ATP的主要来源-细胞呼吸.ppt

生命活动需要能量 生物体生命活动所需能量的直接来源是什么 这种物质是如何形成的 动物和人 绿色植物 思考题 ATP 的主要来源 细胞呼吸 细胞呼吸是指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 释放出能量并生成ATP的过程 细胞呼吸 探究活动 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌是一种单细胞真菌 依赖外来的有机物进行生活 在有氧和无氧环境下都能生存 属于兼性厌氧菌 若用30度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 所以我们吃的面包和馒头比较松软 小资料 提出问题 小资料 米酒的制作过程1 选米淘洗 选上等糯米 反复淘洗几次 淘清白浆 清水浸泡 2 上锅蒸熟 将浸泡好的米沥干后投入蒸锅内进行蒸饭 3 拌曲装坛 米饭出锅后 用凉开水均匀地浇在饭上 待饭温降至36 38 不烫手 然后撒入酒曲 4 发酵压榨 将糯米压实 中间捣一个坑深至容器底 然后盖上盖子 提出问题 酒精是在什么条件下产生的 探究酵母菌细胞呼吸的方式 作出假设 如何设置实验组 实验组 组A 有氧条件组B 无氧条件 作出假设酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸 产生CO2 在无氧情况下进行无氧呼吸 产生CO2和酒精 对比实验 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关系 这样的实验叫做对比实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 实验原理1 酵母菌是一种单细胞真菌 在有氧和无氧的条件下都可以生存 属于兼性厌氧菌 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铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应 变成灰绿色 这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒 具体做法 让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾 如果呼出的气体中含有酒精 重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬 思考 这一原理在日常生活中有什么应用 配制培养液 控制有氧 无氧环境 自变量 因变量 无关变量 设置对照实验 设计实验 科学检测因变量 控制好无关变量 三 设计实验 1 配制酵母菌培养液 等量原则 置于A B锥形瓶2 组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图 放置在25 35 的环境下培养8 10小时 3 检测CO2的产生4 检测酒精的产生 1 取2支试管编号 2 各取A B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升 注入试管 3 分别滴加0 5毫升重铬酸钾 浓硫酸溶液 轻轻振荡 混匀 探究酵母菌细胞呼吸的方式 步骤二 A实验组 有氧情况下 设计实验步骤 探究酵母菌细胞呼吸的方式 步骤二 B实验组 无氧情况下 设计实验步骤 一段时间后 再连通上盛有澄清石灰水的锥形瓶 探究酵母菌细胞呼吸的方式 步骤三 鉴定是否有酒精产生 A组 B组 橙色 橙色 设计实验步骤 分析实验结果 变混浊 快 无变化 变混浊 慢 出现灰绿色 探究酵母菌细胞呼吸的方式 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 分析实验结果 酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的 有氧 无氧 有氧和无氧都可以 在本实验中 有一组同学在检测因变量时发现 有氧装置中的酵母菌培养液也能使酸性重铬酸钾变为灰绿色 你知道为什么吗 探究 探究 有同学认为 在有氧呼吸实验装置中 的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳 有可能对实验结果产生干扰 你同意吗 你如何避免这种可能性的发生 以保证实验更严谨 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 你如何看待这种观点 葡萄糖水溶液 葡萄糖水溶液 继续探究 再探究 在实验中 有同学发现和有氧装置相连的澄清石灰水在出现浑浊后又慢慢变澄清了 因此 他觉得该实验现象不能说明酵母菌通过有氧呼吸产生了CO2 你如何看待这个问题 先浑浊后澄清 总结 细胞呼吸的方式 有氧呼吸和无氧呼吸 呼吸 和 呼吸作用 有什么区别 呼吸 是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程 而 呼吸作用 是指细胞内有机物分解释放能量的过程 思考 呼吸 是 呼吸作用 的前提和基础 没有呼吸过程吸入的氧气 就不能进行呼吸作用 而 呼吸作用 是 呼吸 的继续 糖类 水 呼吸作用 本质 高等动物的呼吸现象和呼吸作用 呼吸 现象 气体运输 1 细胞代谢的概念 2 酶的作用机理 3 酶的概念 4 酶的化学本质 5 ATP的中文名称 6 ATP的结构简式 A代表 P代表 代表 7 ATP和ADP之间的相互转化 8 ADP转化为ATP所需能量来源 9 细胞呼吸的概念 10 细胞呼吸的方式 1 细胞代谢的概念 2 酶的作用机理 3 酶的概念 4 酶的化学本质 细胞内每时每刻进行着许多化学反应 统称为细胞代谢 降低化学反应的活化能 酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物 绝大多数是蛋白质 少数是RNA 5 ATP的中文名称 6 ATP的结构简式 A代表P代表 代表7 ATP和ADP之间的相互转化 8 ADP转化为ATP所需能量来源 三磷酸腺苷 A P P P 腺苷 磷酸基团 高能磷酸键 细胞呼吸和光合作用 9 细胞呼吸的概念 10 细胞呼吸的方式 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 释放出能量并生成ATP的过程 有氧呼吸和无氧呼吸 二 细胞呼吸的类型 有氧呼吸的主要场所 电镜下线粒体的显微结构 线粒体的结构示意图 线粒体 内膜 酶基质 酶 1 有氧呼吸分为三个阶段 每一阶段分别在哪儿进行 生成了什么物质 最终的产物是什么 2 哪些阶段生成 H 哪些阶段释放能量 释放能量最多的是哪一阶段 葡萄糖 酶 少量能量 酶 丙酮酸 H O2 CO2 H2O 少量能量 大量能量 酶 H H2O 3 是不是每个阶段都需要 的参与呢 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸 第二阶段 线粒体基质 丙酮酸水 二氧化碳 第三阶段 线粒体内膜 氧气 水 产生 的阶段是 哪个阶段有水的生成 哪个阶段释放出最多的能量 一二阶段 第三阶段 第三阶段 2 有氧呼吸的过程 场所 线粒体内膜 场所 线粒体基质 场所 细胞质基质 3 总反应式 4 能量去向 其余1709kJ以热能散失 ATP 1161kJ 能量效率高达40 C6H12O6 2丙酮酸 酶 能量 4 H 6H2O 酶 20 H 2ATP 6CO2 能量 有氧呼吸的全过程 6O2 酶 12H2O 能量 ADP Pi 2ATP ADP Pi 34ATP ADP Pi 酶 酶 酶 5 概念 有氧呼吸是指细胞在氧的参与下 通过多种酶的催化作用 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 6 举例 绝大多数生物 如动物和植物 苹果储存久了 会有什么气味散发出来 剧烈运动后上肢和下肢骨骼肌往往会产生什么感觉 三 无氧呼吸 2 无氧呼吸的过程 1 场所 细胞质基质 第一阶段 与有氧呼吸第一阶段完全相同 第二阶段 丙酮酸 乳酸 2 无氧呼吸的过程 C6H12O6 酶 能量 少量 2丙酮酸 4 H 为什么不同的生物进行无氧呼吸的产物是不同的 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 例 大多数植物 酵母菌 3 总反应式 C6H12O6 酶 2C3H6O3 乳酸 少量能量 C6H12O6 酶 2C2H5OH 酒精 2CO2 少量能量 微生物的无氧呼吸也叫发酵 酒精发酵 酵母菌 真菌 乳酸发酵 乳酸菌 细菌 不同生物无氧呼吸的产物不同 其余主要以热能的形式散失掉 1mol葡萄糖分解为乳酸释放能量196 65kJ 有61 08kJ转移至ATP能量效率约为31 4 能量去向 未释放的能量储存在何处 无氧呼吸 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 概念 四 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 主要在线粒体内 在细胞质基质中 氧气 多种酶 无氧参加 需多种酶 葡萄糖彻底分解 产生CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底 形成乳酸或酒精和CO2 释放出大量能量 释放出少量能量 第一阶段的反应完全相同 并且都在细胞质基质内进行 分解有机物 释放能量 五 细胞呼吸的意义 1 为生物体的生命活动提供能量 2 为体内其他化合物的合成提供原料 1 影响细胞呼吸的因素 六 影响细胞呼吸的环境因素及细胞呼吸原理的应用 1 温度 通过影响来影响呼吸强度 呼吸酶的活性 2 O2浓度 3 CO2浓度 CO2是有氧呼吸和产酒精无氧呼吸的产物 当CO2浓度过高时会细胞呼吸 4 H2O 抑制 1 温度呼吸作用在最适温度 25 35 时最强 超过最适温度 呼吸酶活性降低甚至变性失活 呼吸作用受抑制 低于最适温度 酶活性下降 呼吸作用受抑制 影响细胞呼吸的因素 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温 抑制呼吸作用 减少有机物的消耗 可达到提高产量的目的 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 受呼吸酶数量等因素的影响 2 氧气浓度 1 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 2 中耕松土增加根的有氧呼吸 3 在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的 创可贴 包扎伤口 可抑制厌氧病原菌的繁殖 细胞呼吸原理的应用 3 二氧化碳浓度CO2是呼吸作用产生的 从化学平衡角度分析 CO2浓度增加 呼吸速率下降 在密闭的地窖中 氧气浓度低 CO2浓度较高 抑制细胞的呼吸作用 使整个器官的代谢水平降低 有利于保存蔬菜水果 4 含水量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 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 1 种子 蔬菜和水果在储藏时都应在低温 低氧条件下 不同的是种子还应保持干燥 而蔬菜和水果应保持一定湿度 低温以不破坏植物组织为标准 一般为零上低温 2 不同种类的植物呼吸速率不同 同一植物的不同器官呼吸速率不同 同一植物不同生长发育时期呼吸速率不同 5 内部因素 遗传因素 决定酶的种类和数量 1 不同种类的植物细胞呼吸速率不同 如旱生植物小于水生植物 阴生植物小于阳生植物 2 同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同 如幼苗期 开花期细胞呼吸速率较高 成熟期细胞呼吸速率较低 3 同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同 如生殖器官大于营养器官 1 根据反应物和生成物的种类判断如果消耗氧气 则一定是有氧呼吸 如果产物中有水 则一定是有氧呼吸 如果产物中有酒精或乳酸 则为无氧呼吸 七 判断呼吸类型的方法 2 根据反应场所判断有氧呼吸 第一阶段在细胞质基质中 第二 三阶段在线粒体中 无氧呼吸 细胞质基质中 例1 下列四支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母茵细胞制备物 在适宜温度下 会产生C02的试管有 葡萄糖 细胞膜已破裂的细胞 葡萄糖 线粒体 丙酮酸 线粒体 葡萄糖 细胞质基质A B C D B 1 无O2有CO2 无氧呼吸 酒精发酵 2 无O2无CO2 无氧呼吸 乳酸发酵 3 CO2 O2量 有氧呼吸 消耗糖类 4 CO2 O2量 有氧呼吸和无氧呼吸CO2 O2量 4 3 有氧呼吸等于无氧呼吸CO2 O2量 4 3 有氧呼吸小于无氧呼吸CO2 O2量 4 3 有氧呼吸大于无氧呼吸 3 根据反应中的物质的量关系进行判断 例2 现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖液 吸进氧气的体积与放出二氧化碳的体积之比为3 5 这是因为A 有1 4的酵母菌在进行有氧呼吸B 有1 3的酵母菌在进行有氧呼吸C 有1 2的酵母菌在进行有氧呼吸D 有2 3的酵母菌在进行有氧呼吸 B 探究植物细胞呼吸方式的装置 分析 装置1液滴左移 装置2不移 则为 装置1液滴不移 装置2右移 则为 装置1液滴左移 装置2右移 则为 有氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 装置1红色液滴左移表明 细胞呼吸吸收了O2 产生的CO2被碱液吸收 不移表明 细胞呼吸不吸收O2 产生的CO2被碱液吸收 装置2红色液滴右移表明 细胞进行了无氧呼吸不吸收O2但释放CO2 不移动表明 有氧呼吸O2的吸收量与CO2的释放量相等 课堂练习 1 在有氧呼吸过程中 CO2的产生和氧气的参与分别发生在 A 第一阶段和第二阶段B 第二阶段和第三阶段C 第一阶段和第三阶段D 都在第三阶段 B 2 苹果和马铃薯块茎进行无氧呼吸的产物分别是 A 乳酸 酒精和二氧化碳B 都是酒精和二氧化碳C 都是乳酸D 酒精和二氧化碳 乳酸 D 3 给某动物呼吸含放射性同位素18O的O2 则该动物体内首先出现18O的物质是 A 葡萄糖B 二氧化碳C 水D 丙酮酸 C 4 有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是 都在线粒体中进行 都需要酶 都需要氧 都产生ATP 都产生丙酮酸A B C D D 1 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 其中适于产生酒精的装置是 A 练习 3 有氧呼吸中产生能量最多的是 A 形成二氧化碳时B 形成 H 时C 形成水时D 形成丙酮酸时 2 在有氧呼吸过程中 进入细胞中的氧将 与氢结合生成水 与碳结合生成二氧化碳 在线粒体中被消耗 在线粒体和细胞质基质中被消耗A B C D A C 4 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 5 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 D A 6 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 7 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 C C 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 在无氧条件下 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 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 百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动 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 课后复习题 1 请写出有氧呼吸各个阶段的物质变化和能量变化 2 请写出无氧呼吸各个阶段的物质变化和能量变化 3 识记细胞呼吸的重要意义 再见 问题探讨 1 呼吸作用和物质的燃烧有什么共同点 2 呼吸作用能像燃料在体外燃烧那么剧烈吗 3 无氧条件下 细胞能进行呼吸作用释放能量吗 问题探讨 1 两者的共同点是 都是物质的氧化分解过程 都能产生二氧化碳等产物 并且都释放出能量 2 不能 否则 组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解 能量会迅速地全部释放出来 细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏 3 在无氧条件下 细胞能够通过无氧呼吸来释放能量 但是 无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多 概念 有机物在活细胞内氧化分解为二氧化碳和水或分解为一些不彻底的氧化产物 并且伴随着能量释放的过程 实质 生物氧化 特征 1 温和条件下逐步进行 2 需酶的作用 3 能量分段释放 一 细胞呼吸 C6H12O6 2 有氧呼吸的过程 6CO2 12H2O 线粒体 细胞质基质 有氧呼吸的过程 酶 酶 5 种在湖边的玉米 长期被水淹生长不好 其原因是 根细胞吸收水分过多营养缺乏光合作用的强度不够细胞有氧呼吸受阻 D 6 种子在浸水和不浸水的条件下 进行呼吸作用的过程中都产生过的中间产物是 酒精B 乳酸C CO2和H2OD 丙酮酸 D C6H12O6 葡萄糖 2C3H4O3 丙酮酸 6CO2 6H2O 能量 2C2H5OH 2CO2 能量 酒精 2C3H6O3 乳酸 能量 氧 酶的不同 有氧呼吸 无氧呼吸 7 根据下图回答问题 1 图中 和 所示的过程是 2 图中 和 所示的过程是 3 丙酮酸之所以会发生 或 不同的变化 一方面是由于是否有参与 另一方面是由于所造成的 4 产生对细胞有害作用的物质是图中过程