2024版高考生物总复习：细胞的能量“货币”ATP细胞呼吸的原理和应用课件

第2讲细胞的能量“货币”ATP细胞呼吸的原理和应用课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求1.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量生命观念通过对ATP的结构和功能，细胞呼吸类型和过程的学习，建立生命的物质与能量观和普遍联系的观点科学思维通过分析ATP的合成、利用过程及对细胞呼吸方式的判断，培养对问题进行推理，并做出合理判断的能力科学探究通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验，培养对生物学问题进行初步探究的能力社会责任通过分析细胞呼吸在生产、生活中的应用实例，关注科技发展知识点一ATP的结构、功能和利用[自主学习]C、H、O、N、P

腺苷磷酸基团特殊的化学键光合作用、细胞呼吸细胞质基质、线粒体、叶绿体[自主检测]1.思考判断(1)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(

)(2)人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP。(

)(3)真核细胞内发生ATP与ADP的相互转化，原核细胞内不发生。(

)(4)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(

)(5)在无氧条件下，只有通过光合作用才能产生ATP。(

)(6)细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系，放能反应一般与ATP的水解相联系。(

)××××××2.深挖教材(1)如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP相当于现金，这种比喻有道理的原因是什么?___________________________________________________________________________________________________________________________________________。

提示：糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用，这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用(2)植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，说明了什么?____________________________________________________________。

提示：生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源知识点二细胞呼吸[自主学习]

CO2或其他产物是否有氧参与有氧呼吸无氧呼吸2.有氧呼吸(1)过程图解：细胞质基质少量ATP

线粒体基质少量ATP

线粒体内膜大量ATP(2)总反应式：__________________________________。

3.无氧呼吸细胞质基质

酒精+CO2乳酸[自主检测]1.思考判断(1)有氧呼吸产物水中的氢来自第一阶段的葡萄糖和第二阶段的丙酮酸。(

)(2)有氧呼吸释放的能量大部分变成热能散失小部分用于合成ATP。(

)(3)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量的ATP。(

)(4)无氧呼吸在细胞质中进行，需要一种酶催化完成。(

)(5)有氧呼吸二、三阶段所需的酶都分布于嵴上。(

)√√×××2.深挖教材(1)细胞呼吸中的[H]实际上是氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化成___________________________________。

(2)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段利用?产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成?____________________________________________________________________________________________________________________。

提示：还原型辅酶Ⅰ(NADH)

提示：有氧呼吸反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段利用；产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成3.热图导析：影响细胞呼吸的环境因素常见曲线模型

(1)图1中各点表示的生物学意义：Q点：不消耗O2，产生CO2⇒只进行_________；

P点：O2吸收量＝CO2生成量⇒只进行________；

QP段(不包含Q、P点)：CO2生成量______(填“大于”“小于”或“等于”)O2吸收量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；

R点：产生CO2量最少⇒组织细胞呼吸作用________。

无氧呼吸有氧呼吸大于最弱(2)图2中，温度对细胞呼吸的影响是通过影响________________________实现的，因此在贮藏种子、水果、蔬菜时应选取________(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。

(3)从图3可看出，细胞呼吸速率与________含量有关，在储存作物种子时应将种子风干，以减弱________，减少________的消耗。

与细胞呼吸有关酶的活性零上低温自由水细胞呼吸有机物ATP的结构和功能深度讲解]1.ATP分子的结构2.ATP和ADP的相互转化3.细胞内ATP合成与水解的生理过程及场所分析ATP的结构和特点(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”?(2)图示b、c、d所示化学键是否相同?其中最易断裂和重建的是哪一个?(3)图示框e的名称是什么?它与DNA、RNA有何关系?【答案】(1)提示：图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。(2)提示：图示b为普通磷酸键，c、d为特殊的化学键，其中d处的键最易断裂和重建。(3)提示：图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。[考向预测](一)ATP的结构与功能(素养目标：生命观念)1.如图为ATP的结构示意图，下列相关叙述中，正确的是

(

)A.图中①是构成DNA和RNA的五碳糖B.图中②指特殊的化学键，在ATP分子中共有3个C.图中③是mRNA与质粒共有的碱基之一D.图中④是构成DNA的基本组成单位之一【答案】C

【解析】图中①是核糖，是构成RNA的五碳糖，A错误；特殊的化学键在ATP分子中有两个，B错误；图中③是腺嘌呤，是mRNA与质粒共有的碱基之一，C正确；图中④表示腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，D错误。(二)ATP与ADP的相互转化(素养目标：生命观念)2.(2022年广东江门三模)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，图表示“ATP－ADP循环”示意图，其中①和②表示过程。下列叙述错误的是

(

)A.①过程的能量可以来自化学能与光能B.②过程有水消耗C.植物细胞在黑暗条件下，过程①只发生在线粒体中D.②过程释放的能量，可用于氨基酸合成蛋白质【答案】C

【解析】①过程为ATP的合成，其所需的能量可以来自化学能与光能，A正确；②过程为ATP水解，需要水参与反应，B正确；植物细胞在黑暗条件下，不能利用光能进行光合作用合成ATP，但可以通过呼吸作用合成ATP，所以过程①可发生在细胞质基质和线粒体中，C错误；②过程ATP的水解释放的能量，可用于物质的合成，如氨基酸合成蛋白质，D正确。细胞呼吸的过程分析[深度讲解]1.有氧呼吸和无氧呼吸过程图解分析(1)有氧呼吸过程中氧元素的来源和去路。(2)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路。项目来源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成水无氧呼吸：还原丙酮酸ATP有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动(3)能量代谢。①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。②细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，小部分转移到ATP中。(4)有氧呼吸与无氧呼吸的比较。2.不同生物的无氧呼吸产物[考向预测](一)考查细胞呼吸的场所和过程

(素养目标：生命观念)1.细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述不正确的是

(

)

A.酵母菌细胞能进行过程①和②或过程①和③B.人体所有细胞的细胞质基质都能进行过程①C.ATP与ADP的比值增加会抑制过程①的进行D.乳酸菌细胞内，过程①和过程④均产生[H]【答案】D

【解析】分析题图可知，①和②过程是有氧呼吸，①和③过程是产生酒精的无氧呼吸，酵母菌是兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行产生酒精的无氧呼吸，A正确；图中①表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，人体所有细胞的细胞质基质中都能进行该过程，B正确；ATP与ADP的比值增加，说明细胞中ATP消耗少，会抑制过程①的进行，C正确；分析题图可知，④是无氧呼吸的第二阶段，不产生[H]，反而消耗第一阶段产生的[H]，D错误。(二)考查细胞呼吸的有关计算(素养目标：科学思维)2.(2022年山东潍坊模拟)将刚采摘的新鲜蓝莓平均分成两份，一份用高浓度的CO2处理48h后，储藏在温度为1℃的冷库内，另一份则直接储藏在1℃的冷库内。从冷藏后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到下图所示的曲线。下列结论错误的是

(

)A.该实验的自变量是储藏天数和是否用高浓度的CO2处理，因变量是CO2与O2的比值B.前10天时，细胞中的ATP来自细胞质基质和线粒体C.第20天未处理组蓝莓产生的酒精量高于CO2处理组D.第40天未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多【答案】D

【解析】根据题意可知，该实验的自变量是储藏天数和是否用高浓度的CO2处理，A正确；前10天细胞进行有氧呼吸，细胞中的ATP来自细胞质基质和线粒体，B正确；第20天，实验组与对照组的比值都大于1，未处理组的比值更大，说明未处理组无氧呼吸作用更强，产生的酒精量更多，C正确；第40天，未处理组产生CO2量是吸收O2量的2倍，说明有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相同，因此无氧呼吸消耗的葡萄糖多，D错误。1.三种依据判断细胞呼吸的类型2.有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精)的有关计算(1)消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数。无氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3(2)消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的CO2摩尔数。有氧呼吸需要的氧气∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数。无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1影响呼吸速率的因素及实践应用[深度讲解]1.内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量)(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同。(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。因素影响机理曲线模型实践应用温度影响呼吸酶的活性：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受到抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受到抑制

①低温下储存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量2.影响呼吸速率的外界因素及机理O2浓度O2作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸)

适当降低O2浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间CO2浓度增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效果

在蔬菜和水果的保鲜中，适当增加CO2的浓度，可提高保鲜效果含水量在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱

将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间3.植物组织细胞呼吸的曲线解读[考向预测](一)考查影响细胞呼吸的因素

(素养目标：科学思维)1.(2022年广东梅州模拟)右图表示气温多变的一天中外界O2浓度的变化与马铃薯块茎的CO2释放情况，下列叙述错误的是

(

)①ab段下降可能是低温抑制了有氧呼吸相关酶的活性②bc段细胞呼吸增强主要原因是O2浓度升高③a点时马铃薯块茎吸收O2的体积几乎等于放出CO2的体积④马铃薯块茎中各种酶发挥作用时所需条件一定相同⑤b点时马铃薯块茎细胞中产生CO2的场所可能有细胞质基质和线粒体A.①③

B.②⑤

C.③④

D.④⑤【答案】D

【解析】马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生乳酸，有氧呼吸产生CO2，即只有有氧呼吸产生CO2，因此曲线ab段下降的原因可能是低温抑制了细胞的有氧呼吸，①正确；bc段细胞呼吸增强的主要原因是O2浓度增加，导致有氧呼吸增强，所以产生的CO2增多，②正确；由于马铃落块茎细胞只有有氧呼吸产生CO2，而有氧呼吸过程中消耗的O2量与产生的CO2量相等，所以a点时马铃薯块茎吸收O2的体积几乎等于放出CO2的体积，③正确；马铃薯块茎中各种酶发挥作用时所需条件不一定相同，④错误；马铃薯块茎细胞中产生CO2的场所只有线粒体，⑤错误。(二)考查细胞呼吸原理的应用(素养目标：社会责任)2.(2021年广东适应性考试)下列所述生产与生活中的做法，合理的是

(

)A.做面包时加入酵母菌并维持密闭状态B.水稻田适时排水晒田以保证根系通气C.白天定时给栽培大棚通风以保证氧气供应D.用不透气的消毒材料包扎伤口以避免感染【答案】B

【解析】做面包时加入酵母菌，让其先进行有氧呼吸大量繁殖，再通过无氧呼吸产生CO2，使面包蓬松，而不能维持密闭状态，A错误；适时排水晒田可以保证根系通气，有利于其有氧呼吸，B正确；白天定时给栽培大棚通风以保证CO2供应，C错误；应该用透气的消毒材料包扎伤口以抑制厌氧菌的繁殖，而避免感染，D错误。探究酵母菌细胞呼吸的方式

(2)细胞呼吸产物的检测。2.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。(2)检测CO2产生的多少的装置如图所示。(3)检测酒精的产生：从A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。3.实验现象条件澄清石灰水的变化/出现变化的快慢重铬酸钾的浓硫酸溶液甲组(有氧)变混浊程度高/快无变化乙组(无氧)变混浊程度低/慢出现灰绿色4.实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下产生CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精，还产生少量CO2。[方法透析]“实验法”判断生物呼吸类型(1)装置。(2)实验原理。(3)结果分析与判定。(4)物理误差的校正。为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，设置如图所示的丙装置，(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。)装置丙注：(1)若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。(2)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。(3)如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。[诊断小练]教材实验的原理和方法某科研小组为探究酵母菌的细胞呼吸方式，进行了如图所示实验(假设细胞呼吸产生的热量不会使瓶中气压升高)，开始时溴麝香草酚蓝溶液的颜色基本不变，反应一段时间后溶液颜色由蓝变绿再变黄。下列有关分析正确的是

(

)A.溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄说明酵母菌的呼吸强度在增强B.溴麝香草酚蓝溶液的颜色一开始基本不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸C.14C6H12O6不能进入线粒体，故线粒体中不能检测出放射性D.实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO2全部来自线粒体

【答案】B

【解析】溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄说明酵母菌呼吸产生的CO2增多，A错误；溴麝香草酚蓝溶液的颜色一开始基本不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸，产生了少量的CO2，B正确；14C6H12O6不能进入线粒体，但其分解形成的丙酮酸能进入线粒体，因此线粒体中能检测出放射性，C错误；实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO2来自有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质和细胞质基质，D错误。1.(2022年广东卷)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中，30℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是

(

)A.该反应需要在光下进行B.TTF可在细胞质基质中生成C.TTF生成量与保温时间无关D.不能用红色深浅判断种子活力高低【答案】B

【解析】大豆种子充分吸水胀大，此时未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行，A错误；细胞呼吸第一阶段可产生[H]且发生在细胞质基质中，故TTF可在细胞质基质中生成，B正确；保温时间较长时，较多的TTC进入活细胞，生成较多的红色TTF，C错误；相同时间内，种胚出现的红色越深，说明种胚代谢越旺盛，据此可判断种子活力的高低，D错误。2.(2022年全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是(

)A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATPB.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成【答案】C

【解析】有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。3.(2022年浙江卷)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是

(

)A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键C.在水解酶的作用下不断地合成和水解D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带【答案】D

【解析】1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成的，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P~P~P，与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下