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第第5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第3节节 ATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸人教版必修人教版必修1一、细胞呼吸一、细胞呼吸也称也称呼吸作用呼吸作用是指是指有机物有机物在在细胞内细胞内经过一系列的经过一系列的氧化分解氧化分解，生成生成COCO2 2或其他物质或其他物质，释放出能量释放出能量并生成并生成ATPATP的过程。的过程。注意：呼吸和呼吸作用的区别注意：呼吸和呼吸作用的区别氧化分解有机物，释放能量氧化分解有机物，释放能量实质：实质：第第3 3节节 ATPATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸二、细胞呼吸的方式：二、细胞呼吸的方式：探究探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌细胞呼吸的方式甜酒甜酒淀粉淀粉酵母菌酵母菌葡萄糖葡萄糖酵母菌酵母菌 细胞呼吸细胞呼吸酒精酒精+CO2+水水设计实验设计实验酒精和酒精和COCO2 2是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）提出问题提出问题进行实验进行实验验证假设、形成结论验证假设、形成结论CO2有氧有氧产生产生无氧无氧COCO2 2和酒精和酒精产生产生作出假设作出假设3.设计实验设计实验实验思路？实验思路？分析变量分析变量自变量自变量:因变量因变量:无关变量无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物细胞呼吸的产物 有氧有氧无氧无氧影响实验结果的可变因素影响实验结果的可变因素 酒精、酒精、COCO2 2分别给酵母菌提供分别给酵母菌提供有氧和无氧有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产的条件，一段时间后检测其产物是否含物是否含酒精或二氧化碳酒精或二氧化碳 COCO2 2的检测：的检测：1.1.通入澄清的石灰水：通入澄清的石灰水：澄清澄清浑浊浑浊2.2.溴麝香草酚蓝水溶液：溴麝香草酚蓝水溶液：蓝蓝 绿绿黄黄 酒精的检测：酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在橙色的重铬酸钾溶液在酸性酸性下与酒下与酒精发生反应：精发生反应：橙色橙色灰绿色灰绿色思考思考:有氧和无有氧和无氧条件下氧条件下COCO2 2和酒和酒精产生的量的多精产生的量的多少如何判断？少如何判断？材料用具材料用具mlml的平底烧瓶（或锥形瓶），的平底烧瓶（或锥形瓶），玻璃弯管，带孔的橡胶塞，天平，玻璃弯管，带孔的橡胶塞，天平，量筒，烧杯，试管，气泵、漏斗、量筒，烧杯，试管，气泵、漏斗、滤纸、玻璃棒、铁架台等滤纸、玻璃棒、铁架台等酵母粉，石灰水，氢氧化钠液，酵母粉，石灰水，氢氧化钠液，3的的葡萄糖溶液，重铬酸钾溶液（用于检葡萄糖溶液，重铬酸钾溶液（用于检测酒精）测酒精）对比实验对比实验设置两个或两个以上的实验组，通过对结果设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验关系，这样的实验叫做对比实验4.4.进行试验进行试验实验现象：实验现象：条件条件澄清石灰水澄清石灰水/出现的时间出现的时间重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸溶液浓硫酸溶液有氧有氧无氧无氧变混浊快变混浊快无变化无变化变混浊慢变混浊慢出现灰绿色出现灰绿色5.5.分析结果得出结论分析结果得出结论酵母菌酵母菌有氧条件下产生有氧条件下产生大量大量COCO2 2无氧条件下产生无氧条件下产生酒精和少量酒精和少量COCO2 2呼吸作用的类型呼吸作用的类型有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸探究：探究：如何改进装置可以知道不是空气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？中的二氧化碳在起作用呢？再探究再探究有人认为：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？观点？葡萄糖葡萄糖 水溶液水溶液 葡萄糖葡萄糖 水溶液水溶液线粒体的结构示意图线粒体的结构示意图外膜外膜内膜内膜基质基质嵴嵴三、有氧呼吸三、有氧呼吸1 1、场所：、场所：在线粒体和在线粒体和细胞质基质细胞质基质2 2、有氧呼吸最常利用的物、有氧呼吸最常利用的物质质-葡萄糖葡萄糖(C(C6 6H H1212O O6 6)C C6 6H H1212O O6 66CO6CO2 2少量能量少量能量ATPATP热量热量酶酶6H6H2 2O O20H20H12H12H2 2O O大量大量能量能量ATPATP热热量量线粒体线粒体少量能量少量能量ATPATP热热量量4H4H6O6O2 2酶酶细胞质基质细胞质基质2 2丙酮酸丙酮酸酶酶你能找出图中的错误吗？你能找出图中的错误吗？有氧呼吸的三个阶段有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C6H12O6酶酶2CH3COCOOH+4 H+能量能量(少量少量)（丙酮酸）（丙酮酸）场所：细胞质基质场所：细胞质基质丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解酶酶6CO2+20 H+能量能量(少量少量)场所：线粒体基质场所：线粒体基质2CH3COCOOH（丙酮酸）（丙酮酸）H的氧化的氧化酶酶12H2O +能量能量（大量大量）场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜24H+6O2+6H2O细胞膜细胞膜线粒体线粒体 有氧呼吸有氧呼吸H H2 2O H O H H2O O2 HH2 2O OC6H12O6 丙酮酸丙酮酸CO2丙酮酸丙酮酸H HH H2 2O OH HH H2 2O OC6H12O6C6H12O6+6H2O+6*O2 6CO2+12H2*O+能量能量酶酶C：H：O：C C、HH、OO的来龙去脉：的来龙去脉：C6H12O6 丙酮酸丙酮酸H2OCO2 已知：1mol葡萄糖在体外燃烧可以产生2870 kJ能量，而经过细胞有氧呼吸则可以使1161 kJ能量储存在ATP中；ADP转化为ATP需要吸收30.54 kJ能量。试计算：1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？2.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少分子ATP？3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？热能热能葡萄糖葡萄糖COCO2 2+H+H2O O能量能量ADPADPPiPiATPATP用于各项用于各项生命活动生命活动2870kJ2870kJ约约4040（体温的来源）（体温的来源）1mol1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ/mol2870kJ/mol的能量，的能量，其中一部分以其中一部分以热能热能形式散失形式散失(约约60%)60%)；另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中(1161kJ/mol(1161kJ/mol，约，约40%)40%)储存，约形成储存，约形成3838个个ATPATP。场所：场所：线粒体线粒体和细胞质基质和细胞质基质能量去向：能量去向：一部分以热能形式散失一部分以热能形式散失 另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中总反应式：总反应式：有氧呼吸概念：有氧呼吸概念：细胞在细胞在_的参与下，通过的参与下，通过_的催化作用，把的催化作用，把_等有机物等有机物_，产生，产生_和和_，释放，释放_,_,生成生成_的过程。的过程。C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO 6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量酶酶有氧呼吸小结有氧呼吸小结(1709kJ/mol,(1709kJ/mol,约约60%)60%)(1161kJ/mol,(1161kJ/mol,约约40%)40%)氧氧多种酶多种酶葡萄糖葡萄糖COCO2 2H H2 2O O能量能量彻底氧化分解彻底氧化分解许多许多ATPATP3838个个ATPATP有氧呼吸有氧呼吸 场场 所所 反应物反应物 产产 物物 释能释能第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段有氧呼吸三个阶段的比较有氧呼吸三个阶段的比较细胞质细胞质基质基质主要是主要是葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸HH少量少量丙酮酸丙酮酸,H,H2 2O OCOCO2 2、HH少量少量HH、O O2 2H H2 2O O大量大量线粒体线粒体基质基质线粒体线粒体内膜内膜对比对比四、无氧呼吸四、无氧呼吸1.1.葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C6H12O6酶酶+4H+能量能量2.2.场所：细胞质基质场所：细胞质基质3 3、过程、过程与有氧呼吸第一阶段相同与有氧呼吸第一阶段相同（少量）（少量）2C2C3 3H H4 4O O3 3（丙酮酸）（丙酮酸）1 1、无氧呼吸的定义、无氧呼吸的定义细胞在细胞在无氧无氧的条件下，通过的条件下，通过酶酶的催化作用，把糖类等有机物分解为的催化作用，把糖类等有机物分解为不彻底不彻底的氧化产物，同时释放出的氧化产物，同时释放出少量少量能量的过程。能量的过程。酶酶+2CO+2CO2 2+能量能量2C2C3 3H H4 4O O3 3（1 1）酒精发酵酒精发酵（少量）（少量）C2H5OH（酒精）（酒精）例：例：大多数植物、酵母菌大多数植物、酵母菌细胞质基质细胞质基质丙酮酸不彻底分解丙酮酸不彻底分解2 2、（2 2）乳酸发酵）乳酸发酵细胞质基质细胞质基质2C2C3 3H H4 4O O3 3酶酶C3H6O3（乳酸）（乳酸）+能量能量（少量）（少量）例：例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）3 3、无氧呼吸总反应式：、无氧呼吸总反应式：C6H12O6酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3少量能量少量能量2C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2少量能量少量能量C6H12O6酶酶4 4、能量去向：、能量去向：1mol1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol196.65kJ/mol，其中一部分以热能形式散失其中一部分以热能形式散失(约约69%)69%)；另一部分转移另一部分转移到到ATPATP中中(61.08kJ/mol,(61.08kJ/mol,约约31%)31%)储存，形成储存，形成2 2个个ATPATP。有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸 有那些主要区别？有那些主要区别？比较比较有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸场所场所是否需氧是否需氧分解产物分解产物释放能量释放能量实质实质联系联系线粒体细胞质基质线粒体细胞质基质 细胞质基质细胞质基质需氧需氧不需氧不需氧CO2,H2O酒精和酒精和CO2、乳酸、乳酸较多较多,ATP多多较少较少,ATP少少分解有机物，释放能量，供生命活动分解有机物，释放能量，供生命活动第一阶段完全相同第一阶段完全相同五、细胞呼吸意义五、细胞呼吸意义1.为生命活动提供能量为生命活动提供能量2.为体内其他化合物的合成提供原料为体内其他化合物的合成提供原料六、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用六、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用 1 1、温度、温度：主要是影响：主要是影响酶的活性酶的活性应用：应用：蔬菜和水果储存应降温；大棚栽培植物有昼夜温差蔬菜和水果储存应降温；大棚栽培植物有昼夜温差 2 2 氧气氧气：直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧：直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧气的存在对无氧呼吸有抑制作用气的存在对无氧呼吸有抑制作用应用：应用：蔬菜和水果储存；氧浓度控制在呼吸作用最低点。蔬菜和水果储存；氧浓度控制在呼吸作用最低点。施肥后，中耕松土，提高肥效施肥后，中耕松土，提高肥效 4 4 水水：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强 3 3 二氧化碳二氧化碳：使呼吸酶活性下降；：使呼吸酶活性下降；在在COCO2 2浓度上升到浓度上升到110%110%以上时呼吸作用明显被抑制以上时呼吸作用明显被抑制应用：应用：北方地窖，蔬菜保鲜，保鲜袋中自体保鲜北方地窖，蔬菜保鲜，保鲜袋中自体保鲜应用：应用：种子储存应晒干，降低呼吸作用种子储存应晒干，降低呼吸作用粮食储藏粮食储藏 粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。抑制细胞呼吸，延长保存期限。例：稻谷等种子含水量超过例：稻谷等种子含水量超过14.514.5时，呼吸速时，呼吸速率就会骤然增加率就会骤然增加 ，释放出的热量和水分，会导，释放出的热量和水分，会导致粮食霉变。致粮食霉变。果蔬保鲜果蔬保鲜 为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、冲氮气或降低温度等方法。冲氮气或降低温度等方法。例：苹果、梨、柑、橘等果实在例：苹果、梨、柑、橘等果实在0 011时可储藏几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方法可保鲜6 68 8个月。个月。农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用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。水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。1、适宜的温度条件下，在下列装置中、适宜的温度条件下，在下列装置中都加入酵母（内有活酵母菌），其中适都加入酵母（内有活酵母菌），其中适于产生酒精的装置是（于产生酒精的装置是（）A练习：练习：3、有氧呼吸中产生能量最多的是（、有氧呼吸中产生能量最多的是（）A A形成二氧化碳时形成二氧化碳时 B B形成形成H H时时 C C形成水时形成水时 D D形成丙酮酸时形成丙酮酸时2、在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（、在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（）与氢结合生成水与氢结合生成水 与碳结合生成二氧化碳与碳结合生成二氧化碳 在线粒体中被消耗在线粒体中被消耗 在线粒体和细胞质基质在线粒体和细胞质基质中被消耗中被消耗 A A B B C C D D A C4、与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是、与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是（）.分解有机物分解有机物 .释放能量释放能量 .需要酶催化需要酶催化 .有机物分解不彻底有机物分解不彻底5、新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，适当延长、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（保鲜时间的生理原因是（）A.A.呼吸作用减弱呼吸作用减弱 B.B.呼吸作用加强呼吸作用加强 C.C.光合作用减弱光合作用减弱 D.D.促进了物质的分解促进了物质的分解 D A6、在线粒体内进行的有氧呼吸的过程是、在线粒体内进行的有氧呼吸的过程是().第一、二阶段第一、二阶段 .第一、三阶段第一、三阶段.第二、三阶段第二、三阶段 .第一、二、三阶段第一、二、三阶段7、把小白鼠和青蛙从、把小白鼠和青蛙从25的室温中移至的室温中移至5的环境中，这两种动物的需氧量会发生什么的环境中，这两种动物的需氧量会发生什么变化？变化？()A.A.两种动物的耗氧量都减少两种动物的耗氧量都减少 B.B.两种动物的耗氧量都增加两种动物的耗氧量都增加 C.C.青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加 D.D.青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少CC细胞内细胞内 +有机物有机物+水水 COCO2 2能能 量量呼吸作用（本质）呼吸作用（本质）呼吸现象和呼吸作用呼吸现象和呼吸作用O2O2呼吸（现象）呼吸（现象）呼吸器官呼吸器官血液循环血液循环血液循环血液循环呼吸器官呼吸器官COCO2 2气体运输气体运输+初初 始始 相同时间后相同时间后有有氧装置氧装置无无氧装置氧装置用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精溶有重铬酸溶有重铬酸钾的浓硫酸钾的浓硫酸+有氧装置的有氧装置的酵母菌滤液酵母菌滤液+无氧装置的无氧装置的酵母菌滤液酵母菌滤液灰绿色灰绿色不变灰绿色不变灰绿色实验实验细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖现象：不发光现象：不发光 发光发光细胞质基质细胞质基质首先把葡萄糖分解的场所是细胞质基质首先把葡萄糖分解的场所是细胞质基质
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