细胞的能量供应和利用3ATP的主要来源

第5章细胞的能量供应和利用,第3节ATP的主要来源细胞呼吸,拉瓦锡等在研究人的呼吸作用,拉瓦锡把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。,1.细胞呼吸与物质的燃烧有什么共同点？,共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生CO2等产物，并且都释放出能量。,2.细胞呼吸能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？,不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。,问题探讨,在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。,3.在无氧条件下，细胞还能够通过细胞呼吸释放能量吗？,一、细胞呼吸的概念和类型,细胞呼吸是指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。,有氧呼吸：主要形式,无氧呼吸,细胞呼吸,结构：单细胞，真核生物营养：异养生殖方式:出芽生殖呼吸方式：兼性厌氧型,二、探究酵母菌细胞呼吸的方式,探究酵母菌细胞呼吸的方式,作出假设,假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。,如何设置实验组呢？,实验组,A组：有氧条件B组：无氧条件,若用30度的温水把买来的一包鲜酵母化开，用它发一块面团，几个小时后，面团便会渐渐膨大。用手抠开里面，你会发现面团里面变成蜂窝一样，有许多空隙，并且你能闻到酒味和酵母菌产生的特殊香味所以我们吃的面包和馒头比较松软，味道也好。,我们喝的啤酒白酒、医院里的酒精、化妆品中的甘油，都是用酵母菌生产的。酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。,小资料,提出问题,探究酵母菌细胞呼吸的方式,怎样鉴定有无酒精产生？,这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒,橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色,具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬,怎样鉴定有无二氧化碳产生？,二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,配制培养液,控制有氧、无氧环境,自变量、因变量、无关变量,设置对比实验（见P93）,设计实验,科学检测因变量,限制好无关变量,探究酵母菌细胞呼吸的方式,步骤一：配制酵母菌培养液P92,设计实验步骤,A组,B组,探究酵母菌细胞呼吸的方式,步骤二：A实验组(有氧情况下),设计实验步骤,通气,目的？,目的？,目的？,进入A瓶的空气，先经过NAOH处理，排除空气中二氧化碳对实验结果的干扰,检测二氧化碳,通入氧气,探究酵母菌细胞呼吸的方式,步骤二：B实验组(无氧情况下),设计实验步骤,B瓶应封口后放置一段时间，再连接其目的何在？,封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，确保通入澄清石灰水的二氧化碳是酵母菌无氧呼吸产生的,探究酵母菌细胞呼吸的方式,步骤三：鉴定是否有酒精产生,A组,B组,设计实验步骤,（1）2ml酵母菌培养液,分析实验结果,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,有大量二氧化碳,有少量的二氧化碳,无酒精,有酒精,探究酵母菌细胞呼吸的方式,酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。,分析实验结果得出实验结论,三、有氧呼吸,1.场所：线粒体（主要）、细胞质基质,线粒体,线粒体,外膜,内膜,基质,含有氧呼吸酶,嵴,2.过程（以葡萄糖为例）,葡萄糖,O2,12H2O,6CO2,6H2O,酶,酶,酶,细胞质基质,线粒体,（1）葡萄糖的初步分解,（2）丙酮酸的彻底分解,（3）H2O的生成,（场所：细胞质基质）,（场所：线粒体基质）,（场所：线粒体内膜）,有氧呼吸的三个阶段,4.有氧呼吸的总反应式,5.概念（书P94黑体字）场所：条件：物质变化：能量去向：,细胞质、线粒体（主要）,需氧气，需酶,有机物彻底分解成无机物,ATP1161KJ,热能,一部分以热能形式散失（约60%）,（2870KJ）,另一部分转移到ATP中（约40%）,问题,有氧呼吸的生成物CO2和H2O分别产生于有氧呼吸的第几阶段？,第二第三,有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？,有氧呼吸过程中哪几个阶段有H产生？其去向？,有氧呼吸的生成物CO2中的C来自葡萄糖，O来自葡萄糖和水,有氧呼吸的生成物H2O中的O来自氧气,有氧呼吸过程中第一、第二阶段有H产生，产生的H与氧结合生成水,有氧呼吸过程中丙酮酸、H2O是由细胞质基质转运到线粒体的,有氧呼吸过程中哪几个阶段有ATP产生？最多的是哪一个阶段？作用？,有氧呼吸过程中第一、二、三阶段有ATP产生，最多的是第三阶段产生的ATP为生物体的生命活动提供能量,有氧呼吸过程中那些物质是由细胞质基质转运到线粒体的?,有氧呼吸的场所?有氧呼吸的主要场所?,有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体有氧呼吸的主要场所：线粒体,巩固：下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：,氧气参与的阶段（）产生H2O的阶段（），H2O参与的阶段（）产生CO2的阶段（）产生ATP的阶段（）产生ATP最多的阶段（）,二,三,三,一、二、三,三,暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？,二,2C3H6O3,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,2.过程,1.场所：,细胞质基质,四、无氧呼吸,2无氧呼吸过程：,（分为两个阶段）,第一阶段：,丙酮酸,+H,葡萄糖,能量（少量）,第二阶段：,（根据不同的生物细胞不同）,（与有氧呼吸的第一阶段完全相同）,2丙酮酸+H,2C2H5OH（酒精）2CO2,2乳酸（C3H6O3),2丙酮酸+H,C6H12O6,酶,2C3H6O3（乳酸）+少量能量,A.乳酸发酵,例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）,C6H12O6,酶,2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量,B.酒精发酵,例：大多数植物、酵母菌,3、总反应式,无氧呼吸特点：在有氧时，无氧呼吸受到抑制,无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。,4、概念：,同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？,无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中,呼吸作用的类型、有氧与无氧呼吸的过程,2C3H6O3（乳酸）,2C2H5OH+2CO2,如：动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌,如：植物细胞、酵母菌,细胞质基质,+H2O,细胞质基质、线粒体（主要）,细胞质基质,需氧、酶等,不需氧、需酶,大量,少量,两者第一阶段完全相同,都分解有机物，释放能量，合成ATP,五、有氧呼吸与无氧呼吸的比较,二氧化碳和水,酒精、二氧化碳或乳酸,六、影响细胞呼吸的因素,1.温度,应用：贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间。在农业上，夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗。,通过影响酶的活性来影响呼吸速率。,2.O2浓度,一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增强，无氧呼吸则受到抑制。,问：中耕松土有何作用？水稻生产中适时露田和晒田的目的是什么？,3.CO2浓度,CO2浓度过高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。,应用：稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风干，减少水分，降低呼吸消耗。,细胞呼吸类型的判断（以酵母菌为例）,只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸。,两种呼吸并存,只进行有氧呼吸,O2%,气体交换相对值,A,B,C,D,510152025,A点,AC段,C点以后,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,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。,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。,七、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。,缺氧的情况下，厌氧病菌大量繁殖，不利于伤口痊愈。,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。,练习1：种子在浸水和不浸水的情况下进行细胞呼吸都能产生（）,葡萄糖B.丙酮酸C.乳酸D.酒精,B,提示：种子在浸水时进行无氧呼吸；不浸水是进行有氧呼吸。有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同,巩固练习,2.如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时，分解葡萄糖产生等量的CO2那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是,A、1：2B、1：3C、1：4D、1：6,B,3、一运动员正在进行长跑锻练，从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如下图。图中P、Q、R三曲线依次代表A、O2、CO2、乳酸B、乳酸、CO2、O2C、CO2、O2、乳酸D、CO2、乳酸、O2,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），