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第 3 节 ATP 的主要来源 —— 细胞呼吸

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第 5 章 细胞的能量供应和利用. 第 3 节 ATP 的主要来源 —— 细胞呼吸. 湖南省宁乡县第一中学 周 明. 问题探讨. 在 ADP 转化为 ATP 的过程中,所需要的能量主要来源于什么?. 细胞呼吸(呼吸作用): 指 有机物 在细胞内经过一系列的氧化分解,生成 二氧化碳或其他产物 ,释放出 能量 并生成 ATP 的过程. 呼吸: 机体与环境之间 O 2 和 CO 2 交换的过程. 根据是否需要 氧 分为:. 有氧呼吸. ( 主要形式 ). 无氧呼吸. 酵母菌 :单细胞真菌 , 在有氧和无氧条件下都能生存。属于 兼性厌氧型. 出芽生殖.

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Presentation Transcript
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第5章 细胞的能量供应和利用

第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸

湖南省宁乡县第一中学 周 明

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问题探讨

在ADP转化为ATP的过程中,所需要的能量主要来源于什么?

细胞呼吸(呼吸作用):

指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程

呼吸:机体与环境之间O2和CO2交换的过程

根据是否需要氧分为:

有氧呼吸

(主要形式)

无氧呼吸

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探究:酵母菌细胞呼吸的方式

一 提出问题:

酵母菌在什么条件下产生酒精?

酵母菌在不同条件下是否都能产生的CO2?产生的CO2是否一样多?

二 作出假设:

酵母菌在无氧条件下产生酒精

酵母菌在不同条件下都产生的CO2,且有氧条件下产生的CO2比无氧条件下多

三 设计实验:

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1、 鉴定有无二氧化碳产生:

二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊;

也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄

2、鉴定有无酒精产生:

橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液,在酸性条件下与酒精发生化学反应,变成灰绿色

酒驾

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对比实验

实验步骤

有何作用?

有氧呼吸

无氧呼吸

变混浊/快

无变化

变混浊/慢

出现灰绿色

四 实验现象及结论

① 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸,均能产生二氧化碳

② 在有氧的条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳

③ 在无氧的条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳

上述实验装置能否改进呢?

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C6H12O6 + 6H2O+ 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量

一、有氧呼吸

葡萄糖的初步分解

场所:细胞质基质

C6H12O6

2C3H4O3+4 [H] + 少量能量(热能+2 ATP )

(丙酮酸)

丙酮酸彻底分解

场所:线粒体基质

2C3H4O3

+6H2O

6CO2+20 [H] +少量能量(热能+2 ATP )

(丙酮酸)

场所:线粒体内膜

[H]的氧化

24[H] +6O2

12H2O+大量能量(热能+34 ATP )

总反应式:

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线粒体内膜

线粒体基质

丙酮酸[H]

少量

细胞质基质

主要是葡萄糖

丙酮酸、H2O

CO2、[H]

少量

H2O

大量

[H]、O2

注意

细胞质基质、线粒体(主要)

①场所:

②能量去向:

(1709kJ/mol,约60%)

一部分以热能形式散失

另一部分转移到ATP中 

(1161kJ/mol,约40%)

③有氧呼吸概念:

多种酶

细胞在____的参与下,通过_______的催化作用,把_______等有机物_______________,产生_____和_____,释放______,生成_________的过程

CO2

H2O

葡萄糖

彻底氧化分解

大量ATP

能量

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2C3H6O3(乳酸)+少量能量

(动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚)

无O2

葡萄糖

丙酮酸

发酵

(酒精发酵、乳酸发酵)

微生物的无氧呼吸

2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量

(大部分高等植物、酵母菌)

二、无氧呼吸

一般是指细胞在缺氧的条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解,产生酒精或乳酸等中间产物,释放少量能量,生成少量ATP的过程

同样是分解葡萄糖,为何无氧呼吸只能释放少量能量?

无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中

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注意

①场所:

细胞质基质

仅第一阶段释放能量,生成少量ATP

②能量去向:

一部分以热能形式散失

另一部分转移到ATP中 

(135.57kJ)

(61.08kJ)

氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行

③特性:

④实例:

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

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彻底

C6H12O6H2O+CO2

不彻底

C6H12O6

C2H5OH+CO2

C3H6O3

线粒体

6CO2+12H2O+大量能量

细胞质基质

C6H12O6 丙酮酸

2C2H5OH+2CO2+少量能量

细胞质基质

2C3H6O3+少量能量

氧气、酶

细胞质基质、线粒体

细胞质基质

大量

少量

1、两者第一阶段相同,都是在细胞质基质中将葡萄糖分解成丙酮酸,2、都是在酶的催化下进行的;3、都有能量释放

有O2

无O2

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三、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

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四、细胞呼吸原理的应用

1 . 在酿酒业上的应用:先通气,让酵母菌进行有氧呼吸,使其数量增加;然后隔绝空气,使其发酵,产生酒精

2 . 在农业生产上:中耕松土,促进根系的有氧呼吸,有利于根系的生长及对矿质离子的吸收

3 . 在医学上:利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖

4 . 在物质的储存时:控制氧气的浓度,抑制其呼吸作用,减少有机物的消耗

若用300C的温水把买来的一包鲜酵母粉化开,用它发一块面团,几个小时后,面团便会渐渐膨大。用手抠开里面,会发现面团里面变成蜂窝一样,有许多空隙,并且还能闻到酒味

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CO2释放量

CO2释放总量

有氧呼吸

a

无氧呼吸

O2浓度

呼吸最小(最佳储存点)

五、影响呼吸作用的因素

自由水含量较

高时呼吸旺盛

决定呼吸类型和强度

影响酶的活性

零上低温

降低氧的浓度

风干

增加昼夜温差以减少有机物的消耗

低温、低O2、干燥储存

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细胞质基质和线粒体

细胞质基质

温度、O2、H2O等

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归纳总结 细胞呼吸方式的判断

(1)如果某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等,则该生物只进行有氧呼吸

(2)如果某生物不消耗O2,只产生CO2,则只进行无氧呼吸

(3)如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多,则两种呼吸方式都进行

(4)如果某生物无O2的吸收和CO2的释放,则该生物只进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡

(5)无氧呼吸的产物中没有水,如果呼吸作用的产物中有水,则一定是进行了有氧呼吸

(6)由于酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸均可以产生CO2,故不能依据有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用方式

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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.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3

C

2. 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.①③④⑤ B.①②④⑤ C.①③④ D.②③④

C

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3.一运动员正在进行长跑训练,

从他的大腿肌肉细胞中检测到

3种化学物质 ,其浓度变化如

右图所示,图中 P、Q、R三曲

线依次代表 ( )

B

锻炼时间(分)

A. O2、CO2、乳酸 B.乳酸、CO2、O2

C. CO2、O2、乳酸 D.CO2、乳酸、O2

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思考题

1.C6H12O6在细胞内分解到丙酮酸的过程中,下列叙述正确的是:

A、在线粒体中进行无氧呼吸 B、需在的氧条件下进行

C、不产生CO2 D、反应速度不受温度的影响

2. C6H12O6是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内, 18O2进入细胞后,最先出现的放射性化合物是:

A、丙酮酸 B、乳酸 C、 CO2 D、 H2O

C

D

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Thanks

Goodbye

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