高中生物必修一53ATP的主要來源——細胞呼吸

1、 事實上，所有生事實上，所有生活著的生物體中的每活著的生物體中的每一個活細胞都在時刻一個活細胞都在時刻進行著呼吸作用。進行著呼吸作用。 細胞呼吸是指細胞呼吸是指有機物有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的系列的氧化分解氧化分解，生成，生成二氧化碳二氧化碳或其他產(chǎn)或其他產(chǎn)物，釋放出物，釋放出能量能量并生成并生成ATPATP的過程。的過程。 18 18世紀，法國化學(xué)世紀，法國化學(xué)家家拉瓦錫拉瓦錫發(fā)現(xiàn)物質(zhì)燃燒發(fā)現(xiàn)物質(zhì)燃燒需要氧氣，并且把呼吸需要氧氣，并且把呼吸作用比作碳和氫的作用比作碳和氫的“緩緩慢燃燒過程慢燃燒過程”。 細胞呼吸是否一定需要氧呢？ 酵母菌是一種酵母菌是一種單細胞真菌單細胞真菌，在

2、有氧和無氧，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌兼性厭氧菌。 酵母菌能夠使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精，該過程是在酵母菌能夠使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精，該過程是在有氧還是在無氧條件下進行的？酵母菌的細胞呼吸會有氧還是在無氧條件下進行的？酵母菌的細胞呼吸會產(chǎn)生產(chǎn)生COCO2 2，而不同條件下產(chǎn)生的，而不同條件下產(chǎn)生的COCO2 2是否一樣多呢？是否一樣多呢？ 酵母菌在有氧情況下進行有氧呼吸，產(chǎn)生酵母菌在有氧情況下進行有氧呼吸，產(chǎn)生COCO2 2，在無氧情況下進行無氧呼吸，產(chǎn)生，在無氧情況下進行無氧呼吸，產(chǎn)生COCO2 2和和酒精。酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的酒精。酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的COC

3、O2 2較多。較多。 橙色的橙色的重鉻酸鉀重鉻酸鉀溶液在溶液在酸性酸性條件下與酒精條件下與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色灰綠色。（1 1）COCO2 2使澄清石灰水變渾濁。使澄清石灰水變渾濁。（2 2）COCO2 2使使溴麝香草酚藍溴麝香草酚藍水溶液由水溶液由 藍藍變變綠綠再變再變黃黃。COCO2 2的檢測：的檢測：酒精的檢測：酒精的檢測：（2 2）酵母菌無氧呼吸實驗中，如何控制無氧的條件？）酵母菌無氧呼吸實驗中，如何控制無氧的條件？（1 1）在酵母菌有氧呼吸的裝置中，）在酵母菌有氧呼吸的裝置中，NaOHNaOH的作用是什么？的作用是什么？超鏈接：探究酵母菌細胞呼吸的方式超鏈接

4、：探究酵母菌細胞呼吸的方式條件條件澄清石灰水澄清石灰水/ /出現(xiàn)的時間出現(xiàn)的時間重鉻酸鉀重鉻酸鉀-濃硫酸溶液濃硫酸溶液有氧有氧無氧無氧變混濁快變混濁快變混濁慢變混濁慢無變化無變化出現(xiàn)灰綠色出現(xiàn)灰綠色 酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。在酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。在有氧有氧條件條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生大量二氧化碳大量二氧化碳和和水；水；在在無氧無氧條件下，條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精，酒精，還產(chǎn)生少量的還產(chǎn)生少量的二氧化碳二氧化碳。 科學(xué)家通過大量的實驗證科學(xué)家通過大量的實驗證實，細胞呼吸可分為實，細胞呼吸可分為

5、有氧呼吸有氧呼吸和和無氧呼吸無氧呼吸兩種類型。兩種類型。 對于對于絕大多數(shù)絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細胞呼生物來說，有氧呼吸是細胞呼吸的吸的主要主要形式，這一過程必須有形式，這一過程必須有氧氧的參與。有氧的參與。有氧呼吸的主要場所是呼吸的主要場所是線粒體線粒體。 一般地說，線粒體均一般地說，線粒體均勻地分布在細胞質(zhì)中。但勻地分布在細胞質(zhì)中。但是，活細胞中的線粒體往是，活細胞中的線粒體往往可以往可以定向地運動定向地運動到代謝到代謝比較比較旺盛旺盛的部位。的部位。 線粒體的線粒體的內(nèi)膜上內(nèi)膜上和和基質(zhì)中基質(zhì)中含有許多種含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的與有氧呼吸有關(guān)的酶酶。C6H12O6 + 6H2O

6、+ 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量能量酶酶 有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖葡萄糖，其化學(xué)反應(yīng)式可以簡寫為：其化學(xué)反應(yīng)式可以簡寫為：（該反應(yīng)中產(chǎn)生的能量包括（該反應(yīng)中產(chǎn)生的能量包括ATPATP和和熱能熱能） 有氧呼吸的全過程十分復(fù)雜?？梢愿庞醒鹾粑娜^程十分復(fù)雜?？梢愿爬ǖ胤譃槔ǖ胤譃槿齻€階段三個階段，每個階段的化學(xué)反應(yīng)，每個階段的化學(xué)反應(yīng)都有相應(yīng)的都有相應(yīng)的酶酶催化。催化。CO2H2O酶酶2丙酮酸丙酮酸少量少量能量能量 H+葡萄糖葡萄糖酶酶12丙酮酸丙酮酸少量能量少量能量H+O2H2O酶酶3大量能量大量能量H+（細胞質(zhì)基質(zhì)）（細胞質(zhì)基質(zhì)）（線粒體基質(zhì)）（線

7、粒體基質(zhì)）（線粒體內(nèi)膜）（線粒體內(nèi)膜）線粒體線粒體H2 分 子分 子丙酮酸丙酮酸CO2葡萄糖葡萄糖釋放少量能量，釋放少量能量，形成少量形成少量ATPO2H釋放少量能量，釋放少量能量，形成少量形成少量ATPH2O釋放大量能量，釋放大量能量，形成大量形成大量ATP細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)H2O 有氧呼吸是指細胞在有氧呼吸是指細胞在氧氧的參與下，通的參與下，通過多種過多種酶酶的催化作用，把葡萄糖等有機物的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底徹底氧化分解，產(chǎn)生氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳二氧化碳和和水水，釋放，釋放能量能量，生成，生成許多許多ATPATP的過程。的過程。 除除酵母菌酵母菌以外，還有許多種以外，還有許多

8、種細菌細菌和和真真菌菌能夠進行無氧呼吸。此外，馬鈴薯塊莖、能夠進行無氧呼吸。此外，馬鈴薯塊莖、蘋果果實等蘋果果實等植物植物器官的細胞以及器官的細胞以及動物動物骨骼骨骼肌的肌細胞等，除了能夠進行有氧呼吸，肌的肌細胞等，除了能夠進行有氧呼吸，在缺氧條件下也能進行無氧呼吸。一般無在缺氧條件下也能進行無氧呼吸。一般無氧呼吸最常利用的物質(zhì)也是氧呼吸最常利用的物質(zhì)也是葡萄糖葡萄糖。C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）乳酸） + 少量少量能量能量C6H12O6 2C2H5OH(酒精酒精)+2CO2 + 少量能量少量能量 無氧呼吸的全過程，可以概括地分為無氧呼吸的全過程，可以概括地分為兩個階段，這兩個階段需

9、要不同兩個階段，這兩個階段需要不同酶酶的催化，的催化，但都是在但都是在細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的。中進行的。葡萄糖葡萄糖酶酶2丙酮酸丙酮酸少量能量少量能量H+丙酮酸丙酮酸+ +H H 2C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）（乳酸）酶酶丙酮酸丙酮酸+ +H H 2C2C2 2H H5 5OH + 2COOH + 2CO2 2酶酶或或C6H12O6 2C2H5OH（酒精）（酒精）+2CO2 + 少量能量少量能量酶酶C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）（乳酸）+ 少量能量少量能量酶酶C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 大量能量大量能量酶酶 同樣質(zhì)量的葡

10、萄糖氧化分解，為什么同樣質(zhì)量的葡萄糖氧化分解，為什么無氧呼吸釋放的能量比有氧呼吸少？無氧呼吸釋放的能量比有氧呼吸少？ 細胞在細胞在無氧無氧條件下，通過條件下，通過酶酶的催化作的催化作用，把葡萄糖等有機物氧化分解，產(chǎn)生用，把葡萄糖等有機物氧化分解，產(chǎn)生不不徹底徹底的氧化產(chǎn)物，釋放的氧化產(chǎn)物，釋放少量能量少量能量，生成，生成少少量量ATPATP的過程。的過程。微生物微生物在無氧條件下的呼吸。在無氧條件下的呼吸。（1 1）酒精發(fā)酵：）酒精發(fā)酵：酵母菌酵母菌C6H12O6 2C2H5OH（酒精）（酒精）+ 2CO2 + 能量能量酶酶（2 2）乳酸發(fā)酵：）乳酸發(fā)酵：乳酸菌乳酸菌C6H12O6 2C3H6

11、O3（乳酸）（乳酸）+ 能量能量酶酶超鏈接：顯微鏡下葡萄酒超鏈接：顯微鏡下葡萄酒發(fā)酵發(fā)酵不同生物在缺氧條件下的呼吸作用條件條件供應(yīng)能量方式供應(yīng)能量方式產(chǎn)物產(chǎn)物骨骼肌細胞骨骼肌細胞人人紅細胞紅細胞高等動物高等動物玉米胚、馬玉米胚、馬鈴薯塊莖等鈴薯塊莖等植植物物大多數(shù)植物大多數(shù)植物酵母菌酵母菌微微生生物物乳酸菌乳酸菌缺氧缺氧無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸酒精發(fā)酵酒精發(fā)酵C3H6O3、少量能量、少量能量C3H6O3 、少量能量、少量能量C3H6O3、少量能量、少量能量C3H6O3、少量能量、少量能量C2H5OH、CO2、少量能量、少量能量乳酸發(fā)酵乳酸

12、發(fā)酵C2H5OH、CO2、少量能量、少量能量C3H6O3、少量能量、少量能量 鋤地松土不僅可以鋤地松土不僅可以除除草草，還可以改善土壤的，還可以改善土壤的通通氣條件氣條件，有利于植物根細，有利于植物根細胞的胞的呼吸作用呼吸作用。從而為根。從而為根細胞從土壤中細胞從土壤中主動吸收主動吸收礦礦質(zhì)元素提供所需的能量。質(zhì)元素提供所需的能量。 農(nóng)民種地為什么要農(nóng)民種地為什么要“鋤禾鋤禾”呢？呢？超鏈接：鋤禾與植物的呼吸作用超鏈接：鋤禾與植物的呼吸作用 細胞呼吸要消耗有機物，使有機物積細胞呼吸要消耗有機物，使有機物積累減少。因此，對糧食儲藏和果蔬保鮮來累減少。因此，對糧食儲藏和果蔬保鮮來說，要說，要設(shè)法降

13、低細胞的呼吸強度設(shè)法降低細胞的呼吸強度，盡可能，盡可能減少有機物的消耗減少有機物的消耗。 為了抑制呼吸作為了抑制呼吸作用，果蔬儲藏時采用用，果蔬儲藏時采用降降低氧低氧濃度、充氮氣濃度、充氮氣或降低溫度等方法?；蚪档蜏囟鹊确椒?。 農(nóng)村廣泛采用密農(nóng)村廣泛采用密閉的土窖保存水果蔬閉的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自菜，也是利用水果自身產(chǎn)生的二氧化碳抑身產(chǎn)生的二氧化碳抑制呼吸的原理。制呼吸的原理。 糧食儲存時，要注意糧食儲存時，要注意降低溫度降低溫度和和保持干燥保持干燥，抑制呼吸作用，延長保存時間。例如水稻等種子抑制呼吸作用，延長保存時間。例如水稻等種子含水量超過含水量超過14.5%14.5%時，呼吸

14、速率會驟然增加，釋時，呼吸速率會驟然增加，釋放出的熱量和水分，會導(dǎo)致糧食霉變。放出的熱量和水分，會導(dǎo)致糧食霉變。有氧呼吸有氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸反應(yīng)場所反應(yīng)場所是否需氧是否需氧分解產(chǎn)物分解產(chǎn)物釋放能量釋放能量細胞質(zhì)基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體內(nèi)線粒體內(nèi)細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)需氧需氧不需氧不需氧【小結(jié)】或或有氧呼吸：有氧呼吸：無氧呼吸：無氧呼吸：【課堂練習(xí)】【例【例1 1】（】（20072007年學(xué)測）年學(xué)測） 生物體細胞有氧呼吸的最終生物體細胞有氧呼吸的最終產(chǎn)物是（產(chǎn)物是（ ） A A丙酮酸和丙酮酸和 H B H B乳酸乳酸 C C二氧化碳和水二氧化碳和水 D D酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳【例【例2 2】（】（20082008年學(xué)測）年學(xué)測） 某同學(xué)劇烈運動某同學(xué)劇烈運動后感到肌肉酸痛，主要原因是肌細胞產(chǎn)生后感到肌肉酸痛，主要原因是肌細胞產(chǎn)生并大量積累了（并大量積累了（ ） A A醋酸醋酸 B B酒精酒精 C C乳酸乳