3.4 细胞呼吸为细胞生活提供能量（第一课时）-高一上学期生物浙科版必修1

1、细胞呼吸为细胞生活提供能量（一）课程导入 我们时刻都在进行着呼吸，那么，“细胞呼吸”与我们通常所说的“呼吸”是一回事吗？呼吸：是指人体从周围环境中吸入空气，利用其中的氧气，呼出二氧化碳的气体交换过程。细胞呼吸：是指在细胞内进行的将糖类等有机物分解无机物或者小分子有机物，并且释放能量的过程。呼吸细胞呼吸分解有机物氧气二氧化碳细胞内CO2细胞呼吸高等动物的呼吸现象和细胞呼吸O2O2呼吸（现象）呼吸器官血液循环血液循环呼吸器官CO2气体运输一、细胞呼吸的本质是糖等有机物的氧化分解1. 概念：细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出能量的过程。需氧呼吸厌氧呼吸细胞呼吸2. 实

2、质：分解有机物，释放能量。3. 分类（一）细胞呼吸（二）需氧呼吸 材料：早在18世纪法国化学家拉瓦锡（Aavoisier） 就发现木头燃烧也需要氧，发生的也是类似的反应，并且把细胞呼吸比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。你认为拉瓦锡的这一说法有道理吗？细胞呼吸与木头燃烧有什么区别和联系呢？需氧呼吸必须有氧参加，氧气把糖分子氧化成二氧化碳和水。 木头燃烧是在高温下发生的，产生的光和热立即被释放；需氧呼吸是在常温下发生的，所产生的能量逐步释放，其中有一部分能量储存在ATP中，其余的转化成热能，没有剧烈的发光发热现象。葡萄糖中含有很多能量，10g葡萄糖中约有160kJ能量。一个成人剧烈运动15min大约要

3、利用160kJ的能量。1个ATP分子中的能量大约是1个葡萄糖分子中能量的1%。那么，是不是细胞每氧化1个葡萄糖分子就会合成100个ATP分子呢？不是的，细胞中每氧化1个葡萄糖分子，可以合成约32个ATP分子。也就是说，细胞中葡萄糖的能量利用效率大约为30%。与现有的机械相比，细胞利用能量的效率应该是很高了。例如，传统的蒸汽机，能量转化效率只有8%；现代化的汽车引擎，也只能把汽油中能量的25%转化为动能。 第一阶段：糖酵解（细胞溶胶）葡萄糖少量氢H2个丙酮酸酶能2ATP热能散失大部分能量还储存在丙酮酸中未释放 反应式：C6H12O6 2C3H4O3+4H+少量能量2个丙酮酸较多氢H+H2OCO2

4、第二阶段：柠檬酸循环（线粒体基质）能2ATP热能散失反应式：2C3H4O3+6H2O 6CO2+20H+少量能量酶葡萄糖不能进入线粒体第三阶段：电子传递链（线粒体内膜）第一阶段产生的4H第二阶段产生的20H+氧气H20反应式：24H+6O2 12H2O+大量能量能28ATP热能散失酶葡萄糖分子与氧反应的总反应式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量糖分子失去氢原子氧分子获得氢原子细胞呼吸是一系列有控制的氧化还原反应思考：以上反应式中的能量是否全部储存到ATP 中？其中只有一小部分的能量储存到ATP中，其余以热能形式散失。酶 糖酵解 柠檬酸循环电子传递链 场所 反应物 生成

5、物 产生能量细胞溶胶葡萄糖丙酮酸、H少量线粒体基质丙酮酸、H2O CO2、H少量线粒体内膜大量H2OH、O2需氧呼吸全过程的比较1. 二氧化碳在第几阶段产生?水的消耗发生在第几阶段？水在第几阶段产生？2. 写出需氧呼吸总反应方程式并标注反应物：葡萄糖、氧气、水中的氧的去向。第二阶段第二阶段第三阶段3. 原核细胞没有线粒体不能进行需氧呼吸对吗？ 没有线粒体的原核生物(如硝化细菌、蓝细菌等)也能进行需氧呼吸，其场所是细胞膜和细胞溶胶。酶能量【思考】小资料参与需氧呼吸的辅酶 NAD+是一种辅酶，它的全称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，又称辅酶I。NAD+是脱氢酶的辅酶。线粒体和细胞溶胶中含有NAD+，它在需

6、氧呼吸过程中发挥着不可替代的作用。在细胞呼吸过程中，中间产物脱下的H传递给NAD+，使之成为NADH+H+。而NADH+H+则作为H的载体，在电子传递链的传递中，H传递给氧生成水，所携带的能量释放，促使ADP与Pi结合生成ATP。NAD+2HNADH+H+ 需氧呼吸过程还有一种辅酶FAD。FAD全称为黄素腺嘌呤二核苷酸。FAD也是脱氢酶的辅酶。在需氧呼吸过程中，它可以与中间产物脱下的H结合生成FADH2。FADH2携带的H最终传递给氧，与氧结合生成水，同时释放出能量用于合成ATP。 FAD+2HFADH2 对于1个葡萄糖分子来说，从糖酵解开始，一般可以产生32个ATP分子，而其中的28个ATP

7、分子是在电子传递链中产生的。 电子传递链中生成水的一系列反应只能在有氧气存在的条件下发生，所以称为需氧呼吸。小资料 人体的骨骼肌收缩时会产生肢体运动，肌肉的收缩需要消耗ATP。一般情况下，肌肉中的ATP含量很低，只能供肌肉很短时间的活动之需。但肌肉中还有一种高能物质磷酸肌酸，它能迅速产生ATP。肌肉中磷酸肌酸的含量比ATP的含量高得多，足以维持肌肉较长时间的活动。所以，进行百米赛跑的前数秒，ATP主要来源于磷酸肌酸；200400m赛跑，ATP主要靠厌氧呼吸供应；较长时间的运动如马拉松，主要靠需氧呼吸供应ATP。人体运动时骨骼肌的能量供应实例：a. 高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的厌氧呼

8、吸b. 高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现厌氧呼吸，出现肌肉酸胀现象。e. 酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二氧化碳。d. 乳酸菌是厌氧型微生物，可以将有机物分解成乳酸。c. 蛔虫没有线粒体，只能进行无氧呼吸。（三）厌氧呼吸1. 条件：在无氧条件下2. 反应场所：细胞溶胶3. 乳酸菌、酵母菌等微生物的厌氧呼吸也称发酵。最常见的发酵类型和乳酸发酵和乙醇发酵。4. 厌氧呼吸是一系列化学反应组成的一个连续完整的代谢过程，根据产物的性质和反应发生的场所，一般分为两个阶段。第一阶段：糖酵解（细胞溶胶）葡萄糖少量氢H2个丙酮酸酶能2ATP热能散失大部分能量还储存在丙酮酸中未释放

9、 反应式：C6H12O6 2C3H4O3+4H+少量能量与需氧呼吸第一阶段相同第二阶段：细胞溶胶产生乳酸产生酒精和CO22C3H4O3+4HC3H6O3酶CH3COCOOHCH3CHO+CO2CH3CHO2HC2H5OH酶酶丙酮酸乳酸丙酮酸乙醛乙醛乙醇1. 反应不同、产物不同、酶不同2. 第二阶段大量能量储存在有机物，释放了少量能量，释放能量以热能形式散失，第二阶段不产生ATP总反应式：C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶C6H12O6 2 C3H6O3(乳酸)+少量能量酶5. 不同生物进行厌氧呼吸的产物不同类别例子产物植物大多数植物细胞如根细胞乙醇和二氧化碳马铃薯块茎

10、、甜菜块根、玉米胚乳酸动物人和动物骨骼肌细胞乳酸微生物乳酸菌乳酸酵母菌乙醇和二氧化碳项目需氧呼吸厌氧呼吸不同点条件_场所_(第一阶段)、_(第二、三阶段)_分解程度葡萄糖被_分解葡萄糖分解_产物_能量释放_需氧无氧细胞溶胶线粒体细胞溶胶彻底不彻底CO2、H2O乳酸或乙醇和CO2大量少量6. 需氧呼吸与厌氧呼吸的异同相同点反应条件需酶和适宜温度本质氧化分解_，释放_，生成ATP供生命活动所需过程_意义为生物体的各项生命活动提供_有机物能量第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同能量 在需氧呼吸中，葡萄糖被彻底氧化分解，产生二氧化碳，储存在有机物中的能最全部被释放出来。在厌氧呼吸中，葡萄糖分解产生的乳酸或

11、乙醇，都含有可利用的能量。因此，厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸产生的ATP少得多。 但是，在无氧或缺氧条件下，细胞通过厌氧呼吸的方式可以快速地利用葡萄糖产生ATP，以维持生命。例如，人体肌肉细胞可以靠厌氧呼吸维持短时间的活动，所产生的乳酸则被运至肝脏再生成葡萄糖。厌氧呼吸只能利用葡萄糖中的一小部分能量，而乳酸再转变为葡萄糖又要消耗能量。所以，肌肉细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施。7. 细胞呼吸的意义小资料需氧呼吸出现的意义 生物的呼吸方式由厌氧呼吸到需氧呼吸，是进化中的一个飞跃。在生命刚刚诞生时，地球的大气中没有氧气，那时的微生物适应在无氧的条件下生活。这些厌氧微生物体内缺乏需氧呼

12、吸的酶类，只能在无氧的条件下生活。随着地球上绿色植物的出现，大气中出现了氧气，于是也出现了体内具有需氧呼吸酶系统的需氧微生物。需氧呼吸产生能量的效率要比厌氧呼吸产生能量的效率高得多。1个葡萄糖分子通过需氧呼吸可生成32个ATP分子，而通过厌氧呼吸只能生成2个ATP分子。因此，在进化过程中，能进行需氧呼吸的物种获得了空前的发展。巩固练习A. 全过程必须有氧参与，并且始终在线粒体中进行B. 第一阶段是葡萄糖分解生成丙酮酸，产生大量的H和ATPC. 第二阶段是丙酮酸分解生成CO2和H2O，产生少量的ATPD. 第三阶段是H和氧结合产生H2O，同时生成大量的ATP1. 下列关于有氧呼吸过程的叙述，正确

13、的是()D2. 人体的肌肉细胞可以靠厌氧呼吸维持短时间的活动。下列叙述错误的是( ) A厌氧呼吸发生在细胞溶胶中B厌氧呼吸过程中会产生携带氢的特殊分子C厌氧呼吸产物在肌肉细胞中再生成葡萄糖D厌氧呼吸是肌肉细胞克服暂时缺氧的应急措施C3. 下列关于真核细胞需氧呼吸和厌氧呼吸的叙述，正确的是( ) A与需氧呼吸不同，厌氧呼吸最终产物中只含少量的H B与需氧呼吸不同，厌氧呼吸产生的能量大多数用于合成 ATP C与需氧呼吸相同，厌氧呼吸的第一阶段也产生丙酮酸和CO2D与需氧呼吸不同，厌氧呼吸只有第一阶段能产生 ATPD4. 下列关于人体肌肉细胞需氧呼吸和厌氧呼吸的叙述，错误的是( ) A需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段均发生在细胞溶胶中B需氧呼吸和厌氧呼吸释放的能量均大部分以热能形式散失C消耗相同质量的葡萄糖，厌氧呼吸产生的CO2是需氧呼吸的1/3 D需氧呼吸第二阶段合成少量ATP，厌氧呼吸第二阶段不合成ATPC5. 甲组酵母菌进行需氧呼吸，乙组酵母菌进行厌氧呼吸，若两组酵母菌分别产生等量的CO2，那么它们各自所消耗的葡萄糖量之比