第4章生命的物质变化和能量转换第3节细胞呼吸

上海市真如中学2008-06,第三节细胞呼吸,关键问题,细胞是怎样获得能量的机械可以通过燃烧燃料获得能量；生物体已糖类作为燃料，在细胞内氧化分解这些营养物质获得能量；有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或者其他产物，释放出能量并生成ATP的过程称为细胞呼吸。,细胞呼吸,生物体可以以糖、脂肪和蛋白质作为燃料获得能量。但多数情况下以糖为主。糖类是生命活动的主要的能源物质。一般的细胞呼吸（呼吸作用）都以葡萄糖的降解反应表示。,演示实验探究酵母的呼吸方式,实验原理,酵母为兼氧性微生物，在有氧或无氧条件下分别进行有氧呼吸和无氧呼吸。通过检测呼吸作用过程中产生的CO2的量，分析呼吸作用的速度。,实验材料和试剂,材料酵母干粉试剂5%葡萄糖液石蜡油0.5%BTB溶液蒸馏水,演示实验探究酵母的呼吸方式,甲,乙,实验结束,甲试管：酵母葡萄糖液及石蜡油,乙试管：酵母葡萄糖液,1234,分析和讨论,什么是BTB溶液，起什么作用？BTB溶液是溴代麝香草酚蓝溶液的简称，是一种酸碱指示剂，pH值为6.87.6。在生物学实验中常用作水生生物的呼吸试剂，生物在含有这种试剂的水中短时间生活没有影响，加入0.lBTB溶液的水一般呈现蓝色。如果水中二氧化碳含量增加，变为酸性时，水就会由蓝色变为黄绿色。,分析和讨论,哪支试管中的酵母进行无氧呼吸？甲试管，通过产生的CO2量的多少分析得出。为什么甲试管中稍加石蜡油，使浮于培养液表面？为了使甲试管中的酵母在缺O2条件下进行呼吸作用。呼吸方式与生长速度有关吗？有，从实验结果得出酵母进行有氧呼吸时放出的CO2量多于进行无氧呼吸时，说明有氧呼吸时生命活动更加旺盛，生长速度也就越快。,分析和讨论,为何不断地向乙试管压入空气？有无必要？为了使乙试管中的酵母进行有氧呼吸，否则溶液中的O2消耗完后酵母就开始进行无氧呼吸。无氧呼吸的产物是什么？可以通过闻气味的方法得出，产生了酒精。有氧呼吸和无氧呼吸的产物不同。,演示实验探究酵母的呼吸方式,甲,乙,甲试管：酵母菌进行无氧呼吸。,乙试管：酵母菌进行有氧呼吸,细胞呼吸,有氧呼吸在有氧条件下，氧化分解糖产生大量的CO2和H2O无氧呼吸在无氧条件下，氧化分解糖产生乙醇和少量CO2,一、糖的有氧分解,糖的有氧分解,C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量,酶,糖的有氧分解第一阶段,1.糖酵解,C6H12O6,C6（带上2个高能磷酸键的活跃的六碳糖）,ATP,2C3H4O3（丙酮酸）,激活,在细胞质基质中进行,H辅酶（NAD+）携带,ATP,C6H12O62C3H4O3+能量（少量）,ADP+Pi,ADP+Pi,糖的有氧分解第一阶段,1.糖酵解,在细胞质基质中进行,C6H12O62C3H4O3+能量（少量）,辅酶,氧化型辅酶NAD+还原型辅酶NADH氧化型辅酶NADP+还原型辅酶NADPH,糖的有氧分解第二阶段,2.三羧酸循环,C3H4O3,C2,CO2,C4,C6（柠檬酸）,2CO2,10H（由辅酶携带）,ATP,3H2O,2C3H4O3+6H2O6CO2十20H能量（少量）,线粒体中进行,ADP+Pi,糖的有氧分解第二阶段,2.三羧酸循环,2C3H4O3+6H2O6CO2十20H能量（少量）,线粒体基质中进行,糖的有氧分解第三阶段,H2O,3.H+的氧化,线粒体内膜上进行,H+O2H2O,释放能量最多,有氧呼吸,1,5,4,C2,6,8,12,2,7,11,10,第1阶段,第2阶段,第3阶段,第1阶段场所,9,3,物质变化角度,从物质变化角度来看，有氧呼吸是有机物在分解过程中产生二氧化碳和氢，氢与氧结合生成水，即有机物最终彻底氧化分解成二氧化碳和水。,能量变化角度,从能量变化角度来看，有氧呼吸是在有机物逐步分解中使贮存于有机物中的能量逐步转移到ATP中，一部分能量则以热能的形式散失。,能量变化比较,这一变化过程与有机物的体外燃烧是有区别的。在生物体内1mol葡萄糖彻底氧化分解后，共释放2870KJ的能量，其中有1161KJ左右的能量转移到ATP中，其余的能量以热能的形式散失。,2、糖的无氧分解,植物体内的无氧分解,高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，并且释放出少量的能量。,C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量,酶,植物体内的无氧分解,根据以上的例子，解释苹果储藏久了为什么会有酒味吗？苹果在储藏过程中进行无氧呼吸产生了酒精，所以闻起来有酒味。,植物体内的无氧分解,一些植物无氧呼吸时可产生酒精，还有一些高等植物的某些器官如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等在进行无氧呼吸时可以产生乳酸。,C6H12O62C3H6O3+能量,酶,动物体内的无氧分解,植物体内能进行无氧呼吸，动物体内是否也能进行无氧呼吸呢？,动物体内的无氧分解,高等动物的无氧呼吸只能发生在局部或某些组织、器官。因为，如果动物机体全身缺氧就会导致动物窒息，甚至死亡。动物的无氧呼吸只是局部的暂时现象。,动物体内的无氧分解,高等动物和人体在剧烈运动时，尽管呼吸运动和血液循环都大大加强了，但是仍然不能满足骨骼肌对氧的需要，这时骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸。高等动物和人体的无氧呼吸会产生乳酸，使机体有酸胀的感觉。,微生物的无氧分解,酿酒时用的酒药中有什么生物？内有酵母菌,微生物的无氧分解,酿酒时为什么要密封？造成缺氧环境。,微生物的无氧分解,产物中有什么？酒精酿酒时就是利用酵母菌的无氧呼吸。,微生物的无氧分解发酵,我们把乳酸菌、酵母菌等微生物的无氧呼吸称为发酵。发酵有乳酸发酵和酒精发酵两种类型。,2、糖的无氧分解反应式,C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量,C6H12O62C3H6O3+能量,酶,酶,2、糖的无氧分解产生乳酸,C6H12O6,2C3H4O3（丙酮酸）,2C3H6O3（乳酸）,还原,C6H12O62C3H6O3+能量,酶,2、糖的无氧分解产生乙醇（酒精）,C6H12O6,2C3H4O3（丙酮酸）,激活,2C2,2CO2,2C2H5OH（乙醇）,还原,C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量,酶,2、糖的无氧分解,2、糖的有氧分解,3、有氧呼吸和无氧呼吸的比较,3、有氧呼吸和无氧呼吸的比较,4、呼吸作用的意义,4、呼吸作用的意义,呼吸作用释放出来的能量，只有储存在ATP中，并且在酶的作用下，才能使ATP水解释放出其中的能量，用于生物体的各项生命活动。如细胞分裂、植株生长、矿质元素的吸收、肌肉收缩、神经冲动的传导等。,4、呼吸作用的意义,在呼吸过程中所产生的一些中间产物，可以成为合成体内一些重要化合物的原料。如：葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨基酸的原料之一。,4、呼吸作用的意义,为生物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。,下列转变需经哪些生理过程才能实现？有什么意义？,光能,糖类等有机物中稳定的化学能,ATP中活跃的化学能,直接用于各种生命活动,光合作用,呼吸作用,ATP水解,思考,万物生长靠太阳太阳能是地球生物生命活动的最终能源。,练一练,葡萄糖氧化分解后，把一部分能量储存在ATP中，这个过程称为A能量储存B能量释放C能量转移D能量利用,C,练一练,在马拉松长跑运动中，运动员所消耗的能量主要来自A有氧呼吸B高能化合物的转移C无氧呼吸D脂肪的氧化,A,练一练,人体剧烈运动后，往往会感到肌肉酸痛，原因是肌肉中A无氧呼吸中产生丙酮酸过多B无氧呼吸中产生酒精过多C有氧呼吸中产生二氧化碳过多D无氧呼吸中产生乳酸过多,D,练一练,下列化学变化为肌肉收缩直接提供能量的是A肌糖元丙酮酸CO2+H2O+能量B磷酸肌酸肌酸+Pi+能量C葡萄糖丙酮酸乳酸+能量DATPADP+Pi+能量,D,练一练,下列叙述哪项是不正确的A高等多细胞动物进行气体交换，必须通过呼吸系统和循环系统才能进行B人体剧烈运动时，由于肌肉组织缺氧，组织细胞只能进行无氧呼吸，把C6H12O6分解成酒精CATP是动物及人体的能量转移、利用关系最密切的高能化合物，可以简写为A-PPPD磷酸肌酸释放的能量可供ADP合成ATP,B,练一练,能正确表示动物细胞内ATP生成量与氧气供给量之间关系的是,B,练一练,ATP和磷酸肌酸都是生物体内的高能化合物，它们水解时释放的能量A都以热能形式散失B都用于ADP合成ATPC都用于人体进行各项生命活动D前者用于人体进行各项生命活动，后者用于ADP合成ATP,练一练,人体在剧烈运动以后，血浆的pH值会明显下降，其原因是A血