ATP的主要来源-细胞呼吸

第5章细胞的能量供应和利用第3节ATP的主要来源——细胞呼吸人教版必修1动物、人、真菌、多数细菌等绿色植物能量ADP+Pi+ATP酶糖类、脂肪等有机物氧化分解问题探讨1、呼吸作用与物质燃烧的比较：共同点：都是物质的氧化分解过程；都产生CO2等产物、释放能量。不同点：（1）燃烧是一种剧烈氧化的形式（2）呼吸作用是细胞内有机物的氧化分解形式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的过程实质：氧化分解有机物，释放能量淀粉酵母菌酒精葡萄糖细胞呼吸酵母菌酵母菌1.单细胞的真核生物2.兼性厌氧菌3.生长周期短，繁殖速度快。讨论２、酒的主要成分是酒精。它是酵母菌在什么条件下产生的呢？１、我们吃的面包和馒头为什么比较松软？这与酵母菌有什么关系？酵母菌发挥这种作用需要什么条件呢？酵母菌有氧、无氧条件下进行的呼吸作用的产物分别是什么？1.提出问题2.作出假设酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。探究酵母菌细胞呼吸的方式实验思路？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、CO2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3.设计实验探究酵母菌细胞呼吸的方式思考并解决下列问题：(1)怎样鉴定有无CO2产生？(2)怎样鉴定有无酒精产生？3.设计实验►CO2的检测：1.通入澄清的石灰水：澄清→浑浊2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄►酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：橙色→灰绿色探究酵母菌细胞呼吸的方式4.进行实验探究酵母菌细胞呼吸的方式步骤一：酵母菌培养液的配制取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中。分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。步骤二：A实验组(有氧情况下)10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水探究酵母菌细胞呼吸的方式接橡皮球（或气泵）4.进行实验步骤三：B实验组(无氧情况下)酵母菌培养液澄清石灰水探究酵母菌细胞呼吸的方式4.进行实验用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精溶有重铬酸钾的浓硫酸+A装置的酵母菌滤液+B装置的酵母菌滤液灰绿色不变灰绿色步骤四：鉴定是否有酒精产生条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾--浓硫酸溶液有氧无氧变混浊／快无变化变混浊／慢出现灰绿色5.分析结果，得出结论1.CO2的放出情况：A、B两组都有CO2的产生，但A组产生的CO2更多2.酒精产生的情况：A组没有酒精的产生，B组产生了酒精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。探究酵母菌细胞呼吸的方式5.分析结果，得出结论1、10%NaOH处理的目的是什么？吸收空气中的CO22、为什么将葡糖糖溶液先煮沸、再冷却后加入锥形瓶？煮沸可将葡糖糖溶液中的细菌杀死，排除其他细菌影响；煮沸可排除溶液中的氧。冷却，避免将酵母菌杀死3、B瓶封口放置一段时间后，再连通锥形瓶3试分析原因保证瓶内原有氧气被消耗4、若要比较甲乙两组实验产能的多少，如何改进实验装置？在A.B瓶中插入温度计5、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．橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)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6、有同学认为，在有氧呼吸实验装置中１０％的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？7、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观点？葡萄糖水溶液葡萄糖水溶液细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸包括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。在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO2，在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2有氧呼吸的过程第一阶段：C6H12O6第二阶段：2C3H4O3+6H2O酶第三阶段：24[H]+6O2C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶总反应式：2CH3COCOOH+4[H]+能量6CO2+20[H]+能量酶12H2O+能量酶（大量）丙酮酸彻底分解[H]的氧化（丙酮酸C3H4O3)葡萄糖的初步分解有氧呼吸的过程图解有氧呼吸C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]能量2ATP热能量2ATP热酶6H2O20[H]12H2O6O2酶能量34ATP热线粒体细胞质基质②①③有氧呼吸怎样进行1C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量2870kJ1161kJ1709kJ酶有氧呼吸有氧呼吸场所反应物产物释能第一阶段第二阶段第三阶段有氧呼吸三个阶段的比较细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸H2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量线粒体基质线粒体内膜对比1、哪个阶段产生CO2？2、哪个阶段有氧气参与反应？3、哪个阶段产生ATP最多？4、ATP产生的场所？有氧呼吸过程中5、分解1摩尔的葡萄糖需多少摩尔O2和产生多少摩尔CO2？细胞质基质、线粒体（主要）都是6摩尔第二阶段第三阶段第三阶段有氧呼吸的概念细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程计算：1mol葡萄糖通过有氧呼吸可释放2870kj的能量，其中有1161kj的能量被转移贮存到ATP中。那么，1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成____mol的ATP，其能量转换效率是______3840.5%无氧呼吸的过程葡萄糖丙酮酸[H]少量能量乙醇脱氢酶乳酸脱氢酶酒精+CO2乳酸酶1、酒精发酵：C6H12O6酶2、乳酸发酵：C6H12O6无氧呼吸2CH3CH2OH（酒精）+2CO2+能量2C3H6O3（乳酸）+能量酶酵母菌和大多数的植物的无氧呼吸属于此种类型乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型问题思考：无氧呼吸有何意义和危害？实例a.高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件b.高等动物和人体在剧烈运动时，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供给能量，满足人体的需要c.酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二氧化碳无氧呼吸的概念细胞在缺氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物进行不彻底的氧化分解，产生酒精或乳酸等中间产物，释放少量能量，生成ATP的过程无氧呼吸的特点氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行有氧呼吸与无氧呼吸的比较共同点实质：过程：葡萄糖丙酮酸有氧无氧CO2+H2O+能量（大量）C2H5OH+CO2+能量（少量）C3H6O3+能量（少量）氧化分解有机物，释放能量都有丙酮酸（中间产物）的生成无氧呼吸没有H2O产生，乳酸发酵没有CO2产生有氧呼吸和无氧呼吸的区别比较项目有氧呼吸无氧呼吸呼吸场所是否需氧物质代谢能量代谢主要在线粒体内细胞质基质必需有氧的参与氧能抑制无氧呼吸将有机物彻底分解成CO2和H2O有机物分解不彻底,形成中间产物(酒精或乳酸）1mol2870(kj)1161ATP热能(38mol)葡萄糖1mol葡萄糖196.65（kj）61.08ATP(2mol)热能同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？一种生物能否进行有氧呼吸与什么相关？不在于是否有线粒体而在于这种生物体内是否含有与有氧呼吸相关的酶例如：原核生物没有线粒体，但仍然有可能进行有氧呼吸（硝化细菌）场所：细胞质基质个别动物没有线粒体，如寄生在动物肠道内的蛔虫，只能进行无氧呼吸2．用含O18的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子的转移途径是（）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→二氧化碳1、让一只白鼠吸入有放射性的18O2,该白鼠体内最先出现的含有18O的化合物是A.二氧化碳B.水C.丙酮酸D.乳酸3下列有关有氧呼吸的叙述中，正确的是（）A．此过程的第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，产生少量［H］和ATPB．此过程的第二阶段是丙酮酸分解成水和二氧化碳，产生少量的ATPC．此过程的第三阶段是葡萄糖氧化成水和二氧化碳，产生大量的ATPD．此过程必须有氧分子参与，始终在线粒体中进行1、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（）训练迁移ABCD加入葡萄糖和水加入葡萄糖加入水加入葡萄糖和水并不断搅拌A102．研磨酵母菌后离心处理，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀（含细胞器）。将等量的上清液，沉淀和未经处理的匀浆，依次置入甲、乙、丙3支试管中，分别进行3项独立的实验，请分析实验的结果（1）向3支试管分别滴加等量的葡萄糖后，丙管内的最终产物是_________，甲管是________，乙管是_____（2）向3支试管分别滴加等量的丙酮酸后，乙管内的最终物是_______，甲管是_________，丙管是__________。（3）实验3，在隔绝空气的情况下分别加入葡萄糖，丙管内的最终产物是__________，甲管是__________，乙管是__________。（4）向3支试管分别加入荧光素（能发光的物质），重复实验（1），则丙管__________，甲管__________，乙管__________二氧化碳和水酒精和CO2葡萄糖二氧化碳和水酒精和CO2二氧化碳和水发光最强次之基本无荧光酒精和CO2酒精和CO2葡萄糖影响呼吸作用的因素内部因素——遗传因素（决定酶的数量和种类）1、不同种类植物呼吸速率不同，一般情况下，水生植物旱生植物，阳生植物阴生植物2、同一植物不同器官呼吸速率不同生殖器官营养器官3、同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降呼吸作用在最适温度（25℃~35℃）时最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸作用受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸作用受抑制。影响细胞呼吸的因素❀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，抑制呼吸作用，减少有机物的消耗，可达到提高产量的目的。1．温度CO2释放量相对值O2（%）无氧呼吸有氧呼吸细胞呼吸影响细胞呼吸的因素❀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。生活中常利用降低氧气浓度能抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜水果的保鲜时间。2468102．氧气浓度例1.右图表示在储存蔬菜、水果时，大气中O2的浓度对植物组织内CO2产生的影响，试分析：释放的相对值CO2（1）A点表示植物组织释放CO2较多，这些CO2是_________的产物。（2）由A到B，CO2的释放量急剧减小，其原因是________________________。（3）由B到C，CO2的释放量又不断增加，其主要原因是_________________________；到C点以后CO2的释放量不再增加，其主要原因是____________________________。随O2的增加，无氧呼吸受到抑制随氧浓度增大，有氧呼吸不断加强无氧呼吸受线粒体数量限制，有氧呼吸不再加强（4）为了有利于贮藏蔬莱或水果，贮藏室内的氧气应调节到图中哪一点所对应的氧浓度？。采取这一措施的理由是?B点B点所对应的氧的含量，这时的有氧呼吸明显较低，同时又抑制了无氧呼吸。影响细胞呼吸的因素❀CO2是呼吸作用产生的，从化学平衡角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。在密闭的地窖中，氧气浓度低，CO2浓度较高，抑制细胞的呼吸作用，使整个器官的代谢水平降低，有利