第3節(jié)-ATP的主要來源-細(xì)胞呼吸

第五章

ATP的主要來源

——細(xì)胞呼吸本節(jié)重點1.細(xì)胞呼吸的概念及其與ATP形成的關(guān)系2.有氧呼吸和無氧呼吸的過程及其特點3.細(xì)胞呼吸的原理在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用復(fù)習(xí)提問生物體生命活動的主要能源物質(zhì)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(zhuǎn)化為生命活動所需要的直接能量ATP的呢？

細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)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(xì)胞呼吸（呼吸作用）區(qū)別呼吸(運(yùn)動)與細(xì)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(xì)胞吸入氧氣和呼出二氧化碳的過程，而“呼吸作用”是指細(xì)胞內(nèi)有機(jī)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(chǔ)，沒有呼吸過程吸入的氧氣，就不能進(jìn)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(jìn)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(yīng)待充分通風(fēng)以后再下去。事故原因：地窖中的生物在細(xì)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(jī)物。探究3

為什么把手插進(jìn)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(xì)胞真菌，依賴外來的有機(jī)物進(jìn)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(xì)胞呼吸的方式？探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式酵母菌：一種單細(xì)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(xiàn)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(shè)：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(shè)計實驗：葡萄糖是細(xì)胞生命活動所需要的主要能源物質(zhì)，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(xué)反應(yīng)，變成灰綠色溴麝香草芬藍(lán)水溶液變黃的時間對比實驗：設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關(guān)系，這樣的實驗叫做對比實驗。對比實驗也是科學(xué)探究中常用的方法之一。實驗結(jié)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(jié)論、交流和應(yīng)用：酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生了酒精。

做饅頭時，酵母菌的細(xì)胞呼吸的方式主要是什么？釀酒時，酵母菌的細(xì)胞呼吸方式又是什么呢？做饅頭時，酵母菌主要進(jìn)行有氧呼吸。釀酒時，酵母菌主要進(jìn)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(jī)是否喝了酒．具體做法：讓司機(jī)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(xì)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2.線粒體的結(jié)構(gòu)怎樣？雙膜結(jié)構(gòu)，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(zhì)，內(nèi)膜和基質(zhì)中都含有許多與呼吸作用有關(guān)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)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(yīng)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)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(xì)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(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(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率是______。3840.5%問題探討1.呼吸作用與物質(zhì)的燃燒有什么共同點？2.呼吸作用與物質(zhì)在體外燃燒有什么區(qū)別嗎？物質(zhì)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(xì)胞呼吸是在溫和的條件下進(jìn)行的；

②能量的釋放是在一系列的反應(yīng)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(zhuǎn)移貯存到ATP中。①場所：A細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)b線粒體基質(zhì)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(zhuǎn)移到ATP中③總反應(yīng)式：④有氧呼吸概念：細(xì)胞在____的參與下，通過_______的催化作用，把_______等有機(jī)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(jié)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(xì)胞及馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚細(xì)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(xì)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(jī)物進(jìn)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(jìn)行六、有氧呼吸與無氧呼吸的比較共同點實質(zhì)：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(jī)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(zhì)代謝能量代謝主要在線粒體內(nèi)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)必需有氧的參與氧能抑制無氧呼吸將有機(jī)物徹底分解成CO2和H2O有機(jī)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(xì)胞呼吸的因素

影響細(xì)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(qiáng)；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(xì)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(dāng)降溫，抑制呼吸作用，減少有機(jī)物的消耗，可達(dá)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(xì)胞呼吸影響細(xì)胞呼吸的因素?在氧氣濃度為零時，只進(jìn)行無氧呼吸；氧氣濃度為10%以下時，既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無氧呼吸；氧氣濃度為10%以上時，只進(jìn)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(jī)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(qiáng)，分解的有機(jī)物也較多，一樣不利于蔬菜水果的保質(zhì)、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(qiáng)根部的有氧呼吸，保證能量供應(yīng)，促進(jìn)礦質(zhì)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(jìn)行果實和種子貯藏時，應(yīng)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(zhì)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(jìn)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(jìn)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(yīng)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(jìn)行的很慢而無氧呼吸也被氧氣抑制B-C細(xì)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(jìn)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(jìn)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(yīng)用）一定范圍內(nèi)，有氧呼吸隨氧氣濃度升高而增強(qiáng)，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(yùn)動是指人體細(xì)胞充分獲得氧的情況下所進(jìn)行的體育鍛煉。人體細(xì)胞通過有氧呼吸可以獲得較多的能量。

無氧運(yùn)動中，肌細(xì)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(xì)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(xué)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(xì)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(xué)反應(yīng)都是在水中進(jìn)行的，自由水含量增加，代謝加強(qiáng)。影響細(xì)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(fēng)干狀態(tài)，從而使呼吸作用降至最低，以減少有機(jī)物消耗。如果種子含水量過高，呼吸作用加強(qiáng)，使貯藏的種子堆中溫度上升，反過來又進(jìn)一步促進(jìn)種子的呼吸作用，使種子的品質(zhì)變壞。

1)從甲圖可知細(xì)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(xì)胞的細(xì)胞呼吸,那么DE段根細(xì)胞積累的物質(zhì)是

.曲線Π表示的生理過程所利用的有機(jī)物是

.

有氧酒精葡萄糖B在一定范圍內(nèi),細(xì)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(xì)胞呼吸速率的影響曲線:

八、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，有利于根系的生長及對礦質(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)的儲存時：控制氧氣的濃度，抑制其呼吸作用，減少有機(jī)物的消耗。課堂練習(xí)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(jìn)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(jìn)行有氧呼吸,乙酵母菌進(jìn)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(xué)物質(zhì)和活性酵母菌細(xì)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(xì)胞②葡萄糖+線粒體③丙酮酸+線粒體④葡萄糖+細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（隔絕空氣）⑤丙酮酸+細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（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(qiáng)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