第11課 ATP的主要來(lái)源-細(xì)胞呼吸課件

1、ATP的主要來(lái)源細(xì)胞呼吸本節(jié)聚焦：1、細(xì)胞呼吸的概念2、有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的過(guò)程及區(qū)別、聯(lián)系3、光合作用與呼吸作用的比較4、影響呼吸作用的因素下列轉(zhuǎn)變需經(jīng)哪些生理過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)？光能糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能直接用于各種生命活動(dòng)光合作用細(xì)胞呼吸ATP水解思考一、細(xì)胞呼吸的概念： 是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過(guò)程。二、細(xì)胞呼吸的方式：有氧呼吸、無(wú)氧呼吸通氣怎樣鑒定有無(wú)酒精產(chǎn)生？這一原理可以用來(lái)檢測(cè)汽車司機(jī)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(xué)反應(yīng)，變成灰綠色具體做法：讓司機(jī)呼出的氣體

2、直接接觸到用硫酸處理過(guò)的重鉻酸鉀，如果呼出的氣體中含有酒精，重鉻酸鉀會(huì)變成灰綠色的硫酸鉻有氧呼吸場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（主要場(chǎng)所）1.有氧呼吸過(guò)程葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2CH3COCOOH +4 H + 能量（2ATP） （丙酮酸） （少量） 場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)丙酮酸徹底分解酶6CO2 +20 H + 能量（2ATP） （少量）場(chǎng)所：線粒體基質(zhì)2CH3COCOOH（丙酮酸）H的氧化酶12H2O + 能量（34ATP） （大量）場(chǎng)所：線粒體內(nèi)膜24H + 6O26H2O +有氧呼吸2.主要場(chǎng)所：線粒體3.能量去向：一部分以熱能形式散失(約60%)；另一部分轉(zhuǎn)移到ATP中(約40%)。4

3、.總反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O + 能量 酶5.概念： 有氧呼吸是指細(xì)胞在氧的參與下，通過(guò)多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過(guò)程。有氧呼吸有氧呼吸Glucose Pyruvate Sugar - GlycoLysis Break apart1. 糖酵解2 ATP2 ADP4 ADP+ 4 P4 ATP2 NAD+2NADH+2H+葡萄糖2 PGAL磷酸甘油醛2丙酮酸NAD & FAD “H”NAD+ accepts 2e- & H+ NADH （Energy Rich） 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化態(tài)

4、）NAD+煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（還原態(tài)）NADH煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（還原態(tài)） NADPH煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（氧化態(tài)） NADP+NAD+ + H+ + 2e- = NADH NADP+ + H+ + 2e- = NADPH FADH，黃素腺嘌呤二核苷酸，還原態(tài)。F指黃素，A指腺嘌呤，D是double。FAD+ 則是氧化態(tài) 都是輔酶，用來(lái)實(shí)現(xiàn)電子傳遞 1，3二磷酸甘油酸 丙酮酸 磷酸丙糖脫氫酶 烯醇酶磷酸烯醇丙酮酸 Net: 2 ATP1. 糖酵解輔酶A乙酰輔酶A丙酮酸 + 輔酶A 乙酰輔酶A+NADH+H+丙酮酸2. 檸檬酸循環(huán)丙酮酸進(jìn)入線粒體乙酰輔酶A 檸檬酸循環(huán)/三羧酸循環(huán)線粒

5、體基質(zhì)2. 檸檬酸循環(huán)Krebs Cycle草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸-酮戊二酸 琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸產(chǎn)物4CO2 、2ATP、6 NADH 、2FADH、6H+ 3.電子傳遞鏈 二、呼吸鏈的組成呼吸鏈由一系列的氫傳遞體和電子傳遞體組成。包括： NADH-Q還原酶、琥珀酸-Q還原酶、細(xì)胞色素還原酶、細(xì)胞色素氧化酶。NADHNADH-Q還原酶Q細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素C細(xì)胞色素氧化酶O2琥珀酸-Q還原酶FADH23.電子傳遞鏈 NADH-Q還原酶（復(fù)合體）琥珀酸-Q還原酶（復(fù)合體II）細(xì)胞色素還原酶（復(fù)合體III）細(xì)胞色素氧化酶（復(fù)合體IV）NADH & FADH ETCe- 3.電子傳遞

6、鏈 4H+ + 4 e- + O2 2H2O10NADH+2FADH 32ATP 細(xì)胞呼吸葡萄糖丙酮酸乙酰輔酶A糖酵解 2ATP + 2NADH 丙酮酸裂解 2CO2 + 2NADH 三羧酸循環(huán) 4CO2+6NADH+2FADH+2ATP 電子傳遞鏈 32 ATP+ CO2 + H2OTotal 36 ATP無(wú)氧呼吸1.過(guò)程與有氧呼吸第一階段相同葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2CH3COCOOH +4 H + 能量 （丙酮酸） （少量） 場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)丙酮酸不徹底分解場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) C6H12O6酶2CH3COCOOH（丙酮酸）+ 能量酶2C3H6O3（乳酸）A.乳酸發(fā)酵 例：高等動(dòng)物、

7、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等）C6H12O62CH3COCOOH（丙酮酸）+ 能量酶2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 B.酒精發(fā)酵 例：大多數(shù)植物、酵母菌酶無(wú)氧呼吸2.實(shí)例a.高等植物在水淹的情況下，可以進(jìn)行短時(shí)間的無(wú)氧呼吸b.高等動(dòng)物和人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌細(xì)胞內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)無(wú)氧呼吸。肌肉酸脹。c.酵母菌在缺氧的條件下，可以將有機(jī)物分解成酒精和二氧化碳。3.概念 無(wú)氧呼吸是指細(xì)胞在無(wú)氧條件下，通過(guò)酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程。Anaerobic respiration is used in wine-making有氧呼吸

8、與無(wú)氧呼吸的區(qū)別與聯(lián)系有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的區(qū)別與聯(lián)系有氧呼吸無(wú)氧呼吸呼吸場(chǎng)所是否需氧分解產(chǎn)物釋放能量主要在線粒體內(nèi)需氧分子參加CO2、H2O、ATP較多細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)不需氧CO2、C2H5OH或C3H6O3、ATP較少細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用： 分析細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用 水果的低溫保鮮影響呼吸作用速率的外界因素： 溫度、CO2 、O2、水分、PH、呼吸底物呼吸作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn): 作物栽培、糧食貯藏、果蔬保鮮呼吸作用與人類生活： 傷口處理、運(yùn)動(dòng)健身、釀酒制醋制味精珠江啤酒廠細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用 細(xì)胞呼吸的中間產(chǎn)物是各種有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化的樞紐，細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)實(shí)踐中有廣泛的應(yīng)用。 1.發(fā)酵技術(shù) 2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 3.

9、糧食儲(chǔ)藏和果蔬保鮮1.發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)啤酒、果酒和白酒等生產(chǎn)乳酸類、檸檬酸類飲料生產(chǎn)味精、醬油和醋生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白應(yīng)用于垃圾、廢水的處理利用發(fā)酵產(chǎn)生沼氣 2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 細(xì)胞呼吸為植物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、細(xì)胞的分裂、植株的生長(zhǎng)和發(fā)育等提供能量和各種原料，因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，要設(shè)法適當(dāng)增強(qiáng)細(xì)胞呼吸，以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。 例：水稻生產(chǎn)中的適時(shí)露田和曬田等措施的實(shí)質(zhì)就是為了改善土壤通氣條件以增強(qiáng)根系的細(xì)胞呼吸。3.糧食儲(chǔ)藏和果蔬保鮮 細(xì)胞呼吸要消耗有機(jī)物，使有機(jī)物積累減少。因此，對(duì)糧食儲(chǔ)藏和果蔬保鮮來(lái)說(shuō)，又要設(shè)法降低細(xì)胞的呼吸強(qiáng)度，盡可能減少有機(jī)物的消耗等。 糧食儲(chǔ)藏 糧食儲(chǔ)藏時(shí)，要注意降低溫度和保持干燥，抑制

10、細(xì)胞呼吸，延長(zhǎng)保存期限。 例：稻谷等種子含水量超過(guò)14.5時(shí)，呼吸速率就會(huì)驟然增加 ，釋放出的熱量和水分，會(huì)導(dǎo)致糧食霉變。果蔬保鮮 為了抑制細(xì)胞呼吸，果蔬儲(chǔ)藏時(shí)采用降低氧濃度、沖氮?dú)饣蚪档蜏囟鹊确椒ā?例：蘋果、梨、柑、橘等果實(shí)在01時(shí)可儲(chǔ)藏幾個(gè)月不壞；荔枝一般只能短期保鮮，但采用低溫速凍等方法可保鮮68個(gè)月。 農(nóng)村廣泛采用密閉的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身產(chǎn)生的二氧化碳抑制細(xì)胞呼吸的原理。1貯藏水果和糧食時(shí)，充加或抽取空氣，能延長(zhǎng)貯藏時(shí)間，主要作用是（ ）。 A促進(jìn)有氧呼吸 B抑制有氧呼吸 C促進(jìn)光合作用 D抑制無(wú)氧呼吸【評(píng)析】貯藏糧食時(shí)，要盡可能減弱其呼吸作用，因?yàn)楹粑饔脮?huì)消耗有機(jī)

11、物，會(huì)使糧食質(zhì)量下降，產(chǎn)生的水分和熱量也容易引起糧食發(fā)霉變質(zhì)。根據(jù)呼吸作用的原理，可以用干燥的方法減少細(xì)胞內(nèi)的自由水，減弱各種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；充氮?dú)狻⒊檎婵盏姆椒梢詼p少有氧呼吸的所需的氧氣，充或抽取空氣，都可以降低的濃度，這些方法都能夠抑制有氧呼吸?！敬鸢浮緽。課堂練習(xí)2在有氧呼吸過(guò)程中，進(jìn)入細(xì)胞中的氧將（ ）。 與氫結(jié)合生成水 與碳結(jié)合生成二氧化碳 在線粒體中被消耗 在線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被消耗 A B C D A3下列有關(guān)有氧呼吸的敘述中，正確的是（ ）。 A此過(guò)程的第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸，產(chǎn)生少量H和ATP B此過(guò)程的第二階段是丙酮酸分解成水和二氧化碳，產(chǎn)生少量的ATP C此過(guò)程

12、的第三階段是葡萄糖氧化成水和二氧化碳，產(chǎn)生大量的ATP D此過(guò)程必須有氧分子參與，始終在線粒體中進(jìn)行 A4下列有關(guān)呼吸作用的敘述中，正確的是（ ）。 A在細(xì)胞呼吸中，中間產(chǎn)物丙酮酸的水解是在線粒體中進(jìn)行的 B是否產(chǎn)生二氧化碳是有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的主要區(qū)別 C高等植物進(jìn)行有氧呼吸，不能進(jìn)行無(wú)氧呼吸 D種子庫(kù)中貯存的風(fēng)干種子不進(jìn)行呼吸作用A5經(jīng)測(cè)定，蠶豆種子在發(fā)芽的早期，二氧化碳的釋放量比氧氣的吸收量大34倍，這說(shuō)明此時(shí)的蠶豆是（ ）。 A只進(jìn)行有氧呼吸 B無(wú)氧呼吸比有氧呼吸占優(yōu)勢(shì) C只進(jìn)行無(wú)氧呼吸 D有氧呼吸比無(wú)氧呼吸占優(yōu)勢(shì)6有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的相同點(diǎn)是（ ）。 都在線粒體中進(jìn)行 都需要酶 都需

13、要氧 都產(chǎn)生ATP 都經(jīng)過(guò)生成丙酮酸的反應(yīng) A B C DBD7研磨酵母菌后離心處理，得到上清液（含細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）和沉淀（含細(xì)胞器）。將等量的上清液，沉淀和未經(jīng)處理的勻漿，依次置入甲、乙、丙3支試管中，分別進(jìn)行3項(xiàng)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。（1）向3支試管分別滴加等量的葡萄糖后，丙管內(nèi)的最終產(chǎn)物是_，甲管是_，乙管是_。（2）向3支試管分別滴加等量的丙酮酸后，乙管內(nèi)的最終產(chǎn)物是_，甲管是_，丙管是_。（3）向3支試管分別加入熒光素（能發(fā)光的物質(zhì)，發(fā)光需要能量），重復(fù)實(shí)驗(yàn)（1），則丙管_，甲管_，乙管_。二氧化碳和水二氧化碳和酒精葡萄糖二氧化碳和水二氧化碳和水二氧化碳和酒精發(fā)光最強(qiáng)次之基本無(wú)熒

14、光The end有氧呼吸 場(chǎng) 所 反應(yīng)物 產(chǎn) 物 釋能第一階段第二階段第三階段有氧呼吸三個(gè)階段的比較細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要是葡萄糖丙酮酸H少量丙酮酸CO2、H少量H、O2H2O大量線粒體線粒體主要場(chǎng)所：線粒體能量去向： 一部分以熱能形式散失 另一部分轉(zhuǎn)移到ATP中總反應(yīng)式：有氧呼吸概念：細(xì)胞在_的參與下，通過(guò)_的催化作用，把_等有機(jī)物_，產(chǎn)生_和_，釋放_(tái),生成_的過(guò)程。 C6H12O6+6O2 6CO2+ 6H2O +能量酶(1709kJ/mol,約60%)(1161kJ/mol,約40%)氧多種酶葡萄糖CO2H2O能量徹底氧化分解許多ATP38個(gè)ATP有氧呼吸小結(jié)細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)內(nèi)C6H12O6酶2C

15、H3COCOOH+4H+能量酶2C3H6O3乳酸+4 H2C2H5OH+ 2CO2 酒精+4 H酶二、無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸：一般是指細(xì)胞在缺氧的條件下，通過(guò)酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物分解為不徹底氧化的產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程。葡萄糖丙酮酸無(wú)O2過(guò)程：酒精+CO2+少量能量酶（大部分高等植物、酵母菌）乳酸+少量能量酶（馬鈴薯塊莖、玉米胚、脊椎動(dòng)物肌細(xì)胞、乳酸菌）二、無(wú)氧呼吸主要場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)無(wú)氧呼吸總反應(yīng)式C6H12O6酶2 C3H6O3(乳酸)+ 少量能量C6H12O62 C2H5OH(酒精)+ 2CO2 + 少量能量酶例：高等動(dòng)物、乳酸菌、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉

16、米胚細(xì)胞等）例：大多數(shù)植物、酵母菌同樣是分解葡萄糖，為何無(wú)氧呼吸只能釋放少量能量？發(fā)酵微生物的無(wú)氧呼吸（酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵）無(wú)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(wú)氧呼吸的意義 高等植物在水淹的情況下，可以進(jìn)行短暫的無(wú)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(yīng)缺氧環(huán)境條件。 人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)消耗大量的能量，肌肉細(xì)胞則以無(wú)氧呼吸的方式供給能量，滿足人體的需要。三、有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的比較有氧呼吸無(wú)氧呼吸不同點(diǎn)相同點(diǎn)場(chǎng)所條件產(chǎn)物能量變化聯(lián)系實(shí)質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)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3

17、8ATP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(jī)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(wú)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注意1、場(chǎng)所3、物質(zhì)變化4、能量變化2、條件總 結(jié)1、呼吸作用能為生物體的生命活動(dòng)提供能量。四、呼吸作用的意義：2、呼吸過(guò)程能為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。 五、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用1 . 在釀酒業(yè)上的應(yīng)用：先通氣，讓酵母菌進(jìn)行有 氧呼吸，使其數(shù)量增加；然后隔絕空氣，使其 發(fā)酵，產(chǎn)生酒精。2 . 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上：中耕松土，促進(jìn)根系的有氧呼 吸，有利于根系的

18、生長(zhǎng)及對(duì)礦質(zhì)離子的吸收3 . 在醫(yī)學(xué)上：利用氧氣驅(qū)蛔、抑制破傷風(fēng)等厭氧 型細(xì)菌的繁殖4 . 在物質(zhì)的儲(chǔ)存時(shí)：控制氧氣的濃度，抑制其呼 吸作用，減少有機(jī)物的消耗。五、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用細(xì)胞呼吸的中間產(chǎn)物是各種有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化的樞紐，細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)實(shí)踐中有廣泛的應(yīng)用。 1.發(fā)酵技術(shù) 2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 3.糧食儲(chǔ)藏和果蔬保鮮 六、影響呼吸作用的因素 1.溫度： 2.O2的濃度： 3.CO2濃度 4.水的含量外界因素內(nèi)部因素1.不同種類的植物：陽(yáng)生陰生，水生旱生2.同種植物不同生長(zhǎng)期：幼苗期、開花期成熟期3.同種植物不同器官：生殖器官營(yíng)養(yǎng)器官2.呼吸速率與溫度的關(guān)系溫度呼吸速率CO2 釋放總量 5 10

19、 15 20 25 30 氧氣濃度（%）CO2的釋放速率無(wú)氧呼吸有氧呼吸3.呼吸速率與O2的關(guān)系4.呼吸速率與含水量的關(guān)系含水量呼吸速率關(guān)于呼吸作用的計(jì)算消耗等量的Glu時(shí)，無(wú)氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的比例為：產(chǎn)生相同量的CO2，用于無(wú)氧呼吸和有氧呼吸的Glu比例為：消耗等量的Glu時(shí)，無(wú)氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的ATP的比例為：產(chǎn)生相同量的ATP，用于無(wú)氧呼吸和有氧呼吸的Glu比例為：1：33：11：1919：1呼吸類型的確認(rèn)1、有水生成一定是有氧呼吸2、無(wú)二氧化碳生成細(xì)胞進(jìn)行乳酸途徑的無(wú)氧呼吸3、不消耗氧，但產(chǎn)生二氧化碳只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的細(xì)胞無(wú)氧呼吸4、二氧化碳釋放量等于氧的消耗量只進(jìn)行有氧呼吸或有氧呼吸和細(xì)胞乳酸途徑的無(wú)氧呼吸5、二氧化碳釋放量大于氧氣的消