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5.3 细胞呼吸的原理和应用
第二课时 有氧呼吸和无氧呼吸
酵母菌
②结构：
1.主要场所：线粒体
线粒体显微结构图
①形态:短棒状、圆球状、线形、哑铃形等
线粒体亚显微结构模式图
线粒体亚显微结构图（电镜照片）
含DNA、RNA和核糖体以及许多种与有氧呼吸有关的酶
二、有氧呼吸
嵴使内膜的表面积大大增加
含许多种与有氧呼吸有关的酶
资料1
①该实验的自变量是什么？
A组 B组 C组
只含线粒体 只含细胞质基质 细胞匀浆（细胞质基质和线粒体）
加入等量的葡萄糖溶液、氧气、荧光素和荧光素酶 葡萄糖的量不变，没有荧光出现 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，微弱荧光出现 葡萄糖的量减少，有CO2生成，较强荧光出现
2.有氧呼吸的过程
真核细胞中，有氧呼吸的全过程都发生在线粒体中吗？
②A、B、C组对比说明，葡萄糖的初步分解发生在？
③B、C组对比说明，丙酮酸的水解发生在？
所含细胞结构不同
细胞质基质，葡萄糖不能进入线粒体
线粒体
有氧呼吸的第一阶段：（葡萄糖的初步分解）
+ 4[H]
C6H12O6
2C3H4O3
（丙酮酸）
酶
+ 少量能量
2.有氧呼吸的过程
场所：细胞质基质
这里的[H]是一种十分简化的方式。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）。[H]读作还原态氢
资料2
A组 B组 C组
只含线粒体膜状结构 只含线粒体基质 线粒体膜状结构和
线粒体基质
加入等量的丙酮酸、O2、荧光素和荧光素酶 丙酮酸的量不变; 没有荧光 丙酮酸的量减少; 有CO2生成和微弱荧光出现 丙酮酸的量减少;
有CO2生成和较强荧光出现
2.有氧呼吸的过程
丙酮酸在线粒体的什么部位分解呢？
①A、B组对比说明，丙酮酸的分解发生在？
②B、C组对比说明，丙酮酸分解后，又继续在什么部位发生下一阶段的反应，并合成较多的ATP？
线粒体基质
线粒体膜状结构
有氧呼吸的第一阶段：（葡萄糖的初步分解）
+ 4[H]
C6H12O6
2C3H4O3
（丙酮酸）
酶
+ 少量能量
2.有氧呼吸的过程
场所：细胞质基质
有氧呼吸的第二阶段：（丙酮酸的水解）
场所：线粒体基质
+ 20[H]
2C3H4O3
（丙酮酸）
酶
+ 少量能量
+ 6H2O
6CO2
资料3:超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能；当把这些颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。进一步的实验证实：这些颗粒被是一系列线粒体内膜上的酶。
2.有氧呼吸的过程
第三阶段[H]与O2的结合具体发生在什么部位呢？
有氧呼吸的第三阶段：（[H]的氧化）
场所：线粒体内膜
酶
+ 大量能量
+ 6O2
12H2O
24[H]
酶
C6H12O6
+6H2O
＋6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
6CO2+20 [H] +少量能量
2丙酮酸
+6H2O
酶
酶
12H2O+大量能量
24[H]+6O2
C6H12O6
酶
2丙酮酸 +4 [H] + 少量能量
（C3H4O3)
2.有氧呼吸的过程
葡萄糖的初步分解
丙酮酸的水解
[H]的氧化
①反应式中不能写等号，要用箭头。
②反应条件“酶”不能省略。
线粒体
细胞质基质
葡萄糖
2丙酮酸
酶
少量
能量
CO2
酶
酶
O2
大量能量
少量
能量
H2O
H2O
2丙酮酸
少量[H]
大量[H]
有氧呼吸图解：
细胞质基质
巩固：有氧呼吸过程中，物质和能量的变化:
①各反应物参与的阶段：
葡萄糖参与的阶段（ ）；H2O参与的阶段（ ）；
氧气参与的阶段（　　）
②各产物生成的阶段：
产生H2O的阶段（　 ）；产生CO2的阶段（　　）
③消耗H2O的阶段（ ）；产生H2O的阶段（　 ），反应式两边的H2O不能消去③[H]产生的阶段（　　 ）；[H]被消耗的的阶段（　　）
④产生能量的阶段（ 　 　　　 ）；产生能量最多的阶段（　　）
一
二
三
二
一、二
三
2.有氧呼吸的过程
三
一、二、三
三
二
三
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
2.有氧呼吸的过程
巩固：有氧呼吸过程中氧元素的转移途径
（2）CO2中的O来自： 。
（1） H2O中的O来自： 。
（3） H2O中的H来自： 。
O2
C6H12O6、H2O
C6H12O6、H2O
C6H12O6
酶
+ 能量
+ 6H2O
+ 6O2
6CO2
+ 12H2O
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，产生大量ATP 的过程。
3.有氧呼吸的概念
有氧呼吸实质
彻底分解有机物，释放大量能量
同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸的不同点：
3.有氧呼吸的概念
①有氧呼吸过程温和，常温常压，多种酶的催化。
②有机物中的能量逐级释放。
③释放的能量有相当一部分储存在ATP中。
思考·讨论（P93页）
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
保证有机物中的能量得到最充分的利用：①可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
“相当一部分”到底是多大一部分呢？-------P93页思考讨论1
1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870KJ的能量，可以使977.28KJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
思考·讨论（P93页）
2870KJ能量
ATP 977.28KJ
热能 1892.72KJ
约占34%
约占66%
葡萄糖
储存在ATP中
以热能形式散失（维持体温）
少部分
大部分
有氧呼吸
释放全部能量
1molATP水解释放的能量高达30.54kJ
约32mol
思考：有氧呼吸反应式中的能量能直接写成ATP吗？
C6H12O6
酶
+ 能量
+ 6H2O
+ 6O2
6CO2
+ 12H2O
①反应式中的能量不能写成ATP。
②反应式两边的H2O不能消去。
③反应式中不能写等号，要用箭头。
④反应条件“酶”不能省略。
书写有氧呼吸反应式的4个“不能”：
（1）线粒体能直接利用葡萄糖吗？
易错提醒：
不能。葡萄糖不能进入线粒体，其先在细胞质基质中被分解成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体，在有氧条件下被氧化分解成CO2和水。
（2）线粒体膜上有没有运输葡萄糖的载体？线粒体中有没有氧化分解葡萄糖的酶？
没有 没有
（3）所有的真核生物都有线粒体？都能进行有氧呼吸吗？
哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等无线粒体，只能进行无氧呼吸。
（4）有线粒体才能进行有氧呼吸吗？
某些原核生物如蓝细菌、硝化细菌等，无线粒体也能进行有氧呼吸。
加入酵母后，为什么能制作酒？
加入乳酸菌后，牛奶为什么会变成酸奶？
我们在运动后常会肌肉发酸，为什么？
三、无氧呼吸
1.场所:
2.过程:
细胞质基质
少量［H］+丙酮酸+少量能量
酒精+CO2
乳酸
总反应式：
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）+少量能量
例：乳酸菌、高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+ 少量能量
例：酵母菌、大多数植物等
乳酸发酵
酒精发酵
三、无氧呼吸
阅读教材P94相关内容
或
不同生物无氧呼吸的产物不同的原因：
催化反应的酶不同
葡萄糖
储存在ATP中
以热能形式散失（维持体温）
少部分
大部分
无氧呼吸
释放少量能量
储存在酒精或乳酸中
大部分能量
三、无氧呼吸
无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量的ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
2870KJ
196.65KJ
61.08KJ，约占31%
细胞质基质
线粒体
C6H12O6(葡萄糖)
散失
ATP
酶
[H]
少量能量
丙酮酸
酶
C2H5OH(酒精)
CO2
C3H6O3
（乳酸）
酶
过程
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
三、无氧呼吸
无氧呼吸实质
不彻底分解有机物，释放少量能量
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 场所
条件
产物
能量
ATP 产生 阶段
相 同 点 联系 实质 细胞质基质、线粒体
细胞质基质
需要O2、多种酶
不需要O2、需要多种酶
葡萄糖彻底分解为
CO2和H2O
葡萄糖不彻底分解，形成
乳酸或酒精和CO2
释放大量能量
释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中
有氧呼吸的三个阶段均产生ATP
仅在第一阶段产生ATP
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
分解有机物，释放能量
第一阶段反应场所和过程完全相同
无氧呼吸并不是只有在绝对无氧的条件下才能进行，有氧但氧气浓度较低的条件下同样可以进行。
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，释放能量并生成ATP的过程。
思考：人和酵母菌进行细胞呼吸产生CO2的场所相同吗？
四、细胞呼吸
1. 概念：
人：线粒体基质；
酵母菌：线粒体基质、细胞质基质
判断：人在剧烈运动时，肌肉细胞呼吸产生的CO2量大于O2的消耗量。
×，人在任何状态下，CO2产生量都是等于O2消耗量的。人只有有氧呼吸产生CO2。
①为生物体提供能量
②生物体代谢的枢纽
2. 细胞呼吸的意义
葡萄糖
多糖
氨基酸
中间产物
细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽
四、细胞呼吸
细胞呼吸
蛋白质
甘油
脂肪酸
脂肪

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