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1、第3节ATP的主要来源细胞呼吸,广州市第42中学 李宇辉,问题探讨,1.两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。,2.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。,3. 能。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少很多。,呼吸运动与细胞呼吸,生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并且生成ATP的过程，叫做细胞呼吸。,一、细胞呼吸的概念,二、细胞呼吸的方式,提出问题：,细胞呼吸一定需要氧的参与吗？,（一）探究酵母菌细胞呼吸 的方式,一、实验原理
2、1、酵母菌是单细胞真菌，属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸产生水和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2,2、 CO2的检测方法 （1）CO2使澄清石灰水变浑浊 （2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。 3、酒精的检测 橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。,二、实验假设 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。,三、实验用具（略）,NaOH溶液和澄清石灰水的作用是什么？,四、实验结果预测,1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，能使澄清石灰水变浑浊。 2、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；在无氧
3、情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶液发生灰绿色显色反应。 3、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2要多,五、实验步骤,1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶。 2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 的环境下培养8-10小时。 3、检测CO2的产生,4、检测酒精的产生 （1）取2支试管编号 （2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管。 （3）分别滴加0.5毫升重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀。观察试管中溶液的颜色变化。,六、观测、记录,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,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。在有氧条件下，通过细胞呼
4、吸产生大量的CO2和H2O。在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。,八、小组交流,（二）有氧呼吸,1、有氧呼吸的主要场所：,线粒体,1.线粒体的膜结构有什么特点？,2.线粒体的那些结构特点是使其适应有氧呼吸的功能？,双层膜结构、内膜向内折叠成嵴,内膜的面积增大、基质和内膜上含各种与有氧呼吸有关的酶,3.线粒体的分布,代谢旺盛的细胞线粒体多，如心肌细胞、肝细胞。,2、有氧呼吸的过程,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,+4H+能量,场所：细胞质基质,（少量）,2C3H4O3,丙酮酸彻底分解,酶,6CO2+20H+能量,场所：线粒体,H的氧化,酶,12H2O+能量,场所：线粒体,24H
5、+6O2,+6H2O,（大量）,（少量）,2C3H4O3,葡萄糖,H2O,O2,丙酮酸,CO2,H,H,酶,酶,酶,少量能量,少量能量,大量能量,H2O,线粒体,释放能量,产物,反应物,场所,有氧呼吸过程,第二阶段,第一阶段,细胞质 基质,主要是葡萄糖,丙酮酸 H,少量。 形成少 量ATP,第三阶段,线粒体基质,线粒体内膜,丙酮酸H2O,CO2、 H,少量。形成少量ATP,大量。形成大量ATP,H2O,H、O2,有氧呼吸过程：,有氧呼吸总反应式：,C6H12O6+6H2O+6O2,酶,6CO2+ 12H2O +能量,有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，
6、产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。,3、有氧呼吸的概念,比较,有机物,体外燃烧,细胞内有氧呼吸,能量释放,反应场所,剧烈、快速,一次性,温和、有序,逐步释放,反应条件,4、能量去向：,葡萄糖在细胞内被氧化分解，产生的能量都储存在ATP了吗？,已知：1mol葡萄糖在体外燃烧可以产生2870 kJ能量，而经过细胞有氧呼吸则可以使1161 kJ能量储存在ATP中；ADP转化为ATP需要吸收30.54 kJ能量。试计算： 1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？ 2.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少分子ATP ？ 3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？,1mol葡萄糖彻底
7、氧化分解，共释放2870kJ/mol的能量，其中一部分以热能形式散失(约60%)； 另一部分转移到ATP中(1161kJ/mol，约40%)储存，约形成38个ATP。,（三）无氧呼吸,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,+ 4H + 能量,场所：细胞质基质,1、,与有氧呼吸第一阶段相同,（少量）,2C3H4O3,（丙酮酸）,丙酮酸不彻底分解,酶,C3H6O3,细胞质基质,（1）乳酸发酵,2、,（少量）,2C3H4O3,（乳酸）,+ 能量,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）,酶,+ 2CO2+能量,2C3H4O3,（2） 酒精发酵,（少量）,C2H5OH,（酒精
8、）,例：大多数植物、酵母菌,细胞质基质,3、无氧呼吸总反应式：,C6H12O6,酶,2C3H6O3少量能量,2C2H5OH2CO2少量能量,C6H12O6,酶,4、无氧呼吸的主要场所：,细胞质基质,5、能量去向：,1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol，其中一部分以热能形式散失(约69%)； 另一部分转移到ATP中(61.08kJ/mol,约31%)储存，形成2个ATP。,在无氧呼吸中，无论是乳酸发酵、还是酒精发酵，都只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，其余大部分能量则存留在乳酸或酒精中。,无氧呼吸一般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成为不彻
9、底的氧化产物，产生乳酸或者酒精和二氧化碳，释放能量，生成少量ATP的过程。,6、无氧呼吸的概念,三、有氧呼吸与无氧呼吸的区别,主要在线粒体内,需氧参加,CO2 H2O,较多,细胞质基质内,不需氧参加,C3H60,较少,C2H5OH+CO2,葡萄糖,丙酮酸,6H2O+6CO2+能量（大量）,2C2H5OH +2CO2+能量（少量）,2C3H6O3 +能量（少量）,或,酶,酶,有氧呼吸与无氧呼吸之间的联系,1第一阶段完全相同(从葡萄糖到丙酮酸) 2实质相同(氧化分解有机物，释放能量) 3有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化发展而来的,联系：,a.高等植物在水淹、缺氧的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，
10、产生酒精和二氧化碳。,玉米胚、马铃薯块茎、 甜菜块根,缺氧时，可产生乳酸；,四、进行无氧呼吸的生物或 器官组织,b.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，在肌肉内产生乳酸， 引起肌肉酸胀。,c.酵母菌,有氧呼吸二氧化碳和水；,无氧呼吸酒精和二氧化碳。,五、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
11、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。,珠江啤酒厂,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，
12、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。
13、,六、影响细胞呼吸的外部因素,（1）温度：,细胞呼吸的过程受酶催化，酶的活性受温度影响，故温度影响细胞呼吸的强度。温度过高或过低，细胞呼吸强度都会下降（或减弱）。,（2）氧气：,有氧呼吸需氧，无氧呼吸不需氧；有氧存在时，无氧呼吸会受到抑制。,（3）二氧化碳：,当外界二氧化碳浓度增大时，呼吸速率减慢，有氧呼吸受到抑制。,如何利用呼吸作用的原理进行水果和蔬菜的贮藏和保鲜？,低温、低氧、高二氧化碳（或充氮气）,酶,酶,酶,酶,小结：,（1）A瓶加入的试剂是_，其目的是_,NaOH,使进入B瓶的空气先经过NaOH处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰。,（3）图中装置有无错误之处？请指出。,（2）C瓶
14、和E瓶加入的试剂是_， 其作用是_,澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）,检测CO2的产生,（4）D瓶应封口一段时间后，再连通E瓶，其原因是_,D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E瓶，就可以确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的CO2是酵母菌的无氧呼吸所产生的,1、生物的生命活动所需要的能量主要来自： 、糖类的氧化分解 、脂类的氧化分解 、蛋白质的氧化分解 、核酸的氧化分解,练习：,、人体进行有氧呼吸的主要场所是 、肺细胞 、血细胞 、线粒体 、细胞质基质,、有氧呼吸最常用的物质是 、淀粉 、糖原 、葡萄糖 、ATP,、在线粒体内进行的有氧 呼吸的过程是 、第一、
15、二阶段 、第一、三阶段 、第二、三阶段 、第一、二、三阶段,、与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是 、分解有机物 、释放能量 、需要酶催化 、有机物分解不彻底,、同样消耗mol的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率比无氧呼吸能量转化效率多 、20倍 、19倍 、倍多 、12.7个百分点,蔬 果 的 低 温 保 鲜,7、新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，适当延长保鲜时间的生理原因是 A、呼吸作用减弱 B、呼吸作用加强 C、光合作用减弱 D、促进了物质的分解,8、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,9、把小白鼠和青
16、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,10、一运动员正在进行长跑锻练，从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如下图。图中P、Q、R三曲线依次代表 A、O2、CO2、乳酸 B、乳酸、CO2、O2 C、CO2、O2、乳酸 D、CO2、乳酸、O2,11、将两个枝条分别置于营养液中。其中一枝仅保留一张叶片(甲)，另一枝保留两张叶片(乙、丙)，叶片置玻璃盒中密封，在甲叶和乙叶的盒中注入14CO2，装置如图。一段时间后，可以检测到放射性的叶片是 A、仅在甲中 B、仅在甲和乙中 C、仅在甲和丙中 D、在甲、乙和丙中,