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生物:5.3《ATP的主要来源——细胞呼吸》课件---新人教版必修1)


第五章

ATP的主要来源 ATP的主要来源 ——细胞呼吸
本 节 重 点
1.细胞呼吸的概念及其与ATP形成的关系 1.细胞呼吸的概念及其与ATP形成的关系 细胞呼吸的概念及其与ATP 2.有氧呼吸和无氧呼吸的过程及其特点 2.有氧呼吸和无氧呼吸的过程及其特点 3.细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用 3.细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用

一、细胞呼吸的概念
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系 列的氧化分解,生成二氧化碳或其它产物, 列的氧化分解,生成二氧化碳或其它产物, 释放出能量并生成ATP的过程。 释放出能量并生成ATP的过程。 ATP的过程

二、细胞呼 吸的方式

有氧呼吸 无氧呼吸

三、探究酵母菌 细胞呼吸的方式
(一)提出问题 (二)做出假设 (三)设计实验
特 别 关 注 的 问 题 1. 怎样控制有氧和无氧条件? 怎样控制有氧和无氧条件? 2. 怎样鉴定酒精和 怎样鉴定酒精和CO2的产生?如何比较 的产生? CO2产生的多少? 产生的多少? 3. 怎样保证酵母菌在整个实验中能正常生 活?

实验操作
见教材92页“设计实验”中的有关“参考资料” 见教材 页 设计实验”中的有关“参考资料”

注意事项
该实验是比较酵母菌在有氧和无氧条件的 呼吸作用,因此该实验是互为对照实验。 呼吸作用,因此该实验是互为对照实验。作为 对照实验,在实验设计时的注意事项是什么? 对照实验,在实验设计时的注意事项是什么?

控制实验变量。 控制实验变量。该实验的变量是有无氧 根据“参考资料”中的图可知, 气。根据“参考资料”中的图可知,图A应 为有氧条件, 为无氧条件。 为有氧条件,图B为无氧条件。

有氧呼吸

无 氧 呼 吸

(四)实验结果 的放出情况: 1 . CO2的放出情况: 两组都有CO 的产生, A、B两组都有CO2的产生,但A组产生的 CO2更多 酒精产生的情况: 2 . 酒精产生的情况: 组没有酒精的产生, 组产生了酒精。 A组没有酒精的产生,B组产生了酒精。

(四)实验结果所说明的问题
A、 组都有CO 的产生说明了—— 1 . A、B组都有CO2的产生说明了 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活 产生的多少及有无酒精产生的情况, 2 . 从CO2 产生的多少及有无酒精产生的情况, 说明了—— 说明了 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行呼吸作 但呼吸作用方式不同, 用,但呼吸作用方式不同,所以酵母菌是种兼性 厌氧型微生物。 厌氧型微生物。 .从 组的产物来看,说明了—— 3 .从A、B组的产物来看,说明了 酵母菌进行有氧呼吸的产物有CO2 (还有水); 酵母菌进行有氧呼吸的产物有CO 还有水); 无氧呼吸的产物有CO 和酒精。 无氧呼吸的产物有CO2和酒精。

问题回顾: 问题回顾:
1.呼吸作用的场所是? 1.呼吸作用的场所是? 呼吸作用的场所是 主要是线粒体,还有细胞质基质 主要是线粒体, 2.线粒体的结构怎样? 2.线粒体的结构怎样? 线粒体的结构怎样 双膜结构,内膜向内 双膜结构, 折叠成嵴( 折叠成嵴(增大了内膜的面 积),嵴的周围充满了液态的 ),嵴的周围充满了液态的 基质, 基质,内膜和基质中都含有许 多与呼吸作用有关的酶。 多与呼吸作用有关的酶。

四、有氧呼吸
有 氧 呼 吸 的 过 程 图 解

有氧呼吸的过程
第一阶段: 第一阶段: (丙酮酸) 丙酮酸) C6H12O6 酶 2CH3COCOOH + 4[H] + 能量 4[H] 第二阶段: 第二阶段: 2CH3COCOOH + 6H2O 酶 6CO2 + 20[H] + 能量 20[ 第三阶段: 第三阶段: 24[H 24[H] + 6O2 酶 12H2O + 能量 (大量) 大量) 总反应式: 总反应式: 6O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
酶 6CO + 12H O + 能量 6CO2 2

(1)C6H12O6 酶 2CH3COCOOH + 4[H] + 能量 4[H] (2)2CH3COCOOH +6H2O 酶 6CO2 + 20[H] + 能量 20[ (3)24[H] + 6O2 酶 12H O + 能量 24[H 2

有 1.能量:都有能量的释放,但以第三阶段释 1.能量 都有能量的释放, 能量: 氧 放的能量最多 呼 吸 2.场所:第一阶段在细胞质基质中,第二阶 2.场所 第一阶段在细胞质基质中, 场所: 三 段发生在线粒体基质中, 段发生在线粒体基质中,第三阶段 个 阶 发生在线粒体内膜上。 发生在线粒体内膜上。 段 的 3.氧气:只有第三阶段才需要氧气,作用是 3.氧气 只有第三阶段才需要氧气, 氧气: 比 氧化[H], 氧化[H],生成水 [H],生成水 较

有氧呼吸的概念
细胞在氧气的参与下,通过多种酶的 细胞在氧气的参与下, 催化作用, 催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分 产生二氧化碳和水,释放能量, 解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成 许多ATP的过程。 ATP的过程 许多ATP的过程。

计算:
1mol葡萄糖通过有氧呼吸可释放2870kj的能量, 1mol葡萄糖通过有氧呼吸可释放2870kj的能量, 葡萄糖通过有氧呼吸可释放2870kj的能量 其中有1161kj的能量被转移贮存到ATP 1161kj的能量被转移贮存到ATP中 那么, 其中有1161kj的能量被转移贮存到ATP中。那么, 1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成 葡萄糖通过有氧呼吸可形成____mol ATP, mol的 1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成____mol的ATP, 38 其能量转换效率是______。 其能量转换效率是______。 40.5%

问题探讨
1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点? 呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点? 呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点

物质分解的过程、产物都想同, 物质分解的过程、产物都想同,并且 都能释放等量的能量

2.呼吸作用与物质在体外燃烧有什么区别吗? 呼吸作用与物质在体外燃烧有什么区别吗? 呼吸作用与物质在体外燃烧有什么区别吗

有。 细胞呼吸是在温和的条件下进行的; ①细胞呼吸是在温和的条件下进行的; ②能量的释放是在一系列的反应过程中逐 步释放的; 步释放的; 释放的能量部分的以热能的形式散失, ③释放的能量部分的以热能的形式散失, 部分的转移贮存到ATP ATP中 部分的转移贮存到ATP中。

呼吸和呼吸作用的区别 呼吸: 机体与环境之间O 交换的过程。 呼吸: 机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 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 是指有机物在细胞内经过一系列的 有机物 氧化分解,生成CO 或其他物质, 氧化分解,生成CO2或其他物质,释放出 能量并生成ATP的过程 生成ATP的过程。 能量并生成ATP的过程。

有氧呼吸小结
①场所: 细胞质基质 b线粒体基质 c线粒体内膜 A 场所: ②能量去向: 能量去向: (1709kJ/mol,约 一部分以热能形式散失 (1709kJ/mol,约60%) 另一部分转移到ATP ATP中 (1161kJ/mol,约 另一部分转移到ATP中 (1161kJ/mol,约40%) 总反应式: ③总反应式: 酶 +能量 38个 C6H12O6+6O2 6CO2+ 6H2O +能量 38个ATP ④有氧呼吸概念: 有氧呼吸概念: 细胞在____的参与下,通过_______的催化作用, ____的参与下 _______的催化作用 细胞在____的参与下,通过_______的催化作用, 多种酶 氧 _______等有机物_______________,产生_____ 把_______等有机物_______________,产生_____ 彻底氧化分解 葡萄糖 等有机物_______________ CO2 H 2O _____,释放______,生成_________的过程。 ______,生成_________的过程 和_____,释放______,生成_________的过程。 能量 许多ATP 许多ATP

无氧呼吸的过程
葡萄糖 酶
少量能量

[H] 丙 酮 酸

乳酸

乳酸 脱氢酶

乙醇 脱氢酶

酒精 + CO2

五、无 氧 呼 吸
1、酒精发酵: 酒精发酵: C6H12O6


OH(酒精) 2CH3CH2OH(酒精)+2CO2+能量

酵母菌和大多数的植物的无氧呼吸属于此种类型

2、乳酸发酵: 乳酸发酵: C6H12O6


2C3H6O3(乳酸)+ 能量 乳酸)

乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、玉 乳酸菌和动物细胞及马铃薯块茎、甜菜块根、 米胚细胞在缺氧时的无氧呼吸属于此种类型

问题思考:无氧呼吸有何意义和危害? 无氧呼吸有何意义和危害?

无氧呼吸的概念 细胞在缺氧的条件下,通过多种酶的催 细胞在缺氧的条件下, 化作用, 化作用,把葡萄糖等有机物进行不彻底的氧 化分解,产生酒精或乳酸等中间产物,释放 化分解,产生酒精或乳酸等中间产物, 乳酸等中间产物 少量能量,生成ATP的过程。 ATP的过程 少量能量,生成ATP的过程。 无氧呼吸的特点 氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行

六、有氧呼吸与无氧呼吸的比较
共 同 点
葡 萄 糖

实质: 氧化分解有机物,释放能量 实质: 氧化分解有机物, 过程: 都有丙酮酸(中间产物)的生成 过程: 都有丙酮酸(中间产物) CO2 + H2O + 能量 能量(大量) 丙 酮 能量(少量) C2H3OH+CO2 + 能量 酸 无氧 能量(少量) C3H6O3 + 能量(少量)
有氧

有氧呼吸和无氧呼吸的区别
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 细胞质基质 氧能抑制无氧呼吸 有机物分解不彻底, 有机物分解不彻底 形成中间产物(酒精 形成中间产物 酒精 或乳酸) 或乳酸) 呼吸场所 主要在线粒体内 是否需氧 必需有氧的参与 将有机物彻底分 物质代谢 解成CO 解成CO2和H2O 能量代谢

1161 ATP 61.08 ATP 1mol 1mol (2mol) (38mol) 196.65 2870 ) 葡萄糖 (kj) 热能 葡萄糖 (kj) 热能

同样是分解葡萄糖,为何无氧呼吸只能释放少量能量?

七、影响呼吸作用的外界因素
1 .温度:温度通过影响酶的活性来影响 .温度 温度: 呼吸速率。 呼吸速率。 2 .O2的浓度: 的浓度: ①在一定范围内,随O2浓度的增大,有 浓度的增大, 在一定范围内, 氧呼吸增强,达到一定浓度以后, 氧呼吸增强,达到一定浓度以后,由于受线 粒体的限制,呼吸作用强度不再增大。 粒体的限制,呼吸作用强度不再增大。 ② O2的存在抑制了无氧呼吸的进行。 的存在抑制了无氧呼吸的进行。 3CO2浓度过大抑制呼吸作用的进行 浓度过大抑制呼吸作用的进行

八、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 在酿酒业上的应用:先通气, 氧呼吸,使其数量增加;然后隔绝空气, 氧呼吸,使其数量增加;然后隔绝空气,使其 发酵,产生酒精。 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 在农业生产上:中耕松土, 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 在医学上:利用氧气驱蛔、 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 在物质的储存时:控制氧气的浓度, 吸作用,减少有机物的消耗。 吸作用,减少有机物的消耗。

课 堂 练 习
1.有氧呼吸分三个阶段, 1.有氧呼吸分三个阶段,三个阶段的共同特点 有氧呼吸分三个阶段 是都有能量的释放,但释放能量最多的是________; 是都有能量的释放,但释放能量最多的是________; 第三阶段 在线粒体中进行的是第________阶段;第____阶段 在线粒体中进行的是第________阶段; 三 ________阶段 ____阶段 二、三 需要O 氧的作用是________; 二 ________;第____阶段产生 阶段产生[H] 需要O2,氧的作用是________;第____阶段产生[H] 氧化[H] 氧化[H] 最多;丙酮酸是第___阶段的产物。 最多;丙酮酸是第___阶段的产物。 一___阶段的产物

现有甲酵母菌进行有氧呼吸, 2. 现有甲酵母菌进行有氧呼吸,乙酵母菌进行发 若它们消耗等量的葡萄糖,则它们放出CO 酵,若它们消耗等量的葡萄糖,则它们放出CO2 和吸收的O 和吸收的O2之比是 (C ) A.3:1 A.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3 下列5 3. 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, 酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下,会产 生CO2的试管有 (C ) 葡萄糖+ 葡萄糖+ ①葡萄糖+已破裂的细胞 ②葡萄糖+线粒体 丙酮酸+ 葡萄糖+细胞质基质( ③丙酮酸+线粒体 ④葡萄糖+细胞质基质(隔 绝空气) 丙酮酸+细胞质基质(隔绝空气) 绝空气) ⑤丙酮酸+细胞质基质(隔绝空气) A.①③④⑤ B.①②④⑤ C.①③④ D.②③④ A.①③④⑤ B.①②④⑤ C.①③④ D.②③④

4.右图表示在储存蔬 4.右图表示在储存蔬 菜、水果时,大气中O2的 水果时,大气中O 浓度对植物组织内CO 浓度对植物组织内CO2产 生的影响,试分析: 生的影响,试分析:

CO2 释 放 的 相 对 值

(1)A点表示植物组织 无氧呼吸 的产物。 释放CO 较多,这些CO _________的产物 释放CO2较多,这些CO2是_________的产物。 的释放量急剧减小, (2)由A到B, CO2的释放量急剧减小,其原因 的增加, 随O2的增加,无氧呼吸受到抑制 是________________________。 ________________________。 的释放量又不断增加, (3)由B到C, CO2的释放量又不断增加,其主 随氧浓度增大, 随氧浓度增大,有氧呼吸不断加强 要原因是_________________________ _________________________; 要原因是_________________________; 到C点以 受线粒体 的释放量不再增加,其主要原因是_____ 后CO2的释放量不再增加,其主要原因是_____ 数量限制, 数量限制,有氧呼吸不再加强 。 _______________________。 _______________________

5.陆生植物不能长期忍受无氧呼吸, 5.陆生植物不能长期忍受无氧呼吸,这是因为 陆生植物不能长期忍受无氧呼吸 ①产生的酒精对细胞有毒害 ②产生的乳酸对 细胞有毒害 ③没有专门的无氧呼吸结构 ④ 产生的能量太少 ( D) A.①② B.②③ D.④① A.①② B.②③ C. ③④ D.④① 6.关于无氧呼吸的叙述中, 6.关于无氧呼吸的叙述中,正确的是 关于无氧呼吸的叙述中 ( D ) A.不产生 不产生CO B.一定产生 一定产生CO A.不产生CO2 B.一定产生CO2 C.不形成 不形成ATP D.物质氧化分解不彻底 C.不形成ATP D.物质氧化分解不彻底

7.一运动员正在进行长跑训练, 7.一运动员正在进行长跑训练, 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, 右图所示,图中 P、Q、R三曲 线依次代表 (B ) A. O2、CO2、乳酸 C. CO2、O2、乳酸

锻炼时间(分)

B.乳酸、 B.乳酸、CO2、O2 乳酸 D.CO2、乳酸、O2 乳酸、

8.右图表示北方的一 8.右图表示北方的一 个贮存白菜的地窖,随着O 个贮存白菜的地窖,随着O2 的消耗, 的消耗,CO2浓度变化的情 况。请据图回答: 请据图回答: (1)A~B段O2的消耗量很大, CO2浓度上升也 的消耗量很大, 很快,白菜在进行_____呼吸。 _____呼吸 很快,白菜在进行_____呼吸。 有氧 )C~ 浓度接近0 (2)C~D段O2浓度接近0,而CO2浓度仍在 上升,白菜在进行_____呼吸。 _____呼吸 上升,白菜在进行_____呼吸。 无氧 )B~ 浓度已很低, (3)B~C段O2浓度已很低, CO2浓度几乎不 氧气浓度很低,有氧呼吸十分微弱, 氧气浓度很低,有氧呼吸十分微弱 上升,原因是_______________________________ 上升,原因是_______________________________, 而无氧呼吸仍处于抑制状态 ________________________________. ________________________________.

(4)从哪点开始,O2浓度的高低成为限制有氧 从哪点开始, 呼吸的因素? B点 呼吸的因素?_____ 为了有利于较长时间地贮存大白菜, (5)为了有利于较长时间地贮存大白菜,应 把地窖的氧气控制在_______段范围内。 _______段范围内 把地窖的氧气控制在_______段范围内。 B~ C


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