生物：5.3《ATP的主要來(lái)源—細(xì)胞呼吸》課件(新人教版必修1).ppt

第3節(jié)ATP的主要來(lái)源 細(xì)胞呼吸 大慶實(shí)驗(yàn) 唐海 問(wèn)題探討 18世紀(jì) 法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)物質(zhì)燃燒時(shí)需氧氣 并把呼吸作用比作 緩慢燃燒過(guò)程 后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)呼吸作用的實(shí)質(zhì)是有機(jī)物氧化分解 并釋放能量 討論 1 呼吸作用與物質(zhì)的燃燒有什么共同點(diǎn) 2 呼吸作用能夠像燃料在體外燃燒那么快嗎 3 在無(wú)氧條件下 細(xì)胞還能夠通過(guò)呼吸作用釋放能量嗎 細(xì)胞呼吸的概念 細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列氧化分解 生成二氧化碳或其他產(chǎn)物 釋放能量并且生成ATP的過(guò)程 又叫生物氧化 實(shí)質(zhì) 氧化分解有機(jī)物釋放能量 復(fù)習(xí)提問(wèn) 在ADP轉(zhuǎn)化為ATP的過(guò)程中 所需要的能量主要來(lái)自于哪里 酵母菌 單細(xì)胞真菌 在有氧和無(wú)氧條件下都能生存 實(shí)驗(yàn)課題探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式 一 實(shí)驗(yàn)原理1 酵母菌是單細(xì)胞真菌屬于兼性厭氧菌 進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生水和CO2 無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2 2 CO2的檢測(cè)方法 1 CO2使澄清石灰水變渾濁 2 CO2使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃3 酒精的檢測(cè)橙色的重酪酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應(yīng) 變成灰綠色 二 實(shí)驗(yàn)假設(shè)酵母菌在有氧情況下進(jìn)行有氧呼吸 產(chǎn)生CO2 在無(wú)氧情況下進(jìn)行無(wú)氧呼吸 產(chǎn)生CO2和酒精 三 實(shí)驗(yàn)用具 略 1 NaOH的作用是什么 2 酵母菌進(jìn)行什么呼吸 3 澄清的石灰水有什么作用 4 如何說(shuō)明CO2產(chǎn)生的多少 5 如何控制無(wú)氧的條件 四 實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè) 1 酵母菌在有氧和無(wú)氧情況下均產(chǎn)生了CO2 能使澄清石灰水變渾濁 2 酵母菌在有氧情況下 沒有酒精生成 不能使重鉻酸鉀溶液發(fā)生顯色反應(yīng) 在無(wú)氧情況下 生成了酒精 使重鉻酸鉀溶液發(fā)生灰綠色顯色反應(yīng) 3 酵母菌的有氧呼吸比無(wú)氧呼吸釋放的CO2要多 三 實(shí)驗(yàn)用具 略 五 實(shí)驗(yàn)步驟 1 配制酵母菌培養(yǎng)液 等量原則 置于A B錐形瓶2 組裝有氧呼吸和無(wú)氧呼吸裝置圖 放置在25 35 環(huán)境下培養(yǎng)8 9小時(shí) 3 檢測(cè)CO2的產(chǎn)生4 檢測(cè)酒精的產(chǎn)生 1 取2支試管編號(hào) 2 各取A B錐形瓶酵母菌培養(yǎng)液的濾液2毫升注入試管 3 分別滴加0 5毫升重酪酸鉀 濃硫酸溶液 輕輕震蕩 混勻 試管密封 試管不密封 六 觀測(cè) 記錄 變混濁 快 無(wú)變化 變混濁 慢 出現(xiàn)灰綠色 七 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下均能進(jìn)行細(xì)胞呼吸 在有氧條件下 通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的CO2 在無(wú)氧條件下通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生酒精和少量的CO2 細(xì)胞呼吸 有氧呼吸 無(wú)氧呼吸 包括 1細(xì)胞呼吸的方式 2 有氧呼吸 2 1有氧呼吸過(guò)程 2 1有氧呼吸過(guò)程 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 丙酮酸 C3H4O3 H 能量 少量 場(chǎng)所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 丙酮酸徹底分解 酶 CO2 H 能量 少量 場(chǎng)所 線粒體基質(zhì) 丙酮酸 H 的氧化 酶 H2O 能量 大量 場(chǎng)所 線粒體內(nèi)膜 H O2 H2O 有氧呼吸三個(gè)階段的比較 1 能量 都有能量的釋放 但以第三階段釋放的能量最多 2 場(chǎng)所 第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中 第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中 第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上 3 氧氣 只有第三階段才需要氧氣 作用是氧化 H 生成水 2 2主要場(chǎng)所 線粒體 2 3能量去向 一部分以熱能形式散失 約60 另一部分轉(zhuǎn)移到ATP中 約40 2 4總反應(yīng)式 2 5概念 有氧呼吸是指細(xì)胞在氧的參與下 通過(guò)多種酶的催化作用 把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解 產(chǎn)生二氧化碳和水 釋放能量 生成許多ATP的過(guò)程 場(chǎng)所 A細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)b線粒體基質(zhì)c線粒體內(nèi)膜 能量去向 一部分以熱能形式散失另一部分轉(zhuǎn)移到ATP中 總反應(yīng)式 有氧呼吸概念 細(xì)胞在 的參與下 通過(guò) 的催化作用 把 等有機(jī)物 產(chǎn)生 和 釋放 生成 的過(guò)程 1709kJ mol 約60 1161kJ mol 約40 氧 多種酶 葡萄糖 CO2 H2O 能量 徹底氧化分解 許多ATP 38個(gè)ATP 有氧呼吸小結(jié) 1 為什么說(shuō)駱駝儲(chǔ)存脂肪能適應(yīng)缺水環(huán)境 2 花生種子與等量的小麥種子比較 在萌發(fā)時(shí)耗氧量較多的是 3 有氧呼吸必須有線粒體參與才能進(jìn)行嗎 討論 4 從生物膜系統(tǒng)的角度考慮 有線粒體參與的有氧呼吸有何優(yōu)勢(shì) C6H12O6 4 H 2C2H5OH 2CO2 酶 酶 2C3H6O3 2CH3COCOOH 酶 2ATP 動(dòng)物 乳酸植物 酒精玉米胚馬鈴薯塊莖 乳酸乳酸發(fā)酵 酒精發(fā)酵 無(wú)氧呼吸全過(guò)程 3無(wú)氧呼吸 3 1過(guò)程 與有氧呼吸第一階段相同 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 丙酮酸 H 能量 少量 場(chǎng)所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 細(xì)菌 真菌 馬鈴薯塊莖 蘋果果實(shí) 動(dòng)物骨骼肌細(xì)胞 丙酮酸不徹底分解 場(chǎng)所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) C6H12O6 酶 丙酮酸 酶 2C3H6O3 乳酸 少量能量 A 乳酸發(fā)酵 例 高等動(dòng)物 乳酸菌 高等植物的某些器官 馬鈴薯塊莖 甜菜塊根等 C6H12O6 酶 2C2H5OH 酒精 2CO2 B 酒精發(fā)酵 例 大多數(shù)植物 酵母菌 酶 少量能量 2C3H6O3 乳酸 2C2H5OH 酒精 2CO2 3 2實(shí)例 a 高等植物在水淹的情況下 可以進(jìn)行短時(shí)間的無(wú)氧呼吸 產(chǎn)生酒精和二氧化碳 b 高等動(dòng)物和人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí) 骨骼肌細(xì)胞內(nèi)就會(huì)進(jìn)行無(wú)氧呼吸 肌肉酸脹是由于產(chǎn)生了乳酸 c 酵母菌在缺氧的條件下 可以將有機(jī)物分解成酒精和二氧化碳 3 3概念 無(wú)氧呼吸是指細(xì)胞在無(wú)氧條件下 通過(guò)酶的催化作用 把葡萄糖等有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物 同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程 2 為什么骨骼肌中含有大量的肌糖元 3 無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精 乳酸在細(xì)胞中大量積累時(shí) 對(duì)細(xì)胞有毒害作用 利用有機(jī)物獲得ATP效率低 為什么在進(jìn)化中沒有被淘汰呢 1 缺氧條件下 哪些生物的無(wú)氧呼吸產(chǎn)物是酒精 哪些生物的無(wú)氧呼吸產(chǎn)物是乳酸 討論 1 依然有生存環(huán)境 如腸道寄生蟲2 大多數(shù)生物以有氧呼吸為主 仍保留無(wú)氧呼吸能力恰好是對(duì)不利環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)3 人工選擇 為滿足生產(chǎn)生活需要 一些優(yōu)良的酒曲 菌種等被保留下來(lái) 3 4有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的區(qū)別與聯(lián)系 有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的區(qū)別與聯(lián)系 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 線粒體內(nèi) 需氧 CO2 H2O 較多 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 不需氧 CO2 C2H5OH或C3H6O3 較少 2870KJ 38ATP 196 65KJ 2ATP 呼吸 機(jī)體與環(huán)境之間O2和CO2交換的過(guò)程 細(xì)胞呼吸也稱呼吸作用 是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解 生成CO2或其他物質(zhì) 釋放出能量并生成ATP的過(guò)程 呼吸和呼吸作用的區(qū)別 呼吸作用的概念 呼吸作用類型 有氧呼吸 無(wú)氧呼吸 呼吸作用 葡萄糖的初步分解 丙酮酸徹底分解 H 的氧化 丙酮酸不徹底分解 乳酸發(fā)酵 酒精發(fā)酵 葡萄糖的初步分解 VS 1 場(chǎng)所 3 物質(zhì)變化 4 能量變化 2 條件 5細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用 細(xì)胞呼吸的中間產(chǎn)物是各種有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化的樞紐 細(xì)胞呼吸原理在生產(chǎn)實(shí)踐中有廣泛的應(yīng)用 1 發(fā)酵技術(shù)2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)3 糧食儲(chǔ)藏和果蔬保鮮 1 發(fā)酵技術(shù) 生產(chǎn)啤酒 果酒和白酒等生產(chǎn)乳酸類 檸檬酸類飲料生產(chǎn)味精 醬油和醋生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白應(yīng)用于垃圾 廢水的處理利用發(fā)酵產(chǎn)生沼氣 珠江啤酒廠 2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 細(xì)胞呼吸為植物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 細(xì)胞的分裂 植株的生長(zhǎng)和發(fā)育等提供能量和各種原料 因此 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上 要設(shè)法適當(dāng)增強(qiáng)細(xì)胞呼吸 以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育 例 水稻生產(chǎn)中的適時(shí)露田和曬田等措施的實(shí)質(zhì)就是為了改善土壤通氣條件以增強(qiáng)根系的細(xì)胞呼吸 3 糧食儲(chǔ)藏和果蔬保鮮 細(xì)胞呼吸要消耗有機(jī)物 使有機(jī)物積累減少 因此 對(duì)糧食儲(chǔ)藏和果蔬保鮮來(lái)說(shuō) 又要設(shè)法降低細(xì)胞的呼吸強(qiáng)度 盡可能減少有機(jī)物的消耗等 糧食儲(chǔ)藏果蔬保鮮 水果的低溫保鮮 糧食儲(chǔ)藏 糧食儲(chǔ)藏時(shí) 要注意降低溫度和保持干燥 抑制細(xì)胞呼吸 延長(zhǎng)保存期限 例 稻谷等種子含水量超過(guò)14 5 時(shí) 呼吸速率就會(huì)驟然增加 釋放出的熱量和水分 會(huì)導(dǎo)致糧食霉變 果蔬保鮮 為了抑制細(xì)胞呼吸 果蔬儲(chǔ)藏時(shí)采用降低氧濃度 沖氮?dú)饣蚪档蜏囟鹊确椒?例 蘋果 梨 柑 橘等果實(shí)在0 1 時(shí)可儲(chǔ)藏幾個(gè)月不壞 荔枝一般只能短期保鮮 但采用低溫速凍等方法可保鮮6 8個(gè)月 農(nóng)村廣泛采用密閉的土窖保存水果蔬菜 也是利用水果自身產(chǎn)生的二氧化碳抑制細(xì)胞呼吸的原理 四 細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用 選用 創(chuàng)可貼 等敷料包扎傷口 既為傷口敷上了藥物 又為傷口創(chuàng)造了疏松透氣的環(huán)境 避免厭氧病原菌的繁殖 從而有利于傷口的痊愈 酵母菌是兼性厭氧微生物 酵母菌在適宜的通氣 溫度和pH等條件下 進(jìn)行有氧呼吸并大量繁殖 在無(wú)氧條件下則進(jìn)行酒精發(fā)酵 醋酸桿菌是一種好氧細(xì)菌 在氧氣充足和具有酒精底物的條件下 醋酸桿菌大量繁殖并將酒精氧化分解成醋酸 谷氨酸棒狀桿菌是一種好氧細(xì)菌 在有氧條件下 谷氨酸棒狀桿菌能將葡萄糖和含氮物質(zhì) 如尿素 硫酸銨 氨水 合成為谷氨酸 谷氨酸經(jīng)過(guò)人們的進(jìn)一步加工 就成為谷氨酸鈉 味精 對(duì)于板結(jié)的土壤及時(shí)進(jìn)行松土透氣 可以使根細(xì)胞進(jìn)行充分的有氧呼吸 從而有利于根系的生長(zhǎng)和對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收 此外 松土透氣還有利于土壤中好氧微生物的生長(zhǎng)繁殖 這能夠促使這些微生物對(duì)土壤中有機(jī)物的分解 從而有利于植物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收 水稻的根系適于在水中生長(zhǎng) 這是因?yàn)樗镜那o和根能夠把從外界吸收來(lái)的氧氣通過(guò)氣腔運(yùn)送到根部各細(xì)胞 而且與旱生植物相比 水稻的根也比較適應(yīng)無(wú)氧呼吸 但是 水稻根的細(xì)胞仍然需要進(jìn)行有氧呼吸 所以稻田需要定期排水 如果稻田中的氧氣不足 水稻根的細(xì)胞就會(huì)進(jìn)行酒精發(fā)酵 時(shí)間長(zhǎng)了 酒精就會(huì)對(duì)根細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用 使根系變黑 腐爛 較深的傷口里缺少氧氣 破傷風(fēng)芽孢桿菌適合在這種環(huán)境中生存并大量繁殖 所以 傷口較深或被銹釘扎傷后 患者應(yīng)及時(shí)請(qǐng)醫(yī)生處理 有氧運(yùn)動(dòng)是指人體細(xì)胞充分獲得氧的情況下所進(jìn)行的體育鍛煉 人體細(xì)胞通過(guò)有氧呼吸可以獲得較多的能量 相反 百米沖刺等無(wú)氧運(yùn)動(dòng) 是人體細(xì)胞在缺氧條件下進(jìn)行的高速運(yùn)動(dòng) 無(wú)氧運(yùn)動(dòng)中 肌細(xì)胞因氧不足 要靠乳酸發(fā)酵來(lái)獲取能量 因?yàn)槿樗崮軌虼碳ぜ〖?xì)胞周圍的神經(jīng)末梢 所以人會(huì)有肌肉酸脹乏力的感覺 1 在釀酒業(yè)上的應(yīng)用 先通氣 讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸 使其數(shù)量增加 然后隔絕空氣 使其發(fā)酵 產(chǎn)生酒精 2 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上 中耕松土 促進(jìn)根系的有氧呼吸 有利于根系的生長(zhǎng)及對(duì)礦質(zhì)離子的吸收 3 在醫(yī)學(xué)上 利用氧氣驅(qū)蛔 抑制破傷風(fēng)等厭氧型細(xì)菌的繁殖 4 在物質(zhì)的儲(chǔ)存時(shí) 控制氧氣的濃度 抑制其呼吸作用 減少有機(jī)物的消耗 5細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用 1 溫度 溫度通過(guò)影響酶的活性來(lái)影響呼吸速率 2 O2的濃度 在一定范圍內(nèi) 隨O2濃度的增大 有氧呼吸增強(qiáng) 達(dá)到一定濃度以后 由于受線粒體的限制 呼吸作用強(qiáng)度不再增大 O2的存在抑制了無(wú)氧呼吸的進(jìn)行 3 CO2濃度過(guò)大抑制呼吸作用的進(jìn)行 6影響呼吸作用的外界因素 1 呼吸作用能為生物體的生命活動(dòng)提供能量 2 呼吸過(guò)程能為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料 7呼吸作用的意義 1 呼吸作用與物質(zhì)的燃燒有什么共同點(diǎn) 兩者的共同點(diǎn)是 都是物質(zhì)的氧化分解過(guò)程 都能產(chǎn)生CO2等產(chǎn)物 并且都釋放出能量 2 呼吸作用能夠像燃料在體外燃燒那么劇烈嗎 不能 否則 組成細(xì)胞的化合物會(huì)迅速而徹底地氧化分解 能量會(huì)迅速地全部釋放出來(lái) 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)也就會(huì)遭到徹底的破壞 問(wèn)題探討 在無(wú)氧條件下 細(xì)胞能夠通過(guò)無(wú)氧呼吸來(lái)釋放能量 但是 無(wú)氧呼吸比有氧呼吸釋放的能量要少許多 3 在無(wú)氧條件下 細(xì)胞還能夠通過(guò)呼吸作用釋放能量嗎 3 在有氧呼吸過(guò)程中 氧氣的作用是 4 生物的細(xì)胞呼吸可分為 和 兩種類型 一般情況下供給肌肉活動(dòng)的能量是通過(guò) 呼吸提供 其能源物質(zhì)主要是 有氧呼吸 無(wú)氧呼吸 有氧 葡萄糖 1 葡萄糖徹底氧化分解的主要場(chǎng)所在 2 人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí) 骨骼肌處于暫時(shí)缺氧狀態(tài) 可以通過(guò)無(wú)氧呼吸獲取能量 此時(shí)葡萄糖被分解為 線粒體 乳酸 課堂練習(xí) 5 有氧呼吸分三個(gè)階段 三個(gè)階段的共同特點(diǎn)是都有能量的釋放 但釋放能量最多的是 在線粒體中進(jìn)行的是第 階段 第 階段需要O2 氧的作用是 第 階段產(chǎn)生 H 最多 丙酮酸是第 階段的產(chǎn)物 第三階段 二 三 一 三 氧化 H 二 6 右圖表示在儲(chǔ)存蔬菜 水果時(shí) 大氣中O2的濃度對(duì)植物組織內(nèi)CO2產(chǎn)生的影響 試分析 釋放的相對(duì)值 CO2 1 A點(diǎn)表示植物組織 釋放CO2較多 這些CO2是 的產(chǎn)物 2 由A到B CO2的釋放量急劇減小 其原因是 3 由B到C CO2的釋放量又不斷增加 其主要原因是 到C點(diǎn)以后CO2的釋放量不再增加 其主要原因是 隨O2的增加 無(wú)氧呼吸受到抑制 隨氧濃度增大 有氧呼吸不斷加強(qiáng) 無(wú)氧呼吸 受線粒體數(shù)量限制 有氧呼吸不再加強(qiáng) 7 現(xiàn)有甲酵母菌進(jìn)行有氧呼吸 乙酵母菌進(jìn)行發(fā)酵 若它們消耗等量的葡萄糖 則它們放出CO2和吸收的O2之比是 A