现呼吸作用的实质是有机物氧化分解，并释放能量。,讨论： 1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？ 2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么快吗？ 3.在无

2、氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？,区别呼吸与细胞呼吸?,呼吸： 机体与环境之间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,呼吸和细胞呼吸的区别,提出问题：细胞呼吸是否需要氧气？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？,酵母菌：一种单细胞的真菌（ 核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。以出芽生殖的方式产生后代。,真,若用300C的温水把买来的一包鲜酵母化开，用它发一块面团，几个小时后，面团便会渐渐膨大。用手抠开里面，你会发现面团里面变成蜂窝一样，有许多空隙，并

3、且你能闻到酒味和酵母菌产生的特殊香味。所以我们吃的面包和馒头比较松软，味道也好。,我们喝的啤酒、白酒、医院里的酒精、化妆品中的甘油，都是用酵母菌生产的。酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。,小资料,二、 探究酵母菌细胞呼吸的方式,加入酵母菌和面作成的馒头、面包松软多孔，是因为发酵产生气体所致，那么，产生的气体是什么呢？在什么情况下产生的？,思考,提出问题,设计实验,酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）,进行实验,验证假设、形成结论,作出假设,实验思路？,分析变量,自变量:,因变量:,无关变量:,细胞呼吸的条件,

4、细胞呼吸的产物,有氧,无氧,影响实验结果的可变因素,酒精、CO2,分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳,实验组,组A：有氧条件 组B：无氧条件,（对比实验）,3、设计实验,CO2的检测：,1.通入澄清的石灰水：澄清浑浊 2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝 绿黄,酒精的检测：,橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应： 橙色灰绿色,思考: 有氧和无氧条件下CO2和酒精产生的量的多少如何判断？,步骤一：配制酵母菌培养液,A组,B组,4.进行实验（实验步骤）,步骤二：A实验组(有氧情况下),步骤二：B实验组(无氧情况下),实验步骤,步骤三：鉴定是否有CO2产生;鉴定是否

5、有酒精产生,A组,B组,橙色,实验步骤,橙色,初 始,相同时间后,有氧装置,无氧装置,用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精,溶有重铬酸钾的浓硫酸,+有氧装置的酵母菌滤液,+无氧装置的酵母菌滤液,灰绿色,不变灰绿色,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,实验现象及分析,6.分析结果得出结论,酵母菌,有氧条件下产生大量CO2,无氧条件下产生酒精和少量CO2,呼吸作用的类型,有氧呼吸,无氧呼吸,探究：如何改进装置可以知道不是空气中的二氧化碳在起作用呢？,再探究,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,根据

6、呼吸过程中是否有氧参与， 我们把细胞呼吸分为,有氧呼吸,无氧呼吸,有氧呼吸是细胞呼吸的主要方式。,1、场所：,细胞质基质、线粒体,（主要）,一、有氧呼吸,含有与有氧呼吸有关的酶,线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构？,外膜,内膜,嵴,基质,C6H12O6,6CO2,12H2O,线粒体,细胞质基质,2、有氧呼吸的三个阶段,C6H12O6,酶,2C3H4O3+4 H +能量(少量) （丙酮酸）,场所：细胞质基质,酶,6CO2 +20 H +能量(少量),场所：线粒体基质,2C3H4O3,（丙酮酸）,酶,12H2O +能量（大量）,场所：线粒体内膜,24H + 6O2,+6H2O,H2O H H2O,O2

7、 H2O,C6H12O6 丙酮酸CO2,C、H、O的来龙去脉：,3、总反应式：,有氧呼吸三个阶段都释放能量,那么这些能量释放出来以后,有哪些去路?,热能,葡萄糖,CO2+H2O,能量,ADPPi,ATP,用于各项生命活动,2870kJ,约40,（体温的来源）,热能散失,38ATP(1161kJ),有氧呼吸的能量去路,什么是有氧呼吸？,4、定义：细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量，生成ATP的过程。,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,H2O,CO2、H,少量,H、O2,H2O,大量,对比,苹

8、果储藏久了为什么会有酒味呢？,无氧呼吸的场所在哪里呢? 反应是如何进行的呢？,无氧呼吸过程,细胞质基质,C6H12O6,酶,少量能量,(ATP),4H,2丙酮酸,(2C3H4O3),第一阶段,细胞质基质,酶,酶,(C2H5OH),酒精,+ CO2,(C3H6O3),乳酸,第二阶段,细胞质基质,1.反应过程,与有氧呼吸第一阶段相同,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,2C3H4O3 +4 H + 能量 （丙酮酸） （少量）,场所：细胞质基质,二、无氧呼吸,丙酮酸不彻底分解,场所：细胞质基质,C6H12O6,酶,2C3H4O3 （丙酮酸）+4 H + 少能,酶,2C3H6O3（乳酸）,A.乳酸发

9、酵,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）,C6H12O6,酶,2C2H5OH（酒精）,+ 2CO2,B.酒精发酵,例：大多数植物、酵母菌,酶,2C3H4O3 +4 H,2C3H4O3 （丙酮酸）+4 H + 少能,2C3H4O3 +4 H,无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量,生成少量ATP的过程。,你能参照有氧呼吸的概念给无氧呼吸一个定义吗？,1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol， 其中一部分以热能形式散失(约69%)； 另一部分转移到ATP中(61.08

10、kJ/mol,约31%)储存，形成2个ATP。,同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？,无氧呼吸中葡萄糖中的大部分能量存留在酒精或乳酸中,细胞有氧呼吸和无氧呼吸的比较,细胞质基质、线粒体,细胞质基质,O2、酶,缺氧或无氧、酶,H2O、CO2,C2H5OH、CO2或C3H6O3,释放大量能量，形成大量ATP,释放少量能量，形成少量ATP,第一阶段完全相同;分解有机物，释放能量,酶,1、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。,四、细胞呼吸的意义：,2、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。,在以葡萄糖为呼吸底物的状况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据,1、释放C

11、O2不消耗O2，,2、既不释放CO2也不消耗O2 ，,3、 CO2释放量等于O2消耗量，,4、 CO2释放量大于O2消耗量，,五、细胞呼吸方式的判断,只进行产生酒精的无氧呼吸,只进行产生乳酸的无氧呼吸,只进行有氧呼吸,有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时进行,（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。,酵母菌的细胞呼吸方式,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：,六、影响细胞呼吸的因素,1、温度 呼吸作用在最适 温度（2535） 时最强；,2、氧气 在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以下时，既进行有氧呼吸，又

12、进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。,3、CO2,4、水,从化学平衡角度析，CO2浓度增加，呼吸速率下降,呼吸作用的各种化学反应都是在水中进行的，自由水含量增加，代谢加强,六 细胞呼吸原理的应用,细胞呼吸的中间产物是各种有机物 之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产 实践中有广泛的应用。 1.发酵技术 2.农业生产 3.粮食储藏和果蔬保鲜 4、医学上,1.发酵技术,生产啤酒、果酒和白酒等 生产乳酸类、柠檬酸类饮料 生产味精、酱油和醋 应用于垃圾、废水的处理 利用发酵产生沼气,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

13、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。,2.农业生产,细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分裂、 植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此， 在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促 进作物的生长发育。,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

14、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酒精发酵，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。,3.粮食储藏和果蔬保鲜,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，又要设法降 低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。,水果的低温保鲜,粮食储藏,粮食储藏时，要

15、采用低氧、高CO2、零上低温、干燥等方法. 例：稻谷等种子含水量超过14.5时， 呼吸速率就会骤然增加 ，释放出的热量和 水分，会导致粮食霉变。,果蔬保鲜,为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用低氧、高CO2、零上低温、中等湿度等方法。 例：苹果、梨、柑、橘等果实在01时可储 藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低 温速冻等方法可保鲜68个月。 农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是 利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理,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。,4、医学,较深的伤口里缺少氧气，破伤风

16、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。,1 . 在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其 发酵，产生酒精。,2 . 在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收,3 . 在医学上：利用氧气

17、驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖,4 . 在物质的储存时：控制氧气的浓度，降低温度抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。,小结：,细胞呼吸,概念,方式,应用,有氧呼吸,氧气：透气或低氧充氮,温度：低温窖藏,水分：干燥贮粮,生物体内的有机物(糖类,脂类,蛋白质等)在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放能量的总过程。,无氧呼吸,总式：,课堂小结,课堂巩固,1、下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：,产生CO2的阶段（） 产生H2O的阶段（） 氧气参与的阶段（） 产生H的阶段（ ） 产生能量最多的阶段（）,二,三,三,一、二,三,2、有氧呼吸第一、二阶段的共同产物是 ACO2、A

18、TP BH、ATP、O2 CH、ATP DH、ATP、CO2,C,3、一运动员正在进行长跑锻练，从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如下图。图中P、Q、R三曲线依次代表 A、 O2、CO2、乳酸 B、乳酸、CO2、O2 C、 CO2、O2、乳酸 D、 CO2、乳酸、O2,4、有氧呼吸最常用的物质是( ) 、淀粉 、糖原 、葡萄糖 、ATP,C,5、酵母菌进行有氧呼吸时产生CO2的场所是( ) A、细胞质基质 B、核糖体 C、线粒体 D、叶绿体,C,6、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸的氧原子，18O转移的途径（ ） A 葡萄糖 - 丙酮酸 -水 B 葡萄糖 - 丙酮酸-氧 C 葡萄糖 - 氧 - 水 D 葡萄糖 -丙酮酸- 二氧化碳,D,7、呼吸过程中能产生ATP的场所有( ) A 细胞质基质 B 线粒体基质 C 线粒体内膜 D 核糖体,ABC,8、下列反应中，消耗1摩尔葡萄糖产生ATP最多的是 ( ) A、有氧呼吸 B、无氧呼吸 C、乳酸发酵 D、酒精发酵,A,9、长期生活在高原地区的人，一般情况下所需能量主要来自于（ ） A、有氧呼吸 B、有氧呼吸或无氧呼吸 C、无氧呼吸 D、有氧呼吸和无氧呼吸,A,10、下列有关有氧呼吸与无氧呼吸的相同点,不正确的是( ),A.都有从葡萄糖分解成丙酮酸的过程 B