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【生物】5.3 ATP的主要来源——细胞呼吸 课件1(人教版必修1)


人教版必修1

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

复 习 提 问
生物体生命活动的主要能源物质、直 接能源物质、最终来源各是什么? 把光能转化为高等动物肌肉收缩 的机械能需要经历那些过程?
(1) 糖类等 (2) ATP (3) 光能 肌肉收缩 有机物

第3 节 ATP的主要来源——细胞呼吸
一、细胞呼吸也称呼吸作用
是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解, 生成CO2或其他物质,释放出能量并生成ATP 的过程。
实质:氧化分解有机物,释放能量

注意:呼吸和呼吸作用的区别
二、细胞呼吸的方式: 探究

酵母菌细胞呼吸的方式

呼吸现象和呼吸作用
细胞内
呼吸器官 血液循环

O2

O2

+ 有机物

CO2

呼吸器官

血液循环

CO2 + 水 +

能量

呼吸(现象)

气体运输

呼吸作用(本质)

淀粉

酵母菌

葡萄糖

酵母菌

细胞呼吸

酒精+CO2+水

甜酒

提出问题
酒精和CO2是酵母菌在什么条件产生的(有氧?无氧?)

作出假设
有氧
产生

CO2

无氧

产生

CO2和酒精

设计实验

进行实验
验证假设、形成结论

3.设计实验
实验思路?分别给酵母菌提供有氧和无氧 的条件,一段时间后检测其产 物是否含酒精或二氧化碳
有氧 自变量: 细胞呼吸的条件 无氧

分析变量

因变量: 细胞呼吸的产物 酒精、CO2 无关变量: 影响实验结果的可变因素

?CO2的检测:

1.通入澄清的石灰水:澄清→浑浊

2.溴麝香草酚蓝水溶液:蓝→ 绿→黄

?酒精的检测:

橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒 精发生反应: 橙色→灰绿色

思考: 有氧和无
氧条件下CO2和酒 精产生的量的多 少如何判断?

材料用具
500ml的平底烧瓶(或锥形瓶), 玻璃弯管,带孔的橡胶塞,天平, 量筒,烧杯,试管,气泵、漏斗、 滤纸、玻璃棒、铁架台等 酵母粉,石灰水,氢氧化钠液,3%的 葡萄糖溶液,重铬酸钾溶液(用于检 测酒精)

对比实验
设置两个或两个以上的实验组,通过对结果 的比较分析,来探究某种因素与实验对象的 关系,这样的实验叫做对比实验

4.进行试验
实验现象:
条件 有氧 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液

变混浊/快 变混浊/慢

无变化 出现灰绿色

无氧

5.分析结果得出结论
酵母菌 有氧条件下产生大量CO2

无氧条件下产生酒精和少量CO2 呼吸作用的类型
有氧呼吸 无氧呼吸

探究:如何改进装置可以知道不是空气 中的二氧化碳在起作用呢?

再探究
有人认为:实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水 溶液的纯化学反应,与酵母菌无关,你如何驳斥这种错误 观点?

葡萄糖 水溶液

葡萄糖 水溶液

三、有氧呼吸 1、场所:主要在线粒体
线粒体的结构示意图 外膜 内膜 基质



2、有氧呼吸最常利用的物质 ----葡萄糖(C6H12O6)

实验

首先把葡萄糖分解的场所是细胞质基质

葡萄糖 线粒体

葡萄糖 细胞质基质

线粒体 现象:不发光 发光

细胞质基质 细胞质基质

细胞质基质
6O2 ③酶
热 量 ATP
大量 能量

C6H12O6 ① 酶
4[H] 2丙酮酸

热量 ATP
少量能量


20[H]


6H2O
少量能量

热 量 ATP

12H2O

6CO2

线粒体

有氧呼吸的三个阶段
① 葡萄糖的初步分解 场所:细胞质基质 酶 C6H12O6 2CH3COCOOH +4 [H] +能量(少量) (丙酮酸)
② 丙酮酸彻底分解 2CH3COCOOH +6H2O (丙酮酸) ③ [H]的氧化 24[H] + 6O2 酶 酶 场所:线粒体基质 6CO2 +20 [H] +能量(少量) 场所:线粒体内膜

12H2O +能量(大量)

酶 * C6H12O6+6H2O+6 O2

6CO2+ 12H2*O +能量

C、H、O的来龙去脉:
C:
C6H12O6 →丙酮酸→CO2 丙酮酸→[H] →H2O

H:

C6H12O6

[H] →H2O
H2O →[H] →H2O O2 →H2O

O:

C6H12O6 →丙酮酸 H2O

CO2

已知:1mol葡萄糖在体外燃烧可以产生 2870 kJ能量,而经过细胞有氧呼吸则可以 使1161 kJ能量储存在ATP中;ADP转化为ATP 需要吸收30.54 kJ能量。试计算: 1.有氧呼吸的能量转换效率是多少? 2.1分子葡萄糖有氧呼吸产生的能量能合成 多少分子ATP ? 3.细胞呼吸过程中,转变为热能的能量是一 种浪费吗?

1mol葡萄糖彻底氧化分解,共释放2870kJ/mol的能量, 其中一部分以热能形式散失(约60%); 另一部分转移到 ATP中(1161kJ/mol,约40%)储存,约形成38个ATP。

葡萄糖
2870kJ 约40%

ATP 能量 用于各项 ADP+Pi 生命活动

CO2+H2O

热能 (体温的来源)

你 能 找 出 图 中 的 错 误 吗 ?

H2O

有氧呼吸小结 ①主要场所: 线粒体

②能量去向:
一部分以热能形式散失 (1709kJ/mol,约60%) 另一部分转移到ATP中 (1161kJ/mol,约40%)

③总反应式:
C6H12O6+6H2O+6O2



6CO2+ 12H2O +能量 38个ATP

④有氧呼吸概念:
细胞在____ 多种酶 的催化作用,把 氧 的参与下,通过_______ _______ CO2 和 彻底氧化分解 ,产生_____ 葡萄糖 等有机物_______________ _____ 能量 生成_________ H2O ,释放______, 许多ATP 的过程。

对比

有氧呼吸三个阶段的比较
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能

第一阶段

细胞质 基质
线粒体 基质 线粒体 内膜

主要是 葡萄糖

丙酮酸 [H]

少量

第二阶段

丙酮酸,H2O CO2、[H] 少量 [H]、O2 H 2O 大量

第三阶段

四、无氧呼吸
1、 葡萄糖的初步分解 酶 2C3H4O3 (丙酮酸)

C6H12O6

+ 4[H] + 能量 (少量) 场所:细胞质基质

与有氧呼吸第一阶段相同

2、 丙酮酸不彻底分解 (1 ) 酒精发酵 酶 细胞质基质 (少量) C2H5OH + 2CO2+能量 (酒精) 例:大多数植物、酵母菌 (2)乳酸发酵 酶 细胞质基质 (少量) C3H6O3 + 能量

2C3H4O3

2C3H4O3

(乳酸)

例:高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官 (马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等)

3、无氧呼吸总反应式: 酶

C6H12O6

2C3H6O3+少量能量

C6H12O6



2C2H5OH+2CO2+少量能量

4、能量去向: 1mol葡萄糖分解成乳酸,共释放196.65kJ/mol, 有氧呼吸和无氧呼吸 其中一部分以热能形式散失(约69%); 另一部分转移 到ATP中(61.08kJ/mol, 约31%)储存,形成2个ATP。 有那些主要区别? 5、无氧呼吸的主要场所: 6、无氧呼吸的定义
细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物分解为 不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。

细胞质基质

五、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用
? 1、温度:主要是影响酶的活性 应用:蔬菜和水果储存应降温;大棚栽培植物有昼夜温差
? 2 氧气:直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧 气的存在对无氧呼吸有抑制作用

应用:蔬菜和水果储存;氧浓度控制在呼吸作用最低点。 施肥后,中耕松土,提高肥效
3 二氧化碳:使呼吸酶活性下降; 在CO2浓度上升到1—10%以上时呼吸作用明显被抑制 应用:北方地窖,蔬菜保鲜,保鲜袋中自体保鲜

? 4

水:在一定范围内含水越多,呼吸作用越强

应用:种子储存应晒干,降低呼吸作用

粮食储藏 粮食储藏时,要注意降低温度和保持干燥, 抑制细胞呼吸,延长保存期限。 例:稻谷等种子含水量超过14.5%时,呼吸速 率就会骤然增加 ,释放出的热量和水分,会导 致粮食霉变。

果蔬保鲜

为了抑制细胞呼吸,果蔬储藏时采用降低氧浓度、 冲氮气或降低温度等方法。 例:苹果、梨、柑、橘等果实在0~1℃时可储藏几 个月不坏;荔枝一般只能短期保鲜,但采用低温速冻等 方法可保鲜6~8个月。 农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜,也是利用 水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。

问题探讨
1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点? 两者的共同点是:都是物质的氧化分解过程; 都能产生CO2等产物,并且都释放出能量。

2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗?
不能。否则,组成细胞的化合物会迅速而彻 底地氧化分解,能量会迅速地全部释放出来, 细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。 3.在无氧条件下,细胞还能够通过呼吸作用释放 能量吗? 在无氧条件下,细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。 但是,无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。


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