ATP的主要来源 细胞呼吸公开课课件精编版

1、第第 3 3 节节 ATPATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸 问题探讨问题探讨： 1818世纪，法世纪，法国化学家拉瓦国化学家拉瓦锡发现物质燃锡发现物质燃烧需要氧气，烧需要氧气，并且把呼吸作并且把呼吸作用比作碳和氢用比作碳和氢的的“缓慢燃烧缓慢燃烧过程过程”。 拉瓦锡等在研究人的呼吸作用拉瓦锡等在研究人的呼吸作用 问题探讨：问题探讨： 1、呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？ 都是有机物氧化分解放出能量的过程都是有机物氧化分解放出能量的过程 ,都能产生都能产生 二氧化碳等产物，并且都释放出能量。二氧化碳等产物，并且都释放出能量。 2 2、呼吸作用能够像燃

2、料在体外燃烧那剧烈吗？、呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那剧烈吗？ 不能。不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底否则，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。胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。 、在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释、在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？放能量吗？ 能。但是无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少。能。但是无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少。 呼吸运动与细胞呼吸呼吸运动与细胞呼吸 一、细胞呼吸的概念一、细胞呼吸的概念 生物体内的生物体内的有机物有机物在在细胞

3、内细胞内经过一系列的经过一系列的氧化氧化分解分解，生成，生成二氧化碳二氧化碳或或其其他产物他产物，释放出能量释放出能量并且并且生成生成ATPATP的过程，叫做的过程，叫做细细胞呼吸胞呼吸。 淀粉淀粉 酵母菌酵母菌 葡萄糖葡萄糖 酒精酒精+CO2+水水 细胞呼吸细胞呼吸 酵母菌酵母菌 甜酒甜酒 探究探究 二、酵母菌细胞呼吸的方式二、酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌：一种单细胞的真菌（真核生酵母菌：一种单细胞的真菌（真核生实验实验物），在有氧和无氧条件下都能生存，物），在有氧和无氧条件下都能生存，原理原理 属于兼性厌氧菌。属于兼性厌氧菌。 单细胞单细胞真核真核生物生物 生长周期生长周期短，短， 增殖速

4、度增殖速度快快 可以用酵母菌作为实验可以用酵母菌作为实验材料研究材料研究 提出问题提出问题 作出假设作出假设 有氧有氧 产生产生 酒精和酒精和COCO2 2是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）CO2 产生产生 无氧无氧 COCO2 2和酒精和酒精 设计实验设计实验 进行实验进行实验 验证假设、形成结论验证假设、形成结论 3.设计实验设计实验 实验思路？实验思路？ 分别给酵母菌提供分别给酵母菌提供有氧和无氧有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产的条件，一段时间后检测其产物是否含物是否含酒精或二氧化碳酒精或二氧化碳 有氧有氧 自变量自变量: 细胞呼吸的条件

5、细胞呼吸的条件 无氧无氧 分析变量分析变量 酒精、酒精、COCO2 2 因变量因变量: 细胞呼吸的产物细胞呼吸的产物 无关变量无关变量: 影响实验结果的可变因素影响实验结果的可变因素 ?COCO2 2的检测：的检测： 1.1.通入澄清的石灰水：通入澄清的石灰水： 澄清澄清浑浊浑浊 2.2.溴麝香草酚蓝水溶液：溴麝香草酚蓝水溶液： 蓝蓝 绿绿黄黄 ?酒精的检测：酒精的检测： 橙色的重铬酸钾溶液在橙色的重铬酸钾溶液在酸性酸性下与酒下与酒精发生反应：精发生反应： 橙色橙色灰绿色灰绿色 思考思考: 有氧和无有氧和无氧条件下氧条件下COCO2 2和酒和酒精产生的量的多精产生的量的多少如何判断？少如何判断

6、？ 材料用具材料用具 mlml的平底烧瓶（或锥形瓶），的平底烧瓶（或锥形瓶），玻璃弯管，带孔的橡胶塞，天平，玻璃弯管，带孔的橡胶塞，天平， 量筒，烧杯，试管，气泵、漏斗、量筒，烧杯，试管，气泵、漏斗、 滤纸、玻璃棒、铁架台等滤纸、玻璃棒、铁架台等 酵母粉，石灰水，氢氧化钠液，酵母粉，石灰水，氢氧化钠液， 3的的葡萄糖溶液，重铬酸钾溶液（用于检葡萄糖溶液，重铬酸钾溶液（用于检测酒精）测酒精） 1 1、NaOHNaOH的作用是什么？的作用是什么？ 2 2、酵母菌进行什么呼吸？、酵母菌进行什么呼吸？ 3 3、澄清的石灰水有什么作用？、澄清的石灰水有什么作用？ 4 4、如何说明、如何说明COCO2 2

7、产生的多少？产生的多少？ 5 5、如何控制无氧的条件？、如何控制无氧的条件？ 6 6、怎样检测酒精的产生？、怎样检测酒精的产生？ ( (五五) )、实验步骤、实验步骤 1 1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A A、B B锥形瓶锥形瓶 2 2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-25-35 35 、 环境下培养环境下培养8-108-10小时。小时。 3 3、检测、检测COCO2 2的产生的产生 4 4、检测酒精的产生、检测酒精的产生 （1 1）取）取2 2支试管编号支试管编号 （2 2）各取）各取A A、B B锥形瓶

8、酵母菌培养液的滤液锥形瓶酵母菌培养液的滤液2 2毫升注入试管毫升注入试管 （3 3）分别滴加）分别滴加0.5ml0.5ml重酪酸钾重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻震荡、浓硫酸溶液，轻轻震荡、 混匀混匀. . ( (六六) )、观测、记录、观测、记录 4.4.进行试验进行试验 实验现象：实验现象： 条件条件 澄清石灰水澄清石灰水/ /出现的时间出现的时间 重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸溶液浓硫酸溶液 无变化无变化 有氧有氧 变混浊快变混浊快 无氧无氧 变混浊慢变混浊慢 出现灰绿色出现灰绿色 5.5.分析结果得出结论分析结果得出结论 酵母菌酵母菌 有氧条件下产生有氧条件下产生大量大量COCO2 2 无氧条件下

9、产生无氧条件下产生酒精和少量酒精和少量COCO2 2 呼吸作用的类型呼吸作用的类型 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸 实验开始：实验开始：A装置（装置（35C) 实验开始：实验开始：B装置（装置（35C) 有有氧装置氧装置 无无氧装置氧装置 初初 始始 相同时间后相同时间后 A A装装置置 溴麝香草酚溴麝香草酚蓝水溶液遇蓝水溶液遇COCO2 2的变色的变色过程过程 蓝，蓝， 绿，绿， 黄黄 用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精 + +有氧装置的有氧装置的酵母菌滤液酵母菌滤液 不变灰绿色不变灰绿色 + +无氧装置的无氧装置的酵母菌滤液酵母菌滤液 溶有重铬酸溶有重铬酸钾的

10、浓硫酸钾的浓硫酸 灰绿色灰绿色 探究：探究：如何改进装置可以知道不是空气如何改进装置可以知道不是空气中的二氧化碳在起作用呢？中的二氧化碳在起作用呢？ 再探究再探究 有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误观点？观点？ 葡萄糖葡萄糖 水溶液水溶液 葡萄糖葡萄糖 水溶液水溶液 适宜的温度条件下，在下列装置中都加入活酵母，适宜的温度条件下，在下列装置中都加入活酵母， 其中适于产生酒精的装置是（其中适于产生酒精的装置是（ ） A A A 加入葡

11、萄糖和水加入葡萄糖和水 B 加入葡萄糖加入葡萄糖 C 加入水加入水 D 加入葡萄糖和水加入葡萄糖和水 并不断搅拌并不断搅拌 NaOHNaOH ，目的是，目的是 （1 1）A A瓶加入的试剂是瓶加入的试剂是_使进入使进入B B瓶的空气瓶的空气先经过先经过NaOHNaOH处理，排除空气中处理，排除空气中COCO 对实验结果的干扰对实验结果的干扰 2 2_ _ （2 2）C C瓶和瓶和E E瓶加入的试剂是瓶加入的试剂是澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液） _ ，其作用是，其作用是检测检测CO2的产生的产生 _ _ （3 3）图中装置有无错误之处？请指出。）图中装置有无

12、错误之处？请指出。 （4 4）D D瓶应封口一段时间后，再连通瓶应封口一段时间后，再连通 E E瓶，其原因是瓶，其原因是 （4 4）D D瓶应封口一段时间后，再连通瓶应封口一段时间后，再连通E E瓶，其原因是瓶，其原因是 D D瓶应封口放置一段时间后，酵母菌瓶应封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完。再连通会将瓶中的氧气消耗完。再连通 E E瓶，瓶，就可以确保通入澄清石灰水（或溴就可以确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的麝香草酚蓝水溶液）的COCO2 2是酵母菌是酵母菌的无氧呼吸所产生的的无氧呼吸所产生的 三、有氧呼吸三、有氧呼吸 1 1、场所：、场所：主主 要在线粒体要在线粒

13、体 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 2 2、有氧呼吸最常利用的物质、有氧呼吸最常利用的物质 -葡萄糖葡萄糖(C(C6 6H H1212O O6 6) ) 实验实验 首先把葡萄糖分解的场所是细胞质基质首先把葡萄糖分解的场所是细胞质基质 现象：不发光现象：不发光葡萄糖葡萄糖线粒体线粒体 线粒体线粒体 葡萄糖葡萄糖细胞质基质细胞质基质 细胞质基质细胞质基质细胞质基质细胞质基质 发光发光 细胞质基质细胞质基质 6O6O2 2 酶酶 热热量量 ATP ATP 大量大量 能量能量 C C6 6H H1212O O6 6 酶酶 4H 4H 2 2丙酮酸丙酮酸 热量热

14、量 ATP ATP 少量能量少量能量 20H 20H 酶酶 6H6H2 2O O 少量能量少量能量 热热量量 ATP ATP 12H12H2 2O O 6CO6CO2 2 线粒体线粒体 有氧呼吸的三个阶段有氧呼吸的三个阶段 葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解 场所：细胞质基质场所：细胞质基质 酶酶 C6H12O6 2CH3COCOOH +4 H +能量能量( (少量少量) ) （丙酮酸）（丙酮酸） 丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解 场所：线粒体基质场所：线粒体基质 酶酶 2CH3COCOOH +6H2O 6CO2 +20 H +能量能量( (少量少量) ) （丙酮酸）（丙酮酸） H的氧化的氧化 酶酶

15、 24H + 6O2 场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜 12H2O + +能量能量（大量大量） 酶酶 *C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量能量 C C、H H、OO的来龙去脉：的来龙去脉： C： C6H12O6 丙酮酸丙酮酸CO2 丙酮酸丙酮酸H HH H2 2O O H： C6H12O6 H HH H2 2O O H H2 2O H O H H2O O2 HH2 2O O O： C6H12O6 丙酮酸丙酮酸 H2O CO2 已知：已知：1mol1mol葡萄糖在体外燃烧可以葡萄糖在体外燃烧可以产生产生2870 kJ2870 kJ能量，而经过细胞有氧呼能量，而经过细

16、胞有氧呼吸则可以使吸则可以使1161 kJ1161 kJ能量储存在能量储存在ATPATP中；中；ADPADP转化为转化为ATPATP需要吸收需要吸收30.54 kJ30.54 kJ能量。能量。试计算：试计算： 1.1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？有氧呼吸的能量转换效率是多少？ 2.12.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少分子合成多少分子ATP ATP ？ 3.3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？是一种浪费吗？ 1mol1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放葡萄糖彻底氧化分解，共释放 2870kJ/mol2870kJ

17、/mol的能量，的能量，其中一部分以其中一部分以热能热能形式散失形式散失( (约约60%)60%)； 另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中(1161kJ/mol(1161kJ/mol，约，约40%)40%)储存，约形成储存，约形成3838个个ATPATP。 葡萄糖葡萄糖 2870kJ 2870kJ 约约4040 ATP ATP 能量能量 用于各项用于各项ADPADPPi Pi 生命活动生命活动 COCO2 2+H+H2O O 热能热能 （体温的来源）（体温的来源） 有氧呼吸小结有氧呼吸小结 线粒体线粒体 主要场所：主要场所： 能量去向：能量去向： (1709kJ/mol,(1709kJ

18、/mol,约约60%) 60%) 一部分以热能形式散失一部分以热能形式散失 约约40%) 40%) 另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中 (1161kJ/mol,(1161kJ/mol, 酶酶 C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO 6CO2 2+ 12H+ 12H2 2O +O +能量能量 3838个个ATP ATP 总反应式：总反应式： 有氧呼吸概念：有氧呼吸概念： 细胞在细胞在_多种酶多种酶 的催化作用，把的催化作用，把氧氧 的参与下，通过的参与下，通过_COCO2 2 和和彻底氧化分解彻底氧化分解 ，产生，产生_葡萄糖葡萄糖 等有

19、机物等有机物_能量能量 生成生成_H H2 2O O ，释放，释放_,_,许多许多ATP ATP 的过程。的过程。 对比对比 有氧呼吸三个阶段的比较有氧呼吸三个阶段的比较 有氧呼吸有氧呼吸 场场 所所 反应物反应物 细胞质细胞质第一阶段第一阶段 基质基质 主要是主要是葡萄糖葡萄糖 产产 物物 释能释能 丙酮酸丙酮酸H H 少量少量 线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸,H,H2 2O O COCO2 2、H H 少量少量 第二阶段第二阶段 基质基质 线粒体线粒体HH、O O2 2 H H2 2O O 大量大量 第三阶段第三阶段 内膜内膜 四、无氧呼吸四、无氧呼吸 1 1、 葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解

20、 酶酶 （丙酮酸）（丙酮酸） C6H12O6 2C2C3 3H H4 4O O3 3 （少量）（少量） + 4H + 能量能量 场所：细胞质基质场所：细胞质基质 与有氧呼吸第一阶段相同与有氧呼吸第一阶段相同 2 2、 丙酮酸不彻底分解丙酮酸不彻底分解 （1 1） 酒精发酵酒精发酵 细胞质基质细胞质基质 2C2C3 3H H4 4O O3 3 （丙酮酸）（丙酮酸） 酶酶 2C2H5OH （少量）（少量） + 2CO+ 2CO2 2+ +能量能量 （酒精）（酒精） 例：例：大多数植物、酵母菌大多数植物、酵母菌 （1 1）乳酸发酵）乳酸发酵 细胞质基质细胞质基质 （少量）（少量） 2C3H6O3 +

21、 + 能量能量 2C2C3 3H H4 4O O3 3 （丙酮酸）（丙酮酸） 酶酶 （乳酸）（乳酸） 例：例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等） 3 3、无氧呼吸总反应式：、无氧呼吸总反应式： 酶酶 C6H12O6 2C2C3 3H H6 6O O3 3少量能量少量能量 C6H12O6 酶酶 2C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2少量能量少量能量 4 4、能量去向：、能量去向： 1mol1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放葡萄糖分解成乳酸，共释放 196.65kJ/mol19

22、6.65kJ/mol， 有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸 其中一部分以热能形式散失其中一部分以热能形式散失 ( (约约69%)69%)； 另一部分转移另一部分转移 有那些主要区别？有那些主要区别？ ATPATP。 到到ATPATP中中(61.08kJ/mol,(61.08kJ/mol,约约31%)31%)储存，形成储存，形成2 2个个5 5、无氧呼吸的主要场所：、无氧呼吸的主要场所： 细胞质基质细胞质基质 6 6、无氧呼吸的定义、无氧呼吸的定义 细胞在细胞在无氧无氧的条件下，通过的条件下，通过酶酶 :的催化作用，把糖类等有机物分解为的催化作用，把糖类等有机物分解为 不彻底不彻底的氧化产的氧

23、化产物，同时释放出物，同时释放出少量少量能量的过程。能量的过程。 三、有氧呼吸与无氧呼吸三、有氧呼吸与无氧呼吸 的关系的关系 比较项目比较项目 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸 先细胞质基质先细胞质基质 后线粒体后线粒体 进行部位进行部位 始终在细胞质始终在细胞质 基质中基质中 区别区别 是否需要是否需要氧氧 最终产物最终产物 可利用能可利用能 需要需要 不需要不需要 酒精、二氧酒精、二氧 CO2+ H2O 化碳或乳酸化碳或乳酸 1161KJ 61.08KJ 联系联系 从葡萄糖到从葡萄糖到2分子丙酮酸这一步骤相同，分子丙酮酸这一步骤相同， 都是在细胞质基质中进行都是在细胞质基质中进行 五、影

24、响呼吸作用的因素及在农业上的应用五、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用 ? 1 1、温度、温度：主要是影响：主要是影响酶的活性酶的活性 应用：应用：蔬菜和水果储存应降温；大棚栽培植物有昼夜温差蔬菜和水果储存应降温；大棚栽培植物有昼夜温差 ? 2 2 氧气氧气：直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧：直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧气的存在对无氧呼吸有抑制作用气的存在对无氧呼吸有抑制作用 应用：应用：蔬菜和水果储存；氧浓度控制在呼吸作用最低点。蔬菜和水果储存；氧浓度控制在呼吸作用最低点。施肥后，中耕松土，提高肥效施肥后，中耕松土，提高肥效 3 3 二氧化碳二氧化碳：使呼吸酶活性下降；：使呼吸酶活性下降；

25、在在COCO2 2浓度上升到浓度上升到1 110%10%以上时呼吸作用明显被抑制以上时呼吸作用明显被抑制 应用：应用：北方地窖，蔬菜保鲜，保鲜袋中自体保鲜北方地窖，蔬菜保鲜，保鲜袋中自体保鲜 ? 4 4 水水：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强 应用：应用：种子储存应晒干，降低呼吸作用种子储存应晒干，降低呼吸作用 粮食储藏粮食储藏 粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，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。抑制细胞呼吸，延长保存期限。 例：稻谷等种子含水量超过例：稻谷等种子含水量超过 14.514.5时，呼吸速时，呼吸速率就会骤然增加率就会骤然增加 ，释放出的热量和水分，会导，释放出的热量和水分，会导致粮食霉变。致粮食霉变。 果蔬保鲜果蔬保鲜 为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用