细胞呼吸

(共90张PPT)
A—P～P～P
高能磷酸键
ADP＋Pi(磷酸)＋能量 ATP　
叶绿体
细胞质基质、线粒体
直接能源
A—P～P～P
高能磷酸键
一、细胞的能量“通货”—— ATP
1．结构式及各组分的含义
(1)
~
~
腺嘌呤
核糖
腺苷
三个磷酸基团
高能磷酸键
A—P~P~P
ATP：
P
P
P
中文名称是：三磷酸腺苷
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
第二个高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂，释放出大量的能量.
30.54KJ/mol
（多选题）以下哪个化合物中含有P元素（ ）
A、核苷酸　　 　 B、磷脂　　
C、脂肪　　 　 D、ATP
ＡBD
练一练
ATP中大量化学能储存在( )
A、腺苷内 B．磷酸基团内
C．腺苷与磷酸基团连接键内 D．高能磷酸键内
D
(2)相关物质的关系
磷酸　　　核糖　　　腺嘌呤
腺嘌呤核苷
腺嘌呤核
糖核苷酸
1、人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔，人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。
2、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有48kg的ATP被水解。
3、肌肉收缩的直接能源物质是ATP。在人体安静状态时，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2s所需的能量。
通过以上资料，你能得到什么信息？
细胞内ATP含量低，转化快。（不能长时间储存）
资料:
2.ATP与ADP的相互转化过程分析
ATP的合成 ATP的水解
反应式
所需酶
能量
来源
能量
去路
反应
场所
ADP＋Pi＋能量 ATP
ATP ADP＋Pi＋能量
ATP合成酶
ATP水解酶
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
储存在高能磷酸键中的能量
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部分
ATP合成 ATP分解
场所 细胞内所有需要＿＿＿＿的进行生命活动的结构
酶
“能量” 呼吸作用分解有机物释放的＿＿＿＿＿和光合作用中吸收的＿＿＿＿ 储存在ATP
＿＿ ＿＿ 中的化学能
ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？
物质可逆，能量不可逆
线粒体、叶绿体、
细胞质基质
ATP合成酶
ATP水解酶
化学能
光能
远离A的高能磷酸键
能量
(2010届广州抽检)下面关于ATP的叙述中，
正确的是(　　)
A．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．ATP合成所需的能量由磷酸提供
C．ATP只能水解产生两个磷酸
D．正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围
内变化
D
变式：下列生命现象中ADP会增加的是 (　 )
A．胃蛋白酶的分泌
B．丙酮酸形成乳酸
C．叶绿体中的叶绿素吸收光能
D．组织细胞利用氧气
A
下列有关ATP的叙述，正确的是(　　)
A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所
B．光合作用产物中的化学能全部来自ATP
C．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
D．细胞连续分裂时，伴随着ATP和ADP的相互
转化
D
3．ATP的再生与利用
能源总结：
①光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，植物
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
②光能进入生物群落后，是以化学能的形式储存于有
机物中，以有机物为载体通过食物链而流动的。能量
流动是物质循环的动力，物质是能量的载体。
③生物不能直接利用有机物中的化学能，只能利用有
机物氧化分解后转移至ATP中的能量。
④能量一经利用，即从生物界中消失。
⑤ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的
化学能，可直接用于各项生命活动(光反应阶段
合成的ATP只用于暗反应)；而合成ATP所需能量
则主要来自有机物氧化分解释放的化学能或光合
作用所固定的光能。
⑥病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力，
在其生命活动——增殖中也消耗ATP，但这些ATP则
来自于其宿主细胞。
关于ATP的叙述，错误的是(　　)
A．ATP中含有C、H、O、N、P元素
B．活细胞中ATP与ADP之间的相互转化时刻发生
C．ATP是生物体生命活动的直接能源物质
D．动、植物形成ATP的途径分别是呼吸作用和光
合作用
D
二、ATP的主要来源——
细胞呼吸
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．实验原理
(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性
厌氧型生物。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，
在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。
(2)CO2可使澄清的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝
水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水浑浊程度或溴麝
香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母
菌培养液中CO2的产生情况。
(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生
化学反应，变成灰绿色。
酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代。
提出问题
作出假设
进行实验
设计实验
验证假设、形成结论
2．实验流程
步骤二：检测C02的产生
10%NaOH
酵母菌培养液
澄清石灰水
设计实验步骤
步骤一：酵母菌培养液的配制
A实验组(有氧情况下)
B实验组(无氧情况下)
实验结果
条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液
有氧
无氧
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
出现灰绿色
步骤三：鉴定是否有酒精产生
0.5mL重铬酸钾的浓硫酸溶液
A组
B组
橙色
灰绿色
　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
注意技术要求
1．通入A 瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
2．B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。
3．检验酒精的化学反应在实践上用途：检测司机是否酒后驾车。
4、控制无氧呼吸装置要 ，溶液配制中的水要用 。
5、若用种子，遮光与否对实验不产生影响，若用
叶片或幼苗，则必须 处理。
密封
冷开水
遮光
装置Ⅱ
装置Ⅲ
序号 装置中红色液
滴的移动现象 结　论
装置Ⅱ 装置Ⅲ
1 a 不移动 只进行有氧呼吸
2 不移动 d 只进行无氧呼吸
3 e f 既进行有氧呼吸，
又进行无氧呼吸。
左移
左移
右移
右移
在外界环境条件恒定时，用如图所示装置测定种子萌发时的呼吸作用类型(假设呼吸底物全部为葡萄糖)，实验开始时同时关闭两装置活塞，在25 ℃下经过20 min后观察红色液滴移动情况，下列对实验结果的分析错误的是
A.若装置l的红色液滴左移，装置2的红色液滴不移动，则说明此时萌发的种子只进行有氧呼吸
B.若装置l的红色液滴左移，装置2的红色液滴右移，则说明此时萌发的种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
C.装置1的红色液滴向左移动的体积是呼吸作用消耗O2的体积
D.装置2的红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放CO2的体积
D
(2009·南京南航附中模拟)下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置图，请据图分析：
(1)A瓶加入的试剂是__________，其目的是__________。
(2)C瓶和E瓶加入的试剂是__________，其作用是____________________。
(3)图中装置有无错误之处，如果有请在图中加以改正。
(4)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，其原因是______________________。
(5)请写出连通后D瓶中的反应式：________________________________。
(1)NaOH溶液；使进入B瓶的空气先经过NaOH处理，排除空气
中CO2对实验结果的干扰。　
(2)澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)；　检测CO2的产生。　
一、细胞呼吸的方式
有机物
氧化分解
CO2或其他产物
+ 能量
细胞呼吸是否需要氧？
细胞呼吸是生物体活细胞中有机物的氧化分解、释放能量并且生成ATP的过程。又叫生物氧化。
有氧呼吸
无氧呼吸
1.(1)有氧呼吸的过程
Ⅰ.反应式
⑧
Ⅱ.过程
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
细胞质基质
C6H12O6 丙酮酸+4［H］
酶
线粒体基质
少量（2ATP）
丙酮酸+H2O CO2+20［H］
酶
线粒体内膜
少量（2ATP）
［H］+O2 H2O
酶
大量（34ATP）
(一）有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸
酶
能量
4 [H]
+ 6 H2O
酶
20 [H]
2 ATP
6 CO2+能量
有氧呼吸的全过程
+ 6 O2
酶
12 H2O + 能量
ADP + Pi
2 ATP
ADP
+
Pi
34 ATP
ADP
+
Pi
酶
酶
酶
第一阶段：
C6H12O6
2CH3COCOOH + 4[H] + 2ATP
第二阶段：
6O2+ 24[H]
20H + 6CO2 + 2ATP
2 CH3COCOOH +
→
→
→
酶
酶
酶
第三阶段：
6H2O
12H2O + 34ATP
弄清楚反应物的原子去向
(2008年保定模拟)关于马铃薯细胞呼吸中还
原剂[H]的来源和用途的叙述组合中，最准确
的是(　　)
①只来源于葡萄糖　②只来源于丙酮酸　
③来源于葡萄糖、丙酮酸和水　④用于生成水
⑤用于生成酒精　⑥用于生成乳酸
A．无氧呼吸：①④ B．无氧呼吸：②⑥
C．有氧呼吸：①⑤ D．有氧呼吸：③④
D
阶段
项目 第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所
反应物
产物
生成ATP
的数量
是否需氧
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
少量
CO2、 [H]
丙酮酸、水
线粒体基质
线粒体内膜
[H]、O2
水
大量
不需氧
不需氧
需氧
有氧呼吸过程三个阶段的比较
(二)无氧呼吸
Ⅰ.反应式
（i）产生酒精的反应式为：
（ii）产生乳酸的反应式为：
Ⅱ.过程：第一阶段与 完全相同。第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。不同生物无氧呼吸的产物不同，是由于催化反应的酶不同。其全过程都在 中进行。
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
C6H12O6 2C3H6O3+少量能量
酶
有氧呼吸第一阶段
细胞质基质
→
第一阶段：
C6H12O6
CH3COCOOH + 4[H] + 2ATP
第二阶段：
2 CH3COCOOH + 4[H]
2C2H5OH + 2CO2
2C3H6O3
2 CH3COCOOH + 4[H]
→
→
→
酶
酶
酶
弄清楚反应物的原子去向
产生乳酸的无氧呼吸
葡萄糖
2丙酮酸
少量
能量
［H］
酶
2C3H6O3
酶
举例
葡萄糖
2丙酮酸
少量
能量
［H］
酶
2C2H5OH＋2CO2
酶
产生酒精的无氧呼吸
举例
人和高等动物的肌细胞
水稻根部细胞
乳酸菌 ……
甜菜块根、马铃薯块茎
苹果果实内部细胞
酵母菌……
下列反应在细胞质基质和线粒体内均能完
成的是(　　)
A．葡萄糖→丙酮酸
B．丙酮酸→酒精＋CO2
C．ADP＋Pi＋能量→ATP
D．H2O→[H]＋O2
C
(2009·淮安模拟)把鼠的肝组织磨碎后高速离心，细胞匀浆分成a、b、c、d四层。往c层加入葡萄糖，没有CO2和ATP产生，但加入丙酮酸后，马上就有CO2和ATP产生，则c层必定含有(　　)
①线粒体　 ②核糖体　
③细胞质基质　④ADP
A．①和③　　　　 B．②和④
C．①和④ D．②和③
C
(2010届济宁抽检)有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的
培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒
精和CO2的量如右下图所示(两种细胞呼吸速率相
等)，在氧浓度为a时(　　)
A．酵母菌只进行无氧呼吸
B．2/3的葡萄糖用于无氧呼吸
C．1/3的葡萄糖用于无氧呼吸
D．酵母菌停止发酵
B
B
D
变式：(2010年天津理综)按下表设计进行实验。分组后，在
相同的适宜条件下培养8～10小时，并对实验结果进行分析。
实验材料 取样 处理 分组 培养液 供氧情况
适宜浓度
酵母菌液 50 mL 破碎细胞
(细胞器完整) 甲 25 mL 75 mL 无氧
乙 25 mL 75 mL 通氧
50 mL 未处理 丙 25 mL 75 mL 无氧
丁 25 mL 75 mL 通氧
下列叙述正确的是(　　)
A．甲组不产生CO2而乙组产生
B．甲组的酒精产量与丙组相同
C．丁组能量转换率与丙组相同
D．丁组的氧气消耗量大于乙组
D
1.消耗等量的C6H12O6无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2之比为（ ）
2. 产生等量ATP无氧呼吸与有氧呼吸消耗C6H12O6之比为（ ）
1︰3
19︰1
二.细胞呼吸过程中能量的变化
1mol的葡萄糖
2870kJ的能量
有1161kJ的能量储存在38molATP中
彻底氧化分解
约60%的能量都以热能的形式散失
用于各项生命活动
维持体温
有氧呼吸—— 能量变化
无氧呼吸—— 能量变化
释放：196.65KJ 转移：61.08KJ(2molATP)
三、细胞呼吸的意义
有氧呼吸全过程的物质变化可分为三个阶段：
①C6H12O6→丙酮酸；
②丙酮酸＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋［H］;
③［H］+O2→H2O，下列与此相关的叙述正确的是 ( )
Ａ.第③阶段反应极易进行，无需酶的催化
Ｂ.第②阶段无ＡＴＰ生成，第③阶段生成较多的ＡＴＰ
Ｃ.第①②阶段能为其他化合物的合成提供原料
Ｄ.第①阶段与无氧呼吸的第①阶段不同
C
四、细胞呼吸原理的应用
在实践中的应用：
(1)中耕松土——促进作物根细胞呼吸作用；
(2)风干种子——降低种子含水量，减弱种子细
胞呼吸作用延长保存时间；
(3)低温、低氧、适宜湿度——蔬果保鲜；
(4)去除作物变黄的叶片——减少有机物的消耗
以提高作物产量。
下列各项，利用了细胞呼吸原理的是(　　)
①真空包装水果可延长保存期
②沼气发酵
③利用葡萄、粮食和酵母菌制酒
④温室大棚适当增加二氧化碳肥料提高光
合效率
A．②③④ B．①②③
C．①③ D．①③④
B
(1)在呼吸作用原理的应用中，若需要增强相
关植物或器官的呼吸作用强度，可以采取供水、
升温、高氧、低CO2等措施；若需减弱呼吸作
用强度，可以采取：干燥、低温、低氧、高
CO2等措施。
(2)种子和蔬菜、水果在储藏时都应在低温、
低氧情况下，不同的是种子还应保持干燥，而
蔬菜和水果应保持一定湿度。
(2008年海淀模拟)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
A
变式：如下图为水果存放时，空气中的氧气浓
度(y)与水果释放出的CO2气体量(x)的关系曲线。
根据图示，你认为保存水果应该选择哪个状态
下的氧气浓度最合适(　　)
A．①　B．② C．③ D．④
B
五.影响细胞呼吸的因素
1、温度：植物最适25-30℃
温度
呼吸速率
应用：贮存水果时，适当降低温度，可降低与细胞呼吸有关酶的活性，而延长保存时间
2、水分
自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
例：
粮油种子贮藏前风干、晾晒：减少水分， 呼吸
作用.
干种子萌发前浸泡：含水量增高， 呼吸作用.
O2：贮藏水果时下降到____ 最有利贮藏。
CO2：增加CO2浓度，降低O2浓度有良好的保鲜效果。
CO2释放
O2吸收
O2浓度
气体交换相对值
a
b
c
d
0
a点
有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→ 6CO2＋12H2O
无氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2
右图表示植物非绿
器官在不同O2浓度
下,CO2释放量和O2
吸收量的变化曲线
3、氧气
根据不同成分的植物种子在萌发时需氧量不
同，下列种子在种植时埋土最浅的是(　　)
A．花生 B．玉米
C．小麦 D．水稻
A
长期无氧呼吸的危害：
（1）无氧呼吸产生的酒精，使细胞质的蛋白质变性，而对细胞有毒害作用；
（2）无氧呼吸过程释放的能量少，不能满足植物生命活动的需要。
作物栽培:疏松土壤,有利于植物根的呼吸作用.
影响呼吸作用的因素
温度 温度对酶促反应有直接影响，呼吸作用对温度变化敏感，一定范围内随温度升高，强度加大。
O2
浓度 一定范围内有氧呼吸强度随O2浓度的升高而增大。O2对无氧呼吸有抑制作用。
含水量 自由水增加，呼吸作用加强，新陈代谢旺盛。
CO2 对有氧呼吸的抑制作用。
PH、呼吸底物
影响因素：
(1)影响细胞呼吸的内因：遗传→酶，表现：
①不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物
小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
②同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不
同，如幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼
吸速率下降。
③同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖
器官大于营养器官。
(2)影响细胞呼吸的外界因素
①温度：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。一般而言，在一定的温度范围内，
呼吸强度随着温度的升高而增强，但超过一定的温
度，酶的活性会下降，甚至会变性失活，从而使呼吸
作用停止。一般呼吸作用的最适温度为25℃～35℃。
温度对呼吸速率的影响如下图所示。
②O2的浓度
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。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。
③CO2
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。
④水
在一定范围内，呼吸作用强度随含水量
的增加而加强，随含水量的减少而减弱。
　(2009年江苏高考)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙2组实验，实验装置如下图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势是(　　)
A
变式：酵母菌被广泛用于发酵，为研究酒精发酵的产
物，某研究小组设计了如下图所示的装置图。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号试管可以去除或将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的含有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。
D
1．不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。动物和人体无氧呼吸的产物是乳酸。微生物的无氧呼吸称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。
2．原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸。
3．有氧呼吸的三个阶段均有ATP产生；无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。
4．有氧呼吸过程中H2O既是反应物(第二阶段利用)，又是生成物(第三阶段生成)，且生成的H2O中的氧全部来源于O2。
几个规律
5．有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。
6．呼吸作用产生的能量大部分以热能形式散失，对动物可用于维持体温。
7．水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因：无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
1、下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)
A．有氧呼吸过程中氧气直接氧化分解有机物
B．无氧呼吸是没有氧气参与的氧化分解
C．细胞呼吸中释放的能量大部分贮存在ATP中
D．用创可贴包扎伤口是为了给伤口的细胞供氧
练一练
B
2、关于真核细胞呼吸的正确说法是（ ）
A.无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应
B.水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减少到最低程度
C.无氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体中
D.有氧呼吸的酶存在于细胞基质、线粒体内膜、线粒体基质中
D
3
D
①二氧化碳或其他产物　
②ATP　
③有氧呼吸　
④兼性厌氧　
⑤绿　
⑥黄　
⑦碱性　
⑧灰绿色　
⑨比较分析　
⑩实验对象　
彻底氧化分解
　
线粒体基质　
线粒体内膜　
逐步
无氧　
不彻底　
C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2＋少量能量
　
C6H12O6 2C3H6O3＋少量能量　
能量　
原料