5.3ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸.ppt

ATP的主要來源 細(xì)胞呼吸 拉瓦錫等在研究人的呼吸作用 拉瓦錫把呼吸作用比作碳和氫的 緩慢燃燒過程 有機(jī)物在經(jīng)過一系列的 最終或 并且的總過程 細(xì)胞呼吸的概念 細(xì)胞內(nèi) 氧化分解 生成CO2 釋放出能量 其他產(chǎn)物 又叫生物氧化 實(shí)質(zhì) 氧化分解有機(jī)物釋放能量 一 細(xì)胞呼吸的方式 1 呼吸作用與物質(zhì)的燃燒有什么共同點(diǎn) 兩者的共同點(diǎn)是 都是物質(zhì)的氧化分解過程 都能產(chǎn)生CO2等產(chǎn)物 并且都釋放出能量 2 呼吸作用能夠像燃料在體外燃燒那么劇烈嗎 不能 否則 組成細(xì)胞的化合物會迅速而徹底地氧化分解 能量會迅速地全部釋放出來 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)也就會遭到徹底的破壞 問題探討 在無氧條件下 細(xì)胞能夠通過無氧呼吸來釋放能量 但是 無氧呼吸比有氧呼吸釋放的能量要少許多 3 在無氧條件下 細(xì)胞還能夠通過呼吸作用釋放能量嗎 呼吸 機(jī)體與環(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 4 呼吸和呼吸作用的區(qū)別 思考 生物體內(nèi)主要的能源物質(zhì)是什么 糖類等有機(jī)物中的能量是怎樣被細(xì)胞利用的呢 探究細(xì)胞呼吸的方式 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 探究 酵母菌細(xì)胞呼吸的方式 小資料 若用30度的溫水把買來的一包鮮酵母化開 用它發(fā)一塊面團(tuán) 幾個小時后 面團(tuán)便會漸漸膨大 用手摳開里面 你會發(fā)現(xiàn)面團(tuán)里面變成蜂窩一樣 有許多空隙 并且你能聞到酒味和酵母菌產(chǎn)生的特殊香味所以我們吃的面包和饅頭比較松軟 味道也好 我們喝的啤酒白酒 醫(yī)院里的酒精 化妝品中的甘油 都是用酵母菌生產(chǎn)的 酵母菌的細(xì)胞里含有豐富的蛋白質(zhì)和維生素 所以也可以做成高級營養(yǎng)品添加到食品中 或用作飼養(yǎng)動物的高級飼料 酒精和CO2是酵母菌在什么條件產(chǎn)生的 有氧 無氧 作出假設(shè) 提出問題 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 配制培養(yǎng)液 控制有氧 無氧環(huán)境 自變量 因變量 無關(guān)變量 設(shè)置對比實(shí)驗(yàn) 通氣 怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生 這一原理可以用來檢測汽車司機(jī)是否喝了酒 橙色的重鉻酸鉀 K2Cr2O7 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 具體做法 讓司機(jī)呼出的氣體直接接觸到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 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 配制培養(yǎng)液 控制好有氧 無氧環(huán)境 3 科學(xué)檢測因變量 4 限制好無關(guān)變量 自變量 因變量 無關(guān)變量 設(shè)置對比實(shí)驗(yàn) 酒精和CO2是酵母菌在什么條件產(chǎn)生的 有氧 無氧 作出假設(shè) 提出問題 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 酒精和CO2是酵母菌在什么條件產(chǎn)生的 有氧 無氧 2 有氧呼吸產(chǎn)生大量CO2 無氧呼吸產(chǎn)生少量CO2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1 酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生CO2 無氧呼吸產(chǎn)生CO2和酒精 細(xì)胞呼吸的方式 酶 酶 細(xì)胞呼吸的概念 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 釋放出能量的過程 實(shí)驗(yàn)推論 再探究 有同學(xué)認(rèn)為 在有氧呼吸實(shí)驗(yàn)裝置中 的氫氧化鈉溶液不能完全吸收二氧化碳 以致可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有干擾 你同意嗎 你如何避免這種可能性的發(fā)生 以保證實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)謹(jǐn) 再探究 有人認(rèn)為 實(shí)驗(yàn)裝置中酒精和二氧化碳的產(chǎn)生是葡萄糖水溶液的純化學(xué)反應(yīng) 與酵母菌無關(guān) 你如何駁斥這種錯誤觀點(diǎn) 葡萄糖水溶液 葡萄糖水溶液 再探究 在某一次對有氧呼吸實(shí)驗(yàn)裝置的操作中 將酵母菌培養(yǎng)液取樣鑒定 鑒定出也含有酒精 這是為什么呢 如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作 再探究 為了控制無氧呼吸實(shí)驗(yàn)裝置中的氧氣 對酵母菌培養(yǎng)瓶采取用 形夾夾住橡皮管的方法進(jìn)行密封處理 結(jié)果發(fā)生了錐形瓶爆裂或橡皮塞被頂脫的現(xiàn)象 這是為什么呢 由此說明什么問題 再探究 在實(shí)驗(yàn)中 有同學(xué)發(fā)現(xiàn)和有氧裝置相連的澄清石灰水在出現(xiàn)渾濁后又慢慢變澄清了 因此 他覺得該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能說明酵母菌通過有氧呼吸產(chǎn)生了CO2 你如何看待這個問題 先渾濁后澄清 適宜的溫度條件下 在下列裝置中都加入活酵母 其中適于產(chǎn)生酒精的裝置是 訓(xùn)練遷移 A B C D 加入葡萄糖和水 加入葡萄糖 加入水 加入葡萄糖和水并不斷攪拌 A 要探究的問題 酒精和CO2是酵母菌在什么條件下產(chǎn)生的 自變量 指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱 給定的因素或條件 因變量 指實(shí)驗(yàn)中由于自變量而引起的變化和結(jié)果 是實(shí)驗(yàn)中要觀察的現(xiàn)象或結(jié)果或要記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 4 本實(shí)驗(yàn)中自變量是什么 因變量是什么 要設(shè)置幾個實(shí)驗(yàn)組 3 對比實(shí)驗(yàn) 設(shè)置兩個或兩個以上的實(shí)驗(yàn)組 通過對結(jié)果的比較分析 來探究某種因素與實(shí)驗(yàn)對象的關(guān)系 這樣的實(shí)驗(yàn)叫做對比實(shí)驗(yàn) 線粒體的結(jié)構(gòu)示意圖 二 有氧呼吸 有氧細(xì)胞呼吸的過程示意圖 有氧呼吸過程的圖解 有氧呼吸的三個階段 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 2CH3COCOOH 4 H 2ATP 丙酮酸 場所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 丙酮酸徹底分解 酶 6CO2 20 H 2ATP 場所 線粒體基質(zhì) 2CH3COCOOH 丙酮酸 H 的氧化 酶 12H2O 34ATP 場所 線粒體內(nèi)膜 24 H 6O2 6H2O 有氧呼吸三個階段的比較 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 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 38個ATP 細(xì)胞膜 線粒體 C6H12O6 6CO2 線粒體 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 第二階段 12H2O 6O2 酶 第一階段 第三階段 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 同時釋放出少量能量的過程 葡萄糖 過程 三 無氧呼吸 主要場所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 無氧呼吸總反應(yīng)式 C6H12O6 酶 2C3H6O3 乳酸 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH 酒精 2CO2 少量能量 酶 例 高等動物 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)動時 需要在相對較短的時間內(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 有氧呼吸與無氧呼吸的比較 有氧呼吸 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 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 釋放少量能量 合成2ATP 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提供能量 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 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 呼吸作用效率的判斷依據(jù) O2 有機(jī)物 葡萄糖 的消耗量 CO2 水的生成量 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 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 無氧呼吸 有氧呼吸 細(xì)胞呼吸 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 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 2 氧氣濃度 1 根據(jù)反應(yīng)物和生成物的種類判斷如果消耗氧氣 則一定是有氧呼吸 如果產(chǎn)物中有水 則一定是有氧呼吸 如果產(chǎn)物中有酒精或乳酸 則為無氧呼吸 例 現(xiàn)有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培養(yǎng)液 通入不同濃度的氧氣時 其產(chǎn)生的酒精和CO2的相對量如下圖所示 問 在氧濃度為a時A 酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸B 被分解的葡萄糖中約67 用于無氧呼吸C 被分解的葡萄糖中約33 用于無氧呼吸D 酵母菌停止無氧呼吸 B 2 根據(jù)反應(yīng)場所判斷有氧呼吸 第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中 第二 三階段在線粒體中 無氧呼吸 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中 例 下列四支試管中分別含有不同化學(xué)物質(zhì)和活性酵母茵細(xì)胞制備物 在適宜溫度下 會嚴(yán)生C02的試管有 葡萄糖 細(xì)胞膜已破裂的細(xì)胞 葡萄糖 線粒體 丙酮酸 線粒體 葡萄糖 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)A B C D B 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 A B C D 510152025 A點(diǎn) AC段 C點(diǎn)以后 B點(diǎn) 表示無氧呼吸與有氧呼吸速率相等 CO2釋放量表示 D點(diǎn) 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 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(diǎn)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(diǎn) 該器官的呼吸類型是 因?yàn)?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(diǎn)重合 其呼吸類型為 因?yàn)?4 由該曲線提示的原理 我們在進(jìn)行果實(shí)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(shí)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 例 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 25 20 15 10 5 0 A B C D 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 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 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) 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 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 3 在有氧呼吸過程中 氧氣的作用是 4 生物的細(xì)胞呼吸可分為 和 兩種類型 一般情況下供給肌肉活動的能量是通過 呼吸提供 其能源物質(zhì)主要是 有氧呼吸 無氧呼吸 有氧 葡萄糖 1 葡萄糖徹底氧化分解的主要場所在 2 人在劇烈運(yùn)動時 骨骼肌處于暫時缺氧狀態(tài) 可以通過無氧呼吸獲取能量 此時葡萄糖被分解為 線粒體 乳酸 課堂練習(xí) 5 生物的生命活動所需要的能量主要來自 糖類的氧化分解 脂類的氧化分解 蛋白質(zhì)的氧化分解 核酸的氧化分解 6 人體進(jìn)行有氧呼吸的主要場所是 肺細(xì)胞 內(nèi)環(huán)境 線粒體 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) A C 7 與有氧呼吸相比 無氧呼吸最主要的特點(diǎn)是 分解有機(jī)物 釋放能量 需要酶催化 有機(jī)物分解不徹底 8 新鮮蔬菜放在冰箱的冷藏室中 適當(dāng)延長保鮮時間的生理原因是A 呼吸作用減弱B 呼吸作用加強(qiáng)C 光合作用減弱D 促進(jìn)了物質(zhì)的分解 D A 9 種在湖邊的玉米 長期被水淹 生長不好 其原因是A 根細(xì)胞吸收水分過多B 營