人教版（2019）必修1课件: 5.3 细胞呼吸的原理和应用（第2课时）(共20张PPT)

(共20张PPT)
第3节 细胞呼吸的原理和应用
第五章 细胞的能量供应和利用
一 有氧呼吸
细胞呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
（主要）
外膜
内膜
线粒体基质
嵴
线粒体是有氧呼吸的主要场所
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
增大膜面积分布有氧呼吸的酶
基质
分布有氧呼吸的酶
C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量
酶
一 有氧呼吸
A组 B组 C组
细胞质基质 线粒体 细胞匀浆
加入等量葡萄糖 有氧呼吸场所分析
细胞质基质可以分解葡萄糖；
线粒体不能直接分解葡萄糖；
线粒体促进了葡萄糖的分解。
大量的科学研究表明：
　 有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体。先由细胞质基质完成葡萄糖的初步分解，之后由线粒体完成剩下的部分。
一 有氧呼吸
阅读教材，结合图示，尝试用反应式表示有氧呼吸的三个阶段
（1）C6H12O6
酶
2CH3COCOOH + 4[H] + 能量
（2）2CH3COCOOH +6H2O
6CO2 + 20[H] + 能量
酶
（3）24[H] + 6O2
12H2O + 能量
酶
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。
一 有氧呼吸
（1）第一阶段：
C6H12O6
2丙酮酸C3H4O3
酶
4[H]
ATP
热能
能量
线粒体
细胞质基质
①
C6H12O6
酶
+4[H] +能量
场所：细胞质基质
2C3H4O3
（少量）
线粒体基质
小分子NAD+是电子和H+的载体
通常将NADH简化为[H]，读作还原氢
有氧呼吸第一阶段概览
葡萄糖（C6H12O6）
2×丙酮酸（C3H4O3）
ATP（少量）
NADH （ [H]）
细胞质基质
NAD+
ADP+Pi
多种酶
一 有氧呼吸
线粒体
6CO2
20[H]
②
酶
6CO2 +20[H]+ 能量
2C3H4O3
+6H2O
（少量）
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
细胞质基质
①
酶
6H2O
ATP
热能
能量
ATP
热能
能量
C3H4O3
（2）第二阶段：
场所：线粒体基质
丙酮酸
CO2
H2O
少量ATP
[H]
有氧呼吸第二阶段概括
线粒体基质
一 有氧呼吸
线粒体
6CO2
20[H]
②
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
细胞质基质
①
酶
6H2O
ATP
热能
能量
ATP
热能
能量
C3H4O3
（3）第三阶段：
酶
12H2O + 能量
24[H] + 6O2
（大量）
场所：线粒体内膜
12H2O
6O2
酶
③
ATP
热能
能量
能量转移路径：电子势能→H+浓度势能→ATP
有氧呼吸第三阶段
第一阶段产生的[H]
线粒体内膜
第二阶段产生的[H]
H2O
O2
大量ATP
有氧呼吸第三阶段
一 有氧呼吸
有氧呼吸是指在氧的参与下，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，生成大量ATP的过程。
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
反应式中两边的水能否约去？
思考·讨论
1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
1.转化效率高达34％，约使32mol ADP转化为ATP。
其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。
2.保证有机物中的能量得到最充分的利用，使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
小结
葡萄糖
丙酮酸
少量ATP
[H]
细胞质基质
CO2
H2O
少量ATP
[H]
H2O
O2
大量ATP
尝试在下图画中出有氧呼吸简要过程
一 有氧呼吸
尝试在下图画中出有氧呼吸简要过程
葡萄糖
丙酮酸
少量ATP
[H]
细胞质基质
CO2
H2O
少量ATP
[H]
H2O
O2
大量ATP
二 无氧呼吸
1、酸奶发酵时，牛奶为什么要加满？盖子排气孔为什么要封闭？
家用酸奶机可以进行酸奶和米酒发酵。酸奶发酵时，牛奶要加满，盖子的排气孔要封闭。甜酒发酵时，米中间要挖一个窝，盖子留一个排气孔。试分析这是为什么呢
【问题探讨】
酸奶发酵是乳酸菌发酵，只进行无氧呼吸，不需要氧气，所以牛奶加满。发酵不产生气体，排气孔封闭。
挖一个窝可以保留部分空气，让酵母菌进行有氧呼吸，繁殖更快，接着进行无氧呼吸，产生酒精和CO2,因此要开排气孔。
2、甜酒发酵时为什么要挖一个窝？盖子为什么要留一个排气孔？
1952年，二战后驻扎在东京的一位美国士兵虽然滴酒不沾，但也会进入醉酒的状态，难以解释的醉酒现象时常发生。
25年后，一个内科医生终于诊断出了其中的病因。原来在他的肠道里，生活着一种突变的酵母菌，这些突变酵母细胞利用摄入到人体内的糖类作为原料，通过糖酵解和乙醇发酵，制造出乙醇（酒精）。
图片摘自《生命动力》
酶
酶
酶
乳酸菌
图片摘自《生命动力》
（二）无氧呼吸过程——乳酸发酵
酶
酶
无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。
二 无氧呼吸
第一阶段：葡萄糖的初步分解
与有氧呼吸第一阶段完全相同
C6H12O6
酶
+ 4[H] +少量能量
2C3H4O3
（丙酮酸）
第二阶段：丙酮酸不彻底分解
1.场所
细胞质基质
2.过程
丙酮酸和[H]在不同酶催化下形成酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。
无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量的ATP
二 无氧呼吸
反应总式
例：大多数植物、酵母菌
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、玉米胚乳等）
C6H12O6
2C3H6O3 （乳酸）+少量能量
酶
C6H12O6
酶
2C2H5OH(酒精) ＋2CO2＋少量能量
无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？
无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。
细胞中画出无氧呼吸的过程
细胞质基质
C6H12O6
2丙酮酸(2C3H4O3)
能量（热能，2ATP）
酶
[H]
2乳酸(C3H6O3)
酶
酶
2酒精(C2H6O)+2CO2
人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。
高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。
无氧呼吸危害：酒精和乳酸在细胞中大量积累对细胞有毒害作用，且释放的能量太少，不足维持生命活动的需求。大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命！
有氧呼吸和无氧呼吸的比较
结合下图思考有氧呼吸和无氧呼吸的区别和联系
【知识小结】
不同点 有氧呼吸 无氧呼吸
场所
条件
产物
能量
相同 联系 实质 细胞质基质、线粒体
细胞质基质
氧气、酶等
酶等
CO2和H2O
酒精和CO2或乳酸
释放大量能量
释放少量能量
分解有机物，释放能量
第一阶段反应场所和过程完全相同
葡萄糖
丙酮酸
有氧
无氧
CO2 + H2O + 能量（大量）
C2H3OH+CO2 + 能量（少量）
C3H6O3 + 能量（少量）
三 细胞呼吸
1.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，释放能量并生成ATP的过程。
所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。
（1）为生物体的生命活动提供能量
（2）生物体代谢的枢纽（如丙酮酸）
核酸
蛋白质
多糖
脂肪
核苷酸
氨基酸
丙酮酸
单糖
脂肪酸
糖酵解
β氧化
脱氨基
乙酰辅酶A
2.意义
巩固练习
1.检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列描述正确的是(　　)
A．如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行
有氧呼吸
B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，则酵母菌
只进行无氧呼吸
C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2
D．酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾溶液
变灰绿色
C
2.制作啤酒的工艺流程实际上是应用酵母菌的细胞呼吸，将小麦和酵母菌放入发酵罐，之后进行怎样处理方能制造出大量的啤酒(　　)
A．马上密闭，保持30～40℃的温度
B．一直通风，不密闭，保持30～40℃
C．先通风后密闭，保持60℃以上
D．先通风后密闭，保持30～40℃
D
3．右图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶1、酶2和酶3依次分别存在于 (　　)
A．线粒体、线粒体和细胞质基质
B．线粒体、细胞质基质和线粒体
C．细胞质基质、线粒体和细胞质基质
D．细胞质基质、细胞质基质和线粒体
C
4. 人体内氢随化合物在体内代谢转移的过程如图所示，下列分析中合理的是 (　　)
A．①过程发生在核糖体上，水中的H只来自于—NH2
B．在缺氧的情况下，③过程中不会发生脱氢反应
C．M物质是丙酮酸，④过程不会发生在线粒体中
D．在氧气充足的情况下，②③过程发生在线粒体中
C
5．细胞内糖分解代谢过程如图所示，①～④代表生理过程，甲～丁代表物质。下列叙述错误的是(　　)
A．甲、乙、丁分别代表的是CO2、酒精、乳酸
B．①②发生于线粒体中，③④发生于细胞质基质中
C．动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多
D．①过程有[H]产生，②③④过程均有[H]的消耗
B