2022年醫(yī)學專題-第3節(jié)-ATP的主要來源--細胞呼吸

第3節(jié)ATP的主要來源——

細胞(xìbāo)呼吸第五章細胞的能量(néngliàng)供應和利用第一頁，共五十頁。參考答案第二頁，共五十頁。3.在無氧條件下，細胞能夠通過(tōngguò)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。1.兩者的共同點是：都是物質(zhì)的氧化分解過程；都能產(chǎn)生二氧化碳等產(chǎn)物，并且都釋放(shìfàng)出能量。2.不能。否則，組成細胞(xìbāo)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(xìbāo)的基本結(jié)構(gòu)也就會遭到徹底的破壞。第三頁，共五十頁。本節(jié)學習(xuéxí)目標一、細胞呼吸(hūxī)的概念和本質(zhì)二、探究酵母菌細胞的呼吸方式三、有氧呼吸的過程和原理四、無氧呼吸和有氧呼吸的異同第四頁，共五十頁。ATP的主要來源(láiyuán)——細胞呼吸

一、細胞呼吸的概念(gàiniàn)【P91】

有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并且生成ATP的過程。

根據(jù)反應是否需要氧，細胞呼吸分為：有氧呼吸&無氧呼吸思考：“呼吸作用”與我們通常了解的“呼吸”是一回事嗎？第五頁，共五十頁。細胞內(nèi)

+糖類+水CO2能量細胞(xìbāo)呼吸（呼吸作用）高等動物(gāoděngdòngwù)的呼吸現(xiàn)象和呼吸作用O2O2呼吸(hūxī)現(xiàn)象呼吸器官血液循環(huán)血液循環(huán)呼吸器官CO2氣體運輸+第六頁，共五十頁。“呼吸”和“呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)”有什么區(qū)別？

“呼吸”是指生物體或細胞吸入氧氣(yǎngqì)和呼出二氧化碳的過程，而“呼吸作用”是指細胞內(nèi)有機物分解釋放能量的過程。思考(sīkǎo)

“呼吸”是“呼吸作用”的前提和基礎，沒有呼吸過程吸入的氧氣，就不能進行呼吸作用；而“呼吸作用”是“呼吸”的繼續(xù)?！昂粑焙汀昂粑饔谩庇惺裁绰?lián)系？思考第七頁，共五十頁。1、下列有關細胞呼吸(hūxī)的說法不正確的是A、細胞呼吸是指在細胞內(nèi)進行的呼吸作用B、細胞呼吸是細胞與外環(huán)境的氣體交換C、細胞呼吸是細胞內(nèi)有機物的氧化過程D、在有些細胞中細胞呼吸無氧條件也能進行B練習(liànxí)反饋：第八頁，共五十頁。討論２、酒的主要成分是酒精。它是酵母菌在什么(shénme)條件下產(chǎn)生的呢？１、我們吃的面包和饅頭為什么(shénme)比較松軟？這與酵母菌有什么(shénme)關系？酵母菌發(fā)揮這種作用需要什么(shénme)條件呢？有氧無氧第九頁，共五十頁。探究：酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌：單細胞真菌(zhēnjūn)營養(yǎng)(yíngyǎng)方式：異養(yǎng)兼性厭氧菌第十頁，共五十頁。酒精(jiǔjīng)和CO2是酵母菌在什么條件產(chǎn)生的（有氧？無氧？）提出問題作出假設進行實驗設計實驗分析結(jié)果，得出結(jié)論有氧和無氧的條件下都能產(chǎn)生/或者(huòzhě)其他表達(biǎodá)和交流進一步探究第十一頁，共五十頁。一、提出(tíchū)問題酒精和CO2是酵母菌在什么(shénme)條件產(chǎn)生的（有氧？無氧？）探究酵母菌細胞呼吸(hūxī)的方式及其產(chǎn)物第十二頁，共五十頁。探究酵母菌細胞呼吸的方式(fāngshì)及其產(chǎn)物二、作出假設(jiǎshè)酵母菌在有氧情況下進行有氧呼吸(hūxī)，產(chǎn)生CO2，在無氧情況下進行無氧呼吸，產(chǎn)生CO2和酒精。如何設置實驗組呢？實驗組組A：有氧條件組B：無氧條件第十三頁，共五十頁。產(chǎn)物(chǎnwù)的鑒定怎樣(zěnyàng)鑒定有無酒精產(chǎn)生？橙色的重鉻酸鉀(zhònɡɡèsuānjiǎ)(K2Cr2O7)溶液，在酸性條件下與酒精發(fā)生化學反應，變成灰綠色。怎樣鑒定有無二氧化碳產(chǎn)生？二氧化碳可使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。第十四頁，共五十頁。步驟(bùzhòu)一：配制酵母菌培養(yǎng)液10g酵母菌+240mL5%葡萄糖溶液三、設計(shèjì)實驗A組B組（等量(děnɡliànɡ)原則）第十五頁，共五十頁。步驟(bùzhòu)二：A實驗組(有氧情況下)三、設計(shèjì)實驗它的作用(zuòyòng)是什么？除去空氣中的CO2，排除其對實驗結(jié)果的干擾。第十六頁，共五十頁。步驟(bùzhòu)二：B實驗組(無氧情況下)三、設計(shèjì)實驗要封口(fēngkǒu)放置一段時間為什么？消耗掉瓶中的氧氣，確保通入澄清石灰水的CO2是酵母菌的無氧呼吸所產(chǎn)生的。第十七頁，共五十頁。

步驟三：鑒定是否(shìfǒu)有酒精產(chǎn)生0.5mL重鉻酸鉀的濃硫酸溶液A組B組橙色(chénɡsè)橙色(chénɡsè)三、設計實驗第十八頁，共五十頁。四、進行(jìnxíng)實驗條件澄清石灰水/出現(xiàn)的時間重鉻酸鉀--濃硫酸溶液有氧無氧第十九頁，共五十頁。條件澄清石灰水/出現(xiàn)的時間重鉻酸鉀--濃硫酸溶液有氧無氧變混濁(hùnzhuó)／快無變化(biànhuà)變混濁(hùnzhuó)／慢出現(xiàn)灰綠色五、分析結(jié)果，得出結(jié)論第二十頁，共五十頁。對比(duìbǐ)實驗設置(shèzhì)兩個或兩個以上的實驗組，通過結(jié)果的對比分析，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。2、在設計(shèjì)對比實驗時要保證只有一個單一變量，本實驗中的單一變量是是否有氧。1、對比實驗不設對照組，均為實驗組（或互為實驗組和對照組），是對照實驗的一種特殊形式，即相當于“相互對照實驗”。注意幾點第二十一頁，共五十頁。酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞呼吸，均能產(chǎn)生二氧化碳(èryǎnghuàtàn)。

在有氧的條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生大量的水和二氧化碳。

在無氧的條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精和少量的二氧化碳。實驗(shíyàn)結(jié)論第二十二頁，共五十頁。二、有氧呼吸(hūxī)1、有氧呼吸的主要場所2、有氧呼吸的總反應式3、有氧呼吸的過程4、有氧呼吸的概念(gàiniàn)5、計算能量的轉(zhuǎn)化效率第二十三頁，共五十頁。1、有氧呼吸的主要(zhǔyào)場所線粒體①

②

③

④外膜內(nèi)膜嵴線粒體基質(zhì)(jīzhì)雙層膜結(jié)構(gòu)內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴（增大內(nèi)膜表面積）內(nèi)膜和基質(zhì)中都含有許多(xǔduō)與呼吸作用有關的酶有氧呼吸只是在線粒體中進行的嗎？它的過程是怎么樣的？第二十四頁，共五十頁。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶二、有氧呼吸(hūxī)：1、主要(zhǔyào)場所——線粒體2、總反應式：3、反應(fǎnyìng)過程：第二十五頁，共五十頁。3、有氧呼吸(hūxī)的三大階段葡萄糖的初步(chūbù)分解C6H12O6酶+4[H]+能量(néngliàng)場所：細胞質(zhì)基質(zhì)①丙酮酸徹底分解酶6CO2+20[H]+能量場所：線粒體基質(zhì)②2CH3COCOOH[H]的氧化酶12H2O+能量場所：線粒體內(nèi)膜③24[H]+6O2+6H2O（大量）（少量）（少量）

2CH3COCOOH第二十六頁，共五十頁。二、有氧呼吸(hūxī)：生成物CO2中O的來源(láiyuán)：C6H12O6H2O生成物H2O中O的來源(láiyuán)：生成物H2O中H的來源：O2C6H12O6H2OO2/CO2=1：1C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量（多）

酶第二十七頁，共五十頁。▲

O2的參與發(fā)生在第（）階段▲

能產(chǎn)生能量的階段是（）階段

產(chǎn)生大量能量的階段是第（）階段▲反應(fǎnyìng)進行的場所是（）

主要場所是（）三一、二、三三細胞質(zhì)基質(zhì)(jīzhì)、線粒體線粒體第二十八頁，共五十頁。第一個階段第二個階段第三個階段場所反應物生成物產(chǎn)生能量細胞質(zhì)基質(zhì)(jīzhì)葡萄糖丙酮酸、[H]少量(shǎoliàng)線粒體基質(zhì)(jīzhì)丙酮酸、H2O

CO2、[H]少量線粒體內(nèi)膜大量H2O[H]、O2練習反饋：1、有氧呼吸的三大階段第二十九頁，共五十頁。2、在整個有氧呼吸過程中，O2是第＿＿＿階段參與反應(fǎnyìng)的；CO2是第______階段生成；O2中的O最后進入＿＿＿＿3、有氧呼吸中需O2和產(chǎn)生能量最多的階段是＿＿場所是＿＿＿＿＿第一(dìyī)、二階段的共同產(chǎn)物是：＿＿＿＿＿＿＿三個階段均有的產(chǎn)物是：＿＿＿＿＿＿

三二H２O三線粒體［Ｈ］，ATPATP第三十頁，共五十頁。4、有氧呼吸的概念

細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生出CO2和H2O，釋放能量，生成大量(dàliàng)ATP的過程。

有氧呼吸是高等動物和植物(zhíwù)細胞呼吸的主要形式。二、有氧呼吸(hūxī)：第三十一頁，共五十頁。

在細胞內(nèi)，1mol的葡萄糖徹底氧化分解后產(chǎn)生2870KJ的能量，其中有1161KJ的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式(xíngshì)散失掉了。請你計算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換效率大約是多少？這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP?5、計算能量(néngliàng)的轉(zhuǎn)化效率

1161kJ/mol/2870kJ/mol≈40%1161kJ/30.54kJ≈38個ATP一部分的能量以熱能形式(xíngshì)散失(約60%)；另一部分轉(zhuǎn)移到ATP中(約40%)。第三十二頁，共五十頁。三、無氧呼吸(hūxī)1、無氧呼吸(hūxī)的場所：細胞質(zhì)基質(zhì)(jīzhì)2、無氧呼吸的過程（兩個階段）C6H12O62丙酮酸酶酶2CO2+2C2H5OH2C3H6O3第一階段第二階段無氧呼吸的第一階段與有氧呼吸的第一階段完全相同第三十三頁，共五十頁。3、無氧呼吸(hūxī)的類型：⑴以酒精和二氧化碳(èryǎnghuàtàn)為呼吸產(chǎn)物的無氧呼吸：C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶①總反應式：②常見(chánɡjiàn)例子：

酵母菌；蘋果、水稻等絕大多數(shù)高等植物第三十四頁，共五十頁。⑵以乳酸為呼吸(hūxī)產(chǎn)物的無氧呼吸(hūxī)：①總反應式：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量

酶②常見(chánɡjiàn)例子：

高等動物和人在劇烈運動時骨骼肌細胞(xìbāo)會進行這樣的呼吸；某些高等植物的某些器官在缺氧時也可進行這樣的呼吸，如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等；某些微生物，如乳酸菌。第三十五頁，共五十頁。4、發(fā)酵：酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸(hūxī)（酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵）5、無氧呼吸(hūxī)的概念指細胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解成為不徹底氧化產(chǎn)物，同時釋放出少量能量(néngliàng)的過程。C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量

酶第三十六頁，共五十頁。葡萄糖丙酮酸12H2O+6CO2+能量(néngliàng)2C2H5OH+2CO2+能量(néngliàng)2C3H6O3+能量(néngliàng)或酶有氧呼吸與無氧呼吸之間的聯(lián)系酶在有氧時在無氧時相同階段不同階段（有氧呼吸）（無氧呼吸）第三十七頁，共五十頁。項目有氧呼吸無氧呼吸不同點條件需氧不需氧場所細胞質(zhì)基質(zhì)（第一階段）、線粒體（第二、三階段）細胞質(zhì)基質(zhì)分解程度葡萄糖被徹底分解葡萄糖分解不徹底產(chǎn)物CO2、H2O乳酸、酒精和CO2能量釋放大量能量（38個ATP）少量能量（2個ATP）相同點反應條件需要酶和適宜溫度本質(zhì)氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP供生命活動所需過程第一階段從葡萄糖到丙酮酸完全相同意義為生物體的各項生命活動提供能量有氧呼吸(hūxī)與無氧呼吸(hūxī)的比較第三十八頁，共五十頁。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量(néngliàng)酶C6H12O62C2H5OH（酒精(jiǔjīng)）+2CO2+能量酶C6H12O62C3H6O3（乳酸(rǔsuān)）+能量

酶有氧呼吸：無氧呼吸：（1）有氧呼吸：消耗的O2與生成的CO2體積相等；（2）有氧呼吸和酒精發(fā)酵都有CO2生成，但H2O是有氧呼吸的特有產(chǎn)物；（3）無CO2產(chǎn)生，則細胞只進行乳酸發(fā)酵（4）不消耗O2，但產(chǎn)生CO2，則細胞只進行酒精發(fā)酵（5）CO2釋放量＝O2吸收量，則細胞只進行有氧呼吸（6）CO2釋放量＞O2吸收量，則細胞進行有氧呼吸和無氧呼吸，多余CO2來自無氧呼吸。第三十九頁，共五十頁。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量(néngliàng)酶C6H12O62C2H5OH（酒精(jiǔjīng)）+2CO2+能量酶C6H12O62C3H6O3（乳酸(rǔsuān)）+能量

酶有氧呼吸：無氧呼吸：（6）CO2釋放量＞O2吸收量，則細胞進行有氧呼吸和無氧呼吸，多余CO2來自無氧呼吸。（CO2釋放量/O2吸收量＝4/3時，有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖量相等）（7）酒精量＝CO2釋放量，則細胞只進行無氧呼吸（8）酒精量＜CO2釋放量，兩種方式都有，多余CO2來自有氧呼吸第四十頁，共五十頁。四、影響細胞(xìbāo)呼吸的因素（1）內(nèi)部(nèibù)因素①植物(zhíwù)類型水生植物＞旱生植物陽生植物＞陰生植物②器官種類：生殖器官＞營養(yǎng)器官③生長時期的差異：幼苗、開花時期升高，成熟期下降第四十一頁，共五十頁。四、影響(yǐngxiǎng)細胞呼吸的因素（1）外部(wàibù)因素影響呼吸作用的外部因素(yīnsù)有溫度、氧氣濃度、二氧化碳濃度、含水量等，其中主要是溫度。

通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸強度。與溫度影響酶催化效率的曲線特征一致。①溫度應用：生產(chǎn)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(chǎn)量的目的。第四十二頁，共五十頁。②氧氣(yǎngqì)濃度在氧氣濃度為零時，只進行無氧呼吸；氧氣濃度為10%以下(yǐxià)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。應用：1.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。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。2.無土栽培通入空氣，農(nóng)耕松土等都是為了(wèile)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(zhì)元素的吸收。第四十三頁，共五十頁。③二氧化碳(èryǎnghuàtàn)濃度應用：在密閉的地窖中，氧氣濃度(nóngdù)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。CO2是呼吸作用產(chǎn)生(chǎnshēng)的，從化學平衡角度分析，CO2濃度增加，呼吸速率下降。第四十四頁，共五十頁。④含水量應用：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(hūxīzuòyònɡ)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(hūxīzuòyònɡ)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(hūxīzuòyònɡ)，