ATP的主要来源-细胞呼吸

第第 2 2 讲讲 ATPATP 的主要来源 细胞呼吸的主要来源 细胞呼吸 高考目标定位高考目标定位 1 1 细胞呼吸细胞呼吸 实验 实验 1 1 探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式 高考热点 高考热点 1 1 结合光合作用与细胞呼吸考查结合光合作用与细胞呼吸考查 ATPATP 与能量代谢的关系与能量代谢的关系 2 2 细胞呼吸过程中的物质转变及相互关系细胞呼吸过程中的物质转变及相互关系 3 3 细胞呼吸的因素分析及相关实验设计细胞呼吸的因素分析及相关实验设计 4 4 细胞呼吸方式的检验以及粮食 果蔬贮存的原理与应用细胞呼吸方式的检验以及粮食 果蔬贮存的原理与应用 试题多以选择题的形式比较考查有氧呼吸和无氧呼吸过程场所 反应物 生成物 所需的酶 产生能量的多少试题多以选择题的形式比较考查有氧呼吸和无氧呼吸过程场所 反应物 生成物 所需的酶 产生能量的多少 等 以植物种子 酵母菌或其他生物的细胞呼吸为背景 以非选择题的形式考查细胞呼吸的类型 等 以植物种子 酵母菌或其他生物的细胞呼吸为背景 以非选择题的形式考查细胞呼吸的类型 一 细胞作用一 细胞作用 一 概念 生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 最终生成二氧化碳或其他产物 并释放能量 的过程 二 分类 有氧呼吸和无氧呼吸 对绝大多数来说 有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式 三 实质 分解有机物 释放能量 形成 ATP 四 意义 为各项生命活动提供能量 为体内其他化合物的合成提供原料 其相互联系的物质是丙酮酸 五 应用 伤口包扎 作物松土 稻田排水 生产发酵产品 有氧呼吸 六 实验探究 探究酵母菌细胞的呼吸方式 本实验是教材的重点 这也就决定了对酵母菌呼吸作用方式的 考查势必成为命题的核心点 高考大多以装置图的形式出现 考查酵母菌呼吸作用类型 同时考查考生分析图 形 图表的能力及综合运用知识的能力 1 原理 1 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存 属于兼性厌氧菌 酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的 CO2 在进行无氧呼吸时能产生酒精和 CO2 2 CO2可使澄清石灰水变浑浊 也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 根据石灰水浑浊程度或溴麝香草 酚蓝水溶液变成黄色的时间长短 可以检测酵母菌培养液中 CO2的产生情况 3 橙色的重铬酸钾溶液 在酸性条件下可与乙醇发生化学反应 变成灰绿色 2 过程 提出问题 作出假设 设计并进行实验 实验现象 实验结论 3 对比实验 设置两个或两个以上的实验组 通过对结果的比对分析 来探究某种因素与实验对象的关系的实 验 七 细胞呼吸的测定装置及相关实验设计 测定装置 测定细胞呼吸作用或呼吸类型常采用 U 型管液面升降或玻璃管液滴移去观察法 即在广口瓶或锥形瓶内放入被测生物 活种子 植物或动物 通过生物呼吸过程中释放 CO2 或吸入 O2 引起的气压变化而推测或计算生物的呼 吸状况 装置如右图所示 由于生物呼吸时既产生 CO2 又消耗 O2 前者可引起装置内气压升高 而后者则 引起装置内气压下降 为便于测定真实的呼吸情况 应只测其中一种气体的变化 情况 为此 测定过程中 往往采取用 NaOH 或 KOH 吸收掉生物呼吸所产生的 CO2 这样 整个装置中的气压变 化 只能由吸收 O2 所引起 从而排除 CO2 对气压升高的干扰 对照实验的设计 a 物理误差的校正 装置的气压变化 可能是因温度等物理因素引起的 为使测定结果更趋准确 应设置对照实验 以校正物理膨 胀等因素对实验结果造成的误差 此时 对照实验与呼吸装置相比 应将所测生物灭活 如将种子煮熟 而其 他各项处理应与实验组完全一致 包括 NaOH 溶液 所用种子数量 装置瓶及玻璃管的规格等 b 呼吸类型的确认 欲测定与确认某生物的呼吸类型 应设置两套呼吸装置 两套呼吸装置中的单一变量为 NaOH 与清水的作用不同 即用等量的清水取代实验组的 NaOH 其他所有项目均应一致 加蒸馏水的装置内气压变化应由 CO2 与 O2 共同 决定 当然 此时仍有必要设置另一组作误差校正之用 两套装置如下图所示 结果与分析 若装置 1 中液滴左移 装置 2 中液滴 不动 则表明所测生物只进行有氧呼吸 因有氧呼吸产 生 CO2 量与耗 O2 量相等 若装置 1 中液滴不动 装置 2 中液滴右移 则表明 所测生物只进行无氧呼吸 因无氧呼吸只产生 CO2 不 消耗 O2 若装置 1 液滴左移 装置 2 液滴右移 则表明该生物既进行有氧呼吸 又进行无氧呼吸 因两种呼吸作用共 存时呼吸放出的 CO2 量应高于 O2 消耗量 注意事项 a 校正物理误差时应将生物灭活 测定呼吸类型时应均用活生物 如两组装置均用活种子 只是将单一变量改 为是否用 NaOH 吸收 CO2 b 用植物进行呼吸测定时 应避免光合作用吸收 CO2 与释放 O2 对装置的气压的干扰 因而有必要对整个装置 进行遮光处理 以防止发生光合作用 c 若乳酸菌进行呼吸 则既不耗 O2 也不产生 CO2 d 若用含脂肪高的种子如油菜种子做测定实验 则液滴移动更明显 因其耗 O2 量更大 e 为防止微生物呼吸对实验结果的干扰 应将装置及所测种子进行消毒处理 二 有氧呼吸二 有氧呼吸 一 概念 是指在氧气参与下 通过酶的催化作用 把糖类等有机物彻底氧化分解 产生二氧化碳和水 同时 释放大量能量的过程 是呼吸作用的主要方式 通常所说的呼吸作用就是指的有氧呼吸 二 场所 细胞质基质和线粒体 真核生物 三 过程 比较项目第一阶段第二阶段第三阶段 反应场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜 需要条件酶酶酶和氧气 反应底物葡萄糖丙酮酸 H2O H O2 生成物质丙酮酸 H CO2 H H2O 与氧的关系无关无关必需氧 产生能量少量少量大量 四 能量利用率 1mol 葡萄糖完全氧化分解释放能量 2870kJ 转移到 ATP 中 1161kJ 其余的以热能形式散失 利用率为 1161 2870 44 5 注意 注意 1 有氧呼吸利用的呼吸底物主要是葡萄糖 其它有机物如氨基酸 脂肪等也可以作为细胞呼吸的底物 2 有氧呼吸的场所 在真核生物中主要是线粒体 原核生物细胞内由于没有线粒体 其有氧呼吸的主要场所是 细胞质和细胞膜 3 有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸通过主动运输的方式进入线粒体 三 无氧呼吸三 无氧呼吸 一 概念 无氧呼吸是指在无氧条件下 通过酶的催化作用 把糖类等有机物分解成不彻底的氧化产物 同时 释放少量能量的过程 植物无氧呼吸产物一般是酒精 玉米的胚 马铃薯块茎 动物无氧呼吸产物是乳酸 微 生物无氧呼吸 发酵 产物多样 二 场所 细胞质基质 三 无氧呼吸的过程 四 意义与弊端 意义 细胞的无氧呼吸是在缺氧的条件下进行的 以适应不利的环境 弊端 无氧呼吸产生酒精 酒精使细胞质的蛋白质变性 无氧呼吸利用每摩尔葡萄糖产生的能量很少 机体要维持正常的生理需求 就要消耗更多的有机物 这样导 致机体内养料耗损过多 注意 注意 1 不同生物无氧呼吸产物不同 主要是因为细胞中所含酶不同 2 原核生物无线粒体 但在细胞质基质中有进行有氧呼吸的酶 可以进行有氧呼吸 3 只进行无氧呼吸的真核生物 其细胞内无线粒体 4 人体成熟红细胞无线粒体 进行无氧呼吸 5 人体无氧呼吸产生的乳酸的去路 肌细胞无氧呼吸产生的乳酸 绝大部分随血液进入肝脏 在肝细胞中转变成丙酮酸 丙酮酸可以氧化放能 也 可以形成新的肝糖元或葡萄糖 还有极少量的乳酸通过血液循环到达肾脏 随尿排出体外 四 影响植物细胞呼吸速率的因素及应用四 影响植物细胞呼吸速率的因素及应用 一 细胞呼吸速率可用如下三种方法表示 1 用 CO2 释放速率 或实验容器内 CO2 的增加速率 表示 2 用 O2 吸收速率 或实验容器内 O2 的减少速率 表示 3 用植物重量 有机物量 的减少速率表示 二 内部因素 遗传因素 酶的种类和数量 1 不同种类的植物细胞呼吸速率不同 如旱生植物小于水生植物 阴生植物小于阳生植物 2 同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同 如幼苗期 开花期细胞呼吸速率较高 成熟期细胞呼吸 速率较低 3 同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同 如生殖器官大于营养器官 三 环境因素 因素影响机理曲线模型实践应用 温度 影响呼吸酶的活性 最适温度时 细胞呼吸最强 超过最适温度呼吸酶活性降低 甚至变性失活 呼 吸受抑制 低于最适温度酶活性下降 呼吸受抑制 低温下贮存蔬菜 水 果 在大棚蔬菜的栽 培过程中夜间适当降温 以降低细胞呼吸 减少 有机物的消耗 提高产 量 氧气 氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和 性质 在 O2浓度为零时只进行无氧呼吸 浓度为大 于零小于 10 时 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 浓度为 10 以上时 只进行有氧呼吸 适当降低氧气浓度能够 抑制细胞呼吸 减少有 机物消耗 以延长蔬菜 水果的保鲜时间 CO2 浓度 增加 CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应 这 可以从化学平衡的角度得到解释 在蔬菜和水果的保鲜中 增加 CO2的浓度 可提 高保鲜效果 H2O 在一定范围内 细胞呼吸强度随含水量的增加而加 强 随含水量的减少而减弱 将种子风干 以减弱细 胞呼吸 从而减少有机 物的消耗 延长作物种 子储藏时间 曲线曲线 ODCEODCE 有氧呼吸释放的 有氧呼吸释放的 CO2CO2 曲线曲线 AFCEAFCE 细胞呼吸释放的 细胞呼吸释放的 CO2CO2 总量 总量 A A 点 只进行无氧呼吸且无氧呼吸强度最大 点 只进行无氧呼吸且无氧呼吸强度最大 B B 点 无氧呼吸终止点 氧气浓度再增大 只进行有氧呼吸 点 无氧呼吸终止点 氧气浓度再增大 只进行有氧呼吸 应用 1 作物栽培措施中耕松土 合理灌溉 带土移栽等都是为了保证根细胞正常的呼吸 2 粮油种子的贮藏三低 低温 低氧 避免无氧呼吸产生酒精 低水 目的是降低细胞呼吸 减少有机物的消 耗 3 果实 蔬菜的保鲜措施中 低温 降低氧气浓度 无氧呼吸消失点 增加二氧化碳的浓度等 目的是通过减 弱细胞呼吸 延缓老化 4 大棚生产中 加大昼夜温差 利于有机物积累 2 细胞呼吸类型的判断技巧 要准确判断细胞呼吸的类型 关键要对各种不同的呼吸类型的反应物 生成物的种类及数量有全面的认识 细 胞呼吸的几种反应式为 根据细胞呼吸作用的结果 可得到以下结论 消耗的 O2 量 生成的 CO2 量 即气体的