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第五章细胞的能量供应和利用第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，法国化学家拉瓦锡把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。问题探讨：呼吸现象和呼吸作用细胞内+有机物+水CO2能量呼吸作用（本质）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+类型有氧呼吸无氧呼吸一、细胞呼吸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。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氧化产物，同时释放出少量能量的过程。酶不彻底氧化产物+有机物无氧少量能量原始大气中不含游离的氧，于是原始的微生物适应了无氧环境，于是产生了无氧呼吸。有氧呼吸：细胞在有氧的参与下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和H2O，同时释放出大量能量的过程。酶+O2CO2+H2O+有机物大量能量酶不彻底氧化产物+有机物无氧少量能量有氧呼吸的主要场所线粒体外膜内膜嵴４、有氧呼吸发生的场所在哪里?１、有氧呼吸分为三个阶段，每一阶段分别生成了什么物质？最终的产物是什么?２、哪些阶段生成[H]？哪些阶段释放能量？释放能量最多的是哪一阶段？３、是不是每个阶段都需要Ｏ２的参与呢？二、有氧呼吸线粒体细胞质基质C6H12O6酶少量能量(ATP)4[H]2丙酮酸(C3H4O3)第一阶段细胞质基质酶6H2O6CO2少量能量20[H](ATP)6O26O2大量能量(ATP)酶12H2O第二阶段:线粒体基质第三阶段:线粒体内膜2.1有氧呼吸过程①②③葡萄糖酶少量能量酶丙酮酸[H]O2CO2H2O少量能量大量能量酶[H]H2O线粒体基质细胞质基质线粒体内膜２．１有氧呼吸过程2.1有氧呼吸过程1.有氧呼吸过程葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2CH3COCOOH+4[H]+能量（丙酮酸）（少量）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+6H2O有氧呼吸H2O→[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H2OCO2C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，释放大量能量,生成许多ATP的过程。概念：2.2有氧呼吸的反应式及概念有氧呼吸三个阶段都释放能量,那么这些能量释放出来以后,有哪些去路?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2870kJ有氧呼吸热能散失38ATP(1161kJ)2.3有氧呼吸的能量去路项目阶段场所反应物生成物能量细胞质基质线粒体线粒体葡萄糖[H]、O2CO2、[H]H2O少量能量少量能量大量能量第一阶段第二阶段第三阶段丙酮酸、H2O丙酮酸、[H]2.4有氧呼吸各个阶段的比较：思考：①有氧呼吸各个阶段的反应物和生成物、场所等分别是什么？②有氧呼吸的生成物CO2和H2O分别产生于有氧呼吸的第几阶段？③有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？④有氧呼吸过程中哪几个阶段有[H]产生？最多的是哪一个阶段？其去向？⑤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？⑥有氧呼吸过程中物质变化和能量变化的特点是什么？⑦C6H12O6能否进入线粒体参与有氧呼吸？细胞质基质线粒体完整活细胞葡萄糖葡萄糖葡萄糖苹果储藏久了为什么会有酒味呢？无氧呼吸的场所在哪里呢?反应是如何进行的呢？3.1过程☆与有氧呼吸第一阶段相同葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2CH3COCOOH+4[H]+能量（丙酮酸）（少量）场所：细胞质基质①三、无氧呼吸丙酮酸不彻底分解场所：细胞质基质②C6H12O6酶2CH3COCOOH（丙酮酸）酶2C3H6O3（乳酸）+能量A.乳酸发酵例：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、玉米胚细胞等）C6H12O62CH3COCOOH（丙酮酸）酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量B.酒精发酵例：大多数植物、酵母菌酶无氧呼吸过程细胞质基质C6H12O6酶少量能量(ATP)4[H]2丙酮酸(2C3H4O3)第一阶段细胞质基质酶酶(C2H5OH)酒精+CO2+少量能量(C3H6O3)乳酸第二阶段细胞质基质C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶3.2无氧呼吸的反应式及概念无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量,生成少量ATP的过程。你能参照有氧呼吸的概念给无氧呼吸一个定义吗？3.3有氧呼吸的能量去路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。同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？无氧呼吸中葡萄糖中的大部分能量存留在酒精或乳酸中a.高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸b.高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现无氧呼吸。肌肉酸胀。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。3.4无氧呼吸实例高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，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。人在剧烈运动时，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。3.5无氧呼吸的意义酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸，叫做发酵（酒精发酵、乳酸发酵）3.6发酵所有的发酵都是无氧呼吸么？问题：1、无氧呼吸可以分为几个阶段？各个阶段的反应怎样？2、无氧呼吸的化学反应有几种？3、无氧呼吸和有氧呼吸相比有哪些共同点和不同点？有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系你能设计一个图表比较有氧呼吸与无氧呼吸异同点吗？项目有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件物质变化彻底：C6H12O6不彻底：C6H12O6能量释放相同点联系实质意义先细胞质基质、后线粒体细胞质基质酶、第三阶段需要O2酶、不需要O2CO2+H2OC2H5OH+CO2C3H6O3释放大量的能量，形成38ATP释放少量的能量，形成2ATP从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同分解有机物，释放能量，合成ATP为生物体的各项生命活动提供能量酶酶有氧呼吸与无氧呼吸的比较表（供参考）有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需O2、酶和适宜的温度不需O2，需要酶和适宜的温度呼吸场所第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内全过程都在细胞质基质内分解产物CO2和H2O（CO2和酒精）或乳酸释放能量较多，1mol葡萄释放能量2870kJ，其中1161kJ转移至ATP中1mol葡萄糖释放能量196．65kJ(生成乳酸)或222kJ(生成酒精)，其中均有61．08kJ转移至ATP中相同点其实质都是：分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要相互联系第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同，之后在不同条件下，在不同的场所沿不同的途径，在不同的酶作用下形成不同的产物：呼吸作用的意义：1、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。2、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。四、细胞呼吸原理的应用生产啤酒、果酒和白酒等生产乳酸类、柠檬酸类饮料生产味精、酱油和醋应用于垃圾、废水的处理利用发酵产生沼气4.1发酵技术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;也可以通过降低呼吸作用，减少有机物消耗。例：农业的中耕松土，水稻生产中的适时露田和晒田等措施的实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细胞呼吸。例：温室大棚，白天适当增加温度有利于光合作用的进行。夜间不能进行光合作用，但是细胞呼吸要消耗掉一部分光合作用累计的有机物。可通过减低夜间温度来降低细胞呼吸消耗。这就是农业生产上通过适当增大昼夜温差提高农业产量的原因。4.2农业生产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。4.3粮食储藏和果蔬保鲜如何利用呼吸作用的原理进行水果和蔬菜的贮藏和保鲜？低温、低氧、高二氧化碳（或充氮气）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。4.3粮食储藏为了抑制细胞呼吸，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。4.3果蔬保鲜易错题：下列有关粮食、水果的保存正确的是（）A.粮食、水果应该在无氧条件下保存，以抑制有氧呼吸消耗有机物B.低温抑制酶的活性，从而抑制细胞呼吸，保存粮食、水果在零下低温的效果应该强于零上低温C.水分会促进细胞呼吸，粮食、水果应该保存在干燥的环境中D.粮食、水果释放CO2最少时对应的O2浓度是二者保存的最适O2浓度D1、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、O2、CO2、乳酸B、乳酸、CO2、O2C、CO2、O2、乳酸D、CO2、乳酸、O22、高等植物呼吸作用只发生在()A活细胞B含有叶绿体的细胞C不含叶绿体的细胞D气孔周围的细胞A二、细胞呼吸的方式探究活动探究酵母菌细胞呼吸的方式细胞呼吸时否需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？讨论：1、酵母菌细胞呼吸的方式有几种？2、发生条件和产物分别是什么？3、如何设计实验证明你的假设？探究酵母菌细胞呼吸的方式一、实验原理1、酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都可以生存,属于兼性厌氧菌。2、CO2的检测方法（1）CO2使澄清石灰水变浑浊（2）CO2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铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。二、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。三、设计实验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℃的环境下培养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0.5毫升重铬酸钾--浓硫酸溶液，轻轻振荡、混匀四、实验结果预测1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，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。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观察、记录实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都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和H2O;在无氧条件下,通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。有氧呼吸无氧呼吸细胞呼吸的方式