5.3ATP的主要來源——細胞呼吸.ppt

ATP的主要來源 細胞呼吸 拉瓦錫等在研究人的呼吸作用 拉瓦錫把呼吸作用比作碳和氫的 緩慢燃燒過程 有機物在經過一系列的 最終或 并且的總過程 細胞呼吸的概念 細胞內 氧化分解 生成CO2 釋放出能量 其他產物 又叫生物氧化 實質 氧化分解有機物釋放能量 一 細胞呼吸的方式 1 呼吸作用與物質的燃燒有什么共同點 兩者的共同點是 都是物質的氧化分解過程 都能產生CO2等產物 并且都釋放出能量 2 呼吸作用能夠像燃料在體外燃燒那么劇烈嗎 不能 否則 組成細胞的化合物會迅速而徹底地氧化分解 能量會迅速地全部釋放出來 細胞的基本結構也就會遭到徹底的破壞 問題探討 在無氧條件下 細胞能夠通過無氧呼吸來釋放能量 但是 無氧呼吸比有氧呼吸釋放的能量要少許多 3 在無氧條件下 細胞還能夠通過呼吸作用釋放能量嗎 呼吸 機體與環(huán)境之間O2和CO2交換的過程 細胞呼吸也稱呼吸作用 是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解 生成CO2或其他物質 釋放出能量并生成ATP的過程 對比 4 呼吸和呼吸作用的區(qū)別 思考 生物體內主要的能源物質是什么 糖類等有機物中的能量是怎樣被細胞利用的呢 探究細胞呼吸的方式 酵母菌是一種單細胞真菌 依賴外來的有機物進行異養(yǎng)生活 以出芽生殖的方式產生后代 探究 酵母菌細胞呼吸的方式 小資料 若用30度的溫水把買來的一包鮮酵母化開 用它發(fā)一塊面團 幾個小時后 面團便會漸漸膨大 用手摳開里面 你會發(fā)現面團里面變成蜂窩一樣 有許多空隙 并且你能聞到酒味和酵母菌產生的特殊香味所以我們吃的面包和饅頭比較松軟 味道也好 我們喝的啤酒白酒 醫(yī)院里的酒精 化妝品中的甘油 都是用酵母菌生產的 酵母菌的細胞里含有豐富的蛋白質和維生素 所以也可以做成高級營養(yǎng)品添加到食品中 或用作飼養(yǎng)動物的高級飼料 酒精和CO2是酵母菌在什么條件產生的 有氧 無氧 作出假設 提出問題 設計實驗 設計實驗 配制培養(yǎng)液 控制有氧 無氧環(huán)境 自變量 因變量 無關變量 設置對比實驗 通氣 怎樣鑒定有無酒精產生 這一原理可以用來檢測汽車司機是否喝了酒 橙色的重鉻酸鉀 K2Cr2O7 溶液 在酸性條件下與酒精發(fā)生化學反應 變成灰綠色 具體做法 讓司機呼出的氣體直接接觸到用硫酸處理過的重鉻酸鉀 如果呼出的氣體中含有酒精 重鉻酸鉀會變成灰綠色的硫酸鉻 設計實驗 配制培養(yǎng)液 控制好有氧 無氧環(huán)境 3 科學檢測因變量 4 限制好無關變量 自變量 因變量 無關變量 設置對比實驗 酒精和CO2是酵母菌在什么條件產生的 有氧 無氧 作出假設 提出問題 進行實驗 設計實驗 酒精和CO2是酵母菌在什么條件產生的 有氧 無氧 2 有氧呼吸產生大量CO2 無氧呼吸產生少量CO2 實驗結論 1 酵母菌有氧呼吸產生CO2 無氧呼吸產生CO2和酒精 細胞呼吸的方式 酶 酶 細胞呼吸的概念 細胞呼吸是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解 生成二氧化碳或其他產物 釋放出能量的過程 實驗推論 再探究 有同學認為 在有氧呼吸實驗裝置中 的氫氧化鈉溶液不能完全吸收二氧化碳 以致可能對實驗結果有干擾 你同意嗎 你如何避免這種可能性的發(fā)生 以保證實驗更嚴謹 再探究 有人認為 實驗裝置中酒精和二氧化碳的產生是葡萄糖水溶液的純化學反應 與酵母菌無關 你如何駁斥這種錯誤觀點 葡萄糖水溶液 葡萄糖水溶液 再探究 在某一次對有氧呼吸實驗裝置的操作中 將酵母菌培養(yǎng)液取樣鑒定 鑒定出也含有酒精 這是為什么呢 如何改進實驗操作 再探究 為了控制無氧呼吸實驗裝置中的氧氣 對酵母菌培養(yǎng)瓶采取用 形夾夾住橡皮管的方法進行密封處理 結果發(fā)生了錐形瓶爆裂或橡皮塞被頂脫的現象 這是為什么呢 由此說明什么問題 再探究 在實驗中 有同學發(fā)現和有氧裝置相連的澄清石灰水在出現渾濁后又慢慢變澄清了 因此 他覺得該實驗現象不能說明酵母菌通過有氧呼吸產生了CO2 你如何看待這個問題 先渾濁后澄清 適宜的溫度條件下 在下列裝置中都加入活酵母 其中適于產生酒精的裝置是 訓練遷移 A B C D 加入葡萄糖和水 加入葡萄糖 加入水 加入葡萄糖和水并不斷攪拌 A 要探究的問題 酒精和CO2是酵母菌在什么條件下產生的 自變量 指實驗中由實驗者所操縱 給定的因素或條件 因變量 指實驗中由于自變量而引起的變化和結果 是實驗中要觀察的現象或結果或要記錄的實驗數據 4 本實驗中自變量是什么 因變量是什么 要設置幾個實驗組 3 對比實驗 設置兩個或兩個以上的實驗組 通過對結果的比較分析 來探究某種因素與實驗對象的關系 這樣的實驗叫做對比實驗 線粒體的結構示意圖 二 有氧呼吸 有氧細胞呼吸的過程示意圖 有氧呼吸過程的圖解 有氧呼吸的三個階段 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 2CH3COCOOH 4 H 2ATP 丙酮酸 場所 細胞質基質 丙酮酸徹底分解 酶 6CO2 20 H 2ATP 場所 線粒體基質 2CH3COCOOH 丙酮酸 H 的氧化 酶 12H2O 34ATP 場所 線粒體內膜 24 H 6O2 6H2O 有氧呼吸三個階段的比較 細胞質基質 主要是葡萄糖 丙酮酸 H 少量 丙酮酸 CO2 H 少量 H O2 H2O 大量 對比 主要場所 線粒體 能量去向 一部分以熱能形式散失另一部分轉移到ATP中 總反應式 有氧呼吸概念 細胞在 的參與下 通過 的催化作用 把 等有機物 產生 和 釋放 生成 的過程 1709kJ mol 約60 1161kJ mol 約40 氧 多種酶 葡萄糖 CO2 H2O 能量 徹底氧化分解 許多ATP 38個ATP 細胞膜 線粒體 C6H12O6 6CO2 線粒體 細胞質基質 第二階段 12H2O 6O2 酶 第一階段 第三階段 無氧呼吸 一般是指細胞在缺氧的條件下 通過酶的催化作用 把葡萄糖等有機物分解為不徹底氧化的產物 同時釋放出少量能量的過程 葡萄糖 過程 三 無氧呼吸 主要場所 細胞質基質 無氧呼吸總反應式 C6H12O6 酶 2C3H6O3 乳酸 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH 酒精 2CO2 少量能量 酶 例 高等動物 乳酸菌 高等植物的某些器官 馬鈴薯塊莖 甜菜塊根 玉米胚細胞等 例 大多數植物 酵母菌 同樣是分解葡萄糖 為何無氧呼吸只能釋放少量能量 發(fā)酵 微生物的無氧呼吸 酒精發(fā)酵 乳酸發(fā)酵 無氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中 無氧呼吸的意義 高等植物在水淹的情況下 可以進行短暫的無氧呼吸 將葡萄糖分解為乙醇和二氧化碳 釋放出能量以適應缺氧環(huán)境條件 人在劇烈運動時 需要在相對較短的時間內消耗大量的能量 肌肉細胞則以無氧呼吸的方式供給能量 滿足人體的需要 有氧呼吸與無氧呼吸的比較 有氧呼吸 無氧呼吸 不同點 相同點 場所 條件 產物 能量變化 聯系 實質 細胞質基質 線粒體 細胞質基質 需分子氧 酶 不需分子氧 需酶 CO2 H2O 酒精和CO2或乳酸 釋放大量能量 合成38ATP 釋放少量能量 合成2ATP 從葡萄糖分解為丙酮酸階段相同 以后階段不同 分解有機物 釋放能量 合成ATP 呼吸作用的概念 呼吸作用類型 有氧呼吸 無氧呼吸 呼吸作用 葡萄糖的初步分解 丙酮酸徹底分解 H 的氧化 丙酮酸不徹底分解 乳酸發(fā)酵 酒精發(fā)酵 葡萄糖的初步分解 VS 1 場所 3 物質變化 4 能量變化 2 條件 1 呼吸作用能為生物體的生命活動提供能量 呼吸作用的意義 2 呼吸過程能為體內其他化合物的合成提供原料 影響細胞呼吸的因素 影響細胞呼吸的因素有溫度 O2濃度 CO2濃度 含水量等 其中主要是溫度 呼吸作用效率的判斷依據 O2 有機物 葡萄糖 的消耗量 CO2 水的生成量 1 溫度呼吸作用在最適溫度 25 35 時最強 超過最適溫度 呼吸酶活性降低甚至變性失活 呼吸作用受抑制 低于最適溫度 酶活性下降 呼吸作用受抑制 生產上常利用這一原理在低溫下儲存蔬菜 水果 在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當降溫 抑制呼吸作用 減少有機物的消耗 可達到提高產量的目的 無氧呼吸 有氧呼吸 細胞呼吸 在氧氣濃度為零時 只進行無氧呼吸 氧氣濃度為10 以下時 既進行有氧呼吸 又進行無氧呼吸 氧氣濃度為10 以上時 只進行有氧呼吸 生活中常利用降低氧氣濃度能抑制呼吸作用 減少有機物消耗這一原理來延長蔬菜水果的保鮮時間 但是 在完全無氧的情況下 無氧呼吸強 分解的有機物也較多 一樣不利于蔬菜水果的保質 保鮮 所以一般采用低氧 5 保存 此時有氧呼吸較弱 而無氧呼吸又受到抑制 無土栽培通入空氣 農耕松土等都是為了增加氧氣的含量 加強根部的有氧呼吸 保證能量供應 促進礦質元素的吸收 2 氧氣濃度 1 根據反應物和生成物的種類判斷如果消耗氧氣 則一定是有氧呼吸 如果產物中有水 則一定是有氧呼吸 如果產物中有酒精或乳酸 則為無氧呼吸 例 現有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培養(yǎng)液 通入不同濃度的氧氣時 其產生的酒精和CO2的相對量如下圖所示 問 在氧濃度為a時A 酵母菌只進行無氧呼吸B 被分解的葡萄糖中約67 用于無氧呼吸C 被分解的葡萄糖中約33 用于無氧呼吸D 酵母菌停止無氧呼吸 B 2 根據反應場所判斷有氧呼吸 第一階段在細胞質基質中 第二 三階段在線粒體中 無氧呼吸 細胞質基質中 例 下列四支試管中分別含有不同化學物質和活性酵母茵細胞制備物 在適宜溫度下 會嚴生C02的試管有 葡萄糖 細胞膜已破裂的細胞 葡萄糖 線粒體 丙酮酸 線粒體 葡萄糖 細胞質基質A B C D B 細胞呼吸類型的判斷 以酵母為例 若只產生CO2 不消耗O2 則只進行無氧呼吸 若產生的CO2的摩爾數比吸收O2的摩爾數多 則兩種呼吸同時并存 若產生CO2的摩爾數與吸收O2的摩爾數相等 則只進行有氧呼吸 O2 CO2釋放量 A B C D 510152025 A點 AC段 C點以后 B點 表示無氧呼吸與有氧呼吸速率相等 CO2釋放量表示 D點 O2濃度超過一定值 10 以上時 無氧呼吸消失 說明有O2存在時 無氧呼吸受到抑制 右圖表示某種植物的非綠色器官在不同氧濃度下CO2的釋放量與O2的吸收量的變化 請根據圖解回答下列問題 1 0點時 該器官的呼吸作用類型是 無氧呼吸 3 在O2濃度為b 以下時 不包括0點 該器官的呼吸類型是 因為 有氧呼吸和無氧呼吸 CO2釋放量大于O2吸收量 2 該器官CO2釋放與O2吸收兩條曲線在P點重合 其呼吸類型為 因為 4 由該曲線提示的原理 我們在進行果實和種子貯藏時 應取O2含量為值時 理由是 有氧呼吸 CO2釋放量等于O2吸收量 a 此時釋放的CO2最少 果實和種子通過呼吸消耗的物質最少 此時有氧呼吸較弱 無氧呼吸也受限制 例 如圖所示曲線 表示的是一個貯藏白菜的地窖 隨氧氣的消耗 二氧化碳濃度變化的情況 據圖回答 1 A B段O2的消耗量很大 CO2濃度上升也很快 白菜在進行呼吸 2 C D段O2濃度接近于0 而CO2濃度仍在上升 白菜在進行呼吸 3 B C段O2濃度已很低 CO2濃度幾乎不上升 原因是 4 為了有益較長時間地貯藏大白菜 應把地窖的O2濃度控制在范圍內 CO2濃度 O2濃度 25 20 15 10 5 0 A B C D 有氧 無氧 有氧呼吸進行的很慢而無氧呼吸也被氧氣抑制 B C 2 O2濃度 應用 一定范圍內 有氧呼吸隨氧氣濃度升高而增強 無氧呼吸則受到抑制 問 中耕松土有何作用 水稻生產中適時露田和曬田的目的是什么 缺氧的情況下 厭氧病菌大量繁殖 不利于傷口痊愈 有氧運動是指人體細胞充分獲得氧的情況下所進行的體育鍛煉 人體細胞通過有氧呼吸可以獲得較多的能量 無氧運動中 肌細胞因氧不足 要靠乳酸發(fā)酵來獲取能量 會引起人有肌肉酸脹乏力的感覺 3 二氧化碳濃度CO2是呼吸作用產生的 從化學平衡角度分析 CO2濃度增加 呼吸速率下降 在密閉的地窖中 氧氣濃度低 CO2濃度較高 抑制細胞的呼吸作用 使整個器官的代謝水平降低 有利于保存蔬菜水果 4 含水量呼吸作用的各種化學反應都是在水中進行的 自由水含量增加 代謝加強 糧油種子的貯藏 必須降低含水量 使種子處于風干狀態(tài) 從而使呼吸作用降至最低 以減少有機物消耗 如果種子含水量過高 呼吸作用加強 使貯藏的種子堆中溫度上升 反過來又進一步促進種子的呼吸作用 使種子的品質變壞 細胞呼吸原理的應用 1 在釀酒業(yè)上的應用 先通氣 讓酵母菌進行有氧呼吸 使其數量增加 然后隔絕空氣 使其發(fā)酵 產生酒精 2 在農業(yè)生產上 中耕松土 促進根系的有氧呼吸 有利于根系的生長及對礦質離子的吸收 3 在醫(yī)學上 利用氧氣驅蛔 抑制破傷風等厭氧型細菌的繁殖 4 在物質的儲存時 控制氧氣的濃度 抑制其呼吸作用 減少有機物的消耗 3 在有氧呼吸過程中 氧氣的作用是 4 生物的細胞呼吸可分為 和 兩種類型 一般情況下供給肌肉活動的能量是通過 呼吸提供 其能源物質主要是 有氧呼吸 無氧呼吸 有氧 葡萄糖 1 葡萄糖徹底氧化分解的主要場所在 2 人在劇烈運動時 骨骼肌處于暫時缺氧狀態(tài) 可以通過無氧呼吸獲取能量 此時葡萄糖被分解為 線粒體 乳酸 課堂練習 5 生物的生命活動所需要的能量主要來自 糖類的氧化分解 脂類的氧化分解 蛋白質的氧化分解 核酸的氧化分解 6 人體進行有氧呼吸的主要場所是 肺細胞 內環(huán)境 線粒體 細胞質基質 A C 7 與有氧呼吸相比 無氧呼吸最主要的特點是 分解有機物 釋放能量 需要酶催化 有機物分解不徹底 8 新鮮蔬菜放在冰箱的冷藏室中 適當延長保鮮時間的生理原因是A 呼吸作用減弱B 呼吸作用加強C 光合作用減弱D 促進了物質的分解 D A 9 種在湖邊的玉米 長期被水淹 生長不好 其原因是A 根細胞吸收水分過多B 營