生物必修一 ATP的主要来源——细胞呼吸

1、第三节第三节 授课老师：郭老师授课老师：郭老师合成合成ATPATP时所需能量的主要来源时所需能量的主要来源动物和人等动物和人等绿色植物绿色植物能量能量呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用光光合合作作用用ADP + Pi +ADP + Pi +ATP ATP ATP ATP合成酶合成酶回顾回顾ATPATP的合成的合成一、细胞呼吸一、细胞呼吸 细胞呼吸细胞呼吸是指是指有机物有机物在细胞内经过在细胞内经过一系列的一系列的氧化分解氧化分解，生成，生成二氧化碳或其二氧化碳或其他产物他产物，释放，释放能量能量并生成并生成ATPATP的过程。的过程。“氧化分解氧化分解”需要氧气的参与吗？需要氧气的参与吗？ 无氧

2、条件无氧条件下能够进行细胞呼吸吗？下能够进行细胞呼吸吗？ “其他的产物其他的产物”具体指什么呢？具体指什么呢？一、探究酵母菌细胞呼吸一、探究酵母菌细胞呼吸的方式的方式知识积累：知识积累：对于酵母菌细胞你了解多少呢？请谈对于酵母菌细胞你了解多少呢？请谈谈你的所见所闻。谈你的所见所闻。探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式能用来发酵造酒，制作面包。能用来发酵造酒，制作面包。营养条件好时，可进行出芽生殖，营养条营养条件好时，可进行出芽生殖，营养条件不好时，可通过减数分裂进行有性生殖件不好时，可通过减数分裂进行有性生殖。异养型真菌。酵母菌自身不能直接合成有机物，必须摄取异养型真菌。酵母菌自身

3、不能直接合成有机物，必须摄取现成的有机物来维持生活的营养。现成的有机物来维持生活的营养。 单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存 ，属于，属于兼性厌氧菌。兼性厌氧菌。1 1、酒精和、酒精和COCO2 2是酵母菌在什么条件下产生的？是酵母菌在什么条件下产生的？（有氧或无氧）（有氧或无氧）2 2、哪种条件下呼吸作用产生的、哪种条件下呼吸作用产生的COCO2 2比较多？比较多？ 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题：提出问题：想一想关于酵母菌细胞呼吸的方式，想一想关于酵母菌细胞呼吸的方式，你有哪些不清楚的地方，提出要探究的问题？你有哪些不

4、清楚的地方，提出要探究的问题？发面过程中，酵母菌在有氧或无氧的条件发面过程中，酵母菌在有氧或无氧的条件进行呼吸作用产生进行呼吸作用产生COCO2 2。 联系生活实际，尝试作出你的假设：联系生活实际，尝试作出你的假设：发面前发面前发面后发面后探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌密封发酵过程中无氧条件进行酵母菌密封发酵过程中无氧条件进行呼吸作用产生酒精。呼吸作用产生酒精。 联系生活实际，尝试作出你的假设：联系生活实际，尝试作出你的假设：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式1 1、在有氧条件下细胞呼吸产生、在有氧条件下细胞呼吸产生COCO2 2； 在无氧条件下产生在无氧

5、条件下产生COCO2 2和酒精和酒精。2 2、在、在有氧条件有氧条件下细胞呼吸产生的下细胞呼吸产生的COCO2 2比比无氧条件多无氧条件多。作出假设：作出假设：针对提出的问题，你作出怎样的假设？针对提出的问题，你作出怎样的假设？探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式氧气有无氧气有无COCO2 2和酒精产生、和酒精产生、COCO2 2产生量产生量影响实验结果的可变因素影响实验结果的可变因素 设计实验设计实验探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式科学设计实验，分析实验变量科学设计实验，分析实验变量自变量自变量: :因变量因变量: :无关变量无关变量: :分析变量：分析变量：作出

6、假设：作出假设：有氧条件下产生有氧条件下产生COCO2 2；无氧条件下产生；无氧条件下产生COCO2 2和酒精。和酒精。有氧条件产生有氧条件产生COCO2 2比较多。比较多。设置设置2 2组实验：组实验：有氧呼吸组、无氧呼吸组有氧呼吸组、无氧呼吸组 设置两个或者两个以上的实验设置两个或者两个以上的实验组，通过对组，通过对结果的对比分析结果的对比分析进一步进一步探探究究某种因素某种因素与与实验对象实验对象的关系，这样的关系，这样的实验叫做的实验叫做对比实验对比实验。 对比实验对比实验（有氧呼吸组，无氧呼吸组）（有氧呼吸组，无氧呼吸组）（产物是否含（产物是否含酒精或酒精或CO2 、 CO2产生量产

7、生量 ）（有氧或无氧）（有氧或无氧） （细胞呼吸）（细胞呼吸）1 1、如何控制有氧和无氧的条件？、如何控制有氧和无氧的条件？2 2、怎样对产物、怎样对产物COCO2 2进行检测？如何比较两种条件进行检测？如何比较两种条件下产物下产物COCO2 2的多少？的多少？3 3、怎样鉴定有无酒精产生？、怎样鉴定有无酒精产生？4 4、怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？、怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生活？ 根据实验需要，理清实验思路根据实验需要，理清实验思路设计实验设计实验探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式如何控制有氧条件？如何控制有氧条件？ 持续通入用持续通入用10%NaOH10%N

8、aOH溶液处理的空气。溶液处理的空气。如何控制无氧条件？如何控制无氧条件？ B B瓶静置一段时间再连接澄清石灰水瓶静置一段时间再连接澄清石灰水怎样鉴定怎样鉴定CO2CO2产生？如何比较产生？如何比较CO2CO2的产生？的产生？ CO CO2 2 Ca(OH) Ca(OH)2 2 CaCO CaCO3 3（澄清变混浊澄清变混浊）；）；单位时间内澄清石单位时间内澄清石灰水混浊程度。灰水混浊程度。 CO CO2 2 溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄；溴麝香草酚由蓝变绿再变黄；溴麝香草酚蓝水溶液蓝水溶液 变黄色时间长短。变黄色时间长短。怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无酒精产生？怎

9、样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式酒精酒精 酸性重铬酸钾酸性重铬酸钾 由橙色变由橙色变灰绿色灰绿色葡萄糖葡萄糖溶液作为培养液；温度控制在溶液作为培养液；温度控制在2535。怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无酒精产生？怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？了解实验装置了解实验装置有氧呼吸组有氧呼吸组 无氧呼吸组无氧呼吸组气泵气泵 10%NaOH酵母菌酵母菌培养液培养液A澄清澄清石灰水石灰水酵母菌酵母菌培养液培养液B澄清澄清石灰水石灰水实验现象：实验现象：你

10、观察到怎样的现象？你观察到怎样的现象？探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式A A2 2检测瓶检测瓶B B2 2检测瓶检测瓶实验现象实验现象实验结论实验结论澄清石灰水澄清石灰水变混浊变混浊；混浊程度大混浊程度大 澄清石灰水澄清石灰水变混浊变混浊；混浊程度小混浊程度小1 1、酵母菌、酵母菌有氧、无氧条件下呼吸均产生有氧、无氧条件下呼吸均产生COCO2 2。2 2、有氧条件下呼吸产生、有氧条件下呼吸产生大量大量COCO2 2，无氧条件下呼吸产生，无氧条件下呼吸产生少量少量COCO2 2。实验现象：实验现象：你观察到怎样的现象？你观察到怎样的现象？探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸

11、的方式A A试管试管B B试管试管实验实验现象现象实验实验结论结论酸性重铬酸钾酸性重铬酸钾溶液溶液不变色不变色酸性重铬酸钾酸性重铬酸钾溶液溶液由橙色变由橙色变灰绿色灰绿色有氧条件下无酒精产生，有氧条件下无酒精产生，无氧条件下产生酒精无氧条件下产生酒精。实验结论实验结论探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式1 1、有氧条件下，酵母菌细胞的呼吸作用产生、有氧条件下，酵母菌细胞的呼吸作用产生大量大量COCO2 2。2 2、无氧条件下，酵母菌细胞的呼吸作用产生、无氧条件下，酵母菌细胞的呼吸作用产生少量少量COCO2 2和酒精和酒精。C6H12O6+O2 CO2C6H12O6 CO2+酒精酒精

12、有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸下图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置图，请据图分析（1 1）A A瓶加入的试剂是瓶加入的试剂是 ，其目的是，其目的是 。（2 2）C C瓶和瓶和E E瓶加入的试剂是瓶加入的试剂是 ，其作用是，其作用是 。（3 3）图中装置有无错误之处，如果有请在相应的图中加以改正。）图中装置有无错误之处，如果有请在相应的图中加以改正。（4 4）经过）经过A A瓶的处理，可能还不能保证进入瓶的处理，可能还不能保证进入B B瓶的气体中不含有二氧化碳，如何处理就瓶的气体中不含有二氧化碳，如何处理就可以知道进入可以知道进入B B瓶的气体中肯定不含有二氧化碳了？瓶的气体中肯定不含

13、有二氧化碳了？（5 5）D D瓶应封口放置一段时间后再连通盛瓶应封口放置一段时间后再连通盛E E瓶，为什么瓶，为什么 ？ 。 （6 6）如果乙装置可以产生酒精，如何检测）如果乙装置可以产生酒精，如何检测 。在生活中有那些应。在生活中有那些应用：用： 。Na0H排除空气中排除空气中CO2对实验结果的干扰对实验结果的干扰澄清石灰水澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液或溴麝香草酚蓝水溶液)检测检测C02的产生的产生酵母菌会将瓶中的酵母菌会将瓶中的氧气消耗完氧气消耗完取酵母菌培养液的取酵母菌培养液的滤液与橙色的重铬滤液与橙色的重铬酸钾在酸性条件下酸钾在酸性条件下反应反应可用来检测汽车司机是否喝了酒可用来检

14、测汽车司机是否喝了酒2.实验过程反思：酵母菌液 澄清石灰水溶液气泵NaOH溶液酵母菌液 澄清石灰水溶液气泵NaOH溶液 澄清石灰水溶液有氧呼吸装置 改进细胞呼吸细胞呼吸有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸包括包括细胞呼吸的方式细胞呼吸的方式二、有氧呼吸：二、有氧呼吸：1、场所：、场所： 细胞质基质、线粒体（主要）细胞质基质、线粒体（主要）线粒体的结构示意图线粒体的结构示意图外膜外膜内膜内膜基质基质嵴嵴含有多种与含有多种与有氧呼吸有有氧呼吸有关的酶关的酶细胞细胞C6H12O6能量（少量）能量（少量） 2丙酮酸丙酮酸 （2C3H4O3 ）4H酶酶6H2O能量（少量）能量（少量）20H酶酶6CO212H

15、2O+能量（大量）能量（大量）酶酶6O2细胞质基质细胞质基质第一阶段第一阶段第三阶段第三阶段第二阶段第二阶段C6H12O6（线粒体基质）（线粒体基质）（线粒体内膜）（线粒体内膜）有氧呼吸有氧呼吸 场场 所所 反应物反应物 产产 物物 释能释能第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段有氧呼吸三个阶段的比较有氧呼吸三个阶段的比较细胞质细胞质基质基质主要是主要是葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸HH少量少量丙酮酸丙酮酸H H2 2O OCOCO2 2、HH少量少量HH、O O2 2H H2 2O O大量大量线粒体线粒体线粒体线粒体+ H2O + C6H12O6+ H2O+ O2 酶酶CO2 大量能量大

16、量能量 有氧呼吸的总反应式有氧呼吸的总反应式1mol葡萄糖释放葡萄糖释放2870KJ，有，有1161KJ转移至转移至ATP，其余以热，其余以热能形式散失。能形式散失。66612细胞在细胞在_ _的参与下，通过的参与下，通过_的催化作用，把的催化作用，把_等有机物等有机物_，产，产生生_ _ _和和_，释放，释放_,_,生成生成_的过程的过程。有氧呼吸的概念有氧呼吸的概念无氧呼吸是如何进行的无氧呼吸是如何进行的? 三、无氧呼吸的过程三、无氧呼吸的过程葡葡 萄萄 糖糖丙丙 酮酮 酸酸H 乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶酒精酒精 + CO2乳酸乳酸酶酶场所场所:细胞质基质细胞质基质C6H1

17、2O6酶酶 C2H5OH（酒精）（酒精）+ CO2 + 能量（能量（少少）C6H12O6酶酶 C3H6O3（乳酸）（乳酸） + 能量（能量（少少）酵母菌酵母菌无氧呼吸的方式无氧呼吸的方式乳酸发酵乳酸发酵酒精发酵酒精发酵222 指细胞在指细胞在无氧无氧条件下，通过条件下，通过酶酶的催化作用，把葡萄糖等的催化作用，把葡萄糖等有机物有机物分分解成为解成为不彻底的氧化产物不彻底的氧化产物，同时释，同时释放放少量能量少量能量的过程。的过程。 类型项目 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸区区 别别 场场 所所 条条 件件 产产 物物 释释 能能 联联 系系细胞质基质、线粒细胞质基质、线粒体（主要）体（主要

18、）细胞质基质细胞质基质需氧、酶等需氧、酶等不需氧、需酶不需氧、需酶较较 多多较较 少少两者第一阶段相同两者第一阶段相同都分解有机物、释放能量都分解有机物、释放能量有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸与无氧呼吸的比较二氧化碳和水二氧化碳和水酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳或或乳酸乳酸、细胞呼吸原理的应用细胞呼吸原理的应用 用透气纱布或用透气纱布或“创可贴创可贴”包扎伤口：包扎伤口：增加增加通气量，抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸。通气量，抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸。 早期通气早期通气促进酵母菌有氧呼吸，促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖利于菌种繁殖 后期密封发酵罐后期密封发酵罐促进酵母菌无促进酵母菌无氧呼吸

19、，利于产生酒精氧呼吸，利于产生酒精 （2 2）酿酒时酿酒时食醋、味精制作：食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆促进醋酸杆 菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。（均为好氧菌）呼吸。（均为好氧菌） 土壤松土：土壤松土：促进根细胞有氧呼吸，促进根细胞有氧呼吸，有利于主动运输，为矿质元素有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量吸收供应能量 稻田定期排水：稻田定期排水：抑制根细胞无氧呼吸产生酒精，防止抑制根细胞无氧呼吸产生酒精，防止根细胞酒精中毒而烂根根细胞酒精中毒而烂根。 农业生产上通过农业生产上通过控制温度、合理密植、适时去除衰老枝叶，减少呼

20、控制温度、合理密植、适时去除衰老枝叶，减少呼吸消耗吸消耗，以最大限度地提高产量。，以最大限度地提高产量。工业上利用乳酸菌制作酸奶，泡菜等。工业上利用乳酸菌制作酸奶，泡菜等。 提倡慢跑：提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸促进肌细胞有氧呼吸, ,防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。制酸奶、泡菜制酸奶、泡菜乳酸菌乳酸菌五、影响呼吸作用的因素及应用五、影响呼吸作用的因素及应用影影响响因因素素内因内因遗传因素遗传因素外因外因环境因素环境因素不同植物呼吸速率不同不同植物呼吸速率不同（阳生阳生植物植物阴生阴生植物）；植物）；同一植物不同发育时期不同同一植物不同发育时期不同（幼苗期幼苗期

21、成熟期成熟期）同一植物不同器官呼吸速率与不同同一植物不同器官呼吸速率与不同（生殖生殖器官器官营养营养器官）；器官）；氧气氧气温度温度CO2H2O1、氧气、氧气呼吸速率呼吸速率5 10 15 20 25 30 O2%有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸两者都有两者都有应用应用中耕松土中耕松土低氧仓储粮食、水果和蔬菜低氧仓储粮食、水果和蔬菜无氧发酵过程需要严格控制无氧环境无氧发酵过程需要严格控制无氧环境2、温度：、温度：呼吸速率呼吸速率温度温度/a.a.温室栽培中温室栽培中增大昼夜温差增大昼夜温差( (降底夜间温降底夜间温度度) )以减少夜间呼吸消耗有机物。以减少夜间呼吸消耗有机物。b.食物的储存食物

22、的储存保鲜保鲜通常采用通常采用低温法低温法通过影响酶的活性来影响呼吸速率。通过影响酶的活性来影响呼吸速率。应用应用 CO CO2 2是细胞呼吸的产物，当环境中是细胞呼吸的产物，当环境中COCO2 2浓度浓度增加时，呼吸速率便会减慢。增加时，呼吸速率便会减慢。贮藏新鲜水果和蔬菜时抽出空气，通贮藏新鲜水果和蔬菜时抽出空气，通入入N N2 2或或COCO2 23、CO2：应用：应用： 在在一定范围一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，自由水含量高呼吸速率大，自由增加而加快，自由水含量高呼吸速率大，自由水含量低呼吸速率弱。水含量低呼吸速率弱。 当含水量过多时，呼吸速率

23、减慢甚至死亡。当含水量过多时，呼吸速率减慢甚至死亡。呼吸速率呼吸速率含水量含水量4、H2O：种子的储存要种子的储存要风干；风干；合理灌溉。合理灌溉。应用：应用：1.1.据据COCO2 2释放量和释放量和O O2 2消耗量判断细胞呼吸状况消耗量判断细胞呼吸状况在以在以C C6 6H H1212O O6 6为呼吸底物的情况下，为呼吸底物的情况下，COCO2 2的释放量和的释放量和O O2 2消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据，方法如下：消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据，方法如下：气体变化特点气体变化特点判断方法判断方法无无CO2释放释放不消耗不消耗O2，但，但产生产生CO2CO2释放量等释放量等于于O2的消耗量的消耗量细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。此种细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积不发生变化情况下，容器内气体体积不发生变化细胞只进行产生酒精和细胞只进行产生酒精和COCO2 2的无氧呼吸。的无氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积增大此种情况下，容器内气体体积增大细胞只进行有氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积细胞只进行有氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积不发生变化，但若将不发生变化，但若将COCO2 2吸收，可引起气体体积减