细胞的能量“通货”ATP、及ATP的主要来源-细胞呼吸.ppt

第5章第2讲细胞的能量 通货 ATPATP的主要来源 细胞呼吸 必修一 一 细胞的能量 通货 ATP 1 生物体的能源物质细胞中 脂肪和蛋白质等有机物都储存着化学能 但是直接给细胞的生命活动提供能量的是 2 ATP的结构 二 细胞呼吸的方式 1 有氧呼吸 2 无氧呼吸 3 ATP与ADP的相互转化 糖类 ATP 探究实验 酵母菌在不同条件下的呼吸方式 4 ATP的利用 判断题 1 2011 海南高考T3 C 破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖 2 2010 新课标全国高考T2 B 有氧呼吸产生的 H 在线粒体基质中与氧结合生成水 3 2009 大纲全国高考T1 D 叶肉细胞在光照下进行光合作用 不进行呼吸作用 4 2008 广东高考T40 D 苹果储藏期间果肉积累酒精 此时存在无氧呼吸 5 2008 广东高考T4 A 叶肉细胞在无氧条件下 光合作用是细胞ATP的唯一来源 1 生物体的能源物质 ATP 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 能源物质之间的关系 能量代谢过程 2 ATP的结构 1 中文名称 2 结构简式 一个 ATP 分子中含有一 个 两个 三个 3 ATP 分子中大量的化学能储存在 中 三磷酸腺苷 A P P P 腺苷 高能磷酸键 磷酸基团 高能磷酸键 APPP 高能磷酸键 30 54kJ mol 3 ATP与ADP的相互转化 1 相互转化的反应式 2 特点 时刻不停地发生并处于之中 正常生活状态下 是生物界的 动态平衡 共性 3 ADP转化为ATP所需能量的途径 人体剧烈运动时会消耗大量ATP 此时ADP会大量积累吗 4 ATP的利用 1 细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由直接提供能量的 2 细胞的吸能反应一般与的反应相联系 放能反应一般与相联系 即能量通过ATP而转化 ATP ATP水解 ATP合成 放能反应 呼吸作用释放能量 ATP 细胞内流通的能量 通货 不同细胞结构ATP与ADP的相互转化 以真核生物为例 判断题 1 ATP的组成元素为C H O N P 其中A的含义是指腺嘌呤 P代表磷酸基团 2 ATP的结构简式为A P P P 且远离腺苷的高能磷酸键易断裂也易形成 3 ATP ADP 叶绿体 线粒体 核糖体等物质和结构中一定含核糖 而酶中一定不含核糖 4 根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体 5 叶绿体产生ATP必需有光 线粒体产生ATP必需有氧 6 有光条件下只有叶绿体能产生ATP 有氧条件下只有线粒体能产生ATP 1 有氧呼吸 反应式 2 过程 H2O 葡萄糖 第一阶段 第二阶段 第三阶段 场所 物质变化 产能情况 细胞质基质 少量 线粒体基质 少量 线粒体内膜 大量 O2 2 无氧呼吸 1 反应式 产生酒精的反应式 产生乳酸的反应式 2 过程 第一阶段与有氧呼吸第一阶段 第二阶段的产物是或 其全过程都在中进行 相同 酒精和CO2 乳酸 细胞质基质 3 能量转化 细胞无氧呼吸过程中 未释放的能量转移到中 或 是一种的氧化分解 有机物 酒精 乳酸 不彻底 需要氧气 酶 适应的温度 不需要氧气 需要酶和适宜的温度 细胞质基质 线粒体中 细胞质基质 CO2 H2O CO2 酒精或乳酸 大量能量 少量能量 有机物彻底分解 能量完全释放 有机物没有彻底分解 能量没完全释放 分解有机物 释放能量 生成ATP供生命活动需要 1 第一阶段完全相同2 实质相同 分解有机物 释放能量3 意义相同 为生命活动提供能量 为物质转化提供原料 3 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 典例 2011 海南高考 细胞内糖分解代谢过程如图 下列叙述错误的是 A 植物细胞能进行过程 和 或者过程 和 B 真核细胞的细胞质基质中能进行过程 和 C 动物细胞内 过程 比过程 释放的能量多D 乳酸菌细胞内 过程 产生 H 过程 消耗 H B 细胞呼吸类型的判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下 CO2的释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据 方法如下 当CO2释放量 O2吸收量时 有氧呼吸和无氧呼吸哪一个强度大 CO2释放量 O2吸收量 4 3时 二者强度相等 CO2释放量 O2吸收量 4 3时 无氧呼吸更强 CO2释放量 O2吸收量 4 3时 有氧呼吸更强 理论指导 选用下面对照装置 可以根据红色液滴移动方向来探究酵母菌细胞的呼吸类型 1 实验材料分析 1 装置一 二中试剂的作用 NaOH溶液吸收CO2 清水作为对照 2 在利用葡萄糖作为能源物质的条件下 有氧呼吸气体体积不变 无氧呼吸气体体积增加 选用下面对照装置 可以根据红色液滴移动方向来探究酵母菌细胞的呼吸类型 2 实验结果分析 1 内因 遗传因素 决定酶的种类和数量 不同种类的植物呼吸速率不同 如旱生植物小于水生植物 阴生植物小于阳生植物 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 如幼苗 开花期呼吸速率升高 成熟期呼吸速率下降 同一植物的不同器官呼吸速率不同 如生殖器官大于营养器官 4 影响细胞呼吸的因素 2 外因 a 温度影响呼吸作用 主要是通过影响呼吸来实现的 呼吸速率与温度的关系如上图 b 生产上常用这一原理在下贮藏水果 蔬菜 大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当温度 呼吸作用 有机物的消耗 提高产量 酶的活性 降低 降低 减少 温度 温度如何影响呼吸速率 高温和低温的影响是否相同 低温 当氧气浓度为0时 细胞只进行 Q点对应的纵坐标大小表示的强度 当氧气浓度在0 10 之间时 共存 随着氧气浓度增加 强度减弱 强度增强 当氧气浓度大于或等于10 时 消失 此后只进行 但当氧气浓度达到一定值后 强度不再随氧气浓度的增大而增强 当氧气浓度为时 CO2产生量相对较少 在该氧气浓度下保存瓜果蔬菜效果较好 氧气吸收量也可以表示有氧呼吸产生的量 所以 两条实线间的距离可表示无氧呼吸的强度 当两曲线重合时 距离为0 无氧呼吸强度为 O2的浓度 无氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸与无氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸 有氧呼吸 C CO2 0 a CO2是呼吸作用的产物 对细胞呼吸有抑制作用 实验证明 在CO2浓度升高到1 10 时 呼吸作用明显被抑制 如图 b 应用 蔬菜 水果保鲜中 增加CO2浓度 地窖 水a 在一定范围内 呼吸速率随含水量的增加而加快 随含水量的减少而减慢 b 应用 通过风干 晒干来储存粮食 种子 CO2 用透气纱布或 创可贴 包扎伤口 增加通气量 抑制破伤风杆菌的无氧呼吸 2 酿酒时 食醋 味精制作 向发酵罐中通入无菌空气 促进醋酸杆菌 谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸 土壤松土促进根细胞呼吸作用 有利于主动运输 为矿质元素的吸收供应能量 无土栽培时要及时通入空气 避免因无氧呼吸产生酒精而烂根 早期通气 促进酵母菌有氧呼吸 利于菌种繁殖后期密封发酵罐 促进酵母菌无氧呼吸 利于产生酒精 5 细胞呼吸原理的应用 贮存粮食 水果的条件 低氧 不是无氧 低温 但二者差别在含水量方面 粮食要晒干入库 水果要保持一定湿度 提倡慢跑 促进肌细胞有氧呼吸 防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀 ATP 三磷酸腺苷 腺苷 A 腺苷 T 三个 Tri P 磷酸基团 高能磷酸键 高能磷酸键 三磷酸腺苷与腺嘌呤核苷酸的区别 ATP与ADP相互转化的反应式是可逆反应吗 光合作用 光能 呼吸作用 有机物的化学能 提供 用于绝大多数生命活动 ATP与ADP的相互转化不是可逆反应 因为转化过程中的反应类型 所需酶 能量的来源和去路及反应场所都不完全相同 但是物质是可循环利用的 ATP产生量与O2供给量之间的关系曲线 在无氧条件下 可通过无氧呼吸分解有机物 产生少量ATP 随O2供应量增多 有氧呼吸明显加强 ATP产生量随之增加 但当O2供应量达到一定值后 ATP产生量不再增加 此时的限制因素可能是酶 有机物 ADP 磷酸等 1 真核生物植物 动物 真菌 2 原核生物自养型细菌 异养型细菌 蓝藻 3 病毒 细胞呼吸 光合作用 叶肉细胞等 细胞呼吸 细胞呼吸 细胞呼吸 化能合成作用如 细胞呼吸 有氧 无氧 细胞呼吸 有氧 光合作用 宿主细胞呼吸提供 不同生物体形成ATP的生理过程 蛔虫 有氧 大多数 无氧 如 硝化细菌 葡萄糖 果糖蔗糖 能量 水解 ATP 1葡萄糖 2丙酮酸 少量能量 少量 H 6H2O 6CO2 少量能量 H 12H2O 大量能量 酶 酶 酶 6O2 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 反应物 最终产物 中间产物 C6H12O6 6H2O 6O2 酶 6CO2 12H2O 能量 总反应式 为何两边的H2O不能相互抵消 产物中CO2 H2O在第几阶段生成 CO2中O元素的来源 产物H2O中O元素的来源 能量仅仅是生成ATP的能量吗 第二 三阶段 葡萄糖 水 氧气 反应物水中的氧不用于形成产物水中的氧 葡萄糖中C的去向 H H 1mol葡萄糖 2870KJ 1161KJ ATP 其余 热能 微生物的无氧呼吸称为发酵 但动植物的无氧呼吸不能称为发酵 具体情况总结如下 原核生物无线粒体 但有些原核生物仍可进行有氧呼吸 有CO2生成一定乳酸发酵 水稻等植物长期水淹后烂根的原因 无氧呼吸的产物对细胞有毒害作用 酒精和CO2 乳酸 乳酸 酒精和CO2 不是 酒精 C6H12O6 能量 少 12H2O 能量 多 酶 酶 能量 少 酶 细胞质基质 散失 散失 散失 34ATP H 少 2丙酮酸 2ATP 6CO2 6H2O H 多 2ATP 6O2 有氧 无氧呼吸最常利用的物质都是葡萄糖 无氧呼吸两个阶段都有能量产生吗 一种生物无氧呼吸能否同时生成酒精和乳酸 无氧呼吸过程中有无 H 产生 会不断积累吗 无氧呼吸过程中有无H2O产生 不同细胞无氧呼吸产物不同 直接及根本原因是什么 能量由第几阶段产生 部分原核生物进行无氧呼吸 兼性厌氧生物 酵母菌 厌氧生物 体内寄生虫 如蛔虫 厌氧细菌 如破伤风杆菌 部分真菌 需氧生物 大多数动物 植物 真菌及好氧细菌 为何植物 动物细胞能进行无氧呼吸 却属于需氧生物 高考警示钟 1 真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸 如蛔虫细胞 哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸 2 原核生物无线粒体 但有些原核生物仍可进行有氧呼吸 如蓝藻 硝化细菌等 与有氧呼吸有关的酶分布在细胞膜上 探究实验 酵母菌细胞的呼吸方式 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 表达与交流 有氧 无氧条件下产生的二氧化碳是否一样多 酒精是在有氧或无氧条件下产生 设计方案 预期结果 实验步骤 材料用具 实验原理 利用酵母菌发面来制作面包或馒头 是利用其哪种呼吸方式 利用其制酒呢 有氧条件时产生的CO2比无氧条件产生的多 无氧条件下产生酒精 典例 2010 上海高考 如图是酵母菌发酵实验示意图 其中X Y Z分别代表 BTB是溴麝香草酚蓝的英文缩写 A 石蜡油 CO2 蓝色B 石蜡油 O2 黄色C 菜油 O2 蓝色D 菜油 CO2 黄色 D 实验课题探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验原理1 酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌 在有氧或无氧条件下都能存活 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 3 怎样控制有氧和无氧的条件 1 怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活 设计实验步骤 4 怎样鉴定有无二氧化碳的产生 如何比较二氧化碳产生的多少 怎样鉴定有无酒精产生 2 本实验的自变量是什么 因变量是什么 培养在条件适宜的培养液中 实验步骤 参考 1 配制酵母菌培养液 向A B锥形瓶各加入240ml5 的葡萄糖溶液 事先煮沸并冷却 及20g酵母菌 2 检测CO2的产生 组装有氧和无氧条件的检测装置 放置在25 35 环境下培养8 10h 用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液检测 3 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2ml 分别注入两支试管中 3 分别滴加0 5毫升重酪酸钾 浓硫酸溶液 轻轻震荡 混匀 观察颜色变化 观测 记录并分析实验结果 变混浊 快 无变化 变混浊 慢 出现灰绿色 有氧 无氧条件下 石灰水都变浑浊 但有氧时浑浊更快 说明了什么 无氧条件下 重铬酸钾 浓硫酸溶液出现了灰绿色 说明了什么 进入A瓶的空气中有少量二氧化碳 会影响我们的判断 如何去除 装石灰水的锥形瓶中的空气会进入A或B瓶吗 装置中有部分玻璃管插入溶液中 目的是什么 消耗其中的氧气 创造无氧条件 初略判断一下 有氧和无氧分别是哪瓶 可以用哪种溶液代替澄清的石灰水 B瓶应封口放置一段时间后 再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶 想一想 这是为什么