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1、,第5章第2讲 细胞的能量“通货”ATP ATP的主要来源细胞呼吸,必修一,一、细胞的能量“通货”ATP,1生物体的能源物质 细胞中、脂肪和蛋白质等有机物都储存着化学能，但是直接给细胞的生命活动提供能量的是。,2ATP的结构,二、细胞呼吸的方式,1.有氧呼吸,2.无氧呼吸,3.ATP与ADP的相互转化,糖类,ATP,探究实验：酵母菌在不同条件下的呼吸方式,4.ATP的利用,【判断题】(1)(2011海南高考T3C)破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖()(2)(2010新课标全国高考T2B)有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水()(3)(2009大纲全国高考T1D)叶肉细胞在光照下进行光合
2、作用，不进行呼吸作用()(4)(2008广东高考T40D)苹果储藏期间果肉积累酒精，此时存在无氧呼吸()(5)(2008广东高考T4A)叶肉细胞在无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源(),1生物体的能源物质,ATP,糖类,脂肪,糖原,淀粉,太阳能,能源物质之间的关系：,能量代谢过程：,2ATP的结构,(1),中文名称：,。,(2),结构简式：,，一个,ATP,分子中含有一,个,，两个,，三个,。,(3)ATP,分子中大量的化学能储存在,中。,三磷酸腺苷,APPP,腺苷,高能磷酸键,磷酸基团,高能磷酸键,A P P P,高能磷酸键,30.54kJ/mol,3ATP与ADP的相互转化,（1）
3、相互转化的反应式。,（2）特点：时刻不停地发生并处于 之中（正常生活状态下）；是生物界的。,动态平衡,共性,（3）ADP转化为ATP所需能量的途径：,人体剧烈运动时会消耗大量ATP，此时ADP会大量积累吗？,4ATP的利用,(1)细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由 直接提供能量的。(2)细胞的吸能反应一般与 的反应相联系，放能反应一般与 相联系，即能量通过ATP而转化。,ATP,ATP水解,ATP合成,放能反应：呼吸作用 释放能量,ATP,细胞内流通的能量“通货”,不同细胞结构ATP与ADP的相互转化（以真核生物为例）,【判断题】1ATP的组成元素为C、H、O、N、P，其中A的含义是指腺嘌
4、呤，P代表磷酸基团()2ATP的结构简式为APPP，且远离腺苷的高能磷酸键易断裂也易形成()3ATP、ADP、叶绿体、线粒体、核糖体等物质和结构中一定含核糖，而酶中一定不含核糖()4根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体()5叶绿体产生ATP必需有光，线粒体产生ATP必需有氧()6有光条件下只有叶绿体能产生ATP，有氧条件下只有线粒体能产生ATP(),1有氧呼吸,反应式:。,(2)过程：,H2O,葡萄糖,第一阶段,第二阶段,第三阶段,场所：。物质变化：。产能情况：。,细胞质基质,少量,线粒体基质,少量,线粒体内膜,大量,O2,2无氧呼吸,(1)反应式产生酒精的反应式：。产生乳酸的反应式：。,
5、(2)过程：第一阶段与有氧呼吸第一阶段。第二阶段的产物是 或。其全过程都在 中进行。,相同,酒精和CO2,乳酸,细胞质基质,(3)能量转化：细胞无氧呼吸过程中，未释放的能量转移到 中(或)。是一种 的氧化分解。,有机物,酒精,乳酸,不彻底,需要氧气，酶、适应的温度,不需要氧气，需要酶和适宜的温度,细胞质基质()、线粒体中(),细胞质基质,CO2、H2O,CO2、酒精或乳酸,大量能量,少量能量,有机物彻底分解，能量完全释放,有机物没有彻底分解，能量没完全释放,分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要,1.第一阶段完全相同 2.实质相同，分解有机物，释放能量3.意义相同，为生命活动提供能量，
6、为物质转化提供原料,3有氧呼吸和无氧呼吸的比较,【典例】(2011海南高考)细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述错误的是(),A.植物细胞能进行过程和或者过程和B.真核细胞的细胞质基质中能进行过程和C.动物细胞内，过程比过程释放的能量多D.乳酸菌细胞内，过程产生H，过程消耗H,B,细胞呼吸类型的判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2的释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据，方法如下：,当 CO2释放量O2吸收量时，有氧呼吸和无氧呼吸哪一个强度大？,CO2释放量：O2吸收量=4:3时，二者强度相等；CO2释放量：O2吸收量4:3时，无氧呼吸更强；CO2释放量：O2吸收量4:3时，
7、有氧呼吸更强。,【理论指导】选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究酵母菌细胞的呼吸类型。,1.实验材料分析(1)装置一、二中试剂的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作为对照。(2)在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。,选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究酵母菌细胞的呼吸类型。,2.实验结果分析,(1)内因：遗传因素(决定酶的种类和数量)不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。同一植物的不同器官呼吸速率不同，如
8、生殖器官大于营养器官。,4影响细胞呼吸的因素,(2)外因：,a.温度影响呼吸作用，主要是通过影响呼吸 来实现的。呼吸速率与温度的关系如上图。b.生产上常用这一原理在 下贮藏水果、蔬菜。大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当 温度，呼吸作用，有机物的消耗，提高产量。,酶的活性,降低,降低,减少,温度,温度如何影响呼吸速率？高温和低温的影响是否相同？,低温,当氧气浓度为0时，细胞只进行，Q点对应的纵坐标大小表示 的强度。当氧气浓度在010%之间时，共存，随着氧气浓度增加，强度减弱，强度增强。当氧气浓度大于或等于10%时，消失，此后只进行。但当氧气浓度达到一定值后，强度不再随氧气浓度的增大而增强。当氧气浓度为
9、 时，CO2产生量相对较少，在该氧气浓度下保存瓜果蔬菜效果较好。氧气吸收量也可以表示有氧呼吸产生 的量，所以，两条实线间的距离可表示无氧呼吸的强度，当两曲线重合时(距离为0)，无氧呼吸强度为。,O2的浓度,无氧呼吸,无氧呼吸,有氧呼吸与无氧呼吸,无氧呼吸,有氧呼吸,无氧呼吸,有氧呼吸,有氧呼吸,C,CO2,0,a.CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用，实验证明，在CO2浓度升高到1%10%时，呼吸作用明显被抑制。(如图)b.应用：蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度（地窖）,水a.在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。b.应用：通过风干、晒干来储存粮食、种子,C
10、O2,用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。(2)酿酒时 食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。土壤松土促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素的吸收供应能量；无土栽培时要及时通入空气，避免因无氧呼吸产生酒精而烂根。,早期通气促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖后期密封发酵罐促进酵母菌无氧 呼吸，利于产生酒精,5细胞呼吸原理的应用,贮存粮食、水果的条件低氧(不是无氧)、低温；但二者差别在含水量方面，粮食要晒干入库，水果要保持一定湿度。提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。,ATP-三磷酸腺苷,
11、腺苷,A腺苷,T三个（Tri）,P磷酸基团,高能磷酸键,高能磷酸键,三磷酸腺苷与腺嘌呤核苷酸的区别：,ATP与ADP相互转化的反应式是可逆反应吗？,光合作用(光能)、呼吸作用(有机物的化学能)提供,用于绝大多数生命活动,ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中的反应类型、所需酶、能量的来源和去路及反应场所都不完全相同。但是物质是可循环利用的。,ATP产生量与O2供给量之间的关系曲线,在无氧条件下，可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量随之增加，但当O2供应量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP
12、、磷酸等。,（1）真核生物 植物 动物 真菌（2）原核生物 自养型细菌 异养型细菌 蓝藻（3）病毒,细胞呼吸、光合作用（叶肉细胞等）,细胞呼吸,细胞呼吸,细胞呼吸、化能合成作用如。,细胞呼吸(有氧、无氧),细胞呼吸（有氧）、光合作用,宿主细胞呼吸提供,不同生物体形成ATP的生理过程,蛔虫,有氧：大多数,无氧：如。,硝化细菌,葡萄糖+果糖 蔗糖,能量,水解,ATP。,1葡萄糖,2丙酮酸,少量能量,少量H,6H2O,6CO2,少量能量,H,12H2O,大量能量,酶,酶,酶,6O2,细胞质基质,线粒体基质,线粒体内膜,反应物,最终产物,中间产物,C6H12O6+6H2O+6O2,酶,6CO2+12H
13、2O+能量,总反应式：,为何两边的H2O不能相互抵消？,产物中CO2、H2O在第几阶段生成？,CO2中O元素的来源？,产物H2O中O元素的来源？,能量仅仅是生成ATP的能量吗？,第二、三阶段,葡萄糖、水,氧气,反应物水中的氧不用于形成产物水中的氧,葡萄糖中C的去向？,H,H,?,?,?,?,1mol葡萄糖：,2870KJ,1161KJ：,ATP,其余：,热能,微生物的无氧呼吸称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。具体情况总结如下：,原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸,有CO2生成一定 乳酸发酵,水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物 对细胞有毒害作用,酒精和CO2,乳
14、酸,乳酸,酒精和CO2,不是,酒精,C6H12O6,能量（少）,12H2O+能量(多）,酶,酶,能量（少）,酶,细胞质基质,散失,散失,散失,34ATP,H少,2丙酮酸,2ATP,6CO2,6H2O,H 多,2ATP,6O2,有氧、无氧呼吸最常利用的物质都是葡萄糖。,无氧呼吸两个阶段都有能量产生吗？,一种生物无氧呼吸能否同时生成酒精和乳酸？,无氧呼吸过程中有无H产生？会不断积累吗？,无氧呼吸过程中有无H2O产生？,不同细胞无氧呼吸产物不同，直接及根本原因是什么？,能量由第几阶段产生？,部分原核生物进行无氧呼吸。,兼性厌氧生物：酵母菌,厌氧生物：体内寄生虫（如蛔虫）、厌氧细菌（如破伤风杆菌）部分
15、真菌,需氧生物：大多数动物、植物、真菌及 好氧细菌,为何植物、动物细胞能进行无氧呼吸，却属于需氧生物？,【高考警示钟】1.真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。2.原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，与有氧呼吸有关的酶分布在细胞膜上。,探究实验：酵母菌细胞的呼吸方式,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,得出结论,表达与交流,有氧、无氧条件下产生的二氧化碳是否一样多？酒精是在有氧或无氧条件下产生,设计方案,预期结果,实验步骤,材料用具,实验原理,利用酵母菌发面来制作面包或馒头，是利用其哪种呼吸方式？利用
16、其制酒呢？,有氧条件时产生的CO2比无氧条件产生的多。,无氧条件下产生酒精。,【典例】（2010上海高考）如图是酵母菌发酵实验示意图。其中X、Y、Z分别代表（BTB是溴麝香草酚蓝的英文缩写）（）A.石蜡油、CO2、蓝色 B.石蜡油、O2、黄色C.菜油、O2、蓝色 D.菜油、CO2、黄色,D,实验课题 探究酵母菌细胞呼吸的方式,实验原理1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌，在有氧或无氧条件下都能存活。2、CO2的检测方法（1）CO2使澄清石灰水变浑浊（2）CO2使溴麝香草酚蓝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。,3.怎样控制有氧和无氧的条件？,
17、1.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能 正常生活？,设计实验步骤,4.怎样鉴定有无二氧化碳的产生？如何比较二氧化碳产生的多少？怎样鉴定有无酒精产生？,2.本实验的自变量是什么？因变量是什么？,培养在条件适宜的培养液中。,实验步骤（参考）,1.配制酵母菌培养液：向A、B锥形瓶各加入240ml 5%的葡萄糖溶液（事先煮沸并冷却）及20g酵母菌；2.检测CO2的产生:组装有氧和无氧条件的检测装置，放置在2535 环境下培养8-10h。用澄清石灰水 或溴麝香草酚蓝水溶液检测；3.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2ml，分别 注入两支试管中；（3）分别滴加0.
18、5毫升重酪酸钾-浓硫酸溶液，轻轻 震荡、混匀。观察颜色变化。,观测、记录并分析实验结果,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,有氧、无氧条件下，石灰水都变浑浊，但有氧时浑浊更快，说明了什么？,无氧条件下，重铬酸钾浓硫酸溶液出现了灰绿色，说明了什么？,进入A瓶的空气中有少量二氧化碳，会影响我们的判断，如何去除？,装石灰水的锥形瓶中的空气会进入A或B瓶吗？,装置中有部分玻璃管插入溶液中，目的是什么？,消耗其中的氧气，创造无氧条件。,初略判断一下，有氧和无氧分别是哪瓶？,可以用哪种溶液代替澄清的石灰水？,B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。想一想，这是为什么？,使气体与溶液充分接触,此组装置中存在对照组吗？,有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，消耗的氧气与生成的二氧化碳体积相同，此后酵母菌进行无氧呼吸，产生二氧化碳，使锥形瓶中气体增加，连通澄清石灰水后，刚开始排出的是容器中本来的二氧化化碳，一段时间后才是无氧呼吸排出的二氧化碳。,对比实验,设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验,对比实验也要遵循单一变量原则，因此A瓶和B瓶中的酵母菌的加入量，培养液浓度、体积，所处的温度、pH等要，目的是。,相同,排除无关变量的干扰,此装置是否可以作为有氧条件的装置？,
