4.3 细胞通过分解有机分子获取能量（教学课件）生物沪科版2020必修1

细胞通过分解有机分子获取能量 第三节 第四章 细胞的代谢 高一生物 必修一 细胞通过分解有机分子获取能量 据估算，体重67.5kg 的人慢跑消耗的能量约为每小时3621kJ；即使安静地坐着，每小时也需要消耗约117kJ 的能量。 细胞生命活动能直接利用的能源物质是什么？食物中的糖类等有机分子是如何转化为直接能源物质的？让我们从探究酵母的呼吸作用开始，逐一解开这些疑问。 探究不同供氧环境下酵母的呼吸方式 思考与讨论： 1. 列表比较两组实验结果中 CO2 浓度和酒精含量的数据，分析不同供氧状态下，酵母产生的物质有何差异？你能否解释原因？ 2. 酵母在分解葡萄糖、释放 CO2 的过程中获得了什么？ 在不同供氧条件下，细胞呼吸分解有机分子的效率是否相同？酵母在有氧或缺氧条件下都能分解葡萄糖。通过比较单位时间内产生的 CO2 和酒精量，可以判断分解程度，实验步骤如下。 1. ATP 是生命活动的直接能源物质 科学家研究发现，在活细胞中，直接驱动生命活动的能源物质是一些称为“能量载体”的分子，其中腺苷三磷酸用途最为广泛。 ATP的结构组成 1．中文名称：腺苷三磷酸（1个腺苷+3个磷酸） 2．结构简式：A—P～P～P，其中A代表腺苷（腺嘌呤+核糖），T代表三，P代表磷酸基团，～代表特殊的化学键 ATP的两种供能方式 (1)在酶的作用下，ATP的磷酸基团可水解，末端两个磷酸基团水解均可释放30kJ/mol的能量。ATP失去末端一个磷酸基团后水解为ADP（腺苷二磷酸），失去末端两个磷酸基团后水解为AMP（腺苷一磷酸）。 ATP的两种供能方式 （2）ATP普遍存在于细胞中，主要通过含磷基团转移到目标分子上或水解，为生命活动提供能量。例如肌细胞中，ATP结合到肌球蛋白上并释放能量，改变肌球蛋白构象，使肌动蛋白丝移动，导致肌细胞收缩；细胞质膜主动运输过程中，为载体蛋白提供能量的也是ATP。 细胞内ATP分子的总量是有限的，人体细胞内ATP总量只能维持生命活动15s左右。但正常情况下，细胞内的ATP是不会耗尽的：当ATP减少、ADP增加时，细胞通过氧化分解有机物，在酶的催化下，通过能量转换，使ADP和Pi重新结合，形成新的ATP。ATP与ADP的相互转换，可源源不断地为生命活动提供直接能源。 ATP与ADP之间的转化 ATP与ADP之间的转化 ATP 酶 ADP + Pi + 能量 ADP+ Pi +能量 酶 ATP ATP与ADP相互转化过程是可逆反应吗？ 不是可逆反应： （1）反应条件不同；（2）能量来源和去路不同； （3）反应场所不同。 ATP ATP合成酶 ATP水解酶 ADP + Pi + 能量 2．有氧呼吸产生大量 ATP 细胞通过氧化分解有机物，将有机物中的能量转换成可供生命活动直接使用的ATP，这个过程称为细胞呼吸。 细胞呼吸的类型：有氧呼吸和无氧呼吸。 （1）有氧呼吸化学反应式： 有氧呼吸场所 （2）有氧呼吸场所：反应可归纳为两个阶段，分别在细胞质基质和线粒体中进行。真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质基质和细胞膜（分布与有氧呼吸有关的酶）上进行。 ①糖酵解：1分子葡萄糖在酶的催化下分解成2分子丙酮酸，同时形成少量ATP，脱下的H由还原型辅酶Ⅰ（NADH）携带进入线粒体。（大部分能量以热能形式散失，小部分推动ADP形成ATP） 有氧呼吸过程 具体过程： C6H12O6 酶 2丙酮酸（C3）+ 4NADH（还原性辅酶Ⅰ）+少量能量 场所：细胞质基质 ②三羧酸循环：在氧气充足的情况下，丙酮酸进入线粒体，在线粒体基质中氧化脱去一个CO2，生成乙酰辅酶A（二碳化合物），参与到“三羧酸循环”的反应中，彻底氧化分解为CO2，并形成一定的ATP以及NADH，CO2从细胞中排出。 有氧呼吸过程 具体过程： 丙酮酸（C3） 酶 CO2+ 乙酰辅酶A（二碳化合物） 场所：线粒体基质 乙酰辅酶A+H2O 酶 CO2+ NADH+少量能量 ③电子传递链：NADH携带的电子经线粒体内膜上的电子传递链，逐渐释放能量。释放的能量部分转化生成ATP，部分以热能的形式释放。电子最终传递给O2，生成H2O。 有氧呼吸过程 具体过程： 24NADH（H+）+O2 酶 12H20+ 大量能量 场所：线粒体内膜 有氧呼吸总结 场所 细胞质基质 线粒体（有氧呼吸的主要场所） 过程 糖酵解 三羧酸循环、电子传递链 产物 丙酮酸（C3H4O3