第3节细胞呼吸作用.ppt

2011届高三生物第一轮复习下列转变需经哪些生理过程才能实现光能糖类等有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能直接用于各种生命活动光合作用呼吸作用ATP水解一、细胞呼吸：想一想：呼吸与细胞呼吸是同一个概念吗？概念：细胞呼吸是指生物体内的有机物在活细胞中经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放能量的过程（又叫生物氧化）。为什么萌发后的种子空瘪了？二二.细胞呼吸的类型细胞呼吸的类型（一）有氧呼吸第1阶段：葡萄糖的初步（无氧）分解C6H12O6酶酶2CH3COCOOH+4 H+能量能量 （丙酮酸）（丙酮酸）（少量）少量）场所：细胞质基质第2阶段：丙酮酸彻底分解6CO2+20 H+能量能量 （少量）（少量）场所：线粒体基质2CH3COCOOH（丙酮酸）丙酮酸）第3阶段：H的氧化酶酶12H2O +能量能量（大量）（大量）场所：线粒体内膜24H+6O2酶酶+6H2O先细胞质基质、后线粒体彻底分解1mol的葡萄糖共释放2870KJ的能量。一部分转移到ATP中储存(1161KJ，约40%)；另一部分以热能形式散失(约60%)。C C6 6H H1212OO6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量 酶有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。（二）无氧呼吸1.过程第一阶段:葡萄糖的初步分解:C6H12O6酶2CH3COCOOH+4H+能量（丙酮酸）（少量）场所：细胞质基质与有氧呼吸第一阶段相同第二阶段:丙酮酸不彻底分解场所：细胞质基质酶2C2H5OH（酒精）+2CO2A.酒精类型例：大多数植物、酵母菌(2)2CH3COCOOH（丙酮酸）酒精的鉴酒精的鉴定及应用定及应用+4H第二阶段:丙酮酸不彻底分解场所：细胞质基质酶2C3H6O3（乳酸）B.乳酸类型例：高等动物、人、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）2CH3COCOOH（丙酮酸）+4H3.无氧呼吸概念无氧呼吸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为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。为什么释放出少量能量？（酒精类型：225.94；乳酸类型：196.65KJ）其中61.08KJ转移在中2.无氧呼吸总的反应式C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量 项项 目目类类 型型 需氧呼吸需氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸 不不 同同条条 件件场场 所所氧化产物氧化产物能量变化能量变化相相 同同联联 系系本本 质质先细胞质基质先细胞质基质后线粒体后线粒体细胞质基质细胞质基质COCO2 2和水和水COCO2 2和酒精和酒精 或乳酸或乳酸较多较多较少较少需要酶和需要酶和需酶不需需酶不需呼吸阶段的第一阶段完全相同呼吸阶段的第一阶段完全相同都是氧化分解有机物，释放能量都是氧化分解有机物，释放能量三、有氧三、有氧呼吸呼吸与无氧呼吸与无氧呼吸之间的区别与联系：之间的区别与联系：根据根据CO2释放量和释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况消耗量判断细胞呼吸状况 在以在以C6H12O6为呼吸底物情况下，为呼吸底物情况下，CO2释放量和释放量和O2的消耗量是判的消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：（1）无）无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。（2）不消耗）不消耗O2，但产生，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情况下容器内气体体积可增大，如酵母菌的无氧呼吸。种情况下容器内气体体积可增大，如酵母菌的无氧呼吸。（3）当）当CO2释放量等于释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2用用NaOH溶液吸收，可引溶液吸收，可引起气体体积减少。起气体体积减少。（4）当）当CO2释放量大于释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母菌在不同呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸。欲浓度下的细胞呼吸。欲判断哪种占优势，可作如下分析：判断哪种占优势，可作如下分析：若若VCO2/VO2=4/3,无氧呼吸与有氧呼吸消耗等量的葡萄糖；无氧呼吸与有氧呼吸消耗等量的葡萄糖；若若VCO2/VO24/3,无氧呼吸占优势。无氧呼吸占优势。（5）有）有H2O生成一定有有氧呼吸；有生成一定有有氧呼吸；有CO2生成一定不是乳酸发酵。生成一定不是乳酸发酵。四、细胞四、细胞呼吸意义呼吸意义1 1、为生命活动提供能量、为生命活动提供能量2 2、为体内其他化合物合成提供原料、为体内其他化合物合成提供原料 ONH2 CH3CCOOHCH3CHCOOH丙酮酸丙氨酸呼呼吸吸作作用用能能量量热能散失能量转移ATPADPPi能量细胞分裂生长发育矿质元素吸收肌肉收缩神经冲动的传导C6H12O6CO2H2O2870kj1161kj1709kj五.影响细胞呼吸的因素内部因素内部因素:遗传因素遗传因素(决定酶的种类和数量决定酶的种类和数量)1、不同种类的植物呼吸速率不同。如：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。2、同一植物的不同器官呼吸速率不同。如：生殖器官大于营养器官。3、同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同。如：幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。环境环境因素因素(温温度，氧度，氧浓浓度，二氧化碳度，二氧化碳浓浓度，水）度，水）温度：温度：温温度通过影响酶的活度通过影响酶的活性性来影响细胞呼来影响细胞呼吸。植物呼吸作用的最吸。植物呼吸作用的最适温适温度一度一般般在在25253535，最高，最高温温度在度在35354545。氧气浓度：氧气浓度：（氧分压）氧浓度为（氧分压）氧浓度为0时只进行时只进行无氧呼吸，在一定范围内随氧浓度增大，有氧呼吸无氧呼吸，在一定范围内随氧浓度增大，有氧呼吸逐渐增强，无氧呼吸逐渐减弱。当达到一定浓度逐渐增强，无氧呼吸逐渐减弱。当达到一定浓度（A)时，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。时，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。CO2释放的总量释放的总量无氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸，即有氧呼吸，即O2的吸收量的吸收量是是CO2释放量曲线与释放量曲线与O2吸收量吸收量曲线围起来的面积，代表无氧曲线围起来的面积，代表无氧呼吸过程中呼吸过程中CO2的释放量。的释放量。AA点之前无氧呼吸和有点之前无氧呼吸和有氧呼吸同时进行，氧呼吸同时进行，A点点之后，无氧呼吸消失，之后，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。只进行有氧呼吸。二氧化碳浓度：二氧化碳浓度：CO2是呼吸作用的产物，对是呼吸作用的产物，对细胞呼细胞呼 吸有抑制作用，实验证明，吸有抑制作用，实验证明，在在CO2浓度升高到浓度升高到1%10%时，时，呼吸作用明显被抑制。呼吸作用明显被抑制。(如图如图)水：水：在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。加快，随含水量的减少而减慢。六.细胞呼吸的应用细胞呼吸的应用实实例例目的目的措施措施种子种子贮贮存存水果、蔬菜保水果、蔬菜保鲜鲜作物作物栽培栽培中耕松土中耕松土温室大棚夜晚降温温室大棚夜晚降温稻田晾晒稻田晾晒给给无土栽培液通无土栽培液通风或循环流动风或循环流动包扎包扎伤伤口口,防止破防止破伤风伤风感染感染伤伤口口目目的的：种种子子贮贮存存的的过过程程中中，在在不不降降低低种种子子生生活活力力的的前前提提下下，为为尽尽量量减减少少有有机机物物的的消消耗耗，常常常常通通过过一一些些措措施施使使细细胞呼吸减弱。胞呼吸减弱。措施措施：(1)将将种种子子风风干干。通通过过风风干干，使使种种子子的的自自由由水水含含量量大大量量减减少少，从从而而使使其其新新陈陈代代谢谢（主主要要是是细细胞胞呼呼吸吸）受受到到抑抑制，减少制，减少储储存存过过程中有机物的消耗。程中有机物的消耗。种子贮存种子贮存(2)将将种种子子装装袋袋密密封封，袋袋上上打打适适量量小小孔孔。密密封封可可使使种种子子贮贮存存袋袋内内的的二二氧氧化化碳碳含含量量升升高高、氧氧气气含含量量适适度度降降低低，使使细细胞胞呼呼吸吸受受到到一一定定程程度度的的限限制制，减减少少呼呼吸吸消消耗耗；预预留留小小孔孔，确确保保内内部部二二氧氧化化碳碳含含量量不不致致过过高高、氧氧气气含含量量不不致致过过低低，避避免免种种子子因因氧氧含含量量太太低低而而进进行行无无氧氧呼呼吸吸，防防止止无无氧氧呼呼吸吸产产物物的的积积累影响种子的生活力。累影响种子的生活力。(3)适适当当降降低低贮贮存存温温度度。降降低低温温度度可可使使酶酶活活性性下下降降，使使细细胞胞呼吸呼吸暂时暂时减弱，有利于有机物消耗的减少。减弱，有利于有机物消耗的减少。(4)适适当当降降低低贮贮存存环环境境的的湿湿度度。种种子子在在贮贮存存过过程程中中，若若湿湿度度太太大大，种种子子容容易易吸吸潮潮增增强强细细胞胞呼呼吸吸，也也有有利利于于霉霉菌菌生生活活，容易容易导导致种子致种子发发霉霉变质变质。目的目的：既要减少：既要减少营营养物养物质质的消耗，又要防止水分含量的降低和的消耗，又要防止水分含量的降低和无氧呼吸无氧呼吸产产物的出物的出现现，以免影响水果、蔬菜的，以免影响水果、蔬菜的“新新鲜鲜”。措施措施：(1)适度降低适度降低贮贮存温度。与种子存温度。与种子贮贮存一存一样样，也是通，也是通过过降低温度减降低温度减弱弱细细胞呼吸，从而减少有机物的消耗。与种子胞呼吸，从而减少有机物的消耗。与种子贮贮存不同的是，存不同的是，种子在种子在风风干状干状态态下下对对低温的耐受性低温的耐受性强强，不容易受，不容易受冻伤冻伤，水果和，水果和蔬菜在新蔬菜在新鲜鲜状状态态下，自由水含量高，温度太低易受下，自由水含量高，温度太低易受冻冻害，因此，害，因此，降低温度降低温度应应以不使水果、蔬菜受以不使水果、蔬菜受冻冻害害为为前提。前提。(2)让贮存环境保持一定湿度。在湿度太小的环境中，水果与蔬让贮存环境保持一定湿度。在湿度太小的环境中，水果与蔬菜容易失水，使菜容易失水，使“新鲜新鲜”程度下降。程度下降。(3)用保鲜袋（膜）进行包装。控制袋（膜）内氧气含量，以适用保鲜袋（膜）进行包装。控制袋（膜）内氧气含量，以适度抑制细胞呼吸的进行，减少有机物的消耗，但应避免因氧含度抑制细胞呼吸的进行，减少有机物的消耗，但应避免因氧含量太低而导致其进行无氧呼吸，因为水果、蔬菜在无氧呼吸时量太低而导致其进行无氧呼吸，因为水果、蔬菜在无氧呼吸时易产生酒精，导致品质下降、变味。易产生酒精，导致品质下降、变味。水果、蔬菜保鲜水果、蔬菜保鲜 通通过过中中耕耕松松土土，可可改改善善土土壤壤通通气气状状态态，促促进进根根系系的的有有氧氧呼呼吸吸，保保证证根根系系吸吸收收矿矿质质养养分分所所需需的的能能量量，可可有有效效避避免免根根系系因因无无氧氧呼呼吸吸造造成成的的酒酒精精中中毒毒。另另外外，在在进进行行中中耕耕松松土土时时，还还可可去去除除杂杂草草，避避免免养养分分流流向向人人们们不不需需要要的的方方向向，促促进进养养分朝着人分朝着人们们需要的方向（需要的方向（农农作物）流作物）流动动。作物栽培作物栽培目的目的：以获得高产、优质的收获物为目的。：以获得高产、优质的收获物为目的。措施措施：如增加作物对养分的吸收、减少有机物的消：如增加作物对养分的吸收、减少有机物的消耗及其增加无土栽培营养液中的氧含量等。耗及其增加无土栽培营养液中的氧含量等。中耕松土中耕松土 通过适当降低温室大棚内夜晚的温度，可减通过适当降低温室大棚内夜晚的温度，可减少作物呼吸消耗，以达到积累更多有机物目的。少作物呼吸消耗，以达到积累更多有机物目的。温室大棚夜晚降温温室大棚夜晚降温 通过稻田晾晒，使稻田间歇缺水，一方面可促进通过稻田晾晒，使稻田间歇缺水，一方面可促进根系生长，形成更加发达的根系，增大根系的吸收面根系生长，形成更加发达的根系，增大根系的吸收面积；另一方面，会改善土壤的通气状态，促进根系的积；另一方面，会改善土壤的通气状态，促进根系的细胞呼吸，达到促进矿质养分吸收的目的，还有利于细胞呼吸，达到促进矿质养分吸收的目的，还有利于被土壤胶体固定的养分的释放，有利根系的吸收。这被土壤胶体固定的养分的释放，有利根系的吸收。这些措施都有利于水稻的增产。些措施都有利于水稻的增产。稻田晾晒稻田晾晒 氧气在水中的溶解度很低，往往成为限制氧气在水中的溶解度很低，往往成为限制作物生长的因素，为了保证无土栽培植物根系作物生长的因素，为了保证无土栽培植物根系进行有氧呼吸对氧气的需要，一是利用通气设进行有氧呼吸对氧气的需要，一是利用通气设备，向营养液中不断通入空气，增加溶氧；也备，向营养液中不断通入空气，增加溶氧；也可通过抽水装置促使营养液能够不断流动，通可通过抽水装置促使营养液能够不断流动，通过营养液的流动促进溶氧增加过营养液的流动促进溶氧增加向无土栽培营养液中通气或让营养液始终循环流动。向无土栽培营养液中通气或让营养液始终循环流动。包扎伤口包扎伤口 选用透气消毒纱布，目的是抑制厌氧细菌选用透气消毒纱布，目的是抑制厌氧细菌的无氧呼吸。的无氧呼吸。防止破伤风感染伤口防止破伤风感染伤口 较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理 重铬酸钾重铬酸钾(K2Cr2O7)可以可以检测检测有有无酒精存在。无酒精存在。这这一原理可以用来一原理可以用来检测检测汽汽车车司机是否喝了酒。具体做法是：司机是否喝了酒。具体做法是：让让司司机呼出的气体直接接触到机呼出的气体直接接触到载载有用有用硫酸硫酸处处理理过过的的重重铬铬酸酸钾钾或或三三氧氧化化铬铬的的硅硅胶胶（两两者者均均为为橙橙色色），如如果果呼呼出出的的气气体体中中含含有有酒酒精精，重重铬铬酸酸钾钾或或三三氧氧化化铬铬就就会会变变成成灰绿色灰绿色的硫酸的硫酸铬铬。怎样检测汽车司机是否喝了酒？怎样检测汽车司机是否喝了酒？1.(双双选选）刚刚进进入入西西藏藏的的湖湖南南援援藏藏干干部部，对对高高原原缺缺氧氧环环境境所所产产生的生理反生的生理反应应是（是（）A.造血功能增造血功能增强强，红细红细胞数增多胞数增多 B.呼吸呼吸频频率加快率加快 C.细细胞大多以无氧呼吸胞大多以无氧呼吸获获得能量得能量 D.心率加快心率加快BD2.同样消耗同样消耗1mol的葡萄糖，有氧呼吸产生的的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP比无氧呼吸产比无氧呼吸产生的生的ATP多（多（）A.20倍倍 B.19倍倍 C.3436mol D.12.7%B3.3.在水稻叶肉细胞的细胞基质、线粒体基质、叶绿体基质中在水稻叶肉细胞的细胞基质、线粒体基质、叶绿体基质中产生的代谢产物分别是（产生的代谢产物分别是（）A.CO2A.CO2；丙酮酸；葡萄糖；丙酮酸；葡萄糖 B.B.丙酮酸；葡萄糖；丙酮酸；葡萄糖；CO2CO2C.C.丙酮酸；丙酮酸；CO2CO2；葡萄糖；葡萄糖 C.C.葡萄糖；丙酮酸；葡萄糖；丙酮酸；CO2CO2C4.图示存放水果时，空气中的氧气浓度图示存放水果时，空气中的氧气浓度(x)与水果释放的与水果释放的CO2相对量相对量(y)之间的关系曲线，你认为储存水果应选择的最佳氧气之间的关系曲线，你认为储存水果应选择的最佳氧气浓度是（浓度是（）A.a B.b C.c D.da b c dxyB5.研研磨磨酵酵母母菌菌后后离离心心处处理理，得得到到上上清清液液（含含细细胞胞质质基基质质）和和沉沉淀淀（含含细细胞胞器器）。将将等等量量的的上上清清液液、沉沉淀淀和和未未经经处处理理的的匀匀浆浆，依依次次置置入入甲甲、乙乙、丙丙3支支试试管管中中，分分别别进进行行3项项独独立立的的实实验验，请请分分析析实验实验的的结结果。果。（1）向向3支支试试管管分分别别滴滴加加等等量量的的葡葡萄萄糖糖后后，丙丙管管内内的的最最终终产产物物是是_，甲管是，甲管是_，乙管是，乙管是_。（2）向向3支支试试管管分分别别滴滴加加等等量量的的丙丙酮酮酸酸后后，乙乙管管内内的的最最终终产产物物是是 _，甲甲 管管 是是 _，丙丙 管管 是是_。（3）向向3支支试试管管分分别别加加入入荧荧光光素素（能能发发光光的的物物质质），重重复复实实验验（1），则则发发光光情情况况为为：丙丙管管：_，甲甲管管：_，乙管：，乙管：_。二氧化碳和水二氧化碳和水二氧化碳和酒精二氧化碳和酒精葡萄糖葡萄糖二氧化碳和水二氧化碳和水丙酮酸丙酮酸二氧化碳和水二氧化碳和水发光最强发光最强次之次之基本无荧光基本无荧光6.如下如下图为图为酵母菌无氧呼吸酵母菌无氧呼吸实验实验装置装置图图，请请据据图图回答：回答：（1）为为什么要用煮沸又冷却的葡萄糖溶液？什么要用煮沸又冷却的葡萄糖溶液？_。（2）盛盛 有有 清清 水水 的的 试试 管管 在在 此此 发发 酵酵 实实 验验 中中 有有 何何 作作 用用？_。煮沸的目的是为了排尽圆底烧瓶中原有的氧气，为酵母菌发酵营造厌氧环境；煮沸的目的是为了排尽圆底烧瓶中原有的氧气，为酵母菌发酵营造厌氧环境；冷却是为了避免酵母菌在高温环境下失活，为酵母菌提供发挥最高活性而需冷却是为了避免酵母菌在高温环境下失活，为酵母菌提供发挥最高活性而需要的适宜温度要的适宜温度进一步过滤氧气，防止氧气进入圆底烧瓶抑制酵母菌发酵进一步过滤氧气，防止氧气进入圆底烧瓶抑制酵母菌发酵 （3）容容器器中中溶溶液液A一一般般是是指指_，发发酵酵实实验验过过 程程 中中，两两 试试 管管 分分 别别 发发 生生 什什 么么 现现 象象？盛盛 水水 试试 管管：_；溶液；溶液A试试管：管：_。（4）随随着着时时间间的的推推移移，盛盛水水的的试试管管现现象象最最终终消消失失，这这是是因因为为_，此此时时测测定定烧烧瓶瓶中中溶溶液液的的成成分分应应该该是是_。（5）本）本实验实验主要主要验证验证_。（6）如如用用乳乳酸酸菌菌代代替替酵酵母母菌菌，溶溶液液A有有何何现现象象发发生生？请请说说明理由（用有关方程式表示）。明理由（用有关方程式表示）。_。澄清石灰水澄清石灰水有气泡溢出有气泡溢出溶液变混浊溶液变混浊葡萄糖耗尽葡萄糖耗尽酒精酒精酵母菌发酵可以产生二氧化碳酵母菌发酵可以产生二氧化碳无混浊现象无混浊现象C6H12O6酶酶2C2C3 3H H6 6O O3 3（乳酸）乳酸）+少量能量少量能量