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1、第2、3节 细胞的能量“通货”ATP ATP的主要来源细胞呼吸,要点探究,栏目导航,课前导学,实验平台,走近高考,基础梳理,一、细胞的能量“通货”ATP 1.ATP的结构,2.生成ATP的途径,3.ATP与ADP的相互转化:ATP,ADP+Pi+能量,4.ATP的功能:ATP是细胞生命活动的直接能源物质。,【思维激活1】 新陈代谢旺盛的细胞中,ATP的含量相对高吗?为什么? 提示:细胞内ATP的含量极少,且相对稳定,新陈代谢旺盛的细胞中仅是ATP与ADP的相互转化迅速,但ATP含量不会升高。,二、细胞呼吸的方式,【思维激活2】 所有活的生物都时刻进行细胞呼吸吗?请举例说明。 提示:只要是活细胞
2、都要进行细胞呼吸,没有细胞结构的病毒不进行细胞呼吸。,知识导图,要 点 探 究,探究点 一,直接能源物质ATP,问题引领:细胞中ATP的含量极少,而细胞代谢消耗的ATP量很大,细胞怎样解决这个矛盾? 1.结构及各组成部分的含义,2.ATP的再生和利用,3.ATP产生速率与O2供给量之间的关系,(1)A点表示在无氧条件下,细胞可进行无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。 (2)AB段表示随O2供应量增多,有氧呼吸明显加强,通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多,ATP的产生速率随之增加。 (3)BC段表示O2供应量超过一定范围后,ATP的产生速率不再加快,此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。,(
3、1)ATP在细胞内的含量极少且相对稳定,其根源在于ATP与ADP之间高效、迅速的转化。,(2)从反应条件、反应场所、能量来源等方面分析,“ATP,ADP+Pi+能量”不是可逆反应。,【例1】 (2012泗县质检)下列有关ATP的叙述,不正确的是( ) A.人体内成熟的红细胞中没有线粒体,不能产生ATP B.ATP中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能,C.在有氧与缺氧的条件下,细胞质基质都能形成ATP D.ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示不同物质,思维导引:,解析:人体内成熟的红细胞通过无氧呼吸产生ATP,该生理过程发生的场所为细胞质基质,A项错误;光合
4、作用过程中,光能可转化为ATP中的能量,呼吸作用过程中有机物中的化学能可转化为ATP中的能量,ATP中的能量也可以转化为光能和化学能,如萤火虫发光、吸能反应形成的化学键中的能量等,B项正确;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都产生ATP,场所是细胞质基质,C项正确;ATP中的“A”表示腺苷,而碱基“A”表示腺嘌呤,D项正确。 答案:A。,探究点 二,细胞呼吸的过程分析,问题引领:(1)有氧呼吸过程中,H来源于哪些物质,产生于哪几个阶段? (2)哺乳动物红细胞中携带着大量氧气,该细胞进行有氧呼吸吗? 1.有氧呼吸图解,熟记有氧呼吸的场所及过程,理解有氧呼吸中原子的转移途径:,2.无氧呼吸的过程,不同生
5、物无氧呼吸的产物不同,根本原因是遗传物质不同,直接原因是生物体内所 含的酶不同。熟记几种生物的无氧呼吸类型。,3.有氧呼吸与无氧呼吸的比较,(1)有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成一定不是乳酸发酵。,(2)原核生物无线粒体,仍可进行有氧呼吸,如蓝藻、硝化细菌等。,(3)无氧呼吸只释放少量能量,其余的能量储存在不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。 (4)水稻等植物长期水淹后烂根的原因:无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。 【例2】 (2011年海南高考)细胞内糖分解代谢过程如下图,下列叙述错误的是 ( ),A.植物细胞能进行过程和或过程和 B.真核细胞的细胞质基质中能进行过程和 C.动物细胞内,
6、过程比过程释放的能量多 D.乳酸菌细胞内,过程产生H,过程消耗H,思维导引:,1.根据图中的物质判断该图示各标号表示的是哪种生理过程?,2.说出有氧呼吸和无氧呼吸的具体过程和场所。,3.产生乙醇和乳酸的常见生物有哪些?,解析:本题考查呼吸作用的原理。据图可知,为细胞呼吸的第一阶段,为有氧呼吸第二、三阶段,、为无氧呼吸的第二阶段。大多数植物组织无氧呼吸的产物为酒精和CO2(、),少数植物组织(如玉米胚等)无氧呼吸产物为乳酸(、),故A项正确。真核细胞有氧呼吸的场所为细胞质基质()和线粒体(),故B错误。有氧呼吸过程中大部分能量在第三阶段释放,故过程比过程释放的能量多,C正确。乳酸菌无氧呼吸的第二
7、阶段是用H还原丙酮酸,生成乳酸。 答案:B。,规律方法,据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况,【迁移应用】 (2012南充高中月考)有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的氧气时,其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是( D ),A.a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率 B.b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率 C.c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵 D.d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸,未进行无氧呼吸 解析:如果无C2H5OH产生,则说明酵母菌只进行有氧呼吸,如氧浓度为d时。如果产生的CO2的量和C2H5OH的量相等,则说
8、明酵母菌只进行无氧呼吸,如在氧浓度为a时。如果产生的CO2的量大于C2H5OH的量,说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,如氧浓度为b和c时。氧浓度为b时,通过无氧呼吸产生的CO2为6.5 mol,剩余的6 mol是有氧呼吸产生的。氧浓度为c时,无氧呼吸消耗葡萄糖为3 mol,有氧呼吸消耗葡萄糖为1.5 mol。,探究点 三,影响细胞呼吸的主要因素及实践应用,问题引领:(1)贮存蔬菜和水果时,温度越低越好吗? (2)为什么中耕松土可以促进作物生长? 1.内部因素遗传因素(决定酶的种类和数量) (1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同,如阴生植物小于阳生植物。 (2)同一植物在不同的生长发育时期细胞
9、呼吸速率不同,如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高,成熟期细胞呼吸速率较低。 (3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官。,2.环境因素 (1)呼吸速率与温度的关系(如图),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;低于最适温度酶活性下降,细胞呼吸受抑制。,生产上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,夜间适当降低温度,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
10、O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的限制)。 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(如破伤风杆菌)的繁殖。,(3)呼吸速率与含水量的关系 在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而加快,随含水量的减少而减慢。 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】 (2011广雅中学测试)以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是( ),A.甲图中氧浓度为
11、a时的情况对应的是乙图中的A点 B.甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的D点 C.甲图的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的 D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生,思维导引:,解析:甲图中氧浓度为a时,细胞只释放CO2不吸收O2,说明细胞只进行无氧呼吸,对应乙图中的A点,A正确;甲图中氧浓度为b时,CO2的释放量远远大于O2的吸收量,说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,且无氧呼吸强度大,应在乙图中的AC段之间,B错误;贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(甲图中的c),C正确;氧浓度为d时,CO2释放量与O2的吸收量相等,细胞只进行有氧呼吸,因此没有酒精产生,D正确。,答
12、案:B。,实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式,实验基础,1.实验原理,(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2,在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。 (2)鉴定试剂,2.实验过程 (1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液) (2)设计对比实验,空气先通过NaOH溶液的目的是清除CO2。 B瓶应先封口放置一段时间,再连通盛澄清石灰水的锥形瓶,这样做的目的是耗尽氧气。 (3)检测产物 检测CO2的产生,装置如图所示。 检测酒精的产生:从A、B中各取2 mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液振
13、荡并观察溶液中的颜色变化。,(4)实验现象 两装置中石灰水都变浑浊,但有氧实验组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二氧化碳;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和二氧化碳。,方法透析,1.该实验是对比实验。此类实验一般设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究各种因素与实验对象的关系。对比实验不设对照组,均为实验组,是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照实验”。 2.细胞呼吸类型装置图分析,装置甲中NaOH溶液的作用是吸收掉呼吸所产生的C
14、O2,红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。其实验结果与结论总结如下:,命题设计,(2011江北高中月考)如图所示的是检测气压变化的密闭装置。反应瓶和中心小杯中放置有关实验材料和试剂,关闭活栓后,U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点,实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。,课题小组同学利用该装置探究某种异养型微生物的细胞呼吸方式。 (1)取甲、乙两套该密闭装置设计实验,请补充下表有关内容:,(2)将甲、乙装置均置于28 恒温
15、条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性),60 min后读数。请补充下表有关内容:,解析:(1)根据甲中所放的材料和试剂可以判断,反应瓶中细胞呼吸释放的CO2被NaOH(KOH)溶液吸收,同时可能消耗O2,所以液面高度变化的含义是细胞呼吸时氧气消耗量。根据乙中液面高度变化的含义,可以判断反应瓶中所加材料应与甲相同,中心小杯内放的是清水,这样就可以检测释放的CO2和吸收O2的差值。(2)若只产生CO2,不消耗O2,则只进行无氧呼吸;若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多,则两种呼吸同时存在;若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等,则只进行有氧呼吸。 答案:(1)适量(一定浓度)的
16、NaOH(KOH)溶液 (一定浓度的)葡萄糖溶液、微生物悬浮液各1 mL 细胞呼吸时CO2释放量和O2消耗量的差值 (2)只进行有氧呼吸(或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸) 只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸 同时进行有氧呼吸和产生酒精和CO2的无氧呼吸 不变 不变,1.(2011年海南高考)关于细胞呼吸的叙述,正确的是( B ) A.种子风干脱水后呼吸强度增强 B.土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸 C.破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖 D.小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱 解析:本题考查细胞呼吸的相关知识。种子风干过程中自由水含量降低,细胞代谢减弱,呼吸强度降低,A项错。土壤淹水使根系处于无氧环境,进行无氧呼吸,B项正确。破伤风杆菌为厌氧菌,在无氧条件下大量繁殖,如皮肤破损较深处易感染破伤风杆菌,C项错误。小麦种子萌发过
