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1、汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品第五章第五章 细胞的能量供给和利用细胞的能量供给和利用第三节第三节 ATP ATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸 第一页，共四十页。本质：分解有机物，释放能量本质：分解有机物，释放能量细胞呼吸的概念细胞呼吸的概念第二页，共四十页。细胞呼吸细胞呼吸有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸包包括括一一.细胞呼吸的方式细胞呼吸的方式第三页，共四十页。C C6 6H H1212O O6 62 2丙酮酸丙酮酸酶酶6CO6CO2 24H4H 能量能量2ATP2ATP热能热能能量能量2ATP2ATP热能热能酶酶6H6H2 2O O20H20H 12H12H2 2O O6O6O2
2、 2酶酶能量能量34ATP34ATP热能热能线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质有氧呼吸怎样进行？以葡萄糖为例第四页，共四十页。第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段1C C6 6H H1212O O6 6 2C3H4O3+4+4H+少量能量（少量能量（2molATP+2molATP+热能）热能）酶酶2 2C3H4O3 +6+6H2O 6 6CO2+20H+少量能量（少量能量（2molATP+2molATP+热能）热能）酶酶24H+6O2 12H2O+大量能量（大量能量（34molATP+34molATP+热能）热能）酶酶场所：细胞质基质场所：细胞质基质场所：细胞质基质场所：细胞质基质场
3、所：线粒体基质场所：线粒体基质场所：线粒体基质场所：线粒体基质场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜1.11.1有氧呼吸过程：有氧呼吸过程：线粒体是有氧呼吸线粒体是有氧呼吸的的主要主要场所场所第五页，共四十页。1.21.2有氧呼吸总反响式：有氧呼吸总反响式：C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO 6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量酶酶一一 2870kJ其中其中1161kJ40左左右能量储存在右能量储存在ATP中中(38mol其余以热能其余以热能60形式散失形式散失1mol 二二 三三 二二 三三 一二三一
4、二三 彻底氧化分解彻底氧化分解第六页，共四十页。1.31.3反响场所：反响场所：细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体1.41.4能量去向：能量去向：一局部以热能形式散失一局部以热能形式散失(约约60%)60%)；另一局部转移到另一局部转移到ATPATP中中(约约40%)40%)。1.51.5有氧呼吸概念：有氧呼吸概念：有氧呼吸是指细胞在有氧呼吸是指细胞在氧氧的参与下，通过的参与下，通过多种酶多种酶的催化作的催化作用，把葡萄糖等有机物用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解彻底氧化分解，产生，产生二氧化碳和水二氧化碳和水，释放能量，生成许多释放能量，生成许多ATPATP的过程的过程。1.61.6有氧呼吸
5、的意义：有氧呼吸的意义：是大多数生物特别是人和高等动植物获取能量的主要途径。是大多数生物特别是人和高等动植物获取能量的主要途径。第七页，共四十页。有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸 场场场场 所所所所 反应物反应物反应物反应物 产产产产 物物物物 释能释能释能释能第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三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
6、内膜比照比照第八页，共四十页。水稻田需要定期排水，否那么水稻幼根会变水稻田需要定期排水，否那么水稻幼根会变黑、腐烂。为什么？黑、腐烂。为什么？剧烈运动后，为什么感到肌肉酸胀？剧烈运动后，为什么感到肌肉酸胀？思考思考：第九页，共四十页。第一阶段：第一阶段：第二阶段：第二阶段：大多数高等植物、酵母菌大多数高等植物、酵母菌缺氧时缺氧时进行这种无氧呼吸，产生酒精。进行这种无氧呼吸，产生酒精。高等动物和人、一些高等植物的某些器官如：马铃薯块茎、甜高等动物和人、一些高等植物的某些器官如：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等、乳酸菌缺氧时进行这种无氧呼吸，可以菜块根、玉米的胚等、乳酸菌缺氧时进行这种无氧呼吸，可
7、以产生乳酸。产生乳酸。2.1无氧呼吸过程：无氧呼吸过程：1C C6 6H H1212O O6 6 2C3H4O3+4H+少量能量少量能量（2molATP+2molATP+热能）热能）酶酶2C3H4O3+4H2C2H5OH（酒精酒精）+2CO2 2C3H4O3+4H 2C3H6O3（乳酸乳酸）场所：细胞质基质场所：细胞质基质场所：细胞质基质场所：细胞质基质A.A.酒精发酵酒精发酵B.B.乳酸发酵乳酸发酵酶酶酶酶无能量释放无能量释放微生物的无氧呼吸微生物的无氧呼吸叫发酵叫发酵第十页，共四十页。无氧呼吸是指细胞在无氧呼吸是指细胞在无氧无氧的参与下，通过的参与下，通过酶酶的催化的催化作用，把糖类等有机
8、物分解成为作用，把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物不彻底的氧化产物，同，同时释放出少量能量时释放出少量能量生成少量生成少量ATP的过程。的过程。2.3无氧呼吸概念：无氧呼吸概念：2.2无氧呼吸总反响式：无氧呼吸总反响式：C6H12O62 C2H5OH2CO2少量少量能量能量2C3H6O3少量少量能量能量C6H12O6细胞质基质细胞质基质细胞质基质细胞质基质酶种类的不同酶种类的不同决定无氧呼吸第二阶段的途径和产物！决定无氧呼吸第二阶段的途径和产物！第十一页，共四十页。1.1.同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量 能量？能量？无氧呼吸中，葡萄糖分
9、解成为不彻底的氧化产物，分子无氧呼吸中，葡萄糖分解成为不彻底的氧化产物，分子中的大局部能量存留在酒精或乳酸中。中的大局部能量存留在酒精或乳酸中。思考思考：第十二页，共四十页。2.2.没有线粒体的没有线粒体的原核生物原核生物也能进行有氧呼吸，含有与也能进行有氧呼吸，含有与 有氧呼吸有关的酶有氧呼吸有关的酶即可。如：硝化细菌，根瘤菌等即可。如：硝化细菌，根瘤菌等 注注 意意1.1.不同细胞其体内的酶不同，催化的化学反响也不同，不同细胞其体内的酶不同，催化的化学反响也不同，所以同一种生物不能同时存在两种无氧呼吸方式。所以同一种生物不能同时存在两种无氧呼吸方式。3.3.无线粒体的真核生物只能进行无氧呼
10、吸，如哺乳无线粒体的真核生物只能进行无氧呼吸，如哺乳 动物成熟的动物成熟的红细胞和蛔虫红细胞和蛔虫等。等。4.4.葡萄糖只能在细胞质基质中被氧化酶的专一性。葡萄糖只能在细胞质基质中被氧化酶的专一性。第十三页，共四十页。练习练习1、呼吸作用过程中有呼吸作用过程中有CO2放出时，那么可判断此过程放出时，那么可判断此过程()A一定是无氧呼吸一定是无氧呼吸B一定是有氧呼吸一定是有氧呼吸C一定不是乳酸发酵一定不是乳酸发酵D一定不是酒精发酵一定不是酒精发酵练习练习2、呼吸作用过程中有呼吸作用过程中有H2O产生时，那么可判断此过程产生时，那么可判断此过程:一定是一定是_(有氧呼吸有氧呼吸/无氧呼吸无氧呼吸/
11、酒精发酵酒精发酵/乳酸发酵乳酸发酵)。C有氧呼吸有氧呼吸第十四页，共四十页。2.42.4有氧呼吸与无氧呼吸区别与联系有氧呼吸与无氧呼吸区别与联系项项 目目有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸区区别别呼吸场所呼吸场所条条 件件分解产物分解产物释放能量释放能量联联系系细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体需氧气、多种酶需氧气、多种酶二氧化碳和水二氧化碳和水二氧化碳、酒精或乳酸二氧化碳、酒精或乳酸较多较多(2870kJ)(2870kJ)较少较少(196.65kJ)(196.65kJ)第一阶段完全相同第一阶段完全相同细胞质基质细胞质基质不需氧气、多种酶都能将有机物分解，释放能量。都能将有机物分解，释放能量。
12、第十五页，共四十页。2、供原料：为其他化合物的合成提供原料丙酮酸。、供原料：为其他化合物的合成提供原料丙酮酸。呼吸作用是三大类营养物质蛋白质、糖类、脂肪呼吸作用是三大类营养物质蛋白质、糖类、脂肪转化的枢纽。转化的枢纽。二.细胞呼吸的意义-用于各种耗能的生命活动用于各种耗能的生命活动 注意：注意：不消耗不消耗ATP的过程有的过程有：-可用于可用于维持体温维持体温自由扩散、协助扩散、渗透作用、吸胀作用、蒸腾作用自由扩散、协助扩散、渗透作用、吸胀作用、蒸腾作用 1、供能、供能热热能能形成形成ATP第十六页，共四十页。三.细胞呼吸的影响因素及应用细胞呼吸的影响因素及应用1.1.内因内因1遗传特性：不同
13、种类植物呼吸速率不同。遗传特性：不同种类植物呼吸速率不同。如：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物如：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物2生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期不同。生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期不同。如：幼苗期呼吸速率大于成熟期呼吸速率。如：幼苗期呼吸速率大于成熟期呼吸速率。3器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。如：生殖器官大于营养器官。如：生殖器官大于营养器官。第十七页，共四十页。2.2.外因外因 6CO2+12H2O*+能量能量 C6H12O6+6H2O+6O2*怎样才能促进有怎样才能促进有氧呼
14、吸？氧呼吸？提提高高氧氧气气浓浓度度 适适当当升升高高温温度度反应物反应物条件条件产物产物酶酶 增增加加自自由由水水第十八页，共四十页。呼呼吸吸的的速速率率温度温度2.12.1温度温度(1)(1)原理原理:_ :_ 影响呼吸酶的活性影响呼吸酶的活性零上零上零上零上低温下贮存蔬菜、水果。低温下贮存蔬菜、水果。(2)(2)应用：应用：大棚蔬菜大棚蔬菜大棚蔬菜大棚蔬菜夜间适当降温夜间适当降温夜间适当降温夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量。以降低呼吸消耗，提高产量。以降低呼吸消耗，提高产量。以降低呼吸消耗，提高产量。例题：右图表示恒温动物和变温动例题：右图表示恒温动物和变温动物的呼吸速率与环境温度的
15、关系，物的呼吸速率与环境温度的关系，请分析请分析A A、B B分别是什么类型的动物。分别是什么类型的动物。102030ABT（）呼呼吸吸速速率率答：答：A A是变温动物如蛙是变温动物如蛙 B B是恒温动物如小鼠是恒温动物如小鼠第十九页，共四十页。将种子晒干，以减弱呼吸消耗，有利于贮藏！将种子晒干，以减弱呼吸消耗，有利于贮藏！2.22.2含水量含水量(1)规律：规律：在一定的范围内，细胞的呼吸强度随含水量的增加在一定的范围内，细胞的呼吸强度随含水量的增加而加强，超过这个范围后，细胞的呼吸强度不再增加。而加强，超过这个范围后，细胞的呼吸强度不再增加。(2)(2)(2)(2)应用：应用：第二十页，共
16、四十页。练习：取适量干重相等的练习：取适量干重相等的4份种子进行不同处理：份种子进行不同处理：甲甲-风干，乙风干，乙-消毒后浸水萌发，丙消毒后浸水萌发，丙-浸水后萌发，丁浸水后萌发，丁-浸水浸水萌发后煮熟冷却、消毒。然后分别放入萌发后煮熟冷却、消毒。然后分别放入4个保温瓶中。一段时个保温瓶中。一段时间后，种子堆内温度最高的是：间后，种子堆内温度最高的是：()A甲甲B乙乙C丙丙D丁丁C第二十一页，共四十页。2.3 O2.3 O2 2浓度浓度如：破伤风杆菌等厌氧生物会随着如：破伤风杆菌等厌氧生物会随着O O2 2浓度增大而死亡。浓度增大而死亡。(1)(1)无氧呼吸：无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制
17、，氧气浓度越高，抑制作用随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度到达一定值时，被完全抑制。越强，氧气浓度到达一定值时，被完全抑制。如以下图：如以下图：第二十二页，共四十页。(2)(2)有氧呼吸：有氧呼吸：有有氧氧呼呼吸吸速速率率O2 在一定范围内，有氧呼吸速率随氧气浓度的增加在一定范围内，有氧呼吸速率随氧气浓度的增加而增强，但当氧气浓度增加到一定值时，由于受线粒而增强，但当氧气浓度增加到一定值时，由于受线粒体数量的限制，呼吸作用强度不再增大。体数量的限制，呼吸作用强度不再增大。如以下图：如以下图：第二十三页，共四十页。(3)(3)绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌受氧气浓度的
18、影响，绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌受氧气浓度的影响，两种呼吸及总呼吸速率的变化：两种呼吸及总呼吸速率的变化：(以葡萄糖为底物曲线如以葡萄糖为底物曲线如以下图：以下图：气气体体交交换换的的相相对对值值O2浓度浓度有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸COCOCOCO2 2 2 2的释放量的释放量的释放量的释放量无氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸COCO2 2的释放量的释放量的释放量的释放量BACPODCOCO2 2的释放总量的释放总量的释放总量的释放总量第二十四页，共四十页。C C点：只进行无氧呼吸，释放较多点：只进行无氧呼吸，释放较多CO2CO2。D D点：无氧呼吸停止点：无氧呼吸停止CBCB线的
19、含义？线的含义？C C、D D、B B、P P、A A点的含义？水果、蔬菜点的含义？水果、蔬菜的最佳答案答案保存点？为什么？的最佳答案答案保存点？为什么？B B点：细胞只进行有氧呼吸，有氧呼吸曲线与总呼吸曲点：细胞只进行有氧呼吸，有氧呼吸曲线与总呼吸曲 线重合线重合P P点：有氧呼吸与无氧呼吸释放点：有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2CO2相等，相等，A A点点:总呼吸释放总呼吸释放CO2CO2最少最少,即消耗有机物最少即消耗有机物最少CBCB线：线：总呼吸曲线总呼吸曲线=有氧呼吸释放有氧呼吸释放CO2CO2量量+无氧呼吸释放无氧呼吸释放CO2CO2量量最佳答案答案保存点：最佳答案答案保存点：A A
20、点，此氧气浓度下，无氧呼吸受点，此氧气浓度下，无氧呼吸受O2O2抑抑制较弱，有氧呼吸因制较弱，有氧呼吸因O2O2浓度低也很微弱，总呼吸释放浓度低也很微弱，总呼吸释放CO2CO2最少，最少，即消耗有机物最少。即消耗有机物最少。第二十五页，共四十页。1 1规律：二氧化碳对细胞呼吸有抑制作用。规律：二氧化碳对细胞呼吸有抑制作用。2.4 2.4 COCO2 2浓度浓度2 2应用：增加应用：增加CO2CO2浓度有良好的保鲜效果。浓度有良好的保鲜效果。第二十六页，共四十页。选用选用“创可贴等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了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、防止厌氧病原药物
21、，又为伤口创造了疏松透气的环境、防止厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。三三.细胞呼吸的其他应用细胞呼吸的其他应用第二十七页，共四十页。较深的伤口里缺少氧气较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌破伤风芽孢杆菌适合在这种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，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。患者应及时请医生处理。第二十八页，共四十页。对于板结的土壤及时进行对于板结的土壤及时进行松土透气松土透气，可以使根细胞进行，可以使根细胞进行充分的充分的有氧呼吸有氧呼吸，从而，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收
22、。有利于根系的生长和对无机盐的吸收。第二十九页，共四十页。慢跑等有氧运动是人体细胞充分获得氧的情况下所进行慢跑等有氧运动是人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体剧烈运动中，肌细胞因氧缺乏，要靠产生的体育锻炼。人体剧烈运动中，肌细胞因氧缺乏，要靠产生乳酸来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，乳酸来获取能量。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。所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。第三十页，共四十页。细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。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，要设法降低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物
23、的消耗。粮食储藏：零上低温、枯燥、低氧果蔬保鲜：零上低温4、湿度适中、低氧小结：小结：第三十一页，共四十页。比照实验比照实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式一一.提出问题提出问题 酵母菌是单细胞真菌，属于酵母菌是单细胞真菌，属于兼性厌氧菌兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸产生酵母菌进行有氧呼吸产生COCO2 2和无氧呼吸产生和无氧呼吸产生COCO2 2一样多吗一样多吗？产物一样吗？产物一样吗？二二.实验假设实验假设 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生大量酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生大量COCO2 2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生少量在无氧情况下进行无氧呼吸，产生少量C
24、OCO2 2和酒精。和酒精。第三十二页，共四十页。1.实验原理实验原理(1)酵酵母母菌菌：酵酵母母菌菌是是一一种种单单细细胞胞真真菌菌，其其代代谢谢类类型型是是兼兼性性厌厌氧氧型型，可用于研究细胞呼吸的不同方式。可用于研究细胞呼吸的不同方式。(2)细胞呼吸产物的检测细胞呼吸产物的检测CO2的检测的检测酒酒精精的的检检测测：在在酸酸性性条条件件下下，橙橙色色的的重重铬铬酸酸钾钾溶溶液液会会与与酒酒精精发发生生化化学反响，变成灰绿色。学反响，变成灰绿色。三三.设计实验设计实验第三十三页，共四十页。2.实验步骤实验步骤(1)配制酵母菌培养液详见书本配制酵母菌培养液详见书本P92。(2)设计比照实验设
25、计比照实验图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是消除CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽氧气，以确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。第三十四页，共四十页。如何说明如何说明COCO2 2产生的多少？产生的多少？石灰水变石灰水变浑浊的程度浑浊的程度或者或者溴麝香草酚蓝溴麝香草酚蓝由由蓝蓝变变绿绿再变再变黄黄的的快慢快慢。第三十五页，共四十页。3.产物检测与实验现象产物检测与实验现象条件澄清的石灰水的变化/出现变化的时间重铬酸钾浓硫酸溶液甲组(有氧)变混浊/快无变化乙组(无氧
26、)变混浊/慢出现灰绿色4.实验结论实验结论第三十六页，共四十页。四、进行实验略四、进行实验略第三十七页，共四十页。酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。在吸。在有氧有氧条件下，通过细胞条件下，通过细胞呼吸呼吸产生产生大量的大量的COCO2 2，在在无氧无氧条件下通过细胞条件下通过细胞呼吸呼吸产生产生酒精和少量的酒精和少量的COCO2 2。五五.分析结果，得出结论分析结果，得出结论六六.表达与交流表达与交流七七.进一步探究进一步探究第三十八页，共四十页。鉴定鉴定 的的物质物质 或或结构结构检检测测试试剂剂颜颜色色反反应应复复原原性性糖糖脂脂 肪肪淀淀 粉
27、粉蛋蛋 白白 质质线线 粒粒 体体CO2酒酒 精精斐斐 林林 试试 剂剂苏丹苏丹 试剂试剂碘碘 液液双双缩缩脲脲试试剂剂甲甲基基绿绿吡吡罗罗红红健健那那绿绿溴溴麝麝香香草草酚酚蓝蓝橙橙色色重重铬铬酸酸钾钾砖砖红红色色沉沉淀淀橘橘黄黄色色蓝蓝 色色紫紫 色色绿绿 色色红红 色色蓝蓝绿绿色色由由蓝蓝变变绿绿再再变变黄黄灰灰绿绿色色第三十九页，共四十页。内容总结汉水丑生侯伟作品。1C6H12O6 2C3H4O3+4H+少量能量（2molATP+热能）。其中1161kJ40左右能量储存在ATP中(38mol。是大多数生物特别是人和高等动植物获取能量的主要途径。2C3H4O3+4H2C2H5OH（酒精）+2CO2。2 C2H5OH2CO2少量能量。1遗传特性：不同种类植物呼吸速率不同。2生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期不同第四十页，共四十页。