高中生物 细胞呼吸

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细 胞 呼 吸
思考 下列转变需经哪些生理过程才能实现? 下列转变需经哪些生理过程才能实现?
光能 ① 光合作用 糖类等有机物中稳定的化学能 ② 呼吸作用 ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能 ③ ATP水解 ATP水解 直接用于各种生命活动
一、呼吸作用的概念
呼吸作用是生物体活细胞中有机物的氧化 呼吸作用是生物体活细胞中有机物的氧化 活细胞 分解、释放能量并且生成ATP的过程。 ATP的过程 分解、释放能量并且生成ATP的过程。又叫 生物氧化。 生物氧化。
不 同
是否 需氧 分解 产物 释放 能量
不需要O 不需要 2
简单有机物: 简单有机物: 酒精或乳酸; 酒精或乳酸;CO2
释放大量能量, 释放少量能量, 释放大量能量, 释放少量能量, 形成少量ATP 形成少量 形成大量ATP 形成大量 均有丙酮酸这一中间产物
相同
简答题 将酵母菌研磨、离心后, 将酵母菌研磨、离心后,得到上清液 含细胞质基质)和沉淀物(含细胞器)。 含细胞质基质)和沉淀物(含细胞器)。 把等量的上清液、 把等量的上清液、沉淀物和未曾离心 的均浆分别放入甲、 个试管中, 的均浆分别放入甲、乙、丙3个试管中, 个试管中 进行四项独立实验(见右图) 进行四项独立实验(见右图) 个试管中分别加入等量的葡萄糖, (1)向3个试管中分别加入等量的葡萄糖,各试管的最终产物 ) 个试管中分别加入等量的葡萄糖 无反应 丙 ____________ 丙酮酸 CO2和H2O 是:甲 乙 个试管中分别加入等量的丙酮酸, (2)向3个试管中分别加入等量的丙酮酸,各试管的最终产物 ) 个试管中分别加入等量的丙酮酸 无反应 CO2和H2O CO2和H2O 是:甲__________ 乙__________ 丙 ____________ ),各试管的最终产物 (3)在隔绝空气的情况下,重复实验(1),各试管的最终产物 )在隔绝空气的情况下,重复实验( ), 酒精和CO2 无反应 酒精和 酒精和CO2 酒精和 是:甲__________ 乙 丙_____________
三、生产实践中的应用 1、酵母菌的应用 酵母菌的应用 有氧条件:进行有氧呼吸,产生 有氧条件:进行有氧呼吸,产生CO2、H2O、大量能量。 、大量能量。 酵母菌大量繁殖,不产生酒精。 酵母菌大量繁殖,不产生酒精。 面包制作、 如:面包制作、酿酒初期 无氧条件:进行无氧呼吸,产生酒精 酒精、 少量能量。 无氧条件:进行无氧呼吸,产生酒精、CO2、少量能量。 酵母菌繁殖慢,产生酒精。 酵母菌繁殖慢,产生酒精。 如:酿酒过程
细胞呼吸可表示为: 细胞呼吸可表示为: 葡萄糖 酶 丙酮酸 有氧 CO2+H2O+能量(大量) 能量( 能量 大量) 酶 乳酸( 能量(少量 能量 少量) 无氧 乳酸(C3H6O3 )+能量 少量 酶 酒精( 酒精(C2H5OH)+CO2+能量 ) 能量 (少量 少量) 少量
细胞呼吸过程中能量的变化
有氧呼吸—— 能量变化 有氧呼吸
1mol的葡萄糖 的葡萄糖
彻 底 氧 化 分 解
1161kJ的能量 的能量 2870kJ的能量 的能量 60%的能量 的能量
38molATP中 中 能的
无氧呼吸—— 能量变化 无氧呼吸 196.65KJ
61.08KJ
细胞呼吸的意义
1、为生命活动提供能量
C6H12O6
C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 能量 酒精)
例:大多数植物、酵母菌 大多数植物、
无氧呼吸概念: 无氧呼吸概念:
细胞在无 的参与下,通过酶的催化作用, 细胞在无O2的参与下,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 不彻底的氧化产物, 萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物,同时释放 少量能量的过程 的过程。 出少量能量的过程。
光合作用和呼吸作用中的化学计算
光合作用反应式: 光合作用反应式: 6CO2+12H2O→C6H12O6+6O2+6H2O 呼吸作用反应式: 呼吸作用反应式: 有氧: 有氧:C6H12O6+6O2+6H2O→ 6CO2+12H2O 无氧: OH+ 植物) 无氧:C6H12O6→2C2H5OH+2CO2 (植物) 实测CO 实测CO2吸收量 =光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量 光合作用CO 吸收量-呼吸作用CO 实测O 实测O2释放量 =光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量 光合作用O 释放量-呼吸作用O
A.乳酸发酵 微生物) A.乳酸发酵(微生物) CH COCOOH 酶
3
乳酸) C3H6O3(乳酸) + 能量
例:高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官(马铃 高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官( 薯块茎、甜菜块根等) 薯块茎、甜菜块根等)
CH3COCOOH
B.酒精发酵(微生物 B.酒精发酵 微生物) 微生物 酶
细 胞 呼 吸 能 量 能 能量
ATP
能 量
细胞 生 吸 动的
ADP Pi
CO2
H2O
、为
提供
O NH2 ‖ ▕ CH3—C—COOH→CH3—CH—COOH
有氧呼吸与无氧呼吸的异同
有氧呼吸
进行 场所
无氧呼吸
先是细胞质基质, 先是细胞质基质,细胞质基质 后是线粒体 需要O 需要 2
无机物: 无机物: CO 2和H2O
气体 c d CO2释放 交换 相对 O2吸收 值 a b
0
O2浓度
有氧:C6H12O6+6O2+6H2O→ 6CO2+12H2O 有氧: 无氧: OH+ 无氧:C6H12O6→2C2H5OH+2CO2
光合作用与细胞呼吸的比较: 光合作用与细胞呼吸的比较:
项目 场所 区 条件
物质 变化
光合作用
细胞呼吸
新陈代谢的类型
一、概念:教材P75 概念:教材 实质上: 实质上:生物体内全部有序化学变化的总称 方向上: 方向上:分成同化作用和异化作用 性质上: 性质上:分成物质代谢和能量代谢 意义上: 意义上:自我更新的过程
同化作用和异化作用的总结:对话 同化作用和异化作用的总结:对话P96
注意: 注意:光合作用和化能合成作用的区别
呼吸 速率
温度
2、自由水含量越多,代谢越旺盛,细胞呼吸越强。 自由水含量越多,代谢越旺盛,细胞呼吸越强。
a点 点 贮藏水果时下降到____最有利贮藏。 ____最有利贮藏 3、O2:贮藏水果时下降到____最有利贮藏。
CO2:增加CO2浓度,降低 2浓度有良好的保鲜效果。 浓度,降低O 浓度有良好的保鲜效果。
例:下面是家庭酿酒的具体操作:先将米煮熟,待冷却到300C时, 下面是家庭酿酒的具体操作:先将米煮熟,待冷却到 时 加少许水和一定量的药酒(实际是酵母菌菌种) 加少许水和一定量的药酒(实际是酵母菌菌种)与米饭混匀后置于 一瓷坛内,在中间挖一洞,加盖后置于适当的地方保温( 一瓷坛内,在中间挖一洞,加盖后置于适当的地方保温( 280C), ), 12小时即成,现请你从以下几方面对其发酵过程作一简单的分析: 小时即成, 小时即成 现请你从以下几方面对其发酵过程作一简单的分析: (1)在中间挖一个洞的目的是什么? )在中间挖一个洞的目的是什么? (2)发酵没有密封,但坛内无氧呼吸(发酵)的环境是什么造成的? )发酵没有密封,但坛内无氧呼吸(发酵)的环境是什么造成的? (3)请用文字或坐标曲线的形式来说明在有氧呼吸和无氧呼吸此消 ) 彼长的过程。 彼长的过程。 (4)在具体操作过程中,要根据米饭的多少加适量的药酒,如把握 )在具体操作过程中,要根据米饭的多少加适量的药酒, 不住,宁多勿少,如加少了将引起什么后果?为什么? 不住,宁多勿少,如加少了将引起什么后果?为什么?
•低温贮存 低温贮存 •干燥后贮存 干燥后贮存 •利用 2或CO2调节 2的浓度 利用N 调节O 利用
影响细胞呼吸的因素
1、温度:植物最适25-30℃ 温度:植物最适2525
应用:贮存水果时,适当降低温度, 应用:贮存水果时,适当降低温度,可降低与细胞呼吸 有关酶的活性, 有关酶的活性,而延长保存时间
思考 呼吸” 细胞呼吸” “呼吸”和“细胞呼吸”有什么区别?
“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二 呼吸” 氧化碳的过程, 细胞呼吸” 氧化碳的过程,而“细胞呼吸”是指细胞内有机物 分解释放能量的过程。 分解释放能量的过程。
思考
呼吸” 细胞呼吸” “呼吸”和“细胞呼吸”有什么联系?
“呼吸”是“细胞呼吸”的前提和基础,没有呼 呼吸” 细胞呼吸”的前提和基础, 吸过程吸入的氧气,就不能进行细胞呼吸( 吸过程吸入的氧气,就不能进行细胞呼吸(有氧呼 );而 细胞呼吸” 呼吸”的继续。 吸);而“细胞呼吸”是“呼吸”的继续。
二、呼吸作用的类型
(一)有氧呼吸 (二)无氧呼吸
(一)有氧呼吸的过程
场所: ① 葡萄糖的初步分解 场所:细胞质基质
C6H12O6

少量) 2CH3COCOOH +4[H] + 能量(少量)
② 丙酮酸彻底分解
场所:线粒体 场所:

2CH3COCOOH +6H2O
③ [H]的氧化 [H]的氧化
6CO2 +20[H] + 能量
总反应式: 总反应式: 酶 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量 能量 有氧呼吸概念: 有氧呼吸概念: 细胞在O 的参与下,通过酶的催化作用, 细胞在 2的参与下,通过酶的催化作用,把 糖类等有机物彻底氧化分解 产生出CO2和H2O, 彻底氧化分解, 糖类等有机物彻底氧化分解,产生出 , 同时释放出大量能量的过程。 大量能量的过程 同时释放出大量能量的过程。
呼吸的实例, 这些生物进行无氧 呼吸的实例,说明了生物与环境 之间存在着什么关系? 之间存在着什么关系?
场所: ① 葡萄糖的初步分解 场所:细胞质基质
C6H12O6

少量) 2CH3COCOOH +4[H] + 能量(少量)
丙酮酸
☆与有氧呼吸第一阶段相同

丙酮酸不彻底分解
场所: 场所:细胞质基质
细胞质基质、 细胞质基质、 线粒体
叶绿体 需光 合成有机物
不需光 分解有机物

能量 变化
代谢 类型
稳定的化学能 活 光能 稳定的化学 跃的化学能。 跃的化学能。释放 储存能量。 能。储存能量。 能量
合成代谢
分解代谢
联系
光合作用为细胞呼吸提供有机物和O 光合作用为细胞呼吸提供有机物和 2; 细胞呼吸为光合作用提供CO2。 细胞呼吸为光合作用提供
(少量) 少量)
场所: 场所:线粒体
酶ห้องสมุดไป่ตู้
24[H] + 6O2
12H2O +
大量) 能量(大量)
有氧呼吸三个阶段的比较
有氧呼吸 第一阶段 第二阶段 第三阶段 场所 细胞质 基质 线粒体 线粒体 反应物 葡萄糖 丙酮酸 [H]、O2 [H]、 产物 丙酮酸 [H] 释能 少量
CO2、[H] 少量 H 2O 大量
二、代谢类型总结: 代谢类型总结: 自养需氧型:绿色植物、硝化细菌、 自养需氧型:绿色植物、硝化细菌、硫细菌等 自养厌氧型:绿硫细菌、 自养厌氧型:绿硫细菌、紫硫细菌等 异养需氧型: 异养需氧型:绝大多数动物及营腐生生活的某些菌类 (蘑菇、大肠杆菌) 蘑菇、大肠杆菌) 异养厌氧型:乳酸菌、破伤风杆菌、 异养厌氧型:乳酸菌、破伤风杆菌、蛔虫等 异养兼性厌氧型: 异养兼性厌氧型:酵母菌
(二)无氧呼吸的过程
实例
a.高等植物在水淹的情况下,可以进行短时间的 高等植物在水淹的情况下, 高等植物在水淹的情况下 无氧呼吸 b.高等动物和人体在剧烈运动时,骨骼肌细胞内 高等动物和人体在剧烈运动时,骨骼肌细胞内 高等动物和人体在剧烈运动时 就会出现无氧呼吸,出现肌肉酸胀现象。 就会出现无氧呼吸,出现肌肉酸胀现象。 c .蛔虫没有线粒体,只能进行无氧呼吸。 蛔虫没有线粒体 蛔虫没有线粒体,只能进行无氧呼吸。 d.乳酸菌是厌氧型微生物,可以将有机物分解成 乳酸菌是厌氧型微生物, 乳酸菌是厌氧型微生物 乳酸。 乳酸。 e.酵母菌在缺氧的条件下,可以将有机物分解成 酵母菌在缺氧的条件下, 酵母菌在缺氧的条件下 酒精和二氧化碳。 酒精和二氧化碳。
C6H12O6+6H2O+6*O2

6CO2+ 12H2*O +能量 能量
C、H、O的来龙去脉: 的来龙去脉:
丙酮酸→CO2 丙酮酸 • C: C6H12O6 →丙酮酸 C6H12O6 丙酮酸→[H] 丙酮酸→[H] →H2O [H] →H2O H2O →[H] →H2O
• H: • O:
O2 →H2O C6H12O6 →丙酮酸 丙酮酸→CO2 丙酮酸 H2O → CO2
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