人教版高中生物必修一 第五章 第三节ATP的主要来源——细胞呼吸.ppt
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1、L/O/G/O第三节第三节第三节第三节 ATPATPATPATP的主要来源的主要来源的主要来源的主要来源 细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸下列转变需经哪些生理过程才能实现?下列转变需经哪些生理过程才能实现?光能光能糖类等有机物中稳定的化学能糖类等有机物中稳定的化学能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能直接用于各种生命活动直接用于各种生命活动光合作用光合作用细胞呼吸细胞呼吸ATPATP水解水解思考思考细胞呼吸: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的过程细胞呼吸的方式有氧呼吸无氧呼吸实质:细胞内有机物的氧化分解,并且释放能量什么是细胞呼吸?什么
2、是细胞呼吸?自学探究:自学探究:阅读阅读P93-94P93-94,思考,思考1 1、有氧呼吸主要发生在哪里?、有氧呼吸主要发生在哪里?2 2、线粒体的什么位置含有与有氧呼吸、线粒体的什么位置含有与有氧呼吸有关的酶?有关的酶?3 3、有氧呼吸的过程可分为三个阶段。、有氧呼吸的过程可分为三个阶段。每个阶段的原料、产物、释放能量的每个阶段的原料、产物、释放能量的多少和场所分别是什么?多少和场所分别是什么?4 4、什么叫做有氧呼吸?、什么叫做有氧呼吸?BACK酶一、有氧呼吸一、有氧呼吸C6H12O6(葡萄糖葡萄糖)酶酶H丙酮酸丙酮酸能量能量散失散失ATPATP能量能量散失散失ATPATP CO2 H2
3、O 酶酶 H O2 H2O酶酶散失散失ATPATP能量能量有氧呼吸的过有氧呼吸的过程程细胞质基质反应阶段反应阶段场所场所反应式反应式第一阶段第二阶段第三阶段 C C6 6H H1212O O6 6 2C2C3 3H H4 4O O3 3+4H+4H+少量能量少量能量酶细胞质基质线粒体基质2C2C3 3H H4 4O O3 3+6H+6H2 2O O 6CO6CO2 2+20H+20H+少量能量少量能量酶线粒体内膜24H+624H+6O O2 2 12H12H2 2O+O+大量能量大量能量酶有氧呼吸的三个阶段C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO
4、6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量酶(2870KJ2870KJ)用于合成ATP约1161KJ热能总反应式:总反应式:Q:1mol的葡萄糖通过有氧呼吸彻底氧化分解所生成的能量转化成ATP,其转换效率大约为多少?这些能量可以使多少mol的ADP转化成ATP?40%38mol讨论讨论:(1)(1)比较有氧呼吸三个阶段的反应有哪些共同之处比较有氧呼吸三个阶段的反应有哪些共同之处?(2)(2)这三个阶段的酶相同吗?这些酶分别位于哪里?这三个阶段的酶相同吗?这些酶分别位于哪里?(3)(3)二氧化碳产生于第几阶段?水产生于第几阶段?水消耗于第几二氧化碳产生于第几阶段?水产生于第几阶段?水消耗
5、于第几阶段?能量主要产生于第几阶段?阶段?能量主要产生于第几阶段?(4)(4)有氧呼吸的场所是什么?主要场所呢?有氧呼吸的场所是什么?主要场所呢?(5)(5)氧气消耗于第几阶段?氧气消耗于第几阶段?没有线粒体还能进行有氧呼吸吗没有线粒体还能进行有氧呼吸吗?(6)(6)生成的水中,氧元素由什么提供?那么释放出的二氧化碳中的生成的水中,氧元素由什么提供?那么释放出的二氧化碳中的氧元素来自于什么?试写出有氧呼吸的完全反应式。氧元素来自于什么?试写出有氧呼吸的完全反应式。(7)(7)1mol1mol葡萄糖氧化分解,能释放多少能量?这些能量用于什么?葡萄糖氧化分解,能释放多少能量?这些能量用于什么?有氧
6、呼吸概念: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,生成大量ATP的过程。特点:反应条件温和 能量逐步释放 能量有一部分储存在ATP中 需要酶且每一步所需要的酶都不同1.下图是有氧呼吸的过程图解,请依图回答:下图是有氧呼吸的过程图解,请依图回答:C6H12O123O2酶酶酶酶456酶酶H H (1)写出长方框内写出长方框内1、2、3所依所依次代表的物质名称:次代表的物质名称:、_、。(2)依次填出椭圆框内依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少所代表的能量的多少 、_、。(3)有氧呼吸的主要场所是有氧呼吸的主要场所是 _,进入该场所的
7、呼吸,进入该场所的呼吸底物是底物是_。(4)用含用含18O的葡萄糖跟踪有氧的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,呼吸过程中的氧原子,18O转转移的途径是移的途径是_葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸二氧化碳二氧化碳H2O丙酮酸丙酮酸CO2少少少少大量大量线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸62.用用18O标标记记氧氧气气,使使其其参参加加有有氧氧呼呼吸吸,最初可在下列何种物质中发现它最初可在下列何种物质中发现它:A丙酮酸丙酮酸BCO2CH2ODH2O和和CO2二、无氧呼吸二、无氧呼吸二、无氧呼吸二、无氧呼吸Q1:无氧呼吸进行场所是哪里?Q2:动物细胞与植物细胞发生的反应有什么不同?自学探究:阅读自学探究:阅读P94-
8、95P94-95,思考,思考C6H12O6 H 2C2H5OH+2CO2酶酶酶酶2C3H6O3(乳酸)(乳酸)丙酮酸丙酮酸酶酶少量能量少量能量(形成(形成2个个ATP)动物:乳酸植物:酒精甜菜的块根马铃薯块茎乳酸乳酸发酵:酒精发酵:无氧呼吸全过程第第阶段阶段(细胞质(细胞质基质)基质)第第阶段阶段(细胞质(细胞质基质)基质)第第阶段也有少量能量放出,但不足以形成阶段也有少量能量放出,但不足以形成ATPATP。反应阶段反应阶段场所场所反应式反应式第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段细胞质细胞质基质基质C6H12O6 2C3H4O3+4H+少量能量少量能量酶细胞质细胞质基质基质动物:动物:2C2C3
9、3H H4 4O O3 3+4H 2C+4H 2C3 3H H6 6O O3 3酶植物:植物:2C2C3 3H H4 4O O3 3+4H 2C+4H 2C2 2H H5 5OHOH+2CO+2CO2 2酶C C6 6H H1212O O6 6 2C 2C3 3H H6 6O O3 3(乳酸乳酸)+)+少量能量少量能量 (动物动物)或或C C6 6H H1212O O6 6 2C 2C2 2H H5 5OH(OH(酒精酒精)+)+2 2COCO2 2+少量能量少量能量(大多数(大多数植物)植物)总反应式:(细胞质基质)酶酶特点:动物细胞无氧呼吸生成乳酸,植物是生成酒精 只在第一阶段释放少量能量
10、,生成少量ATP 葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中 反应场所始终都是在细胞质基质中思考:无氧呼吸中1mol葡萄糖放出多少能量?形成几个ATP?能量转化率是多少?放能:放能:196.65KJ196.65KJ。其中。其中61.08KJ61.08KJ形成形成2 2个个ATPATP,转化率:,转化率:31.06%31.06%1mol葡萄糖,为什么无氧呼吸释放的能量少?未释放的能量储存在哪里?有机物没有彻底氧化分解。大有机物没有彻底氧化分解。大部分能量储存在酒精或乳酸中。部分能量储存在酒精或乳酸中。人长跑时呼出的二氧化碳全是由有氧呼吸产生的吗?全是有氧呼吸产生。因为人的无氧呼吸只能产生乳酸全是
11、有氧呼吸产生。因为人的无氧呼吸只能产生乳酸无氧呼吸概念:无氧呼吸概念:指细胞在指细胞在无氧无氧参与的条件下,通过多种参与的条件下,通过多种酶酶的的催化作用,把葡萄糖等有机物催化作用,把葡萄糖等有机物不彻底不彻底地氧化分解,地氧化分解,生成生成酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳或或乳酸乳酸,并,并释放少量能量释放少量能量的的过程。过程。无氧呼吸及有氧呼吸过程图解无氧呼吸及有氧呼吸过程图解无氧呼吸及有氧呼吸过程图解无氧呼吸及有氧呼吸过程图解葡萄糖葡萄糖2丙酮酸丙酮酸+4H无氧有氧6CO2+6H2O+能量能量细胞质基质中细胞质基质中线粒体中形成形成38个个ATP形成形成2个个ATP2C2H5OH+2 CO
12、2+能量能量 或或2C3H6O3+能量能量注意:有注意:有O2时,无氧呼吸会受到抑制。时,无氧呼吸会受到抑制。有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来,但绝大多有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来,但绝大多数生物仍保留了无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的数生物仍保留了无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的状态。状态。类型类型项目项目有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸区别区别场所场所条件条件产物产物释能释能联系联系细胞质基质、线粒体需要O2、酶CO2、H2O大量能量(38个ATP)细胞质基质不需要O2、酶酒精和CO2、乳酸少量能量(2个ATP)两者反应的第一阶段相同都是分解有机物、释放能量的过程意意 义义:为
13、生物体各项生命活动提供能量。为生物体各项生命活动提供能量。下下图图表示生物体内呼吸作用的表示生物体内呼吸作用的过过程,程,图图中中a-da-d表示某种物表示某种物质质,表示相关生理表示相关生理过过程,据程,据图图回答:回答:(1 1)图中)图中a a、b b、c c、d d所代表的物质名称分别为所代表的物质名称分别为 、。(2 2)过程,能在人体细胞中进行的是过程,能在人体细胞中进行的是 ;在线粒体中进行的是在线粒体中进行的是 ;在细胞质基质中进行的;在细胞质基质中进行的是是 ;释放能量最多的是;释放能量最多的是。丙酮酸丙酮酸水水水水CO2 (3)将一只实验小鼠放入含有放射性)将一只实验小鼠放
14、入含有放射性18O2气体的容气体的容器内,器内,18O2进入细胞后,最先出现的放射性化合物是进入细胞后,最先出现的放射性化合物是 。(4)有氧呼吸的主要场所是)有氧呼吸的主要场所是 ,进入该场所的,进入该场所的呼吸底物是呼吸底物是_C水水线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸(5 5)如果氧气供)如果氧气供应应不足,不足,则则人体内的葡萄糖的分解人体内的葡萄糖的分解产产物物是是 ,释释放的能量放的能量 ,反,反应场应场所是所是 。(6 6)写出人体中有氧呼吸,无氧呼吸的)写出人体中有氧呼吸,无氧呼吸的总总反反应应式式_ _乳酸乳酸较少较少细胞质基质细胞质基质 选用选用“创可贴创可贴”等敷料包扎伤口,既为伤等
15、敷料包扎伤口,既为伤口敷上了药物,又为伤口创造了疏松透气的环口敷上了药物,又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖,从而有利于伤口境、避免厌氧病原菌的繁殖,从而有利于伤口的痊愈。的痊愈。酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和适宜的通气、温度和pHpH等条件下,进行有等条件下,进行有氧呼吸并大量繁殖;在无氧条件下则进行氧呼吸并大量繁殖;在无氧条件下则进行酒精发酵。酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下,醋酸杆充足和具有酒精底物的条件下,醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。菌大量繁殖
16、并将酒精氧化分解成醋酸。谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下,谷氨酸棒状谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下,谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工,就成为谷氨酸钠酸。谷氨酸经过人们的进一步加工,就成为谷氨酸钠味精。味精。三、细胞呼吸原理的应用三、细胞呼吸原理的应用 对于板结的土壤及时进行松土透气,可以使对于板结的土壤及时进行松土透气,可以使根细胞进行充分的有氧呼吸,从而有利于根系的根细胞进行充分的有氧呼吸,从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外,松土透气还有利
17、生长和对无机盐的吸收。此外,松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖,这能够促使这于土壤中好氧微生物的生长繁殖,这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解,从而有利于植些微生物对土壤中有机物的分解,从而有利于植物对无机盐的吸收。物对无机盐的吸收。水稻的根系适于在水中生长,这是因为水稻的根系适于在水中生长,这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞,而且与旱生植物过气腔运送到根部各细胞,而且与旱生植物相比,水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是,相比,水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是,水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸,所以水稻根的细胞仍然
18、需要进行有氧呼吸,所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足,稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足,水稻根的细胞就会进行无氧呼吸产生酒精,水稻根的细胞就会进行无氧呼吸产生酒精,时间长了,酒精就会对根细胞产生毒害作用,时间长了,酒精就会对根细胞产生毒害作用,使根系变黑、腐烂。使根系变黑、腐烂。较深的伤口里缺少氧气,破伤风芽孢杆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,菌适合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,患者应及时请医伤口较深或被锈钉扎伤后,患者应及时请医生处理。生处理。有氧运动是指人体细胞充分获得氧有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况
19、下所进行的体育锻炼。人体细胞的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反,百米冲刺等无氧运动,是人体细胞反,百米冲刺等无氧运动,是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中,肌细胞因氧不足,要靠乳酸发酵动中,肌细胞因氧不足,要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢,所以人会有肌肉酸胀周围的神经末梢,所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。乏力的感觉。酵母菌:酵母菌:是一种是一种单细胞真菌单细胞真菌,依赖,依赖外来的有机物进行外来的有机物进行异养生活异养生
20、活,以,以出芽生殖出芽生殖的方式产生后代,属于的方式产生后代,属于兼性厌氧兼性厌氧菌。菌。四、探究酵母菌的呼吸方式四、探究酵母菌的呼吸方式探究目的探究目的:探究酵母菌细胞呼吸的方式。:探究酵母菌细胞呼吸的方式。探究原理探究原理:溴麝香草酚兰试剂:溴麝香草酚兰试剂(BTB试剂)通入大试剂)通入大量量CO2会从蓝色变成绿色再变成黄色,重铬酸钾会从蓝色变成绿色再变成黄色,重铬酸钾溶液具有强氧化性,能够与酒精发生氧化还原反溶液具有强氧化性,能够与酒精发生氧化还原反应,颜色从橙色变成灰绿色。应,颜色从橙色变成灰绿色。材料用具材料用具:20g新鲜的食用酵母菌、新鲜的食用酵母菌、600ml的质量的质量分数为
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