专题三-3细胞呼吸.ppt

运动与细胞呼吸 第四节第四节 细胞呼吸细胞呼吸 区别呼吸、 呼吸运动、 细胞呼吸 呼吸全过程图解 外界空气 细胞内 + 糖 类 + 水 CO2能 量 O2 + 肺 泡 肺的通气 呼 吸 道 肺部毛 细血管 肺泡内的 气体交换 O2 CO2 组织里的气体交换 组织 细胞 血液 循环 组织处的 毛细血管 气体在血液中的运输 O2 CO2 呼吸：人体必须不断地吸取外界的氧和呼出体内 的二氧化碳。这种人体与外界进行气体交换的过 程叫呼吸。 呼吸运动：胸廓有节律的扩大和缩小叫呼吸运动 。 糖类等有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 ，最终生成无机物或小分子有机物，释放出能 量并生成ATP的过程。 细胞呼吸(呼吸作用/生物氧化)的概念： 光 常 温 ATP.NADH 高 温 细胞的呼吸是在常温下进行的，所产生的能量有一 部分储存在ATP中，其余的则转化为热能。 葡萄糖中含有很多能量。每个ATP分子中的能量大约 是1个葡萄糖分子中能量的1%。 但葡萄糖在身体中利用率并不是100%，1个葡萄糖 分子可以合成大约30个的ATP，这也就是说，细胞中葡萄 糖的能量利用率大约是30%，高利用率（而汽车引擎对汽 油的利用率也只是25%） 细胞呼吸就是糖的氧化 共性：碳氧化为CO2，氢氧化成H2O 细胞呼吸就是糖的氧化 6CO2+6H2O+能量C6H12O6+6O2 糖分子失去氢原子 氧分子获得氢原子 这种氢原子的得失(电子的得失)就是氧化 还原作用，葡萄糖分子被氧化，氧分子被 还原。 细胞呼吸是一系列有控制的氧化还原反应。 一、一、 需氧呼吸：必须有氧参加 厌氧呼吸：无氧条件下发生 细胞呼吸的方式细胞呼吸的方式 需氧呼吸需氧呼吸 细胞在细胞在氧氧的参与下，通过多种酶的的参与下，通过多种酶的 催化作用，把葡萄糖等有机物催化作用，把葡萄糖等有机物彻底彻底 氧化分解，产生氧化分解，产生COCO 2 2 和和H H 2 2 O O，释放释放能能 量，生成许多量，生成许多ATPATP的过程。的过程。 1 1、概念：、概念： 2、发生场所： 内膜酶 基质酶 细胞溶胶、线粒体（主要） 葡萄糖 3、阶段： 第一阶段 第二阶段 第三阶段 基质 嵴 内膜 细胞溶胶 CO2CO2 有氧呼吸 总反应式： C6H12O6 6O 2 6H2O 6CO2 12H2O 能量 三个步骤 1、C6H12O6 2C3H4O3+4H 2、2C3H4O3 6H2O 6CO220H 3、6O2+24H12H2O 酶 (又称“氧化磷酸化”)： 6O2阶段产生的24H 12H2O26ATP 三、需氧呼吸全过程分三个阶段： (又称“糖酵解”)： C6H12O6 42ATP CH3CCOOH 酶 在细胞质溶胶中 在线粒体基质中 2CH3COCOOH6H2O 6CO2202ATP 酶 酶 在线粒体内膜上 (又称柠檬酸循环)： 2NADH+2H+ 第一阶段: 糖酵解 过程：1葡萄糖2丙酮酸 场所：细胞溶胶 2丙酮酸 1 1葡萄糖葡萄糖 六碳的链被分为 2个三碳的链 形成2ATP 葡萄糖中的一部分 氢原子变成2NADH NADH:还原型辅酶I,是一 种特殊的核苷酸 NAD+:氧化型辅酶I 能量：葡萄糖中绝大部分的化学能仍存在 于丙酮酸中，部分进入2个ATP中。 反应式：反应式： 酶 C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+2NADH+2H+2ATP (丙酮酸) 酶 C6H12O6 42ATP CH3CCOOH C-C-C C-C NAD+ NADH+H+ CO2 3NAD+ 3NADH+H+ 2CO2 ATP ADP+Pi FADH2 FAD 第二阶段: 柠檬酸循环 (丙酮酸) （C酸） C酸 C酸 丙酮酸中氢原子 变成4NADH+H+ 和个FADH2 NADH:还原型辅酶I, 一种特殊核苷酸 NAD+:氧化型辅酶I FADH2:还原型黄酶 ,一种特殊核苷酸， FAD氧化型黄酶 6H2O 第二阶段: 柠檬酸循环（三羧酸循环） 场所：线粒体 基质、嵴 过程： 2丙酮酸+6H2O 6CO2 2丙酮酸中氢原子 变成8NADH+H+ 和 2FADH2 2CH3COCOOH6H2O 6CO2202ATP酶 能量：2丙酮酸中的稳定的化学能释放出 来，部分进入2ATP中。 反应式：反应式： 2CH3COCOOH6H2O 8NAD 2FAD +2ADP+2Pi 6CO28NADH +H+ + 2FADH2 2ATP 酶 场所：线粒体内膜 线粒体内膜的功能定位 第三阶段：电子传递链中水的形成 第三阶段：电子传递链中水的形成 电子传递链在内膜中,由3个蛋白质复合体组成(每个有一种 以上电子传递体) ,10NADH+10H+2FADH2的H和电子被 电子传递体接受并传递,产生26ATP, H与O 2结合成12H2O 第三阶段：电子传递链中水的形成 过程： 能量：NADH、FADH2中的活跃的化学能 转移到26个ATP中，成为可直接利 用的能量。 2H+ + 2e- + 1 2 O2H2O 每个NADH经过电子传递链后，可形成2-3个ATP 每个FADH2经过电子传递链后，可形成1-2个ATP 需氧呼吸 从糖酵解到电子传递链中水的形成，这一系列 反应都只能在有氧气存在的条件下发生，所以 称为需氧呼吸（aerobic respiration）。 能能 量量 释释 放放 能量转移能量转移 能量利用能量利用 C6H12O6 6O 2 6H2O 6CO 2 12H2O 需氧呼吸怎样进行？ C6H12O6 2丙酮酸 酶 6CO2 2NADH 能 2ATP 热 能 2ATP 热 酶 6H2O 8NADH、 2FADH2 12H2O 6O2 酶 能 26ATP 热 线粒体线粒体 细胞溶胶细胞溶胶 第二阶段第二阶段 第一阶段第一阶段 第三阶段第三阶段 细胞 溶胶 主要是 葡萄糖 丙酮酸 NADH、 H+ 2ATP 丙酮酸、 H2O 6CO2、 8NADH、8H+ FADH2 2ATP NADH、H+ FADH2、 O2 H2O 26ATP 线粒体 基质 线粒体 内膜 注意：进入线粒体分解的是丙酮酸，而不是葡萄糖 需氧呼吸三个阶段的比较 暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行 细胞呼吸吗？ 活细胞可以在无氧或缺氧条件下 ，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有 机物不彻底地氧化分解成为乙醇或乳 酸等，同时释放较少能量,这个过程 叫-厌氧呼吸或无氧呼吸。 例人和动物及植物缺氧时. 当我们长时间举着 东西，或运动量过大时 ，我们的身体往往会有 酸软乏力的感觉，其实 ，这就是因为我们的肌 肉得不到足够的氧气进 行需氧呼吸，这时的肌 肉细胞就不得不通过厌 氧呼吸来取得更多能量 的结果 最常见的厌氧呼吸类型是： 乳酸发酵和乙醇发酵(微生物) v 在一杯温开水中加入一大勺糖和 一小包酵母，进行搅拌。将这个杯 子中的液体倒入透明的玻璃瓶或矿 泉水瓶内，再往瓶内加一些温开水 。将一个小气球挤瘪后套在瓶口。 将瓶子放在教室内窗台上，每天观 察瓶中的情况，看看瓶中的液体会 不会冒出气泡，气球会不会胀大。 乙醇发酵 v有时，当水果堆放久了会有酒味产生 ，这是因为果肉中进行了乙醇发酵。 v当水果堆太久或放得太密集，果肉就 会发酵产生酒精。 vC6H12O6+2ADP+2Pi=2C2H5OH+2CO2+2ATP 葡萄葡萄 糖糖 乙醇乙醇 v进行乙醇发酵的微生物主要是酵母菌 制作面包、酿酒都离不开酵母 菌。酵母菌在面团中进行乙醇 发酵产生二氧化碳可以将面团 发起。 细胞核 细胞壁 乙醇发酵 v在无氧或缺氧条件下，葡萄糖不能充分水 解，葡萄糖经过糖酵解形成丙酮酸后，便 形成乙醛和CO2，乙醛再被NADH还原成乙醇 葡萄糖 2丙酮酸 不彻底水解CO2CH3CHO+ 乙醛 CH3CH2OH 乙醇 2NADH 2H+ 还原 2ATP 乙醇发酵 2NAD + 乳酸发酵 v在无氧或缺氧条件下，葡萄糖不能充 分水解，葡萄糖经过糖酵解形成丙酮 酸后，如果在乳酸脱氢酶的催化下， 就会被NADH还原成乳酸。 葡萄糖 2丙酮酸 2NADH 2H+ 不彻底水解CH3CHOHCOOH 乳酸 还原 2ATP v特别注意：对于人或高得动植物体， 我们又称厌氧呼吸为无氧呼吸，但对 于微生物我们称为发酵。但对于工业 上的发酵也不一定全都是无氧的，比 如醋酸发酵就是需要氧的。 v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。 需氧呼吸与厌氧呼吸的区别与联系需氧呼吸与厌氧呼吸的区别与联系 细胞溶胶 葡萄糖丙酮酸 无 O2 酒精+CO2+少量能量 酶 乳酸+少量能量 酶 酶 CO2+H2O+大量能量 有O2 类型类型 项目项目 需氧呼吸需氧呼吸 厌氧呼吸厌氧呼吸 区 别 场场 所所 条条 件件 产产 物物 释释 能能 联联 系系 细胞溶胶、细胞溶胶、 线粒体（主要）线粒体（主要） 细胞溶胶细胞溶胶 需需氧、酶等氧、酶等 不需氧、需酶不需氧、需酶 较较 多多较较 少少 两者第一阶段相同即都将葡萄糖分 解成丙酮酸（糖酵解） 都分解有机物、释放能量 二氧化碳和水二氧化碳和水 氧化彻底氧化彻底 酒精、二氧化酒精、二氧化 碳或碳或乳酸乳酸 氧化不彻底氧化不彻底 不同生物在缺氧条件下的呼吸作用不同生物在缺氧条件下的呼吸作用 厌氧呼吸 厌氧呼吸 厌氧呼吸 厌氧呼吸 厌氧呼吸 酒精发酵 C3H6O3、少量能量 C3H6O3 、少量能量 C3H6O3、少量能量 C3H6O3、少量能量 C2H5OH、CO2、少量能量 乳酸发酵 C2H5OH、CO2、少量能量 C3H6O3、少量能量 厌氧呼吸的生理意义： 在无氧或缺氧条件下，细胞利用这种 呼吸作用可以快速地利用葡萄糖产生 ATP，在短时间内维持生命，增强生物 适应短时无氧条件的能力 人体肌肉细胞中： 葡萄糖乳酸 厌氧呼吸肝脏 葡萄糖 细胞呼吸是细胞代谢的中心 * 39 v细胞在正常情况下利用糖类作为呼吸过程中 能量的来源，但在特殊的情况下也可以利用 脂肪或蛋白质这两类物质的分解产物，其中 单糖和甘油进入糖酵解；脂肪酸和氨基酸主 要进入柠檬酸循环。 发生在活细胞中，有多种酶的参与和调控； 在温和条件下进行（体温、生理pH）； 是一个复杂的氧化还原过程，包括电子转移 和质子的转移； 能量的释放是逐步的，并以ATP的形式储存 和传送。 生物氧化的特点： 细胞呼吸的意义 为生物体的各项生命活动提供能量（ATP ） CO2 +H2O + 能量 细胞呼吸 氧化分解 ADP+Pi ATP 释放 能量 用于各 项生命 活动 主要能源物质 葡萄糖 直接能源物质 ADP和ATP的相互转变保证了 生物所需能量的及时供应。 呼吸作用过程中所产生的一些中间产物，为体 内其他物质的合成提供了原料（碳骨架） 细胞内有机物的生物合成和分解都是以细胞呼 吸为中心. v1、温度 主要是温度影响酶的活性。 v2、O2 缺氧导致无氧呼吸，产生的酒精对 生物有毒害（使蛋白质变性）。 v3、CO2 CO2浓度上升抑制呼吸作用。 v4、H2O 代谢强度与水含量有关。 呼吸速率的影响因素 （1）温度 温度温度 呼吸速率呼吸速