第3節(jié)-ATP的主要來源-細胞呼吸

第五章

ATP的主要來源

——細胞呼吸本節(jié)重點1.細胞呼吸的概念及其與ATP形成的關系2.有氧呼吸和無氧呼吸的過程及其特點3.細胞呼吸的原理在生產(chǎn)和生活中的應用復習提問生物體生命活動的主要能源物質是什么？生物體新陳代謝所需能量的直接來源是什么？葡萄糖ATP那么：葡萄糖中儲存的能量如何轉化為生命活動所需要的直接能量ATP的呢？

細胞呼吸是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。細胞呼吸（呼吸作用）區(qū)別呼吸(運動)與細胞呼吸?“呼吸”和“呼吸作用”有什么區(qū)別？“呼吸”是指生物體或細胞吸入氧氣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

“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)。“呼吸”和“呼吸作用”有什么聯(lián)系？思考地窖取大姜夫妻吃大虧據(jù)報道，膠州膠萊鎮(zhèn)王壇村的一對夫婦，下地窖取大姜時因缺氧發(fā)生昏迷，經(jīng)治療這對夫婦已經(jīng)脫險。醫(yī)生告訴記者，張先生夫婦是因為地窖中氧氣不足，吸入過多的二氧化碳大腦缺氧造成的。思考：1、事故原因？

2、你的建議？探究1

方法建議：提醒農(nóng)民朋友進入儲存白菜、蘿卜、生姜等食物的地窖之前，將點燃的蠟燭送入窯內(nèi)，如果蠟燭熄滅了，應待充分通風以后再下去。事故原因：地窖中的生物在細胞呼吸過程中，吸收O2，產(chǎn)生CO2。為什么甜玉米放時間長了甜味會變淡，蘿卜放久了會空心？呼吸作用過程中：消耗糖類等有機物。探究3

為什么把手插進堆放一段時間的新鮮谷堆，會有潮濕和發(fā)燙的感覺？呼吸作用過程中：產(chǎn)生H2O，釋放熱量探究2

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(chǎn)生后代。以酵母菌為例探究細胞呼吸的方式？探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌：一種單細胞的真菌（真核生物），在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌．

實際上人們幾乎天天都在享受著酵母菌的好處。你能舉例嗎？

我們每天吃的面包和饅頭就是有酵母菌的參與制成的；我們喝的啤酒，也離不開酵母菌的貢獻提出問題：酵母菌在制作面包和饅頭及釀酒中起了什么作用？通過討論，找出自己不清楚的地方，確定要探究的問題。作出假設：酵母菌在什么條件下使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精?酵母菌在不同條件下產(chǎn)生的CO2是否一樣多?酵母菌在無氧條件下使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精酵母菌有氧呼吸比無氧呼吸產(chǎn)生的CO2多1.我們需為酵母菌提供呼吸作用的原料主要是什么？2.對比實驗：如何控制有氧和無氧的條件？3.怎樣鑒定有無CO2產(chǎn)生？如何比較CO2產(chǎn)生的多少？4.怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？5.怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？設計實驗：葡萄糖是細胞生命活動所需要的主要能源物質，常被形容為“生命的燃料”。觀察哪個裝置渾濁快且渾濁程度高將實驗裝置放到25--35度的環(huán)境中。橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下與乙醇化學反應，變成灰綠色溴麝香草芬藍水溶液變黃的時間對比實驗：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。對比實驗也是科學探究中常用的方法之一。實驗結果石灰水十分混濁培養(yǎng)液不能使重鉻酸鉀變灰綠石灰水有點混濁培養(yǎng)液使重鉻酸鉀變灰綠有氧條件，酵母菌產(chǎn)生大量的CO2無氧條件，酵母菌產(chǎn)生大量酒精和少量的CO2結論、交流和應用：酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生了酒精。

做饅頭時，酵母菌的細胞呼吸的方式主要是什么？釀酒時，酵母菌的細胞呼吸方式又是什么呢？做饅頭時，酵母菌主要進行有氧呼吸。釀酒時，酵母菌主要進行無氧呼吸。酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生大量CO2,無氧呼吸產(chǎn)生少量的CO2。思考：重鉻酸鉀可以檢測有無酒精存在。想一想，這一原理在日常生活中可以有什么用處？這一原理可以用來檢測汽車司機是否喝了酒．具體做法：讓司機呼出的氣體直接接觸到載有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．有氧呼吸無氧呼吸細胞呼吸的方式問題回顧：1.呼吸作用的場所是？主要是線粒體，還有細胞質基質2.線粒體的結構怎樣？雙膜結構，內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴（增大了內(nèi)膜的面積），嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質，內(nèi)膜和基質中都含有許多與呼吸作用有關的酶。C6H12O6有氧呼吸的過程：

丙酮酸酶CO2[H]能酶H2OO2H2O酶能第二階段第一階段第三階段細胞質基質線粒體基質線粒體內(nèi)膜酶H2O能[H]有氧呼吸的過程第一階段：C6H12O6（丙酮酸）第二階段：2CH3COCOOH+6H2O酶第三階段：24[H]+6O2C6H12O6+6O2

+6H2O6CO2+12H2O+能量酶總反應式：2CH3COCOOH+4[H]+能量6CO2+20[H]+能量酶12H2O+能量酶（大量）有氧呼吸三個階段的比較（1）C6H12O6酶2CH3COCOOH+4[H]+能量（2）2CH3COCOOH+6H2O6CO2+20[H]+能量酶（3）24[H]+6O212H2O+能量酶1.能量：都有能量的釋放，但以第三階段釋放的能量最多2.場所：第一階段在細胞質基質中，第二階段發(fā)生在線粒體基質中，第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上。3.氧氣：只有第三階段才需要氧氣，作用是氧化[H],生成水有氧呼吸的過程圖解五、有氧呼吸有氧呼吸的概念細胞在氧氣的參與下，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)生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP的過程。計算：

1mol葡萄糖通過有氧呼吸可釋放2870kj的能量，其中有1161kj的能量被轉移貯存到ATP中。那么，1mol葡萄糖通過有氧呼吸可形成____mol的ATP，其能量轉換效率是______。3840.5%問題探討1.呼吸作用與物質的燃燒有什么共同點？2.呼吸作用與物質在體外燃燒有什么區(qū)別嗎？物質分解的過程、產(chǎn)物都想同，并且都能釋放等量的能量有。①細胞呼吸是在溫和的條件下進行的；

②能量的釋放是在一系列的反應過程中逐步釋放的；③釋放的能量部分的以熱能的形式散失，部分的轉移貯存到ATP中。①場所：A細胞質基質b線粒體基質c線粒體內(nèi)膜②能量去向：一部分以熱能形式散失另一部分轉移到ATP中③總反應式：④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(chǎn)生_____和_____，釋放______,生成_________的過程。C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶(1709kJ/mol,約60%)(1161kJ/mol,約40%)氧多種酶葡萄糖CO2H2O能量徹底氧化分解大量ATP有氧呼吸小結無氧呼吸的過程葡萄糖丙酮酸[H]少量能量乙醇脫氫酶乳酸脫氫酶酒精+CO2乳酸酶1、酒精發(fā)酵：

C6H12O6酶2、乳酸發(fā)酵：C6H12O6六、無氧呼吸2CH3CH2OH（酒精）+2CO2+能量2C3H6O3（乳酸）+能量酶酵母菌和大多數(shù)的植物的無氧呼吸屬于此種類型乳酸菌和動物細胞及馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚細胞在缺氧時的無氧呼吸屬于此種類型問題思考：無氧呼吸有何意義和危害？無氧呼吸的概念細胞在缺氧的條件下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物進行不徹底的氧化分解，產(chǎn)生酒精或乳酸等中間產(chǎn)物，釋放少量能量，生成ATP的過程。無氧呼吸的特點氧氣的存在抑制了無氧呼吸的進行六、有氧呼吸與無氧呼吸的比較共同點實質：過程：葡萄糖丙酮酸有氧無氧CO2+H2O+能量（大量）C2H3OH+CO2+能量（少量）C3H6O3+能量（少量）氧化分解有機物，釋放能量都有丙酮酸（中間產(chǎn)物）的生成有氧呼吸和無氧呼吸的區(qū)別比較項目有氧呼吸無氧呼吸呼吸場所是否需氧物質代謝能量代謝主要在線粒體內(nèi)細胞質基質必需有氧的參與氧能抑制無氧呼吸將有機物徹底分解成CO2和H2O有機物分解不徹底,形成中間產(chǎn)物(酒精或乳酸）1mol2870

(kj)1161ATP熱能(38mol)葡萄糖1mol葡萄糖196.65（kj）61.08ATP(2mol)熱能同樣是分解葡萄糖，為何無氧呼吸只能釋放少量能量？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。

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。影響細胞呼吸的因素?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。CO2釋放量相對值O2（%）無氧呼吸有氧呼吸細胞呼吸影響細胞呼吸的因素?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。

2468102．氧氣濃度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(nóng)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。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(jù)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）1.00.5abco2釋放PO2吸收氣體交換相對值O2含量（%）0例題1: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(jù)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(nèi).CO2濃度O2濃度2520151050ABCD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細胞呼吸類型的判斷（以酵母為例）若只產(chǎn)生CO2，不消耗O2，則只進行無氧呼吸。若產(chǎn)生的CO2的摩爾數(shù)比吸收O2的摩爾數(shù)多，則兩種呼吸同時并存若產(chǎn)生CO2的摩爾數(shù)與吸收O2的摩爾數(shù)相等，則只進行有氧呼吸O2%CO2釋放量有氧呼吸無氧呼吸ABCDCO2的總量510152025A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。2.O2濃度(應用）一定范圍內(nèi)，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(chǎn)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。影響細胞呼吸的因素?3．二氧化碳濃度CO2是呼吸作用產(chǎn)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。影響細胞呼吸的因素?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。

1)從甲圖可知細胞呼吸最旺盛的溫度在

點;

AB段說明

.

溫度的作用主要是影響

.

2)乙圖中曲線Π表示

呼吸類型.如果曲線Ι描述的是水稻根細胞的細胞呼吸,那么DE段根細胞積累的物質是

.曲線Π表示的生理過程所利用的有機物是

.

有氧酒精葡萄糖B在一定范圍內(nèi),細胞呼吸速率隨溫度升高而加快酶的活性呼吸速率O2濃度ΙΠ乙DEA溫度BC甲呼吸速率

例題:2.如圖所示是外界條件對植物細胞呼吸速率的影響曲線:

八、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(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。課堂練習1.有氧呼吸分三個階段,三個階段的共同特點是都有能量的釋放,但釋放能量最多的是________;在線粒體中進行的是第________階段;第____階段需要O2,氧的作用是________;第____階段產(chǎn)生[H]最多；丙酮酸是第___階段的產(chǎn)物。第三階段二、三一三氧化[H]二2.現(xiàn)有甲酵母菌進行有氧呼吸,乙酵母菌進行發(fā)酵,若它們消耗等量的葡萄糖,則它們放出CO2

和吸收的O2之比是()A.3:1B.1:2C.4:3D.2:3C3.下列5支試管中分別含有不同化學物質和活性酵母菌細胞制備物。在適宜溫度條件下，會產(chǎn)生CO2的試管有（）①葡萄糖+已破裂的細胞②葡萄糖+線粒體③丙酮酸+線粒體④葡萄糖+細胞質基質（隔絕空氣）⑤丙酮酸+細胞質基質（隔絕空氣）A.①③④⑤B.①②④⑤C.①③④D.②③④A

51015202530相對濃度(％)相對值O2的吸收量CO2的釋放量P●1、在P點以前釋放的二氧化碳比吸收的氧氣多說明了什么問題？無氧呼吸強過有氧呼吸！??！2、在P點時吸收的氧氣量等于釋放的二氧化碳，此時有沒有無氧呼吸？此種氧氣濃度下無氧呼吸消失了?。?！3、在P點以