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第3节ATP的主要来源——细胞呼吸一、细胞呼吸的概念生物体内糖类、脂质和蛋白质等有机物在活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，产生ATP的总过程，叫做细胞呼吸。（又叫生物氧化）细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸葡萄糖C6H12O6生物体主要的供能物质2.细胞呼吸的方式：有氧呼吸、无氧呼吸外膜内膜基质嵴①主要场所：线粒体（1）有氧呼吸不是惟一场所，第一阶段在细胞质基质中进行。第一阶段：葡萄糖的初步分解场所：细胞质基质第二阶段：丙酮酸彻底分解场所：线粒体基质第三阶段：[H]的氧化场所：线粒体内膜酶线粒体内膜释放少量能量丙酮酸+水还原性氢+二氧化碳酶线粒体基质还原性氢([H])＋氧气酶细胞质基质水释放大量能量释放少量能量葡萄糖丙酮酸＋还原性氢([H])有氧呼吸的过程第一阶段：C6H12O6（丙酮酸）第二阶段：2CH3COCOOH+6H2O酶第三阶段：24[H]+6O2C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+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）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、水CO2、[H]少量[H]、O2H2O大量线粒体基质线粒体内膜有氧呼吸产生的能量其余1709kJ主要以热能的形式散失掉。1mol葡萄糖释放能量2870kJ有1161kJ转移至ATP能量效率高达40％有氧呼吸是细胞在有氧的条件下，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，生成大量ATP的过程。④概念：【点拨】有氧呼吸三个阶段需注意的四个问题(1)三个阶段所需酶不同。(2)CO2的产生是在第二阶段，H2O的产生在第三阶段。(3)H2O的消耗在第二阶段，O2的消耗仅发生在第三阶段。(4)三个阶段都有能量释放，第三阶段释放能量最多。①苹果储存久了，会有什么气味散发出来？②剧烈运动后上肢和下肢骨骼肌往往会产生什么感觉？（2）无氧呼吸第一阶段：葡萄糖的初步分解第二阶段：丙酮酸不彻底分解C6H12O6酶+4[H]+少量能量2CH3COCOOH2CH3COCOOH+4[H]酶2C3H6O3(乳酸)场所：细胞质基质场所：细胞质基质2CH3COCOOH+4[H]2C2H5OH(酒精)+2CO2酶无氧呼吸过程第二阶段不释放能量。1、酒精发酵：C6H12O6酶2、乳酸发酵：C6H12O62CH3CH2OH（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其余主要以热能的形式散失掉。1mol葡萄糖分解为乳酸释放能量196.65kJ有61.08kJ转移至ATP能量效率约为31％。无氧呼吸过程产生的能量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，同时释放少量能量的过程。1.概念：总结无氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸不同点相同点场所条件产物能量变化联系实质细胞质基质、线粒体细胞质基质需氧气、多种酶不需氧气、需多种酶CO2、H2O酒精和CO2或乳酸释放大量能量，合成38ATP释放少量能量，合成2ATP从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同分解有机物，释放能量，合成ATP二、有氧呼吸与无氧呼吸之间的异同点1.内因（1）不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物的小于水生植物的，阴生植物的小于阳生植物的。（2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。（3）同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官的大于营养器官的。三、影响细胞呼吸的因素2.外因（1）温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。如图所示：（2）氧气浓度①对于无氧呼吸来说：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制。如图所示：②对有氧呼吸来说：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。如图所示：③绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌受氧气浓度的影响，两种呼吸及总呼吸速率的变化曲线如图所示：种子、蔬菜、水果等一般采用低氧保存，因为此时，有氧呼吸较弱，而无氧呼吸又受到抑制。（3）其他因素①二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用；②生物含水量的多少影响呼吸作用。在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增加。1.为生物体的生命活动提供能量。2.为体内其他化合物的合成提供原料。四、细胞呼吸的意义ATP细胞呼吸的产物合成氨基酸合成脂类转化为其他糖类3.细胞呼吸原理的应用实例（1）用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。早期通气——促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖后期密封发酵罐——促进酵母菌无氧呼吸，利于产生酒精（3）食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。（2）酿酒时（4）土壤松土：促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量（5）稻田定期排水：促进水稻根细胞有氧呼吸。（6）提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。实验课题探究酵母菌细胞呼吸的方式一、实验原理1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸产生水和CO2，无氧呼吸产生酒精和CO2。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酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。二、实验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。实验结果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。2、有氧呼吸产生大量CO2，无氧呼吸产生少量CO2。实验结论：1、酵母菌有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸产生CO2和酒精。根据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况：规律技巧1、无CO2释放时：2、不消耗O2，但产生CO2：3、当CO2释放量等于O2消耗量时：细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，容器内气体体积不发生变化，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸，容器内气体体积可增大细胞只进行有氧呼吸，容器内气体体积不发生变化，但若将CO2吸收，可引气体体积减少。4、当CO2释放量大于O2消耗量时：⑴若VCO2/VO2＝4/3：⑵若VCO2/VO2＞4/3：⑶若VCO2/VO2＜4/3：细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，哪种呼吸方式占优势，可如下分析：有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸（1）只进行有氧呼吸；（2）只进行无氧呼吸；（3）有氧呼吸、无氧呼吸都有。酵母菌的细胞呼吸方式1左移，2不动，1不动，2右移，1左移，2右移，预测结果及结论：在上述这个装置中，1、若把酵母菌改为乳酸菌，液滴移动有何变化？2、若采用以上装置研究绿色植物的细胞呼吸，在外界条件上应特别注意什么？1.现有甲酵母菌进行有氧呼吸,乙酵母菌进行发酵,若它们消耗等量的葡萄糖,则它们放出CO2和吸收的O2之比是()A.3:1B.1:2C.4:3D.2:3C2.下列5支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下，会产生CO2的试管有（）①葡萄糖+已破裂的细胞②葡萄糖+线粒体③丙酮酸+线粒体④葡萄糖+细胞质基质（隔绝空气）⑤丙酮酸+细胞质基质（隔绝空气）A.①③④⑤B.①②④⑤C.①③④D.②③④C细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸乳酸酒精和CO2高等植物及酵母菌等微生物高等动物和人体,高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根),乳酸菌等微生物C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶1.有氧呼吸与无氧呼吸的相同点（）①都在线粒体中进行②都需要酶③都需要氧④都产生ATP⑤都经过生成丙酮酸的反应Ａ.①②⑤Ｂ.②③④Ｃ.②③⑤Ｄ.②④⑤Ｄ2.下列关于植物呼吸作用的叙述正确的是（）A.呼吸作用的中间产物丙酮酸可以通过线粒体的两层膜B.是否产生二氧化碳是有氧、无氧呼吸的主要区别C.高等植物能够进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸D.种子库中贮存的风干种子不进行呼吸作用A3.下列5支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下，会产生CO2的试管有（）①葡萄糖+已破裂的细胞②葡萄糖+线粒体③丙酮酸+线粒体④葡萄糖+细胞质基质（隔绝空气）⑤丙酮酸+细胞质基质（隔绝空气）A.①③④⑤B.①②④⑤C.①③④D.②③④C4.蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件为（）A．零上低温、干燥、低氧B．零上低温、湿度适中、低氧C．高温、干燥、高氧D．高温、湿度适中、高氧【解析】蔬菜和水果不断进行细胞呼吸，消耗有机物，为了尽量减少有机物的消耗，需要降低细胞呼吸速率，温度能够影响酶的活性，所以低温、低氧能够降低细胞呼吸速率；保鲜需要适宜的湿度，以抑制蒸腾作用对水分的散失。B5.有氧呼吸中产生能量最多的是（）A．形成二氧化碳时B．形成［H］时C．形成水时D．形成丙酮酸时C幻想在漫长的生活征途中顺水行舟的人，他的终点在下游。只有敢于扬风帆、顶恶浪的勇士，才能争到上游。