第五章第三节ATP的主要来源---细胞呼吸.ppt

1、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”。,问题探讨,1.细胞呼吸与物质的燃烧有 什么共同点？,2.细胞呼吸能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？,3.在无氧条件下，细胞还能够通过细胞呼吸释放 能量吗？,都是物质的氧化分解，都能产生二氧化碳等产物， 并释放能量,不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解 能量迅速全部释放出来，细胞的基本结构会遭到彻底破坏,能，细胞能通过无氧呼吸释放能量,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CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。,一、什么

2、叫细胞呼吸？,酵母菌：是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代，属于兼性厌氧菌。,二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 P92,、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,、 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,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,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,、分析实验结果,二 探究酵母菌细胞呼吸

3、的方式,二 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。 在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产 生大量的二氧化碳和水。 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。,2、实验的结论,三细胞呼吸的类型,、有氧呼吸（主要形式） 、无氧呼吸,1、有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式 2、有氧呼吸必须有氧参与 3、有氧呼吸的主要场所是线粒体 4、有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖, 有氧呼吸,5、线粒体 的结构, 外膜 内膜（嵴） 基质,C6H12O6,能量（少量）,2丙酮酸 （2C3H4O3）,H,酶,有氧呼吸的过程(三个阶段）,第一阶段,C6H12O6,能量（少量

4、）,2丙酮酸 （ 2C3H4O3 ）,H,能量（少量）,H,6CO2,6H2O,酶,酶,有氧呼吸的过程(三个阶段）,第一、二阶段,C6H12O6,能量（少量）,2丙酮酸 （2C3H4O3 ）,H,能量（少量）,H,O2,12H2O+能量（大量）,6CO2,6H2O,酶,酶,酶,有氧呼吸的过程(三个阶段）,第一、二、三阶段,细胞质基质,主要是葡萄糖,丙酮酸、H,少量,线粒体基质,丙酮酸、H2O,CO2、H,少量,线粒体内膜,大量,H2O,H、O2,有氧呼吸全过程的比较,以上反应式中的能量能否写成ATP ？,能量（2870kJ）,1161kJ,其余以热能形式散失,ATP,2、有氧呼吸总反应式：,1

5、、概念：,指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。,1 场所:,2 条件:,3 物质变化:,4 能量变化:,注意点,细胞质基质、线粒体（主要）,O2、酶,有机物、O2、H2O CO2、H2O,2870kj能量：1161kj能量存于ATP中，其余以热能散失。,有氧呼吸,1. 有机物被彻底氧化分解发生在第几阶段？,2.呼吸作用过程中吸收的氧气用于第几阶段？,3.消耗了2摩尔葡萄糖，那么有多少能量转移到了ATP中？,第二,第三,1161kJx2,思 考,4.下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：, 产生CO2的阶段（） 产生

6、H2O的阶段（） 氧气参与的阶段（ ） 产生ATP的阶段（ ） 产生ATP最多的阶段（ ）,二,三,三,三,一、二、三,无氧呼吸的概念：,细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。, 无氧呼吸,许多真菌、细菌能够进行无氧呼吸。马铃薯块茎、苹果果实等细胞及动物骨骼肌细胞等，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。无氧呼吸常利用葡萄糖,无氧呼吸的反应式,实例：陆生植物根细胞、苹果、酵母菌, 酒精发酵, 乳酸发酵,C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量（少量）,酶,实例： 高等动物、人、马铃薯块茎、玉米胚、 甜菜块根、乳酸菌,过程 ：分两个

7、阶段 第一个阶段： 第二个阶段：,场所：, 无氧呼吸,C6H12O6,能量（少量）,2丙酮酸 （2C3H4O3）,H,2C2H5OH（酒精）+2CO2能量（少量）,2C3H6O3（乳酸）能量（少量）,酶,细胞质基质,1 场所:,2 条件:,3 物质变化:,4 能量变化:,注意点,细胞质基质,酶、缺氧或无氧,有机物不彻底氧化产物,196.65能量：61.08kj能量存 于ATP中，其余以热能散失。,无氧呼吸,葡萄糖,丙酮酸,6CO2 +12H2O+能量（大量）,2C2H5OH +2CO2+能量（少量）,2C3H6O3 +能量（少量）,或,酶,酶,（三）有氧呼吸与无氧呼吸的关系：,细胞有氧呼吸和无

8、氧呼吸的比较,细胞质基质、线粒体,细胞质基质,O2、酶,缺氧或无氧、酶,H2O、CO2,C2H5OH、CO2或C3H6O3,释放大量能量，形成大量ATP,释放少量能量，形成少量ATP,第一阶段完全相同;分解有机物，释放能量,酶,【特别提醒】(1)因有氧呼吸过程中有机物及能量的利用率高，绝大多数生物在进化的过程中形成了以有氧呼吸为主的细胞呼吸方式，但仍保留无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的不利状态。 (2)不同生物无氧呼吸类型之所以不同，主要是由于酶系统的不同所致。 (3)有氧呼吸的产物对生物基本无害，其中水是生物必需的，CO2可以及时排出。而无氧呼吸的产物却不同，比如，无氧呼吸产生的酒精对植物细

9、胞有毒害作用；如果动物无氧呼吸产生的乳酸含量过高，会造成乳酸中毒。, 细胞呼吸的意义 能为生物体的生命活动提供能量。 能为体内其他化合物的合成提供原料。,四、 细胞呼吸原理的应用,选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。,酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行 酒精发酵。,醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。,谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下，谷氨酸棒状 杆菌能将葡萄糖和含

10、氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠味精。,对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。,水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时 间长了，酒精就会对

11、根细胞产生毒害作用 ，使根系变黑、腐烂。,较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。,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。相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。,五、影响细胞呼吸的因素及实践应用 1影响因素 (1)内部因素 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同， 一般来说幼苗期和开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速

12、率下降。 同一植物的不同器官呼吸速率不同，生殖器官大于营养器官，幼嫩组织大于衰老组织。 不同种类的植物因遗传物质不同而呼吸速率不同，一般来说，阴生植物小于阳生植物。,(2)环境因素 主要有温度、O2、CO2、水、pH、呼吸底物等。 温度对细胞呼吸的影响,温度影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸作用随着温度的升高而增强，但超过一定的温度，酶的活性会下降，甚至会变性失活，从而使呼吸作用停止。,一般呼吸作用的最适温度为2535。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，可降低呼吸作用、减少有机物的消耗，以达到提高产量的目的。

13、温度对呼吸速率的影响如上图所示。,O2对细胞呼吸的影响 对无氧呼吸：随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达到一定值时，被完全抑制(如图2)。 对有氧呼吸：随O2浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但当O2浓度达到一定值时，将不再随O2浓度的增加而增加。此时限制因素主要是酶的活性和呼吸底物浓度(如图3)，某绿色植物非绿色部位受O2影响情况(如图4)。,2氧气 氧气直接影响呼吸速率和呼吸的性质。O2浓度为零时只进行无氧呼吸，O2浓度在10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度在10%以上，只进行有氧呼吸。生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬

14、菜、水果的保鲜时间。但是，在完全无氧的情况下，无氧呼吸强，分解的有机物也较多，同时产生酒精，不利于蔬菜、水果的保质、保鲜，所以一般采用低氧(5%)保存。此时有氧呼吸较弱，而无氧呼吸又受到抑制。,3CO2 CO2是呼吸作用的产物， 从化学平衡的角度分析， CO2浓度增加，呼吸速率 下降(如右图)，对细胞呼 吸有抑制作用。实验证明，在CO2 浓度升高到1%10%时，呼吸作用明显抑制。在密闭的地窖中，氧气浓度低，CO2浓度高，抑制细胞的呼吸作用，使整个器官的代谢水平降低，有利于保存蔬菜、水果。,4含水量 在一定范围内，呼吸 强度随含水量的增加而加 强，随含水量的减少而减 弱(如右图)。粮油种子的 贮

15、藏，必须降低含水量，使种子处于 风干状态，从而使呼吸作用降至最低，以减少有机物的消耗。如果种子含水量过高，呼吸作用加强，使贮藏的种子堆中的温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸作用，使种子的品质变坏。,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： 1.不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸 2.CO2释放量=O2吸收量只进行有氧呼吸 3.CO2释放量O2吸收量既有无氧呼吸，又有有氧呼吸，多余CO2来自无氧呼吸 4.酒精量=CO2量只进行无氧呼吸 5.酒精量CO2量既有无氧呼吸，又有有氧呼吸，多余CO2来自有氧呼吸。 6.有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。,CO

16、2对细胞呼吸的影响 一是作为呼吸产物，根据化学平衡原理，CO2浓度高会抑制反应向正反应方向进行；二是CO2浓度增高，会降低细胞内pH，使呼吸酶的活性降低。 水对细胞呼吸的影响 水是原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在细胞内的水环境中才能完成。 2实践应用 (1)作物栽培中，采取中耕松土、防止土壤板结等措施都是为了保证根的正常细胞呼吸。,(2)种子、果实、蔬菜的储藏中，采取的干燥、低温、低氧等措施都是为了降低呼吸消耗。 (3)农业生产上，常把下部变黄的、已无光合能力、仍需消耗养分的枝叶去掉，也是减少呼吸消耗，将养分更多地转运到有经济价值的器官。 (4)微生物利用上，隔绝空气造成厌氧环境，有利于厌氧

17、微生物生活，如制作酸奶、泡菜等。,细胞呼吸类型的判断（以酵母为例）,1、若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸（如A点）。,2、若产生的CO2的摩尔数比吸收O2的摩尔数多，则两种呼吸同时并存（图中AC段）。,3、若产生CO2的摩尔数与吸收O2的摩尔数相等，则只进行有氧呼吸（图中C点以后）。,4、B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（CO2释放量表示），此时CO2的总释放量最低。D点表示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。,O2%,CO2释放量,A,B,C,D,5 10 15 20 25,1 与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是（ ） 分解

18、有机物 释放能量 需要酶催化 有机物分解不彻底,D,课堂练习,2 高等植物的细胞呼吸只发生在（） 活细胞含有叶绿体的细胞 不含叶绿体的细胞气孔周围的细胞,A,3种在湖边的玉米，长期被水淹，生长不好，其原因是（） A根细胞吸收水分过多B营养缺乏 C光合作用强度不够D细胞有氧呼吸受阻,D,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,课堂练习,、同样消耗mol的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率是无氧呼吸能量转化效率的( ) 、20倍、19倍 、倍多、12.7个百分点,B,、把小白鼠和青蛙从25的室温中移至5的环境中，这两种动物的需氧量会发生什么变化？( ) A两种动物的耗氧量都减少 B两种动物的耗氧量都增加 C青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加 D青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少,C,课堂练习,7.如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和 CO2生成量的变化，请据图回答： (1)图中曲线QR区段CO2生成 量急剧减少的主要原因是 _ (2)_点的生物学含义是无氧 呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和 O2吸收量共同围成的面积所代表的生 物