细胞呼吸为细胞生活提供能量课件.pptx
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1、cchcch细胞呼吸为细胞呼吸为细胞生活提细胞生活提供能量供能量cchcch呼吸呼吸是指人体从周围环境中吸入空气,利用其中的氧气,呼出二氧化碳的气体交换过程。细胞呼吸是指在细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物,并且释放出能量的过程。cchcch呼吸作用不等于呼吸呼吸作用是一个很复杂的有机物化学反应过程呼吸是指机体吸入氧气,呼出二氧化碳的过程,一般不涉及化学变化,只是一个气体交换的物理性变化。cchcch气体交换过程与细胞呼吸有什么关系?在气体交换过程中获得的氧气通过血液循环运送到身体的各个细胞,供细胞在有氧条件下分解有机物,有机物分解时产生的二氧化碳则通过气体交换排出体外。c
2、chcch目目录录壹细胞呼吸的本质是糖等有机物的氧化分解贰细胞呼吸是细胞代谢的核心cchcch细胞呼吸的本细胞呼吸的本质是糖等有机质是糖等有机物的氧化分解物的氧化分解壹cchcch酵母菌一种真菌,可食用,药用,饲料用。广泛分布在自然界中,酵母菌在有氧环境与无氧环境中都能生活。不同的氧环境中,酵母菌的呼吸方式是不同的,呼吸所产生的产物不同,产生的能量也有差异。cchcch探究酵母菌的呼吸方式探究问题1.酵母菌在有氧或者无氧环境中进行呼吸的产物是什么?2.酵母菌在有氧或者无氧环境中进行的呼吸具有什么特点?设计活动方案1.根据所要探究的问题,课前查阅有关酵母菌的资料,了解酵母菌在有氧或者无氧条件时的
3、呼吸特点。2.依据酵母菌的生物学特性设计探究活动方案。cchcch实验材料酵母菌:可以使用新鲜酵母,也可以将市场销售的干酵母溶于少量的蒸馏水中。酵母菌培养液:5%葡萄糖溶液,可提供酵母菌生长繁殖所需要的物质与能量,用于酵母菌的培养。0.1%澳麝香草酚蓝溶液:一种酸碱指示剂,碱性溶液中呈蓝色,酸性溶液中呈黄色,可用于检测CO2。当溶液中溶有CO2时,其颜色由蓝色变成绿色再变成黄色。澄清的石灰水:用于检测CO2的存在。当溶液中溶有CO2时,澄清的石灰水变浑浊。cchcch5%重铬酸钾溶液:重铬酸钾在酸性条件下为橙色,遇到酒精变成灰绿色,可用于检测溶液中的酒精。10%NaOH溶液:可吸收CO2。植物
4、油:如菜籽油、花生油等。植物油可以覆盖溶液形成油脂层以创造无氧环境。特别提示:实验中有些试剂如重铬酸钾溶液、石灰水、NaOH溶液对皮肤和衣物具有腐蚀性或刺激性,实验操作时要注意安全。cchcchcchcch实验器具锥形瓶(500 mL、250 mL、100 mL、50 mL)烧杯(500 mL、250 mL、100 mL、50 mL),橡胶塞(不同规格,有孔可以插玻璃管,与锥形瓶配套)试管,玻璃管(直管、弯管)胶管,洗耳球(或气泵)等。cchcch知临中学 池晨豪cchcch实验操作步骤与方法1.酵母菌培养液的配制取20g新鲜的食用酵母菌,分成两等份,分别放入锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B
5、(500 mL)中,各加10ml蒸馏水溶解,制成酵母液。需氧呼吸实验组:瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液并加入酵母菌培养液。厌氧呼吸实验组:瓶中注入240ml质量分数为5%的葡萄糖溶液,并加入酵母菌培养液。为保证酵母菌生活在无氧环境,可用液体石蜡封住液面,避免与氧气接触。cchcch2.连接实验装置先将有关溶液分别加入锥形瓶中,然后按照如图所示连接方式将实验装置连接在一起。cchcch注意:若使用干酵母配置的培养液,酵母菌会在短时间内大量繁殖,产生的气泡容易使酵母菌培养液沿着导管流出进入检测试剂中。因此在酵母菌培养液中加入12滴植物油作为消泡剂,降低表面张力,使溶液中的小泡尽快破裂
6、。3.检测CO2的产生。将上述两组装置进行水浴(38摄氏度)加热,其中探究需氧呼吸产物的装置需要通氧,约10Min后,可以检测CO2.cchcchCO2可使澄清的石灰水变混浊,也可使澳麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或澳麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。想一想,除了这两种检测方法,还有没有其他方法?通入硝酸银,如果是二氧化碳的话就会变成碳酸银沉淀。cchcch4.检测酒精的产生各取2 mL酵母菌培养液的滤液,分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液(质量分数为95%97%)并轻轻振荡,使它们
7、混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。(橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。)注意:由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。警示:浓硫酸有腐蚀性,向试管中滴加浓硫酸时要缓慢、小心。cchcch组别检测物质使用试剂现象需氧呼吸组CO2酒精厌氧呼吸组CO2酒精酵母菌呼吸方式实验记录表cchcch知临中学 池晨豪cchcchcchcch实验结论:酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸酵母菌在有氧条件下进行需氧呼吸产生大量的CO2和水酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和少量CO2根据细胞呼吸过程中是否有氧参与,
8、我们把细胞呼吸分为需氧呼吸和厌氧呼吸。需氧呼吸是细胞呼吸的主要方式。cchcch对比实验设置两个或者两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫做对比实验,也叫相互对照实验。在本节实验课的探究活动中,需要设置有氧和无氧两种条件,探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式,这两个实验组的结果都是事先未知的,通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。cchcchcchcch需氧呼吸需氧呼吸需氧呼吸 必须有氧参加,氧气把糖分子氧化成二氧化碳和水,并且释放出能量。需氧呼吸是在常温下发生的,所产生的能量逐步释放,其中有一部分能量
9、储存在ATP中,其余的转化成热能,没有剧烈的发光发热现象(较温和)。每氧化1个葡萄糖分子,可以合成约32个ATP分子。cchcch需氧呼吸主要在线粒体中进行。ATP 绝大部分是在线粒体中产生的,线粒体被称,为细胞的“动力车间”。需氧呼吸是由一系列化学反应组成的一个连续完整的代谢过程,每一步化学反应都需要特定的酶参与才能完成。在这个过程中,某一步反应的产物将是下一步反应的底物。根据产物的性质和反应在细胞中发生的部位,将这个连续的过程划分为3个阶段。cchcch糖酵解(第一阶段)场所:细胞溶胶过程:1个葡萄糖分子被分解成2个三碳化合物丙酮酸形成少量ATP(2)葡萄糖中的一部分氢原子变成还原型辅酶(
10、NADH)。NADH在电子传递链中可以被利用,NADH是辅酶的还原形式,其氧化形式是NAD+,NADH是一种特殊的核苷酸。cchcch产物:丙酮酸是糖酵解的产物,葡萄糖分子中的绝大部分化学能仍存在于丙酮酸中。反应式:C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2丙酮酸+2NADH+2H+2ATP简化:C6H12O62丙酮酸+4H+2ATPcchcch柠檬酸循环(第二阶段)场所:线粒体基质。过程:丙酮酸进入线粒体后,在线粒体基质中进行柠檬酸循环。在一种复杂酶系统催化下形成一个二碳化合物C2,脱去一个CO2,并形成一个NADH。反应如下:丙酮酸+NAD+C2+CO2+NADH+H+cchcch二碳化
11、合物进入柠檬酸循环,与草酰乙酸(C4酸)合成为柠檬酸(C6酸)。然后柠檬酸(C6酸)经过多个反应,脱掉两个二氧化碳,又形成一个草酰乙酸(C4酸),于是柠檬酸的第二轮开始。如此循环往复,将所有的丙酮酸源源不断的转变为CO2,释放到细胞之外。总反应式:2丙酮酸+6H2O6CO2+20H+ATPcchcch电子传递链(第三阶段)场所:线粒体内膜,由三种蛋白质复合体组成,每种复合体又有一种以上的电子传递体。过程:还原性辅酶NADH中的氢离子和电子(前两个阶段产生的H)被电子传递体所接受。电子传递体将电子一步步传递到末端。高能电子经过一系列电子传递体时,能量不断的减少,减少的能量用于形成ATP。(每分子
12、NADH经过电子传递链后可以形成23个ATP)H与氧气结合形成水,反应如下:2H+2e-+O2H2O总反应式:24H+6O212H2O+ATPcchcch知临中学 池晨豪细胞呼吸在最后一步才用到氧气。对于一分子葡萄糖来说,从糖酵解开始可以产生32个ATP,其中有26个ATP在电子传递链中产生。从糖酵解到电子传递链中水的形成,这一系列反应都只能在有氧气存在的条件下发生,所以称为需氧呼吸。cchcch需氧呼吸中各元素的来源及去路(1)CO2是在第二阶段由丙酮酸和水反应生成的,CO2中的O来自葡萄糖和水这个过程在线粒体基质和嵴上进行。(2)O2在第三阶段(电子传递链反应)与H结合生成水,所以需氧呼吸
13、产生的H2O中的O全部来自氧气。(3)水在柠檬酸循环阶段参与反应,电子传递链反应会产生水。cchcch注意事项:反应式中的能量不能写成ATP,因此葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。反应式前后的H2O不能消去,因为反应过程中,在第二阶段消耗了水,而第三阶段生成了水。反应式中间不能用等号,要用箭头。反应条件“酶”不能省去cchcch概括地说,有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,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,生成大量ATP的过程。同有机物在生物体外的燃烧相比,有氧呼吸具有不同的特点:有氧呼吸过程温和;有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放;这些能
14、量有相当一部分储存在 ATP中cchcch例1(2016浙江10月学考)真核细胞需氧呼吸的基本过程示意图如下。下列叙述正确的是单位:mLA.阶段A为糖酵解,该阶段的产物是丙酮酸和物质B.阶段B为柠檬酸循环,该过程产生大量ATPC.阶段A和阶段B为阶段C提供H和ATPD.阶段C为电子传递链,有关酶存在于线粒体内膜上Dcchcch解析阶段A是需氧呼吸的第一阶段,其产物除了有丙酮酸和ATP外,还有H,A错误;阶段B为需氧呼吸的第二阶段,该阶段不能大量产生ATP,B错误;阶段A和B可以为阶段C提供H,但不能提供ATP,C错误;阶段C是需氧呼吸的第三阶段,该过程发生于线粒体内膜,所以相关酶存在于线粒体内
15、膜上,D正确。cchcch需氧呼吸三个阶段的比较项目第一阶段第二阶段第三阶段名称糖酵解柠檬酸循环电子传递链场所细胞溶胶线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖丙酮酸H2OHO2生成物丙酮酸HCO2HH2O产生ATP的数量少量少量大量cchcchNADHNAD+是一种辅酶,它的全称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,又称辅酶I。NAD+是脱氢酶的辅酶。线粒体和细胞溶胶中含有NAD+,它在需氧呼吸过程中发挥着不可替代的作用。在细胞呼吸过程中,中间产物脱下的H传递给NAD+,使之成为NADH+H+。而NADH+H+则作为H 的载体,在电子传递链的传递中,H传递给氧生成水,所携带的能量释放,促使ADP与Pi结合生成ATP
16、。反应式:NAD+2H NADH+H+cchcchFAD需氧呼吸过程还有一种辅酶FAD。FAD全称为黄素腺嘌呤二核苷酸。FAD也是脱氢酶的辅酶。在需氧呼吸过程中,它可以与中间产物脱下的H结合生成FADH2。FADH2携带的H最终传递给氧,与氧结合生成水,同时释放出能量用于合成ATP。反应式:FAD+2H FADH2cchcch例2(2017金华、温州、台州联考)下列关于人体需氧呼吸的叙述中,正确的是A.各阶段产生的H都和氧反应生成水B.释放的能量都以ATP的形式储存起来C.柠檬酸循环产生的H最多,释放的能量最多D.产生的水中的氧原子不全部来自参加反应的氧中的氧原子Acchcch解析需氧呼吸第一
17、、二阶段产生的H都在第三阶段和氧反应生成水;释放的能量只有少部分以ATP的形式储存起来;柠檬酸循环发生在第二阶段,产生的H最多,但只释放少量能量,第三阶段释放大量能量;产生的水中的氧原子全部来自参加反应的氧中的氧原子,即第三阶段H和氧反应生成水。cchcch呼吸速率呼吸速率是指单位数量的活体组织在单位时间内消耗的氧气量或释放的二氧化碳量。因为细胞呼吸是由一系列酶催化的化学反应,所以温度对细胞呼吸有很大影响。一般植物在0摄氏度及以下时细胞呼吸很弱或停止,温度升高则细胞呼吸加快,温度太高则细胞呼吸减弱甚至停止。cchcch 蛔虫 双歧杆菌cchcch厌氧呼吸在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经
18、过不完全分解,释放少量能量的过程,就是厌氧呼吸。场所:细胞溶胶利用物质:葡萄糖过程:第一阶段:第一阶段与需氧呼吸的第一阶段一样,进行糖酵解,1个葡萄糖分子被分解成2个丙酮酸分子和少量H,分解过程中释放出少量能量,形成少量ATP(2个ATP分子)。第二阶段中,丙酮酸在不同酶的催化作用下,形成不同的产物,如乳酸或乙醇。cchcch乳酸发酵葡萄糖在无氧条件下分解产生乳酸,总反应式如下:在乳酸发酵反应的第二阶段,糖酵解过程的产物丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下被H(NADH)还原为乳酸。乳酸发酵所产生的ATP仅为需氧呼吸的1/15左右。cchcch许多微生物能够依靠厌氧呼吸维持生命,氧气对它们来说甚至是有毒
19、的,如乳酸菌。我们制作酸奶、泡菜时,利用乳酸菌进行厌氧呼吸产生乳酸。因为乳酸菌是依靠厌氧呼吸生活的,氧气会抑制其生存,所以制作过程中需要采用密封的方法来隔绝空气。cchcch人和动物的骨骼肌细胞在缺氧条件下进行厌氧呼吸,产生乳酸。乳酸刺激神经末梢,使入产生酸痛的感觉。cchcch乙醇发酵葡萄糖在无氧或缺氧条件下分解产生乙醇,并释放出二氧化碳,总反应式如下:在乙醇发酵反应的第二阶段,丙酮酸在酶的作用下先脱去二氧化碳生成乙醛,乙醛再被H(NADH)还原为乙醇,即酒精。cchcch葡萄和苹果的果实、玉米的胚、马铃薯的块茎等在缺氧条件下都能进行厌氧呼吸。酵母菌在氧充足的环境中进行需氧呼吸,在氧缺少的状
20、态下进行厌氧呼吸,即乙醇发酵。各种酒类的制作一般离不开酵母菌。乳酸菌、酵母菌等微生物的厌氧呼吸也称发酵。最常见的发酵类型是乳酸发酵和乙醇发酵。cchcch厌氧呼吸两个阶段的比较阶段场所是否需氧反应物产物有无ATP产生第一阶段细胞溶胶 否葡萄糖丙酮酸和H产生少量ATP第二阶段细胞溶胶 否丙酮酸和H乳酸(或乙醇和CO2)无ATP产生cchcch在需氧呼吸中,葡萄糖被彻底氧化分解,产生二氧化碳,储存在有机物中的能量全部被释放出来。在厌氧呼吸中,葡萄糖分解产生的乳酸或乙醇,都含有可利用的能量。因此,厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸产生的ATP少得多。但是,在无氧或缺氧条件下,细胞通过厌氧呼吸的方式可以快
21、速地利用葡萄糖产生ATP,以维持生命。例如,人体肌肉细胞可以靠厌氧呼吸维持短时间的活动,所产生的乳酸则被运至肝脏再生成葡萄糖,肌肉细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施。cchcch不同生物的厌氧呼吸类型生物类型及举例厌氧呼吸产物植物大多数植物细胞,如根细胞乙醇和CO2马铃薯块茎、甜菜块根乳酸动物人等乳酸微生物乳酸菌乳酸酵母菌乙醇和CO2cchcch例3(2017浙江4月学考)下列关于真核细胞厌氧呼吸的叙述,正确的是A.厌氧呼吸产生的能量大多用于合成ATPB.厌氧呼吸第一阶段是糖酵解产生丙酮酸和CO2C.成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行乳酸发酵D.人体骨骼肌细胞产生的乳酸可运至肝细胞再生
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