ATP的主要来源细胞呼吸(课堂PPT).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,*,*,1、知识回顾,生物体的这些生命活动都是需要消耗能量的。这些能量是由什么物质直接供给的呢？,ATP中的能量来源于糖类等有机物中储存的稳定化学能，那么这些能量怎样转化为生命活动所需要的直接能量呢？,ATP,新课导入,1,想一想，在体外有哪些过程可以释放能量？,燃烧,爆炸,2、导入新课,2,燃烧、爆炸是大量能量在瞬间剧烈地释放。,在细胞中,?,在细胞内温和的条件下，能量必须逐步而缓慢地释放，否则机体将无法承受。,那么能量到底是通过哪种生命过程，又是怎样被逐步释放的呢？,答案就是下面将为大家介绍的,细胞呼吸,。3,第3节 ATP的主要来源 细胞呼吸,一、细胞呼吸及其意义,三、无氧呼吸,四、细胞呼吸原理的应用,二、有氧呼吸,4,讨论,1、物质燃烧也是物质的氧化分解，燃烧和细胞呼吸有何异同？,2、呼吸作用能像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？在无氧条件下，细胞还能通过呼吸作用释放能量吗？,共同点：都是物质的氧化分解；都能产生二氧化碳；都能释放出能量。,不同点：燃烧在体外进行，速度快；细胞呼吸在体内进行，速度慢。,不能，否则机体无法承受。细胞内有无氧呼吸，故无氧条件下也能进行呼吸作用。,5,一、细胞呼吸的概念,细胞呼吸,是指有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并且生成ATP的过程。6,二、探究细胞呼吸的方式,设计实验，探究酵母菌细胞呼吸的方式。,1、酵母菌简介：,酵母菌是一种单细胞真菌，在自然界分布广泛，主要生长在偏酸性的潮湿的含糖环境中，在水果、蔬菜、蜜饯的内部和表面以及在果园土壤中最为常见。,酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属兼性厌氧型生物,常用于呼吸作用方式的研究。,7,2、什么是对比实验？,对比实验,：,指设置两个或两个以上的实验组，通过对比结果的比较分析，来探究各种因素与实验对象的关系，这样的实验称为对比实验。,对比实验,不设对照组,，均为实验组（或互为实验组和对照组），是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。,8,知识点补充：对照实验,一般进行某种试验以阐明一定因子对一个对象的影响和处理效应或其意义时，除了对试验所要求研究的因子或操作处理外，其他因素都保持一致，并把试验结果进行比较，这种试验称为,对照试验,。,一个对照实验为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组。这样，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果才是可信的。,9,3、分组讨论：,问题分析 作出假设,引导学生自主设计实验,（1）参考问题,酒精是酵母菌在有氧条件下还是在无氧条件下产生的？,无氧条件下酵母菌呼吸会产生CO,2,吗？如果产生，与有氧呼吸相比，哪个产生量要多一些？,10,（2）提出假设,根据问题提出相应假设，如假设酒精是在无氧条件下产生的。,11,（3）参考实验步骤,一、实验原理,1、酵母菌是单细胞真菌，属于兼性厌氧型生物。在有氧和无氧条件下都能生存。,2、CO,2,的检测方法,（1）CO,2,使澄清石灰水变浑浊,（2）CO,2,使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,3、酒精的检测,橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。,12,二、实验假设,酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO,2,，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO,2,和酒精。,三、实验用品,实验材料：酵母菌；,实验器具：橡皮球、胶塞玻璃导管、锥形瓶；,实验药品：澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水 溶液、0.2g/ml重酪酸钾的浓硫酸溶液。,13,四、实验步骤,1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶;,2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35、环境下培养8-9小时;,3、检测CO,2,的产生;,4、检测酒精的产生;,（1）取2支试管编号,（2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升注入试管,（3）分别滴加0.5毫升重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀，试管密封，试管不密封。,14,条件,澄清石灰水/出现的时间,重铬酸钾-浓硫酸溶液,有氧,无氧,有氧呼吸装置图,无氧呼吸装置图,五、结果记录,15,六、实验结果预测,1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生CO,2,，能使澄清石灰水变浑浊。,2、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶液发生灰绿色显色反应。,3、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO,2,要多。,16,七、实验结论,酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO,2,，在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO,2,。,17,1、NaOH的作用是什么？,2、澄清的石灰水有什么作用？,3、如何说明CO,2,产生的多少？,4、如何控制无氧的条件？,5、酵母菌的呼吸有几种方式？每种方式的条件和产物有什么区别？,6、重铬酸钾可以检测有无酒精存在，这一原理在生活中有什么应用？,小组讨论,18,二、有氧呼吸,有氧呼吸,是指细胞在氧气的参与下，通过酶的作用，把糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放出大量的能量的过程。,19,“,呼吸,”和“,呼吸作用,”有什么区别和联系？,区别,：,“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程，而“呼吸作用”是指细胞内有机物分解释放能量的过程。,联系：,“呼吸”是“呼吸作用”的前提和基础，没有呼吸过程吸入的氧气，就不能进行呼吸作用；而“呼吸作用”是“呼吸”的继续。,思考：,20,细胞内,呼吸作用,高等动物的有氧呼吸,O,2,O,2,呼吸（现象）,呼吸器官,血液循环,血液循环,CO,2,呼吸器官,CO,2,气体运输,21,C,6,H,12,O,6,+6H,2,O+6O,2,6CO,2,+12H,2,O+,能量,酶,1、有氧呼吸总反应式：,主要场所：线粒体,1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放2870KJ的能量，其中1161KJ储存在ATP中，其余以热能形式散失。能量转化率约为40%。,内膜,外膜,基质,22,第一阶段,：1mol葡萄糖分解形成2mol丙酮酸，同时产生少量的H和少量ATP。,2、有氧呼吸的三个阶段,场所：细胞质基质。,反应式：,C,6,H,12,O,6,2C,3,H,4,O,3,+4H+少量能量,酶,23,第二阶段,：丙酮酸进一步分解成CO,2,和H，同时产生少量的ATP，部分水也参与了反应。,场所：线粒体基质。,反应式：,酶,C,3,H,4,O,3,+3H,2,O 3CO,2,+10H+少量能量,24,第三阶段,：一系列反样产生的H与氧气结合，在产生水的同时形成大量的ATP。,场所：线粒体内膜,反应式：,4H+O,2,2H,2,O+大量能量,酶,25,C,6,H,12,O,6,(葡萄糖),酶,H,丙酮酸,能量,散失,ATP,能量,散失,ATP,CO,2,H,2,O,酶,H,O,2,H,2,O,酶,散失,ATP,能量,有氧呼吸的全过程图解：,26,有氧呼吸过程,动画,：,27,有氧呼吸的生成物CO,2,和H,2,O分别产生于有氧呼吸的第几阶段？,有氧呼吸的生成物CO,2,中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H,2,O中的O 从何而来？,有氧呼吸过程中哪几个阶段有H产生？其去向？,有氧呼吸过程中哪几个阶段有ATP产生？最多的是哪一个阶段？,有氧呼吸过程中哪些物质是由细胞质基质转运到线粒体的？哪些物质又是相反？,思考：,28,场所,反应物,生成物,产生能量,第一阶段,细胞质基质,葡萄糖（不需氧）,丙酮酸、H,少量,第二阶段,线粒体基质,丙酮酸、H,2,O（不需氧）,CO,2,、H,少量,第三阶段,线粒体内膜,H、氧气,H,2,O,大量,全过程,主要在线粒体,葡萄糖、H,2,O、氧气,CO,2,、H2,O,2870KJ/mol,1161KJ/mol移至ATP中,29,呼吸作用中的元素转移,探究有氧呼吸中的C元素转移用,14,C标记C,6,H,12,O,6,；O元素转移用,18,O标记H,2,18,O，,18,O,2,。,C转移：C,6,H,12,O,6,丙酮酸 CO,2,C,6,H,12,O,6,丙酮酸H H,2,O,H转移,H,2,O H H,2,O,30,CO,2,H,2,O,C,6,H,12,O,6,丙酮酸,O转移：,O,2,H,2,O,31,三、无氧呼吸,无氧呼吸,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为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。,场所,细胞质基质。,32,1、无氧呼吸过程可分为两个阶段,第一阶段,：葡萄糖的初步分解，与有氧呼吸第一阶段完全相同。,C,6,H,12,O,6,2C,3,H,4,O,3,+4H+少量能量,酶1,反应式：,33,C,3,H,4,O,3,C,2,H,5,OH+CO,2,+少量能量,酶2,C,3,H,6,O,3,+少量能量,酶3,第二阶段,：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或转化成乳酸。,乳酸发酵,酒精发酵,微生物的无氧呼吸也可以称发酵。,34,大多数植物、酵母菌无氧呼吸产生酒精，高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）的无氧呼吸产生乳酸。,酶1、酶2、酶3是三种不同的酶；,第一 第二阶段的场所都在细胞质基质中；,35,1mol葡萄糖分解为乳酸后，共放出196.65kJ的能量，其中有61.08KJ的能量储存在ATP中，近69%的能量以热能的形式散失。未释放的能量储存在何处？,释放的能量比有氧呼吸释放的少的多，还有大部分的能量在,C,2,H,5,OH,这些不彻底的产物中。,想一想,36,2、无氧呼吸总反应式,C,6,H,12,O,6,酶,2C,2,H,5,OH+2CO,2,+,能量,酶,C,6,H,12,O,6,2C,3,H,6,O,3,+,能量,1mol葡萄糖释放能量225.94KJ，有61.08KJ转移至ATP中（合成2molATP）。,1mol葡萄糖释放能量196.65KJ，有61.08KJ转移至ATP（合成2molATP）。,（1）,酒精发酵,：,（2）,乳酸发酵,：,37,1、无氧呼吸产生的乳酸或酒精对细胞有害吗？例如，用酵母菌使葡萄汁发酵产生葡萄酒，当酒精含量达到12%,16%时，发酵就停止了，为什么？还有其他例子吗？,讨论,2、有氧时，能进行无氧呼吸吗？,38,1、,答：,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。,39,2、,答：,在有氧条件下也可以进行无氧呼吸。对于厌氧生物，由于体内缺少有氧呼吸所需的酶，在有氧时也进行无氧呼吸（当然，对于严格厌氧型生物，接触氧气就会死亡）。,对于兼性厌氧型生物，如酵母菌，在氧气不足的情况下也会进行无氧呼吸，产生酒精。,对于人，在剧烈运动或某些疾病（如镰刀性贫血症）作用下，有氧呼吸所提供的能量不足，则肌细胞会进行无氧呼吸，产生乳酸。,可见，虽然大多数情况下氧气的存在会抑制无氧呼吸地进行，但在必要时无氧呼吸还是会启动，因为那些生物体内有相关的酶。,但无氧时，不能进行有氧呼吸。,40,四、细胞呼吸原理的应用,（1）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。,1、资料分析,41,（2）,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,是一种厌氧细菌。在无氧条件下，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。,42,（3）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。,43,（4）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（图16）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。,水稻根的横切面,44,（5）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。,45,（6）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，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，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。,46,讨论,生活生产中还有哪些应用细胞呼吸原理的事例？试举一两例加以说明。,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。,新疆的哈密瓜特别甜是因为昼夜温差较大，故糖类等有机物积累丰富，而消耗较少。,47,1、呼吸作用的生理意义,五、呼吸作用的意义,（1）提供植物生命活动所需要的大部分能量；,需呼吸作用提供能量的生理过程有：离子的主动吸收、细胞的分裂和分化、有机物的合成、种子萌发等。,不需要呼吸直接提供能量的生理过程有：干种子的吸胀吸水、离子的被动吸收、蒸腾作用、光反应等。,48,（2）呼吸过程为其它化合物合成提供原料；,呼吸过程有很多中间产物，可以为体内其他物质合成提供原料。,（3）为代谢活动提供还原力；,呼吸过程中形成的NADH、NADPH、UQH2等可为蛋白质、脂肪生物合成、硝酸盐还原等过程提供还原力。,（4）增强植物抗病免疫能力。,植物受到病菌侵染或受伤时，呼吸速率升高，分解有毒物质或促进伤口愈合。,49,2、有氧呼吸在生物进化上的意义：,远古地球大气缺氧，那时生物以,无氧呼吸,生活。随着蓝藻及绿色植物等自养生物的出现和繁盛，大气中的氧气增加，于是出现了,有氧呼吸,。并有了用于有氧呼吸的,线粒体,，使生物氧化分解有机物的效率更高，生命活动更加复杂，以适应更加多变的环境。但仍保留无氧呼吸的能力，以适应暂时缺氧的环境。,光合作用,无氧呼吸,有氧呼吸,50,细胞呼吸的概念；,有氧呼吸概念、过程；,无氧呼吸概念、过程；,二者的区别联系。,了解细胞呼吸原理的应用。,重点掌握：,课堂小结,51,概念,有氧呼吸,无氧呼吸,细胞呼,吸,葡萄糖的初步分解,丙酮酸彻底分解,H的氧化,丙酮酸不彻底分解,乳酸发酵,酒精发酵,葡萄糖的初步分解,过程,总反应式,概念,过程,总反应式,概念,区别和联系,意义,类型,52,呼吸类型,有氧呼吸,无氧呼吸,场所,线粒体、细胞质基质,细胞质基质,条件,需酶、有氧,需酶、无氧,产物,CO,2,、H,2,O,CO,2,、乳酸或酒精,能量多少,大量（2780kJ）,少量（196.65kJ或225.94kJ）,净积累ATP,38,2,反应程度,彻底氧化分解,不彻底氧化分解,实质,分解有机物，释放能量,联系,第一阶段的反应完全相同,53,（2008 上海）下图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶1、酶2和酶3依次分别存在于（）,A.线粒体、线粒体和细胞质基质,B.线粒体、细胞质基质和线粒体,C.细胞质基质、线粒体和细胞质基质,D.细胞质基质、细胞质基质和线粒体,高考链接,C,葡萄糖,酶1,丙酮酸,酶3,乳酸,酶2,CO,2,和水,54,解析：由图解可知，酶1催化的是有氧呼吸和无氧呼吸的共同部分，是在细胞质基质中完成的。酶3催化的是无氧呼吸，场所是细胞质基质。酶2催化的是有氧呼吸，其场所是线粒体。,55,（2009 全国）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（）,A.细胞呼吸必须在酶的催化下进行,B.人体硬骨组织细胞也进行呼吸,C.酵母菌可以进行无氧呼吸和有氧呼吸,D.叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用,D,解析：此题考查有关细胞呼吸的相关知识，叶肉细胞在光照下进行光合作用，同时又进行呼吸作用。,56,(2009 上海)在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO,2,和O,2,体积变化的相对值如右表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是（）,A.a条件下，呼吸产物除CO,2,外还有酒精和乳酸,B.b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多,C.c条件下，无氧呼吸最弱,D.d条件下，产物的CO,2,全部来自线粒体,D,57,解析：a条件进行的是无氧呼吸，其产物除CO,2,外还有酒精，对于同种生物的种子而言，如果进行无氧呼吸，其产物要么是酒精和CO,2,，要么是乳酸，不会同时含有酒精和乳酸。b在条件下，同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸消耗3个氧气，产生3个CO,2,，消耗0.5个葡萄糖；无氧呼吸产生5个CO,2,，消耗2.5个葡萄糖；c在条件下，有氧呼吸消耗4个氧气，产生4个CO,2,，消耗2/3个葡萄糖，无氧呼吸产生2个CO,2,，消耗1个葡萄糖.d条件下，只进行有氧呼吸，产生的CO,2,全部来自于线粒体。,58,1.陆生植物不能长期忍受无氧呼吸，其原因是(),产生的酒精对细胞有毒害作用,产生的乳酸对细胞有毒害作用,没有专门的无氧呼吸结构,产生的能量太少,A.B.C.D.,D,课堂练习,59,2.蛔虫在体外培养难成活的原因是(),A.失去运动能力,B.失去捕食的能力,C.不能忍受较高氧分压,D.感觉太迟钝,C,60,3.贮存水果和粮食时，充加CO,或抽取空气，能延长贮存的时间，主要是由于（）,A.抑制有氧呼吸,B.促进有氧呼吸,C.抑制无氧呼吸,D.促进无氧呼吸,A,61,.在剧烈运动时，肌肉处于暂时相对缺氧状态，葡萄糖的消耗量剧增，但产生的增加不很多，这是因为（）,.大量能量以热能形式散失了,.大量能量在酒精中未释放出来,.大量能量在乳酸中未释放出来,.大量能量随汗流失了,C,62,5.用含,18,O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,18,O转移的途径是（）,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 二氧化碳,D,63,6.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.1：6,7.如果一定重量的黄豆全部萌发成黄豆芽，黄豆芽中有机物总量、有机物种类分别比黄豆中（）,.多、多 .少、多,.多、少 .少、少,B,B,64,8.一运动员正在进行长跑锻练，从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如下图。图中P、Q、R三曲线依次代表（）,A.O,2,、CO,2,、乳酸 B.乳酸、CO,2,、O,2,C.CO,2,、O,2,、乳酸 D.CO2,、乳酸、O,2,B,65,9.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（）,二,三,三,一、二、三,三,66,10.在整个有氧呼吸过程中，O,2,是第_阶段参与反应的；CO,2,是第_阶段生成；O,2,中的O最后进入_。,三,二,H,2,O,11.有氧呼吸中需O,2,和产生能量最多的阶段是_，场所是_，第一、二阶段的共同产物是_，三个阶段均有的产物是_。,三,线粒体内膜,H,ATP,67,（1）写出长方框内1、2、3依次代表的物质名称_、_、_。,（2）依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少_、_、_。,（3）用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是_ _。,12.下图是需氧呼吸的过程图解，请依图回答：,酶,C,6,H,12,O,6,1,2,3,O,2,酶,4,5,6,H H,酶,丙酮酸,水,CO,2,少,少,大量,葡萄糖丙酮酸,CO,2,68,拓展题,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。,69,