5.3细胞呼吸得原理与应用课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章细胞的能量供应和利用 酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 问题与探讨 讨论 1．都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？ 2．为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 3．在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？ ⒈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。 ⒉萤火虫体内有特殊的发光物质吗？ 腹部后端细胞内的荧光素是其特有的发光物质。 ⒊萤火虫发光的过程有能量的转换吗？有。其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。 第5章细胞的能量供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 一、呼吸作用概述 二、有氧呼吸 主要内容 三、无氧呼吸 一、呼吸作用概述 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。 思考 “呼吸作用”与我们所了解的“呼吸” 是一回事吗？ “呼吸”是指人和动物与外界进行的交换气体的过程，是指呼吸动作。而“呼吸作用”是指细胞内有机物分解并释放能量的过程 。 共同点： 都是物质的氧化分解；都能产生二氧化碳；都能释放出能量。 燃烧 细胞呼吸 场所 速度 是否需酶 是否生成ATP 细胞内 快速 缓慢 不需酶 需酶 不生成 生成 体外 不同点： 一、呼吸作用概述 1.下列关于细胞呼吸的说法中，错误的是(　　) A．细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物的氧化分解，释放能量的过程 B．细胞呼吸实际上就是细胞与外界环境间的气体交换 C．细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程 D．细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸 内膜：有许多种与有氧呼吸有关的酶 线粒体结构： ①双层膜： 外膜：使线粒体与周围的细胞质基质分开 ②嵴：由内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成，嵴使内膜的面积大大增加，有利于有氧呼吸的进行 ③基质：嵴的周围充满了液态的基质，线粒体基质中含有少量DNA和RNA，含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 一、呼吸作用概述 有氧呼吸 无氧呼吸 细胞呼吸 细胞在氧气的参与下，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，释放大量能量的过程。 一、呼吸作用概述 一、呼吸作用概述 二、有氧呼吸 主要内容 三、无氧呼吸 二、有氧呼吸 能 酶 C6H12O6 细胞质基质 4[H] + 这里的[H]是一种十分简化的表示方式。这一产生[H]的过程实际上是指氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成还原型辅酶Ⅰ（NADH）。 2C3H4O3 细胞质基质 C6H12O6 酶 2丙酮酸+4 [H] + 能量（少） 少量 能 +6H2O 酶 C6H12O6 2C3H4O3 能 酶 6CO2+ 细胞质基质 线粒体基质 4[H] + 20[H]+ 细胞质基质 C6H12O6 酶 2丙酮酸+4 [H] + 能量（少） 少量 线粒体基质 6CO2+20[H]+能量(少) 2C3H4O3+6H2O 酶 少量 能 +6H2O 酶 C6H12O6 2C3H4O3 酶 6O2+24[H] 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 12H2O+ 酶 能 4[H] + 能 6CO2+ 20[H]+ 细胞质基质 C6H12O6 酶 2丙酮酸+4 [H] + 能量（少） 少量 线粒体基质 6CO2+20[H]+能量(少) 2丙酮酸+6H2O 酶 少量 大量 线粒体内膜 酶 12H2O + 能量（大量） 24[H]+6O2 酶 C6H12O6 +6H2O +6O2 6CO2+12H2O +能量 总反应式： 实质： 物质变化：有机物转变为无机物 能量变化：有机物中稳定的化学能转变为ATP中活跃的化学能和热能。 二、有氧呼吸 1mol葡萄糖通过有氧呼吸可释放2870kj的能量，其中有1161kj的能量被转移贮存到ATP中。那么，1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成38_mol的ATP， 其能量转换效率是40.5 1mol的葡萄糖 2870kJ的能量 有977.28kJ的能量储存在38molATP中 化分解彻底氧 大部分能量都以热能的形式散失 用于绝大多数需要能量的生命活动 维持体温 有氧呼吸—— 能量变化 酶 C6H12O6 +6H2O +6O2 6CO2+12H2O +能量 二、有氧呼吸 有氧呼吸是高等动、植物进行呼吸作用的主要形式 一些原核生物虽然没有线粒体依然能进行有氧呼吸（因为细胞中含有呼吸作用相关的酶） 真核生物是不是一定就能进行有氧呼吸呢？ ①哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫 ②氧气不足情况下 二、有氧呼吸 酶 C6H12O6 +6H2O +6O2 6CO2+12H2O +能量 总反应式： 在真核生物中主要是线粒体，原核生物细胞内由于没有线粒体，其有氧呼吸的主要场所是细胞膜。 线粒体内膜 一: C6H12O6 C3H4O3 + [H] + 2 4 少量能量 酶 二: C3H4O3 + H2O CO2 + [H]+ 6 6 20 2 少量能量 酶 三: [H]+ O2 H2O + 24 6 12 大量能量 细胞质基质 线粒体基质 酶 C6H12O6 +6H2O +6O2 6CO2+12H2O +能量 元素的来源及去向： 二、有氧呼吸 酶 3.有氧呼吸全过程中的物质变化可分为三个阶段：①C6H12O6→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。 下列与此相关的叙述中，正确的是(　　) A．第③阶段反应极易进行，无需酶的催化 B．第②阶段无ATP生成，第③阶段形成较多的ATP C．整个过程中，水既是反应物又是产物 D．第①阶段也在线粒体中进行 4.下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是(　　) A．①②④中数值最大的是① B．③代表的物质名称是氧气 C．产生①②的场所是线粒体 D．某些原核生物能完成图示全过程 5．如图是有氧呼吸过程的图解。①～③表示物质， ④～⑥表示有氧呼吸的几个阶段。请据图回答下列问题。 (1)图中②③所代表的物质分别是_________、______。 (2)图中④、⑤、⑥阶段中，______阶段释放能量最多。 (3)图中④、⑤、⑥阶段所发生的具体场所分别是__________、____________、_____________。 (4)1 mol葡萄糖经过图示过程后约释放2870 kJ能量，其中大约1892.72 kJ的能量以热能散失，其余的能量转换为ATP中_____________能。 丙酮酸 O2 ⑥ 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 (活跃的)化学 你有没有过剧烈运动以后肌肉酸痛的经历呢？这是为什么？ 植物幼嫩的根部在长时间被水淹没的时候为什么会有烂根现象？ 一、呼吸作用概述 二、有氧呼吸 主要内容 三、无氧呼吸 细胞在无氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物进行不彻底的氧化分解，产生酒精或乳酸等中间产物，释放少量能量的过程。 有氧呼吸 无氧呼吸 细胞呼吸 细胞在氧气的参与下，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，释放大量能量的过程。 一、呼吸作用概述 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。 能 酶 C6H12O6 2C3H4O3+4[H] 酶 2C2H5OH + 2CO2 细胞质基质 2C3H6O3 酶 三、无氧呼吸 无氧呼吸—— 能量变化 释放：196.65KJ 总反应式： C6H12O6 酶 细胞质基质 乳酸(C3H6O3) +少量能量 2CO2 + 少量能量 2酒精 + 1mol葡萄糖 转移：61.08KJ ( 2molATP ) 以热能的形式散失 不完全水解产物 三、无氧呼吸 1 mol葡萄糖在分解成乳酸 以后，只释放出196.65 kJ的能 量，其中只有61.08 kJ 的能量储 存在ATP 中，近69% 的能量都 以热能的形式散失了。人体肌 细胞无氧呼吸产生的乳酸，能 在肝脏中再次转化为葡萄糖。 实质： 物质变化：有机物转变为无机物 能量变化：有机物中稳定的化学能转变为ATP中活跃的化学能和热能以及不完全水解产物（酒精或乳酸中的能量）。 三、无氧呼吸 总反应式： C6H12O6 酶 细胞质基质 乳酸(C3H6O3) +少量能量 2CO2 + 少量能量 2酒精 + 植物 少数高等植物的某些器官，如：马铃薯的块茎、甜菜块根、玉米的胚等 人体在剧烈运动时或刚进入高原环境 乳酸 酒精、 二氧化碳 如：酵母菌在缺乏氧气时 如：乳酸菌 水淹、种子萌发初期、苹果贮藏过久等情况下 高等植物 微生物 微生物 为什么会产生不同的产物？ 因为催化反应的酶不同 三、无氧呼吸 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 酶 C6H12O6 ＋ 6H2O ＋ 6O2 6CO2 ＋12H2O ＋ 能量 C6H12O6 2CO2 ＋2C2H5OH ＋ 能量 酶 葡萄糖 酶 2丙酮酸 少量能量 4〔H〕 + + 6O2 12H2O 酶 大量能量 24〔H〕 + + C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 酶 细胞质基质 一：细胞质基质 三：线粒体内膜 二：线粒体基质 6CO2 6H2O 酶 2丙酮酸 少量能量 20〔H〕 + + + 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 反应场所 ①细胞质基质 ②线粒体基质 ③线粒体内膜 ①和②均发生在细胞质基质中 产物 CO2和水 酒精和CO2或乳酸 能量转换 有机物中的化学能转变为ATP中活跃的化学能和热能，三个阶段均有能量产生 有机物中化学能转变为ATP中活跃的化学能和热能以及不完全水解产物酒精或乳酸中的能量 只有第一阶段有能量的产生 特点 有机物彻底氧化分解释放大量能量 有机物不完全氧化分解释放少量的能量 条件 氧气、相关酶 不需要氧气需相关酶 联系 第一阶段从葡萄糖分解为丙酮酸的反应完全相同，并且都在细胞质基质内进行。 分解有机物，释放能量，形成ATP，供生命活动需要 细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。例如，在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 第5章细胞的能量供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 $$