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1、第9讲 ATP及其主要来源细胞呼吸考纲要求：考纲要求：1.ATP在能量代谢中的作用（在能量代谢中的作用（II）2.细胞呼吸（细胞呼吸（II）3.实验：探究酵母菌的呼吸方式实验：探究酵母菌的呼吸方式一、一、ATP知识框架：知识框架：1.ATP的结构的结构2.ATP与与ADP的相互转化的相互转化3.ATP的利用的利用1、看：课本 P88902、填：优化P45“教材研读”部分一、一、ATP1.ATP1.ATP的结构及各部分的含义的结构及各部分的含义 P88辨析各结构中辨析各结构中A A的含义的含义腺苷腺苷腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脱腺嘌呤脱氧核苷酸氧核苷酸2.ATP2.ATP
2、与与ADPADP的相互转化的相互转化 P89P89 合成酶合成酶水解酶水解酶项目项目ATPATP的合成的合成ATPATP的水解的水解所需酶所需酶ATPATP合成酶合成酶ATPATP水解酶水解酶反应反应场所场所细胞质基质、线粒体、细胞质基质、线粒体、叶绿体叶绿体生物体的生物体的需能部位需能部位能量能量来源来源光能光能(光合作用光合作用)、化学能、化学能(细胞呼吸细胞呼吸)储存在高能磷酸储存在高能磷酸键中的能量键中的能量能量能量去路去路储存于形成的高能磷酸键储存于形成的高能磷酸键中中用于各项用于各项生命活动生命活动思考：1 1、ATPATP作为直接供能物质，在剧烈运动的时候需作为直接供能物质，在剧
3、烈运动的时候需要消耗大量的能量，是不是说明细胞内的要消耗大量的能量，是不是说明细胞内的ATPATP的的含量很多呢？含量很多呢？ATP在细胞内含量并不多，耗能多的细胞，在细胞内含量并不多，耗能多的细胞，ATP和和ADP的相互转化十分迅速。在活细胞中的相互转化十分迅速。在活细胞中ATP的含量维持在一个相对稳定、动态平衡的的含量维持在一个相对稳定、动态平衡的水平。水平。2 2、细胞中需要能量的生命活动都是由细胞中需要能量的生命活动都是由ATPATP直接提直接提供能量的吗？供能量的吗？不一定（绝大数）不一定（绝大数）P89 P89 NADPH、NADHUTP：参与半乳糖代谢等参与半乳糖代谢等;GTPG
4、TP：参与三羧酸循环：参与三羧酸循环 ;CTPCTP：参与甘油磷脂的合成，或是蛋白质的糖基化：参与甘油磷脂的合成，或是蛋白质的糖基化补充：在动物和人体细胞中（特别是肌细胞）内，除了补充：在动物和人体细胞中（特别是肌细胞）内，除了ATPATP外，其他的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸，外，其他的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸，ADP+ADP+磷磷酸肌酸酸肌酸ATP+ATP+肌酸，磷酸肌酸只是能量的一种储存形式，肌酸，磷酸肌酸只是能量的一种储存形式，不能直接被利用，只是在能量的释放、转移和利用之间不能直接被利用，只是在能量的释放、转移和利用之间起着缓冲作用，维持起着缓冲作用，维持ATPATP系统的动态平衡。
5、系统的动态平衡。3.ATP3.ATP的利用的利用 课本P89思考：思考：ATPATP中的化学能可以转化成光能吗中的化学能可以转化成光能吗牢记牢记ATPATP利用的实例利用的实例 课本课本P90P90注意：注意：ATPATP水解释放能量，一部分也能用于动物水解释放能量，一部分也能用于动物的体温的提升和维持的体温的提升和维持 P96P96拓展题拓展题3 3、ATPATP与吸能反应和放能反应的关系？与吸能反应和放能反应的关系？P89P89最后一段最后一段 能源物质的总结能源物质的总结例例2 2（2019.2019.天津卷）天津卷）T2T2下列过程需下列过程需 ATP ATP水解水解提供能量的是提供能
6、量的是 （）A A唾液淀粉酶水解淀粉唾液淀粉酶水解淀粉 B B生长素的极性运输生长素的极性运输 C C光反应阶段中水在光下分解光反应阶段中水在光下分解 D D乳酸菌无氧呼吸的第二阶段乳酸菌无氧呼吸的第二阶段B补充：补充：生物体内不需要生物体内不需要ATPATP的过程：的过程：自由扩散、渗透作自由扩散、渗透作用、消化酶水解作用、暗反应中用、消化酶水解作用、暗反应中COCO2 2的固定的固定二、细胞呼吸二、细胞呼吸1.1.有氧呼吸与无氧呼吸的过程和区别有氧呼吸与无氧呼吸的过程和区别2.2.探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式3.3.植物呼吸方式的探究植物呼吸方式的探究4.4.影响呼吸作用的因素
7、影响呼吸作用的因素5.5.细胞呼吸原理的应用细胞呼吸原理的应用6.6.种子生理种子生理1、看：课本 P91962、填：优化P46-47“教材研读”部分（一）有氧呼吸和无氧呼吸1 1、细胞呼吸的概念：、细胞呼吸的概念：P91P912 2、熟记有氧呼吸和无氧呼吸过程的场所、物质、熟记有氧呼吸和无氧呼吸过程的场所、物质变化变化判断1-7数字分别代表什么物质？3、注意与CO2、O2、H2O、ATP、H有关的反应及场所细胞质基质细胞质基质4.写出有氧和无氧呼吸的总反应式（元素的来源去路）注意：注意：并不是所有的植物进行无氧呼吸的产物都是酒精并不是所有的植物进行无氧呼吸的产物都是酒精和和COCO2 2，如
8、：马铃薯块茎、甜菜的块根、玉米胚等，如：马铃薯块茎、甜菜的块根、玉米胚等项目项目有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸不不同同点点场所场所条件条件产物产物能量能量ATPATP相相同同点点实质实质意义意义细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体细胞质基质、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细胞质基质需需需需O OOO2 2 2 2，酶酶酶酶不需不需不需不需OOOO2 2 2 2，酶酶酶酶分解彻底分解彻底分解彻底分解彻底,CO,CO,CO,CO2 2 2 2、H HH H2 2 2 2O OO O 不彻底不彻底不彻底不彻底,酒精和酒精和酒精和酒精和COCOCOCO2 2 2 2或乳酸或乳
9、酸或乳酸或乳酸大量（大量（大量（大量（2870KJ/mol2870KJ/mol2870KJ/mol2870KJ/mol）少量少量少量少量(196.65(196.65(196.65(196.65或或或或225.94KJ/mol)225.94KJ/mol)225.94KJ/mol)225.94KJ/mol)大量大量大量大量ATPATPATPATP(1161(1161(1161(1161KJ/molKJ/mol)少量少量少量少量ATPATPATPATP(61.08(61.08(61.08(61.08KJ/molKJ/mol)氧化分解有机物，释放能量，产生氧化分解有机物，释放能量，产生氧化分解有机物，
10、释放能量，产生氧化分解有机物，释放能量，产生ATPATPATPATP为生物体生命活动提供能量；为各种物质的为生物体生命活动提供能量；为各种物质的为生物体生命活动提供能量；为各种物质的为生物体生命活动提供能量；为各种物质的转化提供原料转化提供原料转化提供原料转化提供原料提醒:1.1.原原核核生生物物无无线线粒粒体体,但但有有些些原原核核生生物物(如如硝硝化化细细菌菌 蓝蓝藻藻）可可以以进进行行有有氧氧呼呼吸吸；只只能能进进行行无无氧氧呼呼吸吸的的真真核核生生物物（如如蛔虫蛔虫），其细胞内无线粒体；），其细胞内无线粒体；2.2.微微生生物物的的无无氧氧呼呼吸吸叫叫发发酵酵，不不同同生生物物无无氧氧
11、呼呼吸吸产产物物不不同同，直直接接原原因因是是由由于于酶酶不不同同，根根本本原原因因是是控控制制合合成成酶的基因不同。酶的基因不同。(优化优化P47P47热图建模热图建模 （3 3）更正答案）更正答案）3.糖类、蛋白质、脂肪或有机酸等都可以被细胞呼吸利用。细胞呼吸方式的判断细胞呼吸方式的判断优化优化P48 P48 归纳拓展归纳拓展例1【优化P48】3(2019北京师大附中期中)所有细胞都能进行细胞呼吸。下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是()A有氧呼吸和无氧呼吸都只能氧化分解葡萄糖B人剧烈运动时骨骼肌能同时产生乳酸和CO2C糖类分解释放的能量大部分都储存到ATP中D细胞呼吸的产物CO2都在线粒体基
12、质中产生B例2【优化P48】6(2019山西沂州摸底)如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列叙述正确的是()A.氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官B氧浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍C氧浓度为c时，无氧呼吸最弱D氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等B（二）探究酵母菌细胞呼吸的方式（对比实验）选择酵母菌作为实验材料的理由:（课本（课本P91)P91)有氧和无氧条件有氧和无氧条件COCO2 2产生量、是否有酒精产生产生量、是否有酒精产生 温度、酵母菌的活性、温度、酵母菌的活性、葡萄糖溶液的量、葡萄糖溶液的量、培养时间培养时
13、间、酵母菌的量酵母菌的量等等 自变量:因变量:无关变量:观察指标：澄清石灰水变浑浊的程度，澄清石灰水变浑浊的程度，溴麝香草酚蓝溴麝香草酚蓝水溶液的变色快慢、水溶液的变色快慢、滴加酸性的重铬酸钾滴加酸性的重铬酸钾是否变成灰绿色。是否变成灰绿色。P92P92（三）探究植物组织呼吸的方式（三）探究植物组织呼吸的方式（也可检测强度）（也可检测强度）用此类装置测定呼吸作用应注意以下：2.为使测定结果更准确，应如何设置对照实验。设置对照的意义是什么？对照实验应将所测生物灭活，其他处理与实验组完全一致应避免光合作用对实验的干扰，将整个装置应置于黑暗环境中3.当用种子测定呼吸时，对种子进行消毒的意义？4.是否
14、可用该装置做乳酸菌的呼吸速率测定？不可以，乳酸菌是厌氧细菌，无氧条件下没有气体产生和消耗。1.当测定植物呼吸作用时，应注意什么？用于校正装置内因物理因素（如气温、压强等）引起的容积变化防止微生物的呼吸对实验的干扰例3：下图是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置（假设呼吸底物只有葡萄糖），装置1、2 中分别放入等量的发芽种子，装置3中为等量的煮熟种子。若装置1左移10cm，装置2右移12 cm，装置3右移2 cm，则无氧呼吸消耗葡萄糖与有氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为（）A6:5 B5:6 C2:5 D5:2D(四)影响细胞呼吸的因素（一）内部因素（二）外界因素1.1.温度温度应用：应用：蔬菜、水
15、果蔬菜、水果在在低温低温（00）、低氧、湿度适中、低氧、湿度适中条件条件下下贮存贮存；温水和面发得快、大棚；温水和面发得快、大棚蔬菜栽培夜间适当降温蔬菜栽培夜间适当降温。原理：原理：影响酶的活性影响酶的活性储藏时的低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上储藏时的低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；但并不意味植物在零下低温不能进行细胞呼吸低温；但并不意味植物在零下低温不能进行细胞呼吸预先在25培养4d的豌豆幼苗相对呼吸速率为10，再放到不同温度下，3h后测定呼吸速率的变化豌豆幼苗细胞呼吸的最适豌豆幼苗细胞呼吸的最适温度？温度？35能较长维持最快呼能较长维持最快呼吸速率的温度是最吸速率的温度
16、是最适温度适温度2.O2浓度浓度总呼吸强度无氧呼吸有氧呼吸原理：原理：O O2 2是有氧呼吸所必需是有氧呼吸所必需的，且的，且O O2 2对无氧呼吸过程有对无氧呼吸过程有抑制作用抑制作用应用：无土栽培、微生物发酵、低氧储存粮食、水果和蔬菜、中耕松土（好处?）A A点：点：无氧呼吸最强点无氧呼吸最强点;B B点：点：呼吸作用最弱点（存储蔬菜、呼吸作用最弱点（存储蔬菜、水果）水果）;D D点：点：无氧呼吸消失点无氧呼吸消失点中耕松土对植物体的好处：松土：O2植物根部有氧呼吸ATP根部主动运输吸收离子O2好氧菌分解土壤有机物利于植物根部吸收无机盐短时间的无氧呼吸对植物的伤害不大，但时间久后，短时间的
17、无氧呼吸对植物的伤害不大，但时间久后，植物会受伤死亡，其原因有：植物会受伤死亡，其原因有：无氧呼吸产生无氧呼吸产生酒精酒精，酒精对根细胞产生，酒精对根细胞产生毒害作用毒害作用（使细胞质蛋白质变性），无法吸收矿质营养，甚至（使细胞质蛋白质变性），无法吸收矿质营养，甚至腐烂。腐烂。无氧呼吸利用葡萄糖产生的无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少能量很少，植物要维持，植物要维持正常生理需要，要消耗更多的有机物。正常生理需要，要消耗更多的有机物。没有丙酮酸氧化过程，许多由这个过程的没有丙酮酸氧化过程，许多由这个过程的中间产物中间产物形成的物质无法继续合成，影响细胞新陈代谢。形成的物质无法继续合成，影响细胞新陈
18、代谢。思考：陆生植物如果长期浸泡在水中，会生长不良甚至死亡，为什么？（说出三点）？（说出三点）为什么水生植物在水中生活得那么好？因为水生植物有发达因为水生植物有发达的通气组织，比如说的通气组织，比如说水稻、荷花。水稻、荷花。应用：应用：种子的储存种子的储存干干燥燥：降降低低细细胞胞呼呼吸吸速速率率，防止发芽、霉变防止发芽、霉变通风：通风：散热散湿散热散湿3.3.水的含量水的含量原理：原理：水作为有氧呼吸的水作为有氧呼吸的原原料料和和环境因素环境因素影响细胞呼吸影响细胞呼吸的速率。的速率。种子是有生命的有机体，不断进行着呼吸作用。种子是有生命的有机体，不断进行着呼吸作用。呼吸速率快，会引起有机物
19、的大量消耗呼吸速率快，会引起有机物的大量消耗;呼吸放出的呼吸放出的水分，又会使粮堆湿度增大，呼吸加强水分，又会使粮堆湿度增大，呼吸加强;呼吸放出的呼吸放出的热量，又使粮温增高，反过来又促使呼吸增强，最后热量，又使粮温增高，反过来又促使呼吸增强，最后导致发热霉变，使粮食变质变量。因此，在贮藏过程导致发热霉变，使粮食变质变量。因此，在贮藏过程中，必须降低呼吸速率，确保贮粮安全。中，必须降低呼吸速率，确保贮粮安全。【思考】为什么在储存粮食时要降低细胞呼吸速率？4.CO4.CO2 2浓度浓度原理：原理：COCO2 2是细胞呼吸的最终产是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸物，积累过多会抑制细胞呼
20、吸的进行。的进行。应用：果蔬保鲜时应用：果蔬保鲜时增加增加COCO2 2浓度浓度5、机械损伤对呼吸速率的影响 机械损伤会机械损伤会显著加快显著加快组织的呼吸速率，因此，在组织的呼吸速率，因此，在采收、包装、运输和储存多汁果实和蔬菜时，应采收、包装、运输和储存多汁果实和蔬菜时，应尽可能防止机械损伤。尽可能防止机械损伤。机械损伤会使氧化酶与其底物原有的间隔机械损伤会使氧化酶与其底物原有的间隔被破坏，酚类化合物被迅速氧化；被破坏，酚类化合物被迅速氧化；当植物被破坏的时候，会刺激某些细胞变当植物被破坏的时候，会刺激某些细胞变成愈伤组织，具有很强的分裂能力，呼吸加快成愈伤组织，具有很强的分裂能力，呼吸加
21、快(五)细胞呼吸原理的应用（小结）P951、农业生产一方面要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长一方面要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。为什么？发育。为什么？另一方面，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，要设法降低细胞的呼另一方面，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，要设法降低细胞的呼吸强度。吸强度。细胞呼吸为植物生长、发育、新陈代谢等生理细胞呼吸为植物生长、发育、新陈代谢等生理活动提供能量和各种原料，活动提供能量和各种原料，例：水稻生产中的适时露田和晒田等措施的实质就是为例：水稻生产中的适时露田和晒田等措施的实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细胞呼吸。浸种催芽了改善土壤通气条件以增强根系的细
22、胞呼吸。浸种催芽促进种子细胞呼吸，利于萌发。促进种子细胞呼吸，利于萌发。2.2.工业生产：发酵技术工业生产：发酵技术 P95P95酿酒过程如何控制通气？酿酒过程如何控制通气？酿酒、酿醋，发酵产沼气酿酒、酿醋，发酵产沼气3.3.医学护理医学护理（1 1）包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或松软的）包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴创可贴”等敷料，原因是？等敷料，原因是？既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境，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。避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。（2 2）被钉扎伤，或者皮
23、肤损伤较深，要及时到）被钉扎伤，或者皮肤损伤较深，要及时到医院治疗：清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒医院治疗：清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清，为什么？血清，为什么？较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合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深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理.动物生理动物生理（1 1）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）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能量。锻炼。人体细胞通过有氧呼
24、吸可以获得较多能量。百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是机体的摄氧量暂时跟不百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是机体的摄氧量暂时跟不上肌肉代谢需要消耗氧的量，肌细胞因氧不足，靠乳酸发酵来上肌肉代谢需要消耗氧的量，肌细胞因氧不足，靠乳酸发酵来获取能量。获取能量。（2 2）机体在惊慌、恐惧、焦急等精神紧张状况下，细胞呼吸）机体在惊慌、恐惧、焦急等精神紧张状况下，细胞呼吸也会显著增加，与促进代谢的激素（如肾上腺素、甲状腺激素也会显著增加，与促进代谢的激素（如肾上腺素、甲状腺激素等）分泌增多有关等）分泌增多有关（3 3）肝脏、骨骼肌等器官、组织）肝脏、骨骼肌等器官、组织进行细胞呼吸释放的热量是机体进行细胞
25、呼吸释放的热量是机体产热的来源产热的来源温度对恒温和变温动物耗氧量的影响温度对恒温和变温动物耗氧量的影响（六）种子成熟与种子萌发种子成熟是胚从小长大，营养物质在种子中变化种子成熟是胚从小长大，营养物质在种子中变化和积累的过程。种子萌发是种子发育成幼苗的过和积累的过程。种子萌发是种子发育成幼苗的过程。程。两者是相反的物质转化过程。两者是相反的物质转化过程。例如：淀粉种子（含淀粉较多）在萌发时，这些例如：淀粉种子（含淀粉较多）在萌发时，这些有机物在酶的作用下被水解成简单的有机物，作有机物在酶的作用下被水解成简单的有机物，作为幼胚生长的营养物质。为幼胚生长的营养物质。1 1）种子吸水种子吸水：分为三
26、个阶段：分为三个阶段急剧吸水：细胞中的亲水物质引起的急剧吸水：细胞中的亲水物质引起的吸胀吸水（物理过程）吸胀吸水（物理过程）停止吸水：细胞利用已吸收的水分进行代谢作用停止吸水：细胞利用已吸收的水分进行代谢作用重新迅速吸水：与代谢相连的重新迅速吸水：与代谢相连的渗透吸水渗透吸水3.3.种子萌发的生理生化变化种子萌发的生理生化变化(16(16海南卷海南卷)阶段阶段，呼吸速率，呼吸速率_(_(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)阶段阶段。大于大于2 2）呼吸作用的变化呼吸作用的变化:分为四个阶段分为四个阶段1.1.种子吸涨，呼吸迅速上升种子吸涨，呼吸迅速上升2.2.呼吸停滞不变，种皮限制
27、呼吸停滞不变，种皮限制O O2 2进进入种子，进行无氧呼吸入种子，进行无氧呼吸3.3.胚根穿破种皮，增加胚根穿破种皮，增加O O2 2的供应，的供应，有氧呼吸骤升，形成呼吸峰有氧呼吸骤升，形成呼吸峰4.4.随着幼苗贮存物质消耗，呼随着幼苗贮存物质消耗，呼吸作用吸作用 逐渐降低逐渐降低3)3)酶系统的形成酶系统的形成（种子吸水不久后，出现多种酶）（种子吸水不久后，出现多种酶）已存在的酶因水的作用而活化合成新的酶已存在的酶因水的作用而活化合成新的酶通过新的通过新的RNARNA诱导合成新的酶诱导合成新的酶4)4)有机物的转变有机物的转变 储存的大分子有机物在酶储存的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子物质，的作用下水解为小分子物质，种子的种子的干重减少干重减少，有机物，有机物种类增加种类增加