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ATP的主要来源──细胞呼吸


回顾:
1.细胞生命活动所需要的主要能源物质是什么? 葡萄糖 2.直接给细胞的生命活动提供能量的物质是什么?

ATP
3.ADP转化成ATP的过程中,所需要的能 量从哪里来呢? 动物、人、真菌和大多数细菌: 呼吸作用 ; 绿色植物: 呼吸作用、光合作用 。

第三节

ATP的主要来源

细胞呼吸是指有机物在 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。

细胞呼吸

探究酵母菌细胞呼吸的方式
一种单细胞的真菌(真核生物), ? 酵母菌: 在有氧和无氧条件下都能生存,属 于兼性厌氧菌. 实际上人们几乎天天都在享受着 酵母菌的好处。你能举例吗? 我们每天吃的面包和馒头就是有 酵母菌的参与制成的;我们喝的啤 酒,也离不开酵母菌的贡献

提出问题:
酵母菌在制作面包和馒头及酿酒中起了什么 作用?通过讨论,找出自己不清楚的地方, 确定要探究的问题。 酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精? 酵母菌在不同条件下产生的CO2是否一样多?

作出假设:
酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精 酵母菌有氧呼吸比无氧呼吸产生的CO2多

设计实验:
1.我们需为酵母菌提供呼吸作用的原料主要是
葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物 什么? 质,常被形容为“生命的燃料”。

2.对比实验:如何控制有氧和无氧的条件? 3. 怎样鉴定有无CO2产生?如何比较CO2产生 的多少? 溴麝香草芬蓝水溶液变黄的时间 观察哪个装置浑浊快且浑浊程度高 4.怎样鉴定有无酒精产生? 5.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生 活? 将实验装置放到25--35度的环境中。

橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇化学 反应,变成灰绿色

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。 ? 对比实验也是科学探究中常用的 方法之一。

橡皮球

B

质量分数为10% 的NaOH溶液

B瓶应封 口放置一 段时间, 再连通盛 有澄清石 灰水的锥 形瓶.

装置 新鲜酵 5%葡萄 创设反 检测 CO2 序号 母菌 糖溶液 应条件 溴麝

结果

检测酒精

结果 不变色 灰绿色

A
B

10g 10g

香草 较混浊 酸性重铬 澄清石 芬兰 酸钾溶液 灰水 240ml 无氧 溶液 稍混浊 (橙色)
240ml 有氧
结论

结论

溴麝香草酚蓝水溶液遇CO2的变色过程

用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精

+ A装置的酵母菌滤液
不变灰绿色

+ B装置的酵母菌滤液
溶有重铬酸 钾的浓硫酸

灰绿色

结论、交流和应用:
酵母菌有氧呼吸产生大量CO2,无氧呼 吸产生少量的CO2。 返 6回

酵母菌无氧呼吸产生了酒精。
做馒头时,酵母菌的细胞呼吸的方 式主要是什么?酿酒时,酵母菌的细胞 呼吸方式又是什么呢?

? 做馒头时,酵母菌主要进行有氧呼吸。 ? 酿酒时,酵母菌主要进行无氧呼吸。

思考:重铬酸钾可以检测有无酒精
存在。想一想,这一原理在日常生活 中可以有什么用处?
这一原理可以用来检测汽车司机是否喝 了酒. 具体做法:让司机呼出的气体直接接触 到载有用硫酸处理过的重铬酸钾,如果 呼出的气体中含有酒精,重铬酸钾会变 成灰绿色的硫酸铬.

细 胞 呼 吸 的 方 式

有氧呼吸 无氧呼吸

二、有氧呼吸
1、主要场所: 线粒体
外膜

嵴 内膜 有 与 关有 基质 的 氧 酶呼 吸

2、过程:

细 胞 质 基 质

葡萄糖


少能量

丙酮酸

[H]
[H]



水 少能量
线 粒 体 基 质

氧气


多能量 线粒体 H内膜 ? 其中的O 2O 在哪个阶段参加反应?在哪生成 水 二氧化碳 来自于哪?CO2在哪生成?其中的 O来自于哪? 三个阶段共同的产物是什么?

有氧呼吸的概念
细胞在氧的参与下,通过多种酶 的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底 氧化分解,产生二氧化碳和水,释放 能量,生成许多ATP的过程。
思考:细胞呼吸和物质的燃烧有什么异同? 共同点:都是物质氧化分解过程;都能 产生CO2等产物,并且都释放能量。 不同点:呼吸作用是在温和的条件下进行 的;有机物中的能量是经过一系列的化学 反应逐步释放的;且有一部分能量储存在 ATP中,而燃烧较剧烈

化学反应式 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 酶 6CO2 + 12H2O + 能量
能使多少个 ADP转化为 ATP?

1moL
1161kJ 能量(2870kJ)

ATP

其余以热能形式散失

有氧呼吸全过程的比较
第一个阶段
场所 细胞质基质

第二个阶段
线粒体基质

第三个阶段
线粒体内膜

反应物
生成物

主要是葡萄糖
丙酮酸、[H] 少量

丙酮酸、H2O
CO2、[H] 少量

[H]、O2
H 2O 大量

产生能量

(二)无氧呼吸
1、实例
高等植物在水淹的情况下 C6H12O6 酶 2C2H5OH(酒精)+2CO2 +少量能量

解释:苹果储藏久了为什么会有酒味呢?
苹果在储藏过程中进行无氧呼吸产生了 酒精

请思考 你在剧烈运动后,身体会有什么感觉?
高等动物和人的某些组织、器官缺氧条件下:

C6H12O6



2C3H6O3(乳酸) +少量能量

除此还有:一些高等植物的某些器官: 马铃薯块茎、甜菜块根等

有些微生物(微生物的无氧呼吸一般叫做发酵)

酵母菌 乳酸菌

酒精发酵
乳酸发酵

通过上述实例,你能说出无氧呼吸 产物有哪些物质吗?
酒精和二氧化碳 乳酸

思考 :为什么第二阶段丙酮酸在动、植物 (二 )无氧呼吸
细胞中反应产物不同? 1、实例 2、过程 :分两个阶段
第一阶段 第二阶段 [H]


C6H12O6
能量(少量) 2丙酮酸 (2C3H4O3) 酶 酶

2C2H5OH(酒精)+2CO2 2C3H6O3(乳酸)

3、场所:细胞质基质

4. 反应式: C6H12O6 酶
C6H12O6 1moL 能量 (196.65kJ) 酶

2C2H5OH +2CO2+少量能量
2C3H6O3+少量能量

61.08kJ

2ATP

其余以热能形式散失

5. 概念:

一般是指细胞在无氧条件下,通过酶 的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成 为不彻底氧化产物,同时释放出少量能 量,生成少量ATP的过程。
思考:为什么无氧呼吸产生的能量少? 因为反应物是不彻底的氧化分解,有一部分 能量储存在不彻底的氧化产物中如酒精、乳酸

无氧呼吸是否有害?
酒精和乳酸在细胞中大量积 累对细胞有毒害作用,且释 放的能量太少,不足维持生 命活动的需求。大多数生物 不能长时间用无氧呼吸维持 生命!

无氧呼吸是否有利?
生物体或部分组织器官在缺氧 条件下,无氧呼吸作为有氧呼 吸的补充,是生物的适应性的 表现!

(四)有氧呼吸与无氧呼吸的关系:
酶 葡萄糖 丙酮酸 酶
6CO2 +12H2O+能量(大量)

2C2H5OH +2CO2+能量(少量)


2C3H6O3 +能量(少量)

有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系:
有氧呼吸 场所
不 同 点 条件 产物 分解程度 释放能量 相 同 点 联系

无氧呼吸

细胞质基质、线粒体 需O2、酶 H2O、CO2
彻底 较多

细胞质基质 不需O2、需酶 C2H5OH和CO2 或C 3H 6 O 3
不彻底 较少

有氧呼吸和无氧呼吸第一个阶段相同

实质

分解有机物,释放能量

分 析 细 胞 呼 吸 原 理 的 应 用

目标练习:
1、与有氧呼吸相比,无氧呼吸最主要的特点是( D )
A、分解有机物 B、释放能量

C、需要酶催化 D、有机物分解不彻底

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 ( D ) A、丙酮酸 B、乳酸 C、 CO2 D 、 H 2O

3、种在湖边的玉米,长期被水淹,生长不好, 其原因是( D ) A.根细胞吸收水分过多 C.光合作用强度不够 B.营养缺乏 D.细胞有氧呼吸受阻

4、下列关于植物细胞呼吸的叙述,正确的是( A) A.细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜

B.是否产生CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的主要区别
C.高等植物进行有氧呼吸,不能进行无氧呼吸

D.种子库中贮藏的风干种子不进行细胞呼吸

三、细胞呼吸原理的应用

1.发酵技术 可以生产各种酒、乳酸类饮料、食醋、 味精等产品,还可以利用发酵产生沼气 2.粮食储藏和果蔬保鲜 粮食储藏时,要保持低温、干燥以抑制细胞呼吸, 延长保存期限。否则呼吸作用速率快释放出的热 量和水分,会导致粮食霉变。果蔬储藏时一般采 用降低氧浓度、冲氮气或降低温度等方法 如北方地窖,蔬菜保鲜,保鲜袋中自体保鲜 3.农业生产 在农业生产上,要设法适当增强细胞呼吸,以促 进作物对营养物质的吸收如水稻生产中要适时露 田和晒田;农作物在生长过程中要及时松土


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