1、第8课时 细胞的能量“通货”ATPATP的主要来源细胞呼吸知识网络基础梳理 一、ATP的结构、功能、转化1、ATP广泛存在于细胞内，是细胞内的一种_化合物。2、ATP的中文全称是_，结构简式为_。其中A表示_，是由一分子的_和一分子的_组成的。3、ATP可以和ADP相互转化，ADP的结构简式可写为_。ATP转化为ADP时，_能量，ADP转化成ATP时，_能量。这两个反应都需要细胞内的_参与。4、ATP合成所需的能量，在动物体内来自_，在植物体内，除了来自_，还来自_。5、ATP分解释放的能量，可用于_、_、_、某些生物发光、生物发电和大脑思考等各项生命活动。ATP的作用是直接给_提供能量。二、
2、ATP的主要来源细胞呼吸1、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_，释放出能量并_的过程。2、细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸，完成它们的比较表有氧呼吸无氧呼吸主要原料主要场所分解产物释放能量大量能量，大量ATP共同点都需要酶的催化都在温和条件下进行能量都是逐步释放释放出的能量一部分储存在ATP中，一部分转变成热能3、有氧呼吸是一个复杂的过程，可分成三个阶段。在真核生物中，第一阶段发生在_中，第二阶段发生在_中，第三阶段发生在_上。第一阶段将葡萄糖分解成_和_，释放出少量能量；第二阶段是将_彻底分解成_和_，也释放出少量能量；第三阶段，是前两阶段产生的_经过一系列的化学反应，与_
3、结合形成_，并释放_。第三阶段的反应式可写成_。4、有氧呼吸的总反应式为：_ _。5、生物的种类不同，无氧呼吸的产物也不同。酵母菌、大多数植物细胞的无氧呼吸产物是_，反应式为_。乳酸菌、人等动物无氧呼吸的产物是_，反应式为_。三、研究酵母菌呼吸方式的实验1、酵母菌既可进行有氧呼吸，还可进行无氧呼吸。实验中通过通气提供一个有氧条件，通气时，气体通过一个盛有NaOH溶液的锥形瓶，其作用是_，而提供无氧环境的方法是_。2、作为反应容器的锥形瓶，不但要加入酵母菌，还要加入_。3、实验中检测二氧化碳产生的装置是_，有氧条件和无氧条件下，对实验结果比较，特点是_ _。4、无氧呼吸还产生酒精，检测酒精的试剂
4、是_，显_色，若遇酒精，将发生反应，变成_色。 考点突破 考点一、ATP的分子结构、ATP与ADP的相互转化1、ATP分子中有三个磷酸、三个磷酸键，其中有两个高能磷酸键。ATP分解时，是远离腺苷的高能磷酸键断裂，产物为ADP和一个磷酸，而相对较靠近腺苷的高能磷酸键一般不断裂，如果这个高能键断裂，也会释放大量能量，产物为AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸。是组成RNA的基本单位之一。例1、下面关于ATP的叙述，错误的是A细胞质和细胞核中都有ATP的分布BATP合成所需的能量由磷酸提供CATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸D正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化【解析】细胞核虽然不产生ATP，但需
5、要能量，因此，细胞质中的ATP会向细胞核内运输，ATP脱去两个磷酸基后，就是腺嘌呤核糖核苷酸，正常细胞中ATP不断产生，又不断消耗，二者的比值在一定范围内变化。ATP合成所需的能量来自于其它的反应或分子，如有氧呼吸中葡萄糖分解，而不是磷酸。因此B项是错误的【答案】B变式1、在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能说明A、ATP中远离A的P容易脱离B、部分32P标记的ATP是重新合成的C、ATP是细胞内的直接能源物质D、该过程中ATP既有合成又有分解【解析】本题实验可证明ATP在不断地合成和分解，根
6、据我们书籍的理论知道在合成和分解过程中A项和B项中的过程是可以发生的。由于没有其它的反应或过程，无法证实ATP的作用。【答案】C2、产生ATP也是活细胞的特征之一，但不同的活细胞产生ATP的途径和场所不同。细胞类型产生ATP的途径产生ATP的场所植物叶肉细胞等光合作用有氧呼吸叶绿体线粒体和细胞质基质植物根尖细胞等有氧呼吸线粒体和细胞质基质正常动物细胞有氧呼吸线粒体和细胞质基质无氧条件下动植物细胞无氧呼吸细胞质基质酵母菌有氧呼吸无氧呼吸线粒体和细胞质基质细胞质基质乳酸菌等无氧呼吸细胞质基质根瘤菌等有氧呼吸细胞质基质蓝藻等光合作用有氧呼吸细胞质基质例2、下列结构在适宜光照条件下不能产生ATP的是A
7、 细胞质基质B 叶绿体内膜B 叶绿体类囊体D 线粒体内膜【解析】光照条件下，细胞可进行光合作用和呼吸作用，有氧呼吸三个阶段分别发生在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，因此，A、D两项都可；叶绿体进行光合作用产生ATP的阶段是光反应，场所是类囊体，而不是叶绿体内膜。因此，B项错误。【答案】B变式2、下列细胞不能产生ATP的是A 黑暗条件下的叶肉细胞B 无氧条件下的根尖细胞C 放入2mol/L蔗糖溶液中1h的洋葱表皮细胞D 放入0.9%的NaCl溶液中10min的人淋巴细胞【解析】活细胞都能产生ATP，只需要确定哪个细胞是死细胞即可。放入2mol/L蔗糖溶液中1h的洋葱表皮细胞已过度失水死亡，不
8、能产生ATP。【答案】C3、ATP的作用ATP的作用是为生命活动直接提供能量。这里，我们要注意为正常生命活动提供能量的过程是细胞呼吸，光合作用虽然也产生ATP，但它是光反应产生的，用于暗反应。按课本上的分类，有几种类型：（1）转变成光能：如荧火虫发光、海洋鱼类发光（2）转变成电能：如海洋鱼类放电（3）转变成机械能：如用于肌肉收缩（4）用于大脑思考：必修三中我们学过大脑思考实际上兴奋的传导和传递，两个过程都有很复杂的耗能过程，如离子的跨膜运输，递质的合成与释放等等。（5）主动运输（胞吞与胞吐过程也要消耗能量）（6）吸能反应：生物体的吸能反应一般都是合成反应，如把氨基酸合成蛋白质、核苷酸合成核酸、
9、葡萄糖合成淀粉、糖原、纤维素等过程。例3、下列生理过程不受细胞内氧浓度影响的是A神经递质的释放B肌肉不自主地战栗C小肠绒毛上皮细胞吸收水D生长素向胚芽鞘背光侧运输【解析】本题考查这些生理过程是否需要ATP，神经递质的释放属于外排作用，耗能；肌肉战栗要消耗ATP；生长素的运输方式为主动运输，耗能；能量主要来自有氧呼吸，受氧浓度影响；细胞吸水是渗透作用，不耗能。【答案】C变式3、下列生命活动会导致细胞中ADP含量增加的是A植物细胞渗透吸水B三碳化合物的还原C食物淀粉的消化D性激素运输到性腺细胞外【解析】渗透吸水、淀粉分解、自由扩散都不消耗能量，只有三碳化合物的还原要消耗能量，ATP分解产生ADP，
10、ADP增加。【答案】B考点二、探究酵母菌的呼吸方式1、实验前需要了解酵母菌呼吸有关的问题：（1）酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行呼吸（2）有氧呼吸和无氧呼吸的产物中均有二氧化碳（3）无氧呼吸的产物中还有酒精2、根据这些问题设计实验方案：（1）有氧和无氧条件两组（2）用相应的试剂检验呼吸产物3、如何创造有氧和无氧的条件（1）有氧：通入空气。为了不使空气中的二氧化碳影响结果，先使空气通过NaOH溶液，吸收掉二氧化碳。（2）无氧：密闭。为了保证结果准确，应在检测前先放置一段时间，以消耗掉其中的氧气。因此，两组实验中，自变量即为氧气，其它是无关变量，应该相同且适宜，如葡萄糖溶液的含量与浓度、培养的温度
11、，以及实验所用的容器的大小等。4、实验结果A组：澄清的石灰水变混浊，加入酸性的重铬酸钾后颜色不变，仍为橙色B组：澄清的石灰水变混浊，加入酸性的重铬酸钾后变绿色。例4、下列测定能说明在某状态下酵母菌具体的呼吸方式的是A 消耗了葡萄糖，产生了酒精B 消耗了氧气，产生了二氧化碳C 没有氧气的消耗，但有二氧化碳的产生D 酵母菌的数量发生变化【解析】酵母菌不论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，都会消耗葡萄糖、产生二氧化碳，酵母菌还可能同时进行两种呼吸方式。A项可说明酵母菌进行了无氧呼吸，不能说明是否进行有氧呼吸，同样B项也不能说明是否进行了无氧呼吸，C项没有氧气消耗，有二氧化碳产生，说明没有进行有氧呼吸，只进行
12、无氧呼吸，而D项也是错误的，酵母菌的数量变化与有氧呼吸和无氧呼吸的方式无直接关系，即使都出现增长。【答案】C变式4、下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。以下说法中正确的是A实验需要在黑暗条件下进行B装置1的作用是吸收进入空气中的二氧化碳C连续通气状态下，4中的澄清石灰水会越来越混浊D若停止通气，3中将立即会产生酒精【解析】由于酵母菌不会进行光合作用，没有必要考虑光合作用对实验的影响，同时，光照也不会对酵母菌的繁殖和代谢造成影响，因此没有必要放在暗处进行；酵母菌培养液中的葡萄糖和石灰水的氢氧化钙都是有限的，反应不可能一直进行下去；停止通气，容器空间内和溶液中还有氧气，不会立即开始进行无氧呼吸
13、。【答案】B考点三、有氧呼吸和无氧呼吸的过程1、线粒体的结构双层膜，内膜向内折叠形成嵴，可增大内膜的表面积，嵴的周围充满基质，基质和内膜上有与有氧呼吸有关的酶。注意：在描述线粒体结构和有氧呼吸的场所时，“基质”一定要写成“线粒体基质”2、有氧呼吸和无氧呼吸的过程及场所阶段有氧呼吸无氧呼吸第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸，并产生H和能量CHO2CHO+4H+能量细胞质基质第二阶段丙酮酸分解成二氧化碳，并产生H和能量2CHO6CO+4H+能量丙酮酸和H转变乳酸，或酒精和二氧化碳线粒体基质细胞质基质第三阶段前两阶段产生的H和氧气反应生成水，释放大量能量24H+6 O12HO+能量线粒体内膜注意：有氧呼吸三
14、个阶段都有能量释放，而无氧呼吸第二阶段无能量释放。3、关于能量有氧呼吸和无氧呼吸过程中释放的能量，都是一部分储存到ATP中，另一部分以热能散失。其中，在有氧呼吸中，1mol葡萄糖分解，共释放能量2870KJ，其中1161KJ的能量储存在ATP中，其它能量都以热能散失了。储存在ATP中能量约占40%，按上一节内容，1mol高能磷酸键断裂释放的能量约为30.54KJ，则1161KJ的能量相当于合成38molATP。若进行无氧呼吸分解成乳酸，共释放能量196.65KJ，其中储存在ATP中的能量为61.08KJ（相当于2molATP），约占总能量的31%。而这个值在分解成酒精和二氧化碳的过程中更低。例
15、5、下图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶1、酶2和酶3依次分别存在于A线粒体、线粒体和细胞质基质B线粒体、细胞质基质和线粒体C细胞质基质、线粒体和细胞质基质D细胞质基质、细胞质基质和线粒体【解析】酶1催化有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，酶2催化的反应是有氧呼吸的第二和第三阶段，发生在线粒体中，酶3催化的反应是无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中。【答案】C变式5、有氧呼吸和无氧呼吸的相同点是反应场所都有线粒体 都需要酶的催化 反应场所都有细胞质基质 都能产生ATP 都经过生成丙酮酸的反应 都能产生水 反应过程中都能产生H 都能把葡萄糖彻底氧化分解A B C D 【
16、解析】在线粒体内进行反应，将葡萄糖彻底分解产生水，仅是有氧呼吸的特点，无氧呼吸不具备。【答案】C课时作业1下列对ATP的叙述中，错误的是（ ）A它所含的腺苷是组成RNA的成分B它的分子中含有两个高能磷酸键C它是肌肉收缩的直接能源物质D它在细胞内可以大量储存【解析】ATP是三磷酸腺苷的简称，腺苷由一分子腺嘌呤、一分子核糖组成，再加上一分子磷酸就是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一；ATP分子中含有两个高能磷酸健，远离A的高能磷酸键容易断裂，也容易形成；生物体生命活动的直接能源是ATP，ATP水解时释放的能量直接用于各项生命活动，如肌肉收缩、腺体分泌等；ATP在细胞内的含量很少，ATP维
17、护细胞不断供能的机制是ATP与ADP的不断转化。【答案】D2.下列有关ATP的叙述，正确的是（ ）A.无氧条件下，植物叶肉细胞进行光合作用是细胞ATP的唯一来源B.有氧状态下谷氨酸棒状杆菌在线粒体内合成ATPC.ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成D.有氧条件下，植物根毛细胞的线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATP【解析】无氧条件下，植物叶肉细胞进行光合作用产生ATP，进行无氧呼吸也可产生ATP；谷氨酸棒状杆菌属于原核细胞，不含线粒体；根毛细胞中不含叶绿体。【答案】C3.在不同的生物体内，相同的是（ ）A.ATP水解后能量的用途B.ADP转化成ATP所需能量的来源C.ADP转化成ATP的场
18、所D.一分子ATP中高能磷酸键的数目【解析】ATP水解后能量可用于吸收无机盐离子、细胞分裂等各项生命活动；ADP转化成ATP所需能量可来自光合作用所固定的太阳能，也可来自细胞呼吸分解有机物释放的化学能；ADP转化成ATP的场所可以是叶绿体、细胞质基质、线粒体。【答案】D4下列过程能使ADP含量增加的是（ ）A消化道内蛋白质的消化B线粒体内H与O2的结合C叶绿素a失去电子D细胞分裂时纺锤丝的收缩【解析】ADP增加意味着ATP不断水解释放能量，即相关生理活动要消耗能量。经分析，消化道内蛋白质消化即蛋白质在蛋白酶作用下水解，不需要消耗能量；线粒体内H与O2结合会产生大量的ATP，叶绿体中的叶绿素a失
19、去电子是将光能转化成电能，然后将电能转变成活跃的化学能贮存在ATP中，此过程也要合成ATP；而细胞分裂时纺锤丝的收缩需要消耗能量，ATP水解释能后转化成ADP。【答案】D5.把鼠的肝细胞磨碎后高速离心，细胞匀浆分成a、b、c、d四层。往c层加入葡萄糖，没有CO2和ATP产生，再加入丙酮酸后，马上就有CO2和ATP产生，则c层必定含有（ ）线粒体核糖体细胞质基质ADPA.和B.和C.和D.和【解析】因为c层可分解丙酮酸，而不能分解葡萄糖，所以可确定该层匀浆中一定含有线粒体，且一定不含有细胞质基质。另外ADP是合成ATP的原料，所以c层也一定含有ADP。【答案】C6.比较植物有氧呼吸和无氧呼吸，正
20、确的是A.葡萄糖是有氧呼吸的主要底物，不是无氧呼吸的主要底物B.CO2是有氧呼吸的产物，不是无氧呼吸的产物C.有氧呼吸逐步释放能量，无氧呼吸瞬间释放能量D.有氧呼吸产生还原性氢，无氧呼吸过程中也能产生还原性氢【解析】细胞呼吸是指生物体内有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的过程。无论有氧呼吸还是无氧呼吸，其底物都主要是葡萄糖。有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，都能产生还原性氢和丙酮酸。有氧呼吸和无氧呼吸的能量都是逐步释放。【答案】D7.在植物体的细胞中，葡萄糖分解为丙酮酸的反应（ ）A.既可以在线粒体中进行，也可以在细胞质基质中进行B.既可以在叶肉细
21、胞中进行，也可以在根细胞中进行C.只能在有氧条件下进行，不能在无氧条件下进行D.只能在有光条件下进行，不能在无光条件下进行【解析】葡萄糖分解为丙酮酸是呼吸作用的第一阶段，有氧呼吸和无氧呼吸都进行该过程，是在细胞质基质内进行的，不能在线粒体内进行；呼吸作用的进行与光照无关。【答案】B8在呼吸作用过程中，若有CO2放出，则可推断此过程一定（ ）A是有氧呼吸B是无氧呼吸C不是酒精发酵D不是乳酸发酵【解析】有二氧化碳放出，可能是有氧呼吸，也可能产生酒精的无氧呼吸，这两种情况无法确定，但可以确定不是乳酸发酵。【答案】D9在水稻叶肉细胞的细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质中，产生的主要代谢产物分别是（ ）
22、A丙酮酸、CO2、葡萄糖B丙酮酸、葡萄糖、CO2CCO2、丙酮酸、葡萄糖D葡萄糖、丙酮酸、CO2【解析】在细胞质基质中，可进行有氧呼吸的第一阶段，产生丙酮酸；在线粒体基质中，可进行有氧呼吸的第二阶段，产生二氧化碳；在叶绿体基质中，发生光合作用的暗反应，最终生成以葡萄糖等有机物。【答案】A10、关于细胞呼吸的叙述，正确的是A水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境B荔枝在无O2、保持干燥、零下低温和无乙烯环境中，可延长保鲜时间C快速登山时人体主要是从有机物分解产生乳酸的过程中获得能量D玉米秸秆经酵母菌发酵产生酒精，是通过酵母菌的无氧呼吸来实现的【解析】虽然水稻根部有适应缺氧的结构特点和耐
23、受酒精的能力，但此能力是有限的，不可能长期在缺氧环境中生存；储藏水果应在低氧和零上低温条件下；快速登山时，人的主要能量还是来自于有氧呼吸。【答案】D11如下图所示是有氧呼吸过程的图解，据图回答：(1)呼吸过程是从_开始的，有氧呼吸的全过程分为_个阶段。(2)在有氧呼吸的过程中，释放的CO2是在第_阶段产生的；H2O是通过第_阶段形成的；产生ATP最多的是第_阶段。(3)有氧呼吸中氧的作用是_。(4)写出有氧呼吸的总反应式：_。【解析】在有氧呼吸过程中，第一阶段将1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，脱下来少量H(4个氢)，释放少量能量，形成少量ATP；第二阶段将丙酮酸彻底分解成CO2，消耗6分子
24、水，脱下来20个H，释放少量能量，形成少量ATP；第三阶段将前两个阶段脱下的氢经过一系列反应，与氧结合而形成12分子水，释放大量能量，形成大量ATP。从上述过程可以看出，CO2产生于第二阶段，O2用于第三阶段的反应，水生成于第三阶段，释放能量最多的是第三阶段。【答案】(1)葡萄糖三(2)二三三(3)与氢结合生成水，生成大量的ATP(4)C6H12O66H2O6O26CO212H2O能量12、生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下：（1）反应中，可在人体细胞中进行的是_。（2）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为_。（3）在反应中，必须在有氧条件下进行的是_。【答案】（1）（2）有
25、氧呼吸产生了水（3）13.下图表示人体有氧呼吸的过程，其中表示相关过程，甲、乙表示相应物质。请据图回答：(1)图中物质乙表示_，过程的正常进行，还需要_作为反应物。(2)图中热能产生的意义在于_。(3)运动员短跑后会出现肌肉酸痛现象，主要原因是肌细胞中产生了乳酸，图中代表乳酸浓度变化的曲线是_。现代健身提倡进行有氧运动，请举出一个具体的例子并说明此运动类型的优点：_。【解析】从图可知，物质乙为有氧呼吸，第2阶段产物，故为CO2，此阶段需消耗水，呼吸作用产生的热能可用于体温的维持。人体无氧呼吸产物为乳酸，不仅可引起肌肉酸痛，而且放能少，若慢跑等有氧运动则可避免此现象发生。【答案】(1)二氧化碳水
26、(2)维持人体正常的体温(3)C如慢跑等，优点是不至于细胞因无氧呼吸产生大量乳酸，使肌肉酸痛乏力14在科学研究中常用呼吸熵（RQ=释放的二氧化碳量/消耗的氧气量）表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如下图。关闭活塞，在25下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x和y（mm）。x和y值反映了容器内气体体积的减少。请回答：（1）装置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是_。（2）x代表值_，y代表_值。（3）若测得x=200（mm），y=30（mm），则该发芽种子的呼吸熵是_。（4）若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ值，则应将该装置放于何种条
27、件下进行，为什么？_。（5）为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置。对照装置的容器和小瓶中应分别放入_，设置对照装置的目的是_。【解析】由于呼吸底物的不同所以消耗氧气和产生二氧化碳的量并不一定相同。通常以葡萄糖为呼吸底物，所以呼吸熵为1。根据装置，X表示消耗氧的体积，Y表示消耗氧和释放二氧化碳的体积之差通过观察X和Y的数据，可以知道二氧化碳的体积数量，进而可以获得该呼吸熵值。为了排出环境因素造成的液滴移动，所以对照装置中要把氢氧化钠换成水，把种子去掉或者放入死种子。【答案】（1）吸收呼吸作用产生的二氧化碳（2）消耗氧的体积消耗氧和释放二氧化碳的体积之差（3）0.85（4）黑暗。避免因幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用的气体量的变化（5）死的发芽种子和蒸馏水用于校正装置1和2内因物理因素（或非生物因素）引起的容积变化
