第四節(jié)細胞呼吸為細胞生活提供能量

第三章細胞的代謝細胞內+有機物+水CO2能量呼吸作用（本質）O2O2呼吸運動呼吸器官血液循環(huán)血液循環(huán)呼吸器官CO2氣體運輸+“細胞呼吸”與我們通常所說的“呼吸”是一回事嗎？細胞呼吸的概念在細胞內進行的將糖類等有機物分解成無機物或小分子有機物，并且釋放能量的過程。實質：分解有機物，釋放能量資料一：酵母菌細胞富含蛋白質，可以用做飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置進行通氣或者震蕩，以利于酵母菌的大量繁殖。資料二：在利用酵母菌釀酒時，通常要先通氣后密封。1、酵母菌的呼吸方式有哪些？酵母菌是單細胞真菌（真核生物），在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧型生物。2、為什么通氣有利于酵母菌的繁殖？酵母菌可利用氧氣進行有氧呼吸，產(chǎn)生大量能量來進行繁殖和生長3、釀酒時密封狀態(tài)下酵母菌可以發(fā)酵產(chǎn)生什么？對其自身有什么意義？酒精，通過無氧呼吸獲得能量不同的氧環(huán)境中，酵母菌的呼吸方式是不同的，呼吸所產(chǎn)生的產(chǎn)物不同，產(chǎn)生的能量也有差異。探究：酵母菌細胞呼吸的方式探究實驗步驟：1.提出問題酵母菌在有氧或者無氧環(huán)境中進行呼吸的產(chǎn)物是什么？酵母菌在有氧或者無氧環(huán)境中進行的呼吸具有什么特點？2.作出假設3.設計實驗4.進行實驗5.分析實驗現(xiàn)象，得出結論探究實驗步驟：1.提出問題2.作出假設酵母菌在有氧條件下能產(chǎn)生CO2

；酵母菌在無氧條件下能產(chǎn)生酒精和CO2。3.設計實驗4.進行實驗5.分析實驗現(xiàn)象，得出結論探究實驗步驟：1.提出問題2.作出假設3.設計實驗4.進行實驗5.分析實驗現(xiàn)象，得出結論分析變量自變量:因變量:無關變量:細胞呼吸的條件細胞呼吸的產(chǎn)物有氧無氧影響實驗結果的可變因素酒精、CO2相互對照供選擇的實驗材料與試劑：1.酵母菌2.酵母菌培養(yǎng)液：5%葡萄糖溶液3.0.1%溴麝香草酚藍水溶液4.澄清的石灰水5.5%重鉻酸鉀溶液6.10%NaOH溶液7.植物油供選擇的實驗器具：錐形瓶，燒杯，橡膠塞，試管，玻璃管，膠管，洗耳球等。怎樣鑒定酒精和CO2的產(chǎn)生？CO2的檢測方法：1）CO2使澄清石灰水變渾濁；2）CO2使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀溶液(K2Cr2O7)在酸性條件下與酒精發(fā)生反應，變成灰綠色。怎樣控制有氧和無氧條件？有氧條件：空氣通入裝有NaOH溶液的錐形瓶，然后再接酵母菌培養(yǎng)液，最后再通入裝有澄清石灰水的錐形瓶。開始通入NaOH可以排除掉空氣中的CO2，讓氧氣進入培養(yǎng)液。怎樣控制有氧和無氧條件？無氧條件：裝有酵母菌培養(yǎng)液的密閉錐形瓶連通裝有澄清石灰水的錐形瓶。B瓶應封口放置一段時間,再連通裝有澄清石灰水的錐形瓶。為什么？可以讓酵母菌消耗完瓶中原有氧氣，造成無氧環(huán)境。藍→綠→黃溴麝香草酚藍水溶液遇CO2的變色過程溶有重鉻酸鉀的濃硫酸+酒精灰綠色用溶有重鉻酸鉀的濃硫酸檢測酒精橙色如何比較CO2產(chǎn)生的多少？根據(jù)石灰水的渾濁程度或溴麝香草酚藍溶液變成黃色時間的長短探究：酵母菌細胞呼吸的方式——實驗步驟1、配制等量的酵母菌培養(yǎng)液（等量原則），置于A、B錐形瓶；2、組裝有氧呼吸和無氧呼吸裝置，并連通橡皮球或氣泵，讓空氣間歇性地依次通過3個錐形瓶。然后放置在25-35℃的環(huán)境下培養(yǎng)8-10小時3、檢測CO2和酒精的產(chǎn)生。探究：酵母菌細胞呼吸的方式——注意事項①為什么將葡糖糖溶液先煮沸、再冷卻后加入錐形瓶？煮沸可將葡萄糖溶液中的細菌殺死，排除其他細菌影響；煮沸可排除溶液中的氧；冷卻，可避免將酵母菌殺死。②10%的NaOH的作用是什么？排除瓶中空氣中CO2的干擾，確保澄清石灰水變渾濁是由酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。③B瓶封口后為何要放置一段時間后，再連通錐形瓶？讓酵母菌將瓶中的O2消耗掉，確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水。注意事項：在25~35℃的條件下進行實驗,此時酵母菌中酶的活性較高,生命活動旺盛,細胞呼吸明顯。探究：酵母菌細胞呼吸的方式——實驗結果1.CO2的放出情況：A、B兩組都有CO2的產(chǎn)生，但A組產(chǎn)生的CO2更多2.酒精產(chǎn)生的情況：A組沒有酒精的產(chǎn)生，B組產(chǎn)生了酒精條件澄清石灰水/出現(xiàn)的時間重鉻酸鉀溶液有氧無氧變混濁／快無變化變混濁／慢出現(xiàn)灰綠色+A裝置的酵母菌濾液+B裝置的酵母菌濾液探究：酵母菌細胞呼吸的方式——實驗結論1.酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生CO2，且CO2釋放較快；

2.酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精和CO2，且CO2釋放較慢；

補充：對照實驗VS對比實驗設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關系，這樣的實驗叫做對比實驗，也叫做相互對照實驗。

如：探究酵母菌在有氧和無氧兩種條件下細胞呼吸的方式。試劑的顯色反應項目染液或試劑現(xiàn)象反應條件還原糖本尼迪特紅黃色沉淀水浴加熱脂肪蘇丹Ⅲ橙黃色蛋白質雙縮脲試劑紫色淀粉碘液藍色二氧化碳澄清石灰水變渾濁溴麝香草酚藍水溶液藍變綠變黃酒精重鉻酸鉀溶液灰綠色酸性條件練習：1.圖為“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗裝置圖,請據(jù)圖分析回答:

(1)A瓶加入的試劑是

,其目的是

。

(2)C瓶和E瓶加入的試劑是

,

其作用是

。

NaOH溶液排除空氣中CO2對實驗結果的干擾澄清的石灰水(或溴麝香草酚藍水溶液)

檢測CO2的產(chǎn)生(3)圖中裝置

(填“有”或“無”)錯誤之處。如果有請在相應的圖中加以改正。

(4)D瓶應封口放置一段時間后,再連通E瓶,其原因是

。

(5)請寫出連通后D瓶中的反應式:

。

有C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量消耗可能存在的氧氣細胞呼吸細胞內進行的將糖類等有機物分解成無機物或者小分子有機物,并且釋放出能量的過程。概念:分類需氧呼吸厭氧呼吸根據(jù)細胞呼吸過程中是否有氧參與實質：分解有機物，釋放能量線粒體的結構示意圖外膜內膜基質嵴需氧呼吸第一階段：糖酵解——葡萄糖的初步分解場所：細胞溶膠反應式：C6H12O6酶2丙酮酸+4[H]+能量（少）2ATPC6H12O6能量（少量）2丙酮酸（2C3H4O3）[H]酶第二階段：丙酮酸的徹底分解反應式：6CO2

+20[H]+能量（少）

2丙酮酸+6H2O酶2ATP6CO26H2O能量（少量）[H]酶線粒體基質2ATP熱C6H12O6能量（少量）2丙酮酸

[H]酶2ATP熱第三階段：

[H]的氧化酶12H2O+能量（大量）

24[H]+6O228ATPC6H12O6能量（少量）2丙酮酸（2C3H4O3）[H]酶能量（少量）[H]6CO26H2O酶6O212H2O+能量（大量）

酶28ATP熱場所：線粒體內膜反應式：場所：能量去向：

一部分以熱能形式散失(約70%)；另一部分轉移到ATP中(約30%)。總反應式：C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶需氧呼吸總結細胞中葡萄糖的能量利用效率大約為30%，比現(xiàn)代機械的利用率更高。線粒體和細胞溶膠需氧呼吸總結特點原料：實質：過程：結果：葡萄糖等有機物氧化還原反應能量逐步釋放，一部分儲存在ATP中有機物被徹底氧化分解概念：

細胞在O2的參與下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生出CO2和H2O，釋放能量，生成大量ATP的過程。細胞呼吸的本質是糖等有機物的氧化分解需氧呼吸

場所

反應物

產(chǎn)物

釋能第一階段第二階段第三階段需氧呼吸三個階段的比較細胞溶膠葡萄糖丙酮酸[H]少量（合成2ATP）丙酮酸H2OCO2、[H]少量（合成2ATP）[H]、O2H2O大量（合成26ATP）

線粒體（線粒體基質）

線粒體（線粒體內膜）注：只有場所和反應物都具備，每一階段才能得到相應的產(chǎn)物請分析，在需氧呼吸的過程中：①生成物CO2和H2O分別產(chǎn)生于需氧呼吸的第幾階段？②生成物CO2中的C和O分別來自哪里？生成物H2O中的O從何而來？③哪幾個階段有[H]產(chǎn)生？其去向？④哪幾個階段有ATP產(chǎn)生？最多的是哪一個階段？⑤哪些物質是由細胞溶膠轉運到線粒體的？需氧呼吸總結各元素的來龍去脈：丙酮酸丙酮酸或[H]ATP熱能（30%）厭氧呼吸

細胞在無O2的參與下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物，如乳酸或者酒精和CO2，同時釋放出少量能量的過程。概念:場所：細胞溶膠第一階段：糖酵解——葡萄糖的初步分解場所：細胞溶膠C6H12O6能量（少量）2丙酮酸（2C3H4O3）[H]酶☆與需氧呼吸第一階段相同第二階段：丙酮酸的不徹底分解C6H12O6能量（少量）2丙酮酸

[H]2C2H5OH（酒精）+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）場所：細胞溶膠厭氧呼吸總反應式例：人和動物的細胞、乳酸菌、少數(shù)植物細胞（如：玉米的胚、馬鈴薯的塊莖、甜菜的塊根）例：大多數(shù)植物、酵母菌（兼性厭氧性）厭氧呼吸只有第一階段釋放能量，第二階段不放能乳酸發(fā)酵1.第一階段場所：細胞溶膠葡萄糖（C6H12O6）2丙酮酸（C3H4O3）+少量[H]分解過程中放出少量能量，形成ATP微生物的厭氧呼吸也稱為發(fā)酵酶2.第二階段場所：細胞溶膠丙酮酸+[H]乳酸丙酮酸在乳酸脫氫酶的催化下被[H]還原為乳酸酶乙醇發(fā)酵1.第一階段場所：細胞溶膠葡萄糖（C6H12O6）2丙酮酸（C3H4O3）+少量[H]分解過程中放出少量能量，形成ATP酶2.第二階段場所：細胞溶膠丙酮酸乙醛+CO2乙醛+2[H]乙醇丙酮酸在酶的催化下先脫去二氧化碳生成乙醛，乙醛再被[H]還原為乙醇酶酶以跑步為例，肌肉的收縮是需要消耗ATP的。100米賽跑，主要來源于磷酸肌酸200~400米賽跑，主要靠厭氧呼吸供應供應較長時間的運動如馬拉松，主要靠需氧呼吸供應肌肉細胞進行厭氧呼吸是一種克服暫時缺氧的應急措施細胞呼吸時細胞代謝的核心細胞的代謝包括分解代謝和合成代謝。分解代謝主要利用糖類作為呼吸過程中能量的來源。細胞在正常情況下利用糖類作為呼吸過程中能量的來源，但在特殊的情況下也可以利用脂肪或蛋白質這兩類物質的分解產(chǎn)物。細胞呼吸為各種各樣的生物合成反應提供能量和碳骨架。細胞呼吸原理的應用呼吸作用的影響因素呼吸速率溫度℃a1、溫度①在一定溫度范圍內，隨溫度的升高，細胞呼吸增強；②在最適溫度（a點所對應的溫度），細胞呼吸最強；③溫度高于最適溫度，酶的活性下降（甚至變性失活），細胞呼吸受抑制。應用：貯存水果時，適當降低溫度能延長保存時間呼吸作用的影響因素2、O2BACA點：A點到B點：B點到C點：只進行厭氧呼吸，釋放較多CO2。CO2釋放急劇減少-----氧氣增多，厭氧呼吸受抑制，需氧呼吸還很弱CO2釋放量不斷上升-----氧氣增多，促進需氧呼吸應用：儲藏蔬菜,水果和糧食呼吸作用的影響因素3、含水量細胞含水量呼吸速率酶數(shù)量的限制應用：種子曬干保存隨堂練習1、呼吸作用過程中有CO2放出時，則可判斷此過程()A．一定是厭氧呼吸B．一定是需氧呼吸

C．一定不是乳酸發(fā)酵D．一定不是乙醇發(fā)酵

2、呼吸作用過程中有H2O產(chǎn)生時，則可判斷此過程:

一定是____________(需氧呼吸/厭氧呼吸/乙醇發(fā)酵

/乳酸發(fā)酵

)。C需氧呼吸隨堂練習3.消耗等量的C6H12O6厭氧呼吸與需氧呼吸產(chǎn)生的CO2之比為（）4.消耗等量的C6H12O6厭氧呼吸與需氧呼吸產(chǎn)生的ATP之比為（

）1︰31︰15隨堂練習5、在生產(chǎn)實踐中，貯存種子的最佳組合條件是（）A．低溫、干燥、低氧B．低溫、濕度適中、低氧C．高溫、干燥、高氧D．高溫、濕度適中、高氧A將酵母菌研磨、離心后，得到上清液(含細胞溶膠）和沉淀物（含細胞器）。把等量的上清液、沉淀物和未曾離心的勻漿分別放入甲、乙、丙3個試管中，進行四項獨立實驗（見右圖）（1）向3個試管中分別加入等量的葡萄糖，各試管的最終產(chǎn)物是：甲____

乙

丙____________

（2）向3個試管中分別加入等量的丙酮酸，各試管的最終產(chǎn)物是：甲__________乙__________丙____________（3）在隔絕空氣的情況下，重復實驗（1），各試管的最終