5.3ATP的主要来源——细胞呼吸.ppt

ATP的主要来源 细胞呼吸 拉瓦锡等在研究人的呼吸作用 拉瓦锡把呼吸作用比作碳和氢的 缓慢燃烧过程 有机物在经过一系列的 最终或 并且的总过程 细胞呼吸的概念 细胞内 氧化分解 生成CO2 释放出能量 其他产物 又叫生物氧化 实质 氧化分解有机物释放能量 一 细胞呼吸的方式 1 呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点 两者的共同点是 都是物质的氧化分解过程 都能产生CO2等产物 并且都释放出能量 2 呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗 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 问题探讨 在无氧条件下 细胞能够通过无氧呼吸来释放能量 但是 无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多 3 在无氧条件下 细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗 呼吸 机体与环境之间O2和CO2交换的过程 细胞呼吸也称呼吸作用 是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 生成CO2或其他物质 释放出能量并生成ATP的过程 对比 4 呼吸和呼吸作用的区别 思考 生物体内主要的能源物质是什么 糖类等有机物中的能量是怎样被细胞利用的呢 探究细胞呼吸的方式 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 探究 酵母菌细胞呼吸的方式 小资料 若用30度的温水把买来的一包鲜酵母化开 用它发一块面团 几个小时后 面团便会渐渐膨大 用手抠开里面 你会发现面团里面变成蜂窝一样 有许多空隙 并且你能闻到酒味和酵母菌产生的特殊香味所以我们吃的面包和馒头比较松软 味道也好 我们喝的啤酒白酒 医院里的酒精 化妆品中的甘油 都是用酵母菌生产的 酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素 所以也可以做成高级营养品添加到食品中 或用作饲养动物的高级饲料 酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的 有氧 无氧 作出假设 提出问题 设计实验 设计实验 配制培养液 控制有氧 无氧环境 自变量 因变量 无关变量 设置对比实验 通气 怎样鉴定有无酒精产生 这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒 橙色的重铬酸钾 K2Cr2O7 溶液 在酸性条件下与酒精发生化学反应 变成灰绿色 具体做法 让司机呼出的气体直接接触到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 设计实验 配制培养液 控制好有氧 无氧环境 3 科学检测因变量 4 限制好无关变量 自变量 因变量 无关变量 设置对比实验 酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的 有氧 无氧 作出假设 提出问题 进行实验 设计实验 酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的 有氧 无氧 2 有氧呼吸产生大量CO2 无氧呼吸产生少量CO2 实验结论 1 酵母菌有氧呼吸产生CO2 无氧呼吸产生CO2和酒精 细胞呼吸的方式 酶 酶 细胞呼吸的概念 细胞呼吸是指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 释放出能量的过程 实验推论 再探究 有同学认为 在有氧呼吸实验装置中 的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳 以致可能对实验结果有干扰 你同意吗 你如何避免这种可能性的发生 以保证实验更严谨 再探究 有人认为 实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应 与酵母菌无关 你如何驳斥这种错误观点 葡萄糖水溶液 葡萄糖水溶液 再探究 在某一次对有氧呼吸实验装置的操作中 将酵母菌培养液取样鉴定 鉴定出也含有酒精 这是为什么呢 如何改进实验操作 再探究 为了控制无氧呼吸实验装置中的氧气 对酵母菌培养瓶采取用 形夹夹住橡皮管的方法进行密封处理 结果发生了锥形瓶爆裂或橡皮塞被顶脱的现象 这是为什么呢 由此说明什么问题 再探究 在实验中 有同学发现和有氧装置相连的澄清石灰水在出现浑浊后又慢慢变澄清了 因此 他觉得该实验现象不能说明酵母菌通过有氧呼吸产生了CO2 你如何看待这个问题 先浑浊后澄清 适宜的温度条件下 在下列装置中都加入活酵母 其中适于产生酒精的装置是 训练迁移 A B C D 加入葡萄糖和水 加入葡萄糖 加入水 加入葡萄糖和水并不断搅拌 A 要探究的问题 酒精和CO2是酵母菌在什么条件下产生的 自变量 指实验中由实验者所操纵 给定的因素或条件 因变量 指实验中由于自变量而引起的变化和结果 是实验中要观察的现象或结果或要记录的实验数据 4 本实验中自变量是什么 因变量是什么 要设置几个实验组 3 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 线粒体的结构示意图 二 有氧呼吸 有氧细胞呼吸的过程示意图 有氧呼吸过程的图解 有氧呼吸的三个阶段 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 2CH3COCOOH 4 H 2ATP 丙酮酸 场所 细胞质基质 丙酮酸彻底分解 酶 6CO2 20 H 2ATP 场所 线粒体基质 2CH3COCOOH 丙酮酸 H 的氧化 酶 12H2O 34ATP 场所 线粒体内膜 24 H 6O2 6H2O 有氧呼吸三个阶段的比较 细胞质基质 主要是葡萄糖 丙酮酸 H 少量 丙酮酸 CO2 H 少量 H O2 H2O 大量 对比 主要场所 线粒体 能量去向 一部分以热能形式散失另一部分转移到ATP中 总反应式 有氧呼吸概念 细胞在 的参与下 通过 的催化作用 把 等有机物 产生 和 释放 生成 的过程 1709kJ mol 约60 1161kJ mol 约40 氧 多种酶 葡萄糖 CO2 H2O 能量 彻底氧化分解 许多ATP 38个ATP 细胞膜 线粒体 C6H12O6 6CO2 线粒体 细胞质基质 第二阶段 12H2O 6O2 酶 第一阶段 第三阶段 无氧呼吸 一般是指细胞在缺氧的条件下 通过酶的催化作用 把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物 同时释放出少量能量的过程 葡萄糖 过程 三 无氧呼吸 主要场所 细胞质基质 无氧呼吸总反应式 C6H12O6 酶 2C3H6O3 乳酸 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH 酒精 2CO2 少量能量 酶 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 玉米胚细胞等 例 大多数植物 酵母菌 同样是分解葡萄糖 为何无氧呼吸只能释放少量能量 发酵 微生物的无氧呼吸 酒精发酵 乳酸发酵 无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中 无氧呼吸的意义 高等植物在水淹的情况下 可以进行短暂的无氧呼吸 将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳 释放出能量以适应缺氧环境条件 人在剧烈运动时 需要在相对较短的时间内消耗大量的能量 肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量 满足人体的需要 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 需分子氧 酶 不需分子氧 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 呼吸作用的概念 呼吸作用类型 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸作用 葡萄糖的初步分解 丙酮酸彻底分解 H 的氧化 丙酮酸不彻底分解 乳酸发酵 酒精发酵 葡萄糖的初步分解 VS 1 场所 3 物质变化 4 能量变化 2 条件 1 呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量 呼吸作用的意义 2 呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料 影响细胞呼吸的因素 影响细胞呼吸的因素有温度 O2浓度 CO2浓度 含水量等 其中主要是温度 呼吸作用效率的判断依据 O2 有机物 葡萄糖 的消耗量 CO2 水的生成量 1 温度呼吸作用在最适温度 25 35 时最强 超过最适温度 呼吸酶活性降低甚至变性失活 呼吸作用受抑制 低于最适温度 酶活性下降 呼吸作用受抑制 生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜 水果 在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温 抑制呼吸作用 减少有机物的消耗 可达到提高产量的目的 无氧呼吸 有氧呼吸 细胞呼吸 在氧气浓度为零时 只进行无氧呼吸 氧气浓度为10 以下时 既进行有氧呼吸 又进行无氧呼吸 氧气浓度为10 以上时 只进行有氧呼吸 生活中常利用降低氧气浓度能抑制呼吸作用 减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜水果的保鲜时间 但是 在完全无氧的情况下 无氧呼吸强 分解的有机物也较多 一样不利于蔬菜水果的保质 保鲜 所以一般采用低氧 5 保存 此时有氧呼吸较弱 而无氧呼吸又受到抑制 无土栽培通入空气 农耕松土等都是为了增加氧气的含量 加强根部的有氧呼吸 保证能量供应 促进矿质元素的吸收 2 氧气浓度 1 根据反应物和生成物的种类判断如果消耗氧气 则一定是有氧呼吸 如果产物中有水 则一定是有氧呼吸 如果产物中有酒精或乳酸 则为无氧呼吸 例 现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液 通入不同浓度的氧气时 其产生的酒精和CO2的相对量如下图所示 问 在氧浓度为a时A 酵母菌只进行无氧呼吸B 被分解的葡萄糖中约67 用于无氧呼吸C 被分解的葡萄糖中约33 用于无氧呼吸D 酵母菌停止无氧呼吸 B 2 根据反应场所判断有氧呼吸 第一阶段在细胞质基质中 第二 三阶段在线粒体中 无氧呼吸 细胞质基质中 例 下列四支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母茵细胞制备物 在适宜温度下 会严生C02的试管有 葡萄糖 细胞膜已破裂的细胞 葡萄糖 线粒体 丙酮酸 线粒体 葡萄糖 细胞质基质A B C D B 细胞呼吸类型的判断 以酵母为例 若只产生CO2 不消耗O2 则只进行无氧呼吸 若产生的CO2的摩尔数比吸收O2的摩尔数多 则两种呼吸同时并存 若产生CO2的摩尔数与吸收O2的摩尔数相等 则只进行有氧呼吸 O2 CO2释放量 A B C D 510152025 A点 AC段 C点以后 B点 表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等 CO2释放量表示 D点 O2浓度超过一定值 10 以上时 无氧呼吸消失 说明有O2存在时 无氧呼吸受到抑制 右图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量与O2的吸收量的变化 请根据图解回答下列问题 1 0点时 该器官的呼吸作用类型是 无氧呼吸 3 在O2浓度为b 以下时 不包括0点 该器官的呼吸类型是 因为 有氧呼吸和无氧呼吸 CO2释放量大于O2吸收量 2 该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在P点重合 其呼吸类型为 因为 4 由该曲线提示的原理 我们在进行果实和种子贮藏时 应取O2含量为值时 理由是 有氧呼吸 CO2释放量等于O2吸收量 a 此时释放的CO2最少 果实和种子通过呼吸消耗的物质最少 此时有氧呼吸较弱 无氧呼吸也受限制 例 如图所示曲线 表示的是一个贮藏白菜的地窖 随氧气的消耗 二氧化碳浓度变化的情况 据图回答 1 A B段O2的消耗量很大 CO2浓度上升也很快 白菜在进行呼吸 2 C D段O2浓度接近于0 而CO2浓度仍在上升 白菜在进行呼吸 3 B C段O2浓度已很低 CO2浓度几乎不上升 原因是 4 为了有益较长时间地贮藏大白菜 应把地窖的O2浓度控制在范围内 CO2浓度 O2浓度 25 20 15 10 5 0 A B C D 有氧 无氧 有氧呼吸进行的很慢而无氧呼吸也被氧气抑制 B C 2 O2浓度 应用 一定范围内 有氧呼吸随氧气浓度升高而增强 无氧呼吸则受到抑制 问 中耕松土有何作用 水稻生产中适时露田和晒田的目的是什么 缺氧的情况下 厌氧病菌大量繁殖 不利于伤口痊愈 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 无氧运动中 肌细胞因氧不足 要靠乳酸发酵来获取能量 会引起人有肌肉酸胀乏力的感觉 3 二氧化碳浓度CO2是呼吸作用产生的 从化学平衡角度分析 CO2浓度增加 呼吸速率下降 在密闭的地窖中 氧气浓度低 CO2浓度较高 抑制细胞的呼吸作用 使整个器官的代谢水平降低 有利于保存蔬菜水果 4 含水量呼吸作用的各种化学反应都是在水中进行的 自由水含量增加 代谢加强 粮油种子的贮藏 必须降低含水量 使种子处于风干状态 从而使呼吸作用降至最低 以减少有机物消耗 如果种子含水量过高 呼吸作用加强 使贮藏的种子堆中温度上升 反过来又进一步促进种子的呼吸作用 使种子的品质变坏 细胞呼吸原理的应用 1 在酿酒业上的应用 先通气 让酵母菌进行有氧呼吸 使其数量增加 然后隔绝空气 使其发酵 产生酒精 2 在农业生产上 中耕松土 促进根系的有氧呼吸 有利于根系的生长及对矿质离子的吸收 3 在医学上 利用氧气驱蛔 抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖 4 在物质的储存时 控制氧气的浓度 抑制其呼吸作用 减少有机物的消耗 3 在有氧呼吸过程中 氧气的作用是 4 生物的细胞呼吸可分为 和 两种类型 一般情况下供给肌肉活动的能量是通过 呼吸提供 其能源物质主要是 有氧呼吸 无氧呼吸 有氧 葡萄糖 1 葡萄糖彻底氧化分解的主要场所在 2 人在剧烈运动时 骨骼肌处于暂时缺氧状态 可以通过无氧呼吸获取能量 此时葡萄糖被分解为 线粒体 乳酸 课堂练习 5 生物的生命活动所需要的能量主要来自 糖类的氧化分解 脂类的氧化分解 蛋白质的氧化分解 核酸的氧化分解 6 人体进行有氧呼吸的主要场所是 肺细胞 内环境 线粒体 细胞质基质 A C 7 与有氧呼吸相比 无氧呼吸最主要的特点是 分解有机物 释放能量 需要酶催化 有机物分解不彻底 8 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 D A 9 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