细胞呼吸(市优质课).ppt

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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？,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。,讨论：,1.,呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？,2.,呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么快吗？,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,?,呼吸：,机体与环境之间,O,2,和,CO,2,交换的过程。,细胞呼吸,也称,呼吸作用,是指,有机物,在细胞内经过一系列的,氧化分解,，,生成,CO,2,或其他物质，释放出能量并,生成,ATP,的过程。,对比,呼吸和呼吸作用的区别,提出问题：细胞呼吸是否需要氧气？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？,若用,30,0,C,的温水把买来的一包鲜酵母化开，用它发一块面团，几个小时后，面团便会渐渐膨大。用手抠开里面，你会发现面团里面变成蜂窝一样，有许多空隙，并且你能闻到酒味和酵母菌产生的特殊香味。所以我们吃的面包和馒头比较松软，味道也好。,我们喝的啤酒、白酒、医院里的酒精、化妆品中的甘油，都是用酵母菌生产的。酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。,小资料,二、探究酵母菌细胞呼吸的方式,酵母菌：,一种单细胞的真菌（,真核生物,），在,有氧和无氧,条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。,以出芽生殖的方式产生后代。,液泡,加入酵母菌和面作成的馒头、面包松软多孔，是因为发酵产生气体所致，那么，产生的气体是什么呢？在什么情况下产生的？,思考,提出问题,设计实验,酒精和,CO,2,是酵母菌在什么条件产生的（有氧？无氧？）,提出问题,进行实验,验证假设、形成结论,CO,2,有氧,产生,无氧,CO,2,和酒精,产生,作出假设,3.,设计实验,实验思路？,分析变量,自变量,:,因变量,:,无关变量,:,细胞呼吸的条件,细胞呼吸的产物,有氧,无氧,影响实验结果的可变因素,酒精、,CO,2,分别给酵母菌提供,有氧和无氧,的条件，一段时间后检测其产物是否含,酒精或二氧化碳,实验组,组,A,：有氧条件,组,B,：无氧条件,（对比实验）,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,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,。,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,6CO2,20,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：,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,(,少量,),24,H,+,6O,2,12H,2,O+,能量,（,大量,）,酶,2C,3,H,4,O,3,+6H,2,O,6CO,2,20,H,能量（少量）,酶,第一阶段：,第二阶段：,第三阶段,:,细胞质基质,线粒体基质,线粒体内膜,熟记！,1moL,C,6,H,12,O,6,能量（,2870kJ,）,1161kJ,其余以,热能,形式散失,ATP,（,38,moL,）约,40,以上反应式中的,能量,能否写成,ATP,？,有,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、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,第三,1161kJ x 2,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、三,1,、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,、场所：,细胞质基质,2,、过程：,分两个阶段,第一个阶段：,第二个阶段：,C,6,H,12,O,6,能量,（少量）,2,丙酮酸 （,2C,3,H,4,O,3,）,4H,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,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,植物细胞缺氧：水淹、苹果储存时间太长,酒精,发酵（发酵用于微生物）,酵母菌：兼性厌氧型,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,乳酸菌,：酸菜、泡菜,乳酸,发酵,人和动物细胞缺氧：,剧烈运动,某些植物的特殊器官：,马铃薯块茎、甜,菜块根、玉米胚。,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,196.65,能量：,61.08kj,能量存,于,ATP,中，其余以,热能,散失。,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。,探究一：细胞呼吸消耗氧气的测定装置及相关实验设计,（,1,）测定装置,被研究,的生物,灭活的生物,（,2,）对照实验的设计,五、相关实验,（一）、在以葡萄糖为呼吸底物的状况下，,CO,2,释放量和,O,2,消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据,1,、释放,CO,2,不消耗,O,2,，,只进行产生酒精的无氧呼吸,2,、既不释放,CO,2,也不消耗,O,2,，只进行产生乳酸的无氧呼吸,3,、,CO,2,释放量等于,O,2,消耗量，只进行有氧呼吸,4,、,CO,2,释放量等于,O,2,消耗量，有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时进行,若,CO,2,:O,2,=43,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等,若,CO2:O2,4:3,，,无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸,若,CO2:O2,4:3,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸,（二）、若细胞,CO,2,释放量小于,O,2,消耗量，说明细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。,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,左移,不动,只有有氧呼吸,右移,不动,只有无氧呼吸,左移,右移,两种呼吸类型都有,探究三,:,酵母菌细胞呼吸的场所,细胞内有氧呼吸第二阶段为丙酮酸的分解，其反应式为：,为探究该反应发生的场所做如下实验：,步骤一、用,处理新鲜肝脏，使其分散成单个细胞；,步骤二、离心得到细胞质基质和线粒体基质，分装在编号为,1,、,2,的两支试管中；,步骤三、,；,步骤四、,。,预测实验现象及结论：,1,现象：,结论：,。,2,现象：,结论：,。,3,现象：,结论：,。,2C,3,H,4,O,3,+6H,2,O 6CO,2,+20H,酶,胰蛋白酶,取等量且少量的试管,1,和试管,2,中的溶液分别置于,A,、,B,两支试管中，再取等量的丙酮酸加入,A,、,B,两支试管中,一段时间后向两支试管中加入四滴澄清的石灰水并观察现象,A,出现浑浊,B,没有,B,出现浑浊,A,没有,AB,都出现浑浊,该反应发生在细胞质基质,该反应发生在线粒体基质,该反应在两个场所中均有发生,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：,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,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,?,5,、如果纵坐标表示某种物质的物质的量，请在下列两个坐标中画出无氧呼吸释放二氧化碳量和葡萄糖消耗总量的曲线。,1/2CD+1/6DE,3,、,CO2,4,、水,从化学平衡角度析，,CO2,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,六 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,生产单细胞蛋白,应用于垃圾、废水的处理,利用发酵产生沼气,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,果蔬保鲜,水果的低温保鲜,粮食储藏,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。,例：,稻谷等种子含水量超过,14.5,时，,呼吸速率就会骤然增加，释放出的热量和,水分，会导致粮食霉变。,果蔬保鲜,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。,例：,苹果、梨、柑、橘等果实在,0,1,时可储,藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低,温速冻等方法可保鲜,6,8,个月。,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,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：,与细胞呼吸相联系的生产生活实际问题,1,、夏季中午不用井水浇灌,2,、制作泡菜时，发酵罐要密封,3,、种子入库前要晒干,4,、包扎伤口用透气性好的纱布,5,、土壤板结了要及时给作物松土,6,、有较窄而深的伤口需要打破伤风抗毒血清,7,、剧烈运动骨骼肌会酸痛,8,、夏天用冰箱保存食物不容易变质,.,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,4H,+,+,1,：,6CO,2,6H,2,O,酶,2,丙酮酸,少量能量,20H,+,+,+,2,：,6O,2,12H,2,O,酶,大量能量,24H,+,+,3,：,总式：,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,