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1、ATPATP的主要来源的主要来源细胞呼吸胞呼吸公开公开课第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第3 3节节 ATPATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸一、细胞呼吸的概念一、细胞呼吸的概念 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其它产物，列的氧化分解，生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成释放出能量并生成ATPATP的过程。的过程。二、细胞呼吸的方式二、细胞呼吸的方式有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸三、探究酵母菌三、探究酵母菌 细胞呼吸的方式细胞呼吸的方式（一）提出问题（一）提出问题（二）做出假设（二）做出假设:
2、（三）设计实验（三）设计实验特特别别关关注注的的问问题题1. 怎样控制有氧和无氧条件？怎样控制有氧和无氧条件？2. 怎样鉴定酒精和怎样鉴定酒精和CO2的产生？如何比较的产生？如何比较 CO2产生的多少？产生的多少？3. 怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生 活？活？酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。和酒精。1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶锥形瓶2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在、组装有氧呼吸和
3、无氧呼吸装置图，放置在25-35 的环境的环境 下培养下培养8-10小时。小时。3、检测、检测CO2的产生的产生4、检测酒精的产生、检测酒精的产生（1）取）取2支试管编号支试管编号（2）各取）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管毫升，注入试管（3）分别滴加）分别滴加0.5毫升重铬酸钾毫升重铬酸钾-浓硫酸溶液，轻轻振荡、混匀浓硫酸溶液，轻轻振荡、混匀实验步骤实验步骤有氧呼吸有氧呼吸无无氧氧呼呼吸吸（四）实验结果（四）实验结果1 . CO1 . CO2 2的放出情况：的放出情况： A A、B B两组都有两组都有COCO2 2的产生，但的产生，但A A组产生的组
4、产生的 CO CO2 2更多更多2 . 2 . 酒精产生的情况：酒精产生的情况： A A组没有酒精的产生，组没有酒精的产生，B B组产生了酒精。组产生了酒精。实验结论实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸（兼性厌氧菌）。（兼性厌氧菌）。在在有氧有氧条件下，通过细胞呼吸产生条件下，通过细胞呼吸产生大量大量的的CO2和和H2O;在在无氧无氧条件下条件下,通过细胞呼吸产生通过细胞呼吸产生酒精酒精和和少量少量的的CO2。二、细胞呼吸的方式二、细胞呼吸的方式有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸细胞呼吸细胞呼吸线粒体线粒体“动力工厂动力工厂”（有氧呼吸的主要场
5、所）（有氧呼吸的主要场所）外膜外膜内膜内膜嵴嵴外膜、内膜、嵴、基质（含少量外膜、内膜、嵴、基质（含少量DNADNA和有关酶）和有关酶）功能：功能：结构结构: :有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所（一）有氧呼吸（一）有氧呼吸1、有氧呼吸的主要场所、有氧呼吸的主要场所-线粒体线粒体2、有氧呼吸最常利用的物质、有氧呼吸最常利用的物质-葡萄糖葡萄糖有有氧氧呼呼吸吸的的过过程程图图解解(一一)、有氧呼吸、有氧呼吸有氧呼吸的过程有氧呼吸的过程第一阶段：第一阶段： C C6 6H H1212O O6 6（丙酮酸）（丙酮酸）第二阶段：第二阶段： 2CH 2CH3 3COCOOH + 6HCOCOOH + 6
6、H2 2O O酶酶第三阶段：第三阶段： 24 24H H + 6O + 6O2 2C C6 6H H1212O O6 6 + 6+ 6O O2 2 + 6H+ 6H2 2O O 6C 6CO O2 2 + 12H+ 12H2 2O O + + 能量能量酶酶总反应式：总反应式：2CH2CH3 3COCOOH + 4COCOOH + 4HH + + 能量能量6CO6CO2 2 + 20+ 20 HH + + 能量能量酶酶12H12H2 2O + O + 能量能量酶酶（大量）（大量）有氧呼吸有氧呼吸 场场 所所 反应物反应物 产产 物物 释能释能第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段有氧呼
7、吸三个阶段的比较有氧呼吸三个阶段的比较细胞质细胞质基质基质主要是主要是葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸HH少量少量丙酮酸丙酮酸H2OCOCO2 2、HH少量少量HH、O O2 2H H2 2O O大量大量线粒体线粒体基质基质线粒体线粒体内膜内膜对比对比场所：场所：细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体能量去向：能量去向： 一部分以热能形式散失一部分以热能形式散失 另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中总反应式：总反应式：有氧呼吸概念：有氧呼吸概念：细胞在细胞在细胞在细胞在_的参与下，通过的参与下，通过的参与下，通过的参与下，通过_的催化作用，把的催化作用，把的催化作用，把的催化作用，把_等有机物等
8、有机物等有机物等有机物_，产生，产生，产生，产生_和和和和_，释放，释放，释放，释放_,_,_,_,生成生成生成生成_的过程。的过程。的过程。的过程。C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO 6CO2 2+ 12H+ 12H2 2O +O +能量能量酶酶有氧呼吸小结有氧呼吸小结(1709kJ/mol,(1709kJ/mol,约约60%)60%)(1161kJ/mol,(1161kJ/mol,约约40%)40%)氧氧氧氧多种酶多种酶多种酶多种酶葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖COCOCOCO2 2 2 2H H H H2 2 2 2O O O O能量能量能量
9、能量彻底氧化分解彻底氧化分解彻底氧化分解彻底氧化分解许多许多许多许多ATPATPATPATP3838个个ATPATP无氧呼吸的过程无氧呼吸的过程葡葡 萄萄 糖糖丙丙 酮酮 酸酸H 少量能量少量能量少量能量少量能量 乙醇乙醇乙醇乙醇脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶 乳酸乳酸乳酸乳酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶酒精酒精 + CO2乳酸乳酸酶酶1 1、酒精发酵：、酒精发酵： C C6 6H H1212O O6 6酶酶2 2、乳酸发酵：、乳酸发酵： C C6 6H H1212O O6 6 五、无五、无 氧氧 呼呼 吸吸2 2CHCH3 3CHCH2 2OHOH（酒精）（酒精）+2CO+2CO2 2+ +能量能量2
10、 2C C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸）+ + 能量能量酶酶酵母菌和大多数的植物的无氧呼吸属于此种类型酵母菌和大多数的植物的无氧呼吸属于此种类型乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型胚细胞在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型问题思考问题思考：无氧呼吸有何意义和危害？：无氧呼吸有何意义和危害？场所：场所：场所：场所：细细细细胞胞胞胞质质质质基基基基质质质质无氧呼吸的概念无氧呼吸的概念 细胞在缺氧的条件下，通过多种酶的催细胞在缺氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物进行不彻底的氧化作用，把葡
11、萄糖等有机物进行不彻底的氧化分解，产生酒精或化分解，产生酒精或乳酸等中间产物乳酸等中间产物，释放，释放少量能量，生成少量能量，生成ATPATP的过程。的过程。无氧呼吸的特点无氧呼吸的特点氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸不不不不同同同同点点点点相相相相同同同同点点点点场场场场所所所所条件条件条件条件产产产产物物物物能量能量能量能量变变变变化化化化联联联联系系系系实质实质实质实质细细细细胞胞胞胞质质质质基基基基质质质质、线线线线粒体粒体粒体粒体细细细细胞胞胞胞质质质质基基基基质质质质需分子氧
12、、需分子氧、需分子氧、需分子氧、酶酶酶酶不需分子氧、需不需分子氧、需不需分子氧、需不需分子氧、需酶酶酶酶COCO2 2、H H2 2OO酒精和酒精和酒精和酒精和COCO2 2或乳酸或乳酸或乳酸或乳酸释释释释放大量能量，合成放大量能量，合成放大量能量，合成放大量能量，合成38ATP38ATP释释释释放少量能量，合成放少量能量，合成放少量能量，合成放少量能量，合成2ATP2ATP从葡萄糖分解从葡萄糖分解从葡萄糖分解从葡萄糖分解为为为为丙丙丙丙酮酮酮酮酸酸酸酸阶阶阶阶段相同，以后段相同，以后段相同，以后段相同，以后阶阶阶阶段不同段不同段不同段不同分解有机物，分解有机物，分解有机物，分解有机物，释释释
13、释放能量，合成放能量，合成放能量，合成放能量，合成ATPATP1 1 1 1、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。四、呼吸作用的意义：四、呼吸作用的意义：2 2 2 2、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。 影响细胞呼吸的因素影响细胞呼吸的因素1、温度、温度 呼吸作用在最适呼吸作用在最适温度（）温度（）时最强；时最强；2、氧气、氧气 在氧
14、气浓度为零时，在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；氧气浓只进行无氧呼吸；氧气浓度为度为10%以下时，既进行以下时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼有氧呼吸，又进行无氧呼吸；氧气浓度为吸；氧气浓度为10%以上以上时，只进行有氧呼吸。时，只进行有氧呼吸。（5%）保存）保存 细胞呼吸类型的细胞呼吸类型的判断（以酵母为判断（以酵母为例）例）1、若只产生、若只产生CO2，不消耗，不消耗O2，则只进行无氧呼吸，则只进行无氧呼吸（如（如A点）。点）。2、若产生的、若产生的CO2的摩尔数比吸收的摩尔数比吸收O2的摩尔数的摩尔数多，则两种呼吸同时并存（图中多，则两种呼吸同时并存（图中AC段）。段）。O2%CO2释释放
15、放量量ABCDCO2的总量的总量 5 10 15 20 25无氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸细胞呼吸类型的细胞呼吸类型的判断（以酵母为判断（以酵母为例）例）3、若产生、若产生CO2的摩尔的摩尔数与吸收数与吸收O2的摩尔数的摩尔数相等，则只进行有氧相等，则只进行有氧呼吸（图中呼吸（图中C点以后）。点以后）。4、B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（CO2释放释放量表示），此时量表示），此时CO2的总释放量最低。的总释放量最低。D点表示点表示O2浓浓度超过一定值（度超过一定值（10%）以上时。无氧呼吸消失，说明）以上时。无氧呼吸消失，说明有有O2存在时，无氧呼吸受到
16、抑制。存在时，无氧呼吸受到抑制。O2%CO2释释放放量量有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸ABCDCO2的总量的总量 5 10 15 20 253、CO24、水、水 从化学平衡角度析，从化学平衡角度析，CO2浓度增加，呼吸速浓度增加，呼吸速率下降率下降 呼吸作用的各种化学反呼吸作用的各种化学反应都是在水中进行的，应都是在水中进行的，自由水含量增加，代谢自由水含量增加，代谢加强加强 六、细胞呼吸原理的应用六、细胞呼吸原理的应用细胞呼吸的中间产物是各种有机物细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产实践中有广泛的应用。生产实践中有广泛的应用。 1.
17、发酵技术发酵技术 2.农业生产农业生产 3.粮食储藏和果蔬保鲜粮食储藏和果蔬保鲜 4 . .医学上医学上1.1.发酵技术发酵技术生产啤酒、果酒和白酒等生产啤酒、果酒和白酒等（egeg: :建瓯红酒）建瓯红酒）生产乳酸类、柠檬酸类饮料生产乳酸类、柠檬酸类饮料生产味精、酱油和醋生产味精、酱油和醋应用于垃圾、废水的处理应用于垃圾、废水的处理利用发酵产生沼气利用发酵产生沼气 2.2.农业生产农业生产 细细胞呼吸胞呼吸为为植物吸收植物吸收营营养物养物质质、细细胞的分裂、植株的生胞的分裂、植株的生长长和和发发育等提育等提供能量和各种原料，因此，在供能量和各种原料，因此，在农业农业生生产产上，要上，要设设法
18、适当增法适当增强强细细胞呼吸，以胞呼吸，以促促进进作物的生作物的生长发长发育。育。 例：水稻生例：水稻生产产中的适中的适时时露田和晒田露田和晒田等措施的等措施的实质实质就是就是为为了改善土壤通气了改善土壤通气条件以增条件以增强强根系的根系的细细胞呼吸。胞呼吸。3.3.粮食储藏和果蔬保鲜粮食储藏和果蔬保鲜 细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来累减少。因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法降低细胞的呼吸强度，尽可说，又要设法降低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。能减少有机物的消耗等。 粮食储藏粮食储藏 果蔬保鲜果蔬保鲜粮食储
19、藏粮食储藏 粮食粮食储储藏藏时时，要注意降低温度和，要注意降低温度和保持干燥，降低氧保持干燥，降低氧浓浓度、抑制度、抑制细细胞呼胞呼吸，延吸，延长长保存期限。保存期限。 例：稻谷等种子含水量超例：稻谷等种子含水量超过过14.5时时，呼吸速率就会，呼吸速率就会骤骤然增加然增加 ，释释放出的放出的热热量和水分，会量和水分，会导导致粮食霉致粮食霉变变。果蔬保鲜 为为了抑制了抑制细细胞呼吸，果蔬胞呼吸，果蔬储储藏藏时时采用采用降低氧降低氧浓浓度、冲氮气或降低温度等方法。度、冲氮气或降低温度等方法。 例：苹果、梨、柑、橘等果例：苹果、梨、柑、橘等果实实在在01时时可可储储藏几个月不坏；荔枝一般只能藏几个
20、月不坏；荔枝一般只能短期保短期保鲜鲜，但采用低温速，但采用低温速冻冻等方法可保等方法可保鲜鲜68个月。个月。 农农村广泛采用密村广泛采用密闭闭的土窖保存水果蔬的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身菜，也是利用水果自身产产生的二氧化碳抑生的二氧化碳抑制制细细胞呼吸的原理。胞呼吸的原理。4 . 在医学上在医学上 利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖型细菌的繁殖 18 12 6 0现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和浓度的氧气时，其产生的酒精和COCO2 2 2 2的量如图所示。的量如图
21、所示。问：在问：在O O2 2 2 2浓度为浓度为a a时时A A、酵母菌只进行发酵、酵母菌只进行发酵B B、6767的葡萄糖用于的葡萄糖用于 无氧呼吸无氧呼吸C C、3333的葡萄糖用于的葡萄糖用于 无氧呼吸无氧呼吸D D、酵母菌停止无氧呼吸、酵母菌停止无氧呼吸a O2%CO2酒精酒精名校学案名校学案P47P47课课 堂堂 练练 习习 1. 1.有氧呼吸分三个阶段有氧呼吸分三个阶段, ,三个阶段的共同特点是三个阶段的共同特点是都有能量的释放都有能量的释放, ,但释放能量最多的是但释放能量最多的是_;_;在在线粒体中进行的是第线粒体中进行的是第_阶段阶段; ;第第_阶段需阶段需要要O O2,2
22、,氧的作用是氧的作用是_;_;第第_阶段产生阶段产生HH最最多；丙酮酸是第多；丙酮酸是第_阶段的产物。阶段的产物。第三阶段第三阶段二、三二、三一一三三氧化氧化HH二二2. 2. 现有甲酵母菌进行有氧呼吸现有甲酵母菌进行有氧呼吸, ,乙酵母菌进行发乙酵母菌进行发 酵酵, ,若它们消耗等量的葡萄糖若它们消耗等量的葡萄糖, ,则它们放出则它们放出COCO2 2 和吸收的和吸收的O O2 2之比是之比是 ( ) ( ) A.3 A.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3C3. 3. 下列下列5 5支试管中分别含有不同化学物质和活性支试管中分别含有不同化学物质
23、和活性 酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下，会产酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下，会产 生生COCO2 2的试管有的试管有 （ ） 葡萄糖葡萄糖+ +已破裂的细胞已破裂的细胞 葡萄糖葡萄糖+ +线粒体线粒体 丙酮酸丙酮酸+ +线粒体线粒体 葡萄糖葡萄糖+ +细胞质基质（隔细胞质基质（隔 绝空气）绝空气） 丙酮酸丙酮酸+ +细胞质基质（隔绝空气）细胞质基质（隔绝空气） A. B. C. D. A. B. C. D.C 4. 4.右图表示在储存蔬右图表示在储存蔬菜、水果时，大气中菜、水果时，大气中O O2 2的的浓度对植物组织内浓度对植物组织内COCO2 2产产生的影响，试分析：生的影响，试分析
24、：释释放放的的相相对对值值CO2 （1 1）A A点表示植物组织点表示植物组织释放释放COCO2 2较多，这些较多，这些COCO2 2是是_的产物。的产物。 （2 2）由）由A A到到B B， CO CO2 2的释放量急剧减小，其原因的释放量急剧减小，其原因是是_。 （3 3）由）由B B到到C C， CO CO2 2的释放量又不断增加，其主的释放量又不断增加，其主要原因是要原因是_； 到到C C点以点以后后COCO2 2的释放量不再增加，其主要原因是的释放量不再增加，其主要原因是_。随随O2的增加，无氧呼吸受到抑制的增加，无氧呼吸受到抑制随氧浓度增大，有氧呼吸不断加强随氧浓度增大，有氧呼吸不
25、断加强无氧呼吸无氧呼吸 受线粒体受线粒体数量限制，有氧呼吸不再加强数量限制，有氧呼吸不再加强5.5.陆生植物不能长期忍受无氧呼吸，这是因为陆生植物不能长期忍受无氧呼吸，这是因为 产生的酒精对细胞有毒害产生的酒精对细胞有毒害 产生的乳酸对产生的乳酸对 细胞有毒害细胞有毒害 没有专门的无氧呼吸结构没有专门的无氧呼吸结构 产生的能量太少产生的能量太少 （ ） A. B. C. D. A. B. C. D.D6.6.关于无氧呼吸的叙述中，正确的是关于无氧呼吸的叙述中，正确的是 ( ) ( ) A. A.不产生不产生COCO2 2 B. B.一定产生一定产生COCO2 2 C. C.不形成不形成ATP D.ATP D.物质氧化分解不彻底物质氧化分解不彻底D结束结束
