5.3 ATP的主要来源——细胞呼吸

ATP的主要来源细胞呼吸,呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。,细胞呼吸也称呼吸作用,是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他物质，释放出能量并生成ATP的过程。,呼吸和呼吸作用的区别,1、细胞生命活动所需要的主要能源物质是什么？直接给细胞的生命活动提供能量的物质是什么？,糖类（葡萄糖）、ATP,ADP+,Pi+,能量,ATP,ADP,Pi,能量,能量,Pi,合成酶,水解酶,ATP与ADP相互转化示意图,从上往下：ATP水解，释放能量的过程，一般与吸能反应相联系，ATP水解释放的能量供反应进行。从下往上：ATP合成，储存能量的过程，一般与放能反应相联系，放能反应释放的能量，作为活跃的化学能，储存在ATP中。,对于人和动物来说，合成ATP所需的能量来至于哪里呢？,？,呼吸作用,由于呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫做细胞呼吸。,一、细胞呼吸的概念,有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成ATP的过程。,二、细胞呼吸的方式,以人的呼吸作用为例，人呼吸需要消耗O2,呼出CO2，细胞呼吸是否也是这样呢？生物在无氧条件下能不能够进行细胞呼吸？,一种单细胞的真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。,实际上，酵母菌在工业上被广泛地用于酿酒工艺，酵母菌能通过发酵作用产生酒精。那么这个过程是否与细胞呼吸有关呢？,酵母菌：,三、探究酵母菌细胞呼吸的方式,如何设计设计实验,特别关注的问题,1.怎样控制有氧和无氧条件？,2.怎样鉴定酒精和CO2的产生？如何比较CO2产生的多少？,3.怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？,？,创设反应条件,装置序号,A,B,检测CO2,结果,检测酒精,澄清石灰水,结果,灰绿色,5%葡萄糖溶液,新鲜酵母菌,酸性重铬酸钾溶液(橙色),不变色,瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。,质量分数为10%的NaOH溶液,实验过程及结果:,（四）实验结果,1.CO2的放出情况：A、B两组都有CO2的产生，但A组产生的CO2更多,2.酒精产生的情况：A组没有酒精的产生，B组产生了酒精。,（四）实验结果所说明的问题,通过该实验表明：酵母菌在有氧和无氧条件下都能够进行细胞呼吸；在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的CO2和酒精.,细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸,有氧呼吸,对于绝大多数的生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须要有O2参与。,问题回顾：,1.有氧呼吸的主要场所是？,主要是线粒体,2.线粒体的结构怎样？,双层膜结构，内膜向内折叠成嵴（增大了内膜的面积），嵴的周围充满了液态的基质，内膜和基质中都含有许多与呼吸作用有关的酶。,有氧呼吸的过程图解,四、有氧呼吸,有氧呼吸的过程,第一阶段：C6H12O6,（丙酮酸）,第二阶段：2CH3COCOOH+6H2O,第三阶段：24H+6O2,总反应式：,2CH3COCOOH+4H+能量,6CO2+20H+能量,12H2O+能量,（大量）,有氧呼吸三个阶段的比较,1.能量：都有能量的释放，但以第三阶段释放的能量最多,2.场所：第一阶段在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质中，第三阶段发生在线粒体内膜上。,3.氧气：只有第三阶段才需要氧气，作用是氧化H,生成水,计算：1mol葡萄糖通过有氧呼吸可释放2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量被转移贮存到ATP中。那么，1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成_mol的ATP，其能量转换效率是_。,38,40.5%,场所？,能量去向：,一部分以热能形式散失另一部分转移到ATP中,总反应式：,(1709kJ/mol,约60%),(1161kJ/mol,约40%),有氧呼吸小结,细胞在缺氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物进行不彻底的氧化分解，产生酒精或乳酸等中间产物，释放少量能量，生成ATP的过程。,无氧呼吸的特点,氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行,五、无氧呼吸,无氧呼吸的过程,葡萄糖,丙酮酸,H,酒精+CO2,乳酸,酶,都是在细胞质基质中完成。,1、酒精发酵：C6H12O6,2、乳酸发酵：C6H12O6,五、无氧呼吸,2CH3CH2OH（酒精）+2CO2+能量,2C3H6O3（乳酸）+能量,酵母菌和大多数的植物的无氧呼吸属于此种类型,乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型,问题思考：无氧呼吸有何意义和危害？,六、有氧呼吸与无氧呼吸的比较,共同点,实质：,过程：,葡萄糖,丙酮酸,CO2+H2O+能量（大量）,C2H3OH+CO2+能量（少量）,C3H6O3+能量（少量）,氧化分解有机物，释放能量,都有丙酮酸（中间产物）的生成,有氧呼吸和无氧呼吸的区别,主要在线粒体内,细胞质基质,必需有氧的参与,氧能抑制无氧呼吸,将有机物彻底分解成CO2和H2O,有机物分解不彻底,形成中间产物(酒精或乳酸）,同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？,C6H12O6,C3H4O3,C3H4O3,CO2,H,H,O2,CO2,H2O,H2O,C3H6O3,C2H5OHCO2,细胞质基质,细胞呼吸,细胞膜,线粒体,有氧呼吸的过程,七、影响呼吸作用的外界因素,1.温度：温度通过影响酶的活性来影响呼吸速率。2.O2的浓度：在一定范围内，随O2浓度的增大，有氧呼吸增强，达到一定浓度以后，由于受线粒体的限制，呼吸作用强度不再增大。O2的存在抑制了无氧呼吸的进行。3CO2浓度过大抑制呼吸作用的进行,八、细胞呼吸原理的应用,1.在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其发酵，产生酒精。,2.在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收,3.在医学上：利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖,4.在物质的储存时：控制氧气的浓度，抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。,问题探讨,1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？,2.呼吸作用与物质在体外燃烧有什么区别吗？,物质分解的过程、产物都想同，并且都能释放等量的能量,有。细胞呼吸是在温和的条件下进行的；能量的释放是在一系列的反应过程中逐步释放的；释放的能量部分的以热能的形式散失，部分的转移贮存到ATP中。,课堂练习,1.有氧呼吸分三个阶段,三个阶段的共同特点是都有能量的释放,但释放能量最多的是_;在线粒体中进行的是第_阶段;第_阶段需要O2,氧的作用是_;第_阶段产生H最多；丙酮酸是第_阶段的产物。,第三阶段,二、三,一,三,氧化H,二,2.现有甲酵母菌进行有氧呼吸,乙酵母菌进行发酵,若它们消耗等量的葡萄糖,则它们放出CO2和吸收的O2之比是()A.3:1B.1:2C.4:3D.2:3,C,3.下列5支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下，会产生CO2的试管有（）葡萄糖+已破裂的细胞葡萄糖+线粒体丙酮酸+线粒体葡萄糖+细胞质基质（隔绝空气）丙酮酸+细胞质基质（隔绝空气）A.B.C.D.,C,4.右图表示在储存蔬菜、水果时，大气中O2的浓度对植物组织内CO2产生的影响，试分析：,释放的相对值,CO2,（1）A点表示植物组织,释放CO2较多，这些CO2是_的产物。（2）由A到B，CO2的释放量急剧减小，其原因是_。（3）由B到C，CO2的释放量又不断增加，其主要原因是_；到C点以后CO2的释放量不再增加，其主要原因是_。,随O2的增加，无氧呼吸受到抑制,随氧浓度增大，有氧呼吸不断加强,无氧呼吸,受线粒体数量限制，有氧呼吸不再加强,5.陆生植物不能长期忍受无氧呼吸，这是因为产生的酒精对细胞有毒害产生的乳酸对细胞有毒害没有专门的无氧呼吸结构产生的能量太少（）A.B.C.D.,D,6.关于无氧呼吸的叙述中，正确的是()A.不产生CO2B.一定产生CO2C.不形成ATPD.物质氧化分解不彻底,D,7.一运动员正在进行长跑训练，从他的大腿肌肉细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如右图所示，图中P、Q、R三曲线依次代表（）,B,锻炼时间（分）,A.O2、CO2、乳酸B.乳酸、CO2、O2C.CO2、O2、乳酸D.CO2、乳酸、O2,8.右图表示北方的一个贮存白菜的地窖，随着O2的消耗，CO2浓度变化的情况。请据图回答：,（1）AB段O2的消耗量很大，CO