第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用 第第 3 3 节节 ATPATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸1 1说出线粒体的结构和功能。说出线粒体的结构和功能。2 2说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3 3说明细胞呼吸的原理。说明细胞呼吸的原理。学习目标学习目标呼吸作用与燃烧呼吸作用与燃烧1.1.1.1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；都能产生都能产生都能产生都能产生COCOCOCO2 2等产物，并且都释放出能量。等产物，并且都释放出能量。等产物，并且都释放出能量。等产物，并且都释放出能量。2.2.2.2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻不能。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻不能。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，底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，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。细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。问题探讨问题探讨在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。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要少许多。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。 3.3.3.3.在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？能量吗？能量吗？能量吗？细胞呼吸的概念细胞呼吸可分为细胞呼吸可分为: 有氧呼吸有氧呼吸(aerobic respiration) 无氧呼吸无氧呼吸(anaerobic respiration)绝大多数生物的主要呼吸形式为有氧呼吸绝大多数生物的主要呼吸形式为有氧呼吸.有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸1.1.有氧呼吸有氧呼吸过程过程葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C C6 6H H1212OO6 6酶酶2CH2CH3 3COCOOH +4 H +COCOOH +4 H + 能量能量 （丙酮酸）（丙酮酸） （少量）少量） 场所：细胞质基质场所：细胞质基质丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解酶酶6CO6CO2 2 +20 H +20 H + + 能量能量 （少量）（少量）场所：线粒体场所：线粒体2CH2CH3 3COCOOHCOCOOH（丙酮酸）丙酮酸）HH的氧化的氧化酶酶12H12H2 2O O + + 能量能量 （大量）（大量）场所：线粒体场所：线粒体24H + 6O24H + 6O2 2+6H+6H2 2OO有氧呼吸有氧呼吸主要场所：主要场所：线粒体线粒体能量去向：能量去向： 一部分以热能形式散失一部分以热能形式散失 另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中中总反应式：总反应式：有氧呼吸有氧呼吸概念：概念：细胞在细胞在细胞在细胞在_的参与下，通过的参与下，通过的参与下，通过的参与下，通过_的催化作用，把的催化作用，把的催化作用，把的催化作用，把_等有机物等有机物等有机物等有机物_，产生，产生，产生，产生_和和和和_，释放，释放，释放，释放_,_,_,_,生成生成生成生成_的过程。的过程。的过程。的过程。C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO 6CO2 2+ 12H+ 12H2 2O +O +能量能量酶酶有氧呼吸小结有氧呼吸小结(1709kJ/mol,(1709kJ/mol,约约60%)60%)(1161kJ/mol,(1161kJ/mol,约约40%)40%)氧氧氧氧多种酶多种酶多种酶多种酶葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖COCOCOCO2 2 2 2H H H H2 2 2 2O O O O能量能量能量能量彻底氧化分解彻底氧化分解彻底氧化分解彻底氧化分解许多许多许多许多ATPATPATPATP无氧呼吸无氧呼吸1.1.过程过程与有氧呼吸第一阶段相同葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解C C6 6H H1212OO6 6酶酶2CH2CH3 3COCOOH +4 H +COCOOH +4 H + 能量能量 （丙酮酸）（丙酮酸） （少量）少量） 场所：细胞质基质场所：细胞质基质丙酮酸不彻底分解丙酮酸不彻底分解场所：细胞质基质场所：细胞质基质 C C6 6H H1212OO6 6酶酶2CH2CH3 3COCOOHCOCOOH（丙酮酸）丙酮酸）酶酶2C2C3 3H H6 6OO3 3（乳酸）乳酸）+ + 能量能量A.A.乳酸发酵乳酸发酵 例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）铃薯块茎、甜菜块根等）C C6 6H H1212OO6 62CH2CH3 3COCOOHCOCOOH（丙酮酸）丙酮酸）酶酶2C2C2 2H H5 5OHOH（酒精）酒精）+ + 2CO2CO2 2 + + 能量能量B.B.酒精发酵酒精发酵 例：大多数植物、酵母菌例：大多数植物、酵母菌酶酶无氧呼吸无氧呼吸C6H12O6能量（少）能量（少） 2丙酮酸丙酮酸（2CH3COCOOH）H能量能量（少）（少）2C2H5OH+2CO2酶酶酶酶能量（少）能量（少）2C3H6O3酶酶细胞质基质细胞质基质第第第第一一一一阶阶阶阶段段段段第第第第二二二二阶阶阶阶段段段段无氧呼吸无氧呼吸2.2.实例实例a.a.高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸b.b.高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现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。无氧呼吸。肌肉酸胀。c.c.酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二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。氧化碳。3.3.概念概念有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系有氧呼吸无氧呼吸呼吸场所是否需氧分解产物释放能量主要在线粒体内主要在线粒体内需氧需氧分子参加分子参加COCO2 2、H H2 2OO较多较多细胞质基质细胞质基质不需氧不需氧COCO2 2、C C2 2H H5 5OHOH或或C C3 3H H6 6OO3 3较少较少实质：分解有机物，释放能量，合成实质：分解有机物，释放能量，合成ATPATP知识总结知识总结呼吸作用的概念呼吸作用的概念呼吸作呼吸作用类型用类型有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸呼呼吸吸作作用用葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解丙酮酸彻底分解丙酮酸彻底分解HH的氧化的氧化丙酮酸不丙酮酸不彻底分解彻底分解乳酸发酵乳酸发酵酒精发酵酒精发酵葡萄糖的初步分解葡萄糖的初步分解VS:VS:1 1 1 1、场所、场所、场所、场所3 3 3 3、物质变化、物质变化、物质变化、物质变化 4 4 4 4、能量变化、能量变化、能量变化、能量变化2 2 2 2、条件、条件、条件、条件 1在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（ ）。）。 与氢结合生成水与氢结合生成水 与碳结合生成二氧化碳与碳结合生成二氧化碳 在线粒体中被消耗在线粒体中被消耗 在线粒体和细胞质基质中被消耗在线粒体和细胞质基质中被消耗 A B C D 2有氧呼吸中产生能量最多的是（有氧呼吸中产生能量最多的是（ ）。）。 A形成二氧化碳时形成二氧化碳时 B形成形成H时时 C形成水时形成水时 D形成丙酮酸时形成丙酮酸时巩固练习巩固练习:AC3下下列列有有关关有有氧氧呼呼吸吸的的叙叙述述中中，正正确确的的是是（ ）。）。 A此此过过程程的的第第一一阶阶段段是是葡葡萄萄糖糖分分解解成成丙丙酮酸，产生少量酮酸，产生少量H和和ATP B此此过过程程的的第第二二阶阶段段是是丙丙酮酮酸酸分分解解成成水水和二氧化碳，产生少量的和二氧化碳，产生少量的ATP C此此过过程程的的第第三三阶阶段段是是葡葡萄萄糖糖氧氧化化成成水水和二氧化碳，产生大量的和二氧化碳，产生大量的ATP D此过程必须有氧分子参与，始终在线此过程必须有氧分子参与，始终在线粒体中进行粒体中进行 A4下列有关呼吸作用的叙述中，正确的是（下列有关呼吸作用的叙述中，正确的是（ ）。 A是是否否产产生生二二氧氧化化碳碳是是有有氧氧呼呼吸吸和和无无氧氧呼呼吸吸的的主要区别主要区别 B在在细细胞胞呼呼吸吸中中，中中间间产产物物丙丙酮酮酸酸的的水水解解是是在在线粒体中进行的线粒体中进行的 C高等植物进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸高等植物进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸 D种子库中贮存的风干种子不进行呼吸作用种子库中贮存的风干种子不进行呼吸作用B细胞内细胞内 + + 糖糖 类类+ + 水水 COCO2 2能能 量量呼吸作用（本质）呼吸作用（本质）高等动物的呼吸现象和呼吸作用高等动物的呼吸现象和呼吸作用O2O2呼吸运动（现象）呼吸运动（现象）呼吸器官呼吸器官血液循环血液循环血液循环血液循环呼吸器官呼吸器官COCO2 2气体运输气体运输+ +呼吸呼吸细胞呼吸原理的应用细胞呼吸原理的应用 细胞呼吸的中间产物是各种有机物细胞呼吸的中间产物是各种有机物之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产之间转化的枢纽，细胞呼吸原理在生产实践中有广泛的应用。实践中有广泛的应用。 1 1. .发酵技术发酵技术 2.2.农业生产农业生产 3.3.粮食储藏和果蔬保鲜粮食储藏和果蔬保鲜1.1.发酵技术发酵技术生产啤酒、果酒和白酒等生产啤酒、果酒和白酒等生产乳酸类、柠檬酸类饮料生产乳酸类、柠檬酸类饮料生产味精、酱油和醋生产味精、酱油和醋生产单细胞蛋白生产单细胞蛋白应用于垃圾、废水的处理应用于垃圾、废水的处理利用发酵产生沼气利用发酵产生沼气 2.2.农业生产农业生产 细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分裂、细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分裂、 植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此，在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，此，在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进农作物的生长发育。以促进农作物的生长发育。 例：水稻生产中的适时露田和晒田等措施的例：水稻生产中的适时露田和晒田等措施的实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细实质就是为了改善土壤通气条件以增强根系的细胞呼吸。胞呼吸。3.3.粮食储藏和果蔬保鲜粮食储藏和果蔬保鲜 细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法降因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法降低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。低细胞的呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗等。 粮食储藏粮食储藏 果蔬保鲜果蔬保鲜果蔬保鲜果蔬保鲜粮食储藏粮食储藏 粮食储藏时，要注意降低温度和保持粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。 例：稻谷等种子含水量超过例：稻谷等种子含水量超过14.514.5时，时，呼吸速率就会骤然增加呼吸速率就会骤然增加 ，释放出的热量，释放出的热量和水分，会导致粮食霉变。和水分，会导致粮食霉变。果蔬保鲜果蔬保鲜 为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、冲氮气或降低温度等方法。度、冲氮气或降低温度等方法。 例：苹果、梨、柑、橘等果实在例：苹果、梨、柑、橘等果实在0 011时可储时可储藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低藏几个月不坏；荔枝一般只能短期保鲜，但采用低温速冻等方法可保鲜温速冻等方法可保鲜6 68 8个月。个月。 农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。1 1贮贮藏藏水水果果和和粮粮食食时时，充充加加氮氮气气或或抽抽取取空空气气，能能延延长长贮藏时间，主要作用是（贮藏时间，主要作用是（ ）。）。 A A促进有氧呼吸促进有氧呼吸 B B抑制有氧呼吸抑制有氧呼吸 C C促进光合作用促进光合作用 D D抑制无氧呼吸抑制无氧呼吸【评评析析】贮贮藏藏粮粮食食时时，要要尽尽可可能能减减弱弱其其呼呼吸吸作作用用，因因为为呼呼吸吸作作用用会会消消耗耗有有机机物物，会会使使粮粮食食质质量量下下降降，产产生生的的水水分分和和热热量量也也容容易易引引起起粮粮食食发发霉霉变变质质。根根据据呼呼吸吸作作用用的的原原理理，可可以以用用干干燥燥的的方方法法减减少少细细胞胞内内的的自自由由水水，减减弱弱各各种种化化学学反反应应的的进进行行；充充氮氮气气、抽抽真真空空的的方方法法可可以以减减少少有有氧氧呼呼吸吸的的所所需需的的氧氧气气，或或抽抽取取空空气气，都都可可以以降降低低的的浓浓度度，这这些些方方法法都都能够抑制有氧呼吸。能够抑制有氧呼吸。【答案答案】B B。2 2研研磨磨酵酵母母菌菌后后离离心心处处理理，得得到到上上清清液液（含含细细胞胞质质基基质质）和和沉沉淀淀（含含细细胞胞器器）。将将等等量量的的上上清清液液，沉沉淀淀和和未未经经处处理理的的匀匀浆浆，依依次次置置入入甲甲、乙乙、丙丙3支支试试管管中中，分分别别进进行行3项独立的实验，请分析实验的结果。项独立的实验，请分析实验的结果。（1）向向3支支试试管管分分别别滴滴加加等等量量的的葡葡萄萄糖糖后后，丙丙管管内内的的最最终终 产产 物物 是是 _， 甲甲 管管 是是 _， 乙乙 管管 是是_。（2）向向3支支试试管管分分别别滴滴加加等等量量的的丙丙酮酮酸酸后后，乙乙管管内内的的最最终终 产产 物物 是是 _， 甲甲 管管 是是 _， 丙丙 管管 是是_。（3）向向3支支试试管管分分别别加加入入荧荧光光素素（能能发发光光的的物物质质），重重复复实实验验（1），则则丙丙管管_，甲甲管管_，乙乙管管_。（1）二氧化碳和水，二氧化碳和酒精，葡萄糖）二氧化碳和水，二氧化碳和酒精，葡萄糖（2）二二氧氧化化碳碳和和水水，二二氧氧化化碳碳和和酒酒精精，二二氧氧化化碳和水碳和水（3）发光最强，次之，基本无荧光）发光最强，次之，基本无荧光