生物ATP的主要來源—細胞呼吸新人教必修

1、18世紀，法國化學(xué)家世紀，法國化學(xué)家拉瓦錫拉瓦錫發(fā)現(xiàn)物質(zhì)燃燒時發(fā)現(xiàn)物質(zhì)燃燒時 需氧氣，并把呼吸作用比作需氧氣，并把呼吸作用比作“緩慢燃燒過程緩慢燃燒過程”。 后來人們發(fā)現(xiàn)呼吸作用的實質(zhì)是有機物氧化分解，后來人們發(fā)現(xiàn)呼吸作用的實質(zhì)是有機物氧化分解， 并釋放能量。并釋放能量。 討論：討論： 1.1.呼吸作用與物質(zhì)的燃燒有什么共同點？呼吸作用與物質(zhì)的燃燒有什么共同點？ 2.2.呼吸作用能夠像燃料在體外燃燒那么快嗎？呼吸作用能夠像燃料在體外燃燒那么快嗎？ 3.3.在無氧條件下，細胞還能夠通過呼吸作用釋放在無氧條件下，細胞還能夠通過呼吸作用釋放 能量嗎？能量嗎？ 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 實質(zhì)：氧化分

2、解有機物釋放能量實質(zhì)：氧化分解有機物釋放能量 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 酵母菌：酵母菌：單細胞真菌單細胞真菌, ,在有氧和無氧條件下在有氧和無氧條件下 都能生存。都能生存。 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 實驗課題實驗課題 探究酵母菌細胞呼吸的方式探究酵母菌細胞呼吸的方式 一、實驗原理一、實驗原理 1 1、酵母菌是單細胞真菌屬于兼性厭氧菌。進行有氧呼吸、酵母菌是單細胞真菌屬于兼性厭氧菌。進行有氧呼吸 產(chǎn)生水和產(chǎn)生水和COCO2 2 ，無氧呼吸產(chǎn)生酒精和，無氧呼吸產(chǎn)生酒精和COCO2 2 。 2 2、 COCO2 2的檢測的檢測方法方法 （1 1）COCO2 2使澄清石灰水變渾濁使澄清石灰水變渾濁

3、 （2 2）COCO2 2使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃 3 3、酒精的檢測酒精的檢測 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。色。 二、實驗假設(shè)二、實驗假設(shè) 酵母菌在有氧情況下進行有氧呼吸，產(chǎn)生酵母菌在有氧情況下進行有氧呼吸，產(chǎn)生COCO2 2，在無，在無 氧情況下進行無氧呼吸，產(chǎn)生氧情況下進行無氧呼吸，產(chǎn)生COCO2 2和酒精。和酒精。 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 三、實驗用具三、實驗用具（略）（略） 1 1、NaOHNaOH的作用是什么？的作用是什么？ 2 2、酵母菌進行什么呼吸？、酵

4、母菌進行什么呼吸？ 3 3、澄清的石灰水有什么作用？、澄清的石灰水有什么作用？ 4 4、如何說明、如何說明COCO2 2產(chǎn)生的多少？產(chǎn)生的多少？ 5 5、如何控制無氧的條件？、如何控制無氧的條件？ 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 四、實驗結(jié)果預(yù)測四、實驗結(jié)果預(yù)測 1 1、酵母菌在有氧和無氧情況下均產(chǎn)生了、酵母菌在有氧和無氧情況下均產(chǎn)生了COCO2 2，能使澄清石灰，能使澄清石灰 水變渾濁。水變渾濁。 2 2、酵母菌在有氧情況下，沒有酒精生成，不能使重鉻酸鉀溶、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)；在無氧情況下，生成了酒精，使重鉻酸鉀溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；在無氧情況下，生成

5、了酒精，使重鉻酸鉀溶 液發(fā)生灰綠色顯色反應(yīng)。液發(fā)生灰綠色顯色反應(yīng)。 3 3、酵母菌的有氧呼吸比無氧呼吸釋放的、酵母菌的有氧呼吸比無氧呼吸釋放的COCO2 2要多要多 三、實驗用具三、實驗用具（略）（略） 五、實驗步驟五、實驗步驟 1 1、配制酵母菌培養(yǎng)液（等量原則）置于、配制酵母菌培養(yǎng)液（等量原則）置于A A、B B錐形瓶錐形瓶 2 2、組裝有氧呼吸和無氧呼吸裝置圖，放置在、組裝有氧呼吸和無氧呼吸裝置圖，放置在25-35 25-35 、 環(huán)境下培養(yǎng)環(huán)境下培養(yǎng)8-98-9小時。小時。 3 3、檢測、檢測COCO2 2的產(chǎn)生的產(chǎn)生 4 4、檢測酒精的產(chǎn)生、檢測酒精的產(chǎn)生 （1 1）?。┤? 2支試

6、管編號支試管編號 （2 2）各?。└魅 A、B B錐形瓶酵母菌培養(yǎng)液的濾液錐形瓶酵母菌培養(yǎng)液的濾液2 2毫升注入試管毫升注入試管 （3 3）分別滴加）分別滴加0.50.5毫升重酪酸鉀毫升重酪酸鉀-濃硫酸溶液，輕輕震蕩、濃硫酸溶液，輕輕震蕩、 混勻混勻. .試管密封，試管不密封試管密封，試管不密封 六、觀測、記錄六、觀測、記錄 變混濁快變混濁快無變化無變化 變混濁慢變混濁慢出現(xiàn)灰綠色出現(xiàn)灰綠色 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 七、實驗結(jié)果七、實驗結(jié)果 酵母菌在酵母菌在有氧有氧和和無氧無氧條件下均能進行條件下均能進行細胞呼細胞呼 吸吸。在。在有氧有氧條件下，通過細胞呼吸條件下，通過細胞呼吸產(chǎn)生大量的

7、產(chǎn)生大量的COCO2 2， ， 在在無氧無氧條件下通過細胞呼吸產(chǎn)生條件下通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精和少量的酒精和少量的COCO2 2。 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 細胞呼吸細胞呼吸 有氧呼吸有氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸 包括包括 1 1 細胞呼吸的方式細胞呼吸的方式 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 （1 1）C C6 6H H12 12O O6 6 酶酶 2CH2CH3 3COCOOH + COCOOH + 4H4H + + 能量能量( (2ATP2ATP) ) （2 2）2CH2CH3 3COCOOH+6HCOCOOH+6H2 2O O6CO6CO2 2+ +20H20H+ +

8、能量能量( (2ATP2ATP) ) 酶酶 （3 3）24H24H + 6O + 6O2 2 12H12H2 2O + O + 能量能量( (34ATP34ATP) ) 酶酶 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 A A細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì) b b線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì) c c線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜 一部分以熱能形式散失一部分以熱能形式散失 另一部分轉(zhuǎn)移到另一部分轉(zhuǎn)移到ATPATP中中 有氧呼吸概念：有氧呼吸概念： C C6 6HH12 12O O6 6+6O+6O2 2 6CO 6CO2 2+ 6H+ 6H2 2O +O +能量能量 酶酶 (1709kJ/mol,(1709kJ

9、/mol,約約60%)60%) (1161kJ/mol,(1161kJ/mol,約約40%)40%) 3838個個ATPATP 有氧呼吸小結(jié)有氧呼吸小結(jié) 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 1 1、為什么說駱駝儲存脂肪能適應(yīng)缺水環(huán)境？、為什么說駱駝儲存脂肪能適應(yīng)缺水環(huán)境？ 2 2、花生種子與等量的小麥種子比較、花生種子與等量的小麥種子比較 ，在萌發(fā)，在萌發(fā) 時耗氧量較多的是？時耗氧量較多的是？ 3 3、有氧呼吸必須有線粒體參與才能進行嗎？、有氧呼吸必須有線粒體參與才能進行嗎？ 討論討論: 4 4、從生物膜系統(tǒng)的角度考慮，有線粒體參、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？與的有氧呼吸

10、有何優(yōu)勢？ 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 C6H12O6 4 H 2C2H5OH + 2CO2 酶酶酶酶 2C3H6O3 2CH3COCOOH 酶酶 2ATP 動物：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 氧 呼 吸 全 過 程 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 細菌、真菌、馬鈴薯塊莖、蘋果果實、細菌、真菌、馬鈴薯塊莖、蘋果果實、 動物骨骼肌細胞動物骨骼肌細胞 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 2、為什么骨骼肌中含有大量的肌糖元？、為什么骨骼肌中含有大量的肌糖元？ 3、無氧呼吸產(chǎn)生的酒精、乳酸在細胞中大量、無氧呼吸產(chǎn)生的

11、酒精、乳酸在細胞中大量 積累時，對細胞有毒害作用，利用有機物獲得積累時，對細胞有毒害作用，利用有機物獲得 ATP效率低，為什么在進化中沒有被淘汰呢？效率低，為什么在進化中沒有被淘汰呢？ 1 1、缺氧條件下，哪些生物的無氧呼吸產(chǎn)物是、缺氧條件下，哪些生物的無氧呼吸產(chǎn)物是 酒精，哪些生物的無氧呼吸產(chǎn)物是乳酸？酒精，哪些生物的無氧呼吸產(chǎn)物是乳酸？ 討論討論: 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 1、依然有生存環(huán)境：如腸道寄生蟲、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、大多數(shù)生物以有氧呼吸為主，仍保留無 氧氧 呼吸能力恰好是對不利環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)呼吸能力恰好是對不利環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)

12、3、人工選擇：為滿足生產(chǎn)生活需要，一些、人工選擇：為滿足生產(chǎn)生活需要，一些 優(yōu)良的酒曲、菌種等被保留下來優(yōu)良的酒曲、菌種等被保留下來 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 2870KJ2870KJ、38ATP38ATP 196.65KJ196.65KJ、2ATP2ATP 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 呼吸：呼吸： 細胞呼吸也稱呼吸作用細胞呼吸也稱呼吸作用 有機物有機物氧氧 化分解化分解COCO2 2 生成生成ATPATP 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 知識總結(jié)知識總結(jié) 呼吸作用的概念呼吸作用的概念 呼吸作呼吸作 用類型用類型 有氧呼吸有氧呼吸 無氧呼吸無氧呼吸 呼呼 吸吸 作作

13、用用 葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解 丙酮酸徹底分解丙酮酸徹底分解 HH的氧化的氧化 丙酮酸不丙酮酸不 徹底分解徹底分解 乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵 酒精發(fā)酵酒精發(fā)酵 葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解 VSVS 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 珠江啤酒廠珠江啤酒廠 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 糧食儲藏糧食儲藏 水果的低溫保鮮水果的低溫保鮮 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 四、細胞呼吸原理的應(yīng)用四、細胞呼吸原理的應(yīng)用 選用選用“創(chuàng)可貼創(chuàng)可貼”等敷料包扎傷口，既為傷口敷上等敷料包扎傷口，既為傷口敷上 了

14、藥物，又為傷口創(chuàng)造了疏松透氣的環(huán)境、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，從而有利于傷口的避免厭氧病原菌的繁殖，從而有利于傷口的 痊愈。痊愈。 酵母菌是兼性厭氧微生物。酵母菌在適宜酵母菌是兼性厭氧微生物。酵母菌在適宜 的通氣、溫度和的通氣、溫度和pH等條件下，進行有氧等條件下，進行有氧 呼吸并大量繁殖；在無氧條件下則進行呼吸并大量繁殖；在無氧條件下則進行 酒精發(fā)酵。酒精發(fā)酵。 醋酸桿菌是一種好氧細菌。在氧氣充足醋酸桿菌是一種好氧細菌。在氧氣充足 和具有酒精底物的條件下，醋酸桿菌大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。量繁殖并將酒精氧化分解成醋

15、酸。 谷氨酸棒狀桿菌是一種好氧細菌。在有氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌谷氨酸棒狀桿菌是一種好氧細菌。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。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)過人們的進一步加工，就成為谷氨酸鈉谷氨酸經(jīng)過人們的進一步加工，就成為谷氨酸鈉味精。味精。 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 對于板結(jié)的土壤及時進行松土透氣，可以使對于板結(jié)的土壤及時進行松土透氣，可以使 根細胞進行充分的有氧呼吸，從而有利于根根細胞進行充分的有氧呼吸，從而有利于根 系的生長和對無機鹽的吸收。此外，松土透系的生長和對無機鹽的吸收。此外，松土透

16、 氣還有利于土壤中好氧微生物的生長繁殖，氣還有利于土壤中好氧微生物的生長繁殖， 這能夠促使這些微生物對土壤中有機物的分這能夠促使這些微生物對土壤中有機物的分 解，從而有利于植物對無機鹽的吸收。解，從而有利于植物對無機鹽的吸收。 水稻的根系適于在水中生長，這是因為水稻水稻的根系適于在水中生長，這是因為水稻 的莖和根能夠把從外界吸收來的氧氣通過氣的莖和根能夠把從外界吸收來的氧氣通過氣 腔運送到根部各細胞，而且與旱生植物相比，腔運送到根部各細胞，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，水水稻的根也比較適應(yīng)無氧呼吸。但是，水 稻根的細胞仍然需要進行有氧呼吸，所以稻根的細胞仍然需要進行有

17、氧呼吸，所以 稻田需要定期排水。如果稻田中的氧氣不稻田需要定期排水。如果稻田中的氧氣不 足，水稻根的細胞就會進行酒精發(fā)酵，時足，水稻根的細胞就會進行酒精發(fā)酵，時 間長了，酒精就會對根細胞產(chǎn)生毒害作用間長了，酒精就會對根細胞產(chǎn)生毒害作用 ，使根系變黑、腐爛。，使根系變黑、腐爛。 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 較深的傷口里缺少氧氣，破傷風(fēng)芽孢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，殖。所以，傷口較深或被銹釘扎傷后， 患者應(yīng)及時請醫(yī)生處理。患者應(yīng)及時請醫(yī)生處理。 有氧運動是指人體細胞充分獲得氧有氧運動是指人體

18、細胞充分獲得氧 的情況下所進行的體育鍛煉。人體的情況下所進行的體育鍛煉。人體 細胞通過有氧呼吸可以獲得較多的細胞通過有氧呼吸可以獲得較多的 能量。相反，百米沖刺等無氧運動，能量。相反，百米沖刺等無氧運動， 是人體細胞在缺氧條件下進行的高是人體細胞在缺氧條件下進行的高 速運動。速運動。 無氧運動中，肌細胞因氧不足，要無氧運動中，肌細胞因氧不足，要 靠乳酸發(fā)酵來獲取能量。因為乳酸靠乳酸發(fā)酵來獲取能量。因為乳酸 能夠刺激肌細胞周圍的神經(jīng)末梢，能夠刺激肌細胞周圍的神經(jīng)末梢， 所以人會有肌肉酸脹乏力的感覺。所以人會有肌肉酸脹乏力的感覺。 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 CO2釋放

19、總量釋放總量 有氧呼吸有氧呼吸 無氧呼吸無氧呼吸 O2 吸收量吸收量 CO2釋放量釋放量 abc 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 3.3.在有氧呼吸過程中在有氧呼吸過程中, ,氧氣的作用是氧氣的作用是 4.4.生物的細胞呼吸可分為生物的細胞呼吸可分為 和 和 兩 兩 種類型，一般情況下供給肌肉活動的能量是通過種類型，一般情況下供給肌肉活動的能量是通過 呼吸提供，其能源物質(zhì)主要是 呼吸提供，其能源物質(zhì)主要是 。 與氫結(jié)與氫結(jié) 合生成水，釋放能量。合生成水，釋放能量。 有氧呼吸有氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸 有氧有氧葡萄糖葡萄糖 1.1.葡萄糖徹底氧化

20、分解的主要場所在葡萄糖徹底氧化分解的主要場所在 2.2.人在劇烈運動時人在劇烈運動時, ,骨骼肌處于暫時缺氧狀態(tài)，可骨骼肌處于暫時缺氧狀態(tài)，可 以通過無氧呼吸獲取能量以通過無氧呼吸獲取能量, ,此時葡萄糖被分解為此時葡萄糖被分解為 線粒體線粒體 乳酸乳酸 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 5. 5.有氧呼吸分三個階段有氧呼吸分三個階段, ,三個階段的共同特點是三個階段的共同特點是 都有能量的釋放都有能量的釋放, ,但釋放能量最多的是但釋放能量最多的是_;_;在在 線粒體中進行的是第線粒體中進行的是第_階段階段; ;第第_階段需階段需 要要OO2, 2,氧的作用是 氧的作用是_;_;第第_階段產(chǎn)生階段

21、產(chǎn)生HH最最 多；丙酮酸是第多；丙酮酸是第_階段的產(chǎn)物。階段的產(chǎn)物。 第三階段第三階段 二、三二、三 一一 三三 氧化氧化HH二二 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 6.6.右圖表示在儲存蔬菜、右圖表示在儲存蔬菜、 水果時，大氣中水果時，大氣中OO2 2的濃度的濃度 對植物組織內(nèi)對植物組織內(nèi)COCO2 2產(chǎn)生的產(chǎn)生的 影響，試分析：影響，試分析： 釋放的相對值釋放的相對值 CO2 （1 1）A A點表示植物組織點表示植物組織 釋放釋放COCO2 2較多，這些較多，這些COCO2 2是是_的產(chǎn)物。的產(chǎn)物。 （2 2）由）由A A到到B B， COCO2 2的釋放量急劇減小，其原的釋放量急劇減小，其原

22、因是因是_。 （3 3）由）由B B到到C C， COCO2 2的釋放量又不斷增加，其的釋放量又不斷增加，其 主要原因是主要原因是_； 到到C C點點 以后以后COCO2 2的釋放量不再增加，其主要原因是的釋放量不再增加，其主要原因是_ _。 隨隨O O2 2的增加，無氧呼吸受到抑制的增加，無氧呼吸受到抑制 隨氧濃度增大，有氧呼吸不斷加隨氧濃度增大，有氧呼吸不斷加 強強 無氧呼吸無氧呼吸 受線粒體數(shù)量限制，有氧呼吸不再加強受線粒體數(shù)量限制，有氧呼吸不再加強 大慶實驗大慶實驗-唐海唐海 7. 7. 現(xiàn)有甲酵母菌進行有氧呼吸現(xiàn)有甲酵母菌進行有氧呼吸, ,乙酵母菌進行發(fā)乙酵母菌進行發(fā) 酵酵, ,若它們消耗等量的葡萄糖若它們消耗等量的葡萄糖, ,則它們放出則它們放出COCO2 2 和吸收的和吸收的OO2 2之比是之比是 ( )( ) A.3 A.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3 C 8. 8. 下列下列5 5支試管中分別含有不同化學(xué)物質(zhì)和活性支試管中分別含有不同化學(xué)物質(zhì)和活性 酵母菌細胞制備物。在適宜溫度條件下，會產(chǎn)酵母菌細胞制備物。在適宜溫度條件下，會產(chǎn) 生生COCO2 2的試管有的試管有 （ ） 葡萄糖葡萄糖+ +已破裂的細胞已破裂的細胞 葡萄糖葡萄糖+ +線粒體線粒體 丙酮酸丙酮酸+ +線粒體線粒體 葡萄糖葡萄糖+ +