人教版高中生物必修一 第五章 第三節(jié) ATP的主要來源-細(xì)胞呼吸

第三節(jié)ATP的主要來源

——細(xì)胞呼吸下列轉(zhuǎn)變需經(jīng)哪些生理過程才能實(shí)現(xiàn)？光能糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能直接用于各種生命活動(dòng)①②③光合作用細(xì)胞呼吸ATP水解思考細(xì)胞呼吸：是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程細(xì)胞呼吸的方式有氧呼吸無氧呼吸實(shí)質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的氧化分解，并且釋放能量什么是細(xì)胞呼吸？自學(xué)探究：閱讀P93-94，思考1、有氧呼吸主要發(fā)生在哪里？2、線粒體的什么位置含有與有氧呼吸有關(guān)的酶？3、有氧呼吸的過程可分為三個(gè)階段。每個(gè)階段的原料、產(chǎn)物、釋放能量的多少和場(chǎng)所分別是什么？4、什么叫做有氧呼吸？BACK酶一、有氧呼吸C6H12O6(葡萄糖)酶[H]丙酮酸能量散失ATP能量散失ATP

CO2

H2O酶

[H]

O2

H2O酶散失ATP能量有氧呼吸的過程細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

C6H12O6

2C3H4O3+4[H]+少量能量酶細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)2C3H4O3+6H2O

6CO2+20[H]+少量能量酶線粒體內(nèi)膜24[H]+6O2

12H2O+大量能量酶有氧呼吸的三個(gè)階段C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶（2870KJ）用于合成ATP約1161KJ熱能總反應(yīng)式：Q:1mol的葡萄糖通過有氧呼吸徹底氧化分解所生成的能量轉(zhuǎn)化成ATP，其轉(zhuǎn)換效率大約為多少？這些能量可以使多少mol的ADP轉(zhuǎn)化成ATP？40%38mol討論:(1)比較有氧呼吸三個(gè)階段的反應(yīng)有哪些共同之處?(2)這三個(gè)階段的酶相同嗎？這些酶分別位于哪里？(3)二氧化碳產(chǎn)生于第幾階段？水產(chǎn)生于第幾階段？水消耗于第幾階段？能量主要產(chǎn)生于第幾階段？(4)有氧呼吸的場(chǎng)所是什么？主要場(chǎng)所呢？(5)氧氣消耗于第幾階段？沒有線粒體還能進(jìn)行有氧呼吸嗎？(6)生成的水中，氧元素由什么提供？那么釋放出的二氧化碳中的氧元素來自于什么？試寫出有氧呼吸的完全反應(yīng)式。(7)1mol葡萄糖氧化分解，能釋放多少能量？這些能量用于什么？有氧呼吸概念：細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，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，生成大量ATP的過程?！籼攸c(diǎn)：①反應(yīng)條件溫和②能量逐步釋放③能量有一部分儲(chǔ)存在ATP中④需要酶且每一步所需要的酶都不同1.下圖是有氧呼吸的過程圖解，請(qǐng)依圖回答：C6H12O123O2酶酶456酶[H][H]

(1)寫出長(zhǎng)方框內(nèi)1、2、3所依次代表的物質(zhì)名稱：

、

_____、

。(2)依次填出橢圓框內(nèi)4、5、6所代表的能量的多少

、

____、

。(3)有氧呼吸的主要場(chǎng)所是

______，進(jìn)入該場(chǎng)所的呼吸底物是_____。(4)用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O轉(zhuǎn)移的途徑是_______________葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳H2O丙酮酸CO2少少大量線粒體丙酮酸62.用18O標(biāo)記氧氣,使其參加有氧呼吸,最初可在下列何種物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)它:A．丙酮酸B．CO2C．H2OD．H2O和CO2√二、無氧呼吸Q1:無氧呼吸進(jìn)行場(chǎng)所是哪里？Q2:動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞發(fā)生的反應(yīng)有什么不同？自學(xué)探究：閱讀P94-95，思考C6H12O6[H]2C2H5OH+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）丙酮酸酶少量能量（形成2個(gè)ATP）動(dòng)物：乳酸植物：酒精甜菜的塊根馬鈴薯塊莖——乳酸乳酸發(fā)酵：酒精發(fā)酵：無氧呼吸全過程第Ⅰ階段（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）第Ⅱ階段（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）第Ⅱ階段也有少量能量放出，但不足以形成ATP。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O6

2C3H4O3+4[H]+少量能量酶細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)動(dòng)物：2C3H4O3+4[H]2C3H6O3酶植物：2C3H4O3+4[H]2C2H5OH+2CO2酶C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量(動(dòng)物)或C6H12O6

2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量（大多數(shù)植物）總反應(yīng)式：(細(xì)胞質(zhì)基質(zhì))酶酶◆特點(diǎn)：①動(dòng)物細(xì)胞無氧呼吸生成乳酸，植物是生成酒精②只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP③葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中④反應(yīng)場(chǎng)所始終都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中思考：⑴無氧呼吸中1mol葡萄糖放出多少能量？形成幾個(gè)ATP？能量轉(zhuǎn)化率是多少？放能：196.65KJ。其中61.08KJ形成2個(gè)ATP，轉(zhuǎn)化率：31.06%⑵1mol葡萄糖，為什么無氧呼吸釋放的能量少？未釋放的能量?jī)?chǔ)存在哪里？有機(jī)物沒有徹底氧化分解。大部分能量?jī)?chǔ)存在酒精或乳酸中。⑶人長(zhǎng)跑時(shí)呼出的二氧化碳全是由有氧呼吸產(chǎn)生的嗎？全是有氧呼吸產(chǎn)生。因?yàn)槿说臒o氧呼吸只能產(chǎn)生乳酸無氧呼吸概念：指細(xì)胞在無氧參與的條件下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物不徹底地氧化分解，生成酒精和二氧化碳或乳酸，并釋放少量能量的過程。無氧呼吸及有氧呼吸過程圖解葡萄糖→2丙酮酸+4[H]無氧有氧6CO2+6H2O+能量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中線粒體中形成38個(gè)ATP形成2個(gè)ATP2C2H5OH+2CO2+能量或2C3H6O3+能量注意：有O2時(shí)，無氧呼吸會(huì)受到抑制。有氧呼吸是在無氧呼吸的基礎(chǔ)上進(jìn)化而來，但絕大多數(shù)生物仍保留了無氧呼吸的酶系統(tǒng)以應(yīng)付暫時(shí)缺氧的狀態(tài)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體需要O2、酶CO2、H2O大量能量（38個(gè)ATP）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)不需要O2、酶酒精和CO2、乳酸少量能量（2個(gè)ATP）①兩者反應(yīng)的第一階段相同②都是分解有機(jī)物、釋放能量的過程意義：為生物體各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。下圖表示生物體內(nèi)呼吸作用的過程，圖中a-d表示某種物質(zhì)，①—⑤表示相關(guān)生理過程，據(jù)圖回答：（1）圖中a、b、c、d所代表的物質(zhì)名稱分別為

、

、

、

。（2）①—⑤過程，能在人體細(xì)胞中進(jìn)行的是

；在線粒體中進(jìn)行的是

；在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的是

；釋放能量最多的是

。丙酮酸水水CO2①②③⑤②③①④⑤③（3）將一只實(shí)驗(yàn)小鼠放入含有放射性18O2氣體的容器內(nèi)，18O2進(jìn)入細(xì)胞后，最先出現(xiàn)的放射性化合物是[]

。（4）有氧呼吸的主要場(chǎng)所是

，進(jìn)入該場(chǎng)所的呼吸底物是__________C水線粒體丙酮酸（5）如果氧氣供應(yīng)不足，則人體內(nèi)的葡萄糖的分解產(chǎn)物是

，釋放的能量

，反應(yīng)場(chǎng)所是

。（6）寫出人體中有氧呼吸，無氧呼吸的總反應(yīng)式__________________________________乳酸較少細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)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)過人們的進(jìn)一步加工，就成為谷氨酸鈉──味精。三、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用對(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的氧氣通過氣腔運(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)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，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)胞通過有氧呼吸可以獲得較多的能量。相反，百米沖刺等無氧運(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)。無氧運(yùn)動(dòng)中，肌細(xì)胞因氧不足，要靠乳酸發(fā)酵來獲取能量。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。

酵母菌：是一種單細(xì)胞真菌，依賴外來的有機(jī)物進(jìn)行異養(yǎng)生活，以出芽生殖的方式產(chǎn)生后代，屬于兼性厭氧菌。四、探究酵母菌的呼吸方式探究目的：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式。探究原理：溴麝香草酚蘭試劑(BTB試劑）通入大量CO2會(huì)從藍(lán)色變成綠色再變成黃色，重鉻酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能夠與酒精發(fā)生氧化還原反應(yīng)，顏色從橙色變成灰綠色。材料用具：20g新鮮的食用酵母菌、600ml的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液、澄清石灰水、溴麝香草酚蘭試劑、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液、體積分?jǐn)?shù)為95%---97%的含一定濃度重鉻酸鉀的濃硫酸溶液、錐形瓶5個(gè)、潔凈的試管、小氣泵思考P92三個(gè)問題想一想：為會(huì)么B瓶應(yīng)封口放置一段一時(shí)間后，再連通盛有石灰水的錐形瓶？消耗完錐形瓶中的氧氣，從而確保是無氧呼吸產(chǎn)生的C02通過澄清的石灰水中怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？這一原理可以用來檢測(cè)汽車司機(jī)是否喝了酒．橙色的重鉻酸鉀(K2Cr2O7)溶液，在酸性條件下與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色．具體做法：讓司機(jī)呼出的氣體直接接觸到用硫酸處理過的重鉻酸鉀，如果呼出的氣體中含有酒精，重鉻酸鉀會(huì)變成灰綠色的硫酸鉻．實(shí)驗(yàn)結(jié)果：甲、乙裝置結(jié)果分析：1、2號(hào)試管結(jié)果分析：BTB顯著變色時(shí)間，甲裝置快，原因是有氧呼吸產(chǎn)生的CO2多乙裝置慢，原因是乙裝置在相同時(shí)間內(nèi)無氧呼吸產(chǎn)生的CO2少1號(hào)試管中無顏色變化2號(hào)試管中有顏色變化。橙色——灰綠色實(shí)驗(yàn)結(jié)論：甲裝置中A瓶酵母菌進(jìn)行有氧呼吸乙裝置中B瓶酵母菌進(jìn)行無氧呼吸下圖是關(guān)于探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的兩組實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)據(jù)圖回答問題：（1）酵母菌應(yīng)加到______________瓶中；澄清的石灰水應(yīng)加到___________瓶中，此外CO2還可以使＿＿＿溶液由＿＿變＿＿再變_________。（2）一段時(shí)間后在______瓶中取少量培養(yǎng)液，滴加__________________溶液檢測(cè)酒精的存在，顏色變化為_______________。B、D

C、E

藍(lán)溴麝香草酚藍(lán)綠黃D

酸性重鉻酸鉀橙色→灰綠色下圖是關(guān)于探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的兩組實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)據(jù)圖回答問題：（3）寫出甲、乙裝置中各發(fā)生作用的總反應(yīng)式：________________

__________________。（4）乙裝置通常要反應(yīng)一段時(shí)間后才將D與E連通，原因是____________________。C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+少量能量酶消耗完錐形瓶中的氧氣，從而確保是無氧呼吸產(chǎn)生的C02通過澄清的石灰水中下圖是關(guān)于探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的兩組實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)據(jù)圖回答問題：（5）A瓶加入的試劑是________，其目的是____________（6）圖中裝置有無錯(cuò)誤之處，如果有請(qǐng)加以改正Na0H排除空氣中CO2,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾(7)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論：預(yù)期最可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是＿＿組裝置中澄清石灰水先渾濁，且渾濁程度大。說明了

。甲酵母菌在有氧呼吸條件下比無氧條件下細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的中CO2快且多

②同一植物在不同生長(zhǎng)發(fā)育期呼吸速率

。種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、開花期呼吸速率

，成熟期

。五．影響植物呼吸作用的因素及在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用（1）內(nèi)因：①不同種植物的呼吸速率

。一般規(guī)律：水生

陸生；陽生

陰生③同一植物的不同器官呼吸速率

。一般來講，生殖器官

營(yíng)養(yǎng)器官。

不同大于大于不同較高較低不同大于（2）外因：

①溫度：

因?yàn)闇囟扔绊?/p>

的活性，從而影響呼吸速率。生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用：酶呼吸強(qiáng)度溫度用于低溫儲(chǔ)存蔬菜水果；大棚栽培中夜間適當(dāng)降低溫度，降低呼吸作用增加產(chǎn)量。②水分自由水含量越多，代謝越旺盛，細(xì)胞呼吸越強(qiáng)。生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用：種子入庫前要

，以

呼吸速率；曬干降低種子