高考生物一輪復(fù)習(xí)第三單元細胞的能量供應(yīng)和利用第2講細胞的能量“貨幣”ATP細胞呼吸的原理和應(yīng)用課件

第2講細胞的能量“貨幣”ATP細胞呼吸的原理和應(yīng)用課標考情——知考向核心素養(yǎng)——提考能課標要求1.解釋ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)2.說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量生命觀念通過對ATP的結(jié)構(gòu)和功能、細胞呼吸類型和過程的學(xué)習(xí)，建立生命的物質(zhì)與能量觀和普遍聯(lián)系的觀點科學(xué)思維通過分析ATP的合成、利用過程及對細胞呼吸方式的判斷，培養(yǎng)對問題進行推理，并做出合理判斷的能力科學(xué)探究通過“探究酵母菌細胞呼吸方式”的實驗，培養(yǎng)對生物學(xué)問題進行初步探究的能力社會責(zé)任通過分析細胞呼吸在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實例，關(guān)注科技發(fā)展目錄1自主學(xué)習(xí)·鞏固基礎(chǔ)2重難探究·素養(yǎng)達標3實驗平臺·專講專練4典題演練·破解高考知識點一ATP的結(jié)構(gòu)、功能和利用［自主學(xué)習(xí)］C、H、O、N、P腺苷磷酸基團特殊的化學(xué)鍵光合作用、細胞呼吸細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體ADP+Pi+能量ATP［自主檢測］1.思考判斷(1)淀粉水解成葡萄糖時伴隨有ATP的生成。(

)(2)人成熟紅細胞無細胞核和眾多的細胞器，所以不能合成ATP。(

)(3)真核細胞內(nèi)發(fā)生ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，原核細胞內(nèi)不發(fā)生。(

)(4)人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡。(

)(5)在無氧條件下，只有通過光合作用才能產(chǎn)生ATP。(

)(6)細胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，放能反應(yīng)一般與ATP的水解相聯(lián)系。(

)××××××2.深挖教材(1)如果把糖類和脂肪比作大額支票，ATP相當于現(xiàn)金，這種比喻有道理的原因是什么？(2)植物、動物、細菌和真菌的細胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，說明了什么？【答案】(1)提示：糖類和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定，不能被細胞直接利用，這些穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成ATP分子中活躍的化學(xué)能，才能被細胞直接利用(2)提示：生物界具有統(tǒng)一性，也反映種類繁多的生物有著共同的起源

CO2或其他產(chǎn)物是否有氧參與有氧呼吸無氧呼吸2.有氧呼吸(1)過程圖解：細胞質(zhì)基質(zhì)

少量ATP

線粒體基質(zhì)

丙酮酸+H2OCO2+［H］

少量ATP線粒體內(nèi)膜

［H］+O2H2O大量ATPC6H12O6

丙酮酸+［H］

(2)總反應(yīng)式：

。

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量3.無氧呼吸

細胞質(zhì)基質(zhì)乳酸酒精+CO2［自主檢測］1.思考判斷(1)有氧呼吸產(chǎn)物水中的氫來自第一階段的葡萄糖和第二階段的丙酮酸。(

)(2)有氧呼吸釋放的能量大部分變成熱能散失，小部分用于合成ATP。(

)(3)無氧呼吸只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量的ATP。(

)(4)無氧呼吸在細胞質(zhì)中進行，需要一種酶催化完成。(

)(5)有氧呼吸二、三階段所需的酶都分布于嵴上。(

)(6)破傷風(fēng)芽孢桿菌可通過有氧呼吸大量繁殖，較深的傷口需及時清理，注射破傷風(fēng)抗毒血清。(

)××××√√2.深挖教材(1)細胞呼吸中的［H］實際上是氧化型輔酶Ⅰ(NAD+)轉(zhuǎn)化成_______________________________。(2)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧氣分別在哪些階段利用？產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在哪些階段形成？___________________________________________________________________________________________________________________________。

提示：還原型輔酶Ⅰ(NADH)

提示：有氧呼吸反應(yīng)物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段利用；產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在第二、三階段形成3.熱圖導(dǎo)析：影響細胞呼吸的環(huán)境因素常見曲線模型(1)圖1中各點表示的生物學(xué)意義：Q點：不消耗O2，產(chǎn)生CO2?只進行________；P點：O2吸收量=CO2生成量?只進行________；QP段(不包含Q、P點)：CO2生成量

(填“大于”“小于”或“等于”)O2吸收量?同時進行有氧呼吸和無氧呼吸；

R點：產(chǎn)生CO2量最少?組織細胞呼吸作用________。(2)圖2中，溫度對細胞呼吸的影響是通過影響_______________________

實現(xiàn)的，因此在貯藏種子、水果、蔬菜時應(yīng)選取________(填“高溫”“零上低溫”或“零下低溫”)。

無氧呼吸有氧呼吸大于最弱與細胞呼吸有關(guān)酶的活性零上低溫(3)從圖3可看出，細胞呼吸速率與________含量有關(guān)，在儲存作物種子時應(yīng)將種子風(fēng)干，以減弱________，減少________的消耗。

自由水細胞呼吸有機物ATP的結(jié)構(gòu)和功能

［深度講解］1.ATP分子的結(jié)構(gòu)2.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化

3.細胞內(nèi)ATP合成與水解的生理過程及場所

分析ATP的結(jié)構(gòu)和特點

(1)圖示a處應(yīng)為“—H”還是“—OH”？(2)圖示b、c、d所示化學(xué)鍵是否相同？其中最易斷裂和重建的是哪一個？(3)圖示框e的名稱是什么？它與DNA、RNA有何關(guān)系？【答案】(1)提示：圖示a處應(yīng)為“—OH”，因為該五碳糖為核糖。(2)提示：圖示b為普通磷酸鍵，c、d為特殊的化學(xué)鍵，其中d處的鍵最易斷裂和重建。(3)提示：圖示框e為腺嘌呤核糖核苷酸，它是構(gòu)成RNA的基本單位之一，當發(fā)生逆轉(zhuǎn)錄時，它可與DNA鏈中的胸腺嘧啶脫氧核苷酸配對。［考向預(yù)測］(一)ATP的結(jié)構(gòu)與功能(素養(yǎng)目標：生命觀念)1.如圖為ATP的結(jié)構(gòu)示意圖，下列相關(guān)敘述中，正確的是(

)A.圖中①是構(gòu)成DNA和RNA的五碳糖B.圖中②指特殊的化學(xué)鍵，在ATP分子中共有3個C.圖中③是mRNA與質(zhì)粒共有的堿基之一D.圖中④是構(gòu)成DNA的基本組成單位之一C

【解析】圖中①是核糖，是構(gòu)成RNA的五碳糖，A錯誤；特殊的化學(xué)鍵在ATP分子中有兩個，B錯誤；圖中③是腺嘌呤，是mRNA與質(zhì)粒共有的堿基之一，C正確；圖中④表示腺嘌呤核糖核苷酸，是構(gòu)成RNA的基本單位之一，D錯誤。(二)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化(素養(yǎng)目標：生命觀念)2.ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)，如圖表示“ATP-ADP循環(huán)”示意圖，其中①和②表示過程。下列敘述錯誤的是(

)

A.①過程的能量可以來自化學(xué)能與光能B.②過程有水消耗C.植物細胞在黑暗條件下，過程①只發(fā)生在線粒體中D.②過程釋放的能量，可用于氨基酸合成蛋白質(zhì)C

【解析】①過程為ATP的合成，其所需的能量可以來自化學(xué)能與光能，A正確；②過程為ATP水解，需要水參與反應(yīng)，B正確；植物細胞在黑暗條件下，不能利用光能進行光合作用合成ATP，但可以通過呼吸作用合成ATP，所以過程①可發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中，C錯誤；②過程ATP的水解釋放的能量，可用于物質(zhì)的合成，如氨基酸合成蛋白質(zhì)，D正確。細胞呼吸的過程分析

［深度講解］1.有氧呼吸和無氧呼吸過程圖解分析(1)有氧呼吸過程中氧元素的來源和去路。

(2)細胞呼吸中［H］和ATP的來源和去路。項目來源去路［H］有氧呼吸：C6H12O6和H2O無氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：與O2結(jié)合生成水無氧呼吸：還原丙酮酸ATP有氧呼吸：三個階段都產(chǎn)生無氧呼吸：只在第一階段產(chǎn)生用于各項生命活動(3)能量代謝。①有氧呼吸三個階段都釋放能量產(chǎn)生ATP，而無氧呼吸只在第一階段釋放能量產(chǎn)生ATP。②細胞呼吸釋放的能量大部分以熱能形式散失，小部分轉(zhuǎn)移到ATP中。(4)有氧呼吸與無氧呼吸的比較。

2.不同生物的無氧呼吸產(chǎn)物

［考向預(yù)測］(一)考查細胞呼吸的場所和過程(素養(yǎng)目標：生命觀念)1.細胞內(nèi)糖分解代謝過程如圖，下列敘述不正確的是(

)A.酵母菌細胞能進行過程①和②或過程①和③B.人體所有細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)都能進行過程①C.ATP與ADP的比值增加會抑制過程①的進行D.乳酸菌細胞內(nèi)，過程①和過程④均產(chǎn)生［H］D

【解析】分析題圖可知，①和②過程是有氧呼吸，①和③過程是產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，酵母菌是兼性厭氧型微生物，既可以進行有氧呼吸，也可以進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，A正確；圖中①表示有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段，人體所有細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)中都能進行該過程，B正確；ATP與ADP的比值增加，說明細胞中ATP消耗少，會抑制過程①的進行，C正確；分析題圖可知，④是無氧呼吸的第二階段，不產(chǎn)生［H］，反而消耗第一階段產(chǎn)生的［H］，D錯誤。(二)考查細胞呼吸的有關(guān)計算(素養(yǎng)目標：科學(xué)思維)2.(2023年福建莆田華僑中學(xué)模擬)在錐形瓶中加入葡萄糖溶液和活化的酵母菌，密閉瓶口，置于適宜條件下培養(yǎng)，用傳感器分別測定O2和CO2的含量，實驗結(jié)果如圖所示。下列分析錯誤的是(

)A.在實驗過程中酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸B.實驗進行到100s時，酵母菌O2的消耗量等于CO2的釋放量C.實驗進行到200s時，酵母菌無氧呼吸消耗的葡萄糖量大于有氧呼吸消耗的D.500s后，錐形瓶中的O2和CO2的量維持穩(wěn)定與葡萄糖含量有關(guān)B

【解析】該瓶口是密閉的，開始時酵母菌進行有氧呼吸，隨著氧氣逐漸減少，有氧呼吸和無氧呼吸都進行，A正確；據(jù)圖分析，100

s時，該點有氧呼吸和無氧呼吸同時進行，酵母菌O2的消耗量約為2.5-1.25=1.25

mol·L-1，CO2的釋放量約為10-5=5

mol·L-1，O2的消耗量不等于CO2的釋放量，B錯誤；實驗進行到200

s時，有氧呼吸和無氧呼吸同時進行，從圖中曲線可知，CO2的釋放量約為15-5=10

mol·L-1，O2的消耗量大約為2.5-1.0=1.5

mol·L-1，無氧呼吸過程中產(chǎn)生的二氧化碳約為10-1.5=8.5

mol·L-1，有氧呼吸過程中產(chǎn)生的二氧化碳約為1.5

mol·L-1，8.5÷2>1.5÷6，所以酵母菌無氧呼吸消耗的葡萄糖量大于有氧呼吸消耗的，C正確；據(jù)圖可知，400

s之后，密閉容器中O2和CO2的含量基本不變，說明400

s時葡萄糖可能消耗完，不再進行細胞呼吸，所以500

s后，錐形瓶中的O2和CO2的量維持穩(wěn)定與葡萄糖含量有關(guān)，D正確。1.三種依據(jù)判斷細胞呼吸的類型

2.有氧呼吸和無氧呼吸(產(chǎn)生酒精)的有關(guān)計算(1)消耗等量的葡萄糖時產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)。無氧呼吸∶有氧呼吸=1∶3(2)消耗等量的葡萄糖時需要的氧氣和產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)。有氧呼吸需要的氧氣∶有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的CO2之和=3∶4(3)產(chǎn)生等量的CO2時消耗的葡萄糖摩爾數(shù)。無氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1影響呼吸速率的因素及實踐應(yīng)用

［深度講解］1.內(nèi)部因素——遺傳因素(決定酶的種類和數(shù)量)(1)不同種類的植物細胞呼吸速率不同。(2)同一植物在不同的生長發(fā)育時期細胞呼吸速率不同。(3)同一植物的不同器官細胞呼吸速率不同。2.影響呼吸速率的外界因素及機理

因素影響機理曲線模型實踐應(yīng)用溫度影響呼吸酶的活性：最適溫度時，細胞呼吸最強；超過最適溫度，呼吸酶活性降低，甚至變性失活，呼吸受到抑制；低于最適溫度，酶活性下降，呼吸受到抑制

①低溫下儲存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培過程中，夜間適當降溫，以降低細胞呼吸，減少有機物的消耗，提高產(chǎn)量因素影響機理曲線模型實踐應(yīng)用O2濃度O2作為有氧呼吸的原料而影響細胞呼吸的速率和性質(zhì)(在O2濃度為零時只進行無氧呼吸；O2濃度大于零小于10%時，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；O2濃度為10%以上時，只進行有氧呼吸)

適當降低O2濃度能夠抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗，以延長蔬菜、水果的保鮮時間因素影響機理曲線模型實踐應(yīng)用CO2濃度增加CO2的濃度對細胞呼吸有明顯的抑制效果

在蔬菜和水果的保鮮中，適當增加CO2的濃度，可提高保鮮效果含水量在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸強度隨含水量的增加而加強，隨含水量的減少而減弱

將種子風(fēng)干，以減弱細胞呼吸，從而減少有機物的消耗，延長作物種子儲藏時間3.植物組織細胞呼吸的曲線解讀

［考向預(yù)測］(一)考查影響細胞呼吸的因素(素養(yǎng)目標：科學(xué)思維)1.(2023年四川南充閬中東風(fēng)中學(xué)階段練習(xí))研究小組通過實驗探究適宜溫度條件下，氧氣濃度變化對某植物細胞呼吸的影響，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析錯誤的是(

)A.欲測定該植物的呼吸作用強度，一定要遮光處理B.B點時細胞呼吸產(chǎn)生二氧化碳的場所是線粒體基質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)C.貯藏水果蔬菜時，宜選擇R點對應(yīng)的氧氣濃度D.C點以后限制氧氣吸收量的因素可能是溫度、酶等因素B

【解析】欲測定該植物的呼吸作用強度，一定要遮光處理，A正確；B點只進行有氧呼吸，細胞產(chǎn)生二氧化碳的場所是線粒體基質(zhì)，B錯誤；貯藏水果蔬菜時，宜選擇R點對應(yīng)的氧氣濃度，C正確；C點以后限制氧氣吸收量的因素可能是溫度、酶等因素，D正確。(二)考查細胞呼吸原理的應(yīng)用(素養(yǎng)目標：社會責(zé)任)2.(2023年浙江?？寄M預(yù)測)細胞呼吸是細胞重要的生命活動，細胞呼吸的原理廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，下列有關(guān)說法錯誤的是(

)A.種子晾干儲存，降低自由水含量并減緩細胞呼吸B.制作酸奶時，先通氣后密封有利于乳酸菌快速增殖并發(fā)酵C.用慢跑等有氧運動代替無氧運動可有效避免肌肉酸脹D.水稻田間歇性換水，避免無氧呼吸產(chǎn)物對根產(chǎn)生毒害作用B

【解析】種子晾干可降低自由水的含量，進而減緩細胞呼吸，減少有機物消耗，便于儲存，A正確；乳酸菌為嚴格厭氧型生物，需密封發(fā)酵，B錯誤；慢跑等有氧運動可有效避免肌細胞無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸帶來的肌肉酸脹無力，C正確；水稻田間歇性換水可避免水稻根細胞無氧呼吸產(chǎn)生酒精，進而對根產(chǎn)生毒害作用，D正確。探究

酵母菌細胞呼吸的方式

(2)細胞呼吸產(chǎn)物的檢測。

2.實驗步驟(1)配制酵母菌培養(yǎng)液(酵母菌+葡萄糖溶液)。(2)檢測CO2產(chǎn)生的多少的裝置如圖所示。(3)檢測酒精的產(chǎn)生：從A、B中各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入編號為1、2的兩支試管中→分別滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液的顏色變化。3.實驗現(xiàn)象

條件澄清石灰水的變化/出現(xiàn)變化的快慢重鉻酸鉀的濃硫酸溶液甲組(有氧)變混濁程度高/快無變化乙組(無氧)變混濁程度低/慢出現(xiàn)灰綠色4.實驗結(jié)論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。(2)在有氧條件下產(chǎn)生CO2多且快，在無氧條件下進行細胞呼吸能產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量CO2。［方法透析］“實驗法”判斷生物呼吸類型(1)裝置。(2)實驗原理。

(3)結(jié)果分析與判定。

(4)物理誤差的校正。

裝置丙為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，設(shè)置如圖所示的丙裝置(除將裝置中生物材料換為殺死的等量同種生物材料外其余均與乙裝置相同)。注：(1)若所放材料為綠色植物，整個裝置必須遮光處理，否則植物組織的光合作用會干擾呼吸速率的測定。(2)為防止微生物呼吸對實驗結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置及所測材料進行消毒處理。(3)如果實驗材料是酵母菌，實驗所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是滅菌，排除其他微生物的呼吸作用對實驗結(jié)果造成的干擾。［診斷小練］教材實驗的原理和方法某科研小組為探究酵母菌的細胞呼吸方式，進行了如圖所示實驗(假設(shè)細胞呼吸產(chǎn)生的熱量不會使瓶中氣壓升高)，開始時溴麝香草酚藍溶液的顏色基本不變，反應(yīng)一段時間后溶液顏色由藍變綠再變黃。下列有關(guān)分析正確的是(

)B

A.溴麝香草酚藍溶液的顏色由藍變綠再變黃說明酵母菌的呼吸強度在增強B.溴麝香草酚藍溶液的顏色一開始基本不變是因為酵母菌只進行了有氧呼吸C.14C6H12O6不能進入線粒體，故線粒體中不能檢測出放射性D.實驗過程中酵母菌細胞呼吸釋放的CO2全部來自線粒體【解析】溴麝香草酚藍溶液的顏色由藍變綠再變黃說明酵母菌呼吸產(chǎn)生的CO2增多，A錯誤；溴麝香草酚藍溶液的顏色一開始基本不變是因為酵母菌只進行了有氧呼吸，產(chǎn)生了少量的CO2，B正確；14C6H12O6不能進入線粒體，但其分解形成的丙酮酸能進入線粒體，因此線粒體中能檢測出放射性，C錯誤；實驗過程中酵母菌細胞呼吸釋放的CO2來自有氧呼吸第二階段和無氧呼吸第二階段，場所是線粒體基質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)，D錯誤。1.(2023年北京卷)運動強度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如圖顯示在不同強度體育運動時，骨骼肌消耗的糖類和脂類的相對量。對這一結(jié)果正確的理解是(

)A.低強度運動時，主要利用脂肪酸供能B.中等強度運動時，主要供能物質(zhì)是血糖C.高強度運動時，糖類中的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳TPD.肌糖原在有氧條件下才能氧化分解提供能量A

【解析】當運動強度較低時，主要利用脂肪酸供能，A正確；中等強度運動時，主要供能物質(zhì)是肌糖原，其次是脂肪酸，B錯誤；高強度運動時，糖類中的能量大部分以熱能的形式散失，少部分轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP，C錯誤；高強度運動時，機體同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，肌糖原在有氧條件和無氧條件均能氧化分解提供能量，D錯誤。2.(2023年全國卷)植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境。在無氧條件下，某種植物幼苗的根細胞經(jīng)呼吸作用釋放CO2的速率隨時間的變化趨勢如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.在時間a之前，植物根細胞無CO2釋放，只進行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸B.a~b時間內(nèi)植物根細胞存在經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2的過程C.每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精時生成的ATP比產(chǎn)生乳酸時的多D.植物根細胞無氧呼吸產(chǎn)生的酒精跨膜運輸?shù)倪^程不需要消耗ATPC

【解析】植物進行有氧呼吸或無氧呼吸產(chǎn)生酒精時都有CO2釋放，圖示在時間a之前，植物根細胞無CO2釋放，分析題意可知，植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境，據(jù)此推知在時間a之前，只進行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，A正確；a階段無CO2產(chǎn)生，b階段CO2釋放較多，a~b時間內(nèi)植物根細胞存在經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2的過程，是植物通過呼吸途徑改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境的體現(xiàn)，B正確；無論是產(chǎn)生酒精還是產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸，都只在第一階段釋放少量能量，第二階段無能量釋放，故每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生