ATP的主要来源
——细胞呼吸
吸
A
T
P
的
主
要
来
源
——
细
胞
呼
第5章 细胞的能量供应和利用
第3节
拉瓦锡等在研究人的呼吸作用
拉瓦锡把呼吸
作用比作碳和
氢的“缓慢燃
烧过程”。
问题探讨
1、呼吸作用与物质燃烧的比较：
共同点：都是物质的氧化分解过程；都产生CO2等产物、释放能量。
不同点：
（1）燃烧是一种剧烈氧化的形式
（2）呼吸作用是细胞内有机物的氧化分解形式(温和形式)
呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
呼吸作用也称细胞呼吸
对 比
2、呼吸和呼吸作用的区别
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。
酵母菌
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能存活(兼性厌氧)，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代（生长周期短，繁殖速度快）
芽体
细胞壁
细胞核
液泡
若用300C的温水把买来的一包鲜酵母化开，用它发一块面团，几个小时后，面团便会渐渐膨大。用手抠开里面，你会发现面团里面变成蜂窝一样，有许多空隙，并且你能闻到酒味和酵母菌产生的特殊香味。所以我们吃的面包和馒头比较松软，味道也好。
小资料
二、 探究酵母菌细胞呼吸的方式
米酒制作
酵母菌有氧、无氧条件下进行的呼吸作用的产物分别是什么？
酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
（根据生活经验）
实验思路？
分析变量
自变量:
因变量:
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素
酒精、CO2
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
探究酵母菌细胞呼吸的方式
思考并解决下列问题：
(1)怎样鉴定有无CO2产生？
(2)怎样鉴定有无酒精产生？
►CO2的检测：
1.通入澄清的石灰水：澄清→浑浊
2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→ 绿→黄
►酒精的检测：
橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液在酸性下与酒精发生反应： 橙色→灰绿色
探究酵母菌细胞呼吸的方式
这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒．
具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用硫酸
处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，
重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬．
应用
探究酵母菌细胞呼吸的方式
步骤一：
酵母菌培养液的配制
取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中。分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。
①分组编号
②配置无关变量；
步骤二：
A实验组(有氧情况下)
10%NaOH
（作用？）
酵母菌培养液
澄清石灰水
探究酵母菌细胞呼吸的方式
接橡皮球（或气泵）
A
③设定自变量，设置好实验组和对照组；
步骤三：
B实验组(无氧情况下)
酵母菌培养液
澄清石灰水
探究酵母菌细胞呼吸的方式
因为瓶内含有少量O2，必须先让它消耗掉、
B
③设定自变量，设置好实验组和对照组；
步骤四：
鉴定是否有CO2和酒精产生
A组
B组
橙色
橙色
橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生
化学反应，变成灰绿色
探究酵母菌细胞呼吸的方式
④检测因变量，观察记录实验结果。
变混浊／快
无变化
变混浊／慢
出现灰绿色
酵母菌呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳
　在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。
　在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
问题思考
①为什么实验过程中有的小组从瓶A中取出培养液鉴定也变成灰绿色？如何改进？
瓶A通氧不足，部分酵母菌进行了无氧呼吸。
用橡皮球持续向瓶C内通气
有人认为：实验装置中酒精和二氧化碳的产生是葡萄糖水溶液的纯化学反应，与酵母菌无关，你如何看待这种观点？
继续探究
再探究
在实验中，有同学发现和有氧装置相连的澄清石灰水在出现浑浊后又慢慢变澄清了。因此，他觉得该实验现象不能说明酵母菌通过有氧呼吸产生了CO2。你如何看待这个问题？
先浑浊
后澄清
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。
二、细胞呼吸的类型
细胞呼吸
问题回顾：
1.呼吸作用的场所是？
主要是线粒体，还有细胞质基质
2.线粒体的结构怎样？
双膜结构，内膜向内折叠成嵴（增大了内膜的面积），嵴的周围充满了液态的基质，内膜和基质中都含有许多与呼吸作用有关的酶。
C6H12O6
能量（少量）
2丙酮酸 （2C3H4O3 ）
[H]
酶
有氧呼吸的过程（以葡萄糖为例）
(第一阶段）
场所：细胞质基质
NADH
葡萄糖的初步分解
2丙酮酸 （2C3H4O3 ）
能量（少量）
[H]
6CO2
6H2O
酶
有氧呼吸的过程（以葡萄糖为例）
(第二阶段）
场所：线粒体基质
丙酮酸的彻底分解
[H]
[H]
O2
12H2O+能量（大量）
酶
有氧呼吸的过程（以葡萄糖为例）
(第三阶段）
(第一阶段）
(第二阶段）
[H]的氧化
场所：线粒体内膜
C6H12O6
能量（少量）
2丙酮酸 （2C3H4O3 ）
[H]
能量（少量）
[H]
O2
12H2O+能量（大量）
6CO2
6H2O
酶
酶
酶
有氧呼吸的过程（以葡萄糖为例）
(三个阶段）
第一、二、三阶段
24[H]+6O2 12H2O+能量（大量）
2丙酮酸+6H2O 6CO2＋20[H]＋能量（少量）
酶
酶
说明：需要的氧气与产生的二氧化碳的量相等。
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
以上反应式中的能量能否写成ATP ？
能量（2870kJ）
1161kJ
其余以热能形式散失
ATP(约40％)
酶
（38moL）
有氧呼吸三个阶段的比较
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
对比
有氧呼吸概念
细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物_______________，产生_____和_____，释放______,生成_________的过程。
氧
多种酶
葡萄糖
CO2
H2O
能量
彻底氧化分解
大量ATP
暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？
与生活联系
高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。
苹果放久了为什么会有酒味？
动物能否进行无氧呼吸？
C6H12O6
4[ H ]
2C2H5OH + 2CO2
酶
酶
2C3H6O3
2丙酮酸
酶
少量能量
第一阶段
(细胞质基质)
第二阶段
(细胞质基质)
2、无氧呼吸的过程(以葡萄糖为例)
乳酸
酒精
大多数植物、酵母菌
高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）+少量能量
A.乳酸发酵
例：高等动物(局部组织，器官)、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）
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+ 少量能量
B.酒精发酵
例：大多数植物（苹果储存久了、高等植物水淹）、酵母菌
反应式
同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
葡萄糖中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
探讨有氧呼吸及无氧呼吸中有机物所含化学能的去向
有氧呼吸：有机物中化学能
ATP
热能
无氧呼吸：有机物中化学能
ATP
热能
不彻底氧化产物中的化学能
一般是指细胞在_____的条件下，通过___的催化作用，把_______等有机物分解为 _________ 的产物，同时释放出__________的过程。
缺氧
酶
不彻底氧化
少量能量
葡萄糖
生物体处于长期缺氧的状态能否生存？为什么？
无氧呼吸释放能量少；
酒精和乳酸大量积累对生物体有害
细胞有氧呼吸和无氧呼吸的比较
细胞质基质、线粒体（主要）
细胞质基质
O2、酶、适宜的温度
缺氧或无氧、酶、适宜的温度
H2O、CO2
C2H5OH、CO2或C3H6O3
释放大量能量，形成大量ATP
释放少量能量，形成少量ATP
①第一阶段完全相同;②分解有机物，释放能量
酶
氧化彻底
氧化不彻底
问题
1.肝细胞有氧呼吸产生的CO2进入相邻的毛细血管内需要过多少层磷脂
10
有氧呼吸在细胞质基质和细胞膜，无氧呼吸在细胞质基质
.3.原核生物无线粒体其有氧呼吸的场所在哪里？无氧呼吸场所呢？
3、细胞呼吸意义
1、为生命活动提供能量
2、为体内其他化合物合成提供原料
呼吸作用
能
量
热能
散失
能量
转移
ATP
能
量
细胞分裂
生长发育
矿质元素吸收
肌肉收缩
神经冲动的传导
C6H12O6
CO2＋H2O
4、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、
避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的
痊愈。
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。
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。
水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻
的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气
腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，
水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水
稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以
稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不
足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时
间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用
，使根系变黑、腐烂。
水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻
的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气
腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，
水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水
稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以
稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不
足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时
间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用
，使根系变黑、腐烂。
较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽
孢杆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。
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。
5、影响细胞呼吸的外界因素
(1)温度：植物最适30-35℃
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，而延长保存时间
(2)水分
应用：
粮油种子贮藏前风干、晾晒：减少水分，降低细胞呼吸作用
呼吸作用的各种化学反应都是在水中进行的，自由水含量增加，代谢加强
干种子萌发前浸泡：含水量增高，提高细胞呼吸作用。
3、CO2
从化学平衡角度析，CO2浓度增加，呼吸速率下降
应用：贮藏蔬菜和水果，适当增加CO2的浓度，
①在一定范围内，随O2浓度的增大，有氧呼吸增强，达到一定浓度以后，由于受线粒体的限制，呼吸作用强度不再增大。
4.1: 氧气
O2浓度
呼吸强度
应用：松土，保证根的正常呼吸作用，促进矿质元素的吸收
CO2的释放量反映呼吸作用的强度
4、氧气
此图也说明有O2情况下，无氧呼吸也可以一定范围内进行，但是受抑制
1、若只产生CO2，不消耗O2，
2、若产生的CO2比吸收的O2多，
3、若产生CO2与吸收的O2相等，
4、B点：无氧呼吸与有氧呼吸速率相等，此时CO2的总释放量最低。
O2%
CO2释放量
A
B
D
0 5 10 15 20 25
呼吸类型的判断
则只进行无氧呼吸（A点）
则两种呼吸同时存在。（AC段）
则只进行有氧呼吸。（图中C点以后）
D点：O2浓度超过一定值时，无氧呼吸消失。
（5%）保存
（一 ）、在以葡萄糖为呼吸底物的状况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据
1、释放CO2不消耗O2，只进行产生酒精的无氧呼吸
2、既不释放CO2也不消耗O2 ，只进行产生乳酸的无氧呼吸
3、 CO2释放量等于O2消耗量，只进行有氧呼吸
4、 CO2释放量大于O2消耗量，有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸同时进行
①若CO2:O2=4:3,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等
②若CO2:O2＞4:3，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸
③若CO2:O2＜4:3,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸
（二）、若细胞CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。
呼吸作用的概念
呼吸作用类型
有氧呼吸
无氧呼吸
呼
吸
作
用
葡萄糖的初步分解
丙酮酸彻底分解
[H]的氧化
丙酮酸不彻底分解
乳酸发酵
酒精发酵
葡萄糖的初步分解
VS
1.场所
3.物质变化
4.能量变化
2.条件
探究二:酵母菌细胞呼吸的类型
要通过实验探究酵母菌的细胞呼吸类型,还要同时设计另一个实验,简要说出思路?
结果预测和结论:
A
B
问题探讨
1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？
2.呼吸作用与物质在体外燃烧有什么区别吗？
物质分解的过程、产物都相同，并且都能释放等量的能量
有。
①细胞呼吸是在温和的条件下进行的；
②能量的释放是在一系列的反应过程中逐
步释放的；
③释放的能量部分的以热能的形式散失，
部分的转移贮存到ATP中。
五、课堂练习
1、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，以后可在下列哪种物质中发现它：
A、丙酮酸； B、CO2；
C、H2O； D、CO2和H2O；
2、苹果和马铃薯块茎进行无氧呼吸时的产物分别是：
A、乳酸和酒精； B、酒精和乳酸、CO2；
C、酒精、CO2和乳酸； D、都是酒精；
3、水稻种子催芽时，堆太大，水分又过多时，结果会发生烂种烂芽，其主要原因是：
A、体积太大，中心温度过高；
B、腐败菌繁殖，破坏了种子和幼芽；
C、无氧呼吸产生乳酸的毒害；
D、无氧呼吸产生酒精的毒害；
B
C
D
体验生活！
你知道家庭酿制米酒的过程是怎样的吗？
1、酒曲是什么?
2、为什么要等米饭冷却了才加酒曲？
3、为什么不能将米饭装满整个容器？
4、为什么一开始不能密封容器？为什么两天以后必 须密封容器？不密封会怎样？
5、米饭是怎样变成酒精的？
思考:
从酿酒的过程对酒坛的处理来看，证明酵母菌可以适应什么样的生活环境？酵母菌可能有几种呼吸方式？