第三节 能量的主要来源—呼吸作用

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 细胞呼吸是指细胞呼吸是指_在细胞内经在细胞内经过一系列的过一系列的_，生成，生成_或其或其他产物，释放出他产物，释放出_并生成并生成_的的过程。过程。一一 什么叫细胞呼吸？什么叫细胞呼吸？有机物有机物氧化分解氧化分解CO2能量能量ATP有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸 有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成释放能量，生成大量大量ATP的过程。的过程

2、。有氧呼吸：有氧呼吸：葡萄糖葡萄糖+氧气氧气 二氧化碳二氧化碳+水水酶酶 有氧呼吸是有氧呼吸是高等动、植物高等动、植物进行呼吸作用进行呼吸作用的主要形式，通常所说的呼吸作用就是指有的主要形式，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。有氧呼吸在氧呼吸。有氧呼吸在细胞质基质细胞质基质和和线粒体线粒体中中进行，且进行，且线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。场所。外膜外膜内膜内膜嵴嵴基质基质含有与含有与有氧呼吸有关的酶有氧呼吸有关的酶有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所二、线粒体的结构：二、线粒体的结构：三、有氧呼吸的过程：三、有氧呼吸的过程：第一阶段：第一阶段：第二阶段：第二

3、阶段：第三阶段：第三阶段：细胞质基质细胞质基质线粒体基质线粒体基质线粒体内膜线粒体内膜线粒体是有氧呼吸的主要场所线粒体是有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的过程：有氧呼吸的过程：葡萄糖葡萄糖二氧化碳二氧化碳4H少量能量少量能量(ATP)(ATP)酶酶少量能量少量能量(ATP)(ATP)丙酮酸丙酮酸20H氧气氧气水水酶酶水水大量能量大量能量(ATP)(ATP)酶酶第一阶段：第一阶段：（细胞质基质）（细胞质基质）葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解第二阶段：第二阶段： 丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解（线粒体基质）（线粒体基质）第三阶段：第三阶段： H的氧化的氧化 （线粒体内膜）（线粒体内膜）有氧呼吸的过程：有氧

4、呼吸的过程：总反应式：总反应式：能量能量（2870kJ2870kJ）1161kJ1161kJ其余以形式散失其余以形式散失ATPATP（_mol_mol）3838热能热能能量转换效率：能量转换效率：11611161KJKJ/2870/2870KJKJx100% x100% 一部分以热能形式散失一部分以热能形式散失( (约约60%)60%)；另一部分转移到另一部分转移到ATP中中( (约约40%)40%)。细细胞胞呼呼吸吸与与细细胞胞代代谢谢的的关关系系 四、无氧呼吸的过程：四、无氧呼吸的过程：第一阶段：第一阶段：（细胞质基质）（细胞质基质）葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解与有氧呼吸第一阶段相同与

5、有氧呼吸第一阶段相同第二阶段：第二阶段：丙酮酸不彻底分解丙酮酸不彻底分解（细胞质基质）（细胞质基质）C6H12O6酶酶2CH3COCOOH（丙酮酸）（丙酮酸）+4H+能量能量(少量少量)酶酶2C3H6O3（乳酸）（乳酸）A.A.乳酸发酵乳酸发酵 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）茎、甜菜块根等）C6H12O62CH3COCOOH（丙酮酸）（丙酮酸）+4H+能量能量(少量少量)酶酶2C2H5OH（酒精）（酒精）+ 2CO2B.B.酒精发酵酒精发酵 例：大多数植物、酵母菌例：大多数植物、酵母菌酶酶C C6 6H H1

6、212O O6 6酶酶2 C2 C3 3H H6 6O O3 3( (乳酸乳酸) )+ + 少量能量少量能量C C6 6H H1212O O6 62 C2 C2 2H H5 5OHOH( (酒精酒精) )+ 2CO+ 2CO2 2 + + 少量能量少量能量酶酶同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？发酵发酵酵母菌、乳酸菌微生物的无氧呼吸酵母菌、乳酸菌微生物的无氧呼吸（酒精发酵、乳酸发酵）（酒精发酵、乳酸发酵）实例实例a.a.高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸b.b.高等动物和人

7、体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸。肌肉酸胀。无氧呼吸。肌肉酸胀。c.c.酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二氧化碳。氧化碳。概念概念 无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，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，同时释放出把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。少量能量的过程。意义意义 高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡

8、萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件适应缺氧环境条件。人在剧烈。人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。 细胞呼吸是指细胞呼吸是指_在细胞内经过一系在细胞内经过一系列的列的_，生成，生成_或其他产物，释放或其他产物，释放出出_并生成并生成_的过程。的过程。有机物有机物氧化分解氧化分解CO2能量能量ATP细胞呼吸又叫呼吸作用概念：细胞呼吸又叫呼吸作用概念：有有氧氧呼呼吸吸与与无无氧氧呼

9、呼吸吸的的区区别别与与联联系系呼呼吸吸作作用用的的应应用用如图是有氧呼吸过程图解，请据图如图是有氧呼吸过程图解，请据图回答问题：回答问题： (1)在长方框内依次写出在长方框内依次写出1、2、3所代表的物质。所代表的物质。 (2)在椭圆框内依次填出在椭圆框内依次填出4、5、6所代表的能量的多少所代表的能量的多少(“大量能量大量能量” 或或“少量能量少量能量”)。 ( 3 ) 有 氧 呼 吸 的 主 要 场 所 是有 氧 呼 吸 的 主 要 场 所 是_，进入该场所的呼吸底物，进入该场所的呼吸底物是是 _。 (4)人体内血红蛋白携带的人体内血红蛋白携带的O2进进入组织细胞的线粒体内至少要通过入组织

10、细胞的线粒体内至少要通过 _层生物膜。层生物膜。丙丙酮酸酮酸H2OCO2少量能量少量能量少量能量少量能量 大量能量大量能量线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸6(5)如果如果O2供应不足，则人体内供应不足，则人体内C6H12O6的分解产物是的分解产物是_，释放，释放的能量的能量_，反应场所是，反应场所是 。乳酸乳酸少少细胞质基质细胞质基质解析：解析：据图解分析据图解分析1、2、3分别为丙酮酸、分别为丙酮酸、H2O和和CO2；4、5为有氧呼为有氧呼吸的第一、二阶段产生的能量吸的第一、二阶段产生的能量(少量少量),6为第三阶段产生的能量为第三阶段产生的能量(大量大量)；线粒体是丙酮酸彻底分解的场所；氧气从红细

11、胞线粒体是丙酮酸彻底分解的场所；氧气从红细胞(1层层)出来，穿过毛细出来，穿过毛细血管上皮细胞血管上皮细胞(2层层)，进入组织细胞，进入组织细胞(1层层)，再进入，再进入 线粒体线粒体(2层层)，其至，其至少要通过少要通过6层生物膜；如果层生物膜；如果O2供应不足，则人体部分组织进行无氧呼供应不足，则人体部分组织进行无氧呼吸产生乳酸。吸产生乳酸。实验课题实验课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式一、实验原理一、实验原理1 1、酵母菌是单细胞真菌属于、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌兼性厌氧菌。进行有氧呼。进行有氧呼吸产生吸产生水和水和COCO2 2 ，无氧呼吸产生，无氧呼吸产生

12、酒精和酒精和COCO2 2。2 2、 COCO2 2的检测方法的检测方法（1 1）COCO2 2使澄清石灰水变浑浊使澄清石灰水变浑浊（2 2）COCO2 2使使溴麝香草酚蓝水溶液溴麝香草酚蓝水溶液由由蓝变绿再变黄蓝变绿再变黄3 3、酒精的检测、酒精的检测橙色橙色的的重酪酸钾溶液重酪酸钾溶液在在酸性酸性下与酒精发生反应，变成下与酒精发生反应，变成灰绿色灰绿色。二、实验假设二、实验假设酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生COCO2 2，在无氧情，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生况下进行无氧呼吸，产生COCO2 2和酒精。和酒精。三、实验用具（略三、实验用具（略）1

13、 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？三、实验用具（略三、实验用具（略）四、实验结果预测四、实验结果预测1 1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了COCO2 2，能使澄清石灰，能使澄清石灰水变浑浊。水变浑浊。2 2、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶液发生显色反应；

14、在无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶液发生灰绿色显色反应。液发生灰绿色显色反应。3 3、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的COCO2 2要多要多五、实验步骤五、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25-35 25-35 、环境下培养环境下培养8-98-9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）

15、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0.50.5毫升重酪酸钾毫升重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻震荡、浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀混匀. .试管密封，试管不密封试管密封，试管不密封六、观测、记录六、观测、记录条件条件澄清石灰水澄清石灰水/ /出现的时出现的时间间重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸溶液浓硫酸溶液有氧有氧无氧无氧变混浊快变混浊快无变化无变化变混浊慢变混浊慢出现灰绿色出现灰绿色七、实验结果七、实验结果酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。在有酵母菌在有氧和无氧条件

16、下均能进行细胞呼吸。在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的COCO2 2，在无氧条件在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的下通过细胞呼吸产生酒精和少量的COCO2 2。八、小组交流八、小组交流NaOH溶液溶液蒸馏水蒸馏水黑暗环境下黑暗环境下探究植物细胞呼吸的方式探究植物细胞呼吸的方式AB则既有有氧呼吸又有无氧呼吸。则既有有氧呼吸又有无氧呼吸。A左移表示：有氧呼吸消耗氧气的体积，左移表示：有氧呼吸消耗氧气的体积，B右移表示：释放的右移表示：释放的CO2体积与消耗氧气的体积的差值。体积与消耗氧气的体积的差值。若若A左移，左移，B不移不移；则只有有氧呼吸；则只有有氧呼

17、吸；若若A不移，不移，B右移右移；则只有无氧呼吸；则只有无氧呼吸；若若A左移，左移，B右移右移；1影响细胞呼吸的内部因素影响细胞呼吸的内部因素 (1)不不同种类的植物呼吸速率不同，如一般情况下，旱生植物同种类的植物呼吸速率不同，如一般情况下，旱生植物小于水生植小于水生植 物，阴生植物小于阳生植物。物，阴生植物小于阳生植物。 (2)同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。器官。 (3)同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、 开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。开

18、花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。影响细胞呼吸的因素及在生产上的运用：影响细胞呼吸的因素及在生产上的运用： 2影响细胞呼吸的外部因素（温度、氧气、水和二氧化碳）影响细胞呼吸的外部因素（温度、氧气、水和二氧化碳）因因素素原因原因曲线曲线应用应用温温度度最适温度时，细胞呼吸最强，最适温度时，细胞呼吸最强，超过最适温度呼吸酶活性降低，超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制细胞呼吸受抑制低温下贮存低温下贮存蔬菜、水果。蔬菜、水果。大棚蔬菜夜大棚蔬菜夜间适当降温以间适当降温以降低呼吸消耗，

19、降低呼吸消耗，提高产量提高产量O2O2浓度低时，厌氧呼吸占优势；浓度低时，厌氧呼吸占优势；随随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；被抑制，有氧呼吸不断加强；但当但当O2浓度达到一定值后，随浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加浓度增大，有氧呼吸不再加强强(受呼吸酶数量等因素的影响受呼吸酶数量等因素的影响)适当降低氧气适当降低氧气浓度，抑制呼浓度，抑制呼吸消耗，延长吸消耗，延长蔬菜、水果的蔬菜、水果的保鲜时间保鲜时间水水在一定范围内，细胞呼吸速率在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢水量的减少

20、而减慢将种子晒干，将种子晒干，以减弱呼吸以减弱呼吸消耗，有利消耗，有利于贮藏于贮藏CO2CO2是细胞呼吸的产物，对细胞是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸有抑制作用呼吸有抑制作用在蔬菜、水在蔬菜、水果保鲜中，果保鲜中，增加增加CO2浓度浓度(或充入或充入N2)可可抑制细胞呼抑制细胞呼吸，减少有吸，减少有机物消耗机物消耗 种子、蔬菜和水果在贮藏时都应在低温、低氧条件下，不同种子、蔬菜和水果在贮藏时都应在低温、低氧条件下，不同的是种子还应保持干燥，而蔬菜和水果应保持一定湿度，低温以的是种子还应保持干燥，而蔬菜和水果应保持一定湿度，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。不破坏植物组织为标准，一般为零上

21、低温。特别提醒 ：1.1.如图所示的曲线，表示的是一个贮藏白菜的地窖，随着如图所示的曲线，表示的是一个贮藏白菜的地窖，随着氧气的消耗，二氧化碳浓度变化的情况。请回答：氧气的消耗，二氧化碳浓度变化的情况。请回答：(1)A(1)AB B段段O O2 2的消耗量很大，的消耗量很大，COCO2 2浓度上升也很快，白菜在浓度上升也很快，白菜在进行进行_呼吸。呼吸。 (2)C(2)CD D段段O O2 2浓度接近于浓度接近于0 0，而，而COCO2 2浓度仍在上升，白浓度仍在上升，白菜在进行菜在进行_呼吸。呼吸。(3)B(3)BC C段段O O2 2浓度已很低，浓度已很低，COCO2 2浓度几乎不上升，浓

22、度几乎不上升，原因是原因是_。 。(4)(4)为了有益较长时间地贮为了有益较长时间地贮藏大白菜，应把地窖里的藏大白菜，应把地窖里的O O2 2浓度控制在浓度控制在_段段范围内。范围内。有氧有氧 无氧无氧 有氧呼吸进行得很慢有氧呼吸进行得很慢而无氧呼吸尚被氧气所抑制而无氧呼吸尚被氧气所抑制 2.2.图图5-105-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O O2 2吸吸收量和收量和COCO2 2释放量的变化。请据图释放量的变化。请据图5-105-10回答下列问题：回答下列问题： A A点表示植物组织的点表示植物组织的COCO2 2较多，这些较多，这些COC

23、O2 2_的产物。的产物。 由由A A到到P P，COCO2 2的释放量急剧减少，其原因是的释放量急剧减少，其原因是_ _ 。 。AC 由由P P到到C C，COCO2 2的量逐渐增加，其主要原因是的量逐渐增加，其主要原因是_ 。无氧呼吸无氧呼吸 氧气增加，无氧呼吸受到抑制氧气增加，无氧呼吸受到抑制 氧气含量增加，有氧呼吸加强，释放的氧气含量增加，有氧呼吸加强，释放的COCO2 2量增多量增多 AC2.2.图图5-105-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O O2 2吸吸收量和收量和COCO2 2释放量的变化。请据图释放量的变化。请据图5-105-

24、10回答下列问题：回答下列问题：(5)(5)该器官的该器官的COCO2 2释放与释放与O O2 2的吸收两条曲线在的吸收两条曲线在P P点相交后则点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是_，进行此种呼吸方式所用的底物是进行此种呼吸方式所用的底物是_。(4)(4)外界氧浓度在外界氧浓度在1010以下时，该器官的呼吸作用方式是以下时，该器官的呼吸作用方式是_。有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸有氧呼吸 葡萄糖葡萄糖 2.2.图图5-105-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O O2 2吸吸收

25、量和收量和COCO2 2释放量的变化。请据图释放量的变化。请据图5-105-10回答下列问题：回答下列问题：AC（6 6） 为了有利于储存蔬菜和水果，储藏室内的氧气为了有利于储存蔬菜和水果，储藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度应调节到图中的哪一点所对应的浓度_？采取？采取这一措施的理由是这一措施的理由是 。 P P点点 有氧呼吸非常微弱，同时又抑制无氧呼有氧呼吸非常微弱，同时又抑制无氧呼吸，蔬菜、水果内有机物消耗得慢吸，蔬菜、水果内有机物消耗得慢 2.2.图图5-105-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O O2 2吸吸收量和收量和COC

26、O2 2释放量的变化。请据图释放量的变化。请据图5-105-10回答下列问题：回答下列问题：AC(7)(7)当外界氧浓度为当外界氧浓度为4 45 5时，该器官时，该器官COCO2 2释放量的相对值释放量的相对值为为0 06 6，而，而O O2 2吸收量的相对值为吸收量的相对值为0.40.4。此时，无氧呼吸消。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的_倍，释放倍，释放的能量约相当于有氧呼吸的的能量约相当于有氧呼吸的_倍，转移到倍，转移到ATPATP的能量的能量约相当于有氧呼吸的约相当于有氧呼吸的_倍。倍。1 15 5 0 01 1 0 00707 3.

27、在在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时条件下，测得某植物种子萌发时CO2 和和O2体积变化的相对值如表所示。若底物体积变化的相对值如表所示。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是葡萄糖，则下列叙述中正确的 是是()CO2释放量释放量O2吸收量吸收量a100b83c64d77A. a条件下，呼吸产物除条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳外还有酒精和乳Bb条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多Cc条件下，无氧呼吸最弱条件下，无氧呼吸最弱Dd条件下，产生的条件下，产生的CO2全部来自线粒体全部来自线粒体思路点拨：思路点拨：种子有氧呼吸吸收种子有氧呼吸

28、吸收O2量与释放量与释放CO2量相等，量相等，无氧呼吸时不吸收无氧呼吸时不吸收O2但放出但放出CO2，有氧呼吸与无氧，有氧呼吸与无氧呼吸同时存在时，吸收呼吸同时存在时，吸收O2量小于放出量小于放出CO2量，可知量，可知a条件下只进行无氧呼吸，植物无氧呼吸产物是酒精，条件下只进行无氧呼吸，植物无氧呼吸产物是酒精，很少产生乳酸；很少产生乳酸；b条件和条件和c条件下既有有氧呼吸，又条件下既有有氧呼吸，又有无氧呼吸；有无氧呼吸；d条件下只进行有氧呼吸。条件下只进行有氧呼吸。自主解答：自主解答：_答案：答案：D规律方法：规律方法：在分析有氧呼吸和无氧呼吸物质变化的数在分析有氧呼吸和无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律：量关系时有如下规律：不消耗不消耗O2，释放，释放CO2只进行无氧呼吸；只进行无氧呼吸；O2吸收量吸收量CO2释放量释放量只进行有氧呼吸；只进行有氧呼吸；O