1、第10讲细胞的能量“通货”ATPATP的主要来源细胞呼吸考纲要求1.ATP在能量代谢中的作用()。2.细胞呼吸()。3.实验：探究酵母菌的呼吸方式。一、细胞的能量“通货”ATP1 写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。(1)结构简式：APPP。(2)A：腺苷；P：磷酸基团。2 图中是高能磷酸键，其中远离A的高能磷酸键易形成和断裂。3 图中为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。4 写出ATP与ADP相互转化的反应式：ATPADPPi能量。5 ATP的来源(1)动物和人：呼吸作用。(2)绿色植物：呼吸作用和光合作用。判一判1 ATP、ADP、叶绿体、线粒体、核糖
2、体等物质和结构中一定含核糖，而酶中一定不含核糖 ()提示只要有RNA的地方就有核糖，有少数酶的化学本质为RNA。2 根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体 ()提示还有细胞质基质。3 叶绿体产生ATP必需有光，线粒体产生ATP必需有氧 ()4 有光条件下只有叶绿体能产生ATP，有氧条件下只有线粒体能产生ATP ()二、细胞呼吸的方式1 有氧呼吸(1)过程(2)反应式：C6H12O66H2O6O26CO212H2O能量。2 无氧呼吸(1)场所：细胞质基质。(2)条件：无氧和多种酶。(3)生成物：酒精和二氧化碳或乳酸。(4)反应式产物为酒精：C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量。产物为乳
3、酸：C6H12O62C3H6O3少量能量。判一判1 无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应 ()提示无氧呼吸也是呼吸作用，其本质也是氧化分解释放能量。2 水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度 ()提示低氧环境中消耗有机物最少，并不是完全无氧环境下。3 有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中 ()提示有氧呼吸包括三个阶段，分别在细胞质基质和线粒体两个场所中进行。4 人体剧烈运动时，CO2/O21，即CO2既可在线粒体又可在细胞质基质中产生 ()中。国教。育出。版网提示人体无氧呼吸产生乳酸，无CO2产生，即CO2只能通过有氧呼吸在线粒体中产生，故CO2/
4、O21。5 无氧呼吸对生物体都有害 ()6 有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸 ()考点一ATP的结构与作用1 完善ATP的结构图示(1)由结构图示可知组成元素有C、H、O、N、P。(2)由结构图示可看出，ATP的结构特点可概括为“一、二、三”，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。2 ATP的形成途径3 ATP与ADP的相互转化易错警示对ATP和ADP之间的相互转化是不可逆反应的分析(1)反应条件不同： ATP分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。(2)能量来源不同：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，供代谢消耗，
5、这个能量不能再反过来用于合成ATP，而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能。(3)反应场所不同：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多，凡是生命活动需要能量的地方都有ATP的分解。中+国教+育出+版网1 某同学对细胞内的葡萄糖、脂肪、ATP进行了如下总结，你认为不合理的是 ()A葡萄糖是生命的燃料BATP分子中含有的化学能比葡萄糖的多C脂肪的氧化分解能生成ATP，脂肪的合成需消耗ATPDATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速答案B解析葡萄糖是细胞呼吸最常利用的物质，有生命的燃料之称。1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量为2 870 kJ。
6、ATP中高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，故1 mol ATP分子含有的化学能小于30.54391.62 kJ。脂肪作为主要储能物质，氧化分解释放的能量，部分用于合成ATP，部分以热能的形式散失掉；脂肪属于生物大分子，在合成时需消耗ATP。细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速，保证了细胞持续的能量供应。2 下列有关ATP的叙述，不正确的是 ()A人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATPB在平静和剧烈运动状态，细胞内ATP的含量都能保持动态平衡CATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成DATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示
7、的不是同一种物质答案C解析ATP是生命活动的直接能源物质，ATP中有两个高能磷酸键，但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。1 ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中表示的含义不同，如图：(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；(2)DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；(3)RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；(4)核苷酸中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。2 生物体内的能源物质分类分类内容主要能源物质糖类(提供70
8、%左右的能量)直接能源物质ATP最终能源太阳能储能物质脂肪、淀粉(植物)、糖原(动物)主要储能物质脂肪一般不供能的能源物质蛋白质考点二分析比较有氧呼吸与无氧呼吸的过程1 完善细胞呼吸的过程图解2 在有氧呼吸总反应式中标出氧元素的来源和去路3 比较有氧呼吸和无氧呼吸项目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O2、酶不需O2、需酶产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量特点有机物彻底分解，能量完全释放有机物没有彻底分解，能量没有完全释放相同点联系葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同实质分解有机物，释放能量，合成ATP意义为生物体的各项生命活动提供能量易错警示有关细胞呼吸的4
9、个易错点：(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸发酵。(2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。(3)无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解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是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。3 将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是 ()A甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸B乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消
10、耗的葡萄糖多C丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少D丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体答案D解析据O2与CO2的比例4 有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示：氧浓度(%)abcd产生CO2的量30 mol9 mol12.5 mol15 mol产生酒精的量0 mol9 mol6.5 mol6 mol下列叙述错误的是 ()A氧浓度为a时只进行有氧呼吸Bb值对应的氧浓度为零C氧浓度为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6 molD氧浓度为d时，有1/3的葡萄糖用于酒精发酵答案D解析根据表格信息，结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可判断：在氧浓度为a时酵
11、母菌只进行有氧呼吸，b时只进行无氧呼吸，c、d时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。氧浓度为d时有氧呼吸产生CO2的量为1569(mol)，消耗葡萄糖1.5 mol，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，消耗葡萄糖3 mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。细胞呼吸类型的判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：1无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。2不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸，此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。3当CO2释
12、放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小。4当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：(1)若，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。(2)若，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势。(3)若，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。考点三聚焦细胞呼吸的环境因素及应用1 温度(1)曲线模型：如右图。(2)模型解读：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
13、呼吸最强。超过最适温度时，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。低于最适温度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。(3)应用：低温下贮存蔬菜水果。温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。2 O2浓度(1)曲线模型：如右图。(2)模型解读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。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)。(3)应用：贮藏水果、蔬菜、种子时，降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精过多，导致腐烂。3 含水量(1)曲线模型：如右图。(2)模型解读：在一定
14、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。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(3)应用：作物栽培中，合理灌溉。4 CO2浓度(1)曲线模型：如右图。(2)模型解读：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。(3)应用：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。易错警示细胞呼吸原理在生产生活中的6点应用举例(1)“创可贴”包扎伤口，为伤口创造疏松透气的环境，从而防止厌氧菌繁殖。(2)工业发酵罐酿酒，先通气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。(3)稻田需要定期排水，促进根细胞有氧呼吸，防止无氧呼
15、吸产生的酒精毒害细胞。(4)作物栽培需中耕松土，防止土壤板结，促进根细胞有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收。(5)粮食种子保存：零上低温、低氧、干燥；果蔬贮藏：零上低温、低氧、中等湿度。(6)提倡慢跑，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。5 如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中，不正确的是 ()A番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质B光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 时比15 时更强C低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实D贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关答案C解析番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生二氧化碳，有氧呼吸第二阶段在
16、线粒体中产生二氧化碳，无氧呼吸在细胞质基质中产生二氧化碳，A项正确。计算“8 时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”与“15 光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”，进行比较可知，B项正确。图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于果实的贮存，C项错误。温度降低会使与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D项正确。技法提炼蔬菜、水果与种子储藏条件的区别蔬菜和水果应放置在零上低温、湿度适中、低氧的条件下，而种子应储藏在零上低温、干燥、低氧条件下，其目的都是降低呼吸作用，减少有机物
17、的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故造成它们在储藏条件上的差异。实验八探究酵母菌细胞呼吸的方式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)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。2 实验流程思考(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2的原因是什么？(2)B瓶应封口放置
18、一段时间后再连通盛有澄清石灰水锥形瓶的原因是什么？提示(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完全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，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。6 不考虑大气压强、温度等变化的影响，从下面装置中挑选装置进行实验，探究某生物的细胞呼吸方式，写出预期结果及结论。本题的实验目的是探究某生物的细胞呼吸方式，因此要设置两套细胞呼吸装置。两套细胞呼吸装置中的单一变量是NaOH溶液与蒸馏水，其他所有项目应该一致。加蒸馏水的装置内气压的变化是由C
19、O2与O2共同决定的，因此选装置一和装置二。预期结果和结论分别是：(1)若装置一着色液左移，装置二着色液不动，则表明该生物只进行有氧呼吸；(2)若装置一着色液不动，装置二着色液右移，则表明该生物只进行无氧呼吸；(3)若装置一着色液左移，装置二着色液右移，则表明该生物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。(1)有同学认为装置三也是必要的，你认为有必要吗？_。(2)若实验时装置一和装置二中的着色液均左移，呼吸底物还只是葡萄糖吗？_。答案(1)没有必要(2)不只是葡萄糖选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究细胞的呼吸类型。1 实验材料分析(1)装置一、二中试剂的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作为
20、对照。(2)在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。2 实验结果分析装置一装置二结果红色液滴左移红色液滴不动只进行有氧呼吸红色液滴不动红色液滴右移只进行无氧呼吸红色液滴左移红色液滴右移既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸序号错因分析正确答案序号错因分析正确答案概念区分不清细胞质基质对小麦种子无氧呼吸的产物分辨不清酒精没有根据图示作答过程没有答到问题的实质在相关酶的作用下尽可能的将能量转移到ATP中表述不到位增大吸收CO2的面积没有审清“因物理因素引起的气体体积变化”将甲、乙两装置中萌发的小麦种子换成等量的煮沸杀死的小麦种子分不清“或”、“和”的含义有氧呼吸和无氧呼
21、吸教师备课资源1有氧呼吸三个阶段的比较 阶段项目第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖丙酮酸和水还原氢和氧气生成物丙酮酸和还原氢二氧化碳和还原氢水产生ATP数量少量少量大量需要ATP情况需要不需要不需要与氧的关系无关无关有关2 无氧呼吸的过程与分析(1)无氧呼吸的过程(2)不同生物无氧呼吸的产物不同生物无氧呼吸产物植物大多数植物细胞，如根细胞酒精和CO2马铃薯块茎、甜菜块根乳酸动物乳酸微生物乳酸菌等乳酸酵母菌等酒精和CO23 三种类型细胞呼吸比较 类型比较有氧呼吸无氧呼吸(产物为酒精)无氧呼吸(产物为乳酸)发生范围绝大多数动物和植物、全部好氧微生物多数厌氧及兼性
22、厌氧微生物(如酵母菌)、暂时缺氧状态下的植物细胞乳酸菌、处于暂时缺氧状态下的动物细胞、人体细胞及马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等反应场所细胞质基质和线粒体细胞质基质耗O2状态消耗O2不消耗O2释放能量情况大量少量是否产生H2O产生H2O不产生H2O相同点第一阶段均相同，即：C6H12O62C3H4O34H少量能量；实质相同：均可分解有机物释放能量，为各项生命活动供能4 呼吸作用类型的判断技巧(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)(1)若某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等，则该生物只进行有氧呼吸(或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸)。(2)若某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸(酒精发酵)。(3)若某生物产生的CO2量比消耗的O2量多，则同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。(4)若某生物没有O2的消耗和CO2的产生，则该生物只进行乳酸发酵或者已死亡。(5)无氧呼吸无水生成，若在呼吸作用的产物中有水，则一定进行了有氧呼吸。