ATP的主要来源-细胞呼吸公开课

第3节ATP的主要来源——细胞呼吸拉瓦锡等在研究人的呼吸作用18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧需要氧气，并且把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。问题探讨：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剧烈吗？３、在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？都是有机物氧化分解放出能量的过程,都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。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。能。但是无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸要少。问题探讨：呼吸运动与细胞呼吸生物体内的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，释放出能量并且生成ATP的过程，叫做细胞呼吸。一、细胞呼吸的概念甜酒淀粉酵母菌葡萄糖酵母菌细胞呼吸酒精+CO2+水酵母菌：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。二、酵母菌细胞呼吸的方式探究单细胞真核生物生长周期短，增殖速度快可以用酵母菌作为实验材料研究实验原理设计实验酒精和CO2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CO2有氧产生无氧CO2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、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►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→灰绿色思考:有氧和无氧条件下CO2和酒精产生的量的多少如何判断？材料用具５００ml的平底烧瓶（或锥形瓶），玻璃弯管，带孔的橡胶塞，天平，量筒，烧杯，试管，气泵、漏斗、滤纸、玻璃棒、铁架台等酵母粉，石灰水，氢氧化钠液，3％的葡萄糖溶液，重铬酸钾溶液（用于检测酒精）1、NaOH的作用是什么？2、酵母菌进行什么呼吸？3、澄清的石灰水有什么作用？4、如何说明CO2产生的多少？5、如何控制无氧的条件？6、怎样检测酒精的产生？(五)、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8-10小时。3、检测CO2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0.5ml重酪酸钾--浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀.(六)、观测、记录4.进行试验实验现象：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.分析结果得出结论酵母菌有氧条件下产生大量CO2无氧条件下产生酒精和少量CO2呼吸作用的类型有氧呼吸无氧呼吸实验开始：A装置（35°C)实验开始：B装置（35°C)初始相同时间后有氧装置无氧装置溴麝香草酚蓝水溶液遇CO2的变色过程A装置蓝，绿，黄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+有氧装置的酵母菌滤液+无氧装置的酵母菌滤液灰绿色不变灰绿色探究：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？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（）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A（1）A瓶加入的试剂是_____，目的是___________________NaOH使进入B瓶的空气先经过NaOH处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰（2）C瓶和E瓶加入的试剂是__________________________________，其作用是__________________澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）检测CO2的产生（3）图中装置有无错误之处？请指出。（4）D瓶应封口一段时间后，再连通E瓶，其原因是（4）D瓶应封口一段时间后，再连通E瓶，其原因是D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E瓶，就可以确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝水溶液）的CO2是酵母菌的无氧呼吸所产生的线粒体的结构示意图外膜内膜基质嵴三、有氧呼吸1、场所：主要在线粒体2、有氧呼吸最常利用的物质----葡萄糖(C6H12O6)实验细胞质基质线粒体细胞质基质线粒体葡萄糖葡萄糖现象：不发光发光细胞质基质首先把葡萄糖分解的场所是细胞质基质C6H12O6①6CO2少量能量ATP热量酶6H2O20[H]12H2O大量能量ATP热量线粒体③少量能量ATP热量4[H]6O2酶细胞质基质②2丙酮酸酶有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2CH3COCOOH+4[H]+能量(少量)（丙酮酸）场所：细胞质基质①丙酮酸彻底分解酶6CO2+20[H]+能量(少量)场所：线粒体基质②2CH3COCOOH（丙酮酸）[H]的氧化酶12H2O+能量（大量）场所：线粒体内膜③24[H]+6O2+6H2OH2O→[H]→H2OO2→H2OC6H12O6→丙酮酸→CO2丙酮酸→[H]→H2O[H]→H2OC6H12O6C6H12O6+6H2O+6*O26CO2+12H2*O+能量酶C：H：O：C、H、O的来龙去脉：C6H12O6→丙酮酸H2OCO2已知：1mol葡萄糖在体外燃烧可以产生2870kJ能量，而经过细胞有氧呼吸则可以使1161kJ能量储存在ATP中；ADP转化为ATP需要吸收30.54kJ能量。试计算：1.有氧呼吸的能量转换效率是多少？2.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成多少分子ATP？3.细胞呼吸过程中，转变为热能的能量是一种浪费吗？热能葡萄糖CO2+H2O能量ADP＋PiATP用于各项生命活动2870kJ约40％（体温的来源）1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ/mol的能量，其中一部分以热能形式散失(约60%)；另一部分转移到ATP中(1161kJ/mol，约40%)储存，约形成38个ATP。①主要场所：线粒体②能量去向：一部分以热能形式散失另一部分转移到ATP中③总反应式：④有氧呼吸概念：细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物_______________，产生_____和_____，释放______,生成_________的过程。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶有氧呼吸小结(1709kJ/mol,约60%)(1161kJ/mol,约40%)氧多种酶葡萄糖CO2H2O能量彻底氧化分解许多ATP38个ATP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四、无氧呼吸葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4[H]+能量场所：细胞质基质1、与有氧呼吸第一阶段相同（少量）2C3H4O3（丙酮酸）酶+2CO2+能量2C3H4O3（1）酒精发酵（少量）2C2H5OH（酒精）例：大多数植物、酵母菌细胞质基质丙酮酸不彻底分解2、（1）乳酸发酵细胞质基质2C3H4O3酶2C3H6O3（乳酸）+能量（少量）例：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）（丙酮酸）（丙酮酸）3、无氧呼吸总反应式：C6H12O6酶2C3H6O3＋少量能量2C2H5OH＋2CO2＋少量能量C6H12O6酶5、无氧呼吸的主要场所：4、能量去向：1mol葡萄糖分解成乳酸，共释放196.65kJ/mol，其中一部分以热能形式散失(约69%)；另一部分转移到ATP中(61.08kJ/mol,约31%)储存，形成2个ATP。细胞质基质:细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。6、无氧呼吸的定义有氧呼吸和无氧呼吸有那些主要区别？三、有氧呼吸与无氧呼吸的关系比较项目有氧呼吸无氧呼吸区别进行部位是否需要氧最终产物可利用能联系先细胞质基质后线粒体始终在细胞质基质中需要不需要CO2+H2O酒精、二氧化碳或乳酸1161KJ61.08KJ从葡萄糖到2分子丙酮酸这一步骤相同，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•1、温度：主要是影响酶的活性应用：蔬菜和水果储存应降温；大棚栽培植物有昼夜温差•2氧气：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应用：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•4水：在一定范围内含水越多，呼吸作用越强3二氧化碳：使呼吸酶活性下降；在CO2浓度上升到1—10%以上时呼吸作用明显被抑制应用：北方地窖，蔬菜保鲜，保鲜袋中自体保鲜应用：种子储存应晒干，降低呼吸作用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。1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生CO2等产物，并且都释放出能量。2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？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。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。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。3.在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？你能找出图中的错误吗？Ｈ２Ｏ细胞内+有机物+水CO2能量呼吸作用（本质）呼吸现象和呼吸作用O2O2呼吸（现象）呼吸器官血液循环血液循环呼吸器官CO2气体运输+