ATP的主要来源——细胞呼吸

生物体生命活动所需能量的直接来源是什么 这种物质是如何形成的 动物和人 绿色植物 回顾 ATP 第三节 ATP的主要来源 细胞呼吸 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 都是物质氧化分解并释放能量的过程 不能 如果细胞中的能量一下子全部迅速地释放出来 会摧毁细胞结构 可以 通过无氧呼吸 你知道 呼吸 和 呼吸作用 有什么区别吗 呼吸 是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程 呼吸作用 是指细胞内有机物分解释放能量的过程 又称为细胞呼吸 呼吸VS细胞呼吸 细胞内 糖类 水 能量 O2 O2 肺通气 呼吸的现象 血液循环 呼吸器官 CO2 气体运输 CO2 细胞呼吸 呼吸的本质 一 细胞呼吸的概念 指糖类 脂质和蛋白质等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 释放出能量并生成ATP的过程 细胞呼吸 有氧呼吸 主要形式 无氧呼吸 葡萄糖C6H12O6 生物体主要的供能物质 细胞呼吸的类型 二 有氧呼吸 1 主要场所 线粒体的结构 功能和分布 P93 线粒体 外膜 内膜 嵴 基质 含有氧呼吸酶 线粒体 C6H12O6 葡萄糖 丙酮酸 CO2 O2 H2O 有氧呼吸过程图解 细胞质基质 线粒体 第一阶段 葡萄糖的初步分解 第二阶段 丙酮酸彻底分解 第三阶段 H 的氧化 2 反应过程 2molATP 热能散失 2molATP 热能散失 34molATP 热能散失 2 4 6 6 20 12 6 3 总反应式 细胞在有氧气的参与下 通过多种酶的作用 把有机物彻底分解成二氧化碳和水 并释放能量 生成大量ATP的过程 4 有氧呼吸的概念 2870kJ 38molATP 热能 维持体温 散失 有氧呼吸产生的能量 其余1709kJ主要以热能的形式散失掉 1mol葡萄糖释放能量2870kJ 有1161kJ转移至ATP能量效率高达40 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 H2O CO2 H 少量 H O2 H2O 大量 对比 苹果储存久了 会有什么气味散发出来 剧烈运动后上肢和下肢骨骼肌往往会产生什么感觉 2C3H6O3 C6H12O6 2分子丙酮酸 酶 酶 2C2H5OH 2CO2 酒精 乳酸 没有能量释放 释放少量能量 第一阶段 第二阶段 2molATP热能 三 无氧呼吸 2 过程 1 场所 细胞质基质 3 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 如马铃薯块茎 甜菜块根 玉米胚细胞等 例 大多数植物 酵母菌等微生物 4 概念 细胞在无氧条件下 通过酶的作用 把葡萄糖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 微生物的发酵 1 酒精发酵 2 乳酸发酵 酵母菌 乳酸菌 乳酸菌 酵母菌等微生物的细胞呼吸也称为发酵 5 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 葡萄糖 有氧呼吸与无氧呼吸的过程比较 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 需要氧和酶 不需氧 需酶 CO2 H2O 彻底 酒精和CO2或乳酸 不彻底 释放大量能量 合成大量ATP 38ATP 释放少量能量 合成少量ATP 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 有氧呼吸与无氧呼吸的异同 实验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 实验用具 略 1 NaOH的作用是什么 2 澄清的石灰水有什么作用 3 如何说明CO2产生的多少 4 如何控制无氧的条件 吸收空气中的C02 而02进入A瓶 检测呼吸作用产生的C02 观察澄清石灰水变浑浊的速度和程度 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 三 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 四 观测 记录 变混浊 快 无变化 变混浊 慢 出现灰绿色 五 实验结论 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 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 对比实验 对照实验 除了一个因素以外 其余因素都保持不变的实验 细胞呼吸的意义 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 肌肉收缩神经传导和生物发电物质合成吸收与分泌 1 温度 温度通过影响酶的活性来影响呼吸速率 2 O2浓度 在一定范围内 随O2浓度的增大 有氧呼吸增强 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 4 水 在一定范围内 细胞呼吸强度随含水量的增加而增强 影响呼吸作用的外界因素 细胞呼吸类型的判断 以酵母为例 1 若只产生CO2 不消耗O2 则只进行无氧呼吸 如A点 2 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 图中AC段 3 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 图中C点以后 4 B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等 CO2释放量表示 D点表示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 O2 CO2释放量 A B C D 510152025 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 1 0 0 5 a b co2释放 P O2吸收 气体交换相对值 O2含量 0 四 细胞呼吸原理的应用 缺氧的情况下 植物组织进行无氧呼吸 产生酒精 不利其生长 四 细胞呼吸原理的应用 缺氧的情况下 厌氧病菌大量繁殖 不利于伤口痊愈 四 细胞呼吸原理的应用 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 四 细胞呼吸原理的应用 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 又要设法减少细胞呼吸 尽可能减少有机物的消耗 四 细胞呼吸原理的应用 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 果蔬保鲜 为了抑制细胞呼吸 果蔬储藏时采用降低氧浓度 补充N2 CO2 或降低温度等方法 1 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 2 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 低温下 酶的活性受到抑制 从而降低了呼吸作用的强度 减少了有机物的消耗 3 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 营养缺乏C 光合作用强度不够D 细胞有氧呼吸受阻 4 同样消耗 mol的葡萄糖 有氧呼吸释放的能量用于合成ATP是无氧呼吸的几倍 20倍 19倍 倍多 12 7个百分点 D B 无氧呼吸释放的能量形成2个ATP 有氧呼吸释放的能量形成38个ATP 5 陆生植物不能长期忍受无氧呼吸 其原因是 产生的酒精对细胞有毒害作用 产生的乳酸对细胞有毒害作用 没有专门的无氧呼吸结构 产生的能量太少A B C D 6 蛔虫在体外培养难成活的原因是 失去运动能力 失去捕食的能力 不能忍受较高氧分压 感觉太迟钝 大多数植物无氧呼吸产生的是酒精 蛔虫是严格的厌氧型生物 D C 7 豌豆发芽的早期 CO 释放量比O 吸收量多 倍 这是因为种子此时的 无氧呼吸比有氧呼吸强 光合作用比呼吸作用强 有氧呼