新人教版生物高中必修1《5-3 ATP的主要来源――细胞呼吸 》(59张PPT)

(共59张PPT)
1.ATP的结构简式
2.ATP和ADP的相互转化
ATP
ADP
+
Pi
+
能量
ATP合成酶
ATP水解酶
3.ATP的功能
A-P~P~P
5-2
细胞的能量通货——ATP
为细胞各项生命活动直接提供能量
人、动物、
真菌、多数细菌等
绿色植物
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
ADP
+
Pi
+
ATP
酶
糖类、脂肪等有机物氧化分解
能
量
ADP转化成ATP时所需能量的主要来源:
你知道：“呼吸”和“呼吸作用”有什么区别吗？
“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程；
而“呼吸作用”是指细胞内有机物分解释放能量的过程。
第5章
细胞的能量供应和利用
第3节
ATP的主要来源——细胞呼吸
教学目标
1.说出线粒体的结构和功能。
2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
3.说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。
4.进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。
一、细胞呼吸方式
细胞呼吸：
有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
共同点：
不同点：
燃烧
呼吸作用
环境
体外
细胞内
速度
快速
缓慢
物质燃烧也是物质的氧化分解，燃烧和细胞呼吸有何异同呢？
都是物质的氧化分解；
都能产生二氧化碳；
都能释放出能量。
想一想：
细胞呼吸的方式有哪些呢？
探究：探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.为什么加入活性酵母后面包会松软可口？
2.是什么让面包里面充满了“气室”？
酵母菌在有氧无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，便于用来探究细胞呼吸的不同方式。
酵母菌
酵母菌细胞是以何种方式进行呼吸的？
是一种单细胞真核生物
探究：酵母菌细胞呼吸的方式
一、实验原理
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
，也能进行无氧呼吸产生酒精和CO2。
1.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
2.酒精的检测
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
探究：酵母菌细胞呼吸的方式
二、提出问题：
1.酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，生成什么?
三、作出假设：
1.酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2。
2.在无氧情况下进行无氧呼吸，生成什么产物?
2.在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。
四、实验设计：
怎样控制有氧和无氧的条件？
2.怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定CO2产生？
如何比较CO2产生的多少？
3.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
用管子通入氧气和密闭这两个手段控制的。
橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇化学反应，变成灰绿色。澄清石灰水是否变浑浊。溴麝香草芬蓝水溶液变黄的时间。
将实验装置放到25--35℃的环境中。
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
橡皮球
质量分数为10%的NaOH溶液
溴麝香草芬兰溶液
B
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。
溴麝香草酚蓝水溶液遇CO2的变色过程
检验方法
用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精
溶有重铬酸钾的浓硫酸
+
A装置的酵母菌滤液
+
B装置的酵母菌滤液
灰绿色
不变灰绿色
结论、交流和应用：
酵母菌无氧呼吸产生了酒精。
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。
酵母菌有氧呼吸产生大量CO2，
无氧呼吸产生少量的CO2。
4.改进：
酵母菌液
澄清石灰水溶液
气泵
NaOH溶液
酵母菌液
澄清石灰水溶液
气泵
NaOH溶液
澄清石灰水溶液
有氧呼吸装置
改进
气泵
酵母菌液
酵母菌液
检验能量的产生
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
对比实验：
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。
思考：重铬酸钾可以检测有无酒精存在。想一想，这一原理在日常生活中可以有什么用处？
这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。
具体做法：让司机呼出的气体直接接触到装有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。
呼吸类型：
根据有无O2参与
有氧呼吸
无氧呼吸
（有O2参与）
（无O2参与）
（细胞呼吸的主要形式）
二、有氧呼吸
细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。
（细胞呼吸主要形式）
有氧呼吸的场所：细胞质基质、线粒体
嵴
线粒体
细胞的动力车间
外膜
[将其与细胞基质分隔开]
↓
内膜
[有催化[H]与O2反应的酶]
↓
线粒体基质
[有催化丙酮酸分解的酶]
ATP的主要来源
第Ⅰ阶段
在细胞质基质中存在大量葡萄糖和能将葡萄糖分解为丙酮酸（C3H4O3）的酶
1葡萄糖→2丙酮酸＋[氢]＋
少量能量
第一阶段
底物
产物
场所
反应性质
葡萄糖
丙酮酸/[氢]
细胞基质
释能反应
丙酮酸/[H]
第Ⅱ阶段
线粒体基质中存在将丙酮酸
分解为二氧化碳的酶
2丙酮酸＋6H2O→6CO2＋[氢]
＋少量能量
第二阶段
底物
产物
场所
反应性质
丙酮酸/水
二氧化碳/[氢]
线粒体基质
释能反应
线粒体
[O2]
第Ⅲ阶段
线粒体内膜上附着有催化氢与氧结合生成水的酶
24[H](Ⅰ/Ⅱ阶段的氢)＋6O2→
12H2O＋大量能量
第三阶段
底物
产物
场所
反应性质
[H]/O2
H2O
线粒体内膜
释能反应
线粒体
1葡萄糖
↓
2丙酮酸＋少量[H]＋少量能量
2丙酮酸
＋
6H2O
→6CO2＋大量[H]
＋少量能量
[H]
＋
6O2
↓
12H2O＋
大量能量
通过三个环节
葡萄糖
就被分解成
CO2和H2O
能源物质分解成
无机物并释放出能量
第一阶段
第二阶段
第三阶段
第3阶段（线粒体内膜）
24[H](前两过程产)
+
6O2
12H2O
+34ATP
酶
线粒体内膜
第1阶段:(细胞质基质)
1C6H12O6
2C3H4O3
+
4[H]
+
2ATP
酶
细胞基质
丙酮酸的生成
二氧化碳的生成
水的生成
有氧呼吸的过程
项目
阶段
场所
反应物
生成物
释放能量
ATP
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
线粒体
线粒体
丙酮酸、
H2O
C6H12O6
[H]、O2
丙酮酸、[H]
CO2、[H]
H2O
少量
少量
大量
有氧呼吸的总反应式：
C6H12O6
+6O2
+
6H2O
6CO2
+12H2O+能量
酶
物质变化：有机物
二氧化碳、水
能量变化：逐步转移至ATP；其余以热能形式散失
1mol葡萄糖彻底分解释放2870
kJ能量，其中1161
kJ转移到ATP。
1.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸的氧原子，18O转移的途径是
(
)
A.
葡萄糖
丙酮酸
水
B.
葡萄糖
丙酮酸
氧
C.
葡萄糖
氧
水
D.
葡萄糖
丙酮酸
二氧化碳
随堂练习
2.
C6H12O6是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质,
将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后,
最先出现的放射性化合物是(
)
A.
丙酮酸
B.
乳酸
C.
CO2
D.
H2O
概念：
细胞在
条件下，通过
的催化作用，
把葡萄糖等有机物分解为
,
释放
，生成
的过程。
无氧
酶
不彻底的氧化产物
少量能量
少量ATP
三、无氧呼吸
三、无氧呼吸
1.反应场所：细胞质基质
1.无氧呼吸过程分几个阶段？
2.各阶段的物质如何变化？能量如何变化？
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
2CH3COCOOH（丙酮酸）+
4[H]
+
能量（少量）
场所：细胞质基质
①
2.无氧呼吸反应过程：（以葡萄糖为例）
丙酮酸不彻底分解
酶
2C3H6O3（乳酸）
场所：细胞质基质
②
2CH3COCOOH
（丙酮酸）
+
4[H]
A.
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、玉米胚等）
B.
酶
2C2H5OH(酒精)
+
2CO2
2CH3COCOOH
（丙酮酸）
+
4[H]
例：大多数植物（苹果储存久了、高等植物水淹等）、酵母菌
2.过程
：分两个阶段
第一个阶段：
第二个阶段：
场所：细胞质基质
无氧呼吸
C6H12O6
能量（少量）
2
丙酮酸
（2
C3H4O3）
[H]
2
C2H5OH（酒精）+2
CO2
酶
酶
2
C3H6O3（乳酸）
酶
物质变化：有机物
不彻底的氧化产物
能量变化：产物中还储存大量能量；
逐步转移至ATP；热能形式散失。
3.无氧呼吸总反应式：
C6H12O6
酶
2C3H6O3
+
少量能量
C6H12O6
酶
2C2H5OH
+
2CO2
+
少量能量
马铃薯块茎和苹果进行无氧呼吸时的产物分别是(
)
A.乳酸和酒精
B.酒精和乳酸、二氧化碳
C.乳酸和酒精、二氧化碳
D.都是酒精
无氧呼吸是否有害？
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！
生物体或部分组织器官在缺氧条件下，无氧呼吸作为有氧呼吸的补充，是生物的适应性的表现!
无氧呼吸是否有利？
有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而来的，由于有氧呼吸比无氧呼吸优越，有氧呼吸逐渐成为绝大多数生物的主要呼吸形式，但还保留着无氧呼吸的能力。
葡萄糖
丙酮酸
6CO2
+12H2O+能量（大量）
2C2H5OH
+2CO2+能量（少量）
2C3H6O3
+能量（少量）
或
酶
酶
有氧呼吸与无氧呼吸的关系：
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
相同点
场所
条件
产物
能量
变化
联系
实质
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需氧、酶
不需氧、需酶
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
释放大量能量，合成
38ATP
释放少量能量，合成
2ATP
从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同
分解有机物，释放能量，合成ATP
C6H12O6
酶
2C3H6O3
+196.65KJ
61.08KJ
C6H12O6
+6H2O+6O2
酶
12H2O+6CO2+2870KJ
1161KJ
38ATP
2ATP
19︰1
能量比较：
四、呼吸作用的意义
1.呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。
2.呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。
五、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
现象1：选用透气消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口，为什么？
尝试运用所学知识，解释以下现象：
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。
现象2：为什么要经常对花盆里的土壤进行松土？
尝试运用所学知识，解释以下现象：
对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。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，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。
现象3：食物真空包装，有利于保鲜，为什么？
尝试运用所学知识，解释以下现象：
真空包装中，抽去空气以抑制呼吸作用，减少食物中营养成分的分解破坏。
4.利用葡萄、粮食、酵母菌及发酵罐等在控制通气下可酿酒；利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌及发酵罐，在控制通气下可生产食醋或味精。
5.皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风杆菌容易大量繁殖。
6.乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力，因此提倡慢跑等有氧运动。
影响细胞呼吸的因素：
C6H12O6
+6H2O
+6O2
酶
6CO2
+12H2O+能量
温度
温度、氧气、CO2、水
影响细胞呼吸的环境因素
1．温度
①影响呼吸酶的活性
最适温度时，
细胞呼吸最强；
超过或低于最适温度，
呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制。
②应用
低温下贮存蔬菜、水果
（低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温）
影响细胞呼吸的环境因素:
2．O2浓度
③应用：
适当降低氧气浓度延长蔬菜、水果的保鲜时间；
松土增加根的有氧呼吸等。
①无氧呼吸：
随O2浓度增大逐渐被抑制；
②有氧呼吸：
随O2浓度增大不断加强；
当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，速率不再增加。
（受呼吸酶数量等因素的影响）
4．CO2浓度
CO2浓度增加，呼吸作用的速率下降。
3．水
①在一定范围内，
随含水量的增加而加快，
随含水量的减少而减慢。
②应用：
种子晒干后再储存。
巩固练习:
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
２.人体进行有氧呼吸的主要场所是:
Ａ.肺细胞
Ｂ.内环境
Ｃ.线粒体
Ｄ.细胞质基质
C
4.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
A
3.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
5.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
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
C
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
8.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
新陈代谢
生物体内全部有序化学反应的总称
新
陈
代
谢
同化作用
异化作用
自养型
异养型
光合作用
化能合成作用
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
新陈代谢相关概念辨析
细胞代谢
细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称细胞代谢
(微观)
新陈代谢
(宏观)
生物体内全部有序化学反应的总称
新
陈
代
谢
同化作用
异化作用
(合成代谢)
(分解代谢)
概念
种类
外界营养物质
(无机物、有机物)
自身物质，储存能量
自养型
异养型
无机物
自身物质，储存能量
种类
光合作用
化能合成作用
(绿色植物、光合细菌)
概念
有机物
自身物质，储存能量
种类
消化、吸收
合成自身有机物
概念
(生产者)
(消费者)
(分解者)
概念
种类
自身物质
产物（排出体外）+能量
氧化分解
(细胞呼吸)
需氧型（有氧呼吸）
厌氧型（无氧呼吸）
兼性厌氧型（有、无氧呼吸）
—乳酸菌、体内寄生虫
—酵母菌
新陈代谢相关概念辨析