Transcript 生物细胞呼吸

第5章 细胞的能量供应和利用
第3节
ATP的主要来源——细胞呼吸
湖南省宁乡县第一中学
周 明
在ADP转化为ATP的过程中，所需要的能量主要来源
于什么？
细胞呼吸（呼吸作用）：
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
呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程
根据是否需要氧分为：
有氧呼吸（主要形式）
无氧呼吸
酵母菌：单细胞真菌,在有氧和无氧条件
下都能生存。属于兼性厌氧型
出芽生殖
探究：酵母菌细胞呼吸的方式
一
提出问题：
酵母菌在什么条件下产生酒精?
酵母菌在不同条件下是否都能产生的CO2？产生的CO2
是否一样多?
二 作出假设：
酵母菌在无氧条件下产生酒精
酵母菌在不同条件下都产生的CO2，且有氧条件下产
生的CO2比无氧条件下多
三 设计实验：
１、 鉴定有无二氧化碳产生：
二氧化碳可使澄清的石灰水变混
浊；
也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
２、鉴定有无酒精产生：
橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，
变成灰绿色
酒驾
对比实验
实验步骤
有何
作用？
有氧呼吸
条件
有氧
无氧
澄清石灰水/出现的时间
变混浊／快
变混浊／慢
无氧呼吸
重铬酸钾--浓硫酸溶液
无变化
出现灰绿色
四 实验现象及结论
①
②
③
酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳
在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳
在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳
上述实验装置能否改进呢？
一、有氧呼吸
① 葡萄糖的初步分解
场所：细胞质基质
酶
2C3H4O3 +4 [H] + 少量能量（热能+2 ATP ）
C6H12O6
（丙酮酸）
② 丙酮酸彻底分解
2C3H4O3 +6H2O
（丙酮酸）
酶
6CO2 +20 [H] +少量能量（热能+2 ATP ）
场所：线粒体内膜
③ [H]的氧化
24[H] + 6O2
场所：线粒体基质
酶
12H2O +大量能量（热能+34 ATP ）
总反应式：
C6H12O6 + 6H2O + 6O酶
6CO2 + 12H2O + 能
2
量
有氧呼吸
场 所
反应物
第一阶段 细胞质基质 主要是葡萄糖
第二阶段 线粒体基质 丙酮酸、H2O
[H]、O2
第三阶段 线粒体内膜
产 物
丙酮酸[H]
CO2、[H]
H2O
释能
少量
少量
大量
①场所：细胞质基质、线粒体（主要）
②能量去向：
一部分以热能形式散失 (1709kJ/mol,约60%)
另一部分转移到ATP中 (1161kJ/mol,约40%)
③有氧呼吸概念：
氧
多种酶
细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把
CO2
H2 O
葡萄糖
_______等有机物_______________，产生_____和_____，
彻底氧化分解
大量ATP
能量
释放______,生成_________的过程
刘翔在训练
时常会在第
二天早上肌
肉发酸,为
什么?
二、无氧呼吸
一般是指细胞在缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把
葡萄糖等有机物不彻底氧化分解，产生酒精或乳酸等中
间产物，释放少量能量，生成少量ATP的过程
酶
葡萄糖
丙酮酸
无O2
酶
发酵
2C3H6O3（乳酸）+少量能量
（动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜
块根、玉米胚）
2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
（大部分高等植物、酵母菌）
微生物的无氧呼吸（酒精发酵、乳酸发酵）
同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中
①场所：细胞质基质
②能量去向： 仅第一阶段释放能量，生成少量ATP
一部分以热能形式散失 (135.57kJ)
另一部分转移到ATP中 (61.08kJ)
③特性： 氧气的存在抑制了无氧呼吸的进行
④实例：
a.高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸
b.高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现
无氧呼吸，肌肉酸胀
c.酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二
氧化碳
比较项目
有氧呼吸
无氧呼吸
氧气、酶
酶
条件
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
场所
大量
少量
区 能量
别 分解 彻底
不彻底
C2H5OH+CO2
H2O+CO2 C6H12O6
C 3 H 6O 3
程度 C6H12O6
1、两者第一阶段相同，都是在细胞质基质中将葡
联系
萄糖分解成丙酮酸，2、都是在酶的催化下进行的；
3、都有能量释放
有O2 线粒体
C6H12O6细胞质基质丙酮酸
细胞质基质
无O2
6CO2+12H2O+大量能量
2C2H5OH+2CO2+少量能量
2C3H6O3+少量能量
三、呼吸作用的意义
1.呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量
2.呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料
四、细胞呼吸原理的应用
1 . 在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，
使其数量增加；然后隔绝空气，使其发酵，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，抑制其呼吸作用，减少有
机物的消耗
若用300C的温水把买来的一包鲜酵母
粉化开，用它发一块面团，几个小时后，面
团便会渐渐膨大。用手抠开里面，会发现面
团里面变成蜂窝一样，有许多空隙，并且还
能闻到酒味
五、影响呼吸作用的因素
影响原理
温度
氧气浓度
影响酶的活性
决定呼吸类型和强度
水分
自由水含量较
高时呼吸旺盛
CO2
释
放
量 CO2释放总量
有氧呼吸
坐标曲线
a
无氧呼吸
O2浓度
呼吸最小（最佳储存点）
实践应用
在零上低温下贮存蔬
菜、水果；在大棚蔬
菜的栽培过程中，
常利用 降低氧的浓度 抑制细
贮藏作物种子时，将种
胞有氧呼吸、降低有机物消耗
风干 ，以减弱细胞呼
增加昼夜温差以减少 这一原理来延长蔬菜、水果的 子
吸，减少有机物的消耗
有机物的消耗 ，提 保鲜时间
高产量
低温、低O2、干燥储存
细胞质基质和线粒体
细胞质基质
温度、O2、H2O等
归纳总结 细胞呼吸方式的判断
(1)如果某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等，则该
生物只进行有氧呼吸
(2)如果某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧
呼吸
(3)如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多，则两种
呼吸方式都进行
(4)如果某生物无O2的吸收和CO2的释放，则该生物只
进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡
(5)无氧呼吸的产物中没有水，如果呼吸作用的产物中
有水，则一定是进行了有氧呼吸
(6)由于酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸均可以产生CO2，
故不能依据有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用
方式
1. 现有甲酵母菌进行有氧呼吸,乙酵母菌进行发
酵,若它们消耗等量的葡萄糖,则它们放出CO2
和吸收的O2之比是
(C)
A.3:1
B.1:2
C.4:3
D.2:3
2. 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，会产
生CO2的试管有
（ C）
①葡萄糖+已破裂的细胞 ②葡萄糖+线粒体
③丙酮酸+线粒体 ④葡萄糖+细胞质基质（隔
绝空气） ⑤丙酮酸+细胞质基质（隔绝空气）
A.①③④⑤ B.①②④⑤ C.①③④ D.②③④
3.一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，图中 P、Q、R三曲
线依次代表
（B ）
锻炼时间（分）
A. O2、CO2、乳酸
B.乳酸、CO2、O2
C. CO2、O2、乳酸
D.CO2、乳酸、O2
思考题
1.C6H12O6在细胞内分解到丙酮酸的过程中，下列叙述正确的是：
C
A、在线粒体中进行无氧呼吸
B、需在的氧条件下进行
C、不产生CO2
D、反应速度不受温度的影响
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、 H2O