第五章第五章 細胞的能量供應和應用細胞的能量供應和應用第第3 3節(jié)節(jié) ATPATP的主要來源的主要來源細胞呼吸細胞呼吸一、細胞呼吸一、細胞呼吸1 1、概念：、概念：有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成分解，最終生成COCO2 2和其他產(chǎn)物，并且釋放出和其他產(chǎn)物，并且釋放出能量并生成能量并生成ATPATP的過程，叫做的過程，叫做細胞呼吸（又叫細胞呼吸（又叫生物氧化）生物氧化）2 2、實質(zhì)：、實質(zhì)：有機物氧化分解，釋放能量的過程有機物氧化分解，釋放能量的過程3 3、分類：、分類：細胞呼吸細胞呼吸有氧呼吸有氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸二、有氧呼吸二、有氧呼吸（一）概念：（一）概念： 細胞在細胞在氧氧的參與下，通過酶的催化作用，的參與下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物把葡萄糖等有機物徹底氧化分解徹底氧化分解，產(chǎn)生，產(chǎn)生COCO2 2和和H H2 2O O，釋放能量，生成，釋放能量，生成大量大量ATPATP的過程。的過程。（二）特點：（二）特點： 1 1、有、有氧氣氧氣參與參與 2 2、有機物被、有機物被徹底氧化分解徹底氧化分解為為COCO2 2和和H H2 2O O 3 3、釋放出、釋放出大量能量大量能量線粒體線粒體外膜外膜嵴嵴內(nèi)膜內(nèi)膜線線粒粒體體外膜外膜內(nèi)膜內(nèi)膜基質(zhì)基質(zhì)含含有氧呼吸酶有氧呼吸酶（三）場所：（三）場所： 線粒體線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)C C6H H12O O6+6H+6H2O+6OO+6O26CO6CO2+12H+12H2O+O+酶酶能量能量 （四）總反應式：（四）總反應式：C C6H H12O O62 2丙酮酸丙酮酸+ H + H +酶酶少量能量少量能量 （五）過程：（五）過程：（三個階段）（三個階段） 1 1、第一階段、第一階段（細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)） 2 2、第二階段、第二階段（線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)）H+ OH+ O2 H H2O +O +酶酶大量能量大量能量 3 3、第三階段（、第三階段（線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜）COCO2 + H + H +酶酶少量能量少量能量 丙酮酸丙酮酸 + H+ H2O O葡萄糖葡萄糖少量能量少量能量 2 丙酮酸丙酮酸H少量能量少量能量 HO2 H2OCO2H2O酶酶酶酶酶酶細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)大大量量能能量量線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜注意：注意：1、葡萄糖不能直接進入線粒體、葡萄糖不能直接進入線粒體2、沒有線粒體也可以進行有氧呼吸、沒有線粒體也可以進行有氧呼吸3、有氧呼吸產(chǎn)生的、有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的的O來自（來自（ ） 水中的水中的O全部來自（全部來自（ ）；）； 水中的水中的H來自（來自（ ）葡萄糖和水葡萄糖和水O2葡萄糖和水葡萄糖和水酶酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O +能量能量（六）能量：（六）能量：1mol葡萄糖葡萄糖2870kj1161kj 38ATP其余能量其余能量（維持體溫）（維持體溫）能量去向：能量去向：熱能熱能散失（約散失（約60%60%）ATPATP（約（約40%40%） 有氧呼吸和燃燒的區(qū)別：有氧呼吸和燃燒的區(qū)別：（1 1）相同點：）相同點：都是有機物氧化分解過程，釋都是有機物氧化分解過程，釋放出來的總能量也是相同的。放出來的總能量也是相同的。（2 2）不同點：）不同點：由由酶酶催化，催化，溫和條件溫和條件下；下；逐步放能逐步放能；能量大部分以能量大部分以熱能熱能散失，部分儲存在散失，部分儲存在ATPATP中中三、無氧呼吸三、無氧呼吸（一）概念：（一）概念：細胞在細胞在無氧無氧的條件下，通過酶的催的條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解成化作用，把葡萄糖等有機物分解成不徹底不徹底的氧的氧化產(chǎn)物，同時釋放出化產(chǎn)物，同時釋放出少量能量少量能量的過程的過程（二）特點：（二）特點： 1 1、在、在無氧無氧條件下進行條件下進行 2 2、有機物、有機物不徹底不徹底氧化分解氧化分解 3 3、只能產(chǎn)生、只能產(chǎn)生少量能量少量能量 4 4、（四）總反應式：（四）總反應式：（三）場所：（三）場所：C6H12O6酶酶2C3H6O3（乳酸）（乳酸）+ 能量能量 乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵 例：例：動物動物和和人人、乳酸菌乳酸菌、高等植物的某些器官、高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等）（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等）C6H12O6酶酶2C2H5OH（酒精）（酒精）+ 2CO2+ 能量能量酒精發(fā)酵酒精發(fā)酵 例：大多數(shù)植物、例：大多數(shù)植物、酵母菌酵母菌1 1、蘋果貯存久了，為什么會有酒味？、蘋果貯存久了，為什么會有酒味？2 2、植物的根長期被水淹，為什么植物不能、植物的根長期被水淹，為什么植物不能存活存活3 3、劇烈運動后上肢和下肢往往會產(chǎn)生酸、劇烈運動后上肢和下肢往往會產(chǎn)生酸痛的感覺，為什么？痛的感覺，為什么？思考：思考：無氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生了產(chǎn)生了酒精酒精，酒精對根細胞有毒害作用，酒精對根細胞有毒害作用無氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生了產(chǎn)生了酒精酒精無氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生了產(chǎn)生了乳酸乳酸 C C6H H12O O62 2丙酮酸丙酮酸+ H+ H+酶酶能量能量 （五）過程（五）過程（ 階段均在階段均在細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)） 2丙酮酸丙酮酸酶酶12酒精酒精 + 2CO2酶酶22乳酸乳酸1mol葡萄糖葡萄糖196.65kj能量能量61.08kj能量能量ATP其余能量其余能量（維持體溫）（維持體溫）（六）能量：（六）能量：能量轉(zhuǎn)換率能量轉(zhuǎn)換率= 61.08/196.65 = 31%= 61.08/196.65 = 31%思考：思考：同樣是分解葡萄糖，為何無氧呼吸只能同樣是分解葡萄糖，為何無氧呼吸只能釋放少量能量？釋放少量能量？大部分能量存留在酒精或乳酸中大部分能量存留在酒精或乳酸中 類型類型項目項目 有氧呼吸有氧呼吸 無氧呼吸無氧呼吸 區(qū)區(qū) 別別 場場 所所 條條 件件 產(chǎn)產(chǎn) 物物 釋釋 能能 聯(lián)聯(lián) 系系細胞質(zhì)基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)、線線粒體粒體（主要）（主要）細胞質(zhì)基質(zhì)細胞質(zhì)基質(zhì)需需氧氧、酶等、酶等不需氧、酶不需氧、酶大量（大量（38ATP38ATP）少量（少量（2ATP2ATP）兩者第一階段完全相同兩者第一階段完全相同都分解有機物，釋放能量，合成都分解有機物，釋放能量，合成ATPATP四、有氧呼吸與無氧呼吸的比較四、有氧呼吸與無氧呼吸的比較二氧化碳和二氧化碳和水水酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳 或乳酸或乳酸 1、對于植物的某一器官，只能進行一種形式、對于植物的某一器官，只能進行一種形式的的 無氧呼吸，產(chǎn)生無氧呼吸，產(chǎn)生酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳或產(chǎn)生或產(chǎn)生乳酸乳酸。 穩(wěn)定的化學能穩(wěn)定的化學能 ATPATP中中 活躍的化學能活躍的化學能+熱能熱能注意：注意：2五、細胞呼吸的作用五、細胞呼吸的作用、為生物體的生命活動提供能量。、為生物體的生命活動提供能量。、為體內(nèi)其它化合物的合成提供原料。、為體內(nèi)其它化合物的合成提供原料。六、六、影響呼吸作用的因素影響呼吸作用的因素1、溫度、溫度溫度溫度呼吸速率呼吸速率應用：應用：低溫低溫儲存瓜果蔬菜儲存瓜果蔬菜 夜間適當降溫，提高產(chǎn)量夜間適當降溫，提高產(chǎn)量影響酶的活性六、六、影響呼吸作用的因素影響呼吸作用的因素2、水、水應用：應用：種子種子風干風干儲存儲存 水果蔬菜水果蔬菜濕度適中濕度適中儲存儲存3、CO2濃度濃度應用應用：充入：充入CO2有利于儲存蔬菜水果有利于儲存蔬菜水果4、O2濃度：濃度：應用應用： 低氧低氧（補充（補充N2或或CO2）有利于有利于儲存蔬菜水果儲存蔬菜水果 中耕松土中耕松土，七、細胞呼吸原理的應用實例七、細胞呼吸原理的應用實例農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)：糧食儲存：低溫、干燥、低氧、高糧食儲存：低溫、干燥、低氧、高CO2 水果儲存：低溫、水分適中、低氧、高水果儲存：低溫、水分適中、低氧、高CO2 中耕松土中耕松土醫(yī)學：醫(yī)學： 傷口包扎要透氣傷口包扎要透氣（破傷風芽孢桿菌是（破傷風芽孢桿菌是厭氧菌）厭氧菌） 氧氣驅(qū)蛔蟲氧氣驅(qū)蛔蟲食品：食品：酵母菌酵母菌（釀酒，先通氣，在密閉）（釀酒，先通氣，在密閉） 乳酸菌乳酸菌（酸奶、泡菜）、了解：（酸奶、泡菜）、了解：醋酸桿菌（釀醋酸桿菌（釀醋）、谷氨酸棒狀桿菌（制味精）、醋）、谷氨酸棒狀桿菌（制味精）、體育：體育：提倡慢跑等有氧運動提倡慢跑等有氧運動有氧運動有氧運動是指人體細胞充分是指人體細胞充分獲得氧的情況下所進行的體獲得氧的情況下所進行的體育鍛煉。人體細胞通過有氧育鍛煉。人體細胞通過有氧呼吸可以獲得較多的能量。呼吸可以獲得較多的能量。無氧運動無氧運動中，肌細中，肌細胞因氧不足，要靠胞因氧不足，要靠乳酸發(fā)酵來獲取能乳酸發(fā)酵來獲取能量，會引起人有肌量，會引起人有肌肉酸脹乏力的感覺。肉酸脹乏力的感覺。 酵母菌酵母菌：單細胞：單細胞真菌真菌, ,在有氧和無在有氧和無氧條件下都能生存。氧條件下都能生存。酵母菌的酒精發(fā)酵：酵母菌的酒精發(fā)酵：C6H12O6酶酶2C2H5OH+2CO2+能量能量實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式二二 作出假設：作出假設：一一 提出問題：提出問題：酵母菌在有氧還是無氧條件下產(chǎn)生酒精酵母菌在有氧還是無氧條件下產(chǎn)生酒精? ?酵母菌在有氧、無氧條件下是否都能產(chǎn)生的酵母菌在有氧、無氧條件下是否都能產(chǎn)生的COCO2 2？產(chǎn)生的？產(chǎn)生的COCO2 2是否一樣多是否一樣多? ?酵母菌在酵母菌在無氧無氧條件下產(chǎn)生酒精。條件下產(chǎn)生酒精。酵母菌在有氧、無氧條件下都能產(chǎn)生的酵母菌在有氧、無氧條件下都能產(chǎn)生的COCO2 2， 且且有氧條件有氧條件下產(chǎn)生的下產(chǎn)生的COCO2 2比比無氧條件無氧條件下多。下多。三三 設計實驗：設計實驗：思考一思考一：怎樣檢測有無：怎樣檢測有無CO2、酒精產(chǎn)生？、酒精產(chǎn)生？ 檢測有無二氧化碳產(chǎn)生：檢測有無二氧化碳產(chǎn)生： 原理：原理： CO CO2 2可使澄清的石灰水可使澄清的石灰水變混濁變混濁 可使溴麝香草酚藍水溶液可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃由藍變綠再變黃檢測有無酒精產(chǎn)生檢測有無酒精產(chǎn)生原理：原理： 橙色的重鉻酸鉀橙色的重鉻酸鉀(K(K2 2CrCr2 2O O7 7) )溶液，在酸性條溶液，在酸性條件下與酒精發(fā)生化學反應，變成灰綠色件下與酒精發(fā)生化學反應，變成灰綠色具體做法是：具體做法是： 取兩支大小相同、潔凈的試管，編號為取兩支大小相同、潔凈的試管，編號為1、2；各取各取2mL ，分別注，分別注入入 中；中；再向兩支試管中各滴再向兩支試管中各滴加加 ，搖勻，搖勻觀察觀察 。酵母菌培養(yǎng)液的濾液酵母菌培養(yǎng)液的濾液1、2號試管號試管0.5mL溶有溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸重鉻酸鉀的濃硫酸試管中溶液顏色的變化試管中溶液顏色的變化思考二：怎樣設計對比實驗思考二：怎樣設計對比實驗有氧條件和無氧條件的對比有氧條件和無氧條件的對比思考三：怎樣控制變量思考三：怎樣控制變量自變量：自變量： 怎樣控制？怎樣控制？因變量：因變量：氧氣的有無氧氣的有無無氧組：無氧組： 裝置密閉，不通氧裝置密閉，不通氧有氧組：有氧組：裝置密閉，定時通入足夠裝置密閉，定時通入足夠的氧氣的氧氣 有無酒精產(chǎn)生、有無有無酒精產(chǎn)生、有無CO2產(chǎn)生、產(chǎn)生、CO2產(chǎn)產(chǎn)生的多少生的多少細胞呼吸的方式細胞呼吸的方式無關(guān)變量：無關(guān)變量： 注意等量原則：注意等量原則： 怎樣排除通入空氣中的二氧化碳的干擾？怎樣排除通入空氣中的二氧化碳的干擾？ 注意裝置的注意裝置的 酵母菌的其他培養(yǎng)條件酵母菌的其他培養(yǎng)條件 將通入的空氣先導入將通入的空氣先導入能吸收二氧化碳能吸收二氧化碳的溶液的溶液中，再導入酵母菌培養(yǎng)液中。中，再導入酵母菌培養(yǎng)液中。氣密性氣密性（如溫度、（如溫度、pH）相同且適宜相同且適宜如：如：10%NaOH溶液溶液AB或溴麝香草酚或溴麝香草酚藍水溶液藍水溶液作用：作用：檢測酵母菌在無氧條件下檢測酵母菌在無氧條件下是否產(chǎn)生了是否產(chǎn)生了COCO2 2CDE或溴麝香或溴麝香草酚藍水草酚藍水溶液溶液作用：作用：吸收通入空氣中的吸收通入空氣中的CO2，排除空氣中排除空氣中CO2對實驗結(jié)果的對實驗結(jié)果的干擾。干擾。作用：作用：檢測酵母菌在有檢測酵母菌在有氧條件下是否產(chǎn)生了氧條件下是否產(chǎn)生了COCO2 2步驟一：配制酵母菌培養(yǎng)液步驟一：配制酵母菌培養(yǎng)液10g10g酵母菌酵母菌+240mL5%+240mL5%葡萄糖溶液葡萄糖溶液A A組組B B組組四、實驗步驟四、實驗步驟 步驟二：步驟二：A A實驗組實驗組10%NaOH10%NaOH酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰水澄清石灰水實驗步驟實驗步驟(有氧情況下有氧情況下)注意：安裝時要保證其氣密性注意：安裝時要保證其氣密性步驟二：步驟二：B B實驗組實驗組酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液澄清石灰澄清石灰水水實驗步驟實驗步驟(無氧情況下無氧情況下)注意：封口放置一段時間后，再連接澄清石灰水注意：封口放置一段時間后，再連接澄清石灰水原因：原因：耗盡錐形瓶中原有的耗盡錐形瓶中原有的O O2 2，并排出瓶內(nèi)原有的并排出瓶內(nèi)原有的COCO2 2及及有氧條件下產(chǎn)生的有氧條件下產(chǎn)生的COCO2 2。確保通入澄清石灰水（或溴麝香。確保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚藍水溶液）的草酚藍水溶液）的COCO2 2是酵母菌是酵母菌在無氧條件下在無氧條件下所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的。步驟三：鑒定是否有步驟三：鑒定是否有COCO2 2產(chǎn)生產(chǎn)生; ;鑒定是否有鑒定是否有酒精產(chǎn)生酒精產(chǎn)生0.5mL0.5mL重鉻酸鉀的濃硫酸溶液重鉻酸鉀的濃硫酸溶液A A組組B B組組橙色橙色實驗步驟實驗步驟灰綠色灰綠色澄清石灰水澄清石灰水或或溴麝香草酚藍水溶液溴麝香草酚藍水溶液條件條件 澄清石灰水澄清石灰水/ /出現(xiàn)的時間出現(xiàn)的時間重鉻酸鉀重鉻酸鉀-濃硫酸溶液濃硫酸溶液有氧有氧無氧無氧變混濁快變混濁快無變化無變化變混濁慢變混濁慢出現(xiàn)灰綠色出現(xiàn)灰綠色五、五、 記錄實驗結(jié)果并分析記錄實驗結(jié)果并分析分析分析酵母菌在有氧、無酵母菌在有氧、無氧條件下都產(chǎn)生了氧條件下都產(chǎn)生了CO2；有氧條件下；有氧條件下產(chǎn)生的產(chǎn)生的CO2多多酵母菌在有氧條酵母菌在有氧條件下不產(chǎn)生酒精；件下不產(chǎn)生酒精；無氧條件下產(chǎn)生無氧條件下產(chǎn)生酒精酒精 酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞 呼吸，均能產(chǎn)生呼吸，均能產(chǎn)生二氧化碳二氧化碳v在有氧的條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)在有氧的條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn) 生大量的生大量的二氧化碳二氧化碳。v在無氧的條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)在無氧的條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn) 生生酒精酒精和少量的和少量的二氧化碳二氧化碳。六六 得出結(jié)論得出結(jié)論（1）A瓶加入的試劑是瓶加入的試劑是_，其目的是其目的是_NaOH 使進入使進入B瓶的空氣先瓶的空氣先經(jīng)過經(jīng)過NaOH處理，排除空氣中處理，排除空氣中CO2對實驗結(jié)果的干擾。對實驗結(jié)果的干擾。（2）C瓶和瓶和E瓶加入的試劑是瓶加入的試劑是_，其作用是其作用是_澄清石灰水（或溴麝香草澄清石灰水（或溴麝香草酚藍水溶液）酚藍水溶液）檢測檢測CO2的產(chǎn)生的產(chǎn)生（3）D瓶應封口一段時間后，再連瓶應封口一段時間后，再連通通E瓶，其原因是瓶，其原因是_讓酵母菌讓酵母菌將瓶中的氧氣耗將瓶中的氧氣耗盡并排出瓶內(nèi)原有的盡并排出瓶內(nèi)原有的COCO2 2及有氧條件下產(chǎn)生的及有氧條件下產(chǎn)生的COCO2 2 。確保通入澄清石灰。確保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚藍水溶液）的水（或溴麝香草酚藍水溶液）的COCO2 2是酵母菌是酵母菌在在無氧條件下無氧條件下所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的。小液滴移動的距離代表：小液滴移動的距離代表：無氧呼吸產(chǎn)生的無氧呼吸產(chǎn)生的CO2的量的量NaOH15分分鐘后鐘后小液滴移動的距離代表：小液滴移動的距離代表：細胞有氧呼吸吸收的細胞有氧呼吸吸收的O2的量的量(或有氧呼吸產(chǎn)生的或有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的量的量)（1） 只進行需氧呼吸；只進行需氧呼吸；（2） 只進行厭氧呼吸；只進行厭氧呼吸；（3） 需氧呼吸、厭氧呼吸都有。需氧呼吸、厭氧呼吸都有。酵母菌的細胞呼吸方式酵母菌的細胞呼吸方式1左移，左移，2不動，不動，1不動，不動，2右移，右移，1左移，左移，2右移，右移，預測結(jié)果及結(jié)論：預測結(jié)果及結(jié)論：在上述這個裝置中，在上述這個裝置中，1、若把酵母菌改為乳酸菌，液滴移動有何變化？、若把酵母菌改為乳酸菌，液滴移動有何變化？2、若采用以上裝置研究、若采用以上裝置研究綠色植物綠色植物的細胞呼吸，在的細胞呼吸，在 外界條件上應特別注意什么？外界條件上應特別注意什么？ 黑暗黑暗始終不移動始終不移動例題：一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液，例題：一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液，一段時間內(nèi)檢測瓶中酵母菌吸收的一段時間內(nèi)檢測瓶中酵母菌吸收的O2與與釋放的釋放的CO2之比是之比是3:5，求有氧呼吸與，求有氧呼吸與無氧呼吸消耗葡萄糖量之比？無氧呼吸消耗葡萄糖量之比？1:2CO2：O2 = 1 : 1 只有有氧呼吸只有有氧呼吸CO2：O21 有氧呼吸和無氧呼吸有氧呼吸和無氧呼吸CO2：O2 = X : 0 只有無氧呼吸只有無氧呼吸呼吸作用規(guī)律總結(jié)：呼吸作用規(guī)律總結(jié)：