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1、第10讲细胞的能量“通货”ATPATP的主要来源细胞呼吸一、ATP有关知识1ATP的结构、功能和利用(1)结构：ATP的结构简式是 ，一个ATP分子中含有一个腺苷，两个 ，三个 。(2)功能：是一种高能磷酸化合物，直接给细胞的生命活动 。(3)利用：ATP可用于 、生物发电和发光、 、大脑思考及各种吸能反应。 主干知识整合APPP高能磷酸键高能磷酸键磷酸基团磷酸基团提供能量提供能量主动运输主动运输肌肉收缩肌肉收缩2ATP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 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，
2、同时与 结合，重新形成ATP。 远离腺苷远离腺苷一个磷酸基团一个磷酸基团(3)ATP形成的能量来源对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自 ，对于绿色植物来说，则来自于 。细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的 。细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸和光合作用细胞呼吸和光合作用共性共性【特别提醒】ATP分分子子去去掉掉两两个个磷磷酸酸基基后后的的剩剩余余部部分分是是腺腺嘌嘌呤呤核糖核苷酸，是组成核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。的基本单位之一。真真核核生生物物合合成成ATP的的场场所所是是线线粒粒体体、叶叶绿绿体体和和细细胞质基质。胞质基质。 二、探究酵母菌细胞呼吸方式1酵母菌在有
3、氧和无氧条件下都能生存，属于 。2检测CO2的产生可使用澄清石灰水或 ，CO2可使后者发生的颜色变化是 。3检测酒精的产生可使用橙色的 ，其在 酸 性 条 件 下 ， 与 酒 精 发 生 化 学 反 应 ， 变 成 。兼性厌氧菌兼性厌氧菌溴麝香草酚蓝溴麝香草酚蓝由蓝变绿再变黄由蓝变绿再变黄重铬酸钾重铬酸钾灰绿色灰绿色三、细胞呼吸的方式1有氧呼吸(1)反应式 。 C6H12O66H2O6O26CO212H2O能量能量细胞质基质细胞质基质葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸+H少量少量线粒体基质线粒体基质少量少量线粒体内膜线粒体内膜大量大量2无氧呼吸(1)反应式分解成酒精的反应式为： 。转化成乳酸的反应式为：
4、 。(2)过程：第一阶段与 完全相同。第二阶段的产物是 。其全过程都在 中进行。 有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第一阶段酒精和二氧化碳或乳酸酒精和二氧化碳或乳酸细胞质基质细胞质基质【特别提醒】 有有氧氧呼呼吸吸过过程程中中，反反应应物物中中的的葡葡萄萄糖糖、水水、O2分分别别在在第第一一、第第二二、第第三三阶阶段段被被利利用用，产产物物中中的的CO2和和H2O分别在第二、第三阶段形成。分别在第二、第三阶段形成。原原核核生生物物无无线线粒粒体体，但但有有些些生生物物仍仍能能进进行行有有氧氧呼呼吸，如硝化细菌。吸，如硝化细菌。1ATP(三磷酸腺苷)结构及特点(1)结构：ATP是由一个核糖、一个腺嘌呤和三
5、个磷酸基团组成。其中腺苷一磷酸与RNA中腺嘌呤核苷酸组成相同。考点一：ATP结构、形成途径及与结构、形成途径及与ADP的相互转化的相互转化高频考点突破2ATP的形成途径的形成途径3ATP与ADP的相互转化ATP分子中，远离A的那个高能磷酸键容易水解和重新生成，这对于细胞中能量的捕获、贮存和释放非常重要。ATP在细胞内含量并不多，但可迅速转化循环利用。如下图所示： ATP的合成的合成ATP的水解的水解反应式反应式ADPPi能量能量ATPATPADPPi能量能量所需酶所需酶ATP合成酶合成酶ATP水解酶水解酶能量来源能量来源光能光能(光合作用光合作用)，化学能，化学能(细胞呼细胞呼吸吸)储存在高能
6、磷酸键中的能量储存在高能磷酸键中的能量能量去路能量去路储存于形成的高能磷酸键中储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动用于各项生命活动反应场所反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部分生物体的需能部分从表上可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。 【对位训练】1ATP是是细细胞胞中中的的能能量量通通货货，下下列列关关于于ATP的的叙述中不正确的是叙述中不正确的是A人人在在饥饥饿饿时时，ATP可可水水解解为为一一个个腺腺苷苷和和三三个个
7、磷酸磷酸BATP的元素组成有的元素组成有C、H、O、N、PCATP中中的的能能量量可可来来自自光光能能和和化化学学能能，也也可可转转化为光能和化学能化为光能和化学能D在在有有氧氧与与缺缺氧氧的的条条件件下下，细细胞胞质质基基质质都都能能形形成成ATP解析本题考查ATP的相关知识。人在饥饿时，ATP水解为ADP和Pi；ATP中含核糖则有C、H、O，含腺嘌呤则有N，含磷酸则有P；光合作用产生ATP的能量来自光能，细胞呼吸产生ATP的能量来自化学能，萤火虫发光ATP中的能量转化为光能，合成物质时ATP中的能量转化为化学能；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段都是在细胞质基质中进行的，产生少量ATP。答案A2(
8、2012山东淄博一模)能产生水和合成ATP的结构是A核糖体B线粒体内膜C叶绿体内膜 D类囊体膜解析核糖体是合成蛋白质的场所，氨基酸通过脱水缩合反应生成肽键和水，但要消耗ATP；在线粒体内膜上既有水的产生也有ATP的产生。叶绿体只在类囊体膜(非内膜)上产生ATP，但不产生水。答案B 1有氧呼吸和无氧呼吸过程图解 考点二：有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析及比较有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析及比较2有氧呼吸和无氧呼吸比较 类型类型有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸必需条件必需条件氧和酶氧和酶不需氧，但必须有酶催化不需氧，但必须有酶催化场所场所细胞质基质细胞质基质(阶段阶段)线粒体线粒体(和和阶段阶段)细胞质
9、基质细胞质基质(和和两阶段两阶段)产物产物CO2和和H2OC2H5OH和和CO2或乳酸或乳酸能量释放能量释放产生大量能量产生大量能量产生少量能量产生少量能量特点特点有机物彻底分解，能量完全有机物彻底分解，能量完全释放释放有机物不彻底分解，能量没完全释有机物不彻底分解，能量没完全释放放联系联系第一阶段完全相同第一阶段完全相同实质相同：分解有机物，释放能量实质相同：分解有机物，释放能量【特别提醒】 不不同同生生物物无无氧氧呼呼吸吸的的产产物物不不同同，其其原原因因在在于于催催化化反应的酶不同。反应的酶不同。原原核核生生物物无无线线粒粒体体，有有些些原原核核生生物物仍仍可可进进行行有有氧氧呼吸。呼吸
10、。微微生生物物的的无无氧氧呼呼吸吸也也称称为为发发酵酵，但但动动植植物物的的无无氧氧呼吸不能称为发酵。呼吸不能称为发酵。有有氧氧呼呼吸吸三三个个阶阶段段都都产产生生ATP，无无氧氧呼呼吸吸，只只在在第一阶段产生第一阶段产生ATP。 【对位训练】3如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是A中数值最大的是B代表的物质名称是氧气C产生的场所是线粒体D原核生物中也能完成图示全过程解析图中表示有氧呼吸三个阶段的反应。分别表示三个阶段合成的ATP，在有氧呼吸的第三阶段产生ATP(图中)的量最多；代表的物质是原料中的H2O，参与第二阶段的反应；产生的阶段属于第一阶
11、段，在细胞质基质中进行；进行有氧呼吸的原核生物能够完成有氧呼吸的整个过程。答案D4(2011潍坊模拟)细胞呼吸为生物生命活动提供了能量，是所有生物体最重要的生理过程之一。下面有关叙述正确的是A无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段不完全相同B无氧呼吸因为分解糖类的效率低，所以释放的能量少C线粒体中能产生CO2的场所是内膜D有氧呼吸第三阶段生成水的同时，伴随着大量能量的释放 解析无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同；无氧呼吸因为分解糖类不彻底，大部分能量储存在未分解的有机物中，所以释放的能量少；线粒体中能产生CO2的场所是基质。答案D 1内部因素遗传因素(决定酶的种类和数量)(1)不同
12、种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，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。 考点三：影响呼吸速率的因素及应用影响呼吸速率的因素及应用2环境因素(1)温度 呼吸作用在最适温度(25 35 )时最强，超过最适温度，呼吸酶的活性降低甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受抑制。生产上常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，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。(2)O2的浓
13、度 在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。(3)CO2浓度从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。 (4)水含量在在一一定定范范围围内内，细细胞胞呼呼吸吸强强度度随随含含水水量量的的增增加加而而加强，随含水量的减少而减弱。加强，随含水量的减少而减弱。在在作作物物种种子子的的储储藏藏时时，将将种种子子风风干干，以以减减弱弱细细胞胞呼吸，减少有机物的消耗。呼吸，减少有机物的消耗。【对位训练】5 5如如图图是是外外界界条条件件对
14、对细细胞胞呼呼吸吸速速率率的的影影响响曲曲线线图图，请根据图分析说明：请根据图分析说明： (1)从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度在_，AB段说明_。(2)乙图表示酵母菌的呼吸情况，则曲线表示_呼吸类型。如果在瓶中培养酵母菌时，测定出瓶中放出CO2的体积与吸收O2的体积比为54，这是因为有_(比例)的酵母菌在进行曲线所示的呼吸类型(假设两种细胞呼吸的速率相等)。(3)由甲、乙两图可知，贮存水果时应选择_(低温、适温、高温、无氧、低氧、高氧)的条件。解析(1)由图甲可以看出，B点是细胞呼吸的相对速率的最高点，因此，B点对应的温度，呼吸最旺盛。AB段曲线逐渐升高，说明随温度的升高(一定范围内)呼吸速
15、率加快。(2)乙图中曲线随氧气浓度的升高，呼吸强度逐渐增强，后来稳定，则曲线代表有氧呼吸。曲线随氧气浓度增加而下降，说明代表无氧呼吸。有氧呼吸O2与CO2产生比为11，由题意知有4份CO2是有氧呼吸产生的，1份为无氧呼吸产生。根据反应式，有氧呼吸时1份 C6H12O66份CO2， 1实验探究过程 考点四：“探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验分析的实验分析2实验中的关键步骤(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混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瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，
16、确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。 【特别提醒】该该实实验验为为对对比比实实验验，有有氧氧和和无无氧氧条条件件下下的的实实验验都都为为实验组。实验组。 【对位训练】6某某生生物物兴兴趣趣小小组组对对酵酵母母菌菌的的细细胞胞呼呼吸吸方方式式进进行行了如下的探究实验。请据题分析作答：了如下的探究实验。请据题分析作答：(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装 要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号：_；无氧条件下的装置序号：_。(2)装置中c瓶的作用是：_。(3)d应封口放置一段时间后，再连通b，其原因是_。解析解答本题的关键：一是弄清各装置的作用。a用于通气条件下的
17、酵母菌培养、b可检验是否有CO2产生、c去除空气中的CO2、d用于不通气条件下的酵母菌培养。二是掌握酵母菌细胞呼吸的类型及异同。有氧呼吸在有氧条件下进行，产生CO2；无氧呼吸在无氧条件下进行，产生酒精和CO2。若探究有氧呼吸，连接的顺序为cab或cbab若探究无氧呼吸，连接的顺序为db。d应封口一段时间后，再连通b，主要目的是使装置内本身存在的O2被彻底消耗，以确保通往澄清石灰水中的CO2是由酵母菌的无氧呼吸所产生。 答案(1)cab(或cbab)db(2)吸收空气中的CO2，排除其对实验结果的干扰(其他合理答案也可)(3)d封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，再连通b，就可以确保
18、通入澄清石灰水的CO2是酵母菌的无氧呼吸所产生的(其他合理答案也可)1根据CO2释放量与O2消耗量判断细胞呼吸状况(1)不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸。(2)无CO2释放只进行产生乳酸的无氧呼吸。(3)酒精产生量等于CO2量只进行产生酒精的无氧呼吸。(4)CO2释放量等于O2的吸收量只进行有氧呼吸。 答题技能培养方法体验细胞呼吸方式的判定方法(5)CO2释放量大于O2的吸收量既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自酒精发酵。(6)酒精产生量小于CO2量既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵，多余的CO2来自有氧呼吸。2根据场所判断试题中有时会画出相关细胞图解，可以作出如下判断：(1)真核
19、细胞：若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行，则为有氧呼吸。(2)原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式的判断应根据产物判断，若只有二氧化碳和水产生则为有氧呼吸，若还有乳酸或酒精产生，则还存在无氧呼吸。 【典例1】将将等等量量且且足足量量的的苹苹果果果果肉肉分分别别放放在在O2浓浓度度不不同同的的密密闭闭容容器器中中，1 h后后，测测定定O2的的吸吸收收量量和和CO2的的释释放量，如下表：放量，如下表： O2浓度浓度变化量变化量01% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25%O2的吸的吸收量收量(mol
20、)00.10.20.30.40.50.60.70.80.8CO2的释的释放量放量(mol)10.80.60.50.40.50.60.70.80.8下列有关叙述中，正确的是A苹果果肉细胞在O2浓度为03%和5%25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸B储藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件CO2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多D苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和CO2【解析】苹果果肉细胞在O2浓度为零时只进行无氧呼吸，O2浓度越过5%时只进行有氧呼吸，超过20%时随O2浓度增加，细胞呼吸不再增强。由表中知CO2释放时最小值为0.4，表明细胞呼吸最弱，有机物消耗最少，适
21、于贮存，所以O2浓度应选5%。【答案】B【典例2】(2012浙浙江江温温州州八八校校联联考考)下下图图表表示示某某植植物物的的非非绿绿色色器器官官在在氧氧浓浓度度为为a、b、c、d时时，CO2释释放放量量和和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是吸收量的变化。下列相关叙述正确的是A氧浓度为a时细胞呼吸最弱B氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的3倍C氧浓度为c时，有氧呼吸强度与无氧呼吸相等D氧浓度为d时，该器官只进行有氧呼吸 【解析】据图可知，CO2的释放量在氧气浓度为c点时最少，因此c点时细胞呼吸最弱。氧气浓度为b时，氧气的吸收量为3，CO2的释放量为8，计算可知无氧呼吸消耗葡萄糖
22、的量是有氧呼吸的5倍。氧浓度为c时，有氧呼吸强度与无氧呼吸不相等，此时O2的吸收量为4，CO2的释放量为6，计算可知无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的1.5倍。氧气浓度为d点，氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等，说明只进行有氧呼吸，无氧呼吸被完全抑制。【答案】D 【典例1】在下列四种化合物的化学组成中，与圆圈中“A”所对应的名称相符合的是 易误警示一、ATP和RNA的结构关系易于混淆A腺嘌呤核糖核苷酸B腺苷C腺嘌呤脱氧核苷酸D腺嘌呤【解析】为双链结构，含T，为DNA；是单链结构，为RNA。四种化合物的“A”依次为腺苷(腺嘌呤核糖)、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤。【答案】D 【纠错
23、笔记】ATP去掉二个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一的腺嘌呤核糖核苷酸。 【典例2】如如图图是是在在微微重重力力环环境境下下测测量量花花生生种种子子萌萌发发时时试试管管中中气气体体体体积积变变化化的的实实验验装装置置。每每个个试试管管中中均均放放10 g用用消消毒毒液液清清洗洗过过(不不影影响响种种子子生生命命力力)的的萌萌发发种种子子。实实验验开开始始时时，U形形管管两两侧侧液液面面相相平平。夹夹紧紧橡橡胶胶管管，在在25下下经经30分分钟钟后后结结束束实实验验，液液面面高高度度变变化化如如图图所所示示。请回答下列问题：请回答下列问题： 二、探究细胞呼吸的实验考虑不全面(1)干
24、重相同的小麦和花生种子，萌发时有氧呼吸释放CO2的量与吸收O2的量的比值，花生种子_(填“大于”“等于”或“小于”)小麦种子。(2)装置中滤纸的作用是_。(3)若发芽的种子有的已长出幼叶，则应将该实验置于黑暗中进行，理由是_。(4)由于外界温度、压强的改变会导致气体体积的改变，所以还应再设置一对照装置。该装置的试管中应放入_。【常见错误】(1)易错填为“大于”或“等于”；(2)易错填为“吸收溶液”或“过滤”；(4)易错填为“被煮熟的发芽种子和蒸馏水”或“等量的蒸馏水”。【答案】(1)小于(2)增大CO2的吸收面积(3)避免幼苗因光合作用而干扰呼吸作用的气体量变化(4)10 g被煮熟的发芽种子和
25、等量的NaOH溶液【纠错笔记】错填的原因主要是：易错题号易错题号错因分析错因分析(1)分析问题不全面，不具体。分析问题不全面，不具体。 由于不能正确分析由于不能正确分析“花生种子的脂花生种子的脂肪含量高，脂肪与糖相比含较少的氧和较多的氢，有氧呼吸时，肪含量高，脂肪与糖相比含较少的氧和较多的氢，有氧呼吸时，脂肪的耗氧量多于等量的糖脂肪的耗氧量多于等量的糖”，导致得出错误答案，导致得出错误答案(2)不能正确理解实验装置的意图不能正确理解实验装置的意图(或目的或目的)。图中滤纸一半在。图中滤纸一半在NaOH溶液中，一半在溶液中，一半在NaOH溶液外，滤纸能吸收溶液外，滤纸能吸收NaOH溶液，这就增溶液，这就增大了大了CO2的吸收面积的吸收面积(4)不能充分体现设计对照实验的原则。本题考查的是无关变量不能充分体现设计对照实验的原则。本题考查的是无关变量(外外界温度、压强的改变等界温度、压强的改变等)对实验的影响，应设计空白对照，空白对实验的影响，应设计空白对照，空白对照能明白地对比和衬托出实验的变化和结果，增强说服力。易对照能明白地对比和衬托出实验的变化和结果，增强说服力。易忽略实验设计的等量原则忽略实验设计的等量原则
