高级必修第章第节ATP的主要来源——细胞呼吸.ppt

第3节ATP的主要来源 细胞呼吸 本节聚集 1 什么是细胞呼吸 它与ATP的形成有什么关系 2 有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点 3 细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用 18世纪 法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧需要氧气 并且把呼吸作用比作碳和氢的 缓慢燃烧过程 后来人们发现 呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解 并且释放能量 问题探讨 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剧烈吗 在无氧条件下 细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗 都是有机物氧化分解 都能产生二氧化碳 都释放出能量 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 能 但是无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少 呼吸运动与呼吸作用有何区别 呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解 并且释放能量 呼吸运动是宏观的气体交换的过程 有机物在活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 一 细胞呼吸概念 二 细胞呼吸方式 实质 活细胞内有机物的氧化分解 并且释放能量 酵母菌 一种单细胞的真菌 生物 在有氧和无氧条件下都能生存 属于 菌 进行出芽生殖和孢子生殖 实际上人们几乎天天都在享受着酵母菌的好处 你能举例吗 我们每天吃的面包和馒头就是有酵母菌的参与制成的 我们喝的啤酒 也离不开酵母菌的贡献 实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式 代谢类型 异养兼性厌氧型 真核 兼性厌氧 提出问题 作出假设 1 酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精 2 酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的CO2是否一样多 1 酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精 2 酵母菌有氧呼吸比无氧呼吸产生的CO2多 实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 我们需为酵母菌提供呼吸作用的原料主要是什么 2 自变量 如何控制有氧和无氧的条件 因变量 3 怎样鉴定有无CO2产生 如何比较CO2产生的多少 4 怎样鉴定有无酒精产生 5 怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活 葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质 澄清石灰水是否变浑浊 将实验装置放到25 35 的环境中 橙色的重铬酸钾溶液 在酸性条件下与酒精发生化学反应 变成灰绿色 溴麝香草芬蓝水溶液是否变黄 设计实验 对比实验 见P92图 变黄的时间长短 浑浊快慢和浑浊程度 实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式 有无O2 呼吸产物的种类 酸性重铬酸钾 进行实验 1 配制酵母菌培养液 取20g新鲜的食用酵母菌 分成两等份 分别装入A B锥形瓶中 然后注入等量的5 的葡萄糖溶液 2 控制有氧和无氧条件 连接装置图 放置在25 35 的环境中培养8 10h 除去空气中的CO2 检测CO2 注 瓶应封口放置一段时间 再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶 甲 有氧装置 乙 无氧装置 让酵母菌进行有氧呼吸将O2消耗完 从而进行无氧呼吸 浓度过大 酵母菌失水死亡 煮沸冷却 除去O2和微生物 避免影响实验结果 3 检测CO2的产生 记录实验现象 得出实验结论 实验现象 甲乙两装置中石灰水都变 且甲中浑浊程度 实验结论 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生 且有氧呼吸比无氧呼吸产生的CO2更 浑浊 高且快 CO2 多 4 检测酒精的产生 记录实验现象 得出实验结论 实验现象 1号试管 2号试管中溶液由橙色变为 实验结论 从A B锥形瓶中各取2ml滤液分别注入编号为1 2的2支试管中 分别滴加溶有0 1g重铬酸钾的浓硫酸中 振荡 观察变化 不变色 灰绿色 酵母菌有氧呼吸 无氧呼吸 不产生酒精 产生酒精 做馒头时 酵母菌的细胞呼吸的方式主要是什么 酿酒时 酵母菌的细胞呼吸方式又是什么呢 做馒头时 酵母菌主要进行有氧呼吸 酿酒时 酵母菌主要进行无氧呼吸 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸 酵母菌有氧呼吸产生大量CO2和水 无氧呼吸产生酒精 并产生少量CO2 结论 交流和应用 应用 重铬酸钾可以检测有无酒精存在 想一想 这一原理在日常生活中可以有什么用处 这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒 具体做法 让司机呼出的气体直接接触到载有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 二 细胞呼吸的方式 一 有氧呼吸 二 无氧呼吸 阅读教材P93 94有氧呼吸的有关内容 思考下列问题 1 有氧呼吸最常利用的能源物质是什么 2 有氧呼吸分为几个阶段 每个阶段的场所在哪里 3 哪些阶段生成 H 哪些阶段释放能量 释放能量最多的是哪一阶段 4 是不是每个阶段都需要 的参与呢 细胞质基质 线粒体 有氧呼吸的主要场所 线粒体 有氧呼吸的场所 一 有氧呼吸 细胞质基质中 线粒体基质中 线粒体内膜上 葡萄糖 酶 少量能量 酶 丙酮酸 H O2 CO2 H2O 少量能量 大量能量 酶 H H2O 1 有氧呼吸的过程 有氧呼吸过程的图解 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 少量能量 少量能量 大量能量 C6H12O6 C3H4O3 还原性氢 最常利用 H2O H H2O O2 H2O C6H12O6 丙酮酸 CO2 C H O的来龙去脉 2 有氧呼吸过程的总反应式 非常重要 3 有氧呼吸过程特点 均释放能量 但 释放的能量最多 均产生 H 消耗 H 只有 阶段才需要氧气 阶段产生CO2 第一阶段在 中进行 二三阶段都在 中进行 吸收的O2量与释放的CO2量 消耗水和产生水的阶段分别是 和 细胞质基质 线粒体 每一阶段 第三阶段 第一 二阶段 第三阶段 相等 第三 第二阶段 第三阶段 第二 物质的量或体积的多少 有氧呼吸三个阶段都释放能量 那么这些能量释放出来以后 有哪些去路 能量 ADP Pi ATP 1161kJ 1709kJ 能量转换效率 1161 2870 100 40 有氧呼吸的能量去路 1161 30 54 38mol 4 有氧呼吸过程的能量转换 葡萄糖等有机物中稳定的化学能转变成ATP中活跃的化学能 小部分 和热能 大部分 40 60 第一阶段 2mol第一阶段 2mol第一阶段 34mol 5 有氧呼吸概念 细胞在 的参与下 通过 的催化作用 把糖类等有机物 氧化分解 产生出 和 释放能量 生成大量 的过程 O2 多种酶 彻底 CO2 H2O ATP 酶 酶 反馈练习 1 在有氧呼吸过程中 CO2的产生和氧气的参与分别发生在 A 第一阶段和第二阶段B 第二阶段和第三阶段C 第一阶段和第三阶段D 都在第三阶段 B 2 给某动物呼吸提供放射性同位素18O的O2 则该动物体内首先出现18O的物质是 A 葡萄糖B 二氧化碳C 水D 丙酮酸 C 刘翔在训练时常会在第二天早上肌肉发酸 为什么 二 无氧呼吸 阅读教材P94 95无氧呼吸的有关内容 思考下列问题 1 无氧呼吸最常利用的能源物质是什么 2 无氧呼吸分为几个阶段 每个阶段的场所在哪里 3 哪些阶段生成 H 哪些阶段释放能量 葡萄糖 酶 H 能量 细胞质基质 少量 2丙酮酸 二 无氧呼吸 第一阶段 第二阶段 细胞质基质 与有氧呼吸第一阶段完全相同 葡萄糖的分解 丙酮酸不彻底分解 酶 C3H6O3 乳酸 A 乳酸 例 人和高等动物 肌细胞 高等植物的某些器官 马铃薯块茎 甜菜块根 玉米胚等 乳酸菌等 丙酮酸 C2H5OH 酒精 CO2 B 酒精 例 大多数植物 如苹果 酵母菌等 酶 发酵 乳酸菌 发酵 酵母菌 丙酮酸 C6H12O6 少量能量C6H12O6 少量能量 2C3H6O3 乳酸 2C2H5OH 酒精 2CO2 2 无氧呼吸总反应式 1 无氧呼吸过程 H H 不释放能量 酶 酶 非常重要 最常利用 3 无氧呼吸过程特点 第一和第二阶段都在 中进行 只有 阶段产生 H 而 阶段消耗 H 只有 阶段产生少量能量 而第二阶段不产生能量 大量的能量储存在产物 和 中 无氧呼吸不消耗水 也不 水 产生乳酸的无氧呼吸不产生 和 产生的酒精量与释放的CO2量 产生 二氧化碳 细胞质基质 第一 第二 第一 酒精 乳酸 酒精 5 无氧呼吸概念 4 无氧呼吸过程能量转换 葡萄糖等有机物不彻底氧化分解将稳定的化学能转变成ATP中活跃的化学能 小部分 和热能 大部分 细胞在 的参与下 通过多种酶的催化作用 把葡萄糖等有机物分解为 的氧化产物 释放出能量 生成 的过程 无O2 不彻底 少量ATP 大部分能量在产物酒精和乳酸中 1mol葡萄糖无氧呼吸只产生2molATP 相等 小结 葡萄糖 丙酮酸 细胞质基质 线粒体 细胞质基质 酶 酶 酶 1 为什么无氧呼吸释放能量少 2 为什么人和动物无氧呼吸不产生酒精和CO2 葡萄糖没有彻底氧化分解 大部分能量保留在产物酒精和乳酸中 因为人和动物体内没有催化丙酮酸水解成酒精和CO2的酶 三 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 细胞质基质 线粒体 细胞质基质 氧气 多种酶 无氧 需多种酶 葡萄糖彻底分解 产生CO2和H2O 葡萄糖不彻底分解 形成乳酸或酒精和CO2 释放出大量能量 释放出少量能量 第一阶段的反应完全相同 都是葡萄糖的氧化分解 并且都在细胞质基质内进行 有机物的氧化分解 释放能量 生成ATP 1 苹果和马铃薯块茎进行无氧呼吸的产物分别是 A 乳酸 酒精和二氧化碳B 都是酒精和二氧化碳C 都是乳酸D 酒精和二氧化碳 乳酸 D 2 有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是 都在线粒体中进行 都需要酶 都需要氧 都产生ATP 都产生丙酮酸A B C D D 反馈练习 3 下图表示某绿色植物细胞内部分物质的转变过程 有关叙述正确的是 A 该过程只能在有光的条件下进行 无光时不能进行B 图中 一 二 两阶段产生 H 的场所都是线粒体C 图中 三 阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖D 图中 两物质依次是H2O和O2 D 4 下图是人体细胞无氧呼吸过程示意图 下列相关叙述不正确的是 A 反应只发生在细胞质基质B a阶段除了产生ATP还释放热能C a b两个阶段均产生 H D 1mol葡萄糖经乳酸发酵只产生2molATP C 一 在以葡萄糖为呼吸底物的状况下 CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据 1 释放CO2不消耗O2 2 既不释放CO2也不消耗O2 3 CO2释放量等于O2消耗量 4 CO2释放量大于O2消耗量 若CO2 O2 4 3 若CO2 O2 4 3 若CO2 O2 4 3 只进行产生酒精的无氧呼吸 只进行产生乳酸的无氧呼吸 只进行有氧呼吸 或同时进行产生乳酸的无氧呼吸 有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时进行 有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等 无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸 有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸 四 细胞呼吸类型的判断 狂K重点P40 补充 补充 在以葡萄糖为呼吸底物的状况下 CO2释放量和酒精生成量也是判断细胞呼吸类型的依据 1 酒精量 CO2量 只进行产生酒精的无氧呼吸 2 酒精量 CO2量 既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸 二 若细胞CO2释放量小于O2消耗量 说明细胞呼吸的底物不是糖类 可能是脂肪 因为脂肪H多O少 消耗的O2含量就多 所以释放的能量也多 补充 在a b c d条件下 测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表 若底物是葡萄糖 则下列叙述中正确的是 A a条件下 呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B b条件下 有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C c条件下 无氧呼吸最弱D d条件下 产生的CO2全部来自线粒体 D 反馈练习 1 测定装置 被研究的生物 等量的灭活的生物 2 对照实验的设计 五 测定细胞呼吸的装置 若装置一中红色液滴向左移动了5cm 装置二向左移动1cm 那么细胞呼吸消耗的氧气是多少 右 狂K重点P41 吸收细胞产生的CO2 误差因素 气压 气温 装置气密性 对照实验 将生物材料灭活 其他条件不变 若生物材料是绿色植物 应该放在黑暗处 防止光合作用的干扰 4 6 小麦种子 酵母菌培养液 若生物材料是种子 应对种子进行消毒 防止微生物的呼吸对实验的干扰 1 细胞呼吸氧气消耗量 呼吸速率 的测定 A B 2 判断酵母菌细胞呼吸的类型 实验现象和结论 左移 不移 只有有氧呼吸 右移 不移 只有无氧呼吸 左移 右移 有氧呼吸 无氧呼吸 O2消耗量 O2消耗量与CO2释放量的差值 呼吸底物是葡萄糖 左移 呼吸底物是脂肪 花生种子 狂K重点P41 左移 不移 不移 产乳酸的无氧呼吸 乳酸菌培养液 六 细胞呼吸的意义 1 为生物体的生命活动提供能量 肌肉收缩 神经传导和生物发电 物质合成 主动运输 胞吐和胞吐 2 为其他化合物的合成提供中间产物 丙酮酸通过一系列转化可以变成氨基酸 1 温度 通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度 与温度影响酶促反应速率的曲线一致 七 细胞呼吸的影响因素及实践应用 影响呼吸速率 强度 的外界因素 温度 O2浓度 CO2浓度 水分 应用 贮藏蔬菜 水果 粮食 种子时 应 温度 从而减少呼吸消耗 延长保鲜时间 温室栽培中可 昼夜温差 降低夜间温度 提高白天温度 以减少夜间呼吸消耗 增加白天光合产物的合成 从而增加有机物的积累 降低 增大 狂K重点P40 以酵母菌 植物非绿色部分 产生CO2的量与O2浓度的关系为例 2 氧气浓度 1 对于有氧呼吸 氧是有氧呼吸的原料之一 在一定范围内 随着O2浓度增加 有氧呼吸强度也增加 但O2浓度达到一定值时有氧呼吸强度将不再随O2浓度增加而增加 受呼吸酶数量限制 2 对于无氧呼吸 随O2浓度增加而受抑制 O2浓度越高 抑制作用越强 O2浓度达一定值时 被完全抑制 狂K重点P40 无氧呼吸CO2释放量 有氧呼吸CO2释放量 或O2消耗量 呼吸酶数量有限或温度等的影响 细胞呼吸CO2释放总量 考考你 氧气浓度与酵母菌细胞呼吸之间关系的曲线图解读 1 曲线ADB 呼吸释放的CO2量 2 曲线ODCE 呼吸释放的CO2量 3 曲线AFCE 呼吸释放的CO2量 AF段无氧呼吸产生CO2量 有氧呼吸 FC段有氧呼吸产生CO2量 无氧呼吸 4 A点 只进行 呼吸且无氧呼吸强度 5 B点 无氧呼吸终止点 氧气浓度再增大 只进行 呼吸 6 C点 该点再向右的CE段产生的CO2全部为 呼吸产生 7 D点 无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量 但葡萄糖消耗速率不同 无氧呼吸 有氧呼吸 无氧 有氧 细胞 无氧 最大 有氧 有氧 相同 大于 最小 大于 大于 最佳 最少 8 F点 细胞呼吸产生的CO2总量 即细胞呼吸消耗的有机物 该点的氧气浓度一般作为贮存水果 蔬菜 粮食的 氧气浓度 该条件下既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 2 OAFC的面积表示的含义是什么 无氧呼吸释放的CO2量 酵母菌细胞呼吸消耗的有机物中的C都形成CO2 1 为何根据CO2释放总量能判断细胞呼吸消耗有机物的多少 狂K重点P40 贮藏蔬菜 水果 粮食 种子时 应 氧气浓度 从而减少呼吸消耗 农作物的中耕松土 黏土掺沙 是为了 氧气浓度 增大有氧呼吸强度 增加能量供应 使植物更好的吸收无机盐 生长的更好 高压氧驱蛔虫 透气的纱布包扎伤口 是为了通过 氧浓度抑制无氧呼吸 减少因此带来的伤害 应用 2 氧气浓度 降低 提高 提高 3 CO2浓度 CO2是细胞呼吸的最终产物 当外界环境中的CO2浓度增加时 呼吸速率便会变慢 应用 在蔬菜 水果保鲜中 CO2浓度 或充入N2 可抑制细胞呼吸 减少有机物消耗 增加 应用 粮食种子在贮藏时 必须 含水量 使种子呈风干状态 从而降低细胞呼吸强度 减少有机物消耗 同时防止微生物大量繁殖而使种子变质 4 水水既是有氧呼吸的原料 也是产物 细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成 一定范围内随含水量的增加细胞呼吸加强 降低 影响呼吸速率的主要的外界 环境 因素 温度 O2浓度 粮食储藏 果蔬保鲜 零上 低温 低氧 干燥 零上 低温 低氧 一定湿度 1 恒温条件下 测得某密闭容器中苹果细胞呼吸强度 用CO2的释放量来表示 随氧气浓度的变化情况如下图 下列有关说法错误的是 A 该温度下 苹果只进行无氧呼吸时释放的CO2比只进行有氧呼吸时多B 氧气浓度为6 时 苹果只进行有氧呼吸C 氧气浓度大于18 后 氧气不再是有氧呼吸的限制因素D 随着氧气浓度的增加 CO2的释放量先减少 后增加 最后趋于稳定 B 反馈练习 2 下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a b c d时 CO2释放量和O2吸收量的变化 下列相关叙述正确的是 A 氧浓度为a时 最适于贮藏该植物器官B 氧浓度为c时 无氧呼吸最弱C 氧浓度为b时 无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍D 氧浓度为d时 有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等 C 小焦P42 13题 八 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4 医学 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 酸酸乳 爽歪歪 娃哈哈等 生产味精 酱油和醋利用发酵产生沼气 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 先通气后密封 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