第第5 5章章 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一、一、细胞呼吸细胞呼吸的概念和类型的概念和类型 细胞呼吸是指细胞呼吸是指有机物有机物在在细胞内细胞内经经过一系列的过一系列的氧化分解氧化分解，生成，生成二氧化碳二氧化碳或其他产物或其他产物，释放出能量并，释放出能量并生成生成ATPATP的的过程。过程。有氧呼吸：主要形式有氧呼吸：主要形式无氧呼吸无氧呼吸细胞呼吸细胞呼吸二、有氧呼吸二、有氧呼吸1.1.场所场所：线粒体（主要）、细胞质基质：线粒体（主要）、细胞质基质线粒体线粒体外膜外膜嵴嵴内膜内膜线线粒粒体体外膜外膜内膜内膜基质基质含含有氧呼吸酶有氧呼吸酶嵴嵴2.2.过程过程（以葡萄糖为例）（以葡萄糖为例）葡萄糖葡萄糖少量少量能量能量2ATP 2 丙酮酸丙酮酸4H少量少量能量能量2ATP20HO212H2O6CO26H2O酶酶酶酶酶酶细细胞胞质质基基质质线线粒粒体体大量大量能量能量34ATP（1 1）葡萄糖的初步分解）葡萄糖的初步分解C6H12O6 2C3H4O3 +4 H + 少量少量能量能量 （丙酮酸）（丙酮酸） 酶酶（2 2）丙酮酸的彻底分解）丙酮酸的彻底分解6CO2 +20 H + 少量能量少量能量 酶酶 2C3H4O3 + 6H2O （3 3）H的氧化的氧化12H2O + 大量能量大量能量24H + 6O2酶酶（场所：细胞质基质场所：细胞质基质）（场所：线粒体基质场所：线粒体基质）（场所：线粒体内膜场所：线粒体内膜）有氧呼吸的三个阶段有氧呼吸的三个阶段酶酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O +能量能量4.有氧呼吸的总反应式有氧呼吸的总反应式3.3.概念概念（书（书P P9494黑体字）黑体字） 场场 所：所： 条条 件：件： 物质变化：物质变化： 能量去向：能量去向：细胞质、线粒体（主要）细胞质、线粒体（主要）需氧气，需酶需氧气，需酶有机物有机物彻底彻底分解成无机物分解成无机物ATP1161KJ热能热能一部分以一部分以热能热能形式散失（约形式散失（约60%60%）（2870KJ）另一部分转移到另一部分转移到ATPATP中（约中（约40%40%）38 ATP2C3H6O3C6H12O6 酶酶2分子分子 丙酮酸丙酮酸酶酶酶酶2C2H5OH +2CO2无无 氧氧 （酒精）（酒精）（乳酸）（乳酸）没有能量释放没有能量释放释放少量能量释放少量能量第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段2 ATP 热能热能2.2.过程过程1.1.场所：场所： 细胞质基质细胞质基质三、三、无氧呼吸无氧呼吸C6H12O6酶酶2C3H6O3（乳酸）（乳酸）+少量能量少量能量A.A.乳酸发酵乳酸发酵 例：高等动物、例：高等动物、乳酸菌乳酸菌、高等植物的某些器官、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）C6H12O6酶酶2C2H5OH（酒精）（酒精）+2CO2+少量少量能量能量B.B.酒精发酵酒精发酵例：大多数植物、例：大多数植物、酵母菌酵母菌2 2、总反应式、总反应式 无氧呼吸是指细胞在无氧呼吸是指细胞在无氧无氧条件下，通过条件下，通过酶酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底不彻底的氧化产物，释放出的氧化产物，释放出少量能量少量能量，生成，生成少量少量ATPATP的过程。的过程。3、概念：、概念：同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？能释放少量能量？ 无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部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分能量存留在酒精或乳酸中 类型类型项目项目 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸 区区 别别 场场 所所 条条 件件 产产 物物 释释 能能 联联 系系细胞质基质、细胞质基质、线粒体（主要）线粒体（主要）细胞质基质细胞质基质需需氧氧、酶等、酶等不需氧、需酶不需氧、需酶大量大量 38ATP 38ATP 少量少量 2ATP2ATP两者第一阶段完全相同两者第一阶段完全相同都分解有机物，释放能量，合成都分解有机物，释放能量，合成ATPATP四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较二氧化碳和二氧化碳和水水酒精、二氧酒精、二氧化碳或乳酸化碳或乳酸五、细胞呼吸的作用五、细胞呼吸的作用、为生物体的生命活动提供能量。、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。、为体内其它化合物的合成提供原料。六六、影响细胞呼吸的因素影响细胞呼吸的因素1 1. .温度温度温度温度呼吸呼吸速率速率应用：应用：贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间。在农业上，夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用在农业上，夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗对有机物的消耗。通过影响酶的活性来影响呼吸速率。通过影响酶的活性来影响呼吸速率。2 2.O.O2 2浓度浓度一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增强强，无氧呼吸则受到抑制。无氧呼吸则受到抑制。问：问：中耕松土有何作用？中耕松土有何作用？水稻生产中适时露田和晒田的目的是什么？水稻生产中适时露田和晒田的目的是什么？3.CO2浓度浓度CO2浓度过浓度过高高抑制呼吸作用的进行抑制呼吸作用的进行4.水水在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而增强加而增强。应用：应用：稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风干，减少水分，降低呼吸消耗干，减少水分，降低呼吸消耗。 细胞呼吸要消耗有机物，使细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。因此，对有机物积累减少。因此，对粮食粮食储藏储藏和和果蔬保鲜果蔬保鲜来说，又要设法来说，又要设法减少细胞呼吸，尽可能减少有机减少细胞呼吸，尽可能减少有机物的消耗。物的消耗。 七七、细胞呼吸原理的应用、细胞呼吸原理的应用粮食储藏粮食储藏: 粮食储藏时，要注意粮食储藏时，要注意降低温度降低温度和和保持保持干燥干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。，抑制细胞呼吸，延长保存期限。 果蔬保鲜果蔬保鲜: 为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、补充降低氧浓度、补充N N2 2（COCO2 2）或或降低温度降低温度等等方法。方法。 缺氧的情况下，缺氧的情况下，厌氧病菌大量繁殖，厌氧病菌大量繁殖，不利于伤口痊愈。不利于伤口痊愈。 有氧运动是指人体细胞充有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体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育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。吸可以获得较多的能量。 无氧运动中，无氧运动中，肌细胞因氧不足，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获要靠乳酸发酵来获取能量，会引起人取能量，会引起人有肌肉酸胀乏力的有肌肉酸胀乏力的感觉。感觉。 右右图表示大气中氧的表示大气中氧的浓度度对植物植物组织内内CO2产生生的影响的影响,试据据图回答回答:(1)A点表示植物点表示植物组织释放放CO2较多多,这些些CO2是是 的的产物。物。(2)由由A到到B,CO2的的释放量急放量急剧减少减少,其原因是其原因是 。(3)由由B到到C,CO2的的释放量又不断放量又不断增加增加,其主要原因是其主要原因是 。(4)为了有利于了有利于贮藏蔬菜或水果藏蔬菜或水果,贮藏室内的氧气藏室内的氧气应调节到到图中的中的哪一点所哪一点所对应的的浓度度? 采取采取这一措施的理由是一措施的理由是A A 无氧呼吸无氧呼吸氧气增加，无氧呼吸氧气增加，无氧呼吸受抑制受抑制, ,有氧呼吸很有氧呼吸很微弱微弱氧气充足时，氧气充足时，有氧呼吸加强有氧呼吸加强，释放，释放COCO2 2量增多量增多B B点。点。因为这时有氧呼吸很微弱，无氧呼吸又受到因为这时有氧呼吸很微弱，无氧呼吸又受到抑制，糖类等有机物分解得最慢。抑制，糖类等有机物分解得最慢。细胞呼吸类型的判断（以酵母为例）细胞呼吸类型的判断（以酵母为例）若只产生若只产生CO2，不消，不消耗耗O2，则只进行无氧，则只进行无氧呼吸。呼吸。若产生的若产生的CO2的摩尔数比的摩尔数比吸收吸收O2的摩尔数多，则两的摩尔数多，则两种呼吸同时并存种呼吸同时并存若产生若产生CO2的摩尔数与吸的摩尔数与吸收收O2的摩尔数相等，则只的摩尔数相等，则只进行有氧呼吸进行有氧呼吸O2%CO2释释放放量量有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸ABCDCO2的总量的总量 5 10 15 20 25A点点AC段段C点以后点以后B点点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（CO2释放量表示释放量表示)D点点O2浓度超过一定值（浓度超过一定值（10%）以上时，无氧呼吸消失。说）以上时，无氧呼吸消失。说明有明有O2存在时，无氧呼吸受到抑制。存在时，无氧呼吸受到抑制。右图表示某种植物的非绿色器官右图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下在不同氧浓度下CO2的释放量与的释放量与O2的吸收量的变化，请根据图解回的吸收量的变化，请根据图解回答下列问题：答下列问题：（1）0点时，该器官的呼吸作用类型点时，该器官的呼吸作用类型是是 。无氧呼吸无氧呼吸（3）在）在O2浓度为浓度为b%以下时（不包括以下时（不包括0点），该器官的呼吸类型点），该器官的呼吸类型是是 ，因为，因为 。有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸和无氧呼吸CO2释放量大于释放量大于O2吸收量吸收量（2）该器官）该器官CO2释放与释放与O2吸收两条曲线在吸收两条曲线在P点重合，其呼吸类点重合，其呼吸类型为型为 ，因为，因为 。（4）由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子贮藏时，）由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子贮藏时，应取应取O2含量为含量为 值时，理由是值时，理由是_有氧呼吸有氧呼吸CO2释放量等于释放量等于O2吸收量吸收量a 此时释放的此时释放的CO2最少，最少，果实和种子通过呼吸消耗的物质最少果实和种子通过呼吸消耗的物质最少1.00.5abco2释释放放PO2吸收吸收气体气体交换交换相对相对值值O2 2含量含量（%）0COCO2 2释放释放量量O O2 2浓度浓度练习练习1：种子在浸水和不浸水的情况下进行种子在浸水和不浸水的情况下进行细胞呼吸都能产生（细胞呼吸都能产生（ ）A.A.葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 B.B.B.B.丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 C.C.C.C.乳酸乳酸乳酸乳酸 D.D.D.D.酒精酒精酒精酒精B提示：提示：种子在浸水时进行无氧呼吸；种子在浸水时进行无氧呼吸； 不浸水是进行有氧呼吸。不浸水是进行有氧呼吸。 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同巩巩 固固 练练 习习2.如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时，分解葡萄糖产生等量的CO2 那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是A、1：2B、1：3C、1：4D、1：6B B3 3、一一运运动动员员正正在在进进行行长长跑跑锻锻练练，从从他他的的大大腿腿肌肌细细胞胞中中检检测测到到3 3种种化化学学物物质质，其其浓浓度度变变化化如如下下图图。图图中中P P、Q Q、R R三曲线依次代表三曲线依次代表 A A、 O O2 2、COCO2 2、乳酸、乳酸 B B、乳酸、乳酸、COCO2 2、O O2 2 C C、 COCO2 2、O O2 2、乳酸、乳酸 D D、 COCO2 2、乳酸、乳酸、O O2 2八、细胞呼吸原理的应用八、细胞呼吸原理的应用1.在酿酒业上的应用：在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其发酵，产生酒精。发酵，产生酒精。2.在农业生产上：在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼中耕松土，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吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收3.在医学上：在医学上：利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖型细菌的繁殖4.在物质的储存时：在物质的储存时：控制氧气的浓度，抑制其呼控制氧气的浓度，抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。吸作用，减少有机物的消耗。2. 2. 现有甲酵母菌进行有氧呼吸现有甲酵母菌进行有氧呼吸, ,乙酵母菌进行发乙酵母菌进行发 酵酵, ,若它们消耗等量的葡萄糖若它们消耗等量的葡萄糖, ,则它们放出则它们放出COCO2 2 和吸收的和吸收的O O2 2之比是之比是 ( )( ) A.3 A.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3C3. 3. 下列下列5 5支试管中分别含有不同化学物质和活性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，会产酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下，会产 生生COCO2 2的试管有的试管有 （ ） 葡萄糖葡萄糖+ +已破裂的细胞已破裂的细胞 葡萄糖葡萄糖+ +线粒体线粒体 丙酮酸丙酮酸+ +线粒体线粒体 葡萄糖葡萄糖+ +细胞质基质（隔细胞质基质（隔 绝空气）绝空气） 丙酮酸丙酮酸+ +细胞质基质（隔绝空气）细胞质基质（隔绝空气） A. B. C. D.A. B. C. D.C7.7.一运动员正在进行长跑训练，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从他的大腿肌肉细胞中检测到 3 3种化学物质种化学物质 ，其浓度变化如，其浓度变化如 右图所示，图中右图所示，图中 P P、Q Q、R R三曲三曲 线依次代表线依次代表 （ ）B锻炼时间（分）锻炼时间（分） A. OA. O2 2、COCO2 2、乳酸、乳酸 B.B.乳酸、乳酸、COCO2 2、O O2 2 C. CO C. CO2 2、O O2 2、乳酸、乳酸 D.COD.CO2 2、乳酸、乳酸、O O2 2 8.8.右图表示北方的一个右图表示北方的一个贮存白菜的地窖，随着贮存白菜的地窖，随着O O2 2的的消耗，消耗，COCO2 2浓度变化的情况。浓度变化的情况。请据图回答：请据图回答： （1 1）A A B B段段O O2 2的消耗量很大，的消耗量很大， COCO2 2浓度上升也浓度上升也很快，白菜在进行很快，白菜在进行_呼吸。呼吸。 （2 2） 段段O O2 2浓度接近，而浓度接近，而COCO2 2浓度仍在上浓度仍在上升，白菜在进行升，白菜在进行_呼吸。呼吸。 （3 3） 段段O O2 2浓度已很低，浓度已很低， COCO2 2浓度几乎不浓度几乎不上升，原因是上升，原因是_有氧有氧无氧无氧氧气浓度很低，有氧呼吸十分微弱，氧气浓度很低，有氧呼吸十分微弱，而无氧呼吸仍处于抑制状态而无氧呼吸仍处于抑制状态 （4 4）从哪点开始，）从哪点开始，O O2 2浓度的高低成为限制有氧浓度的高低成为限制有氧呼吸的因素？呼吸的因素？_ （5 5）为了有利于较长时间地贮存大白菜，应把）为了有利于较长时间地贮存大白菜，应把地窖的氧气控制在地窖的氧气控制在_段范围内。段范围内。B点点B CB C