第5章

細胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)

細胞呼吸的原理和應(yīng)用本節(jié)聚焦1.

細胞呼吸過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？

2.

有氧呼吸和無氧呼吸各有什么特點？3.

細胞呼吸原理在生產(chǎn)和生活中有哪些應(yīng)用？酵母菌細胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。問題探討問1:都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？通氣:給酵母菌提供呼吸需要的氧氣，利于酵母菌大量繁殖；

密封：便于酵母菌在無氧條件下，分解有機物產(chǎn)生酒精。面團發(fā)酵饅頭面包呼吸作用的實質(zhì)是指細胞內(nèi)的有機物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細胞呼吸。1.場所：細胞內(nèi)2.類型：有氧呼吸（徹底氧化分解）

無氧呼吸（不徹底氧化分解）3.作用：分解有機物，釋放能量酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式。一、細胞呼吸的方式探究酵母菌的細胞呼吸方式酵母菌的電鏡照片（放大4750倍）提出問題酵母菌在有氧和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸？如果都能，細胞呼吸的產(chǎn)物分別是什么？面團發(fā)酵時需要密封，發(fā)酵好的面團松軟（有氣孔），有酒味。酵母菌有氧條件下，細胞呼吸產(chǎn)生ＣＯ２酵母菌無氧條件下，細胞呼吸產(chǎn)生ＣＯ２和酒精思考：①怎樣保證酵母菌在整個實驗中能正常生活？②怎樣控制有氧、無氧條件？③怎樣鑒定有無ＣＯ２產(chǎn)生？如何比較產(chǎn)生ＣＯ２的多少？④怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？作出假設(shè)設(shè)計實驗進行實驗實驗現(xiàn)象得出結(jié)論酵母菌在有氧和無氧的條件下都能進行細胞呼吸；有氧條件下:酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生大量的CO2；無氧條件下:酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精和少量CO2。澄清石灰水溴麝香草酚藍溶液重鉻酸鉀（酸性條件）交流討論為什么Ａ瓶前面要現(xiàn)將空氣通入10％的NaOH溶液？為什么Ｂ瓶應(yīng)封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？去除泵入氣體中本身含有的CO2，保證檢測出的CO2都是酵母菌細胞呼吸產(chǎn)生。使B瓶中氧氣耗盡，保證檢測出的二氧化碳全部來自酵母菌的無氧呼吸1.請你分析本實驗中生物三大變量。對比實驗（相互對照實驗）

設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關(guān)系。

嘗試解決實際問題自變量：是否通入氧氣

因變量：細胞呼吸產(chǎn)物（是否有二氧化碳產(chǎn)生/是否有酒精產(chǎn)生等等）

無關(guān)變量：溫度，pH，葡萄糖溶液的用量和濃度，檢測試劑的用量和濃度等二、有氧呼吸自主閱讀教材92-93頁，回答下列問題：

（1）有氧呼吸的場所

（2）有氧呼吸總反應(yīng)式（3）有氧呼吸過程

（4）有氧呼吸概念二、有氧呼吸線粒體是有氧呼吸的主要場所外膜內(nèi)膜DNA/RNA核糖體嵴基質(zhì)分布有氧呼吸的酶1.場所：2.總反應(yīng)式：3.過程：二、有氧呼吸3.過程：2丙酮酸（C3H4O3）細胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜C6H12O6

C6H12O6

酶少量能量4[H]

2丙酮酸6H2O酶20[H]

6CO2

少量能量6O2

[H]與O2結(jié)合

12H2O大量能量二、有氧呼吸氧化型輔酶Ⅰ（NAD+)＋H+＋2e-→還原型輔酶Ⅰ（NADH)3.過程：二、有氧呼吸場所：細胞質(zhì)基質(zhì)場所：線粒體基質(zhì)場所：線粒體內(nèi)膜第一階段第二階段第三階段酶12H2O+大量能量24[H]+6O2酶6CO2+20[H]+少量能量2C3H4O3+6H2O

C6H12O6酶+4[H]+少量能量2C3H4O3熱能(多）ATP（少）還原型輔酶Ⅰ（NADH)是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。4.有氧呼吸的概念：有機物中穩(wěn)定化學(xué)能熱能和ATP中活躍化學(xué)能有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換：二、有氧呼吸思考·討論：有氧呼吸的能量利用特點1.在細胞內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請你計算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉(zhuǎn)化為ATP?2.與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這對于生物體來說具有什么意義?有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約為34%。

1molATP分子水解可釋放30.54kJ的能量，因此，1mol葡萄糖能夠使32molADP分子轉(zhuǎn)化為ATP分子。燃燒是一種迅速釋放能量的過程，而有氧呼吸過程則是逐步緩慢釋放能量，這種方式保證有機物中的能量得到最充分的利用。問1：有氧呼吸的場所？主要場所？問2：[H]在哪些階段產(chǎn)生、消耗？問3：H2O作為反應(yīng)物、產(chǎn)物分別在哪個階段？問4：O2參與第幾階段？CO2在哪個階段生成？問5：葡萄糖分解為丙酮酸的場所？問7：葡萄糖中氧原子的轉(zhuǎn)移途徑？線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)第一二階段、第三階段第二階段、

第三階段第三階段、第二階段細胞質(zhì)基質(zhì)第一二三階段、第三階段問題聚焦問6：產(chǎn)生能量的階段？哪一階段產(chǎn)生的能量最多？葡萄糖→丙酮酸→CO2三、無氧呼吸2.場所：細胞質(zhì)基質(zhì)3.總反應(yīng)式：肌細胞、乳酸菌C6H12O6酶+少量能量2C3H6O3C6H12O6酶+2CO2+少量能量2C2H5OH酵母菌1.生物舉例：酵母菌、乳酸菌、馬鈴薯塊莖、水稻根、蘋果果實、肌細胞第一階段C6H12O6酶+4[H]

+少量能量2C3H4O34.兩個階段：場所：細胞質(zhì)基質(zhì)場所：細胞質(zhì)基質(zhì)第二階段酶2C2H5OH

+2CO22C3H4O3+4[H]酶2C3H6O3

2C3H4O3+4[H]熱能(多）ATP（少）不徹底氧化分解無能量產(chǎn)生無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，第二階段無能量產(chǎn)生，葡萄糖中大部分能量存留在酒精或乳酸中。三、無氧呼吸C6H12O6酶+少量能量2C3H6O3C6H12O6酶+2CO2+少量能量2C2H5OH無氧呼吸總反應(yīng)式：有氧呼吸總反應(yīng)式：

是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。

所有生物的生存，都離不開細胞呼吸釋放的能量。細胞呼吸的概念：有氧呼吸和無氧呼吸的比較呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸呼吸場所條件分解產(chǎn)物能量ATP產(chǎn)生階段細胞質(zhì)基質(zhì)（第一階段）

線粒體（一、二階段）細胞質(zhì)基質(zhì)O2、多種酶和適宜的溫度缺氧或無氧、酶和適宜的溫度CO2和H2O酒精和CO2乳酸釋放大量能量釋放少量能量，大部分能量

儲存在乳酸或酒精中有氧呼吸三個階段均產(chǎn)生僅在第一個階段產(chǎn)生相同點不同點（過程）第一階段完全相同；（條件）都需要多種酶的催化；（本質(zhì)）都是氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP。四、細胞呼吸原理的應(yīng)用四、細胞呼吸原理的應(yīng)用選用“創(chuàng)可貼”等敷料包扎傷口，既為傷口敷上了藥物，又為傷口創(chuàng)造了疏松透氣的環(huán)境、避免厭氧病原菌的繁殖，從而有利于傷口的痊愈。較深的傷口里缺少氧氣，破傷風(fēng)芽孢桿菌適合在這種環(huán)境中生存并大量繁殖。所以，傷口較深或被銹釘扎傷后，患者應(yīng)及時請醫(yī)生處理。四、細胞呼吸原理的應(yīng)用儲存蔬菜水果、糧食，往往要降低溫度、降低氧氣含量等措施，來降低呼吸作用，以延長保質(zhì)期。提倡慢跑等有氧運動的原因之一，是不致因劇烈運動導(dǎo)致氧的不足，而使肌細胞因無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸導(dǎo)致肌肉酸痛。利用麥芽、葡萄、糧食、酵母菌以及發(fā)酵罐，在控制通氣的情況下可生產(chǎn)酒；四、細胞呼吸原理的應(yīng)用制作面包、饅頭、釀酒時需要用到酵母菌。制作泡菜、酸奶需要用到乳酸菌。乳酸菌在無氧條件下產(chǎn)生乳酸。四、細胞呼吸原理的應(yīng)用對于板結(jié)的土壤及時進行松土透氣，可以使根細胞進行充分的有氧呼吸，從而有利于根系的生長和對無機鹽的吸收。此外，松土透氣還有利于土壤中好氧微生物的生長繁殖，這能夠促使這些微生物對土壤中有機物的分解，從而有利于植物對無機鹽的吸收。稻田定期排水：避免產(chǎn)生大量的酒精，對細胞有毒害作用，爛根。五、影響呼吸速率的因素又稱呼吸作用強度。指在單位時間內(nèi)吸收氧氣或釋放

二氧化碳的量,或有機物的消耗量。呼吸速率的大小

可反映代謝活動的強弱。C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量溫度氧氣水二氧化碳五、影響呼吸速率的因素1.氧氣濃度

氧氣濃度呼吸速率O氧氣濃度對有氧呼吸速率的影響氧氣濃度呼吸速率O氧氣濃度對無氧呼吸速率的影響五、影響呼吸速率的因素氧氣濃度

氣體交換的相對值OabcCO2釋放量O2吸收量曲線特征：①O2濃度＝0時，只進行_______________。②0＜O2濃度＜b時，進行_____________________。③O2濃度≥b時，只進行________________。④O2濃度為_______

時，有機物消耗最少，利于

儲存糧食、水果。無氧呼吸無氧呼吸和有氧呼吸有氧呼吸1.氧氣濃度

a五、影響呼吸速率的因素(1)原理：溫度通過影響

進而影響細胞呼吸速率。2.溫度酶的活性呼吸速率溫度/℃(2)應(yīng)用a.溫室栽培中增大晝夜溫差(降底夜間溫度)

以減少夜間呼吸消耗有機物。b.食物的儲存保鮮常采用低溫法（零上低溫）零上低溫：既能降低有機物消耗，又不破壞植物組織五、影響呼吸速率的因素3.CO2濃度4.水（1）原理：CO2是細胞呼吸的最終產(chǎn)物，