5.3《ATP的主要来源──细胞呼吸》PPT课件（新人教版-必修1）

(共62张PPT)
第三节
《ATP的主要来源─细胞呼吸 》
第五章《细胞的能量供应和利用》
教学目标
1．知识目标
（1）说明有氧呼吸和无氧呼吸的原理和过程。（2）说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
（3）获得细胞呼吸的概念
2．能力目标
（1） 通过分析有氧呼吸的过程，学会分析问题的能力。（2） 通过与同学和老师的讨论活动，学会与人交流，逐步提高自己的语言表达能力。
3．情感目标
（1）在教学中，通过分析有氧呼吸和无氧呼吸的关系，渗透生命活动不断发展变化以及适应的特性，逐步学会自觉地用发展变化的观点，认识生命。 （2）通过联系生产、生活等实际，激发学习生物学的兴趣，养成关心科学技术的发展，关心社会生活的意识和生命科学价值观。
1．教学重点：有氧呼吸的过程
2．教学难点：细胞呼吸的原理及本质
问题探讨
1.两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。
2.不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。
3. 能。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少很多。
呼吸运动与细胞呼吸
生物体内的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，释放出能量并且生成ATP的过程，叫做细胞呼吸。
一、细胞呼吸的概念
二、细胞呼吸的方式
提出问题：
细胞呼吸一定需要氧的参与吗？
（一）探究酵母菌细胞呼吸 的方式
一、实验原理
1、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 ，无氧呼吸产生酒精和CO2
2、 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。
3、酒精的检测
橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
二、实验假设
酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。
三、实验用具（略）
NaOH溶液和澄清石灰水的作用是什么？
四、实验结果预测
1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，能使澄清石灰水变浑浊。
2、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶液发生灰绿色显色反应。
3、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2要多
五、实验步骤
1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶。
2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 ℃的环境下培养8-10小时。
3、检测CO2的产生
4、检测酒精的产生
（1）取2支试管编号
（2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管。
（3）分别滴加0.5毫升重酪酸钾--浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀。观察试管中溶液的颜色变化。
六、观测、记录
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
七、实验结果
酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO2和H2O。在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。
八、小组交流
（二）有氧呼吸
1、有氧呼吸的主要场所：
线粒体
1.线粒体的膜结构有什么特点？
2.线粒体的那些结构特点是使其适应有氧呼吸的功能？
双层膜结构、内膜向内折叠成嵴
内膜的面积增大、基质和内膜上含各种与有氧呼吸有关的酶
3.线粒体的分布
代谢旺盛的细胞线粒体多，如心肌细胞、肝细胞。
2、有氧呼吸的过程
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
+4[H]+能量
场所：细胞质基质
①
（少量）
2C3H4O3
丙酮酸彻底分解
酶
6CO2+20[H]+能量
场所：线粒体
②
[H]的氧化
酶
12H2O+能量
场所：线粒体
③
24[H]+6O2
+6H2O
（大量）
（少量）
2C3H4O3
葡萄糖
H2O
O2
丙酮酸
CO2
[H]
[H]
酶
酶
酶
少量能量
少量能量
大量能量
H2O
线粒体
释放能量
产物
反应物
场所
有氧呼吸过程
第二阶段
第一阶段
细胞质
基质
主要是葡萄糖
丙酮酸 [H]
少量。 形成少 量ATP
第三阶段
线粒体基质
线粒体内膜
丙酮酸H2O
CO2、 [H]
少量。形成少量ATP
大量。形成大量ATP
H2O
[H]、O2
有氧呼吸过程：
有氧呼吸总反应式：
C6H12O6+6H2O+6O2
酶
6CO2+ 12H2O +能量
有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，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。
3、有氧呼吸的概念
比较
有机物
体外燃烧
细胞内有氧呼吸
能量释放
反应场所
剧烈、快速
一次性
温和、有序
逐步释放
反应条件
4、能量去向：
葡萄糖在细胞内被氧化分解，产生的能量都储存在ATP了吗？
已知：1mol葡萄糖在体外燃烧可以产生2870 kJ能量，而经过细胞有氧呼吸则可以使1161 kJ能量储存在ATP中；ADP转化为ATP需要吸收30.54 kJ能量。试计算：
1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？
2.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少分子ATP ？
3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？
1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ/mol的能量，其中一部分以热能形式散失(约60%)； 另一部分转移到ATP中(1161kJ/mol，约40%)储存，约形成38个ATP。
（三）无氧呼吸
葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
+ 4[H] + 能量
场所：细胞质基质
1、
与有氧呼吸第一阶段相同
（少量）
2C3H4O3
（丙酮酸）
丙酮酸不彻底分解
酶
C3H6O3
细胞质基质
（1）乳酸发酵
2、
（少量）
2C3H4O3
（乳酸）
+ 能量
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）
酶
+ 2CO2+能量
2C3H4O3
（2） 酒精发酵
（少量）
C2H5OH
（酒精）
例：大多数植物、酵母菌
细胞质基质
3、无氧呼吸总反应式：
C6H12O6
酶
2C3H6O3＋少量能量
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量
C6H12O6
酶
4、无氧呼吸的主要场所：
细胞质基质
5、能量去向：
1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol，其中一部分以热能形式散失(约69%)； 另一部分转移到ATP中(61.08kJ/mol,约31%)储存，形成2个ATP。
在无氧呼吸中，无论是乳酸发酵、还是酒精发酵，都只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，其余大部分能量则存留在乳酸或酒精中。
无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，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，产生乳酸或者酒精和二氧化碳，释放能量，生成少量ATP的过程。
6、无氧呼吸的概念
三、有氧呼吸与无氧呼吸的区别
有氧呼吸 无氧呼吸
呼吸
场所
是否
需氧
分解
产物
释放
能量
主要在线粒体内
需氧参加
CO2 H2O
较多
细胞质基质内
不需氧参加
C3H60
较少
C2H5OH+CO2
葡萄糖
丙酮酸
6H2O+6CO2+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之间的联系
1·第一阶段完全相同(从葡萄糖到丙酮酸)
2·实质相同(氧化分解有机物，释放能量)
3·有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化发展而来的
联系：
a.高等植物在水淹、缺氧的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳。
玉米胚、马铃薯块茎、
甜菜块根
——缺氧时，可产生乳酸；
四、进行无氧呼吸的生物或 器官组织
b.高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸，在肌肉内产生乳酸，
引起肌肉酸胀。
c.酵母菌
有氧呼吸——二氧化碳和水；
无氧呼吸——酒精和二氧化碳。
五、细胞呼吸原理的应用
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。
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。
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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。
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。
六、影响细胞呼吸的外部因素
（1）温度：
细胞呼吸的过程受酶催化，酶的活性受温度影响，故温度影响细胞呼吸的强度。温度过高或过低，细胞呼吸强度都会下降（或减弱）。
（2）氧气：
有氧呼吸需氧，无氧呼吸不需氧；有氧存在时，无氧呼吸会受到抑制。
（3）二氧化碳：
当外界二氧化碳浓度增大时，呼吸速率减慢，有氧呼吸受到抑制。
如何利用呼吸作用的原理进行水果和蔬菜的贮藏和保鲜？
低温、低氧、高二氧化碳（或充氮气）
酶
酶
酶
酶
（1）A瓶加入的试剂是_____，其目的是___________________
NaOH
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。
（3）图中装置有无错误之处？请指出。
（2）C瓶和E瓶加入的试剂是____________________________________________________，
其作用是__________________
澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）
检测CO2的产生
（4）D瓶应封口一段时间后，再连通E瓶，其原因是________
D瓶应封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完。再连通E瓶，就可以确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的CO2是酵母菌的无氧呼吸所产生的
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
２、人体进行有氧呼吸的主要场所是
Ａ、肺细胞　Ｂ、血细胞
Ｃ、线粒体　Ｄ、细胞质基质
３、有氧呼吸最常用的物质是
Ａ、淀粉　　　　Ｂ、糖原
Ｃ、葡萄糖　　　Ｄ、ATP
４、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
５、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
６、同样消耗１mol的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率比无氧呼吸能量转化效率多
　Ａ、20倍
　Ｂ、19倍
　Ｃ、６倍多
　Ｄ、12.7个百分点
蔬 果 的 低 温 保 鲜
7、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
8、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
9、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
10、一运动员正在进行长跑锻练，从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如下图。图中P、Q、R三曲线依次代表
A、O2、CO2、乳酸 B、乳酸、CO2、O2
C、CO2、O2、乳酸 D、CO2、乳酸、O2
11、将两个枝条分别置于营养液中。其中一枝仅保留一张叶片(甲)，另一枝保留两张叶片(乙、丙)，叶片置玻璃盒中密封，在甲叶和乙叶的盒中注入14CO2，装置如图。一段时间后，可以检测到放射性的叶片是
A、仅在甲中 B、仅在甲和乙中
C、仅在甲和丙中 D、在甲、乙和丙中