高三生物一轮深度复习课件24细胞呼吸的原理和应用（第2课时）

细胞呼吸的原理和应用第15讲一轮复习第2课时（共3课时）“细胞呼吸”部分机理的解读ATP的产生机制第三阶段的阻断丙酮酸进入线粒体的方式小专题一二三四ADP和Pi进入线粒体及ATP运出线粒体的方式ATP的产生机制葡萄糖丙酮酸H2ONADHH2OO2CO2ATPATPATPNADH第一阶段第二阶段第三阶段由糖分解过程中产生的高能化合物驱动ADP磷酸化形成ATP由电子传递过程中形成的H+浓度驱动ADP磷酸化形成ATPATP合酶琥珀酰辅酶A合成酶甘油磷酸激酶丙酮酸激酶1.有氧呼吸第一阶段中ATP的产生甘油酸-1,3-二磷酸甘油酸-3-二磷酸ATPADP甘油磷酸激酶++CCH2COHHOOPO3POOO2-O核糖腺嘌呤OPPCCH2COHHOOPO32-O核糖腺嘌呤OPPPOOO1.有氧呼吸第一阶段中ATP的产生磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶++CH2POOOO核糖腺嘌呤OPPCCCH3OO核糖腺嘌呤OPPPOOOCOCOO2.有氧呼吸第二阶段中ATP的产生琥珀酰辅酶A琥珀酸ATPADP琥珀酰辅酶A合成酶++CH2核糖腺嘌呤OPP核糖腺嘌呤OPPPOOOCS-CoAOPi+CH2COOPCH2CH2COO辅酶A+HS-CoACOO甘油酸-1,3-二磷酸磷酸烯醇式丙酮酸琥珀酰辅酶A高能化合物ATP(高能化合物)ATP(高能化合物)ADPADP+Pi由糖分解过程中产生的高能化合物驱动ADP磷酸化形成ATP3.有氧呼吸第三阶段中ATP的产生ⅠⅢⅡⅣe-e-e-NADHNAD+琥珀酸延胡索酸O2H2Oe-H+H+H+ADP+PiATPATP合酶①复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ是H+泵，利用电子传递释放的能量，将H+逆浓度泵出线粒体内膜(类似主动运输)②H+顺浓度通过ATP合酶，利用H+的浓度梯度驱动ADP合Pi合成ATPⅠⅢⅡⅣNADHNAD+琥珀酸延胡索酸O2H2Oe-ADP+PiATPH+丙酮酸H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+e-e-e-丙酮酸进入线粒体的方式H+线粒体外膜葡萄糖H+H+H+①线粒体外膜上有孔蛋白，很多物质可以通过，丙酮酸通过孔蛋白通过线粒体外膜。孔蛋白丙酮酸转运体ⅠⅢⅡⅣNADHNAD+琥珀酸延胡索酸O2H2Oe-ADP+PiATPH+丙酮酸H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+e-e-e-丙酮酸进入线粒体的方式H+线粒体外膜H+H+H+②丙酮酸由H+浓度驱动，通过丙酮酸转运体进入线粒体通过线粒体内膜，进入线粒体基质。孔蛋白丙酮酸转运体葡萄糖ⅠⅢⅡⅣNADHNAD+琥珀酸延胡索酸O2H2Oe-ADP+PiATPH+丙酮酸H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+e-e-e-无氧时，丙酮酸不能进入线粒体H+线粒体外膜H+H+H+③氧是电子的最终受体，无氧时，电子传递受阻，H+浓度无法建立，H+就不能驱动丙酮酸进入线粒体基质中。孔蛋白丙酮酸转运体葡萄糖NADHNAD+琥珀酸延胡索酸e-e-e-e-H+H+H+H+H+H+H+H+O2H2OADP+PiATPH+H+丙酮酸H+H+PiATPADPADPPi线粒体内膜H+梯度驱动ATP出线粒体和ADP、Pi进线粒体①H+梯度直接驱动Pi进入线粒体(H+-Pi同向转运)②H+梯度形成电位差驱动ATP与ADP交换(ATP-ADP反向转运)NADHNAD+琥珀酸延胡索酸e-e-e-e-H+H+H+H+H+H+H+H+O2H2OADP+PiATPH+H+丙酮酸H+H+PiATPADPADPPi线粒体内膜总结H+梯度的作用电子传递泵出H+H+梯度电位差驱动ATP与ADP交换H+回流驱动ADP和Pi合成ATP驱动丙酮酸和Pi进入线粒体外膜分布着孔蛋白构成的通道蛋白，丙酮酸可以经此通道通过。而线粒体内膜由于蛋白质含量高导致通透性低，丙酮酸需通过与H+协同运输的方式由膜间隙进入线粒体基质，如图所示。下列叙述错误的是（

）A.线粒体内膜的蛋白质/脂质的比值大于线粒体外膜B.丙酮酸穿过线粒体外膜和内膜的方式均为协助扩散C.H+通过质子泵由线粒体基质进入膜间隙的方式为主动运输D.加入蛋白质变性剂会改变线粒体内膜对H+的运输速率B第三阶段的阻断电子传递链H+梯度ATP合酶鱼藤酮氰化物抗霉素Ａ萎锈灵阻断缬氨霉素生热素(UCP)DNP寡霉素破坏抑制ATP与ADP交换苍术苷抑制ATPADPADP第三阶段的阻断电子传递链H+梯度ATP合酶鱼藤酮氰化物抗霉素Ａ萎锈灵阻断缬氨霉素生热素(UCP)DNP寡霉素破坏抑制ATP与ADP交换苍术苷抑制电子传递阻断剂ATP合酶抑制剂耗氧量和ATP合成减少电子传递受阻、耗氧量减少ATP/ADP交换抑制剂电子传递受阻、耗氧量和ATP合成减少第三阶段的阻断电子传递链H+梯度ATP合酶鱼藤酮氰化物抗霉素Ａ萎锈灵阻断缬氨霉素生热素(UCP)DNP寡霉素破坏抑制ATP与ADP交换苍术苷抑制电子传递阻断剂ATP合酶抑制剂ATP合成减少电子传递受阻电子传递与ATP合成偶联依靠H+梯度偶联解偶联剂电子传递链H+梯度ATP合酶鱼藤酮氰化物抗霉素Ａ萎锈灵阻断缬氨霉素生热素(UCP)DNP寡霉素破坏抑制ATP与ADP交换苍术苷抑制第三阶段的阻断破坏H+梯度破坏H+梯度电子传递加快、耗氧量增加，产热增加ATP合成减少解偶联剂的作用机制①DNP(2,4-二硝基苯酚)的作用机制H+H+H+H+H+H+使膜对H+的通透性增加，将其带到H+浓度低的一边，破坏了跨膜质子梯度，从而使电子传递和ATP形成两个过程分离，不再紧密关联。解偶联剂的作用机制②缬氨霉素的作用机制H+H+H+H+H+H+H+H+这是一类脂溶性物质，将一价阳离子(除H+)从膜间隙转移到线粒体基质，降低膜两侧的电位差，从而使电子传递和ATP形成两个过程分离，不再紧密关联。解偶联剂的作用机制③生热素(UCP)的作用机制H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+UCPUCP在线粒体内膜上形成H+通道，使H+流发生“短路”，不能通过ATP合酶返回到线粒体，从而使电子传递和ATP形成两个过程分离，不再紧密关联。生热素(UCP)是存在棕色脂肪组织中的内源性物质棕色脂肪细胞的线粒体有一种称为解耦联蛋白(UCP)的物质，这种物质使得葡萄糖和脂肪酸分解产生的能量不能转化为ATP(为生物体直接供能的物质)，而只能转化为热能。棕色脂肪组织较多存在于新生儿和幼小哺乳动物体内，因为小家伙们刚生出来，身体的调节功能还比较差，不能通过“打哆嗦”（肌肉颤栗）这种方式产热来抵御外界的寒冷，所以需要棕色脂肪组织的帮助。白色脂肪组织就好比被子，可以起保暖的作用；棕色脂肪组织就好比电热毯，通过产热来帮助机体抵御寒冷。棕色脂肪组织是一种特殊的脂肪组织，与白色脂肪组织不同，它并不会储存多余的脂肪，反而会燃烧脂肪产生热量。正常情况下，细胞依靠线粒体利用能源物质产生ATP，而棕色脂肪细胞依靠名为“UCP1”的线粒体质子通道蛋白将这部分能量转而用于产热。研究发现，一个名为“AIDA”的蛋白质能激活“UCP1”。下列叙述正确的是()A.脂肪在脂肪细胞中以大小不一的脂滴存在，脂滴膜最可能由磷脂双分子层构成B.UCP1应该主要存在于线粒体的基质中，会影响有氧呼吸的第二阶段C.AIDA缺乏者产热能力强，在寒冷条件下维持体温的能力相对较强D.可以开发以UCP1或AIDA为靶点的药物来治疗过度肥胖症D一、探究酵母菌细胞呼吸的方式知识点29：呼吸方式的判断1.实验原理酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。设计和进行对比实验，分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。C6H12O6+6H2O+6H2OCO2+6H2O+能量

C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量

酶酶设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。实验组(有氧)实验组(无氧)对比(相互对照)对比实验实验组(C18O2)对比(相互对照)实验组(H218O)设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。对比实验实验组(32P标记)对比(相互对照)实验组(35S标记)设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。32P标记的噬菌体侵染35S标记的噬菌体侵染对比实验2.实验设计质量分数为10%的NaOH溶液酵母菌培养液酵母菌培养液澄清的石灰水澄清的石灰水接橡皮球(或气泵)AB甲(有氧组实验装置)乙(无氧组实验装置)向A瓶中通气并用NaOH除掉其中的CO2，确保通如澄清石灰水的CO2是有氧呼吸产生的CO2①自变量设置甲组B瓶密闭一段时间后，消耗掉其中的O2，确保通入澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的CO2乙组检测CO2产生速率及是否产生酒精。②因变量检测因变量的检测CO2产生速率是否产生酒精观察澄清石灰水变浑浊的快慢或浑浊程度观察溴麝香草酚蓝溶液变黄(蓝→绿→黄)的时间一段时间后从取A、B中取样，加入酸性重铬酸钾(橙色)，A、B连接澄清石灰水A、B连接溴麝香草酚蓝溶液观察是否有灰绿色出现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）培养酵母菌并探究其细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（）甲乙酵母菌培养液溴麝香草酚蓝水溶液A.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D酵母菌液酵母菌液稀盐酸大理石颗粒蘸有NaOH的脱脂棉蘸有蒸馏水的脱脂棉有氧组实验装置无氧组实验装置掺有红墨水的蒸馏水2.实验设计1.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（）A.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CO2B2.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”（实验I）和“培养液中酵母菌种群数量的变化”（实验II）的叙述，正确的是（）A.实验I、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析B.实验I、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO2C.实验I中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊D.实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室C二、根据呼吸商判定细胞呼吸方式以呼吸底物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1.呼吸商呼吸商V释放的CO2V吸收的O2==1以糖类为底物的有氧呼吸＞1以糖类为底物的有氧呼吸和无氧呼吸＜1以脂肪为底物的有氧呼吸1.若种子只进行以糖类为底物的有氧呼吸，则甲组液滴________，乙组液滴________，2.若种子只进行了无氧呼吸,则甲组液滴________，乙组液滴________。左移不动不动右移萌发的种子NaOH溶液萌发的种子蒸馏水甲组乙组2.呼吸方式判定3.若种子中既存在有氧呼吸又存在无氧呼吸则甲组液滴________，乙组液滴________，4.若种子进行了以脂肪等非糖物质的为底物的有氧呼吸则甲组液滴________，乙组液滴________。左移右移左移左移萌发的种子NaOH溶液萌发的种子蒸馏水甲组乙组2.呼吸方式判定3.呼吸商的测定萌发的种子NaOH溶液萌发的种子蒸馏水甲组乙组甲组测定______________________________的量，记为a；乙组测定______________________________的量，记为b。O2吸收量与CO2释放量的差O2吸收量呼吸商=______________________________|a-b|÷a4.测定的矫正萌发的种子NaOH溶液等量的煮沸的种子NaOH溶液甲组矫正组矫正组的作用：_______________________________________________排除温度等非生物因素对实验结果的干扰若甲组向左移动a(mm)，矫正组向右或向左移动b(mm)，则甲组中实际测定的由种子呼吸消耗的O2引起的移动距离为：___________________。a+b或a-b萌发的种子蒸馏水乙组等量的煮沸的种子蒸馏水若乙组向右移动a(mm)，矫正组向右或向左移动b(mm)，则乙组中实际测定的由种子呼吸消耗的O2与与释放的CO2的差值引起的移动距离为：___________________。矫正组a-b或a+b4.测定的矫正1.某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的细胞呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25℃水浴中，10min后关闭软管夹，随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析正确的是（）A.图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动B.在20～30min内氧气