ATP的主要来源-细胞呼吸公开课-课件.ppt

第第 3 3 节节 ATPATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸拉瓦锡等在研究人的呼吸作用拉瓦锡等在研究人的呼吸作用1818世纪，法世纪，法国化学家拉瓦国化学家拉瓦锡发现物质燃锡发现物质燃烧需要氧气，烧需要氧气，并且把呼吸作并且把呼吸作用比作碳和氢用比作碳和氢的的“缓慢燃烧缓慢燃烧过程过程”。问题探讨问题探讨：1、呼吸作用与物质呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？的燃烧有什么共同点？2 2、呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那剧烈吗？、呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那剧烈吗？、在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释、在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？放能量吗？都是有机物氧化分解放出能量的过程都是有机物氧化分解放出能量的过程,都能产生都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。二氧化碳等产物，并且都释放出能量。不能。不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底否则，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。胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。能。但是无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少。能。但是无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少。问题探讨：问题探讨：呼吸运动与细胞呼吸呼吸运动与细胞呼吸 生物体内的生物体内的有机物有机物在在细胞内细胞内经过一系列的经过一系列的氧化氧化分解分解，生成，生成二氧化碳二氧化碳或或其其他产物他产物，释放出能量释放出能量并且并且生成生成ATPATP的过程，叫做的过程，叫做细细胞呼吸胞呼吸。一、细胞呼吸的概念一、细胞呼吸的概念甜酒甜酒淀粉淀粉酵母菌酵母菌葡萄糖葡萄糖酵母菌酵母菌 细胞呼吸细胞呼吸酒精酒精+CO2+水水酵母菌：一种酵母菌：一种单细胞的真菌（真核生物）单细胞的真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。兼性厌氧菌。二、酵母菌细胞呼吸的方式二、酵母菌细胞呼吸的方式探究探究单细胞单细胞真核真核生物生物生长周期生长周期短，短，增殖速度增殖速度快快可以用酵母菌作为实验可以用酵母菌作为实验材料研究材料研究 实验实验原理原理设计实验设计实验酒精和酒精和COCO2 2是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）提出问题提出问题进行实验进行实验验证假设、形成结论验证假设、形成结论CO2有氧有氧产生产生无氧无氧COCO2 2和酒精和酒精产生产生作出假设作出假设3.设设计计实实验验实验思路？实验思路？分析变量分析变量自变量自变量:因变量因变量:无关变量无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物细胞呼吸的产物 有氧有氧无氧无氧影响实验结果的可变因素影响实验结果的可变因素 酒精、酒精、COCO2 2分别给酵母菌提供分别给酵母菌提供有氧和无氧有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产的条件，一段时间后检测其产物是否含物是否含酒精或二氧化碳酒精或二氧化碳COCO2 2的检测：的检测：1.1.通入澄清的石灰水：通入澄清的石灰水：澄清澄清浑浊浑浊2.2.溴麝香草酚蓝水溶液：溴麝香草酚蓝水溶液：蓝蓝 绿绿黄黄酒精的检测：酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在橙色的重铬酸钾溶液在酸性酸性下与酒下与酒精发生反应：精发生反应：橙色橙色灰绿色灰绿色思考思考:有氧和无有氧和无氧条件下氧条件下COCO2 2和酒和酒精产生的量的多精产生的量的多少如何判断？少如何判断？材料用具材料用具mlml的平底烧瓶（或锥形瓶），的平底烧瓶（或锥形瓶），玻璃弯管，带孔的橡胶塞，天平，玻璃弯管，带孔的橡胶塞，天平，量筒，烧杯，试管，气泵、漏斗、量筒，烧杯，试管，气泵、漏斗、滤纸、玻璃棒、铁架台等滤纸、玻璃棒、铁架台等酵母粉，石灰水，氢氧化钠液，酵母粉，石灰水，氢氧化钠液，3的的葡萄糖溶液，重铬酸钾溶液（用于检葡萄糖溶液，重铬酸钾溶液（用于检测酒精）测酒精）1 1、NaOHNaOH的作用是什么？的作用是什么？2 2、酵母菌进行什么呼吸？、酵母菌进行什么呼吸？3 3、澄清的石灰水有什么作用？、澄清的石灰水有什么作用？4 4、如何说明、如何说明COCO2 2产生的多少？产生的多少？5 5、如何控制无氧的条件？、如何控制无氧的条件？6 6、怎样检测酒精的产生？、怎样检测酒精的产生？(五五)、实验步骤、实验步骤1 1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A A、B B锥形瓶锥形瓶2 2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 25-35、环境下培养环境下培养8-108-10小时。小时。3 3、检测、检测COCO2 2的产生的产生4 4、检测酒精的产生、检测酒精的产生（1 1）取）取2 2支试管编号支试管编号（2 2）各取）各取A A、B B锥形瓶酵母菌培养液的滤液锥形瓶酵母菌培养液的滤液2 2毫升注入试管毫升注入试管（3 3）分别滴加）分别滴加0.5ml0.5ml重酪酸钾重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻震荡、浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀混匀.(六六)、观测、记录、观测、记录4 4.进进行行试试验验实验现象：实验现象：条件条件 澄清石灰水澄清石灰水/出现的时间出现的时间重铬酸钾重铬酸钾-浓硫酸溶液浓硫酸溶液有氧有氧无氧无氧变混浊快变混浊快无变化无变化变混浊慢变混浊慢出现灰绿色出现灰绿色5 5.分分析析结结果果得得出出结结论论酵母菌酵母菌有氧条件下产生有氧条件下产生大量大量COCO2 2无氧条件下产生无氧条件下产生酒精和少量酒精和少量COCO2 2呼吸作用的类型呼吸作用的类型有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸实验开始：实验开始：A装置（装置（35C)实验开始：实验开始：B装置（装置（35C)初初 始始 相同时间后相同时间后有有氧装置氧装置无无氧装置氧装置溴麝香草酚溴麝香草酚蓝水溶液遇蓝水溶液遇COCO2 2的变色的变色过程过程A A装装置置蓝，蓝，绿，绿，黄黄用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精溶有重铬酸溶有重铬酸钾的浓硫酸钾的浓硫酸+有氧装置的有氧装置的酵母菌滤液酵母菌滤液+无氧装置的无氧装置的酵母菌滤液酵母菌滤液灰绿色灰绿色不变灰绿色不变灰绿色探究：探究：如何改进装置可以知道不是空气如何改进装置可以知道不是空气中的二氧化碳在起作用呢？中的二氧化碳在起作用呢？再探究再探究有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何驳斥这种错误观点？观点？葡萄糖葡萄糖 水溶液水溶液 葡萄糖葡萄糖 水溶液水溶液适宜的温度条件下，在下列装置中都加入活酵母，适宜的温度条件下，在下列装置中都加入活酵母，其中适于产生酒精的装置是（）其中适于产生酒精的装置是（）ABCD加入葡萄糖和水加入葡萄糖和水加入葡萄糖加入葡萄糖加入水加入水加入葡萄糖和水加入葡萄糖和水并不断搅拌并不断搅拌A A（1 1）A A瓶加入的试剂是瓶加入的试剂是_，目的是，目的是_NaOHNaOH 使进入使进入B B瓶的空气瓶的空气先经过先经过NaOHNaOH处理，排除空气中处理，排除空气中COCO2 2对实验结果的干扰对实验结果的干扰（2 2）C C瓶和瓶和E E瓶加入的试剂是瓶加入的试剂是_，其作用是，其作用是_澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）检测检测CO2的产生的产生（3 3）图中装置有无错误之处？请指出。）图中装置有无错误之处？请指出。（4 4）D D瓶应封口一段时间后，再连通瓶应封口一段时间后，再连通E E瓶，其原因是瓶，其原因是（4 4）D D瓶应封口一段时间后，再连通瓶应封口一段时间后，再连通E E瓶，其原因是瓶，其原因是D D瓶应封口放置一段时间后，酵母菌瓶应封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完。再连通会将瓶中的氧气消耗完。再连通E E瓶，瓶，就可以确保通入澄清石灰水（或溴就可以确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的麝香草酚蓝水溶液）的COCO2 2是酵母菌是酵母菌的无氧呼吸所产生的的无氧呼吸所产生的线粒体的结构示意图线粒体的结构示意图外膜外膜内膜内膜基质基质嵴嵴三、有氧呼吸三、有氧呼吸1 1、场所：、场所：主要在线粒体主要在线粒体2 2、有氧呼吸最常利用的物质、有氧呼吸最常利用的物质-葡萄糖葡萄糖(C(C6 6H H1212O O6 6)实验实验细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖现象：不发光现象：不发光 发光发光细胞质基质细胞质基质首先把葡萄糖分解的场所是细胞质基质首先把葡萄糖分解的场所是细胞质基质C C6 6H H1212O O6 66CO6CO2 2少量能量少量能量ATPATP热量热量酶酶6H6H2 2O O20H20H 12H12H2 2O O大量大量能量能量ATPATP热热量量线粒体线粒体少量能量少量能量ATPATP热热量量4H4H 6O6O2 2酶酶细胞质基质细胞质基质2 2丙酮酸丙酮酸酶酶有氧呼吸的三个阶段有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C6H12O6酶酶2CH3COCOOH+4 H+能量能量(少量少量)（丙酮酸）（丙酮酸）场所：细胞质基质场所：细胞质基质丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解酶酶6CO2+20 H+能量能量(少量少量)场所：线粒体基质场所：线粒体基质2CH3COCOOH（丙酮酸）（丙酮酸）H的氧化的氧化酶酶12H2O +能量能量（大量大量）场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜24H+6O2+6H2OH H2 2O H O H H2O O2 HH2 2O OC6H12O6 丙酮酸丙酮酸CO2丙酮酸丙酮酸H HH H2 2O OH HH H2 2O OC6H12O6C6H12O6+6H2O+6*O2 6CO2+12H2*O+能量能量酶酶C：H：O：C C、HH、OO的来龙去脉：的来龙去脉：C6H12O6 丙酮酸丙酮酸H2OCO2 已知：已知：1mol1mol葡萄糖在体外燃烧可以葡萄糖在体外燃烧可以产生产生2870 kJ2870 kJ能量，而经过细胞有氧呼吸能量，而经过细胞有氧呼吸则可以使则可以使1161 kJ1161 kJ能量储存在能量储存在ATPATP中；中；ADPADP转化为转化为ATPATP需要吸收需要吸收30.54 kJ30.54 kJ能量。能量。试计算：试计算：1.1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？有氧呼吸的能量转换效率是多少？2.12.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少分子成多少分子ATP ATP？3.3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？是一种浪费吗？热能热能葡萄糖葡萄糖COCO2 2+H+H2O O能量能量ADPADPPiPiATPATP用于各项用于各项生命活动生命活动2870kJ2870kJ约约4040（体温的来源）（体温的来源）1mol1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ/mol2870kJ/mol的能量，的能量，其中一部分以其中一部分以热能热能形式散失形式散失(约约60%)60%)；另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中(1161kJ/mol(1161kJ/mol，约，约40%)40%)储存，约形成储存，约形成3838个个ATPATP。主要主要场所：所：线粒体粒体能量去向：能量去向：一部分以一部分以热能形式散失能形式散失 另一部分另一部分转移到移到ATP中中总反反应式：式：有氧呼吸概念：有氧呼吸概念：细胞在细胞在细胞在细胞在_的参与下，通过的参与下，通过的参与下，通过的参与下，通过_的催化作用，把的催化作用，把的催化作用，把的催化作用，把_等有机物等有机物等有机物等有机物_，产生，产生，产生，产生_和和和和_，释放，释放，释放，释放_,_,_,_,生成生成生成生成_的过程。的过程。的过程。的过程。C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量酶有氧呼吸小结有氧呼吸小结(1709kJ/mol,约60%)(1161kJ/mol,约40%)氧氧氧氧多种多种多种多种酶酶葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖COCOCOCO2 2 2 2H H H H2 2 2 2O O O O能量能量能量能量彻彻底氧化分解底氧化分解底氧化分解底氧化分解许许多多多多ATPATP38个个ATP有氧呼吸有氧呼吸 场场 所所 反应物反应物 产产 物物 释能释能第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段有氧呼吸三个阶段的比较有氧呼吸三个阶段的比较细胞质细胞质基质基质主要是主要是葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸HH少量少量丙酮酸丙酮酸,H,H2 2O OCOCO2 2、HH少量少量HH、O O2 2H H2 2O O大量大量线粒体线粒体基质基质基质基质线粒体线粒体内膜内膜内膜内膜对比对比四、无氧呼吸四、无氧呼吸葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4H+能量能量场所：细胞质基质场所：细胞质基质1 1、与有氧呼吸第一阶段相同与有氧呼吸第一阶段相同（少量）（少量）2C2C3 3H H4 4O O3 3（丙酮酸）（丙酮酸）酶酶+2CO+2CO2 2+能量能量2C2C3 3H H4 4O O3 3（1 1）酒精发酵酒精发酵（少量）（少量）2C2H5OH（酒精）（酒精）例：例：大多数植物、酵母菌大多数植物、酵母菌细胞质基质细胞质基质丙酮酸不彻底分解丙酮酸不彻底分解2 2、（1 1）乳酸发酵）乳酸发酵细胞质基质细胞质基质2C2C3 3H H4 4O O3 3酶酶2C3H6O3（乳酸）（乳酸）+能量能量（少量）（少量）例：例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）3 3、无氧呼吸总反应式：、无氧呼吸总反应式：C6H12O6酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3少量能量少量能量2C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2少量能量少量能量C6H12O6酶酶5 5、无氧呼吸的主要场所：、无氧呼吸的主要场所：4 4、能量去向：、能量去向：1mol1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol196.65kJ/mol，其中一部分以热能形式散失其中一部分以热能形式散失(约约69%)69%)；另一部分转移另一部分转移到到ATPATP中中(61.08kJ/mol,(61.08kJ/mol,约约31%)31%)储存，形成储存，形成2 2个个ATPATP。细胞质基质细胞质基质 :细胞在细胞在无氧无氧的条件下，通过的条件下，通过酶酶的催的催化作用，把糖类等有机物分解为化作用，把糖类等有机物分解为不彻底不彻底的氧化产物，同的氧化产物，同时释放出时释放出少量少量能量的过程。能量的过程。6 6、无氧呼吸的定义、无氧呼吸的定义 有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸 有那些主要区别？有那些主要区别？三、有氧呼吸与无氧呼吸三、有氧呼吸与无氧呼吸 的关系的关系 比较项目比较项目有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸区别区别进行部位进行部位是否需要是否需要氧氧最终产物最终产物可利用能可利用能联系联系先细胞质基质先细胞质基质后线粒体后线粒体始终在细胞质始终在细胞质基质中基质中需要需要不需要不需要CO2+H2O酒精、二氧酒精、二氧化碳或乳酸化碳或乳酸1161KJ61.08KJ从葡萄糖到从葡萄糖到2分子丙酮酸这一步骤相同，分子丙酮酸这一步骤相同，都是在细胞质基质中进行都是在细胞质基质中进行五、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用五、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用1 1、温度、温度：主要是影响：主要是影响酶的活性酶的活性应用：应用：蔬菜和水果储存应降温；大棚栽培植物有昼夜温差蔬菜和水果储存应降温；大棚栽培植物有昼夜温差2 2 氧气氧气：直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧：直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧气的存在对无氧呼吸有抑制作用气的存在对无氧呼吸有抑制作用应用：应用：蔬菜和水果储存；氧浓度控制在呼吸作用最低点。蔬菜和水果储存；氧浓度控制在呼吸作用最低点。施肥后，中耕松土，提高肥效施肥后，中耕松土，提高肥效 4 4 水水：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强 3 3 二氧化碳二氧化碳：使呼吸酶活性下降；：使呼吸酶活性下降；在在COCO2 2浓度上升到浓度上升到1 110%10%以上时呼吸作用明显被抑制以上时呼吸作用明显被抑制应用：应用：北方地窖，蔬菜保鲜，保鲜袋中自体保鲜北方地窖，蔬菜保鲜，保鲜袋中自体保鲜应用：应用：种子储存应晒干，降低呼吸作用种子储存应晒干，降低呼吸作用粮食储藏粮食储藏 粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。抑制细胞呼吸，延长保存期限。例：稻谷等种子含水量超过例：稻谷等种子含水量超过14.514.5时，呼吸速时，呼吸速率就会骤然增加率就会骤然增加 ，释放出的热量和水分，会导，释放出的热量和水分，会导致粮食霉变。致粮食霉变。果蔬保鲜果蔬保鲜 为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、冲氮气或降低温度等方法。冲氮气或降低温度等方法。例：苹果、梨、柑、橘等果实在例：苹果、梨、柑、橘等果实在0 011时可储藏几时可储藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低温速冻等个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低温速冻等方法可保鲜方法可保鲜6 68 8个月。个月。农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。1.1.呼吸作用与物呼吸作用与物呼吸作用与物呼吸作用与物质质的燃的燃的燃的燃烧烧有什么共同点？有什么共同点？有什么共同点？有什么共同点？两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生都能产生都能产生都能产生COCOCOCO2 2等产物，并且都释放出能量。等产物，并且都释放出能量。等产物，并且都释放出能量。等产物，并且都释放出能量。2.2.呼吸作用能呼吸作用能呼吸作用能呼吸作用能够够像燃料在体外燃像燃料在体外燃像燃料在体外燃像燃料在体外燃烧烧那么那么那么那么剧剧烈烈烈烈吗吗？不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻不能。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，底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，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。细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。问题探讨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。在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。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。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。3.3.在无氧条件下，在无氧条件下，在无氧条件下，在无氧条件下，细细胞胞胞胞还还能能能能够够通通通通过过呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用释释放放放放能量能量能量能量吗吗？你你能能找找出出图图中中的的错错误误吗吗？细胞内细胞内 +有机物有机物+水水 COCO2 2能能 量量呼吸作用（本质）呼吸作用（本质）呼吸现象和呼吸作用呼吸现象和呼吸作用O2O2呼吸（现象）呼吸（现象）呼吸器官呼吸器官血液循环血液循环血液循环血液循环呼吸器官呼吸器官COCO2 2气体运输气体运输+