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1、细胞呼吸的原理和应用第5章 第3节问题探讨人类无时无刻不在进行呼吸，进行O2和CO2的气体交换。细胞同样也是在一直进行着细胞呼吸。细胞呼吸也是和人体一样，只是在进行单纯的气体交换吗？一、细胞呼吸的概念细胞呼吸（呼吸作用）是指有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并且生成ATP的过程。细胞呼吸的类型有氧呼吸无氧呼吸细胞呼吸最常利用的能源物质是什么？葡萄糖直接与氧气发生化学反应的方程式是？葡萄糖(C6H12O6)C6H12O6+6O2 6CO2+12H2O点燃细胞呼吸如何利用葡萄糖发生反应释放能量的呢？问题探讨二、有氧呼吸1.主要场所：线粒体内膜外膜嵴基质向内折叠C6H
2、12O6(葡萄糖)酶4 H2 丙酮酸少量能量少量能量 6 CO26 H2O 酶 20 H 6 O2 12 H2O酶大量能量2.有氧呼吸的全过程图解：第一阶段：细胞质基质第二阶段：线粒体基质第三阶段：线粒体内膜还原型辅酶 NADH为什么葡萄糖不能在线粒体中氧化分解？线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，葡萄糖不能进入线粒体；线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。问题探讨3.有氧呼吸三个阶段的反应式C6H12O6酶2 C3H4O3+4 H+能量(少量)（丙酮酸）场所：细胞质基质 第一阶段 第二阶段酶6 CO2+20 H+能量(少量)场所：线粒体基质2 C3H4O3（丙酮酸）第三阶段酶12 H2O +能量（大量
3、）场所：线粒体内膜24 H+6 O2+6 H2O1.有线粒体的生物一定能进行有氧呼吸，但必须在有氧条件下。2.无线粒体的生物，有的也可以进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等。3.哺乳动物成熟的红细胞只进行无氧呼吸。【易错提醒】细胞膜行使线粒体内膜的功能。有些原核细胞没有线粒体，那么它们的有氧呼吸过程各个阶段在什么地方进行呢？问题探讨真核细胞原核细胞第一阶段第二阶段第三阶段线粒体内膜线粒体基质细胞质基质细胞质基质细胞质基质细胞膜 H H 1 mol葡萄糖彻底氧化分解，释放2870 kJ的能量，其中977.28 kJ储存在ATP中，其余以热能形式散失。试计算：1）有氧呼吸的能量转化效率2）有氧呼吸消
4、耗1 mol葡萄糖能合成多少ATP4.有氧呼吸过程中的能量转换转化效率=977.28/2870=34%产生ATP mol数=977.28/30.54=32 mol第1阶段：2mol第2阶段：2mol第3阶段：28mol糖类等有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能和热能（大部分）C6H12O6+6 O2+6 H2O 6 CO2+12 H2O+能量酶5.有氧呼吸总化学反应式：依据各个阶段的反应物和产物，写出有氧呼吸的总反应方程式，并标出O原子的转移过程。问题探讨6.概念：细胞在_的参与下，通过_的催化作用，把_等有机物_，产生_和_，释放_，生成_的过程。氧多种酶葡萄糖能量彻底氧化分解大量ATP
5、CO2 H2O 二、有氧呼吸思考：有氧呼吸与体外燃烧都是氧化分解，有哪些区别？1.在温和的条件下进行2.能量经过一系列的化学反应逐步释放3.有相当一部分能量储存在ATP中1.H2O第几阶段参与反应？第几阶段产生？2.O2第几阶段参与反应？CO2第几阶段产生？3.丙酮酸在哪里产生，在哪里被分解？4.H 产生的具体场所是？第二阶段反应，第三阶段产生第三阶段细胞质基质 线粒体基质细胞质基质、线粒体基质第二阶段【课堂检测】1.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（）A葡萄糖丙酮酸水B葡萄糖丙酮酸氧C葡萄糖氧水D葡萄糖丙酮酸二氧化碳2.让实验动物小白鼠吸入混有18O2的空气，
6、该小白鼠体内最先出现含18O的化合物是（）A.CO2 B.H2OC.C2H5OH D.C3H6O3DB【课堂练习】3.如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是()DA.中数值最大的是B.代表的物质名称是氧气C.产生的场所是线粒体D.某些原核生物能完成图示全过程【课堂练习】三、无氧呼吸当你在体育课或活动课上剧烈运动后，第二天为什么会出现肌肉酸疼的现象？买来的水果放在袋子里较长一段时间后，打开袋子可能会出现酒味，这又是为什么？三、无氧呼吸1.场所：细胞质基质2.过程：C6H12O6酶2 C3H4O3 4 H 能量(少量)第一阶段场所：细胞质基质与有氧呼吸第一阶段完全相同!第二阶段场所：细胞质基质
7、2 C3H4O3+4 H 酶酶2 C2H5OH(酒精)+2 CO22 C3H6O3(乳酸)3.无氧呼吸的总反应式C6H12O62 C3H6O3+少量能量酶C6H12O62 C2H5OH+2 CO2+少量能量酶 产乳酸的无氧呼吸 产乙醇的无氧呼吸适用生物或组织：人、动物、乳酸菌、甜菜的块根、马铃薯块茎、玉米的胚、胡萝卜的叶子等。适用生物或组织：绝大多数植物细胞、酵母菌等。4.无氧呼吸过程中的能量转换1 mol葡萄糖经过无氧呼吸，释放196.65 kJ的能量，其中61.08 kJ储存在ATP中，其余以热能形式散失。试计算：1）无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖能合成多少ATP2）为什么无氧呼吸只能释放少
8、量能量？剩余的能量都去哪了？产生ATP mol数=61.08/30.54=2 mol第1阶段：2mol第2阶段：0注意：无氧呼吸只在第一阶段产生少量能量，生产少量的ATP。葡萄糖的分解不彻底，还有大量的能量存留在酒精或乳酸中三、无氧呼吸5.概念：细胞在_的情况下，葡萄糖等有机物经过_分解，释放出_的过程。没有氧气参与不完全少量能量6.发酵：习惯上把微生物的无氧呼吸称作发酵。酒精发酵（酵母菌在无氧条件下 酿酒）乳酸发酵（乳酸菌 制作酸奶、泡菜）呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件分解产物能量ATP产生阶段相同点细胞质基质、线粒体细胞质基质氧气、多种酶无氧气、多种酶葡萄糖彻底分解为CO2和H2O
9、葡萄糖不彻底分解，形成乳酸或酒精和CO2释放大量能量释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中有氧呼吸的三个阶段均产生ATP仅在第一阶段产生ATP第一阶段反应完全相同；两种呼吸方式实质相同，都是分解有机物，释放能量。【课堂总结】有氧呼吸与无氧呼吸的比较【课堂总结】判断细胞呼吸的方式1.既无O2的吸收也无CO2 的释放，则呼吸方式为 2.无O2的吸收有CO2 的释放，则呼吸方式为3.既有O2的吸收也有CO2 的释放，且O2吸收量=CO2释放量，则呼吸方式为4.既有O2的吸收也有CO2 的释放，且O2吸收量 CO2释放量，则呼吸方式为5.若细胞O2吸收量 CO2释放量，说明：细胞呼吸的底物不是糖类
10、，可能是脂肪产乳酸的无氧呼吸产酒精的无氧呼吸只进行有氧呼吸或有氧呼吸与产乳酸的无氧呼吸同时进行同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸1.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是（）氧浓度a b c d CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol 酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol A.a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率 B.b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率 C.c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵 D.d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无
11、氧呼吸D全部无氧呼吸既有无氧也有有氧既有无氧也有有氧全部有氧呼吸【课堂练习】C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶【规律总结】若某一不进行光合作用的生物的细胞呼吸方式为有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸：有氧呼吸的强度：O2的吸收量=有氧呼吸CO2的释放量无氧呼吸的强度：酒精的产生量=无氧呼吸CO2的释放量细胞呼吸的总强度：CO2的释放量=有氧呼吸和无氧呼吸CO2的总释放量有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量=O2的吸收量16无氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量=CO2的释放量12当有氧呼吸和无氧呼吸的CO2释放量相等时，有氧呼吸
12、消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗的葡萄糖的13C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶【规律总结】若某一不进行光合作用的生物的细胞呼吸方式为有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸：【课堂总结】细胞呼吸细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并且生成ATP的过程。同时，细胞呼吸还是生物体代谢的枢纽。细胞呼吸CO2、H2O等甘油、氨基酸等非糖物质蛋白质的代谢脂质的代谢1.线粒体在合成ATP时，下列哪个条件不需要()A.基质中含有O2 B.基质中含有ADPC.基质中含有乳酸 D.基质中含有丙酮酸C【
13、课堂练习】2.下列关于细胞呼吸的叙述中，正确的是()A.酵母菌在有氧和无氧条件下产生的CO2都在线粒体中B.哺乳动物成熟的红细胞可运输O2，也可进行有氧呼吸C.剧烈运动时，人体内产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物D.细胞呼吸时，有机物中的能量是逐步释放的D3.如图为某同学所构建的在睛朗白天植物叶肉细胞的有氧呼吸过程图，下列相关叙述中正确的是()A.催化23过程的酶存在于线粒体内膜上，催化57过程的酶存在于线粒体基质中B.产生的8主要用于合成ATP，供给细胞生命活动的需要CC.4和7为同一种物质，在活细胞中含量最高D.图中的7是H2O，其中的氢最终都来自于图中的1【课堂练习】【课堂练习】
14、4.下图所示为不同距离的跑步过程中，有氧呼吸和无氧呼吸供能的百分比。下列说法中正确的是（）A.跑步距离越长，无氧呼吸供能所占比例越大B.1500m跑时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的量相当C.100m跑时，所需ATP主要由有氧呼吸产生D.马拉松跑时，肌肉细胞呼吸释放的CO2量与吸收的O2量之比为1:1D四、细胞呼吸原理的应用包扎伤口时，需用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口。防止厌氧微生物滋生。葡萄酒泡菜利用微生物或其他生物的细胞在有氧或无氧条件下繁殖或积累其他代谢产物。四、细胞呼吸原理的应用中耕松土(通气)水果、粮食的储存：储存水果、蔬菜：零上低温、低氧、高CO2、一定湿度储存粮食：
15、零上低温、低氧、高CO2、干燥促进根的呼吸，有利于无机盐的吸收四、细胞呼吸原理的应用皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。遇到这种情况，需及时清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清。知识总结：破伤风杆菌和乳酸菌是厌氧菌，只能进行无氧呼吸，O2对其细胞呼吸有抑制作用。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠无氧呼吸来获取能量，会引起人有肌肉酸胀乏力的感觉。提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。五、细胞呼吸的影响因素1.内因遗传因素（决定酶的种类和数量）（1）不同种类的植物呼吸作用强度不同：旱生水生 阴生阳生（2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸作用强度不同：幼苗、开花期 成
16、熟期（3）同一植物的不同器官呼吸速率不同：生殖器官 营养器官五、细胞呼吸的影响因素2.外因（1）温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸作用强度。应用：贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间。在农业上，例如大棚蔬菜夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗，提高产量。注意：恒温动物具有体温调节能力，体温不会随着外界温度变化而变化。因此，细胞呼吸速率不会随着环境温度变化呈现如图所示的变化。相反的，在外界温度较低时，恒温动物会通过增加呼吸速率来增加产热量进而维持体温恒定。五、细胞呼吸的影响因素2.外因（2）氧气浓度：氧气浓度对有氧呼吸强度的影响氧气浓度对无氧呼吸强度的影响一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，但氧浓度达到一定值时，不再增加(底物的量或酶的量限制）。无氧呼吸随氧浓度增加而受抑制，氧浓度达一定值时，被完全抑制。氧气浓度0b时：氧气浓度对酵母菌(或植物非绿色器官)的呼吸作用强度的影响。有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小。氧气浓度为0时：有氧呼吸速率为零，无氧呼吸速率最大，有机物消耗量较多。五、细胞呼吸的影响因素氧气浓度对酵母菌(或植物非绿色器官)
