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1、第2节 细胞的能量“通货”ATP ATP的主要来源细胞呼吸【高考目标定位】1、ATP在能量代谢中的作用2、细胞呼吸3、探究酵母菌的呼吸方式【考纲知识梳理】一、ATP的结构、功能和利用1、结构：ATP的结构简式是APPP，一个ATP分子中含有一个普通磷酸键，两个高能磷酸键，三个磷酸基。2、功能：直接给细胞的生命活动提供能量。3、利用：ATP可用于主动运输、生物发电和发光、肌细胞收缩、大脑思考等。二、ATP与ADP的相互转化1、ATP水解：在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解，并释放出大量的能量。2、ATP形成：在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的
2、磷酸结合，重新形成ATP。3、ATP形成的能量来源（1）对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自于细胞呼吸，对于绿色植物来说，则来自于光合作用和细胞呼吸。（2）细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物体的共性。名师点拨：ATP分子去掉两个磷酸基后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。真核生物合成ATP的场所有线粒体、叶绿体和细胞质基质。三、探究酵母菌细胞呼吸的方式1、酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。2、检测CO2的产生可使澄清石灰水变浑浊，另外使用溴麝香草粉蓝水溶液检测，变化是由蓝变绿再变黄。3、检测酒精的产生可使用橙色的重铬酸钾溶液，其在酸性
3、条件下，与酒精发生化学反应，变成灰绿色。四、细胞呼吸的方式定义：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。1、有氧呼吸（1）反应式：C6H12O66H2O6O2 6CO212H2O能量。（2）过程：第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体线粒体反应物葡萄糖丙酮酸和水H和氧气生成物丙酮酸、H、ATPCO2、H、ATPH2O、ATP能量少量少量大量2、无氧呼吸（1）反应式：转化成乳酸的反应式：C6H12O6 2C3H6O3能量。分解成酒精的反应式：C6H12O6 2C2H5OH2CO2能量。（2）过程：第一阶段与有氧呼吸第一阶段相同。第二阶段
4、的产物是酒精和二氧化碳或乳酸。其全过程都在细胞质基质中进行。【要点名师精解】一、ATP与ADP的相互转化1、转化过程图解2、ATP合成与水解的比较ATP的合成ATP的水解反应式ADPPi能量 ATPATP ADPPi能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能（光合作用）、化学能（细胞呼吸）储存在高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位注：ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应，但是物质时可循环利用的。3、ATP中能量的应用：可以转化成热能、光能、电能、机械能、渗透能等用于生物体的各种生命活动。注意：光合作用产生的A
5、TP只能用于其暗反应阶段不能用于其它生命活动。【例1】下列有关ATP的叙述，正确的是 A.线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所B.光合作用产物中的化学能全部来自ATPC.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D.细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化【解析】蓝藻属于原核生物，体内没有线粒体结构。光合作用产物中的化学能全部来自光能。ATP分子由1个腺苷(1个腺嘌呤和1分子核糖)和3个磷酸基团组成。细胞连续分裂时，需要消耗能量，伴随着ATP与ADP的相互转化。【答案】D。二、“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验分析1、实验探究过程（1）提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条
6、件下；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么。（2）作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验（如酵母菌可用于酿酒、发面等）作出合理的假设。（3）设计并进行实验配制酵母菌培养液。检测CO2的产生，装置如图所示。检测酒精的产生：自A、B中各取2mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液振荡并观察溶液中的颜色变化。（4）实验现象甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，但甲中浑浊程度高且速度快。2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色。（5）实验结论:酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和
7、水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。2、实验中的关键步骤（1）将装置（甲）连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过NaOH的锥形瓶，洗除空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。（2）B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。【例2】若在酵母菌酒精发酵后期通入氧气，与不通氧气相比，酒精的产生量会A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少【解析】在酵母菌酒精发酵后期通入氧气将抑制无氧呼
8、吸的进行，所以，与不通氧气相比，酒精的产生量会减少。【答案】B。三、细胞呼吸的过程及影响因素1、有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解2、有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸不 同 点 场所细胞质基质和线粒体 细胞质基质 条件氧气和酶酶产物二氧化碳和水酒精和二氧化碳或乳酸能量大量能量少量能量相同点实质分解有机物，释放能量联系第一阶段的场所及转变过程相同3、影响细胞呼吸的环境因素：（1）呼吸速率与温度的关系（如图）：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率最适温度时，细胞呼吸最强，超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度时，酶活性下降，细胞呼吸受抑制。应用：生产上
9、常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。（2）呼吸速率与O2浓度的关系（如图）：O2浓度低时，无氧呼吸占优势，随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强（受呼吸酶数量等因素的影响）。应用：生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间，中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。（3）呼吸速率与含水量的关系（如图）：在一定范围内，细胞呼吸速率随
10、含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。（2）在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。【例3】按下表设计进行实验，分组后，在相同的适宜条件下培养810小时，并对实验结果进行分析。下列叙述正确的是A.甲组不产生CO2而乙组产生B.甲组的酒精产量与丙组相同C.丁组能量转换率与丙组相同D.丁组的氧气消耗量大于乙组【解析】酵母菌在有氧的条件下能将葡萄糖分解成CO2和水，无氧的条件下将葡萄糖分解成CO2和酒精。依题意，甲组、丙组进行无氧呼吸，乙组、丁组进行有氧呼吸。甲组、乙组两组都产生CO2；由于甲组细胞不完整，甲组的酒精产量较丙组少；丁组能量转换率较丙组高；丁组的氧气消耗量大
11、于乙组。【答案】D。【感悟高考真题】（2010新课标高考）2下列关于呼吸作用的叙述，正确的是A无氧呼吸的终产物是丙酮酸B有氧呼吸产生的在线粒体基质中与氧结合生成水C无氧呼吸不需要的参与。该过程最终有的积累D质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多【解析】无氧呼吸的最终产物应该是乳酸或者酒精和二氧化碳，有氧呼吸前两阶段产生的【H】在线粒体内膜上与氧结合生成水。无氧呼吸不需要O2参与，但是并没有【H】的积累，【H】只在细胞质基质中参与反应，产生了无氧呼吸的产物。质量相同的脂肪和糖类，脂肪所储存的能量更多，因此脂肪是主要的储能物质。【答案】D（2010新课标高考）4水中氧含量随水温的升高而下降。生
12、活在寒温带湖泊中的某动物，其血液中的血红蛋白含量与其生活的水温有关。右图中能正确表示一定温度范围内该动物血液中血红蛋白含量随水温变化趋势的曲线是A甲 B乙 C丙 D丁【解析】由于水中的含氧随水温的升高而下降，而该动物要获得足够的氧气，那么含氧量下降会使得该动物的血红蛋白含量升高，因此可知在一定温度范围内，该动物血液中血红蛋白的含量随水温升高而升高。【答案】ACO2释放量O2吸收量a100b83c64d77（2009上海高考）在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如右表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是 A.a条件下呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B.b条件
13、下有氧呼吸消耗葡萄糖比无氧呼吸多C.c条件下无氧呼吸最弱D.d条件下产生的CO2全部来自线粒体【解析】a条件下呼吸产物除CO2外还有酒精；b条件下有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的比为1:5；c条件下有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的比为23，无氧呼吸强于有氧呼吸；d条件下有氧呼吸吸收的O2与产生的CO2体积相等（77），此时细胞只进行有氧呼吸。【答案】D。（2009广东高考）利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于A.降低呼吸强度 B.降低水分吸收C.促进果实成熟 D.促进光合作用【解析】较高浓度的CO2能够抑制细胞的呼吸作用。【答案】A。（2009江苏高考）某小组为
14、研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙2组实验，实验装置如右图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势是【解析】主要考查酵母菌的呼吸作用方式，在有氧气的情况下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸。试验刚开始注射器中乙组有氧气所以能进行有氧呼吸，产生的二氧化碳多，甲组只进行无氧呼吸产生的二氧化碳少。总体产生的二氧化碳数量不断增加，所以呈曲线C所示。【答案】C。（2009安徽高考）（3分）现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密封的棕色广口瓶内，各加入适量（等量）的水。在25条件下，瓶内O2含量变化如图所示。请回答：（1）在t1t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的 引起的，A种子比B种子的呼吸速率 ，A、B种子释放CO2量的变化趋势是 。（2）在0t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是 。【解析】本题考查细胞呼吸的有关知识。（1）在t1t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子进行有氧呼吸引起的，A种子比B种子消耗氧气的速率，所以A种子比B种子呼吸速率快。因为
