案第三节-ATP的主要来源--细胞呼吸.doc

第三节 ATP的主要来源——细胞呼吸

一、复习线粒体的结构和功能
线粒体：（PPT图）结构：双层膜结构（外膜，内膜，内膜向内折叠开成嵴）、线粒体基质、核糖体、少量DNAT和RNA（能独立遗传）；
功能：有氧呼吸的主要场所（能量转换场所，“动力车间”）；①内膜向内折叠开成嵴，使内膜表面积大大增加，利于有氧呼吸第三阶段进行。②内膜和基质中含与有氧呼吸有关的酶。③动植物细胞都有；
二、细胞呼吸的概念：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。包括无氧呼吸和有氧呼吸。
三、无氧呼吸
1、概念：无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成乙醇和二氧化碳或乳酸, 同时释放少量能量的过程。
2、过程：二个阶段
①: C6H12O6 酶 2丙酮酸 + [H]（少）+ 能量（少） 场所：细胞质基质
② 丙酮酸 酶 C2H5OH（酒精）＋CO2 （高等植物、酵母菌等）
或 丙酮酸 酶 C3H6O3（乳酸） （动物和人、马铃薯快茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌） 场所：细胞质基质 （PPT图）
3、总反应式：
C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+能量
4、1mol葡萄糖①产196.65 kJ能量，其中的61.08 kJ合成2个ATP，剩余是热能。②余化学能仍存在不彻底的氧化产物中。
5、意义：
l 高等植物在水淹时，可进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。（酒精会毒害根细胞，产生烂根现象）
l 人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸，释放出一定能量，满足人体的需要。
★无氧呼吸也叫发酵，生成乳酸的叫乳酸发酵，生成酒精的叫酒精发酵。
四、有氧呼吸
1、概念：有氧呼吸是指细胞在有氧气的参与下，通过酶的催化作用，把某些有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。
2、过程：三个阶段
① C6H12O6 酶 2丙酮酸 + [H]（少）+ 能量（少） 场所：细胞质基质
② 丙酮酸 + H2O 酶 CO2 + [H] + 能量（少） 场所：线粒体
③ [H] + O2 酶 H2O + 能量（大量） 场所：线粒体
（PPT图3个）
（注：3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的，真核生物才有线粒体）
3、总反应式：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 酶 6CO2 + 12H2O + 能量
★氧元子的去向：C6H12O6 + 6H2O 6CO2 ； 6O2 12H2O （PPT图）
4、1mol葡萄糖彻底产生 2870kJ能量，其中的1161 kJ合成38个ATP，剩余更多是热能。
5、意义：是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径
★提问：从反应条件、场所、物质变化、能量变化等方面说明无氧呼吸和有氧呼吸的不同点？

五、细胞呼吸的意义： 为生物体的生命活动提供能量，其中间产物还是各种有机物之间转化的枢纽。（PPT图）

六、利用细胞呼吸的原理，探讨在生产和生活中的应用：
1、改善土壤通气条件（松土），增强根系的细胞呼吸作用。（氧气，能量，主动运输吸收无机盐）；稻田定期排水：抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
2、为降低细胞呼吸减少有机物的消耗，同时防止微生物大量繁殖而变质，储存粮食和种子时，应低温、低氧、干燥保存。
3、为降低细胞呼吸减少有机物的消耗，在储存水果蔬菜时，应零上低温、低氧、一定的温度保存。在大棚蔬菜的栽培过程中应夜间适当降温（加大昼夜温差）
4、包扎伤口应选用透气的纱布，抑制细菌无氧呼吸，特别防止破伤风芽孢杆菌大量繁殖而腐烂。
5、提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。
6、利用粮食通过酵母菌的酒精发酵可以生产各种酒。
7、利用淀粉通过醋酸杆菌生产食醋，通过谷氨酸棒状杆菌生产味精。

七、探究酵母菌细胞呼吸方式。（真核，真菌，单细胞）（PPT图）
1、生物代谢类型从异化类型分为：①专性好氧：指细胞呼吸必需要氧的参与，只能生活在有氧的环境中。主要类群：高等动物高等植物 ②专性厌氧：只生长于无氧的环境中，氧分子对其有毒害。主要类群：梭菌（破伤风杆菌）、乳酸菌、蛔虫等 ③兼性厌氧：在有氧无氧的环境下都能生长，但有氧是生长得更好。主要类群：酵母菌、大肠杆菌、反硝化细菌
★专性好氧也能短时间的无氧呼吸！
2、探究酵母菌细胞呼吸方式----兼性厌氧。
细讲（PPT图2张）
★ CO2的吸收：NaOH；CO2的检测：①石灰水，混浊度越高产CO2越多；②溴麝香草酚蓝溶液，由蓝变绿再变黄，变化时间越短，产生CO2越多。
★ 酒精的检测：在酸性条件下，橙色的重铬酸钾+酒精变成灰绿色。
★做馒头时，酵母菌主要进行有氧呼吸？酿酒时，酵母菌主要进行无氧呼吸。（但常先来水后再来酒？？）

八、影响细胞呼吸的因素
1、温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。
2、氧气浓度：重点考的生物：以酵母菌或“植物非绿色部分”的O2浓度的变化对产生CO2的量的关系。（PPT图）

细讲以上两图，总结：
（1）对于有氧呼吸，随O2浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但O2浓度达到一定值时有氧呼吸强度不再增加。
（2）对于无氧呼吸，随O2浓度增加而受抵制，O2浓度达一定值时，完全抵制。（3）根据细胞呼吸物质变化的数量关系（即O2吸收量和CO2释放量）来判断细胞呼吸的方式：
①不吸收O2，只释放CO2→只进行无氧呼吸
②O2吸收量 < CO2释放量时，两种方式同时进行,多余的CO2来自无氧呼吸。
a、O2吸收量 < 3/4CO2释放量时，有氧呼吸 < 无氧呼吸强度
b、O2吸收量 = 3/4CO2释放量时，有氧呼吸 = 无氧呼吸强度
c、O2吸收量 > 3/4CO2释放量时，有氧呼吸 > 无氧呼吸强度 （<1）
以消耗葡萄糖多少为判断依据。
③O2吸收量 = CO2释放量时，只进行有氧呼吸 （O2> CO2？）
（4）CO2释放量最少时，细胞呼吸最弱。

★在极短跑时（一般100米以内），有氧无氧都来不及供能时，人类还有一种特殊的供能方式：。

★1、酵母菌酿酒：选通气，后密封？2、如何除去葡萄溶液中的氧气？3、糖类的代谢终产物？
（先让酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精）（让溶液煮沸再冷却）（CO2 + H2O）
四、答案和提示
（一）问题探讨
1.两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。
2.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。3.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。
（二）探究 提示：重铬酸钾可以检测有无酒精存在。这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（两者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。
（三）小字部分的问题
有氧呼吸的能量转换效率大约是40%。这些能量大约可以使2.3×1025个ATP转化为ADP。
（四）旁栏思考题
提示：一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下，随着发酵产物（如酒精）的增多，营养物质的减少以及pH发生变化等的影响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终就会停止。其他的例子如用乳酸杆菌使牛奶发酵形成酸牛奶，最终情况也是这样。
（五）资料分析1.提示：参见本节参考资料。
2.提示：胖人通过适量的运动，细胞呼吸的速率会加快，细胞内有机物的分解会增加，体重就会下降。应当将蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷凉的地方储藏，这样能够降低细胞呼吸的速率，减少细胞内有机物的损耗。
（六）练习基础题1.C。  2.B。3.提示：有氧呼吸与无氧呼吸的第一个阶段完全相同：都不需要氧；都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以作出这样的推测：在生物进化史上先出现无氧呼吸而后才出现有氧呼吸，即有氧呼吸是由无氧呼吸发展变化而形成的。先出现原核细胞而后出现真核细胞，即真核细胞是由原核细胞进化而来的。
4.不能。因为绿色植物在光合作用中也能形成ATP。
拓展题 提示：人与鸟类和哺乳类维持体温的能量来源都是细胞呼吸。在这些生物的细胞呼吸过程中，葡萄糖等分子中稳定的化学能释放出来：除一部分储存在ATP中外，其余的则转化成热能，可以直接用于提升体温；ATP水解释放出的能量，除了维持各项生命活动外，有一部分也能转化成热能，用于提升体温。而维持体温的相对稳定，还需复杂的调节机制。