第五章：细胞的能量供应和利用,第3节：ATP的主要来源细胞呼吸,1,2,提出问题： 生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？,实验课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式,一、实验原理 1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸产生 水和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2 。 2、 CO2的检测方法 （1）CO2使澄清石灰水变浑浊 （2）CO2使溴麝香草酚酞水溶液由蓝变绿再变黄 3、酒精的检测 橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。,二、实验假设 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情况下 进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。,三、实验用具（略）,四、实验结果预测,1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，能使澄清石灰 水变浑浊。 2、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶 液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶 液发生灰绿色显色反应。 3、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2要多,五、实验步骤,1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶 2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 、环境 下培养8-9小时。 3、检测CO2的产生 4、检测酒精的产生 （1）取2支试管编号 （2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管 （3）分别滴加0.5毫升重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻震荡、混匀. 试管密封，试管不密封,六、观测、记录,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,七、实验结果,酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。在有氧条件 下，通过细胞呼吸产生大量的CO2，在无氧条件下通过细胞 呼吸产生酒精和少量的CO2。,八、小组交流,1、两者的共同点：都是物质的氧化分解过程；都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。,2、不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。,3、在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量少许多。,细胞呼吸也称呼吸作用， 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物质，释放出能量并生成ATP的过程。,一、细胞呼吸的概念,二、细胞呼吸的方式 有氧呼吸 无氧呼吸,巩固练习： 1、在探究实验的设计过程中，往往要进行对比实验，下列有关叙述中正确的是（ ） A、只能设置两个实验组，互为对比实验 B、在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，没有对比实验 C、进行对比实验是为了探究某种因素与实验对象的关系 D、只要实验现象明显，有没有对比实验对实验结论都没有影响 2、在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧逐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，乙醇浓度逐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。 （1）该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是 。 （2）初期，酵母菌呼吸方式是 。 （3）经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了乙醇和其他发酵产物，其余1.5%则是用于 。,C,兼性厌氧呼吸,有氧呼吸,酵母菌本身的生命活动需要消耗掉了,巩固练习： 3、右图是一种可测定呼吸速度的密闭 系统装置。请据图回答下列问题： （1）关闭活塞，在适宜温度下，30min 后，读取有色液滴向 （填“左” 或“右”）移动的距离。 （2）为了使测得的有色液滴移动数值更 准确，必须进行校正。校正装置的容器和 小瓶中应分别放入 、 。,左,与实验组等量消毒的无活力的樱桃,与实验组等量的浓度为20%NaOH溶液,巩固练习： 3、右图是一种可测定呼吸速度的密闭 系统装置。请据图回答下列问题： （3）生活中发现，受到机械损伤后的 樱桃易烂。有人推测樱桃易烂与机械 损伤引起樱桃呼吸速度升高有关。请结 合测定呼吸速率实验装置，设计实验探 究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高。 实验变量： 。 实验假设： 。 操作步骤： 第一步：按装置图中所示进行操作，30min后，记录有色液滴移动距离为a。 第二步： 。,机械损伤,机械损伤能引起樱桃呼吸速度升高,取走容器内的樱桃，向容器内加入与对照组等量消毒的受到机械损伤后的樱桃，其他处理及装置与对照组完全相同，记录相同时间内有色液滴移动距离为b,巩固练习： 3、右图是一种可测定呼吸速度的密闭 系统装置。请据图回答下列问题： 操作步骤： 第三步 。 预期结果及结论：,比较a、b数值的大小,如果ab，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高； 如果ab，则说明机械损伤对樱桃呼吸速率没有影响； 如果ab，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速度降低。,学习要不断地进取哦！,线粒体“动力工厂”（有氧呼吸的主要场所）,外膜,内膜,嵴,外膜、内膜、嵴、基质（含少量DNA和有关酶）,功能：,结构:,有氧呼吸的主要场所,（一）有氧呼吸,1、有氧呼吸的主要场所-线粒体,2、有氧呼吸最常利用的物质-葡萄糖,3、有氧呼吸过程图解,4、有氧呼吸的反应式,C6H12O6+6O2 6CO2+12H2O+能量,酶,（其中1161KJ转移 到ATP中）,能形成多少摩尔的ATP？,1161kJ/30.54kJmol138mol,能量利用率为多少？,1161kJ/2870kJ100%40.45%,5、有氧呼吸的过程,细胞质基质,葡萄糖,丙酮酸 H 少量ATP,线粒体基质,丙酮酸 水,CO2 H 少量ATP,线粒体内膜, H O2,H2O,二、无氧呼吸,细胞质基质,第一阶段,第二阶段,1）无氧呼吸过程,二、无氧呼吸,能形成多少摩尔的ATP？,61.08kJ/30.54kJmol12mol,能量利用率为多少？,61.08kJ/196.65kJ100%31.06%,2）类型 习惯上把微生物的无氧呼吸称发酵。 A、,酒精发酵,酵母菌 无氧条件,C6 H12O6,酶,2C2 H5 OH2CO2 能量,B、乳酸发酵,乳酸菌,C6 H12O6,酶,2C3 H6 O3 能量,无氧条件,苹果,玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根,缺氧时，植物被淹时，可产生酒精和二氧化碳；,缺氧时，可产生乳酸；,酵母菌：,有氧呼吸二氧化碳和水；,无氧呼吸酒精和二氧化碳。,高等动物剧烈运动时，在肌肉内产生乳酸。,3）进行无氧呼吸的生物或器官组织:,一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适宜的情况下，随着发酵产物（如酒精）的增多，营养物质的减少以及pH发生变化等的影响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终就会停止。其他的例子如用乳酸杆菌使牛奶发酵形成酸牛奶，最终情况也是这样。,葡萄糖,丙酮酸,6H2O+6CO2+能量（大量）,2C2H5OH +2CO2+能量（少量）,2C3H6O3 +能量（少量）,或,酶,酶,4）有氧呼吸与无氧呼吸之间的联系：,5）有氧呼吸与无氧呼吸的比较,细胞质基质、线粒体,细胞质基质,有氧，呼吸酶,无氧或缺氧，呼吸酶,CO2和H2O,酒精和CO2或乳酸,释放大量能量， 产生大量ATP,释放少量能量，形成少量ATP,意义：,、为生物体的生命活动提供能量。 、为体内其它化合物的合成提供原料。,四、细胞呼吸原理的应用,选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上 了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、 避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的 痊愈。,酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜 的通气、温度和pH等条件下，进行有氧 呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行 酒精发酵。,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，醋酸杆菌大 量繁殖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 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，就成为谷氨酸钠味精。,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。,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，水 稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以 稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不 足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，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。,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，伤口较深或被锈钉 扎伤后，患者应及时请医生处理。,有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情 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 肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌 肉酸胀乏力的感觉。,人与鸟类和哺乳类维持体温的能量来源都是细胞呼吸。在这些生物的细胞呼吸过程中，葡萄糖等分子中稳定的化学能释放出来：除一部分储存在ATP中外，蓁的则转化成热能，可以直接用于提升体温；ATP水解释放出的能量，除了维持各项生命活动外，有一部分也能转化成热能，用于提升体温。而维持体温的相对稳定，还需复杂的调节机制。,练习题:,1、生物的生命活动所需要的能量主要来自：( ) 、糖类的氧化分解 、脂类的氧化分解 、蛋白质的氧化分解 、核酸的氧化分解,A,、人体进行有氧呼吸的主要场所是( ) 、肺细胞 、内环境 、线粒体 、细胞质基质,C,、有氧呼吸最常用的物质是( ) 、淀粉 、糖原 、葡萄糖 、ATP,C,4、与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是( ) 、分解有机物 、释放能量 、需要酶催化 、有机物分解不彻底,D,5、新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，适当延长保鲜时间的生理原因是( ) A、呼吸作用减弱 B、呼吸作用加强 C、光合作用减弱 D、促进了物质的分解,A,6、种在湖边的玉米，长期被水淹，生长不好，其原因是( ) A、根细胞吸收水分过多 B、营养缺乏 C、光合作用强度不够 D、细胞有氧呼吸受阻,D,7、在线粒体内进行的有氧呼吸的过程是( ) 、第一、二阶段 、第一、三阶段 、第二、三阶段 、第一、二、三阶段,C,8、同样消耗mol的葡萄糖，有氧呼吸的能量转化效率是无氧呼吸能量转化效率的( ) 、20倍 、19倍 、倍多 、12.7个百分点,B,9、把小白鼠和青蛙从25的室温中移至5的环境中，这两种动物的需氧量会发生什么变化？( ) A、两种动物的耗氧量都减少 B、两种动物的耗氧量都增加 C、青蛙耗氧量减少，小白鼠耗氧量增加 D、青蛙耗氧量增加，小白鼠耗氧量减少,C,再见,