教育专题：53《ATP的主要来源──细胞呼吸》

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,ATP,的主要来源 细胞呼吸,山西省浑源中学,高一生物组,导学问题,1,1.,细胞呼吸的概念,2.,探究实验的基本步骤,3.“,探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验原理、过程分别是什么？,4.,细胞呼吸的方式,5.,线粒体的结构及其功能,导学问题,2,1.,有氧呼吸的过程（提示：写出三阶段的反应式、场所及其总反应式）,2.,有氧呼吸的概念,3.,无氧呼吸的过程,4.,无氧呼吸的概念,5.,举例说明细胞呼吸的应用,生物体内的,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,并且,生成,ATP,的过程，叫做,细胞呼吸,。,一、细胞呼吸的概念,二、细胞呼吸的方式,提出问题：,细胞呼吸一定需要氧的参与吗？,（一）探究酵母菌细胞呼吸 的方式,一、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,CO,2,，,无氧呼吸产生酒精和,CO,2,2,、,CO,2,的检测方法,（,1,）,CO,2,使澄清石灰水变浑浊,（,2,）,CO,2,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、实验假设,酵母菌在有氧情况下进行,有氧呼吸，产生,CO,2,，在无氧情况下进行,无氧呼吸，产生,CO,2,和酒精,。,三、实验用具（略）,NaOH,溶液和澄清石灰水的作用是什么？,四、实验结果预测,1,、酵母菌在,有氧和无氧情况下均产生了,CO,2,，能使澄清石灰水变浑浊,。,2,、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶液发生显色反应；在,无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶液发生灰绿色显色反应,。,3,、酵母菌的,有氧呼吸比无氧呼吸释放的,CO,2,要多,观测、记录,条件,澄清石灰水,/,出现的时间,重铬酸钾,-,浓硫酸溶液,有氧,无氧,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,实验结果,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,CO,2,和,H,2,O,。,在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的,CO,2,。,（二）有氧呼吸,1,、有氧呼吸的主要场所：,线粒体,基质,外膜,内膜,嵴,1.,线粒体的膜结构有什么特点？,2.,线粒体的那些结构特点是使其适应有氧呼吸的功能？,双层膜结构、内膜向内折叠成嵴,内膜的面积增大、基质和内膜上含各种与有氧呼吸有关的酶,3.,线粒体的分布,代谢旺盛的细胞线粒体多，如心肌细胞、肝细胞。,2,、有氧呼吸的过程,葡萄糖的初步分解,C,6,H,12,O,6,酶,+4H+,能量,场所：细胞质基质,（少量）,2C,3,H,4,O,3,丙酮酸彻底分解,酶,6CO,2,+20H+,能量,场所：线粒体,H,的氧化,酶,12H,2,O+,能量,场所：线粒体,24H+6O,2,+6H,2,O,（大量）,（少量）,2C,3,H,4,O,3,葡萄糖,H,2,O,O,2,丙酮酸,CO,2,H,H,酶,酶,酶,少量能量,少量能量,大量能量,H,2,O,线粒体,释放能量,产物,反应物,场所,有氧呼吸过程,第二阶段,第一阶段,细胞质,基质,主要是葡萄糖,丙酮酸,H,少量。,形成少 量,ATP,第三阶段,线粒体基质,线粒体内膜,丙酮酸,H,2,O,CO,2,、,H,少量。,形成少量,ATP,大量。,形成大量,ATP,H,2,O,H,、,O,2,有氧呼吸过程：,有氧呼吸总反应式：,C,6,H,12,O,6,+6H,2,O+6O,2,酶,6CO,2,+ 12H,2,O +,能量,有氧呼吸,是指细胞在,氧,的参与下，通过,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,。,3,、有氧呼吸的概念,比较,有机物,体外燃烧,细胞内有氧呼吸,能量释放,反应场所,剧烈、快速,一次性,温和、有序,逐步释放,反应条件,4,、能量去向：,葡萄糖在细胞内被氧化分解，产生的能量都储存在,ATP,了吗？,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？,1mol,葡萄糖彻底氧化分解，共释放,2870kJ/mol,的能量，其中一部分以,热能,形式散失,(,约,60%),； 另一部分转移到,ATP,中,(1161kJ/mol,，约,40%),储存，约形成,38,个,ATP,。,（,三,）,无氧呼吸,葡萄糖的初步分解,C,6,H,12,O,6,酶,+ 4H +,能量,场所：细胞质基质,1,、,与有氧呼吸第一阶段相同,（少量）,2C,3,H,4,O,3,（丙酮酸）,丙酮酸不彻底分解,酶,C,3,H,6,O,3,细胞质基质,（,1,）乳酸发酵,2,、,（少量）,2C,3,H,4,O,3,（乳酸）,+,能量,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,等）,酶,+ 2CO,2,+,能量,2C,3,H,4,O,3,（,2,）,酒精发酵,（少量）,C,2,H,5,OH,（酒精）,例：,大多数植物、酵母菌,细胞质基质,3,、无氧呼吸总反应式：,C,6,H,12,O,6,酶,2C,3,H,6,O,3,少量能量,2C,2,H,5,OH,2CO,2,少量能量,C,6,H,12,O,6,酶,4,、无氧呼吸的主要场所：,细胞质基质,5,、能量去向：,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,(61.08kJ/mol,约,31%),储存，形成,2,个,ATP,。,在无氧呼吸中，无论是乳酸发酵、还是酒精发酵，都,只在第一阶段释放少量能量，生成少量,ATP,，其余大部分能量则存留在乳酸或酒精中。,无氧呼吸一般是指细胞在,无氧,条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成为,不彻底,的氧化产物,，,产生乳酸或者酒精和二氧化碳,，释放能量，生成,少量,ATP,的过程。,6,、无氧呼吸的概念,a.,高等植物,在水淹、,缺氧,的情况下，可以进行短时间的,无氧呼吸,，产生酒精和二氧化碳。,玉米胚、马铃薯块茎、,甜菜块根,缺氧时，可产生乳酸；,进行无氧呼吸的生物或 器官组织,b.,高等动物和人体,在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现,无氧呼吸,，在肌肉内,产生乳酸,，,引起肌肉酸胀。,c.,酵母菌,有氧呼吸,二氧化碳和水；,无氧呼吸,酒精和二氧化碳。,三、有氧呼吸与无氧呼吸的区别,类型,有氧呼吸,无氧呼吸,不,同,点,反应条件,需要,O,2,、酶和适宜的温度,不需要,O,2,，需要酶和适宜的温度,呼吸场所,第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内,全过程都在细胞质基质中,分解产物,CO,2,和,H,2,O,CO,2,和酒精或乳酸,释放能量,释放大量能量,释放少量能量,特点,有机物彻底分解，能量完全释放,有机物没有彻底分解，能量没完全释放,相互联系,其实质都是分解有机物，释放能量，生成,ATP,供生命活动需要；第一阶段,(,从葡萄糖到丙酮酸,),完全相同,葡萄糖,丙酮酸,6H,2,O+6CO,2,+,能量（大量）,2C,2,H,5,OH +2CO,2,+,能量（少量）,2C,3,H,6,O,3,+,能量（少量）,或,酶,酶,有氧呼吸与无氧呼吸之间的联系,1,第一阶段完全相同,(,从葡萄糖到丙酮酸,),2,实质相同,(,氧化分解有机物，释放能量,),3,有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化发展而来的,联系：,四、细胞呼吸原理的应用,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。,珠江啤酒厂,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。,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。,五、影响细胞呼吸的外部因素,（,1,）温度：,细胞呼吸的过程受酶催化，酶的活性受温度影响，故温度影响细胞呼吸的强度。,温度过高或过低，细胞呼吸强度都会下降（或减弱）,。,（,2,）氧气：,有氧呼吸需氧，无氧呼吸不需氧；有氧存在时，无氧呼吸会受到抑制。,（,3,）二氧化碳：,当外界二氧化碳浓度增大时，呼吸速率减慢，有氧呼吸受到抑制。,如何利用呼吸作用的原理进行水果和蔬菜的贮藏和保鲜？,低温、低氧、高二氧化碳（或充氮气）,酶,酶,酶,酶,小结：,（,1,）,A,瓶加入的试剂是,_,，其目的是,_,NaOH,使进入,B,瓶的空气先经过,NaOH,处理，排除空气中,CO,2,对实验结果的干扰。,（,3,）图中装置有无错误之处？请指出。,（,2,）,C,瓶和,E,瓶加入的试剂是,_,，,其作用是,_,澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）,检测CO,2,的产生,（,4,）,D,瓶应封口一段时间后，再连通,E,瓶，其原因是,_,D瓶应封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完。再连通E瓶，就可以确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的CO,2,是酵母菌的无氧呼吸所产生的,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,练习：,、人体进行有氧呼吸的主要场所是,、肺细胞、血细胞,、线粒体、细胞质基质,、有氧呼吸最常用的物质是,、淀粉、糖原,、葡萄糖、,ATP,、在线粒体内进行的有氧,呼吸的过程是,、第一、二阶段,、第一、三阶段,、第二、三阶段,、第一、二、三阶段,、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,、同样消耗,mol,的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率比无氧呼吸能量转化效率多,、,20,倍,、,19,倍,、倍多,、,12.7,个百分点,蔬 果 的 低 温 保 鲜,7,、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,8,、种在湖边的玉米，长期被水淹，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,9,、把小白鼠和青蛙从,25,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变化,A,、两种动物的耗氧量都减少,B,、两种动物的耗氧量都增加,C,、青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加,D,、青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少,10,、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,、,O,2,、,CO,2,、乳酸,B,、乳酸、,CO,2,、,O,2,C,、,CO,2,、,O,2,、乳酸,D,、,CO,2,、乳酸、,O,2,