2021-2022学年高一上学期生物人教版必修一5.3ATP的主要来源——细胞呼吸课件（62张ppt）

(共62张PPT)
第五章
细胞的能量供应和利用
第3节
ATP的主要来源——细胞呼吸
地窖取生姜
夫妻吃大亏
近日，胶州胶莱镇王坛村的一对夫妇，下地窖取生姜时因缺氧发生昏迷，经治疗这对夫妇已经脱险。
　医生告诉记者，张先生夫妇是因为地窖中氧气不足，吸入过多的二氧化碳大脑缺氧造成的。
思考：1、事故原因？
2、你的建议？
探究1
?
方法建议：
在进入储存白菜、萝卜、生姜等食物的地窖之前，将点燃的蜡烛送入窑内，如果蜡烛熄灭了，应待充分通风以后再下去。
事故原因：
地窖中的生物在细胞呼吸过程中，吸收O2，产生CO2。
为什么把手插进堆放一段时间的
新鲜谷堆，会有潮湿和发烫的感觉？
呼吸作用过程中：产生H2O，释放热量
探究2
为什么苹果放时间长了甜味会变淡，萝卜放久了会空心？
呼吸作用过程中：消耗糖类等有机物。
探究3
拉瓦锡等在研究人的呼吸作用
拉瓦锡把呼吸
作用比作碳和
氢的“缓慢燃
烧过程”。
1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？
两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；
都能产生CO2等产物，并且都释放出能量。
2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？
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。
问题探讨
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。
3.在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放
能量吗？
细胞呼吸的概念：
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。
酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代。
若用300C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，并且你能闻到酒味和酵母菌产生的特殊香味。所以我们吃的面包和馒头比较松软，味道也好。
我们喝的啤酒、白酒、医院里的酒精、化妆品中的甘油，都是用酵母菌生产的。酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。
小资料
“探究酵母菌细胞呼吸的方式”书P91-92
加入酵母菌和面作成的馒头、面包松软多孔，是因为发酵产生气体所致，那么，产生的气体是什么呢？在什么情况下产生的？
思考
⒈提出问题
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。
如何设置实验组呢？
实验组
组A：有氧条件
组B：无氧条件
⒉作出假设
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
②
怎样鉴定有无酒精产生？
③
这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒．
①
怎样鉴定有无二氧化碳产生？
二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊；也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色．
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．
②
根据实验需要，理清实验步骤
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
⒊设计实验
科学检测因变量
限制好无关变量
①
明确实验目的，科学设计实验
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
步骤一：配制酵母菌培养液
10g酵母菌+240mL5%葡萄糖溶液
A组
B组
⒋设计实验步骤
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
步骤二：A实验组(有氧情况下)
10%NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
⒋设计实验步骤
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
步骤二：B实验组(无氧情况下)
酵母菌培养液
澄清石灰水
⒋设计实验步骤
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
步骤三：鉴定是否有酒精产生
0.5mL重铬酸钾的浓硫酸溶液
A组
B组
橙色
橙色
⒋设计实验步骤
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
⒌分析实验结果
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
①
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。
⒌分析实验结果
二
探究酵母菌细胞呼吸的方式
⒍实验结论
细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型
适宜的温度条件下，在下列装置中都加入活酵母，
其中适于产生酒精的装置是（　）
训练迁移
A
B
C
D
加入葡萄糖和水
加入葡萄糖
加入水
加入葡萄糖和水
并不断搅拌
A
引言：
前面我们通过探究实验，知道了酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生了大量的CO2和H2O；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。
科学家通过大量的实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖。
㈠
有氧呼吸
⒈主要场所：
线粒体
一、有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸
[H]
少量能量
第一阶段:
酶
在细胞质基质中进行
(2C3H4O3)
2丙酮酸
H2O
酶
CO2
少量能量
[H]
第二阶段:
在线粒体基质中进行
(2C3H4O3)
[H]１
[H]２
O2
H2O
大量能量
第三阶段:
在线粒体内膜上进行
酶
葡萄糖
丙酮酸
酶
能量
[H]
细
胞
质
基
质
[H]
酶
水
能量
二氧化碳
氧气
能量
酶
水
线
粒
体
基
质
线粒体
内膜
有氧呼吸的三个阶段
第一阶段：
第二阶段：
第三阶段：
C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4【H】＋能量(少量)
2C3H4O3+6H2O
6CO2＋20【H】＋能量（少量）
酶
24【H】+6O2
12H2O+能量（大量）
酶
2ATP
2ATP
线粒体基质
细胞质基质
线粒体内膜
34ATP
+
H2O
+
C6H12O6+
H2O+
O2
酶
CO2
大量能量
有氧呼吸总反应式
1mol葡萄糖释放2870KJ，有1161KJ转移至ATP，其余以热能形式散失。
6
6
6
12
C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+能量
以上反应式中的能量能否写成ATP
？
能量（2870kJ）
1161kJ
其余以热能形式散失
ATP
酶
1moL
⒋概念：
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。
1
场所:
2
条件:
3
物质变化:
4
能量变化:
注意点
细胞质基质、线粒体（主要）
O2、酶
有机物、O2、H2O→
CO2、H2O
2870kj能量：1161kj能量存于ATP中，其余以热能散失。
有氧呼吸
①
有机物被彻底氧化分解发生在第几阶段？
②
呼吸作用过程中吸收的氧气用于第几阶段？
③
如果你在思考上述问题的时候，消耗了2摩尔
葡萄糖，那么有多少能量转移到了ATP中？
第二
第三
1161kJx2
思考：
④
下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：
①
产生CO2的阶段（　）②
产生H2O的阶段（　　）③
氧气参与的阶段（　
）
④
产生ATP的阶段（
　
）
⑤
产生ATP最多的阶段（　
　）
二
三
三
三
一、二、三
⒈什么叫无氧呼吸？
细胞在无氧或缺氧的条件下，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，同时释放出少量能量的过程。
㈡
无氧呼吸
C6H12O6
2C2H5OH（酒精）
+
2CO2
+
能量（少量）
酶
⒉无氧呼吸的反应式
陆生植物根细胞、苹果、酵母菌
⑴
酒精发酵
㈡
无氧呼吸
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）+
能量（少量）
酶
⒉无氧呼吸的反应式
高等动物、人、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌
⑵
乳酸发酵
㈡
无氧呼吸
⒊过程
：分两个阶段
第一个阶段：
第二个阶段：
⒋场所：
㈡
无氧呼吸
C6H12O6
能量（少量）
2丙酮酸
（2C3H4O3）
[H]
2C2H5OH（酒精）+2CO2﹢能量（少量）
酶
酶
2C3H6O3（乳酸）﹢能量（少量）
酶
细胞质基质
1
场所:
2
条件:
3
物质变化:
4
能量变化:
注意点
细胞质基质
酶、缺氧或无氧
有机物→不彻底氧化产物
196.65能量：61.08kj能量存
于ATP中，其余以热能散失。
无氧呼吸
葡萄糖
丙酮酸
有氧
6CO2+6H2O+能量（大量）
无氧
2C2H5OH+2CO2+能量（少量）
（酒精）
2C3H6O3+能量（少量）
(乳酸）
细胞质基质
线粒体
细胞质基质
（三）有氧呼吸与无氧呼吸的关系：
细胞有氧呼吸和无氧呼吸的比较
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
O2、酶
缺氧或无氧、酶
H2O、CO2
C2H5OH、CO2或C3H6O3
释放大量能量，形成大量ATP
释放少量能量，形成少量ATP
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
12H2O+6CO2+大量能量
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
C6H12O6
2C3H6O3+少量能量
①第一阶段完全相同;②分解有机物，释放能量
酶
㈣
细胞呼吸的意义
⒈能为生物体的生命活动提供能量。
⒉能为体内其他化合物的合成提供原料。
三
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。
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。
三
细胞呼吸原理的应用
控制呼吸作用的反应条件
抑制酶活性，抑制呼吸作用，减弱有机物分解速度等
农业生产
细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分裂、植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此，在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。
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。
粮食储藏
粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。
例：稻谷等种子含水量超过14.5％时，呼吸速率就会骤然增加
，释放出的热量和水分，会导致粮食霉变。
果蔬保鲜
为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法。
（零上温度）
例：苹果、梨、柑、橘等果实在0～1℃时可储藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低温速冻等方法可保鲜6～8个月。
农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。
1
与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是（
）
Ａ
分解有机物
Ｂ
释放能量
Ｃ
需要酶催化
Ｄ
有机物分解不彻底
D
课堂练习
　2
高等植物的细胞呼吸只发生在（　　　）
　Ａ　活细胞　　　　　Ｂ　含有叶绿体的细胞
　Ｃ　不含叶绿体的细胞Ｄ　气孔周围的细胞
A
3　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
D
４　如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时，分解葡萄糖产生等量的CO2
那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是（　　）
A、1：2　B、1：3　C、1：4　D、1：6
B
课堂练习
5.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
课堂练习
6、运动员在进行不同项目运动时，机体的供能方式不同，对三种运动项目的机体总需氧量，实际摄入氧量和血液中乳酸增加量进行测定，结果如下：
运动项目
总需氧量
实际摄入氧量
乳酸增加量
马拉松跑
600
（升）
589
（升）
略有增加
400米跑
16
（升）
2
（升）
显著增加
100米跑
8
（升）
0
（升）
未见增加
根据资料分析马拉松跑、400米跑、100米跑过程中机体的主要供能方式分别是
A、有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸分解　
B、无氧呼吸、有氧呼吸、磷酸肌酸分解
C、有氧呼吸、无氧呼吸、无氧呼吸
　
D、有氧呼吸、磷酸肌酸分解、无氧呼吸
7、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、
O2、CO2、乳酸
B、乳酸、CO2、O2
C、
CO2、O2、乳酸
D、
CO2、乳酸、O2
答案　D
补充.影响细胞呼吸的因素有哪些？细胞呼吸原理在实践中有哪些应用？
影响呼吸作用的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等，其中主要是温度。
(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。
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。
(2)氧气浓度
在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以下时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。
生活中常利用降低氧气浓度来抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜水果的保鲜时间。
但是，在完全无氧的情况下，无氧呼吸强，分解的有机物也较多，一样不利于蔬菜水果的保质、保鲜，所以一般采用低氧(5%)保存，此时有氧呼吸较弱，而无氧呼吸又受到抑制。
无土栽培时向培养液中通入空气，中耕松土等都是为了增加氧气的含量，加强根部的有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收。
(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。粮油种子的贮藏，必须降低含水量，使种子处于风干状态，从而使呼吸作用降至最低，以减少有机物消耗。如果种子含水量过高，呼吸作用加强，使贮藏的种子堆中温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸作用，使种子的品质变坏。