5.3ATP的主要来源——细胞呼吸 (共65张PPT)

(共65张PPT)
第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
　　18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧时需氧气，并把呼吸作用比作“缓慢燃烧过程”。后来人们发现呼吸作用的实质是有机物氧化分解，并释放能量。
讨论：
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快吗？
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。


一、细胞呼吸（呼吸作用）
区别呼吸(运动)与细胞呼吸?
呼吸： 机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
细胞呼吸也称呼吸作用
是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他物质，释放出能量并生成ATP的过程。
对比
呼吸和呼吸作用的区别
提出问题：细胞呼吸是否需要氧气？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
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
二、 探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌：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。以出芽生殖的方式产生后代。
液泡
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
设计实验
酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）
进行实验
作出假设
3.设计实验
实验思路？
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素
酒精、CO2
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
实验组
组A：有氧条件
组B：无氧条件
（对比实验）
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。根据混浊程度或变成黄色的时间长短检测产生二氧化碳的多少
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．
二 探究酵母菌细胞呼吸的方式
步骤一：配制酵母菌培养液

A组
B组
实验步骤：鉴定是否有CO2产生
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)
实验步骤
充气时为什么要间歇性缓慢的进行？
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)
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
A组
B组
橙色

实验步骤
橙色
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
出现灰绿色
⒌实验现象及分析
4、进行实验
条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液
有氧（A)
无氧(B)
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。
分析实验结果
二 探究酵母菌细胞呼吸的方式
⒍实验结论
酵母菌在有氧和无氧的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。
三、细胞呼吸的类型
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
含有与有氧呼吸有关的酶
线粒体有哪些适应 有氧呼吸的结构？
外膜
内膜(折叠成嵴）
嵴
基质
细胞膜
线粒体
有氧呼吸的过程
C6H12O6
能量（少量）
2丙酮酸
（2C3H4O3）
[H]
酶
⒉有氧呼吸的过程：(三个阶段）
㈠ 有氧呼吸
C6H12O6
2TP能量（少量）
2丙酮酸 （ 2C3H4O3 ）
[H]
能量（少量）
[H]
6CO2
6H2O
酶
酶
⒉有氧呼吸的过程：
C6H12O6
能量（少量）2molATP
2丙酮酸 （2C3H4O3 ）
[H]
能量（少量）2molATP
[H]
O2
12H2O+能量（大量）
6CO2
6H2O
酶
酶
酶
⒉有氧呼吸的过程：
3.总反应式：
C6H12O6
酶
2C3H4O3＋
4[H]＋能量(少量)
24[H]+6O2 12H2O+能量（大量）
酶
2C3H4O3+6H2O 6CO2＋20[H]＋能量（少量）
酶
第一阶段：
第二阶段：
第三阶段:
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
熟记！
1moL C6H12O6
能量（2870kJ）
1161kJ
其余以热能形式散失
ATP（38moL）约40％
以上反应式中的能量能否写成ATP ？
有
氧
呼
吸
1 场所:
2 条件:
3 物质变化:
4 能量变化:
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，产生38molATP,1molATP约30KJ能量。
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
1161kJ x 2
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
1、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
2、场所：
细胞质基质
2、过程 ：分两个阶段
第一个阶段：



第二个阶段：

C6H12O6
能量（少量）
2丙酮酸 （2C3H4O3）
4[H]
2C2H5OH（酒精）+2CO2﹢能量（少量）
2C3H6O3（乳酸）﹢能量（少量）
酶
4、无氧呼吸的反应式
①植物细胞缺氧：水淹、苹果储存时间太长
⑴ 酒精发酵（发酵用于微生物）
②酵母菌：兼性厌氧型
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量（少量）
酶
⒉无氧呼吸的反应式
③乳酸菌：酸菜、泡菜
⑵ 乳酸发酵
①人和动物细胞缺氧：剧烈运动
②某些植物的特殊器官：马铃薯块茎、甜
菜块根、玉米胚。
1 场所:
2 条件:
3 物质变化:
4 能量变化:
细胞质基质
酶、缺氧或无氧
有机物→不彻底氧化产物
无氧呼吸(乳酸)196.65KJ能量、植物无氧呼吸（酒精）225.9KJ能量：61.08kj能量存于2molATP中，其余以热能散失。
无氧呼吸
葡萄糖
丙酮酸
6CO2 +12H2O+能量（大量）
2C2H5OH +2CO2+能量（少量）
2C3H6O3（乳酸 ）+能量（少量）
或
酶
酶
（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
①第一阶段完全相同;②分解有机物，释放能量
酶
1、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。
四、呼吸作用的意义：
2、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。
探究一：细胞呼吸消耗氧气的测定装置及相关实验设计
（1）测定装置
被研究
的生物
灭活的生物
（2）对照实验的设计

五、相关实验
（一 ）、在以葡萄糖为呼吸底物的状况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据
1、释放CO2不消耗O2，只进行产生酒精的无氧呼吸
2、既不释放CO2也不消耗O2 ，只进行产生乳酸的无氧呼吸
3、 CO2释放量等于O2消耗量，只进行有氧呼吸
4、 CO2释放量等于O2消耗量，有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时进行
①若CO2:O2=4:3,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等
②若CO2:O2＞4:3，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸
③若CO2:O2＜4:3,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸
（二）、若细胞CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。
A
探究二:酵母菌细胞呼吸的类型
要通过实验探究酵母菌的细胞呼吸类型,还要同时设计另一个实验,简要说出思路?
结果预测和结论:
结果预测(红色液滴移动情况) 相应结论
装置A 装置B
1
2
3
探究三:酵母菌细胞呼吸的场所
细胞内有氧呼吸第二阶段为丙酮酸的分解，其反应式为：


为探究该反应发生的场所做如下实验：
步骤一、用 处理新鲜肝脏，使其分散成单个细胞；
步骤二、离心得到细胞质基质和线粒体基质，分装在编号为1、2的两支试管中；
步骤三、 ；
步骤四、 。
预测实验现象及结论：
1现象： 结论： 。
2现象： 结论： 。
3现象： 结论： 。
胰蛋白酶
取等量且少量的试管1和试管2中的溶液分别置于A、B两支试管中，再取等量的丙酮酸加入A、B两支试管中
一段时间后向两支试管中加入四滴澄清的石灰水并观察现象
A出现浑浊B没有
B出现浑浊A没有
AB都出现浑浊
该反应发生在细胞质基质
该反应发生在线粒体基质
该反应在两个场所中均有发生
1、A中有CO2产生，可以说明
2、B中有CO2产生，可以说明
3、AB中有CO2产生，则
植物细胞
该细胞正在进行无氧呼吸
该细胞正在进行有氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸在同时进行
练习：
六、影响细胞呼吸的因素
1、温度
呼吸作用在最适
温度（25℃~35℃）
时最强；
2、氧气
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。
（5%）保存
只有无氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
只有有氧呼吸
不同氧气浓度下无氧呼吸的强度
1∶1
DE=3CD
练习:
单位:mol
ABCD分别是什么样的条件
条件 有氧呼吸消耗O2量 有氧呼吸产生CO2量 有氧呼吸消耗葡萄糖量 无氧呼吸产生CO2量 无氧呼吸消耗葡萄糖量 CO2产生总量 葡萄糖消耗总量
A条件 6 0
B条件 12 4
C条件 3 18
D条件 0 2
5、如果纵坐标表示某种物质的物质的量，请在下列两个坐标中画出无氧呼吸释放二氧化碳量和葡萄糖消耗总量的曲线。
1/2CD+1/6DE
3、CO2
4、水
从化学平衡角度析，CO2浓度增加，呼吸速率下降
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
六 细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸的中间产物是各种有机物
之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产
实践中有广泛的应用。
1.发酵技术
2.农业生产
3.粮食储藏和果蔬保鲜
4、医学上
1.发酵技术
生产啤酒、果酒和白酒等
生产乳酸类、柠檬酸类饮料
生产味精、酱油和醋
生产单细胞蛋白
应用于垃圾、废水的处理
利用发酵产生沼气
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。
2.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。

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。
3.粮食储藏和果蔬保鲜
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，又要设法降
低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。

粮食储藏

果蔬保鲜
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、冲氮气或降低温度等方法。

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
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。
4、医学
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。
1 . 在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其
发酵，产生酒精。
2 . 在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收
3 . 在医学上：利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖
4 . 在物质的储存时：控制氧气的浓度，降低温度抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。
小结：
与细胞呼吸相联系的生产生活实际问题
1、夏季中午不用井水浇灌
2、制作泡菜时，发酵罐要密封
3、种子入库前要晒干
4、包扎伤口用透气性好的纱布
5、土壤板结了要及时给作物松土
6、有较窄而深的伤口需要打破伤风抗毒血清
7、剧烈运动骨骼肌会酸痛
8、夏天用冰箱保存食物不容易变质
.......
细胞呼吸
概念
方式
应用
有氧呼吸
氧气：透气或低氧充氮
温度：低温窖藏
水分：干燥贮粮
生物体内的有机物(糖类,脂类,蛋白质等)在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放能量的总过程。
无氧呼吸
总式：
1　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
2　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
3 同样消耗１mol的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率是无氧呼吸能量转化效率的( )
　Ａ、20倍　　　　Ｂ、19倍　
　Ｃ、６倍多　　　Ｄ、12.7个百分点
B
4 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