讲-细胞的能量“通货”ATP、及ATP的主要来源-细胞呼吸课件

第5章第2讲细胞的能量“通货”——ATPATP的主要来源——细胞呼吸必修一知识内容考试说明ATP在能量代谢中的作用Ⅱ细胞呼吸的基本过程及其原理的应用Ⅱ探究酵母菌的呼吸方式实验探究

一、细胞的能量“通货”——ATP

1．生物体的能源物质

细胞中

、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是

。2．ATP的结构二、细胞呼吸的方式1.有氧呼吸2.无氧呼吸3.ATP与ADP的相互转化

糖类

ATP

探究实验：酵母菌在不同条件下的呼吸方式4.ATP的利用【判断题】(1)(2011·海南高考T3－C)破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖()(2)(2010·新课标全国高考T2－B)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水()(3)(2009·大纲全国高考T1－D)叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用()(4)(2008·广东高考T40－D)苹果储藏期间果肉积累酒精，此时存在无氧呼吸()(5)(2008·广东高考T4－A)叶肉细胞在无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源()××××√1．生物体的能源物质

能源来源能量直接来源主要能源物质生物体内储能物质动物细胞内的储能物质植物细胞内的储能物质最终能源来源ATP糖类脂肪糖原淀粉太阳能能源物质之间的关系：能量代谢过程：2．ATP的结构(1)中文名称：

。

(2)结构简式：

，一个ATP分子中含有一个

，两个

，三个

。

(3)ATP分子中大量的化学能储存在

中。

三磷酸腺苷

A—P～P～P

腺苷

高能磷酸键

磷酸基团

高能磷酸键

APPP高能磷酸键水解30.54kJ/mol

ADPAP~P3．ATP与ADP的相互转化（1）相互转化的反应式

。ATPADP+Pi+能量酶1酶2（2）特点：①时刻不停地发生并处于

之中（正常生活状态下）；②是生物界的

。动态平衡共性（3）ADP转化为ATP所需能量的途径：

人体剧烈运动时会消耗大量ATP，此时ADP会大量积累吗？4．ATP的利用(1)细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由

直接提供能量的。(2)细胞的吸能反应一般与

的反应相联系，放能反应一般与

相联系，即能量通过ATP而转化。ATP

ATP水解

ATP合成

放能反应：呼吸作用释放能量

热能——散失

化学能

ATPADP+Pi

ADP+Pi

能量吸能反应：葡萄糖+果糖蔗糖

细胞内流通的能量“通货”

不同细胞结构ATP与ADP的相互转化（以真核生物为例）

细胞结构ADP→ATPATP→ADP举例细胞膜细胞质基质叶绿体线粒体核糖体高尔基体√√√√√√√√√

【判断题】

1．ATP的组成元素为C、H、O、N、P，其中A的含义是指腺嘌呤，P代表磷酸基团()

2．ATP的结构简式为A—P～P～P，且远离腺苷的高能磷酸键易断裂也易形成()

3．ATP、ADP、叶绿体、线粒体、核糖体等物质和结构中一定含核糖，而酶中一定不含核糖()

4．根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体()

5．叶绿体产生ATP必需有光，线粒体产生ATP必需有氧()

6．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()×××××√1．有氧呼吸反应式:

。(2)过程：H2O→葡萄糖第一阶段第二阶段第三阶段场所：

。物质变化：

。产能情况：

。场所：

。物质变化：

。产能情况：

。场所：

。物质变化：

。产能情况：

。酶C6H12O6丙酮酸(C3H4O3)+[H]CO2+[H]丙酮酸+H2O酶酶[H]+O2H2O细胞质基质少量线粒体基质少量线粒体内膜大量O2→2．无氧呼吸(1)反应式①产生酒精的反应式：

。②产生乳酸的反应式：

。C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量酶酶C6H12O62C3H6O3＋少量能量(2)过程：第一阶段与有氧呼吸第一阶段

。第二阶段的产物是

或

。其全过程都在

中进行。相同

酒精和CO2

乳酸

细胞质基质

(3)能量转化：细胞无氧呼吸过程中，未释放的能量转移到

中(

或

)。是一种

的氧化分解。有机物

酒精

乳酸

不彻底

有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件呼吸场所分解产物释放能量特点相同点相互联系需要氧气，酶、适应的温度不需要氧气，需要酶和适宜的温度细胞质基质(Ⅰ)、线粒体中(Ⅱ)细胞质基质CO2、H2OCO2、酒精或乳酸大量能量少量能量有机物彻底分解，能量完全释放有机物没有彻底分解，能量没完全释放分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要1.第一阶段完全相同2.实质相同，分解有机物，释放能量3.意义相同，为生命活动提供能量，为物质转化提供原料3．有氧呼吸和无氧呼吸的比较【典例】(2011·海南高考)细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述错误的是()A.植物细胞能进行过程①和③或者过程①和④B.真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②C.动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多D.乳酸菌细胞内，过程①产生［H］，过程③消耗［H］B细胞呼吸类型的判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2的释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据，方法如下：气体变化特点判断方法实例无CO2释放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乳酸菌的无氧呼吸不消耗O2，但产生CO2细胞只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积增大酵母菌的无氧呼吸CO2释放量等于O2的消耗量细胞只进行有氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积不发生变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小人体细胞的有氧呼吸当CO2释放量>O2吸收量时，有氧呼吸和无氧呼吸哪一个强度大？CO2释放量：O2吸收量=4:3时，二者强度相等；CO2释放量：O2吸收量>4:3时，无氧呼吸更强；CO2释放量：O2吸收量<4:3时，有氧呼吸更强。【理论指导】选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究酵母菌细胞的呼吸类型。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。选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究酵母菌细胞的呼吸类型。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(1)内因：遗传因素(决定酶的种类和数量)①不同种类的植物呼吸速率不同，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呼吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。③同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。4．影响细胞呼吸的因素

(2)外因：a.温度影响呼吸作用，主要是通过影响呼吸

来实现的。呼吸速率与温度的关系如上图。b.生产上常用这一原理在

下贮藏水果、蔬菜。大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当

温度，

呼吸作用，

有机物的消耗，提高产量。酶的活性降低降低减少①温度温度如何影响呼吸速率？高温和低温的影响是否相同？低温

①当氧气浓度为0时，

细胞只进行

，

Q点对应的纵坐标大小

表示

的强度。

②当氧气浓度在0～10%之间时，

共存，随着氧气浓度增加，

强度减弱，

强度增强。

③当氧气浓度大于或等于10%时，

消失，此后只进行

。但当氧气浓度达到一定值后，

强度不再随氧气浓度的增大而增强。

④当氧气浓度为

时，CO2产生量相对较少，在该氧气浓度下保存瓜果蔬菜效果较好。

⑤氧气吸收量也可以表示有氧呼吸产生

的量，所以，两条实线间的距离可表示无氧呼吸的强度，当两曲线重合时(距离为0)，无氧呼吸强度为

。

②O2的浓度无氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸与无氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸CCO20a.CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用，实验证明，在CO2浓度升高到1%～10%时，呼吸作用明显被抑制。(如图)b.应用：蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度（地窖）④水a.在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。b.应用：通过风干、晒干来储存粮食、种子③CO2⑴用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。

(2)酿酒时

⑶食醋、味精制作：向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。

⑷土壤松土促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素的吸收供应能量；无土栽培时要及时通入空气，避免因无氧呼吸产生酒精而烂根。早期通气——促进酵母菌有氧呼吸，

利于菌种繁殖

后期密封发酵罐——促进酵母菌无氧

呼吸，利于产生酒精5．细胞呼吸原理的应用

⑸贮存粮食、水果的条件——低氧(不是无氧)、低温；但二者差别在含水量方面，粮食要晒干入库，水果要保持一定湿度。

⑹提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。

ATP---三磷酸腺苷

ATP的结构核糖PPP~~腺嘌呤腺苷A—腺苷T—三个（Tri）P—磷酸基团～

—高能磷酸键高能磷酸键三磷酸腺苷与腺嘌呤核苷酸的区别：P核糖腺嘌呤ATP与ADP相互转化的反应式是可逆反应吗？光合作用(光能)、呼吸作用(有机物的化学能)提供用于绝大多数生命活动ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中的反应类型、所需酶、能量的来源和去路及反应场所都不完全相同。但是物质是可循环利用的。

ATP产生量与O2供给量之间的关系曲线⑴在无氧条件下，可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。

⑵随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量随之增加，但当O2供应量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。（1）真核生物

植物——

动物——

真菌——（2）原核生物

自养型细菌——

异养型细菌——

蓝藻——（3）病毒——细胞呼吸、光合作用（叶肉细胞等）细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸、化能合成作用如

。细胞呼吸(有氧、无氧)细胞呼吸（有氧）、光合作用宿主细胞呼吸提供不同生物体形成ATP的生理过程蛔虫有氧：大多数无氧：如

。硝化细菌ATP机械能（如肌细胞收缩）热能（如维持体温）渗透能（如主动运输）电能（如电鳐放电）光能（如萤火虫发光）转化为化学能（各种吸能反应，如葡萄糖和果糖合成蔗糖）葡萄糖+果糖蔗糖

酶能量水解ATP

。1葡萄糖2丙酮酸少量能量少量[H]6H2O6CO2少量能量[H]12H2O大量能量酶酶酶6O2ⅠⅡⅢ细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物最终产物中间产物C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量总反应式：为何两边的H2O不能相互抵消？产物中CO2、H2O在第几阶段生成？CO2中O元素的来源？产物H2O中O元素的来源？能量仅仅是生成ATP的能量吗？第二、三阶段葡萄糖、水氧气反应物水中的氧不用于形成产物水中的氧葡萄糖中C的去向？[H][H]????ⅠⅡⅢ1mol葡萄糖：2870KJ1161KJ：ATP其余：热能微生物的无氧呼吸称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。具体情况总结如下：生物无氧呼吸产生植物大多数植物细胞，如根细胞马铃薯块茎、甜菜块根乳酸动物微生物乳酸菌等酵母菌等原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸有CO2生成一定

乳酸发酵水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物

对细胞有毒害作用酒精和CO2乳酸乳酸酒精和CO2不是酒精C6H12O6能量（少）12H2O

+能量(多）酶酶能量（少）酶细胞质基质线粒体散失散失散失34ATP①②③[H]少2丙酮酸2ATP6CO26H2O[H]多2ATP6O22酒精+2CO2酶2乳酸酶有氧、无氧呼吸最常利用的物质都是葡萄糖。无氧呼吸两个阶段都有能量产生吗？一种生物无氧呼吸能否同时生成酒精和乳酸？无氧呼吸过程中有无[H]产生？会不断积累吗？无氧呼吸过程中有无H2O产生？不同细胞无氧呼吸产物不同，直接及根本原因是什么？能量由第几阶段产生？部分原核生物进行无氧呼吸。兼性厌氧生物：酵母菌厌氧生物：体内寄生虫（如蛔虫）、厌氧细菌（如破伤风杆菌）部分真菌需氧生物：大多数动物、植物、真菌及好氧细菌为何植物、动物细胞能进行无氧呼吸，却属于需氧生物？【高考警示钟】1.真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。2.原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，与有氧呼吸有关的酶分布在细胞膜上。探究实验：酵母菌细胞的呼吸方式提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果,得出结论表达与交流有氧、无氧条件下产生的二氧化碳是否一样多？酒精是在有氧或无氧条件下产生设计方案预期结果实验步骤材料用具实验原理利用酵母菌发面来制作面包或馒头，是利用其哪种呼吸方式？利用其制酒呢？有氧条件时产生的CO2比无氧条件产生的多。无氧条件下产生酒精。【典例】（2010•上海高考）如图是酵母菌发酵实验示意图。其中X、Y、Z分别代表（BTB是溴麝香草酚蓝的英文缩写）（）A.石蜡油、CO2、蓝色B.石蜡油、O2、黄色C.菜油、O2、蓝色D.菜油、CO2、黄色D实验课题探究酵母菌细胞呼吸的方式实验原理1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌，在有氧或无氧条件下都能存活。2、CO2的检测方法（1）CO2使澄清石灰水变浑浊（2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄3、酒精的检测橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。3.怎样控制有氧和无氧的条件？1.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？设计实验步骤4.怎样鉴定有无二氧化碳的产生？如何比较二氧化碳产生的多少？怎样鉴定有无酒精产生？2.本实验的自变量是什么？因变量是什么？思考：培养在条件适宜的培养液中。实验步骤（参考）1.配制酵母菌培养液：向A、B锥形瓶各加入240ml