高中生物必修一第五章—第3节《ATP的主要来源—细胞呼吸》 （共73张PPT）

(共73张PPT)
下列关于细胞生命活动中ATP、ADP的说法正确的是（ 　）
A、细胞内蛋白质的合成总是伴随着ATP的水解，有机物的氧化分解总是伴随有ATP的合成
B、人在寒冷时，肾上腺激素和甲状腺激素分泌增加，细胞内ADP的量增加
C、活细胞中ATP与ADP的相互转化永无休止，使生物体内的各项化学反应能在常温常用压下快速且顺利的进行
D、ADP转化成ATP所需的能量来源于光能或化学能，细胞内ATP含量很多，保证了生命活动所需能量的持续供应
A
第3节 ATP的主要来源—细胞呼吸
ADP + Pi
ATP
动物和人
绿色植物
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
合成酶
+
糖类：主要的能源物质


ATP：细胞的直接供能物质
温习
呼吸作用
燃烧：
高温有氧条件下，有机物的能量
迅速释放出来，产生剧烈的发光
发热现象。
呼吸作用：
细胞内温和条件下有机物经过酶的一系列催化，缓慢的释放能量，一部分储存在ATP中。
葡萄糖等
酶
（细胞呼吸）
共同点：都是有机物的氧化分解，都产二氧化碳等产物，并释放能量
呼吸运动
概念：
有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
一、细胞呼吸的概念
实质：
分解有机物，释放出能量
细胞呼吸是否
一定需要氧气？
酵母菌：
有氧和无氧条件下都
能生存，属兼性厌氧菌
单细胞真菌
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
面团中的孔隙是怎么形成的？
为什么要加盖，用棉絮包好？
提出问题：
酒精是酵母菌在什么条件下产生的？
酵母菌在有氧/无氧条件下产生CO2是否一样多？
做出假设：
酒精是酵母菌在无氧条件下产生的。
酵母菌在有氧条件下产生的CO2更多。
阅读92页的参考案例，提出问题并做出假设……
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式

1.该实验的自变量和因变量分别是什么？

2.如何检测因变量？


2.怎样鉴定有无酒精产生？
1.怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生量？
使用：重铬酸钾溶液——酸性条件下会与酒精反应， 由橙色变成灰绿色。
因变量的检测
（1）CO2使澄清石灰水变浑浊，据浑浊程度判断多少

（2）CO2使溴麝香草酚蓝（ BTB ）溶液由蓝变黄色，
依据溶液变黄的时间长短判断多少
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式

1.该实验的自变量和因变量分别是什么？

2.如何检测因变量？

3.如何设计实验装置，控制有氧和无氧条件？
如何保证酵母菌在整个实验过程中正常生活？


装置Ⅰ
装置Ⅱ
探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
A
B
C
D
E
装置Ⅰ
装置Ⅱ
1.装置Ⅰ中10%的NaOH溶液的作用是什么？
A
B
C
D
E
先经NaOH处理，可排除空气中的CO2对实验结果的干扰
2.装置Ⅱ中如何保证需要的无氧环境？
将D瓶封口放置一段时间后（使瓶内原有O2被消耗掉），再连通锥形瓶E。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
第一步：配置酵母菌的培养液
第二步：连接实验装置
第三步：检测CO2的量
第四步：检测酒精的产生
装置Ⅰ
装置Ⅱ
1.装置Ⅰ能否绝对排除空气中CO2对结果的干扰？

2.要比较两组实验产能的多少，应如何改进装置？
A
B
C
D
E
实验拓展——
A
B
C
设置两个或两个以上的实验组（无对照组），通过
对结果的比较分析（实验前结果是未知的）。
对比实验
对照实验
除了一个因素以外，其余因素都保持相同的实验。
一般要设置对照组和实验组。
通常，把经过控制处理的一组（/未知实验结果）作为实验组

把未经处理或自然状态的一组（/已知实验结果）作为对照组
科学实验中，经常需要通过严格控制无关变量，观察自变量（施加某种因素）对实验结果造成的影响。大多数情况下，如果只有一组实验，不足以说明该变量是影响实验结果的唯一因素，这时，需要设置一个未施加这种因素（自变量）而已知的实验结果作为对照，以明确这种因素所起的作用。因此，通常把经过控制处理的一组（或者未知实验结果的一组）称为实验组，而未经过处理的一组（自然状态下或者已知实验结果的一组）称为对照组。

实验组中的自变量通常可以用加法原理或减法原理进行控制。加法原理或减法原理是指与常态相比较，人为地增加或减少某种影响因素的原理。
如果并不知道两组（或多组）实验中的自变量对实验结果所造成的影响，需要通过实验来进行确定，此时就可以称这些实验为对比实验，对比实验也可称为相互对照实验。
三、细胞呼吸的类型
有氧呼吸（主要形式）
无氧呼吸
C6H12O6
酶1
C3H4O3 + [H] + 能量（少量）
第一阶段：1分子葡萄糖分解形成2分子丙酮酸，
同时产生少量的[H]和少量ATP
酶2
CO2 + [H] +能量（少量）
第二阶段：丙酮酸和水彻底分解成CO2和大量[H]，
同时产生少量的ATP。
2 C3H4O3
酶3
H2O + 能量（大量）
第三阶段：前两阶段产生的[H]与氧气结合形成水，
产生大量能量和ATP
24 [H] + O2
+ H2O
有氧呼吸需多种酶参与，且第三阶段才需要O2参与。
（一）有氧呼吸（葡萄糖为最常利用的物质）
2
4
6
6
20
6
12
有氧呼吸主要场所
——线粒体
总反应式：
一
二
二
三
三
元素的去向？
场所：细胞质基质
场所：线粒体基质
场所：线粒体内膜
有氧呼吸：细胞在有氧的条件下，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CO2和水，释放能量，生成许多ATP的过程。
总反应式：
注：H2O不能省去，酶不可省去，能量不可直接写成ATP
葡萄糖的初步分解
场所：细胞质基质
①
丙酮酸的彻底分解
酶
6CO2 +20 [H] +能量（少量）
场所：线粒体基质
②
2C3H4O3
（丙酮酸）
[H]的氧化
酶
12H2O + 能量（大量）
场所：线粒体内膜
③
24[H] + 6O2
+6H2O
有氧呼吸的过程
C6H12O6
有氧呼吸的三个阶段
6CO2
12H2O
6 O2
线粒体
细胞质基质
②
①
③
主要场所：
线粒体
能量去向：
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +大量能量
酶
大部分以热能形式散失（约60%）
较少部分转移到ATP中（约40%）
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸 H2O
O2 [H]
丙酮酸 [H]
CO2 [H]
H2O
34ATP
2ATP
2ATP
三个阶段比较
线粒体基质
线粒体内膜
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所
底物
产物
能量
百米赛跑第二天后，
两腿发酸是为什么？
丙酮酸
[ H ]
O2
酒精
C2H5OH
酶1
C3H6O3
乳酸
酶2
CO2
酶
细胞质基质
无氧时：丙酮酸不进入线粒体
只留在细胞质基质
思考：
1、无氧呼吸可分几个阶段？各阶段反应怎样？
2、不同生物无氧呼吸产物一样吗？
若不一样，有什么不同？
3、无氧呼吸和有氧呼吸相比有哪些异同点？
（二）无氧呼吸
☆与有氧呼吸第一阶段相同
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
场所：细胞质基质
①
缺氧时： 细菌、真菌、苹果果实、
马铃薯块茎、骨骼肌细胞
2 丙酮酸 + 4 [H] + 能量（少量）
丙酮酸不彻底分解
酶2
C3H6O3（乳酸）
C2H5OH（酒精）
+ 2CO2
丙酮酸+ [H]
丙酮酸+ [H]
酶1
②
场所：细胞质基质
无氧呼吸的过程
葡 萄 糖
丙 酮 酸
[H]
乳酸
脱氢酶
酒精 + CO2
乳酸
酶
无氧呼吸中有CO2产生，但无O2消耗
无氧呼吸总反应式
C6H12O6
酶1
2 C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2 C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶2
例：高等动物、乳酸菌

高等植物某些器官（马铃薯块茎/甜菜块根/玉米胚等）
例：大多数植物、酵母菌
微生物的无氧呼吸称为发酵
（乳酸发酵）
（酒精发酵）
场所：细胞质基质
同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
无氧呼吸中葡萄糖的大部分能量存留在酒精/乳酸中未被释放
（有机物，毒害作用）
无氧呼吸：细胞在缺氧条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物,同时释放出少量能量的过程。
能量：较少
（三）有氧呼吸与无氧呼吸比较
主要在线粒体内
需氧分子参加
CO2、H2O
有机物中化学能
细胞质基质内
不需氧分子参加
酒精和CO2或乳酸

有氧呼吸和无氧呼吸的相同之处：
都在细胞质内,由葡萄糖的先分解成丙酮酸
都是在酶的催化下进行的；都有能量释放。
→ATP、热能
→ATP、热能、不彻底 2氧化产物中的化学能
有机物中化学能
有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸场所
是否需氧
分解产物

能量变化
有氧呼吸：
有氧呼吸中，1份O2 ——1份CO2
无氧呼吸：
无氧呼吸中，有CO2产生，但无O2消耗
例：测得某一植物的果实在一段时间内，释放的CO2的量比吸收O2的量大，且蛋白质，脂肪的含量不变，糖类含量减少。下列解释中最合理的是（ ）

A 有氧呼吸占优势
B 有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖相等
C 无氧呼吸占优势
D 既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸
D
某些生物只含无氧呼吸有关的酶，故为厌氧型生物，如乳酸菌、蛔虫、破伤风杆菌等

真核生物大多为需氧型生物，但哺乳动物的成熟红细胞：只进行无氧呼吸（厌氧）
[另：它虽不能合成酶，但仍能进行ATP与ADP的相互转化]
（利用原有的酶）

不同生物进行无氧呼吸时产物不同，主要是因为细胞中所含的酶不同

原核生物均无线粒体，但某些原核生物的细胞质中含有氧呼吸的酶，则该细胞仍可进行有氧呼吸。如：蓝藻、硝化细菌

明确几个易错点：
题型一：有氧/无氧呼吸的过程比较
将酵母菌研磨离心分离后，得上清（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器），把等量的上清液、深沉物和未离心处理的匀浆分别放入甲、乙、丙3个管中：
A 水+CO2 B 酒精+CO2
C 丙酮酸 D 无反应
1、分别滴入等量葡萄糖溶液，通氧下甲、乙、丙终产物是 。
2、分别滴入等量丙酮酸溶液，通氧下甲、乙、丙终产物是 。
3、在隔绝空气下，重复实验1，则甲、乙、丙终产物是 。
4、向3管中加入等量的荧光素，重复实验1、2、3，发光最强的为
实验 中的 试管
上清 沉淀 匀浆
C、D、A
D、A、A
B、D、B
1 丙
1、葡萄糖为底物时，CO2释放量、O2消耗量是判断依据：
气体变化特点 呼吸方式
题型二：细胞呼吸类型的判断
O2吸收= CO2释放
O2吸收< CO2释放
不耗O2，CO2释放
仅“有氧呼吸”
两种都有（多余CO2来自无氧呼吸）
仅“无氧呼吸”
耗葡萄糖：有氧呼吸=无氧呼吸
耗葡萄糖：无氧呼吸>有氧呼吸
耗葡萄糖：有氧呼吸>无氧呼吸
CO2释放：O2吸收= 4：3
CO2释放：O2吸收> 4：3
CO2释放：O2吸收< 4：3
酒精量= CO2量
酒精量< CO2量
仅“无氧呼吸”
两种都有（多余CO2来自有氧呼吸）
2、根据场所判断，以相关细胞图解为依据：
真核细胞：整个过程均在细胞质基质中进行——无氧呼吸
若部分过程在线粒体中进行——有氧呼吸

原核细胞：无线粒体，呼吸场所在细胞质和细胞膜上进行
其呼吸方式需根据产物判断：
若只有CO2和水——有氧呼吸（需氧型生物不一定含线粒体）
若有乳酸或酒精产生——存在无氧呼吸
题型二：细胞呼吸类型的判断
1、下图表示某植物的非绿色器官在O2为a、b、c、d时，CO2释放量与O2吸收量的变化，正确的是（ ）
10

5
O2（%）
气体交换相对值
a b c d
CO2释放量 O2吸收量
A O2浓度为a时，最适于储藏该植物器官，此时呼吸产物除CO2 11外还有酒精和乳酸
B O2与b时，无氧呼吸耗糖量点总呼吸耗糖量的5/8
C 氧为c时，只有有氧呼吸
D O2为d时，不进行无氧呼吸，CO2释放量完全来自有氧呼吸
D
2、将酵母菌接种在4个装有等量葡萄糖的锥形瓶中，向4个瓶中通入不同浓度的氧气，一段时间后，测量酒精与CO2生成量如下图表，错误的是（ ）

A、1中耗糖量比4中消耗得少
B、2中O2浓度b小于3号中O2浓度c
C、3号中有氧呼吸耗糖量占全部耗糖量的1/3
D、4号中，ATP的合成场所为线粒体基质及内膜等
D
3、某实验室用两种方式进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精．甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜．实验过程中每小时测定一次两发酵罐中氧气和酒精的物质的量，记录数据并绘成下面的坐标图．据此分析下列说法中正确的是（　　）





A、实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的CO2量之比为8：5
B、甲、乙两发酵罐分别在第4h和第5h无氧呼吸速率最快
C、甲发酵罐实验结果表明在有O2存在时酵母菌无法无氧呼吸
D、该实验证明向葡萄糖溶液中通入大量O2可提高酒精产量
A
题型三、影响呼吸速率的外界因素
1、温度（主要因素)
应用：低温下贮存蔬菜、水果（低温抑制呼吸酶的活性）
温室栽培可增大昼夜温差，夜间适当降温
（不能低到破坏细胞的温度，受损细胞对细菌抵抗力↓，易烂）
说明：
在一定温度范围内，呼吸速率随温度的升高而增加，超过最适温度，会随温度的增加而下降。
CO2释放V / O2吸收V
（抑制呼吸作用，减耗增产）
A
B
D
无氧呼吸
细胞总呼吸
（CO2释放总量）
有氧呼吸
2、O2浓度
O2浓度
A点：无氧呼吸强度
B点：细胞呼吸最低点
D点以后：只有有氧呼吸
C
AD间：有氧和无氧呼吸
AB间：CO2产量骤降，因无氧
呼吸受抑制
AC间：CO2产量变化受O2影响
C后：CO2量受其他因素影响
（底物、温度、酶等）
应用：B点O2浓度最适贮存蔬果（无氧呼吸大降且有氧呼吸较慢）
[蔬果——低氧低温一定湿度；种子——低温低氧干燥]
增加O2浓度抑制无氧呼吸（高压氧驱蛔虫、透气纱布包伤口）
作物中耕松土（促进根对矿质元素的吸收）、稻田定期排水
消失点
细胞呼吸原理的应用
及时松土
定期排水
水果保鲜
种子贮藏
清理伤口
包扎伤口
食品工业
有氧运动
A
D
O2浓度
C
（1）EF、E'F'以及SAOD的生物学意义？
O
（2）当P为MN中点，有氧呼吸的耗糖量占总耗量的比值？
M
P
N
EF等线段代表不同氧浓度下无氧呼吸的强度； SAOD代表无氧呼吸中CO2的总释放量
E'

F'
E

F
PM=PN，即有氧呼吸和无氧呼吸所释放的CO2相同，因此耗葡萄糖的量是有氧：无氧=1：3
10

5
O2（%）
气体交换相对值
a b c d
CO2释放量 O2吸收量
A
B
C
A 图1中O2为a对应图2中A点 B 图1中O2为b对应图2中BC段 C 图1abcd氧浓度中c最适贮存蔬果 D 图1中O2为d时无酒精产生
说法错误的是（ ）
B
8
3
6
4
5
5
10
8/3、6/4 > 4/3 ？
思考：
1、人进行有氧运动时，细胞中O2消耗量与CO2产生量相同？
人进行剧烈运动时，细胞中O2消耗量与CO2产生量相同？

2、某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了2组实验（除实验处理不同外其余都相同），一段时间内产生CO2总量的变化趋势是（ ）
相同
D
CO2总量
CO2总量
CO2总量
CO2总量
相同
实验证明（化学平衡角度）：
细胞呼吸随CO2浓度升高明显被抑制
应用：用高浓度CO2抑制细胞呼吸，北方冬天常用地窖贮藏白菜
3、CO2浓度的影响
4、水分的影响
水为呼吸作用的原料
一定范围内呼吸强度随含水量增加而增加
应用：如贮藏粮油种子，需晒干减耗
CO2浓度
细胞呼吸强度
影响细胞呼吸的内部因素
1、不同种类的植物呼吸速率不同
如：旱生植物 < 水生植物 ； 阴生植物 < 阳生植物

2、同一植物不同生长发育时期呼吸速率不同
如：幼苗、开花期呼吸速率 > 成熟期呼吸速率

3、同一植物的不同器官呼吸速率不同
如：生殖器官 > 营养器官
题型四：细胞呼吸类型及速率的实验测定
酵母菌培养液
原理： 根据CO2释放量与O2吸收量的比值确定。 NaOH/KOH可吸收产生的CO2，液滴的移动可显示O2的吸收速率 清水对气压变化无影响，液滴的移动可显示CO2与O2的差值
酵母菌培养液
NaOH溶液5ml
清水5ml
甲 乙
1）只存在有氧呼吸：则甲中液滴不动，乙中液滴左移
2）只存在无氧呼吸：则甲中液滴右移，乙中液滴不动
3）无氧/有氧呼吸都存在：则甲中液滴右移，乙中液滴左动
1、细胞呼吸类型
题型四：细胞呼吸类型及速率的实验测定
发芽中的种子
NaOH溶液5ml
甲
原理：细胞呼吸速率常用CO2释放量或O2吸收量来表示。
2222细胞呼吸耗O2放CO2，应只测其中一种气体变化，可用NaOH， 1111通过单位t内玻管中液滴移动的距离（X）来测定呼吸速率。
2、细胞呼吸速率
物理误差的校正： 11、若材料是绿色植物，装置应遮光处理，否则光合作用会干扰其测定。
2、若材料是种子，为防止微生物呼吸的干扰，应对装置及种子消毒处理。
3、为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将 111所测的生物材料灭活（如种子煮熟），其他条件均不变。
发芽中的种子
NaOH溶液5ml
甲
CO2释放量
3、细胞呼吸商的测定
O2吸收量
呼吸商=
O2吸收量=X-Z
CO2释放量=（X-Z）+（Y+Z）=X+Y
呼吸商=（X+Y）/（ X-Z）
X
Y
=( 放CO2-吸O2 )
差值
Z
则种子发芽过程所耗的主要是脂肪（脂肪）
因为脂肪中C、H含量高，O2吸收量 > CO2释放量
则种子发芽过程所耗的主要是葡萄糖
因为以葡萄糖进行有氧呼吸，O2吸收量=CO2释放量
呼吸作用的类型及底物不同，呼吸商不同——
当RQ=1时，
当RQ>1时，
当RQ<1时，
呼吸作用消耗的底物有脂肪等物质
有氧、无氧呼吸均存在
只存在有氧呼吸
（脂肪中的C、H含量高，耗O2更多，O2吸收量：CO2释放量 > 1 ）
若甲中左移，乙中不动，
若甲乙均向左移，
CO2释放量
O2吸收量
发芽中的种子
NaOH溶液5ml
甲
CO2释放量
3、细胞呼吸熵的测定
O2吸收量
呼吸熵=
在25℃下10分钟内，如果甲中墨滴左移30mm，乙中墨滴左移200mm，丙右移5mm，则萌发小麦种子的呼吸商= 。
X
Y=差值
Z
如图所示的曲线，表示的是一个贮藏白菜的地窖，随着氧气的消耗，二氧化碳浓度变化的情况。请回答：
(1)A—B段O2的消耗量很大，CO2浓度上升也很快，白菜在进行___________呼吸。
(2)C—D段O2浓度接近于0，而CO2浓度仍在上升，白菜在进行___________呼吸。
(3)B—C段O2浓度已很低，
CO2浓度几乎不上升，
原因是______________。
。
(4)为了有益较长时间地贮
藏大白菜，应把地窖里的O2
浓度控制在__________段
范围内。
有氧
无氧
有氧呼吸进行得很慢
而无氧呼吸尚被氧气所抑制
Ｂ—Ｃ
【典例示范】酵母菌被广泛用于发酵，为了研究酒精发酵的产物，某研究小组设计了如图所示的装置图。1号、2号试管中均加入3 mL蒸馏水和少许0.1%BTB溶液(溴麝香草酚蓝溶液)至蓝绿色(若为较强酸性时，BTB溶液呈黄色)。下列有关叙述合理的是(　　)
A．1号试管可去除或将1号试管中BTB溶液换成澄清石灰水
B．该装置无法检验CO2的生成，仍需再补充其他装置
C．温度偏高，导致发酵管内O2少，酵母菌繁殖速率减慢，
不利于发酵
D．为使发酵管中尽量少地含有O2，应先将葡萄糖液煮沸，
待冷却后加入鲜酵母，再加入少许石蜡油，使之浮于
混合液表面
答案：D