生物：5.3《ATP的主要来源—细胞呼吸》课件(新人教版必修1).ppt

第3节ATP的主要来源 细胞呼吸 大庆实验 唐海 问题探讨 18世纪 法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧时需氧气 并把呼吸作用比作 缓慢燃烧过程 后来人们发现呼吸作用的实质是有机物氧化分解 并释放能量 讨论 1 呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点 2 呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么快吗 3 在无氧条件下 细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗 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氧化分解 生成二氧化碳或其他产物 释放能量并且生成ATP的过程 又叫生物氧化 实质 氧化分解有机物释放能量 复习提问 在ADP转化为ATP的过程中 所需要的能量主要来自于哪里 酵母菌 单细胞真菌 在有氧和无氧条件下都能生存 实验课题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 1 NaOH的作用是什么 2 酵母菌进行什么呼吸 3 澄清的石灰水有什么作用 4 如何说明CO2产生的多少 5 如何控制无氧的条件 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 三 实验用具 略 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 环境下培养8 9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 试管密封 试管不密封 六 观测 记录 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 在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2 细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 包括 1细胞呼吸的方式 2 有氧呼吸 2 1有氧呼吸过程 2 1有氧呼吸过程 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 丙酮酸 C3H4O3 H 能量 少量 场所 细胞质基质 丙酮酸彻底分解 酶 CO2 H 能量 少量 场所 线粒体基质 丙酮酸 H 的氧化 酶 H2O 能量 大量 场所 线粒体内膜 H O2 H2O 有氧呼吸三个阶段的比较 1 能量 都有能量的释放 但以第三阶段释放的能量最多 2 场所 第一阶段在细胞质基质中 第二阶段发生在线粒体基质中 第三阶段发生在线粒体内膜上 3 氧气 只有第三阶段才需要氧气 作用是氧化 H 生成水 2 2主要场所 线粒体 2 3能量去向 一部分以热能形式散失 约60 另一部分转移到ATP中 约40 2 4总反应式 2 5概念 有氧呼吸是指细胞在氧的参与下 通过多种酶的催化作用 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 场所 A细胞质基质b线粒体基质c线粒体内膜 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 有氧呼吸小结 1 为什么说骆驼储存脂肪能适应缺水环境 2 花生种子与等量的小麦种子比较 在萌发时耗氧量较多的是 3 有氧呼吸必须有线粒体参与才能进行吗 讨论 4 从生物膜系统的角度考虑 有线粒体参与的有氧呼吸有何优势 C6H12O6 4 H 2C2H5OH 2CO2 酶 酶 2C3H6O3 2CH3COCOOH 酶 2ATP 动物 乳酸植物 酒精玉米胚马铃薯块茎 乳酸乳酸发酵 酒精发酵 无氧呼吸全过程 3无氧呼吸 3 1过程 与有氧呼吸第一阶段相同 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 丙酮酸 H 能量 少量 场所 细胞质基质 细菌 真菌 马铃薯块茎 苹果果实 动物骨骼肌细胞 丙酮酸不彻底分解 场所 细胞质基质 C6H12O6 酶 丙酮酸 酶 2C3H6O3 乳酸 少量能量 A 乳酸发酵 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 C6H12O6 酶 2C2H5OH 酒精 2CO2 B 酒精发酵 例 大多数植物 酵母菌 酶 少量能量 2C3H6O3 乳酸 2C2H5OH 酒精 2CO2 3 2实例 a 高等植物在水淹的情况下 可以进行短时间的无氧呼吸 产生酒精和二氧化碳 b 高等动物和人体在剧烈运动时 骨骼肌细胞内就会进行无氧呼吸 肌肉酸胀是由于产生了乳酸 c 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 3 3概念 无氧呼吸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为不彻底的氧化产物 同时释放出少量能量的过程 2 为什么骨骼肌中含有大量的肌糖元 3 无氧呼吸产生的酒精 乳酸在细胞中大量积累时 对细胞有毒害作用 利用有机物获得ATP效率低 为什么在进化中没有被淘汰呢 1 缺氧条件下 哪些生物的无氧呼吸产物是酒精 哪些生物的无氧呼吸产物是乳酸 讨论 1 依然有生存环境 如肠道寄生虫2 大多数生物以有氧呼吸为主 仍保留无氧呼吸能力恰好是对不利环境的适应表现3 人工选择 为满足生产生活需要 一些优良的酒曲 菌种等被保留下来 3 4有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系 有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系 细胞质基质 线粒体内 需氧 CO2 H2O 较多 细胞质基质 不需氧 CO2 C2H5OH或C3H6O3 较少 2870KJ 38ATP 196 65KJ 2ATP 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 呼吸和呼吸作用的区别 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 5细胞呼吸原理的应用 细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽 细胞呼吸原理在生产实践中有广泛的应用 1 发酵技术2 农业生产3 粮食储藏和果蔬保鲜 1 发酵技术 生产啤酒 果酒和白酒等生产乳酸类 柠檬酸类饮料生产味精 酱油和醋生产单细胞蛋白应用于垃圾 废水的处理利用发酵产生沼气 珠江啤酒厂 2 农业生产 细胞呼吸为植物吸收营养物质 细胞的分裂 植株的生长和发育等提供能量和各种原料 因此 在农业生产上 要设法适当增强细胞呼吸 以促进作物的生长发育 例 水稻生产中的适时露田和晒田等措施的实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细胞呼吸 3 粮食储藏和果蔬保鲜 细胞呼吸要消耗有机物 使有机物积累减少 因此 对粮食储藏和果蔬保鲜来说 又要设法降低细胞的呼吸强度 尽可能减少有机物的消耗等 粮食储藏果蔬保鲜 水果的低温保鲜 粮食储藏 粮食储藏时 要注意降低温度和保持干燥 抑制细胞呼吸 延长保存期限 例 稻谷等种子含水量超过14 5 时 呼吸速率就会骤然增加 释放出的热量和水分 会导致粮食霉变 果蔬保鲜 为了抑制细胞呼吸 果蔬储藏时采用降低氧浓度 冲氮气或降低温度等方法 例 苹果 梨 柑 橘等果实在0 1 时可储藏几个月不坏 荔枝一般只能短期保鲜 但采用低温速冻等方法可保鲜6 8个月 农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜 也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理 四 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 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 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 5细胞呼吸原理的应用 1 温度 温度通过影响酶的活性来影响呼吸速率 2 O2的浓度 在一定范围内 随O2浓度的增大 有氧呼吸增强 达到一定浓度以后 由于受线粒体的限制 呼吸作用强度不再增大 O2的存在抑制了无氧呼吸的进行 3 CO2浓度过大抑制呼吸作用的进行 6影响呼吸作用的外界因素 1 呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量 2 呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料 7呼吸作用的意义 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 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 有氧呼吸分三个阶段 三个阶段的共同特点是都有能量的释放 但释放能量最多的是 在线粒体中进行的是第 阶段 第 阶段需要O2 氧的作用是 第 阶段产生 H 最多 丙酮酸是第 阶段的产物 第三阶段 二 三 一 三 氧化 H 二 6 右图表示在储存蔬菜 水果时 大气中O2的浓度对植物组织内CO2产生的影响 试分析 释放的相对值 CO2 1 A点表示植物组织 释放CO2较多 这些CO2是 的产物 2 由A到B CO2的释放量急剧减小 其原因是 3 由B到C CO2的释放量又不断增加 其主要原因是 到C点以后CO2的释放量不再增加 其主要原因是 随O2的增加 无氧呼吸受到抑制 随氧浓度增大 有氧呼吸不断加强 无氧呼吸 受线粒体数量限制 有氧呼吸不再加强 7 现有甲酵母菌进行有氧呼吸 乙酵母菌进行发酵 若它们消耗等量的葡萄糖 则它们放出CO2和吸收的O2之比是 A