1、第2讲 细胞的能量“通货”ATP、ATP的主要来源细胞呼吸一、细胞的能量“通货”ATP1.生物体的能源物质细胞中的糖类、脂肪和蛋白质等有机物都储存着化学能,但是直接给细胞的生命活动提供能量的物质是ATP。2.ATP的结构 3.ATP与ADP的相互转化 12(1):ADPPi(2)(3)ATPADPATP酶酶相互转化关系式能量与的相互转化是生物界的共性 即时训练1ATP是生命活动所需能量的直接来源,故称之为“能量分子”。发现“能量分子”形成过程的科学家获得了1997年的诺贝尔化学奖。ATP的结构如下:(3)ATP分子中含有两个PO高能磷酸键,每水解断开一个PO键,反应可释放约30.54 kJ能量
2、。高能磷酸键的断开与形成过程即是能量传递的过程,转化关系式为:ATP ADP AMP,其中ATP与ADP,ADP与AMP的分子式均相差80,则反应b为 。A.释能反应 B.吸能反应 C.水能反应答案:(1)APPP(2)核糖 高能磷酸键 三个磷酸基团(3)B解析:(1)ATP的结构简式是APPP;(2)图中是核糖,是高能磷(1)ATP的结构简式为 。(2)请指出图中所代表内容的名称:,。酸键,是三个磷酸基团;(3)AMP转化为ADP,需要吸收能量,应为吸能反应。二、细胞呼吸的方式1.有氧呼吸(1)反应式。C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量。(2)过程。2.无氧呼吸(1
3、)反应式。产生酒精的反应式为:_。产生乳酸的反应式为:_。(2)过程。第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。第二阶段的产物是酒精和_。其全过程都在细胞质基质中进行。C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量C6H12O6 2C3H6O3+少量能量CO2或乳酸3.探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)选择酵母菌为实验材料的原因。酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧条件下都能生存。(2)产物的检测。试剂现象(颜色变化)CO2澄清的石灰水_水溶液蓝色_酒精在酸性条件下,使用橙色的_橙色_溴麝香草酚蓝黄色重铬酸钾灰绿色变混浊 即时训练2如图为生物体内细胞呼吸过程示意图。据图分析,下列叙述不正确的是()。
4、A.人体在剧烈运动时,所需能量主要由过程提供B.能进行过程的生物体内不一定含有线粒体C.在有氧条件下,过程或将受到抑制D.导致过程不同的原因在于生物体内酶的种类不同答案:A解析:人体在剧烈运动时,由于供氧不足,肌肉细胞会进行无氧呼吸提供能量,但能量主要由有氧呼吸提供;需氧型细菌无线粒体,但能在细胞膜内侧完成过程;在有氧条件下,无氧呼吸过程(或)将受到抑制;不同生物体内酶的种类不同从而导致有氧呼吸过程的差异。项目有氧呼吸无氧呼吸A 呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质B 是否需氧 需氧气参加不需氧气参加C 分解产物 二氧化碳、水二氧化碳、酒精或二氧化碳、乳酸D 释放能量 较多较少 即时训练3
5、下表是人体细胞进行有氧呼吸与无氧呼吸的区别,表中叙述错误的一项是()。答案:C解析:植物无氧呼吸的产物通常是酒精和CO2,但在人体内无氧呼吸的产物只有乳酸。1.组成元素ATP的组成元素包括:C、H、O、N、P。考点一ATP2.结构式及各组分的含义 由简式可看出,ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结,即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP+Pi+能量 ATPATP ADP+Pi+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中 用于各项生命活动3.ATP与ADP的
6、相互转化反应场所细胞质基质、线粒体和叶绿体类囊体薄膜上细胞中的需能部位,如细胞膜、叶绿体基质、细胞质基质、细胞核等关系ATP与ADP的相互转化过程中反应类型、反应所需的酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同,因此二者相互转化的反应不是可逆反应 易错提示ATP分子中含有2个高能磷酸键,里面储存了大量的能量,当细胞需要能量的时候,远离腺苷的那个高能磷酸键能迅速水解释放出大量的能量。当细胞代谢产生较多的能量时,这些能量能使ADP、Pi形成ATP,能量储存在高能磷酸键中。【例1】(2011湖南岳阳模拟)下面关于生物体内ATP的叙述,正确的是()。A.ATP中含有三个高能磷酸键B.ATP可以直接为
7、生命活动提供能量C.ATP化学性质很稳定D.ATP在细胞中含量很多解析:本题解题的关键是明确ATP的结构。ATP中含有两个高能磷酸键,其中远离腺苷的高能磷酸键很容易断裂也很容易重新形成。ATP在细胞中的含量不多,但ATP与ADP的转化十分迅速,维持ATP与ADP的动态平衡。答案:B1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解考点二 细胞呼吸 有氧呼吸的总反应式为: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 需氧、酶不需氧、需酶产物 CO2、H2O酒精和CO2(或乳酸)能量 大量(合成38个ATP)少量(合成2个ATP)2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较与联系相同点 联系 葡萄糖分解为丙酮酸
8、的阶段相同,以后阶段不同实质 分解有机物,释放能量,合成ATP意义 为生物体的各项生命活动提供能量为体内其他化合物的合成提供中间产物3.影响细胞呼吸的因素及应用(1)内部因素。植物种类:阳生植物阴生植物。发育阶段:幼苗、开花期成熟期。不同部位:生殖器官营养器官。因素 原因曲线应用温度 温度主要影响酶的活性。一般来说,在一定温度范围内,呼吸速率随温度的升高而增大 低温下贮存蔬菜、水果大棚蔬菜夜间适当降温以降低呼吸消耗,提高产量(2)外界因素。O2 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
9、酶数量等因素的影响)适当降低氧气浓度,抑制呼吸消耗,延长蔬菜、水果的保鲜时间CO2CO2是细胞呼吸的产物,对细胞呼吸有抑制作用 在蔬菜、水果保鲜中,增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸,减少有机物消耗 易错提示有氧呼吸第一、二阶段产生的H用于第三阶段与O2结合生成水;无氧呼吸第一阶段产生的H用于第二阶段丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸。有氧呼吸中H2O既是反应物,又是生成物,且生成的H2O中的氧全部来自O2。不同生物无氧呼吸的产物不同,是由于催化反应的酶不同。(1)由上图甲中可知,呼吸作用最旺盛时的温度在 点。AB段说明:在一定温度范围内,随着温度升高,呼吸作用 ;温度的变化主要是
10、影响 的活性。【例2】下图是外界条件对植物呼吸作用速率影响曲线,请据图回答问题。(2)上图乙中曲线a表示 呼吸类型。如果曲线a描述的是水稻根细胞的呼吸作用,那么在DE段根细胞内积累的物质是 。曲线b表示的生理过程所利用的有机物主要是 。解析:呼吸作用作为一种生理活动,也是一种酶促反应,因而温度的变化必然因影响酶的活性而影响呼吸作用速率。在一定范围内,温度越高,呼吸作用越强。在实际生活中,人们也常利用温度与呼吸作用这一关系,如冰箱冷藏蔬菜或水果等。无氧呼吸作用会受到环境中氧浓度的影响,通常随着氧浓度增高,无氧呼吸受到抑制。答案:(1)B 加快 酶(2)无氧 酒精 葡萄糖 方法归纳(1)有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,三个阶段进行的化学反应都需要不同的酶来催化。(2)对于真核细胞来讲,有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,主要场所是线粒体(第二、三阶段在线粒体中进行,大量的能量也是在线粒体中生成的);原核细胞虽然没有线粒体,但是也可进行有氧呼吸。