2021-2022学年高一上学期生物人教版必修15.3ATP的主要来源——细胞呼吸课件（63张ppt）

(共63张PPT)
1、细胞生命活动的主要能源物质是什么？直接给细胞的生命活动提供能量的物质是什么？
ATP
回忆：
腺苷
磷酸基团
高能磷酸键
ADP+
Pi+
能量
酶
A-P~P~P
ATP的结构简式：
糖类
2、ATP在细胞内存在并不多，需要时刻不停地由ADP转化而来。ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量从哪里来呢？
第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
第5章 细胞的能量供应的利用
拉瓦锡等人在研究呼吸作用
18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧需要氧气，并且把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。
问题探讨：
1、呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？
2、呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？
３、在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？
都是有机物氧化分解放出能量的过程。
不能。呼吸作用是逐步的氧化分解放能的。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。
能。
但是无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少。
问题探讨：
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。
细胞呼吸的概念：
呼吸VS细胞呼吸
细胞内
+ 有机物
+ 水
能 量
O2
O2
肺通气
（呼吸的现象）
呼吸器官
血液循环
血液循环
呼吸器官
CO2
气体运输
+
CO2
呼吸
细胞呼吸
（呼吸的本质）
提出问题
1. 细胞呼吸是否需要氧气？
2.生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
一种单细胞的真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
实际上人们几乎天天都在享受着酵母菌的好处。你能举例吗？
　　我们每天吃的面包和馒头就是有酵母菌的参与制成的；我们喝的啤酒，也离不开酵母菌的贡献。
酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌：
探究
单细胞真菌
兼性厌氧菌
提出问题
1、酵母菌细胞在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸？
2、酵母菌细胞在无氧条件下能不能产生二氧化碳？
3、在何种情况下（有氧或无氧），酵母菌可以产生酒精？
4、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都可以提供能量，哪种情况下产生能量更多？
探究酵母菌细胞呼吸的方式
怎样鉴定有无酒精产生？
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．
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
怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？
配制培养液,内有葡萄糖，也是反应原料。
实验课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式
一、实验原理
1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸产生水和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2 。
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
橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
二、实验假设
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。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
作出假设
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
三、实验用具（略）
1、NaOH的作用是什么？
2、酵母菌进行什么呼吸？
3、澄清的石灰水有什么作用？
4、如何说明CO2产生的多少？
5、如何控制无氧的条件？
6、怎样检测酒精的产生？
五、实验步骤
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 ℃环境下培养8-9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毫升重酪酸钾--浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀.
Ｂ瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
质量分数为10%的NaOH溶液
创设反应条件
装置序号
A
B
检测CO2
　结 果
检测酒精
澄清
石灰水
结 果
灰绿色
5%葡萄糖溶液
240ml
240ml
有氧
无氧
新鲜酵母菌
10g
10g
较混浊
稍混浊
酸性重铬酸钾溶液
(橙色)
不变色
六、观测、记录
七、实验结果
1 . CO2的放出情况：
A、B两组都有CO2的产生，但A组产生的
CO2更多
2 . 酒精产生的情况：
A组没有酒精的产生，B组产生了酒精。
实验结果所说明的问题
1 . A、B组都有CO2的产生说明了——
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活
2 . 从CO2 产生的多少及有无酒精产生的情况，
说明了——
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行呼吸作用，但呼吸作用方式不同，所以酵母菌是种兼性厌氧型微生物。
3 .从A、B组的产物来看，说明了——
酵母菌进行有氧呼吸的产物有CO2 （还有水）；无氧呼吸的产物有CO2和酒精。
做馒头时，酵母菌的细胞呼吸的方式主要是什么？酿酒时，酵母菌的细胞呼吸方式又是什么呢？
做馒头时，酵母菌主要进行有氧呼吸。
酿酒时，酵母菌主要进行无氧呼吸。
结论：
酵母菌有氧呼吸产生大量的CO2，
无氧呼吸产生酒精和少量的CO2。
应用：
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。
对比实验也是科学探究中常用的方法之一。
对比实验：
有氧呼吸：
无氧呼吸：
一、细胞呼吸的方式
绝大多数生物进行细胞呼吸的主要形式。
这一过程必须有氧的参与。
一部分生物在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。
二、有氧呼吸的场所
内膜——酶
基质——酶
根据图示叙述有氧呼吸的过程、场所、能量变化。
三、有氧呼吸的过程（图解）
丙酮酸
H2O
CO2
少量能量
少量能量
大量能量
C6H12O6
2丙酮酸
酶
6CO2
4[H]
能
能
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
能
线粒体
细胞质基质
②
①
③
2 ATP
热
2 ATP
热
34 ATP
热
三、有氧呼吸的过程
场所：线粒体内膜
[H]的氧化
酶
12H2O + 能量
③
24[H] + 6O2
（大量）
场所：线粒体基质
场所：细胞质基质
酶
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
+4[H] + 能量
①
（少量）
2C3H4O3
酶
丙酮酸彻底分解
6CO2+20[H]+能量
②
+6H2O
（少量）
总反应式：
2C3H4O3
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
38个
总反应式：
思考：
1、产物 H2O 和 CO2 中的O来自葡萄糖还是氧气
2、有氧呼吸在哪个阶段释放能量最多？
3、有机物彻底氧化分解发生在哪个阶段？
4、为什么说线粒体是有氧呼吸的主要场所？
5、无线粒体的生物能进行有氧呼吸吗？
第三阶段
第二阶段
因为有氧呼吸的第二、第三阶段都在线粒体中进行
能。好氧型原核生物可以在细胞膜和细胞质中完成。
氧气
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2+ 12 H2O +
能量
酶
O原子的去路
C6H12O6+6H2O+6*O2 6CO2+ 12H2*O +能量
酶
BACK
→6H2O
-→12H2O
C6H12O6
2个丙酮酸
4[H]
C6H12O6
C：
H：
O：
C、H、O的来龙去脉：
C6H12O6 →
6H2O
6CO2
6O2
6H2O
→12[H]
→2H2O
→8[H]
→4H2O
→2个丙酮酸
→6CO2
2个丙酮酸
有氧呼吸 场 所 反应物 产 物 释能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
有氧呼吸三个阶段的比较
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
丙酮酸、水
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
对比
①主要场所：
线粒体
②能量去向：(1mol C6H12O6彻底分解: )
一部分以热能形式散失
另一部分转移到ATP中　
③总反应式：
④有氧呼吸概念：
细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物_______________，产生_____和_____，释放______,生成_________的过程。
C6H12O6 + 6H2O +6O2 6CO2+ 12H2O + 能量
酶
有氧呼吸小结
(1709kJ/mol,约60%)
(1161kJ/mol,约40%)
氧
多种酶
葡萄糖
CO2
H2O
能量
彻底氧化分解
大量ATP
生成38ATP
2870kJ
看谁反应最快
1、哪个阶段产生CO2？
2、哪个阶段有氧气参与反应？
3、哪个阶段产生ATP最多？
4、ATP产生的场所？
有氧呼吸过程中
5、分解1摩尔的葡萄糖需多少摩尔O2和产生多少摩尔CO2？
第三阶段
细胞质基质、线粒体（主要）
都是6摩尔
第二阶段
第三阶段
四、无氧呼吸过程
细胞质基质
C6H12O6
酶
少量能量
4[H]
2丙酮酸
第一阶段
细胞质基质
酶
酶
(C2H5OH)
2酒精
+ 2CO2
(C3H6O3)
2乳酸
第二阶段
细胞质基质
线粒体
（CH3COCOOH）
热能
2 ATP
(形成不同产物的原因及例子)
无氧呼吸
1.无氧呼吸的过程
☆与有氧呼吸第一阶段完全相同
场所：细胞质基质
酶
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
+4[H] + 能量
①
（少量）
2CH3COCOOH
丙酮酸不彻底分解
场所：细胞质基质
②
酶
A.产生乳酸（动物、马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根、乳酸菌）
酶
2C2H5OH（酒精）
+ 2CO2 + 能量
B.产生酒精（绝多数的植物细胞、酵母菌）
C6H12O6
酶
2C3H4O3（丙酮酸）
C6H12O6
酶
2C3H4O3（丙酮酸）
2C3H6O3（乳酸）
+ 能量
①场所：
细胞质基质
②能量去向:(1mol C6H12O6 不彻底分解: )
近69%以热能形式散失　
③总反应式：
④无氧呼吸概念：
细胞在____ 的条件下，通过_____的催化作用，把_______等有机物分解为___________ 产物，同时释放出_________的过程。
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+少量能量
酶
无氧呼吸小结
只有61.08kJ(约31% )
无氧
酶
葡萄糖
少量能量
不彻底的氧化
生成2ATP
转移到ATP中
196.65kJ
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2 +少量能量
酶
或
微生物的无氧呼吸也叫发酵fermentation
酒精发酵——酵母菌（真菌）
乳酸发酵——乳酸菌（细菌）
2.实例分析
a.高等植物在水淹的情况下，短时间可以进行正常的生命活动。但时间长了会烂根而死亡，为什么？
b.高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸导致肌肉酸胀，为什么？
c. 用酵母菌使麦芽葡萄发酵制作的啤酒及葡萄酒的酒精含量到14%左右就停止发酵了，为什么？
酒精对细胞有毒害作用，使细胞死亡。
乳酸对细胞有毒害作用。
酒精对细胞有毒害作用，使酵母细胞死亡。
d. 进行有氧呼吸的生物不能长时间进行无氧呼吸，请分析原因。
①无氧呼吸的产物对细胞有毒害作用②无氧呼吸产生的能量不足，不能满足细胞正常生命活动的需要。
细胞质基质和线粒体
细胞质基质
需要O2
不需要O2
无机物：CO 2和H2O
酒精和CO2或乳酸
释放大量能量，形成大量ATP
释放少量能量，形成少量ATP
第一阶段完全相同，均有丙酮酸这一中间
产物，都能释放能量，都需要酶
有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系
练习题:
1、生物的生命活动所需要的能量主要来自：
Ａ、糖类的氧化分解
Ｂ、脂类的氧化分解
Ｃ、蛋白质的氧化分解
Ｄ、核酸的氧化分解
A
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（ ）
①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳
③在线粒体中被消耗 ④在线粒体和细胞质基质中被消耗
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
A
C
影响呼吸作用的环境因素
(1)温度
①温度影响呼吸作用，主要是通过影响呼吸酶的活性来
实现的。呼吸速率与温度的关系如下图。
②应用
1、生产上常用这一原理在低温下贮藏水果、蔬菜
2、在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。
(2)O2的浓度
①在O2浓度为零时只进行无氧
呼吸；浓度为10%以下，既进
行有氧呼吸又进行无氧呼吸；
浓度为10%以上，只进行有氧
呼吸。(如图)
②生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机
物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
O2浓度 变化量 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25%
O2吸收量/mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8
CO2释放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8
下列有关叙述正确的是(双选) (　　)
A．苹果果肉细胞在O2浓度为0和5%～25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸
B．贮藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件
C．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多
D．苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和CO2
氧气浓度增加，无氧呼吸受到抑制
P
氧气浓度增大的过程中无氧呼吸放出的二氧化碳的总量
一样多
1/3
降低氧气浓度，降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗
R
此时呼吸作用的强度最低，有机物的消耗最少
(3) CO2浓度
CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用，实验证明，在CO2浓度升高到1%～10%时，呼吸作用明显被抑制。(如下图)
应用：在蔬菜水果的保鲜中，增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。在冬天北方地区常用地窖来贮藏大白菜、甘薯等。
(4)水
在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
应用：种子在贮藏时应处于风干状态，使呼吸作用降至最低，以减少有机物的消耗。
●思考： 储存水果和储存粮食如何区别？
▲答案：二者都需要在低温低氧（高CO2）中储存，但粮食必须晒干，减少自由水含量，而水果则需保鲜，减少水分散失。
农产品的贮存和保鲜有哪些方法？
新鲜蔬果：
零上低温
低氧
湿度适中
种子、粮食作物：
零上低温
低氧
干燥
为了尽量延长新鲜水果的贮藏时间，贮藏条件最好是
A.低O2、适当的湿度、零上低温和无乙烯
B.低O2、适当的湿度、零下低温和无乙烯
C.无O2、保持干燥、零上低温和有乙烯
D.无CO2、保持干燥、零下低温和有乙烯
答案：A
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，水稻根的细胞无氧呼吸就会进行酒精，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，要靠无氧呼吸来获取能量。而产生的乳酸能刺激肌细胞周围的神经末稍，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。
4、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
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( )
Ａ. 第一、二阶段 Ｂ. 第一、三阶段
Ｃ. 第二、三阶段 Ｄ. 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，这两种动物的耗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
有氧呼吸与无氧呼吸的有关计算
规律1：消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2物质的量之比为？
规律2：消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的氧气与有氧和无氧呼吸产生的CO2物质的量之和的比为？
规律3：产生等量的CO2时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖物质的量之比为？
规律4：产生等量的CO2时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的ATP物质的量之比为？
规律5：消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的ATP物质的量之比为？
（1：3）
（3：4）
（3：1）
（3：19）
（1：19）
　 据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况
在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2的消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：
(1)无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情
况下，容器内气体体积不发生变化。
(2)不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼
吸。此种情况下容器内气体体积可增大。
(3)当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，
此种情况下，容器内气体体积不变化。
只进行有氧呼吸：装置1液滴左移，装置2液滴不移动。
只进行酒精发酵：装置1液滴不移动，装置2液滴右移。
只进行乳酸发酵：装置1液滴、装置2液滴均不移动。
进行酒精发酵、有氧呼吸：装置1液滴左移，装置2液滴右移。
NaOH吸收CO2 装置中没有CO2 ，装置中气体的变化即O2体积的变化；蒸馏水不吸收CO2，装置中气体的变化即消耗的O2与放出的CO2体积的差值。
如果要测定植物体或绿色器官的呼吸速率必须在黑暗条件下。
由于气体体积受到环境温度和压强的影响，所以通常需要设置一个空白对照，确定环境因素影响的大小。
此实验的校正装为：煮熟并冷却的萌发种子