ATP的主要來源—細(xì)胞呼吸上課.ppt

1、10月7日，2013年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)在瑞典揭曉，美國科學(xué)家詹姆斯E羅斯曼和蘭迪謝克曼、德國科學(xué)家托馬斯聚德霍夫共享獎(jiǎng)項(xiàng)。他們的研究揭示了細(xì)胞如何組織其轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)“囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)”的奧秘。,有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成CO2或其他產(chǎn)物，并且釋放出能量的總過程。,細(xì)胞呼吸的概念：,又叫生物氧化。,實(shí)質(zhì)：氧化分解有機(jī)物釋放能量,根據(jù)是否需要氧分為：,有氧呼吸,無氧呼吸,（主要形式）,現(xiàn)在地球上絕大多數(shù)生物的呼吸方式以哪種為主？為什么？,思考：,有氧呼吸 因?yàn)榧?xì)胞呼吸的目的是為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量，有氧呼吸比無氧呼吸放能效率高得多，所以有氧呼吸得到較大發(fā)展，成為主要方式。,呼吸：機(jī)體與

2、環(huán)境之間O2和CO2交換的過程。,細(xì)胞呼吸也稱呼吸作用,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CO2或其他物質(zhì)，釋放出能量并生成ATP 的過程。,對比,呼吸和呼吸作用的區(qū)別,C6H12O6,6CO2,酶,6H2O,12H2O,線粒體,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),一、有氧呼吸,有氧呼吸的三個(gè)階段,葡萄糖的初步分解,場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),丙酮酸徹底分解,場所：線粒體基質(zhì),H的氧化,場所：線粒體內(nèi)膜,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、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(zhuǎn)移到ATP中,總反應(yīng)式：,有

3、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_(tái),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,無氧呼吸：一般是指細(xì)胞在缺氧的條件下，通過酶的催化作用，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程。,葡萄糖,過程：,酒精+CO2+少量能量,酶,（大部分高等植物、酵母菌）,（馬鈴薯塊莖、玉米胚、脊椎動(dòng)物肌細(xì)胞、乳酸菌）,二、無氧呼吸,場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),無氧呼吸總反應(yīng)式,C6H12O6,酶,2 C3H6O3(乳酸),+ 少量能量,C6

4、H12O6,2 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(jìn)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(yīng)缺氧環(huán)境條件。 人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要在相對較短的時(shí)間內(nèi)消耗大量的能量，肌肉細(xì)胞則以無氧呼吸的方式供給能量，滿足人體的需要。,三、有氧呼吸與無氧呼吸的比較,有氧呼吸

5、,無氧呼吸,不同點(diǎn),相同點(diǎn),場所,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、需酶,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(三個(gè)階段都有）,釋放少量能量，合成 2ATP（第一階段有）,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(zhì)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(dòng)提供能量

6、。,四、呼吸作用的意義：,2.呼吸過程能為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。,思考：有氧呼吸中氧元素的來源和去路,特別提醒,有氧呼吸與線粒體 (1)有氧呼吸的場所并非只是線粒體： 真核細(xì)胞有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。 原核細(xì)胞無線粒體，在細(xì)胞膜上和細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行有氧呼吸（硝化細(xì)菌、藍(lán)藻）。 (2)無線粒體的真核細(xì)胞(生物)只能進(jìn)行無氧呼吸，如 哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞和蛔蟲等。,典例導(dǎo)悟 下列有關(guān)呼吸作用的敘述中，錯(cuò)誤的是() A蛔蟲進(jìn)行無氧呼吸 B哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞只能進(jìn)行無氧呼吸 C長跑時(shí)，人體產(chǎn)生的CO2是有氧呼吸和無氧呼吸的共同產(chǎn)物 D發(fā)酵和無氧呼吸并不是同一概念,答案C,自主梳理 1ATP

7、產(chǎn)生速率與O2供給量之間的關(guān)系,(1)A點(diǎn)表示在無氧條件下，細(xì)胞可進(jìn)行無氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)生少量ATP。 (2)AB段表示隨O2供應(yīng)量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生速率隨之增加。 (3)BC段表示O2供應(yīng)量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生速率不再加快，此時(shí)的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。,2.呼吸作用類型的判斷,(3)若有H2O產(chǎn)生，則一定有有氧呼吸。,且有氧呼吸分解的底物為葡萄糖,3影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素及其在實(shí)踐中的應(yīng)用 (1)呼吸速率與溫度的關(guān)系,溫度對呼吸速率的影響是通過影響酶的活性實(shí)現(xiàn)的。最適溫度時(shí)，細(xì)胞呼吸最強(qiáng)；超過最適溫度呼吸酶活性降

8、低，甚至變性失活，細(xì)胞呼吸受抑制；低于最適溫度酶活性下降，細(xì)胞呼吸受抑制。 生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下儲(chǔ)存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培過程中，夜間適當(dāng)降低溫度，降低細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗，提高產(chǎn)量。,(2)呼吸速率與O2濃度的關(guān)系,O2濃度低時(shí)，無氧呼吸占優(yōu)勢；隨O2濃度增大，無氧呼吸逐漸被抑制，有氧呼吸不斷加強(qiáng)；但當(dāng)O2濃度達(dá)到一定值后，隨O2濃度增大，有氧呼吸不再加強(qiáng) (受呼吸酶數(shù)量和活性等因素的限制)。,生產(chǎn)上常利用適當(dāng)降低氧氣濃度等能夠抑制細(xì)胞呼吸減少有機(jī)物消耗的原理來延長蔬菜、水果的保鮮時(shí)間； 中耕松土增加根的有氧呼吸； 在醫(yī)療上選用透氣的消毒紗布或松軟的“創(chuàng)可貼”包扎傷口，可

9、抑制厭氧病原菌的繁殖。,(3)呼吸速率與含水量的關(guān)系,在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。 在作物種子儲(chǔ)藏時(shí)，將種子風(fēng)干，降低自由水含量，以減弱細(xì)胞呼吸，減少有機(jī)物的消耗。,（4）CO2的濃度,CO2是細(xì)胞呼吸的抑制劑。例：地窖儲(chǔ)存食物,植物種子儲(chǔ)存的適宜條件：,蔬菜水果儲(chǔ)存的適宜條件：,低溫、低氧、干燥,低溫、低氧、適宜濕度,為延長水果的保存時(shí)間，一般向保鮮袋內(nèi)充入N2或CO2的目的_。,抑制細(xì)胞呼吸,為促進(jìn)植物根系從土壤中吸收礦質(zhì)元素離子，常采用疏松土壤的方法，原因是_ _,根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子 的方式為主動(dòng)運(yùn)輸，疏松土壤能促進(jìn)根細(xì)胞的有氧 呼吸，為吸收

10、離子提供能量,實(shí)驗(yàn)課題 探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式,實(shí)驗(yàn)原理 1、酵母菌是單細(xì)胞真菌屬于兼性厭氧菌。進(jìn)行有氧 呼吸產(chǎn)生水和CO2 ，無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2 。 2、 CO2的檢測方法 （1）CO2使澄清石灰水變渾濁 （2） CO2使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃 3、酒精的檢測 橙色的重酪酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變 成灰綠色。,二 作出假設(shè),一 提出問題,三 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),四 進(jìn)行實(shí)驗(yàn),五 分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論,六 表達(dá)和交流,探究實(shí)驗(yàn)的一般方法步驟,探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式,思考,1、本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？ 2、因變量是什么？ 3、設(shè)幾組實(shí)驗(yàn)？屬于對照實(shí)驗(yàn)還是對比實(shí)驗(yàn)？ （2個(gè)）（對

11、比實(shí)驗(yàn)） 4、怎樣保證酵母菌在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中能正常生活（怎樣控制無關(guān)變量） ？ 配制適宜的酵母菌培養(yǎng)液，酵母菌屬異養(yǎng)型生物，培養(yǎng)液中必須含有現(xiàn)成的有機(jī)物。 溫度控制在2535,三 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：,（有無氧氣）,(是否有CO2和酒精產(chǎn)生),（相同且適宜）,5、怎樣控制有氧和無氧的條件？ 6、怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？有無CO2產(chǎn)生？如何比較產(chǎn)生的CO2多少？,A組,B組,控制有氧和無氧的條件,通入O2,檢驗(yàn)是否有CO2氣體產(chǎn)生。,檢驗(yàn)是否有CO2氣體產(chǎn)生。,鑒定有無二氧化碳產(chǎn)生,1、二氧化碳可使澄清的石灰水變混濁；,2、也可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。,鑒定有無酒精產(chǎn)生,橙色的重鉻酸鉀(K2Cr

12、2O7)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,酵母菌培養(yǎng)液,澄清石灰水,無氧情況下的實(shí)驗(yàn)裝置,B,B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。想一想這是為什么？,（B瓶中有一定量O2，待其被消耗完。）,酵母菌培養(yǎng)液,澄清石灰水,有氧情況下的實(shí)驗(yàn)裝置,這樣連接行嗎？,通入空氣,有氧情況下的實(shí)驗(yàn)裝置,NaOH的作用是什么？,A,通入空氣,除去空氣中CO2,步驟一：配制酵母菌培養(yǎng)液,A組,B組,實(shí)驗(yàn)步驟,步驟二：組裝有氧呼吸和無氧呼吸裝置，放置在25-35 環(huán)境下培養(yǎng)8-9小時(shí)。,A實(shí)驗(yàn)組(有氧情況下),步驟三：鑒定是否有CO2產(chǎn)生;鑒定是否有酒精產(chǎn)生,A組,B組,橙色,實(shí)驗(yàn)

13、步驟,橙色,變混濁快,不出現(xiàn)灰綠色,變混濁慢,出現(xiàn)灰綠色,四 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察、記錄, 酵母菌在有氧和無氧條件下均能進(jìn)行細(xì)胞 呼吸，均能產(chǎn)生二氧化碳 在有氧的條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn) 生大量的二氧化碳。 在無氧的條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn) 生酒精和少量的二氧化碳。,五 分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論,B瓶封口放置一段時(shí)間,待酵母菌將B瓶中的氧消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶,進(jìn)入A瓶的空氣先經(jīng)過NaOH的錐形瓶，除去空氣中的CO2,注意：,1.實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵步驟,2.該實(shí)驗(yàn)是對比實(shí)驗(yàn)，有氧和無氧條件的實(shí)驗(yàn)都為實(shí)驗(yàn)組,（1） 只進(jìn)行有氧呼吸； （2） 只進(jìn)行無氧呼吸； （3） 有氧呼吸、無氧呼吸都有。,探究酵母菌細(xì)胞呼吸類型的裝置,1左移，2不動(dòng)，,1不動(dòng)，2右移，,1左移，2右移，,預(yù)測結(jié)果及結(jié)論：,紅色液滴,紅色液滴,在上述這個(gè)裝置中， 1、若把酵母菌改為乳酸菌，液滴移動(dòng)有何變化？ 2、若采用以上裝置研究綠色植物的細(xì)胞呼吸，在 外界條件上應(yīng)特別注意什么？,(1)為防止微生物呼吸對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置進(jìn)行滅菌，所測的種子進(jìn)行消毒處理。 (2)對照組的設(shè)置：為防止氣壓、溫度等物理膨脹因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，將所測定的生物滅活(將種子煮熟)，其他條件均不變。 (3)若選用綠色植物作實(shí)驗(yàn)材料，測定細(xì)胞呼吸速率，需將