ATP和细胞呼吸2022年高考生物大一轮复习精讲课件

第三单元细胞的能量供应和运用第2讲ATP与细胞呼吸解读课标能力层级素养目标1.通过对ATP的结构和功能，细胞呼吸类型和过程的学习，建立起生命的物质与能量观和普遍联系的观点；理解能力生命观念2.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；理解能力科学思维3.通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验，掌握对生物学问题进行初步探究的能力；实验探究能力科学探究4.通过分析细胞呼吸在生产、生活中的应用，让学生关注科学、技术和社会发展综合运用能力社会责任ATP的结构、功能和利用细胞呼吸的过程分析影响呼吸速率的因素及实践应用探究酵母菌细胞呼吸的方式知识点一ATP的结构、功能和利用1.1ATP分子结构元素组成：C、H、O、N、P化学组成：1分子腺苷和3分子磷酸基团结构简式：A—P～P～P

结构示意图：腺苷高RNA(AMP)ADPATP(一个_____、两个___________、三个__________)腺苷高能磷酸键磷酸基团

ATP的结构、功能和利用

据图分析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？a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖图示框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。

ATP的结构、功能和利用(不定项)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也是构成DNA和RNA的五碳糖B．图中②指高能磷酸键，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RNA的基本组成单位之一【答案】CD

化合物中“A”的辨析

ATP的结构、功能和利用

题后技巧下面是生物界中能量“通货”——ATP的“循环”示意图。相关叙述正确的是(

)A．组成图中“M”和“N”的元素与动植物体内重要储能物质的组成元素相同B．图中①过程消耗的能量1可来自光能，②过程释放的能量2可转化成光能C．图中“能量2”能为葡萄糖进入人成熟的红细胞直接提供能量D．代谢旺盛的细胞内ATP含量较多，代谢缓慢的细胞内ADP含量较多【答案】B

ADP+Pi+1.2ATP的合成（储存能量）糖类等有机物中的化学能光能细胞呼吸光合作用（绿色植物）（所有生物）场所：细胞质基质、线粒体、叶绿体合成酶ATP能量放能反应

ATP的结构、功能和利用1.3ATP的水解（释放能量）水解酶+Pi+ADP能量ATP场所：活细胞所有部位活细胞所有部位活细胞所有部位活细胞所有部位为各项生命活动提供能量（吸能反应）

ATP的结构、功能和利用1.4ATP和ADP的相互转化A-P~P~P(ATP)A-P~P(ADP)动态平衡能量Pi能量Pi特点：ATP与ADP的相互转化时刻不停的发生并且处于动态平衡中。

ATP的结构、功能和利用ATP与ADP的相互转化是否可逆?

ATP的结构、功能和利用1.5ATP和ADP的比较项目ATP的合成ATP的水解反应式所需酶能量来源能量去路反应场所ADP＋Pi＋能量ATP酶ATPADP＋Pi＋能量酶ATP合成酶ATP水解酶光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在高能磷酸键中的能量储存于形成的高能磷酸键中用于各项生命活动细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位

ATP的结构、功能和利用1.6ATP的利用ATP机械能（如肌细胞收缩）渗透能（如主动运输、胞吞胞吐）电能（如电鳐放电、大脑思考）光能（如萤火虫发光）转化为化学能（如蛋白质合成）热能（如维持体温）

ATP的结构、功能和利用ATP合酶是由凸出于膜外的F1和嵌入膜内的F0两部分构成。当H＋顺浓度梯度穿过ATP合酶时，可使ADP与Pi形成ATP。下列相关叙述错误的是(

)A．ATP合酶能“识别”H＋，也“识别”ADP和PiB．ATP合酶的F1是脂溶性的，而F0是水溶性的C．ATP合酶具有高效性，低温会抑制该酶的活性D．ATP合酶在原核细胞和真核细胞都有分布【答案】B

【2021年广东一模】3.ATP发光法常用于检测食品中的微生物数量，原理如下：提取食品样品中微生物的ATP，加入荧光素荧光素酶复合物；荧光素酶催化ATP水解释放能量使荧光素发出荧光，通过测定样品中的荧光强度推算出ATP浓度，进而推算出活菌数。下列叙述错误的是A.该反应将化学能转化为光能B.检测时，需先将样品中原有的ATP水解酶灭活C.荧光素酶催化ATP水解，唯一产物是ADPD.荧光强度越大，说明样品中的活菌数目越多【答案】C【2021年广州一模】14．当细胞膜内侧的Ca2+与其在细胞膜上的载体蛋白结合时，该载体蛋白可以催化ATP分子末端的磷酸基团转移到载体蛋白上，使载体蛋白磷酸化。磷酸化后的载体蛋白空间结构发生改变，将Ca2+释放到膜外。下列有关叙述，错误的是A．Ca2+的跨细胞膜运输速率不受细胞呼吸的影响B．该Ca2+载体蛋白的空间结构与其功能相适应C．该Ca2+载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶D．该Ca2+载体蛋白能进行Ca2+跨膜逆浓度运输【答案】A【2021年湛江一模】2.下图为动物细胞膜中的H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外的示意图。下列叙述错误的是()A.抑制细胞呼吸会影响H+的运输速率B.H+-ATP酶是在核糖体上合成的C.动物细胞中的ATP都来自线粒体D.H+-ATP酶可使膜两侧H维持一定的浓度差答案:C知识点二细胞呼吸的过程分析细胞呼吸的过程分析ATPADP＋PI能量能量糖类等有机物CO2H2O光热燃烧：剧烈氧化分解氧化分解2.1细胞呼吸的概念细胞呼吸分为：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成ATP的过程.有氧呼吸和无氧呼吸O2细胞呼吸的过程分析C6H12O6(葡萄糖)4[H]2C3H4O3（丙酮酸）能量能量6H2O20[H]6CO2

6O212H2O大量能量（1）C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）酶6CO2+20[H]+能量（少量）（2）2C3H4O3+6H2O酶12H2O+能量（大量）（3）24[H]+6O2C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量

酶2.2有氧呼吸的过程：细胞呼吸的过程分析有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程从而得出有氧呼吸的概念细胞呼吸的过程分析无氧呼吸的概念：在无氧条件下，葡萄糖等有机物在细胞内通过一系列的氧化分解，产生不彻底的氧化产物，如乳酸或酒精和二氧化碳，同时释放出少量能量的过程。C6H12O6(葡萄糖)4[H]2C3H4O3（丙酮酸）能量（1）C6H12O6酶2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+能量（少量）2C2H5OH+2CO2

2C3H6O3（2）2C3H4O3+4[H]酶2C2H5OH+2CO2

2C3H6O32.3无氧呼吸的过程：细胞呼吸的过程分析C6H12O6(葡萄糖)4[H]2C3H4O3（丙酮酸）能量2C2H5OH+2CO2

2C3H6O3细胞质基质一开始地球没有氧气，此时出现的生物是进行无氧呼吸。后来气候变化，地球开始有了氧气，此时出现了好氧菌，所以有氧呼吸不一定是在线粒体进行的，因为好氧菌有有关呼吸作用的酶。o2好氧微生物真核生物02细胞呼吸的过程分析C6H12O6(葡萄糖)4[H]2C3H4O3（丙酮酸）能量2C2H5OH+2CO2

2C3H6O3细胞质基质线粒体内膜o26O212H2O大量能量6CO2

能量6H2O20[H]线粒体基质物质类型阶段场所丙酮酸生成物反应物水反应物生成物CO2生成物氧气反应物(1)有氧呼吸过程中氧元素的来源和去路(2)有氧呼吸中的物质变化的阶段和场所细胞质基质线粒体基质线粒体基质线粒体内膜线粒体基质线粒体内膜第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第二阶段第三阶段2.4细胞呼吸的小结细胞呼吸的过程分析(3)细胞呼吸中[H][和ATP的来源和去路项目来源去路[H]ATP(4)能量代谢有氧呼吸：C6H12O6和H2O有氧呼吸：与O2结合生成水无氧呼吸：还原丙酮酸无氧呼吸：C6H12O6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。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。细胞呼吸的过程分析2.4细胞呼吸的小结(5)有氧呼吸与无氧呼吸的比较项目有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件呼吸场所分解产物物质变化释放能量需要O2、酶和适宜的温度不需要O2，需要酶和适宜的温度第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内全过程都在细胞质基质中CO2和H2OCO2和酒精或乳酸释放大量能量释放少量能量(1)C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量；(2)ADP＋Pi＋能量ATP酶酶(1)C6H12O6C2H5OH＋CO2(或C3H6O3)+少量能量；(2)ADP＋Pi＋能量ATP细胞呼吸的过程分析2.4细胞呼吸的小结项目有氧呼吸无氧呼吸特点相互联系(5)有氧呼吸与无氧呼吸的比较有机物彻底分解，能量完全释放有机物没有彻底分解，能量没有完全释放有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行。二者的实质都是氧化分解有机物、释放能量，形成ATP细胞呼吸的过程分析2.4细胞呼吸的小结（6）无氧呼吸的产物与生物类型无氧呼吸产物生物主要类型酒精和CO2乳酸大多数植物细胞(酵母菌)马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等植物骨骼肌细胞、哺乳动物成熟的红细胞等(乳酸菌)动物细胞呼吸的过程分析2.4细胞呼吸的小结（7）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细胞呼吸的过程分析2.4细胞呼吸的小结(2019年黑龙江大庆铁人中学期末)如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是(

)A．氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍C．氧浓度为c时，不进行无氧呼吸D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等【答案】B

【2021年全国卷】2.某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是（

）该菌在有氧条件下能够繁殖B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2【答案】B【2021年广东一模】13.某同学将一块做馒头用剩的面团(内有活化的酵母菌)装入一个气密性好的塑料袋中，袋内留一些空气，扎紧袋口后放在饭桌上,3小时后发现袋子明显膨胀，第3天发现面团变酸。相关叙述错误的是（）A.开始3小时内酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸B.酵母菌有氧呼吸或无氧呼吸均可产生CO2C.有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同D.面团久放变酸是因为酵母菌无氧呼吸产生乳酸【答案】D【2021年湛江二模】7．玉米具有很强的耐旱性、耐寒性、耐贫瘠性，是优良的粮食作物。下列相关叙述正确的是（）A．玉米种子萌发初期是以有氧呼吸为主B．玉米植株的生命活动涉及到激素调节过程C．被水淹的玉米根进行细胞呼吸时产物是乳酸D．玉米细胞产生CO2的过程发生在有氧呼吸的第三阶段【答案】B【2021年深圳一模】3.有关人体细胞呼吸的叙述错误的是（）A.有氧呼吸第一阶段产生丙酮酸和[H]B.丙酮酸分解为二氧化碳时会产生[H]C.NADH在线粒体内膜被氧化释放能量D.有氧呼吸释放的能量大部分储存于ATP中【答案】D【2020·课标Ⅰ】种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（

）若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多【答案】D【2020·山东卷】癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是()A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATPC.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少【答案】B【2020·浙江卷】下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述，正确的是（）细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸D.若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量【答案】C1.“三看法”判断细胞呼吸的类型只消耗O2或产物中有H2O(2)“二看”物质的量的关系①不消耗O2，释放CO2⇒只进行无氧呼吸产生酒精。②无CO2释放⇒只进行产生乳酸的无氧呼吸。③酒精产生量等于CO2量⇒只进行产生酒精的无氧呼吸。一定存在无氧呼吸一定存在有氧呼吸(1)“一看”反应物和产物产物中有酒精或乳酸细胞呼吸的过程分析

题后技巧④CO2释放量等于O2的吸收量⇒只进行有氧呼吸。⑤CO2释放量大于O2的吸收量⇒既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自酒精发酵。⑥酒精产生量小于CO2量⇒既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自有氧呼吸。(3)“三看”反应场所真核细胞只在细胞质基质中进行只存在无氧呼吸存在有氧呼吸有线粒体的参与细胞呼吸的过程分析知识点三

影响呼吸速率的因素及实践应用3.1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。影响呼吸速率的因素及实践应用3.2影响呼吸速率的外界因素及机理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，提高产量影响呼吸速率的因素及实践应用因素影响机理曲线模型实践应用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3.2影响呼吸速率的外界因素及机理影响呼吸速率的因素及实践应用因素影响机理曲线模型实践应用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影响呼吸速率的因素及实践应用3.2影响呼吸速率的外界因素及机理3.3植物组织细胞呼吸曲线解读(1)图中各点表示的生物学意义Q点：不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸。P点：耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸。QP段：产生CO2量>耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。R点：产生CO2最少⇒此时组织细胞呼吸最弱。(2)在储存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，同时保持低温、适宜湿度条件。影响呼吸速率的因素及实践应用【2021年湛江二模】5．细胞呼吸的原理在生产和生活中得到了广泛的应用。下列有关叙述错误的是（）A．包扎伤口时选用透气的创可贴，可抑制厌氧微生物的繁殖，利于伤口愈合B．及时给花盆里板结的土壤松土，利于植物根系生长和对无机盐离子的吸收C．现代发酵工业中生产青霉素、味精等产品时利用的是微生物的细胞呼吸D．利用麦芽、粮食、酵母菌及发酵罐等，在氧气充足情况下可生产各种酒【答案】D【2021年湛江一模】3．荔枝果实成熟到一定程度，其呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这标志着荔枝果实进入衰老阶段。下列叙述错误的是()A．荔枝果实呼吸作用减弱，产生的CO2量减少B．荔枝果实的呼吸作用增强，会加快果实内糖的消耗C．在低温条件下储藏，可降低荔枝果实的呼吸作用D．喷洒适宜浓度的乙烯利溶液，可延缓荔枝果实的衰老答案：D呼吸熵又称气体交换率(简称RQ)，指生物体在同一时间内，释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比(即RQ＝吸收的O2量(放出的CO2量))，可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。甲图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系，乙图是酵母菌在不同氧气浓度下的两种细胞呼吸类型和二氧化碳生产量，据图分析判断，以下叙述正确的是(

)【答案】BA．乙图中的R点可对应甲图中的c点，此时酵母菌消耗的葡萄糖最少B．甲图中呼吸熵越大，酵母菌细胞进行对应乙图的Ⅰ呼吸越弱，Ⅱ呼吸越强C．乙图中的B点时，酵母菌进行Ⅰ呼吸和Ⅱ呼吸消耗的葡萄糖量相等(已知RB＝BC)D．甲图中的c点可对应乙图的D点，此时及之后细胞呼吸强度将不随氧气浓度变化而变化知识点四

实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式4.1实验原理(1)酵母菌酵母菌是一种单细胞真菌，其代谢类型是兼性厌氧，可用于研究细胞呼吸的不同方式。(2)细胞呼吸产物的检测实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式4.2实验步骤排除空气中CO2的干扰实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式4.3实验现象条件澄清的石灰水的变化/出现变化的时间重铬酸钾—浓硫酸溶液甲组(有氧)乙组(无氧)4.4实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。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。变混浊/快变混浊/慢无变化出现灰绿色实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式4.5实验中的关键步骤(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，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式运用液滴移动情况探究酵母菌呼吸方式的方法(1)欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套装置，如图所示。实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式

知识延伸(2)实验结果预测和结论(见下表)：现象结论装置1装置2液滴左移液滴不动液滴不动液滴右移液滴左移液滴右移只进行有氧呼吸只进行无氧呼吸进行有氧呼吸和无氧呼吸实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式【2021年广东卷】9.秸杆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料，生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并探究细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（

）培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量【答案】D(2019年广东佛山一中期末)酵母菌是高中生物实验中常用的实验材料。以下是某生物兴趣小组以酵母菌为材料开展的相关实验研究装置，下列说法不正确的是A．选用A、B、C装置探究酵母菌有氧呼吸方式时的装置顺序是C→A→BB．探究酵母菌有氧呼吸方式时，设置10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2