第五章 细胞的能量供应和利用 一中生物组 杨文

主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。 问题探讨 1、萤火虫发光的生物学意义是什么？ 主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。 2、萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。 3、萤火虫发光的过程有能量的转换吗？ 有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能 发光。

细胞的能量“通货” ——ATP

ATP 二、ATP的结构 腺苷 三 磷酸 碱基 腺嘌呤 磷酸 核糖

二、ATP的结构 ATP 腺苷 三 磷酸 腺嘌呤 磷酸 磷酸 磷酸 ~ ~ 核糖

ATP —高能磷酸化合物 高能磷酸键 30.54KJ/mol

二、ATP的结构 P ~ ATP A P P ~ 能量 ~ A P ADP Pi 能量 A P AMP Pi

人在激烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化为ADP！ 运动10min需要5kgATP 每h需要30kgATP 正常人的体重50-100kg 高水平网球比赛可达3-4小时！

人体内的ATP供能体系一定是极少量的！ ATP ADP ATP ADP 循环使用

有关能源物质的回顾与小结： 能源来源 能量直接来源 主要能源物质 生物体内重要储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 最终能源来源 ATP 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳能

ATP的主要来源——细胞呼吸

是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物， 释放出能量并生成ATP的过程。 呼吸作用的定义： 是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物， 释放出能量并生成ATP的过程。 注意：呼吸作用是在活细胞中进行，又叫“细胞呼吸” “呼吸”和“呼吸作用”有区别吗？ “呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程即与外界 环境实现“气体交换”的过程。 “呼吸作用”是指细胞内有机物分解，释放能量的过程。 再做一个横向的比较

18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧需要氧气，并且把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。 问题探讨 18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧需要氧气，并且把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。 拉瓦锡等在研究人的呼吸作用

问题探讨 1、呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？ 2、呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？ ３、在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？ 都是有机物氧化分解放出能量的过程。 不能。 呼吸作用是在温和的条件下，逐步的氧化分解放能的。 能。

一、细胞呼吸的概念： 是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成 二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。 二、细胞呼吸的方式： “实验探究： 酵母菌细胞呼吸的方式”

酵母菌 细胞壁 细胞膜 细胞核 细胞质 液泡

酵母菌是一种 。依赖外来的有机物进行异养生活， 主要以出芽生殖的方式产生后代。 单细胞真菌 在_______氧气的条件下都能生存，属于 _型生物。通过定性测定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物，可以确定酵母菌细胞呼吸的方式。 有或无 兼性厌氧

酵母菌与日常生活的联系

“探究：酵母菌细胞呼吸的方式” 一、提出问题 作出假设 1、酵母菌在有氧和无氧情况下是否都能进行细胞呼吸？细胞呼吸产物是什么？ 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸； 细胞呼吸的产物有CO2和酒精； 2、酵母菌细胞呼吸产生CO2是在有氧还是在无氧条件下产生？如果都产生，那么CO2是否一样多? 酵母菌在有氧和无氧条件下都产生CO2； 有氧条件下产生的CO2较多 3、酵母菌会产生酒精，是在有氧还是在无氧条件下产生的？ 酵母菌在无氧条件下产生酒精

实验过程及结果: 装置 序号 新鲜酵 母菌 5%葡萄糖 溶液 创设反应 条件 检测CO2 结 果 检测酒精 结 果 A 10g 240ml 质量分数为10%的NaOH溶液 装置 序号 新鲜酵 母菌 5%葡萄糖 溶液 创设反应 条件 检测CO2 结 果 检测酒精 结 果 A 10g 240ml 有氧 无氧 澄清 石灰水 B

鉴定有无二氧化碳产生： 二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊； CO2也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。 蓝色 绿色 黄色

实验过程及结果: 装置 序号 新鲜酵 母菌 5%葡萄糖 溶液 创设反应 条件 检测CO2 结 果 检测酒精 结 果 A 10g 240ml 质量分数为10%的NaOH溶液 装置 序号 新鲜酵 母菌 5%葡萄糖 溶液 创设反应 条件 检测CO2 结 果 检测酒精 结 果 A 10g 240ml 有氧 无氧 较混浊 稍混浊 酸性重铬酸钾 溶液 (橙色) 澄清 石灰水 B

实验原理： 橙色的重铬酸钾+乙醇 酸性条件 （灰绿色） 硫酸铬 橙色 溶有重铬酸钾 的浓硫酸 灰绿色

实验过程及结果: 装置 序号 新鲜酵 母菌 5%葡萄糖 溶液 创设反应 条件 检测CO2 结 果 检测酒精 结 果 A 10g 240ml 质量分数为10%的NaOH溶液 装置 序号 新鲜酵 母菌 5%葡萄糖 溶液 创设反应 条件 检测CO2 结 果 检测酒精 结 果 A 10g 240ml 有氧 无氧 较混浊 稍混浊 酸性重铬酸钾 溶液 (橙色) 不变色 澄清 石灰水 B 灰绿色

结论： 应用： 1、酵母菌有氧呼吸产生大量的CO2，无氧呼吸产生少量的CO2。 2、酵母菌无氧呼吸产生了酒精。 做馒头时，酵母菌主要进行有氧呼吸。 酿酒时，酵母菌主要进行无氧呼吸。

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。 对比实验也是科学探究中常用的方法之一。

细胞呼吸（呼吸作用） 细胞呼吸类型： 细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。 一 、有氧呼吸 1、有氧呼吸的主要场所—— 线粒体 外膜 内膜 嵴 基质 含有许多与有氧呼吸有关的酶

2、有氧呼吸过程 C6H12O6 第一阶段 （细胞质基质） 酶 4[H] 少量能量 2丙酮酸 (C3H4O3) 细胞质基质 酶 6H2O 第二阶段: 6O2 6O2 6CO2 （线粒体基质） 大量能量 酶 第三阶段: 12H2O （线粒体内膜） 线粒体

2、有氧呼吸过程 酶 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 +4[H] + 能量 ① （少量） 2CH3COCOOH 场所：细胞质基质 酶 丙酮酸彻底分解 6CO2+20[H]+能量 ② 2CH3COCOOH +6H2O （少量） 场所：线粒体基质 [H]的氧化 酶 12H2O + 能量 ③ 24[H] + 6O2 （大量） 场所：线粒体内膜

2、有氧呼吸过程 酶 C6H12O6 2C3H4O3 + [H] +能量 （少量） 细胞质基质 酶 6CO2 + [H] + 能量 线粒体基质 +6H2O 2CH3COCOOH （少量） 酶 12H2O + 能量 线粒体内膜 [H] + 6O2 （大量） 有氧呼吸的总反应式： 酶 C6H12O6 +6H2O+6O2 6CO2+12H2O +能量 * *

3.总反应式： C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O + 能量 酶 4.能量去向： 一部分以热能形式散失(约60%)； 另一部分转移到ATP中(约40%)。 5.概念： 有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖 等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的 过程。

二、无氧呼吸 苹果储藏久了为什么会有酒味呢？ 刘翔在训练时常会在第二天 早上肌肉发酸,为什么?

二、无氧呼吸 1.无氧呼吸的过程 ① 葡萄糖的初步分解 场所：细胞质基质

二、无氧呼吸 ② 场所：细胞质基质 丙酮酸不彻底分解 A.产生乳酸 B.产生酒精（与乳酸发酵的酶的种类不同） 1.无氧呼吸的过程 例：高等动物（如人的骨骼肌肌细胞）、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等） B.产生酒精（与乳酸发酵的酶的种类不同） 例：大多数高等植物（如水稻根系、苹果的果实等）、酵母菌

无氧呼吸的概念： 无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，释放能量，生成少量ATP的过程。

D 例．在豌豆种子萌发的初期，二氧化碳的释放量往往比氧吸收量大三～四倍。这说明了此时的豌豆种子( ) A．只进行有氧呼吸 B．只进行无氧呼吸 例．在豌豆种子萌发的初期，二氧化碳的释放量往往比氧吸收量大三～四倍。这说明了此时的豌豆种子(　　) A．只进行有氧呼吸　　　　B．只进行无氧呼吸 C．主要进行有氧呼吸 D．主要进行无氧呼吸 D

例、现有一瓶含有酵母菌的葡萄糖液，吸进氧气的体积与放出二氧化碳的体积之比为 3∶5，此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相当于有氧呼吸的_____倍。 2

三、影响细胞呼吸的外界因素 呼吸作用速率常以二氧化碳的释放速率或氧气的吸收速率来表示。 测定绿色植物的呼吸速率必须在______条件下进行。 黑暗 影响呼吸作用的外界因素主要有： ①温度 ②O2浓度 ③CO2浓度 ④水分

三、影响细胞呼吸的外界因素 呼吸速率 （一）温度 因呼吸作用是由一系列酶催化的化学反应，故温度对呼吸作用有很大影响。 应用： 温度 在生产实践中贮存蔬菜、水果时为什么要适当降温？ 1、适当降低温度能降低呼吸酶的活性，减少有机物消耗达到保鲜 注意：温度不能降低到破坏植物的程度（一般为零上低温，如4℃左右 2、要提高大棚菜的产量，则加大温差

三、影响细胞呼吸的外界因素 O2浓度 CO2 的释放的相对值 （二）氧气浓度 曲线解读： 细胞呼吸 1、在O2浓度为零时，细胞呼吸 方式： （二）氧气浓度 曲线解读： 细胞呼吸 1、在O2浓度为零时，细胞呼吸 方式： d （CO2释放总量） 只进行无氧呼吸； 2、P点后O2吸收量与CO2释放总 量两条曲线重合表明： a P 有氧呼吸 （即O2吸收量） 此时只进行有氧呼吸 无氧呼吸 3、O2浓度在大于零小于A 之间，细胞呼吸方式： 有氧呼吸和无氧呼吸 4、由纵轴、CO2释放量和O2吸收量共同围成的面积所代表的含义是： 氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量 在贮藏水果蔬菜时，氧的浓度一般降到____点对应的浓度最有利贮藏。 a

B 例、下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,测得CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是 A.氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官 B.氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍 C.氧浓度为c时，无氧呼吸最弱 D.氧浓度为d时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等 B

三、呼吸速率的外部因素： （三）CO2浓度的影响 从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降 应用： 据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度，也具有良好的保鲜效果。在密闭的地窖中，氧气浓度低，CO2浓度较高，抑制细胞的呼吸作用，使整个器官的代谢水平降低，有利于保存蔬菜、水果。如北方地区在冬天常用地窖来贮藏大白菜等。

考点二、影响细胞呼吸的因素及细胞呼吸原理的应用 三、呼吸速率的外部因素： （四）水分的影响 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。 水分为呼吸作用的原料，在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量 （主要指自由水）增加而增加。 自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。 应用： 作物种子的贮藏，必须使种子处于风干、晾晒，适当降低含水量，从而 使呼吸作用降至最低，以减少有机物的消耗。如果种子含水量过高，呼吸作 用加强，使贮藏的种子堆中的温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸作 用，使种子的品质变坏。

C A 例、现有含水量①10％ ②12％ ③14％ ③16％的小麦，分别贮存于条件相同的四个粮仓中。在贮存过程中，有机物损耗最少的是（ ） 例、现有含水量①10％ ②12％ ③14％ ③16％的小麦，分别贮存于条件相同的四个粮仓中。在贮存过程中，有机物损耗最少的是（ ） A． ① D．② C．③ D．④ A C 例、对贮存水果、蔬菜和粮食都适宜的条件是（ ） A．低温、无氧、干燥 B．高温、高CO2、干燥 C．低温、低氧、高CO2 D．低温、无氧、高CO2

细胞呼吸原理的应用 选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、细胞呼吸正常，并避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口痊愈。 较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌（厌氧病菌）适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。 驱赶蛔虫 医学上通氧驱赶蛔虫 破伤风

细胞呼吸原理的应用 对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进 行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的 吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长 繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从 而有利于植物对无机盐的吸收。 水稻的根系比较适应无氧呼吸。但仍需进行有氧呼吸， 所以需要定期排水。如果长期氧气不足，水稻根的细胞进 行酒精发酵，酒精对根细胞产生毒害作用。

细胞呼吸原理的应用 有氧运动是指人体细胞充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吸可以获得较多的能量。 相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进 行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸 发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末 梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。 酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。 利用各种菌的呼吸作用类型和发酵各生产阶段对氧气的需要，控制通气的情况，以生产各种产品。 醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。 谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖 和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加 工，就成为谷氨酸钠──味精。

谢谢