5.3 ATP的主要来源——细胞呼吸 (共46张PPT)

第五章第五章 细胞的能量供应和应用细胞的能量供应和应用第第3 3节节 ATPATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸一、细胞呼吸一、细胞呼吸1 1、概念：、概念：有机物在细胞内经过一系列的氧化有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成分解，最终生成COCO2 2和其他产物，并且释放出和其他产物，并且释放出能量并生成能量并生成ATPATP的过程，叫做的过程，叫做细胞呼吸（又叫细胞呼吸（又叫生物氧化）生物氧化）2 2、实质：、实质：有机物氧化分解，释放能量的过程有机物氧化分解，释放能量的过程3 3、分类：、分类：细胞呼吸细胞呼吸有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸二、有氧呼吸二、有氧呼吸（一）概念：（一）概念： 细胞在细胞在氧氧的参与下，通过酶的催化作用，的参与下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物把葡萄糖等有机物彻底氧化分解彻底氧化分解，产生，产生COCO2 2和和H H2 2O O，释放能量，生成，释放能量，生成大量大量ATPATP的过程。的过程。（二）特点：（二）特点： 1 1、有、有氧气氧气参与参与 2 2、有机物被、有机物被彻底氧化分解彻底氧化分解为为COCO2 2和和H H2 2O O 3 3、释放出、释放出大量能量大量能量线粒体线粒体外膜外膜嵴嵴内膜内膜线线粒粒体体外膜外膜内膜内膜基质基质含含有氧呼吸酶有氧呼吸酶（三）场所：（三）场所： 线粒体线粒体、细胞质基质、细胞质基质C C6H H12O O6+6H+6H2O+6OO+6O26CO6CO2+12H+12H2O+O+酶酶能量能量 （四）总反应式：（四）总反应式：C C6H H12O O62 2丙酮酸丙酮酸+ H + H +酶酶少量能量少量能量 （五）过程：（五）过程：（三个阶段）（三个阶段） 1 1、第一阶段、第一阶段（细胞质基质细胞质基质） 2 2、第二阶段、第二阶段（线粒体基质线粒体基质）H+ OH+ O2 H H2O +O +酶酶大量能量大量能量 3 3、第三阶段（、第三阶段（线粒体内膜线粒体内膜）COCO2 + H + H +酶酶少量能量少量能量 丙酮酸丙酮酸 + H+ H2O O葡萄糖葡萄糖少量能量少量能量 2 丙酮酸丙酮酸H少量能量少量能量 HO2 H2OCO2H2O酶酶酶酶酶酶细胞质基质细胞质基质线粒体基质线粒体基质大大量量能能量量线粒体内膜线粒体内膜注意：注意：1、葡萄糖不能直接进入线粒体、葡萄糖不能直接进入线粒体2、没有线粒体也可以进行有氧呼吸、没有线粒体也可以进行有氧呼吸3、有氧呼吸产生的、有氧呼吸产生的CO2的的O来自（来自（ ） 水中的水中的O全部来自（全部来自（ ）；）； 水中的水中的H来自（来自（ ）葡萄糖和水葡萄糖和水O2葡萄糖和水葡萄糖和水酶酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O +能量能量（六）能量：（六）能量：1mol葡萄糖葡萄糖2870kj1161kj 38ATP其余能量其余能量（维持体温）（维持体温）能量去向：能量去向：热能热能散失（约散失（约60%60%）ATPATP（约（约40%40%） 有氧呼吸和燃烧的区别：有氧呼吸和燃烧的区别：（1 1）相同点：）相同点：都是有机物氧化分解过程，释都是有机物氧化分解过程，释放出来的总能量也是相同的。放出来的总能量也是相同的。（2 2）不同点：）不同点：由由酶酶催化，催化，温和条件温和条件下；下；逐步放能逐步放能；能量大部分以能量大部分以热能热能散失，部分储存在散失，部分储存在ATPATP中中三、无氧呼吸三、无氧呼吸（一）概念：（一）概念：细胞在细胞在无氧无氧的条件下，通过酶的催的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底不彻底的氧的氧化产物，同时释放出化产物，同时释放出少量能量少量能量的过程的过程（二）特点：（二）特点： 1 1、在、在无氧无氧条件下进行条件下进行 2 2、有机物、有机物不彻底不彻底氧化分解氧化分解 3 3、只能产生、只能产生少量能量少量能量 4 4、（四）总反应式：（四）总反应式：（三）场所：（三）场所：C6H12O6酶酶2C3H6O3（乳酸）（乳酸）+ 能量能量 乳酸发酵乳酸发酵 例：例：动物动物和和人人、乳酸菌乳酸菌、高等植物的某些器官、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）C6H12O6酶酶2C2H5OH（酒精）（酒精）+ 2CO2+ 能量能量酒精发酵酒精发酵 例：大多数植物、例：大多数植物、酵母菌酵母菌1 1、苹果贮存久了，为什么会有酒味？、苹果贮存久了，为什么会有酒味？2 2、植物的根长期被水淹，为什么植物不能、植物的根长期被水淹，为什么植物不能存活存活3 3、剧烈运动后上肢和下肢往往会产生酸、剧烈运动后上肢和下肢往往会产生酸痛的感觉，为什么？痛的感觉，为什么？思考：思考：无氧呼吸无氧呼吸产生了产生了酒精酒精，酒精对根细胞有毒害作用，酒精对根细胞有毒害作用无氧呼吸无氧呼吸产生了产生了酒精酒精无氧呼吸无氧呼吸产生了产生了乳酸乳酸 C C6H H12O O62 2丙酮酸丙酮酸+ H+ H+酶酶能量能量 （五）过程（五）过程（ 阶段均在阶段均在细胞质基质细胞质基质） 2丙酮酸丙酮酸酶酶12酒精酒精 + 2CO2酶酶22乳酸乳酸1mol葡萄糖葡萄糖196.65kj能量能量61.08kj能量能量ATP其余能量其余能量（维持体温）（维持体温）（六）能量：（六）能量：能量转换率能量转换率= 61.08/196.65 = 31%= 61.08/196.65 = 31%思考：思考：同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？释放少量能量？大部分能量存留在酒精或乳酸中大部分能量存留在酒精或乳酸中 类型类型项目项目 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸 区区 别别 场场 所所 条条 件件 产产 物物 释释 能能 联联 系系细胞质基质、细胞质基质、线线粒体粒体（主要）（主要）细胞质基质细胞质基质需需氧氧、酶等、酶等不需氧、酶不需氧、酶大量（大量（38ATP38ATP）少量（少量（2ATP2ATP）两者第一阶段完全相同两者第一阶段完全相同都分解有机物，释放能量，合成都分解有机物，释放能量，合成ATPATP四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较二氧化碳和二氧化碳和水水酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳 或乳酸或乳酸 1、对于植物的某一器官，只能进行一种形式、对于植物的某一器官，只能进行一种形式的的 无氧呼吸，产生无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳或产生或产生乳酸乳酸。 稳定的化学能稳定的化学能 ATPATP中中 活跃的化学能活跃的化学能+热能热能注意：注意：2五、细胞呼吸的作用五、细胞呼吸的作用、为生物体的生命活动提供能量。、为生物体的生命活动提供能量。、为体内其它化合物的合成提供原料。、为体内其它化合物的合成提供原料。六、六、影响呼吸作用的因素影响呼吸作用的因素1、温度、温度温度温度呼吸速率呼吸速率应用：应用：低温低温储存瓜果蔬菜储存瓜果蔬菜 夜间适当降温，提高产量夜间适当降温，提高产量影响酶的活性六、六、影响呼吸作用的因素影响呼吸作用的因素2、水、水应用：应用：种子种子风干风干储存储存 水果蔬菜水果蔬菜湿度适中湿度适中储存储存3、CO2浓度浓度应用应用：充入：充入CO2有利于储存蔬菜水果有利于储存蔬菜水果4、O2浓度：浓度：应用应用： 低氧低氧（补充（补充N2或或CO2）有利于有利于储存蔬菜水果储存蔬菜水果 中耕松土中耕松土，七、细胞呼吸原理的应用实例七、细胞呼吸原理的应用实例农业：农业：粮食储存：低温、干燥、低氧、高粮食储存：低温、干燥、低氧、高CO2 水果储存：低温、水分适中、低氧、高水果储存：低温、水分适中、低氧、高CO2 中耕松土中耕松土医学：医学： 伤口包扎要透气伤口包扎要透气（破伤风芽孢杆菌是（破伤风芽孢杆菌是厌氧菌）厌氧菌） 氧气驱蛔虫氧气驱蛔虫食品：食品：酵母菌酵母菌（酿酒，先通气，在密闭）（酿酒，先通气，在密闭） 乳酸菌乳酸菌（酸奶、泡菜）、了解：（酸奶、泡菜）、了解：醋酸杆菌（酿醋酸杆菌（酿醋）、谷氨酸棒状杆菌（制味精）、醋）、谷氨酸棒状杆菌（制味精）、体育：体育：提倡慢跑等有氧运动提倡慢跑等有氧运动有氧运动有氧运动是指人体细胞充分是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。呼吸可以获得较多的能量。无氧运动无氧运动中，肌细中，肌细胞因氧不足，要靠胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能乳酸发酵来获取能量，会引起人有肌量，会引起人有肌肉酸胀乏力的感觉。肉酸胀乏力的感觉。 酵母菌酵母菌：单细胞：单细胞真菌真菌, ,在有氧和无在有氧和无氧条件下都能生存。氧条件下都能生存。酵母菌的酒精发酵：酵母菌的酒精发酵：C6H12O6酶酶2C2H5OH+2CO2+能量能量实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式二二 作出假设：作出假设：一一 提出问题：提出问题：酵母菌在有氧还是无氧条件下产生酒精酵母菌在有氧还是无氧条件下产生酒精? ?酵母菌在有氧、无氧条件下是否都能产生的酵母菌在有氧、无氧条件下是否都能产生的COCO2 2？产生的？产生的COCO2 2是否一样多是否一样多? ?酵母菌在酵母菌在无氧无氧条件下产生酒精。条件下产生酒精。酵母菌在有氧、无氧条件下都能产生的酵母菌在有氧、无氧条件下都能产生的COCO2 2， 且且有氧条件有氧条件下产生的下产生的COCO2 2比比无氧条件无氧条件下多。下多。三三 设计实验：设计实验：思考一思考一：怎样检测有无：怎样检测有无CO2、酒精产生？、酒精产生？ 检测有无二氧化碳产生：检测有无二氧化碳产生： 原理：原理： CO CO2 2可使澄清的石灰水可使澄清的石灰水变混浊变混浊 可使溴麝香草酚蓝水溶液可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄由蓝变绿再变黄检测有无酒精产生检测有无酒精产生原理：原理： 橙色的重铬酸钾橙色的重铬酸钾(K(K2 2CrCr2 2O O7 7) )溶液，在酸性条溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色具体做法是：具体做法是： 取两支大小相同、洁净的试管，编号为取两支大小相同、洁净的试管，编号为1、2；各取各取2mL ，分别注，分别注入入 中；中；再向两支试管中各滴再向两支试管中各滴加加 ，摇匀，摇匀观察观察 。酵母菌培养液的滤液酵母菌培养液的滤液1、2号试管号试管0.5mL溶有溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸重铬酸钾的浓硫酸试管中溶液颜色的变化试管中溶液颜色的变化思考二：怎样设计对比实验思考二：怎样设计对比实验有氧条件和无氧条件的对比有氧条件和无氧条件的对比思考三：怎样控制变量思考三：怎样控制变量自变量：自变量： 怎样控制？怎样控制？因变量：因变量：氧气的有无氧气的有无无氧组：无氧组： 装置密闭，不通氧装置密闭，不通氧有氧组：有氧组：装置密闭，定时通入足够装置密闭，定时通入足够的氧气的氧气 有无酒精产生、有无有无酒精产生、有无CO2产生、产生、CO2产产生的多少生的多少细胞呼吸的方式细胞呼吸的方式无关变量：无关变量： 注意等量原则：注意等量原则： 怎样排除通入空气中的二氧化碳的干扰？怎样排除通入空气中的二氧化碳的干扰？ 注意装置的注意装置的 酵母菌的其他培养条件酵母菌的其他培养条件 将通入的空气先导入将通入的空气先导入能吸收二氧化碳能吸收二氧化碳的溶液的溶液中，再导入酵母菌培养液中。中，再导入酵母菌培养液中。气密性气密性（如温度、（如温度、pH）相同且适宜相同且适宜如：如：10%NaOH溶液溶液AB或溴麝香草酚或溴麝香草酚蓝水溶液蓝水溶液作用：作用：检测酵母菌在无氧条件下检测酵母菌在无氧条件下是否产生了是否产生了COCO2 2CDE或溴麝香或溴麝香草酚蓝水草酚蓝水溶液溶液作用：作用：吸收通入空气中的吸收通入空气中的CO2，排除空气中排除空气中CO2对实验结果的对实验结果的干扰。干扰。作用：作用：检测酵母菌在有检测酵母菌在有氧条件下是否产生了氧条件下是否产生了COCO2 2步骤一：配制酵母菌培养液步骤一：配制酵母菌培养液10g10g酵母菌酵母菌+240mL5%+240mL5%葡萄糖溶液葡萄糖溶液A A组组B B组组四、实验步骤四、实验步骤 步骤二：步骤二：A A实验组实验组10%NaOH10%NaOH酵母菌培养液酵母菌培养液澄清石灰水澄清石灰水实验步骤实验步骤(有氧情况下有氧情况下)注意：安装时要保证其气密性注意：安装时要保证其气密性步骤二：步骤二：B B实验组实验组酵母菌培养液酵母菌培养液澄清石灰澄清石灰水水实验步骤实验步骤(无氧情况下无氧情况下)注意：封口放置一段时间后，再连接澄清石灰水注意：封口放置一段时间后，再连接澄清石灰水原因：原因：耗尽锥形瓶中原有的耗尽锥形瓶中原有的O O2 2，并排出瓶内原有的并排出瓶内原有的COCO2 2及及有氧条件下产生的有氧条件下产生的COCO2 2。确保通入澄清石灰水（或溴麝香。确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的草酚蓝水溶液）的COCO2 2是酵母菌是酵母菌在无氧条件下在无氧条件下所产生的所产生的。步骤三：鉴定是否有步骤三：鉴定是否有COCO2 2产生产生; ;鉴定是否有鉴定是否有酒精产生酒精产生0.5mL0.5mL重铬酸钾的浓硫酸溶液重铬酸钾的浓硫酸溶液A A组组B B组组橙色橙色实验步骤实验步骤灰绿色灰绿色澄清石灰水澄清石灰水或或溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水溶液条件条件 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五、五、 记录实验结果并分析记录实验结果并分析分析分析酵母菌在有氧、无酵母菌在有氧、无氧条件下都产生了氧条件下都产生了CO2；有氧条件下；有氧条件下产生的产生的CO2多多酵母菌在有氧条酵母菌在有氧条件下不产生酒精；件下不产生酒精；无氧条件下产生无氧条件下产生酒精酒精 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞 呼吸，均能产生呼吸，均能产生二氧化碳二氧化碳v在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产 生大量的生大量的二氧化碳二氧化碳。v在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产 生生酒精酒精和少量的和少量的二氧化碳二氧化碳。六六 得出结论得出结论（1）A瓶加入的试剂是瓶加入的试剂是_，其目的是其目的是_NaOH 使进入使进入B瓶的空气先瓶的空气先经过经过NaOH处理，排除空气中处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰。对实验结果的干扰。（2）C瓶和瓶和E瓶加入的试剂是瓶加入的试剂是_，其作用是其作用是_澄清石灰水（或溴麝香草澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）酚蓝水溶液）检测检测CO2的产生的产生（3）D瓶应封口一段时间后，再连瓶应封口一段时间后，再连通通E瓶，其原因是瓶，其原因是_让酵母菌让酵母菌将瓶中的氧气耗将瓶中的氧气耗尽并排出瓶内原有的尽并排出瓶内原有的COCO2 2及有氧条件下产生的及有氧条件下产生的COCO2 2 。确保通入澄清石灰。确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的COCO2 2是酵母菌是酵母菌在在无氧条件下无氧条件下所产生的所产生的。小液滴移动的距离代表：小液滴移动的距离代表：无氧呼吸产生的无氧呼吸产生的CO2的量的量NaOH15分分钟后钟后小液滴移动的距离代表：小液滴移动的距离代表：细胞有氧呼吸吸收的细胞有氧呼吸吸收的O2的量的量(或有氧呼吸产生的或有氧呼吸产生的CO2的量的量)（1） 只进行需氧呼吸；只进行需氧呼吸；（2） 只进行厌氧呼吸；只进行厌氧呼吸；（3） 需氧呼吸、厌氧呼吸都有。需氧呼吸、厌氧呼吸都有。酵母菌的细胞呼吸方式酵母菌的细胞呼吸方式1左移，左移，2不动，不动，1不动，不动，2右移，右移，1左移，左移，2右移，右移，预测结果及结论：预测结果及结论：在上述这个装置中，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？、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、若采用以上装置研究绿色植物绿色植物的细胞呼吸，在的细胞呼吸，在 外界条件上应特别注意什么？外界条件上应特别注意什么？ 黑暗黑暗始终不移动始终不移动例题：一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液，例题：一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液，一段时间内检测瓶中酵母菌吸收的一段时间内检测瓶中酵母菌吸收的O2与与释放的释放的CO2之比是之比是3:5，求有氧呼吸与，求有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量之比？无氧呼吸消耗葡萄糖量之比？1:2CO2：O2 = 1 : 1 只有有氧呼吸只有有氧呼吸CO2：O21 有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸CO2：O2 = X : 0 只有无氧呼吸只有无氧呼吸呼吸作用规律总结：呼吸作用规律总结：