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第四节从化学能到生物能,1.,学,会探究酵母菌呼吸方式的方法,2,明确线粒体的结构和功能,3,掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程,4,说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同,关键术语,1.,细,胞呼吸,2,有氧呼吸、无氧呼吸,3,线粒体、细胞质基质,4,需氧型、厌氧型、兼性厌氧型,1,细胞呼吸的概念,细,胞呼吸是细胞内的,经过一系列的,，释放,的过程，是生物体获得能量的,。,细胞呼吸的类型与主要场所,线粒体,有机物,氧化分解,能量,主要代谢途径,2,细胞呼吸的类型,(1),有,氧呼吸：是指细胞在,的参与下，通过,作用，把糖类等有机物,氧化分解，产生,，同时释放,能量的过程。,(2),无氧呼吸：是指细胞在,的条件下，通过,作用，把糖类等有机物,氧化分解，产生,能量的过程。,氧,酶的催化,彻底,CO,2,和水,大量,无氧,酶的催化,不彻底,少量,3,生物的代谢类型,(1),需,氧型：绝大多数的动物和植物都需要生活在,的环境中。,(2),厌氧型：破伤风杆菌、乳酸菌和动物体内的寄生虫等只有在,条件下才能正常生存。,(3),兼性厌氧型：酵母菌在,条件下都能正常生存。,氧充足,无氧,有氧和无氧,4,细胞呼吸的主要场所,线粒体,(1),形,态、结构：,形态：电镜下，线粒体绝大多数呈,。,结构,椭球形,(2),分布、功能,分布：普遍存在于动植物细胞中，在新陈代谢,的细胞中，线粒体数量较多。,功能：细胞进行,的主要场所。,思维激活,1,某,人受伤后，为防止感染破伤风杆菌，应怎样处理？,提示,破伤风杆菌可通过无氧呼吸获得能量大量增殖，较深的伤口需清理伤口，并注射破伤风抗毒血清等。,思维激活,2,进,行有氧呼吸的生物一定有线粒体吗？,提示,不一定。对某些原核生物而言，能进行有氧呼吸但无线粒体，如蓝藻。,旺盛,有氧呼吸,1,实验流程,1,保温瓶编号,A,B,C,2,质量浓度为,0.1 g/mL,的葡萄糖溶液,1 L,1 L,1 L,3,酵母菌培养液,等量,等量,不加,4,石蜡油,注入,不加,不加,5,温度计,插入,插入,插入,6,结果,温度较高，,有酒味,温度最高,温度,最低,2.,实验分析,(1),明,确酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧和无氧的条件下均能正常生存。,(2)A,瓶溶液煮沸并且加石蜡油的目的是：排出溶液中的氧气和避免瓶内空气中的氧气进入溶液，从而造成溶液的无氧环境。,(3)A,、,B,两瓶的实验结果说明酵母菌的兼性厌氧特点，,C,瓶是设置的空白对照组，对比酵母菌有氧呼吸、无氧呼吸产热使温度升高的幅度不同，从而证明了有氧呼吸比无氧呼吸产热多。,(4),实验结论,酵母菌有氧呼吸可以产生大量热量。,酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和少量热量。,【,巩固,1,】,酵,母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生的物质是,(,),。,A,CO,2,B,H,2,O C,酒精,D,乳酸,答案,A,【,巩固,2】,下,列有关线粒体的叙述中，正确的是,(,),。,A,线粒体是单层膜的细胞器，被称为细胞内的,“,能量转换站,”,B,原核细胞无线粒体，故只进行无氧呼吸,C,生长代谢旺盛的细胞，线粒体数量多,D,线粒体在细胞中的位置是固定的,解析,线粒体是由内、外两层膜构成的细胞器。它在细胞内随细胞质的流动而使其位置发生变化，在原核细胞中无线粒体存在，但有的原核细胞仍能进行有氧呼吸。,答案,C,1,有氧呼吸,(1),反,应场所及过程,细胞呼吸的过程,1 161 kJ,热能,细胞质基质,思维激活,3,为,什么不同生物无氧呼吸的产物不同？,提示,酶不同。,思维激活,4,水,果、蔬菜、粮食的储存条件有何不同？,提示,粮食的贮藏条件为：低温、低氧、干燥，以降低细胞呼吸对有机物的消耗，还要定期通风，排热排湿；水果和蔬菜的储存要考虑保鲜，其储存条件为：低温、低氧、适宜的湿度。,1,细胞呼吸的过程图解,2,有氧呼吸与无氧呼吸的比较,项 目,有氧呼吸,无氧呼吸,不 同 点,条件,需,O,2,、酶和适宜温度,不需,O,2,，需酶,和适宜温度,场所,细胞质基质,(,第一阶段,),线粒体,(,第二、三阶段,),细胞质基质,氧化分解,程度,葡萄糖被彻底,氧化分解,葡萄糖氧化,分解不彻底,产物,CO,2,、,H,2,O,乳酸或酒精和,CO,2,能量释放,大量能量,少量能量,相 同 点,本质,氧化分解有机物，释放能量，生成,ATP,供生命活动需要,过程,第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同,意义,(1),为生物体的各项生命活动提供能量,(2),为体内其他化合物的合成提供原料,提醒,无氧呼吸产生乳酸还是酒精和,CO,2,，与细胞内的酶有关，最终是由细胞的遗传特性决定的。,无氧呼吸氧化分解有机物不彻底，是指产物中仍有一些小分子有机物，如酒精和乳酸，仍有较多能量储存在这些分子中未能释放出来。,大多数植物、酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等进行无氧呼吸时产生乳酸；高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。,3,影响细胞呼吸的环境因素及其在生产中的应用,(1),温,度,通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。,与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。,生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。,(2),氧气浓度,以酵母菌,(,植物非绿色部分,),产生,CO,2,的速率与,O,2,浓度的关系为例,对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着,O,2,浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但,O,2,浓度达到一定值时有氧呼吸强度将不再随,O,2,浓度增加而增加。,对于无氧呼吸：随,O,2,浓度增加而受抑制，,O,2,浓度越高，抑制作用越强，,O,2,浓度达一定值时，无氧呼吸被完全抑制。,应用：,.,作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量使,O,2,浓度位于,E,点之上，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收。,.,生产中利用低氧,(,A,点的浓度,),抑制细胞呼吸，减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。,(3)CO,2,增加,CO,2,浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。,(4),水,水既是细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成。一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。,应用：粮油种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖而使种子变质。,【,巩固,3,】,细,胞呼吸过程中若有,CO,2,放出，则可判断此过程一定,(,),。,A,是有氧呼吸,B,是无氧呼吸,C,不是酒精发酵,D,不是乳酸发酵,解析,有氧呼吸和酒精发酵的产物中均有,CO,2,，而乳酸发酵的产物只有乳酸没有,CO,2,。,答案,D,【,巩固,4,】,在,密封的地窑中保存水果，可以保存较长时间，原因是,(,),。,A,温度恒定，水果抗病力强,B,温度适宜，易保存水分,C,阴暗无光，不易过快成熟,D,CO,2,含量增加，抑制呼吸作用,解析,由于地窑密封，极难透气，水果在呼吸过程中产生,CO,2,，使,CO,2,含量增加，,O,2,含量减少，从而抑制呼吸作用强度，导致代谢降低，有机物分解少，故保存时间延长。,答案,D,细胞呼吸方式的分析判断,【,例,1,】,有,一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和,CO,2,的量如图所示,(,两种细胞呼吸速率相等,),，在氧浓度为,a,时,(,),。,反思,在分析有氧呼吸和无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律,(,以葡萄糖为呼吸底物,),：,不消耗,O,2,，只释放,CO,2,只进行无氧呼吸；,O,2,吸收量,CO,2,释放量,只进行有氧呼吸；,O,2,吸收量,CO,2,释放量,两种呼吸方式同时进行，多余的,CO,2,来自无氧呼吸；,酒精量,CO,2,量,只进行无氧呼吸；,酒精量,CO,2,量,两种呼吸方式同时进行，多余的,CO,2,来自有氧呼吸；,有,H,2,O,生成一定是有氧呼吸，有,CO,2,生成一定不是乳酸发酵。,解析,有氧呼吸过程中每消耗,1 mol,葡萄糖生成,6 mol CO,2,，同时消耗,6 mol O,2,，无氧呼吸过程中每消耗,1 mol,葡萄糖生成,2 mol CO,2,，不消耗,O,2,。由于在相同状况下，气体的体积比等于物质的量之比，则由,“,1 h,后测得该容器中,O,2,减少,24 mL,”,可知，有氧呼吸产生,24 mL CO,2,，无氧呼吸产生,24 mL CO,2,，则在,1 h,内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的,3,倍。,答案,D,【,例,2,】,如,图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下,CO,2,的释放量和,O,2,吸收量的变化，请据图回答下面的问题。,影响呼吸作用的因素及其生产应用,(1),在外界氧浓度为,2%,以下时，该器官的细胞呼吸方式是,_,；外界氧浓度为,5%,10%,时，该器官的细胞呼吸方式是,_,，外界氧浓度为,15%,以上时，该器官的细胞呼吸方式是,_,。,(2),AB,段表示,CO,2,释放量减少，其原因是,_,；,BC,段表示,CO,2,释放量增加，其原因是,_,。,(3),无氧呼吸强度与,O,2,浓度之间的关系是,_,。,(4),图中阴影部分的面积代表,_,。,(5),当外界氧浓度为,4%,5%,时，该器官,CO,2,的释放量相对值为,0.6,，而,O,2,的吸收量相对值为,0.4,。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的,_,倍。,(6),为了有利于贮存蔬菜和水果，贮藏室内的氧应调节到图中的哪一点对应的氧气浓度,_,；采取这一措施的理由是,_,。,思维导图：,解析,当植物组织缺氧时可进行无氧呼吸，并产生二氧化碳，当转入有氧环境时，随氧气浓度的增加，植物组织的无氧呼吸受到抑制，当达到某一点时，植物组织开始转为有氧呼吸，从这一点开始，随氧气浓度的增加，有氧呼吸增强。,B,点对应的氧气浓度点正是蔬菜和水果贮藏时应控制的氧气浓度，此时，植物细胞呼吸分解的有机物最少。,答案,(1),无,氧呼吸无氧呼吸和有氧呼吸有氧呼吸,(2),氧气浓度逐渐升高到,5%,时，无氧呼吸逐渐被抑制，而有氧呼吸仍十分微弱氧气充足时，有氧呼吸随氧气增多而增强，释放的二氧化碳增多,(3),无氧呼吸强度随氧气浓度的升高而逐渐减弱,(4),不同氧浓度下的无氧呼吸强度,(,或,CO,2,释放量与,O,2,的消耗量之差,),(5)1.5,(6),B,点此时有氧呼吸强度很低，同时氧气又抑制了无氧呼吸，水果和蔬菜组织内糖类等有机物分解的最少，有利于蔬菜和水果的贮存,1,下列反应在细胞质基质和线粒体内均能完成的是,(,),。,A,葡萄糖丙酮酸,B,丙酮酸酒精,CO,2,C,ADP,Pi,能量,ATP,D,H,2,OH,O,2,解析,在细胞质基质中，葡萄糖在酶的作用下分解成丙酮酸，同时释放能量并合成,ATP,。在线粒体内，丙酮酸彻底氧化分解释放出能量并合成,ATP,。,答案,C,2,用含,18,O,的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，,18,O,的转移途径是,(,),。,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,CO,2,解析,葡萄糖的有氧呼吸分三个阶段，葡萄糖中氧的转变过程为,C,6,H,12,O,6,丙酮酸,CO,2,。第三阶段产生的,H,2,O,中的氧全部来自于,O,2,。,答案,D,3,有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是,(,),。,都在线粒体中进行都需要酶都需要氧,都产生,ATP,都经过生成丙酮酸的反应,A,B,C,D,解析,生物体内的任何化学反应都需要酶的催化；有氧呼吸与无氧呼吸的第一步都在细胞质基质中进行且都产生丙酮酸；有氧呼吸与无氧呼吸的实质相同，都是氧化分解有机物，释放能量，形成,ATP,的过程。,答案,D,4,酵母菌能同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，如果二者消耗了等量的葡萄糖，这时吸入的氧气与产生的二氧化碳的分子数之比是,(,),。,A,34 B,43,C,12 D,21,解析,根据酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可以知道，酵母菌进行有氧呼吸时，放出的二氧化碳和吸入的氧气的量相等；而酵母菌进行发酵时，只放出二氧化碳，不消耗氧气。所以两组相加即得出答案,O,2,/CO,2,6/(6,2),3,4,。,答案,A,5,下图是有氧呼吸过程图解。请据图回答下面的问题。,(1),依次写出图中,1,、,2,、,3,所代表的物质名称,_,。,(2),依次写出图中,4,、,5,、,6,所代表的能量的多少,_,。,(3),有氧呼吸的主要场所是,_,，进入该场所的呼吸底物是,_,。,(4),人体内血红蛋白携带的,O,2,进入组织细胞的线粒体至少要通过,_,层生物膜。,(5),如果,O,2,供应不足，则人体内,C,6,H,12,O,6,的分解产物是,_,，释放的能量,_,，反应场所是,_,，试写出反应式,_,。,课堂小结,
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