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5.3 细胞呼吸的原理和应用
第1课时：有氧呼吸
1.人体生命活动所需要的能量从何而来？
生命活动所需的能量
ATP
直接能源物质
葡萄糖等
呼吸作用
有氧呼吸
（一）有氧呼吸的过程
内膜
嵴
外膜
线粒体
2.有氧呼吸的场所
细胞质基质
＋细胞质基质
（一）有氧呼吸的过程
葡萄糖不变
无荧光
葡萄糖减少
丙酮酸生成
微弱荧光
葡萄糖减少CO2 生成
大量荧光
线粒体
细胞质基质
细胞质基质
线粒体
等量的葡萄糖、氧气、荧光素和荧光素酶
1 2 3
实验一：破碎细胞，得到不同组分
（一）有氧呼吸的过程（第一阶段）
ATP
酶
氧化荧光素发出荧光
激活
荧光素
荧光素
O2
葡萄糖不变
无荧光
葡萄糖减少
丙酮酸生成
微弱荧光
葡萄糖减少CO2 生成
大量荧光
线粒体
细胞质基质
细胞质基质
线粒体
等量的葡萄糖、氧气、荧光素和荧光素酶
1 2 3
实验一：破碎细胞，得到不同组分
（一）有氧呼的过程（第一阶段）
组别 自变量 因变量
葡萄糖的含量 生成物 荧光强度
1 线粒体
2 细胞质基质
3 细胞质基质+线粒体
不变
无
无
减少
少量
减少
丙酮酸
大量
CO2
推论1：葡萄糖不能在线粒体中分解
推论2：葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量的能量
推论3：丙酮酸在线粒体中分解生成CO2和大量能量
（1）对比1号、2号试管，分析葡萄萄分解的场所在哪里？产物有什么？对比2号、3号试管，如何解释3号试管中没有丙酮酸？
小组讨论，得出推论：
组别 自变量 因变量
葡萄糖的含量 生成物 荧光强度
1 线粒体
2 细胞质基质
3 细胞质基质+线粒体
不变
无
无
减少
少量
减少
丙酮酸
大量
CO2
尝试写出：发生在细胞质基质中的化学反应式
第一阶段：
C6H12O6 → 2C3H4O3＋4[H]＋少量能量
酶
推论2：葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量的能量
信息1：细胞质基质中，葡萄糖在酶的催化下还能生成[H]，即氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化为还原型辅酶Ⅰ（NADH)。该阶段无O2参与
C6H12O6
C3H4O3
推论1：葡萄糖不能在线粒体中分解
推论2：葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量的能量
推论3：丙酮酸在线粒体中分解生成CO2和大量能量
（一）有氧呼吸的过程（第二阶段）
组别 自变量 因变量
葡萄糖的含量 生成物 荧光强度
1 线粒体
2 细胞质基质
3 细胞质基质+线粒体
不变
无
无
减少
少量
减少
丙酮酸
大量
CO2
4
丙酮酸不变
无荧光
5
丙酮酸减少CO2 生成
微弱荧光
6
丙酮酸减少CO2 生成
大量荧光
线粒体膜
线粒体基质
线粒体基质
线粒体膜
等量的丙酮酸、氧气、荧光素和荧光素酶
组别 自变量 因变量
丙酮酸的含量 生成物 荧光强度
4 线粒体膜
5 线粒体基质
6 线粒体基质+线粒体膜
不变
无
无
减少
少量
减少
CO2
大量
CO2
（一）有氧呼吸的过程（第二阶段）
实验二：破碎线粒体，得到不同组分
推论4：丙酮酸不能在线粒体膜上分解
推论5：丙酮酸在线粒体基质中分解，生成CO2 和少量的能量
推论6：丙酮酸被分解后，在线粒体膜上发生反应合成大量能量
组别 自变量 因变量
丙酮酸的含量 生成物 荧光强度
4 线粒体膜
5 线粒体基质
6 线粒体基质+线粒体膜
不变
无
无
减少
少量
减少
CO2
大量
CO2
（2）对比4号、5号试管，分析丙酮酸分解的场所在哪里？产物有什么？对比5号、6号试管，如何解释6号试管中形成大量荧光？
小组讨论，得出推论：
尝试写出：发生在线粒体基质中的化学反应式
第二阶段：
信息2：利维和施利曼发现在线粒体基质中，某种酶可催化丙酮酸生成[H]，而这个过程需要H2O的参与，另外克雷布斯发现丙酮酸脱[H]的过程没有O2参与
推论5：丙酮酸在线粒体基质中分解，生成CO2 和少量的能量
2C3H4O3＋6H2O → 6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
C3H4O3
推论6：丙酮酸被分解后，在线粒体膜上发生反应合成大量能量
推论4：丙酮酸不能在线粒体膜上分解
推论5：丙酮酸在线粒体基质中分解，生成CO2 和少量的能量
组别 自变量 因变量
丙酮酸的含量 生成物 荧光强度
4 线粒体膜
5 线粒体基质
6 线粒体基质+线粒体膜
不变
无
无
减少
少量
减少
CO2
大量
CO2
第二阶段：
2C3H4O3＋6H2O → 6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
推论6：丙酮酸被分解后，在线粒体膜上发生反应合成大量能量
（1）氧气参与反应发生在哪个部位？依据是什么
（2）内膜上的[H]来自哪里？
尝试写出：发生在线粒体内膜上的化学反应式
第三阶段：
24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量
酶
线粒体内膜
第一阶段和第二阶段
信息3：1912年至1913年，瓦勃从豚属肝细胞匀浆中粗提取了线粒体，发现它能消耗O2
信息4：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，这些小囊泡有氧化[H]的功能，而外膜未发现此功能
（一）有氧呼吸的过程（第三阶段）
C6H12O6 → 2C3H4O3＋4[H]＋少量能量
酶
24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量
酶
2C3H4O3＋6H2O → 6CO2＋20[H]＋少量能量
酶
第二阶段：
第一阶段 ：
第三阶段：
总反应：
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
（一）有氧呼吸的过程（总反应）
资料（p93)：在细胞内:1mol葡萄糖彻底氧化分解，可释放出2870kJ的能量，可使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，请你计算有氧呼吸的能量转化率。
能量
约66%以热能形式散失
约34%储存在ATP中
为生命活动供能
维持体温
977.28÷2870×100%≈34%
有氧呼吸释放的能量去向：
（二）有氧呼吸的能量利用特点
01
02
03
有部分能量储存在ATP中
有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放
（二）有氧呼吸的能量利用特点
与燃烧相比，有氧呼吸具有什么特点？
有氧呼吸的过程温和
概念：
有氧呼吸是指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CO2和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
（三）有氧呼吸的概念
有氧呼吸
课堂小结
萤火虫发光
思考时脑细胞放电
肌肉细胞收缩
稳定的化学能
葡萄糖等
有氧呼吸
ATP
细胞能够直接利用的活跃的化学能
课堂检测：
1.（2022年全国甲卷）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（ ）
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
C
课堂检测：
2.如图是高等生物细胞有氧呼吸过程的图解，
据图回答：
（1）图中①、③所代表的物质分别
是 。
（2）④、⑤、⑥代表能量，其中最多的代号是 。
（3）[H]与02结合生成②的过程，发生的场所
是 。
丙酮酸
CO2
⑥
线粒体内膜
（4）有氧呼吸三个阶段在不同的场所进行，这主要取决于每个阶段所需的______分布场所不同。
（5）有氧呼吸的反应式：
。
酶
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
课堂检测：
3．(P93第3题）将酵母菌培养液进行离心处理，把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3只试管中，并向这3只试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液，在有氧条件下最终能产生CO2和H2O的试管是（ ）
A. 甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙
B
谢谢大家！
课堂检测：
4.下图表示细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述不正确的是(　 　)
A. 在②和③中所含酶的种类不同
B. 在②和③中产生ATP的量有差异
C. ①和②都是线粒体的组成部分
D. 甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
C
课堂练习：
5．图表示细胞有氧呼吸的过程，其中数字代表物质，下列有关叙述错误的是（ ）
A．2代表丙酮酸
B．3在第二阶段产生
C．5只在线粒体中产生
D．8是细胞的直接能源物质
C
5.3 细胞呼吸的原理和应用
第1节 有氧呼吸
一、有氧呼吸的过程
二、有氧呼吸的能量利用特点
三、有氧呼吸的概念

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