生物必修53《ATP的主要来源——细胞呼吸》(新人教版-必修1)-Hooker.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,复 习 提 问,生物体生命活动的主要能源物质是什么？,生物体新陈代谢所需能量的直接来源是什么？,葡萄糖,ATP,那么：葡萄糖中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量,ATP,的呢？,呼吸作用,第,3,节,ATP,的主要来源,细胞呼吸,问题探讨,18,世纪，法国化学家,拉瓦锡,发现物质燃烧时需氧气，并把呼吸作用比作“缓慢燃烧过程”。后来人们发现呼吸作用的实质是有机物氧化分解，并释放能量。,1.,呼吸作用与有机物的燃烧有什么共同点？,两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；,都能产生,CO,2,等产物，并且都释放出能量。,2.,呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？,不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。,问题探讨,在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。,但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。,3.,在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放,能量吗？,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,二氧化碳或其他产物,，释放出,能量,并生成,ATP,的过程。,一、细胞呼吸,（呼吸作用）,区别呼吸,(,运动,),与细胞呼吸,?,酒精和,CO2,是酵母菌在什么条件下产生的？,有氧和无氧条件下产生的,CO2,是否一样多？,思考,提出问题,假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。,如何设置实验组呢？,实验组,组,A,：有氧条件,组,B,：无氧条件,作出假设,3,、设计实验,（对比实验）,有氧条件下产生二氧化碳，无氧条件下产生酒精,有氧条件下产生酒精和二氧化碳，无氧条件下产生二氧化碳,有氧和无氧条件下都产生了二氧化碳和酒精,本实验的自变量和因变量分别是什么？,怎样控制有氧和无氧的条件？,怎样鉴定有无二氧化碳产生？如何比较产生二氧化碳产生的多少,?,怎样鉴定有无酒精产生？,怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？,怎样鉴定有无酒精产生？,这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒,怎样鉴定有无,二氧化碳,产生？,二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊；也可使,溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据混浊程度或变成黄色的时间长短检测产生二氧化碳的多少,橙色的重铬酸钾,(K,2,Cr,2,O,7,),溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色,具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬,根据实验需要，理清实验步骤,配制酵母菌培养液,控制有氧、无氧环境,科学检测因变量,限制好无关变量,二 探究酵母菌细胞呼吸的方式,步骤一：配制酵母菌培养液,10g,酵母菌,+240mL5%,葡萄糖溶液,A,组,B,组,实验步骤,二 探究酵母菌细胞呼吸的方式,步骤二：,A,实验组,(,有氧情况下,),实验步骤,二 探究酵母菌细胞呼吸的方式,步骤二：,B,实验组,(,无氧情况下,),实验步骤,二 探究酵母菌细胞呼吸的方式,步骤三：鉴定是否有,CO,2,产生,;,鉴定是否有酒精产生,0.5mL,重铬酸钾的浓硫酸溶液,A,组,B,组,橙色,实验步骤,橙色,条件,澄清石灰水,/,出现的时间,重铬酸钾,-,浓硫酸溶液,有氧（,A),无氧,(B),变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,实验现象及分析,4,、进行实验,二 探究酵母菌细胞呼吸的方式,酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞,呼吸，均能产生,二氧化碳,在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产,生大量的,二氧化碳,。,在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产,生,酒精,和少量的,二氧化碳,。,分析实验结果,二 探究酵母菌细胞呼吸的方式,实验结论,酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生了大量的,CO,2,和,H,2,O,；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的,CO,2,。,1,、使用,1,瓶处理的目的是什么？,去除空气中的,CO2,2,、为什么将葡糖糖溶液先煮沸、再冷却后加入锥形瓶？,煮沸可将葡糖糖溶液中的细菌杀死，排除其他细菌,影响；煮沸可排除溶液中的氧。冷却，避免将酵母,菌杀死,3,、,B,瓶封口放置一段时间后，再连通澄清石灰水的锥形瓶，试分析原因,保证瓶内原有氧气被消耗，提供无氧环境,7,、问题思考,前面我们通过探究实验，知道了酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生了大量的,CO,2,和,H,2,O,；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的,CO,2,。,科学家通过大量的实验证实，,细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型,。,三、细胞呼吸的类型,对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖。,有氧呼吸,主要场所：,线粒体,含有与有氧呼吸有关的酶,线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构？,外膜,内膜,嵴,基质,细胞膜,线粒体,有氧呼吸的过程,C,6,H,12,O,6,能量,（少量）,2,丙酮酸,（,2C,3,H,4,O,3,）,H,酶,C,6,H,12,O,6,酶,2C,3,H,4,O,3,4,【,H,】能量,(,少量,),有氧呼吸的过程：,(,三个阶段）,有氧呼吸,C,6,H,12,O,6,能量,（少量）,2,丙酮酸 （,2C,3,H,4,O,3,）,H,能量,（少量）,H,6CO,2,6H,2,O,酶,酶,2C,3,H,4,O,3,+6H,2,O,6CO,2,20,【,H,】能量,（少量）,酶,有氧呼吸的过程：,C,6,H,12,O,6,能量,（少量）,2,丙酮酸 （,2C,3,H,4,O,3,）,H,能量,（少量）,H,O,2,12H,2,O+,能量（大量）,6CO,2,6H,2,O,酶,酶,酶,24,【,H,】,+6O,2,12H,2,O+,能量,（大量）,酶,有氧呼吸的过程：,有氧呼吸,场 所,反应物,产 物,释能,第一阶段,第二阶段,第三阶段,有氧呼吸三个阶段的比较,细胞质基质,主要是葡萄糖,丙酮酸,H,少量,丙酮酸和水,CO,2,、,H,少量,H,、,O,2,H,2,O,大量,线粒体基质,线粒体内膜,对比,酶,C,6,H,12,O,6,+6H,2,O,+6O,2,6CO,2,+12H,2,O,+,能量,3.,总反应式：,C,6,H,12,O,6,酶,2C,3,H,4,O,3,4,【,H,】能量,(,2ATP,),24,【,H,】,+6O,2,12H,2,O+,能量,（,34ATP,）,酶,2C,3,H,4,O,3,+6H,2,O,6CO,2,20,【,H,】能量（,2ATP,）,酶,C,6,H,12,O,6,+6H,2,O+6O,2,6CO,2,+12H,2,O+,能量,以上反应式中的,能量,能否写成,ATP,？,能量（,2870kJ,）,1161kJ,其余以,热能,形式散失,ATP,（,38,moL,）约,40,酶,1moL,有氧呼吸概念：,指细胞在,氧,的参与下，通过多种,酶,的催化作用，把葡萄糖等有机物,彻底氧化分解,，产生二氧化碳和水，释放能量，生成,许多,ATP,的过程。,1,场所,:,2,条件,:,3,物质变化,:,4,能量变化,:,注意点,细胞质基质、线粒体（主要）,O,2,、酶,有机物、,O,2,、,H,2,O CO,2,、,H,2,O,2870kj,能量：,1161kj,能量存于,ATP,中，其余以,热能,散失。,有氧呼吸,有机物被彻底氧化分解发生在第几阶段？,呼吸作用过程中吸收的氧气用于第几阶段？,如果你在思考上述问题的时候，消耗了,2,摩尔,葡萄糖，那么有多少能量转移到了,ATP,中？,第二,第三,1161kJx2,思考：,下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：,产生,CO,2,的阶段（）,产生,H,2,O,的阶段（）,氧气参与的阶段（）,产生,ATP,的阶段（）,产生,ATP,最多的阶段（）,二,三,三,三,一、二、三,什么叫无氧呼吸？,细胞在无氧或缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成为,不彻底,的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。,无氧呼吸,2,、过程：,分两个阶段,第一个阶段：,第二个阶段：,3,、场所：,无氧呼吸,C,6,H,12,O,6,能量,（少量）,2,丙酮酸 （,2C,3,H,4,O,3,）,H,2C,2,H,5,OH,（酒精）,+2CO,2,能量,（少量）,酶,酶,2C,3,H,6,O,3,（乳酸）,能量,（少量）,酶,细胞质基质,C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH,（酒精）,+2,CO,2,+能量,（,少量,）,酶,4,、,无氧呼吸的反应式,陆生植物根细胞、苹果、酵母菌,酒精,发酵（发酵用于微生物）,无氧呼吸,C,6,H,12,O,6,2C,3,H,6,O,3,（乳酸）+能量,（,少量,）,酶,无氧呼吸的反应式,高等动物、人、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌,乳酸,发酵,无氧呼吸,1,场所,:,2,条件,:,3,物质变化,:,4,能量变化,:,注意点,细胞质基质,酶、,缺氧或无氧,有机物,不彻底氧化产物,大部分能量储存在酒精或乳酸中，其余小部分储存在,ATP,中，还有一部分以热能的形式散失了。,无氧呼吸,葡萄糖,丙酮酸,6CO,2,+12H,2,O+,能量（大量）,2C,2,H,5,OH+2CO,2,+,能量（少量）,2C,3,H,6,O,3,+,能量（少量）,或,酶,酶,（三）有氧呼吸与无氧呼吸的关系：,细胞有氧呼吸和无氧呼吸的比较,细胞质基质、线粒体,细胞质基质,O,2,、酶,缺氧或无氧、酶,H,2,O,、,CO,2,C,2,H,5,OH,、,CO,2,或,C,3,H,6,O,3,释放大量能量，形成大量,ATP,释放少量能量，形成少量,ATP,C,6,H,12,O,6,+6H,2,O+6O,2,酶,12H,2,O+6CO,2,+,大量能量,C,6,H,12,O,6,酶,2C,2,H,5,OH,（酒精）,+2CO,2,+,少量能量,C,6,H,12,O,6,2C,3,H,6,O,3,+,少,量能量,第一阶段完全相同,;,分解有机物，释放能量,酶,1,、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：,2,、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。,五 细胞呼吸原理的应用,细胞呼吸的中间产物是各种有机物,之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产,实践中有广泛的应用。,1,.,发酵技术,2.,农业生产,3.,粮食储藏和果蔬保鲜,4,、医学上,1.,发酵技术,生产啤酒、果酒和白酒等,生产乳酸类、柠檬酸类饮料,生产味精、酱油和醋,酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和,pH,等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。,醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。,谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠,味精。,2.,农业生产,细胞呼吸,为植物吸收营养物质、细胞的分裂、,植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此，,在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促,进作物的生长发育。,对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。,水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻,的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气,腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，,水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水,稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以,稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不,足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时,间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用,，使根系变黑、腐烂。,3.,粮食储藏和果蔬保鲜,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,粮食储藏,:,低温，低氧，干燥,果蔬保鲜：低温，低氧，低湿,我们购买罐头食品时发现有这样的说明：若真空安全钮鼓起请勿购买。请问这是什么原因？,这说明罐头食品在生产时灭菌不彻底，微生物在无氧条件下发生无氧呼吸产生了,CO2,使真空安全钮鼓起说明食物可能变质,选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。,4,、医学,较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。,有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。,无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。,1.,在酿酒业上的应用：,先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其,发酵，产生酒精。,2.,在农业生产上：,中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收,3.,在医学上：,利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖,4.,在物质的储存时,：控制氧气的浓度，降低温度抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。,小结：,细胞呼吸,概念,方式,应用,有氧呼吸,氧气：透气或低氧充氮,温度：低温窖藏,水分：干燥贮粮,生物体内的有机物,(,糖类,脂类,蛋白质等,),在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放能量的总过程。,课堂总结,无氧呼吸,C,6,H,12,O,6,+6H,2,O+6O,2,6CO,2,+12H,2,O+,能量,葡萄糖,酶,2,丙酮酸,少量能量,4,H,+,+,1,：,6CO,2,6H,2,O,酶,2,丙酮酸,少量能量,20,H,+,+,+,2,：,6O,2,12H,2,O,酶,大量能量,24,H,+,+,3,：,总式：,六、影响细胞呼吸的因素,1,、,温度,呼吸作用在最适,温度（,2535,）,时最强；,2,、氧气,在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；氧气浓度为,10%,以下时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；氧气浓度为,10%,以上时，只进行有氧呼吸。,（,5%,）保存,细胞呼吸类型的判断（以酵母为例）,1,、若只产生,CO,2,，不消耗,O,2,，则只进行无氧呼吸（如,A,点）。,2,、若产生的,CO,2,的摩尔数比吸收,O,2,的摩尔数多，则两种呼吸同时并存（图中,AC,段）。,3,、若产生,CO,2,的摩尔数与吸收,O,2,的摩尔数相等，则只进行有氧呼吸（图中,C,点以后）。,4,、,B,点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（,CO,2,释放量表示）。,D,点表示,O,2,浓度超过一定值（,10%,）以上时。无氧呼吸消失，说明有,O,2,存在时，无氧呼吸受到抑制。,O,2,%,CO,2,释放量,有氧呼吸,无氧呼吸,A,B,C,D,CO,2,的总量,5 10 15 20 25,3,、,CO,2,4,、水,从化学平衡角度析，,CO,2,浓度增加，呼吸速率下降,呼吸作用的各种化学反应都是在水中进行的，自由水含量增加，代谢加强,1,、判断细胞呼吸的方式,氧气浓度为,B,时：,。,氧气浓度为,B,到,G,（不包括,B,点和,G,点）时：,。,氧气浓度大于,G,（包括,G,点）时,。,2,、绿色区域代表的含义是：,。,3,、如果,DE=3CD,，那么有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的比值为,，若有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖，,CD,和,DE,的长度之比为：,。,只有无氧呼吸,有氧呼吸和无氧呼吸同时进行,只有有氧呼吸,不同氧气浓度下无氧呼吸的强度,11,DE=3CD,练习,:,条件,有氧呼吸消耗,O,2,量,有氧呼吸产生,CO,2,量,有氧呼吸消耗葡萄糖量,无氧呼吸产生,CO,2,量,无氧呼吸消耗葡萄糖量,CO,2,产生总量,葡萄糖消耗总量,A,条件,6,0,B,条件,12,4,C,条件,3,18,D,条件,0,2,单位,:mol,6,1,0,6,1,12,2,4,2,16,12,12,2,6,5,0,0,4,2,4,ABCD,分别是什么样的条件,?,呼吸作用计算问题,C,6,H,12,O,6,+6H,2,O+6O,2,6CO,2,+12H,2,O+,能量,C,6,H,12,O,6,2,C,2,H,5,OH,（酒精）,+2 CO,2,+,能量,1,、无,O,2,吸收，无,CO,2,释放，进行产生乳酸的无氧呼吸,2,、无,O,2,吸收，有,CO,2,释放，进行产生酒精的无氧呼吸,3,、有,O,2,吸收,=CO,2,释放，进行有氧呼吸,4,、,CO,2,释放量,O,2,吸收量，进行有氧和无氧呼吸,当有氧呼吸速率与无氧呼吸速率相等时，,CO,2,和,O,2,的比,例关系，,CO,2,/O,2,=,4/3,酶,酶,2C,3,H,6,O,3,（乳酸）,+,能量,C,6,H,12,O,6,酶,A,B,探究二,:,酵母菌细胞呼吸的类型,要通过实验探究酵母菌的细胞呼吸类型,还要同时设计另一个实验,简要说出思路,?,结果预测和结论,:,结果预测,(,红色液滴移动情况,),相应结论,装置,A,装置,B,1,2,3,只有有氧呼吸,两种呼吸类型都有,左移,不动,右移,不动,只有,只有无氧呼吸,左移,右移,1,、,A,中有,CO,2,产生，可以说明,2,、,B,中有,CO,2,产生，可以说明,3,、,AB,中有,CO,2,产生，则,植物细胞,该细胞正在进行无氧呼吸,该细胞正在进行有氧呼吸,有氧呼吸和无氧呼吸在同时进行,练习：,1,种在湖边的玉米，长期被水淹，生长不好，其原因是（）,A,根细胞吸收水分过多,B,营养缺乏,C,光合作用强度不够,D,细胞有氧呼吸受阻,D,2,如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时，分解葡萄糖产生等量的,CO,2,那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是（）,A,、,1,：,2,B,、,1,：,3,C,、,1,：,4,D,、,1,：,6,B,课堂练习,3,同样消耗,mol,的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率是无氧呼吸能量转化效率的,(),、,20,倍、,19,倍,、倍多、,12.7,个百分点,B,4,把小白鼠和青蛙从,25,的室温中移至,5,的环境中，这两种动物的需氧量会发生什么变化？,(),A,两种动物的耗氧量都减少,B,两种动物的耗氧量都增加,C,青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加,D,青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少,C,课堂练习,再见,