生物必修一细胞释放能量的途径—细胞呼吸

第三节能量转换与释放,一、细胞的“动力站”线粒体,一、线粒体的形态和分布,线粒体,1、分布：2、形态：,动植物细胞,椭球形,二、线粒体的结构,生长旺盛的细胞或生理功能活跃的细胞中线粒体居多（如肝细胞中线粒体多达2000个，一般细胞为几十至几百个），在代谢衰退的细胞中线粒体较少。,“动力车间”,功能：,细胞进行有氧呼吸的主要场所，生命活动90的能量都来自线粒体,猎豹捕猎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,思考题,ATP,二细胞释放能量的途径细胞呼吸,一、细胞呼吸(呼吸作用)的概念：,细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并且生成ATP的过程。,“呼吸”和“细胞呼吸”是否一样？,呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。,讨论,我们在制作馒头的时候要往里面加入什么？（酵母菌）加入酵母菌的作用是什么呢？条件呢？,有氧,无氧,酵母菌是种兼性厌氧型微生物。,二、细胞呼吸的类型,有氧呼吸:,无氧呼吸:,绝大多数生物的主要呼吸方式,酵母菌、乳酸菌等,什么是有氧呼吸？,有氧呼吸：细胞在氧气的参与下，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。,C6H12O6(葡萄糖),丙酮酸,CO2,O2,H2O,大量能量,有氧呼吸的过程,细胞质基质,线粒体,第一阶段,第二阶段,第三阶段,有氧呼吸的三个阶段,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,2CH3COCOOH+4H+少量能量（丙酮酸）（2ATP）,场所：细胞质基质,丙酮酸彻底分解,酶,6CO2+20H+少量能量（2ATP）,场所：线粒体基质,2CH3COCOOH,（丙酮酸）,H的氧化,酶,12H2O+大量能量（34ATP）,场所：线粒体内膜,24H+6O2,+6H2O,细胞质基质,主要是葡萄糖,丙酮酸H、ATP,少量,丙酮酸、H2O,CO2、H、ATP,少量,H、O2,H2O、ATP,大量,线粒体,线粒体,有氧呼吸三个阶段的比较,对比,2.主要场所：,线粒体,3.能量去向：,一部分以热能形式散失(约60%)；另一部分转移到ATP中(约40%)。,4.总反应式：,C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量,酶,有氧呼吸是指细胞在_的参与下，通过_的催化作用，把糖类等有机物_氧化分解，产生_和_，同时释放出能量，生成许多_的过程。,有氧呼吸概念,氧,酶,ATP,H2O,CO2,彻底,上述反应生成物中的CO2和H2O中的O分别来自反应物中的什么物质?,思考,能量,ADPPi,ATP,1161kJ,1709kJ,能量的利用率：,1161/2870100=40,ATP:1161/30.54=38mol,什么是无氧呼吸？,无氧呼吸：指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物在胞质溶胶中分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。,无氧呼吸,无氧呼吸,1.过程,与有氧呼吸第一阶段相同,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,2CH3COCOOH+4H+能量（丙酮酸）（少量）,场所：细胞质基质,丙酮酸不彻底分解,场所：细胞质基质,C6H12O6,酶,2CH3COCOOH（丙酮酸）+少量能量(2ATP),酶,2C3H6O3（乳酸）,+少量能量2(ATP),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、甜菜块根等）,无氧呼吸,2CH3COCOOH,B.酒精发酵,C6H12O6,酶,酶,2CH3COCOOH（丙酮酸）+少量能量（2ATP）,2C2H5OH（酒精）,+2CO2+少量能量（2ATP）,例：大多数植物、酵母菌,2CH3COCOOH,场所：细胞质基质,丙酮酸不彻底分解,C6H12O6,能量（少）,2丙酮酸（2CH3COCOOH）,H,能量（少）,2C2H5OH（酒精）+2CO2,酶,酶,能量（少）,2C3H6O3(乳酸),酶,细胞质基质,第一阶段,第二阶段,乳酸菌,酵母菌,主要在线粒体内,在细胞质基质中,氧气、多种酶,无氧参加、需多种酶,葡萄糖彻底分解、产生CO2和H2O,葡萄糖分解不彻底、形成乳酸或酒精和CO2,释放出大量能量,释放出少量能量,第一阶段的反应完全相同，并且都在细胞质基质内进行。,分解有机物，释放能量,三、有氧呼吸与无氧呼吸的比较：,四、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。CO2浓度过大抑制呼吸作用的进行,讨论：,线粒体和叶绿体相同点,、都具有双层膜结构，都有基质、都含有少量的DNA和RNA、都与细胞中的能量转换有关,1、二者所含的酶不同，所以功能不同：叶绿体进行光合作用，线粒体进行有氧呼吸；,2、二者的能量转换方式不同：叶绿体将光能转换为化学能，线粒体将稳定的化学能转换为ATP中活跃的化学能,线粒体和叶绿体不同点,细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产实践中有广泛的应用。1.发酵技术2.农业生产3.粮食储藏和果蔬保鲜,五、细胞呼吸原理的应用,细胞呼吸原理的应用：分析细胞呼吸原理的应用,影响呼吸作用速率的外界因素：温度、CO2、O2、水分、PH、呼吸底物呼吸作用与农业生产:作物栽培、粮食贮藏、果蔬保鲜呼吸作用与人类生活：伤口处理、运动健身、酿酒制醋制味精,水果的低温保鲜,珠江啤酒厂,生产啤酒、果酒和白酒等生产乳酸类、柠檬酸类饮料生产味精、酱油和醋生产单细胞蛋白应用于垃圾、废水的处理利用发酵产生沼气,1.发酵技术,细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分裂、植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此，在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。例：水稻生产中的适时露田和晒田等措施的实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细胞呼吸。,2.农业生产,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，又要设法降低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。粮食储藏果蔬保鲜,3.粮食储藏和果蔬保鲜,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。例：稻谷等种子含水量超过14.5时，呼吸速率就会骤然增加，释放出的热量和水分，会导致粮食霉变。,粮食储藏,果蔬保鲜,为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、冲氮气或降低温度等方法。例：苹果、梨、柑、橘等果实在01时可储藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低温速冻等方法可保鲜68个月。农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。,C6H12O6(葡萄糖),2C3H4O3(丙酮酸),6CO2+6H2O+能量,2C2H5OH+2CO2+能量,(酒精),2C3H6O3(乳酸)+能量,氧,酶的不同,有氧呼吸,无氧呼吸,1.根据下图回答问题,(1)图中和所示的过程是。,(2)图中和所示的过程是。,(3)丙酮酸之所以会发生或不同的变化，一方面是由于是否有参与，另一方面是由于所造成的。,(4)产生对细胞有害作用的物质是图中过程。,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,5.一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、O2,6.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，CO2浓度上升也很快，白菜在进行_呼吸。（2）段O2浓度接近，而CO2浓度仍在上升，白菜在进行_呼吸。（3）段O2浓度已很低，CO2浓度几乎不上升，原因是_,有氧,无氧,氧气浓度很低，有氧呼吸十分微弱，而无氧呼吸仍处于抑制状态,（4）从哪点开始，O2浓度的高低成为限制有氧呼吸的因素？_（5）为了有利于较长时间地贮存大白菜，应把地窖的氧气控制在_段范围内。,B点,BC,7.甲酵母菌进行有氧呼吸，乙酵母菌进行无氧呼吸，消耗等量的葡萄糖，则它们产生的ATP的量之比是（）A119B101C110D191产生的CO2的量是()A23B3231D13,C,D,8.在有氧呼吸过程中，CO2的产生和氧气的参与分别发生在（）A.第一阶段和第二阶段B.第二阶段和第三阶段C.第一阶段和第三阶段D.都在第三阶段。,B,9.苹果和马铃薯块茎进行无氧呼吸的产物分别是（）A.乳酸、酒精和二氧化碳B.都是酒精和二氧化碳C.都是乳酸D.酒精和二氧化碳、乳酸,D,10.给某动物呼吸含放射性同位素18O的O2，则该动物体内首先出现18O