高三生物一轮复习 310ATP细胞呼吸教学案 新人教版.docx

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高三生物一轮复习310ATP细胞呼吸教学案新人教版

第10讲　细胞的能量“通货”——ATP

ATP的主要来源——细胞呼吸

[考纲要求]　1.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）。

2.细胞呼吸（Ⅱ）。

3.实验：

探究酵母菌的呼吸方式。

一、细胞的能量“通货”——ATP

1．写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。

（1）结构简式：

A—P～P～P。

（2）A：

腺苷；P：

磷酸基团。

2．图中①是高能磷酸键，其中远离A的高能磷酸键易形成和断裂。

3．图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。

4．写出ATP与ADP相互转化的反应式：

ATPADP＋Pi＋能量。

5．ATP的来源

（1）动物和人：

呼吸作用。

（2）绿色植物：

呼吸作用和光合作用。

[判一判]

1．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（　×　）

提示　只要有RNA的地方就有核糖，有少数酶的化学本质为RNA。

2．根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体（　×　）

提示　还有细胞质基质。

3．叶绿体产生ATP必需有光，线粒体产生ATP必需有氧（　×　）

4．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（　×　）

二、细胞呼吸的方式

1．有氧呼吸

（1）过程

（2）反应式：

C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。

2．无氧呼吸

（1）场所：

细胞质基质。

（2）条件：

无氧和多种酶。

（3）生成物：

酒精和二氧化碳或乳酸。

（4）反应式

①产物为酒精：

C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。

②产物为乳酸：

C6H12O62C3H6O3＋少量能量。

[判一判]

1．无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应（　×　）

提示　无氧呼吸也是呼吸作用，其本质也是氧化分解释放能量。

2．水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度（　×　）

提示　低氧环境中消耗有机物最少，并不是完全无氧环境下。

3．有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中（　√　）

提示　有氧呼吸包括三个阶段，分别在细胞质基质和线粒体两个场所中进行。

4．人体剧烈运动时，CO2/O2>1，即CO2既可在线粒体又可在细胞质基质中产生（　×　）

提示　人体无氧呼吸产生乳酸，无CO2产生，即CO2只能通过有氧呼吸在线粒体中产生，故CO2/O2＝1。

5．无氧呼吸对生物体都有害（　×　）

6．有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸（　√　）

考点一　ATP的结构与作用

1．完善ATP的结构图示

（1）由结构图示可知组成元素有C、H、O、N、P。

（2）由结构图示可看出，ATP的结构特点可概括为“一、二、三”，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。

2．ATP的形成途径

3．ATP与ADP的相互转化

易错警示　对ATP和ADP之间的相互转化是不可逆反应的分析

（1）反应条件不同：

ATP分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。

（2）能量来源不同：

ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，供代谢消耗，这个能量不能再反过来用于合成ATP，而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能。

（3）反应场所不同：

ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多，凡是生命活动需要能量的地方都有ATP的分解。

1．某同学对细胞内的葡萄糖、脂肪、ATP进行了如下总结，你认为不合理的是（　　）

A．葡萄糖是生命的燃料

B．ATP分子中含有的化学能比葡萄糖的多

C．脂肪的氧化分解能生成ATP，脂肪的合成需消耗ATP

D．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速

答案　B

解析　葡萄糖是细胞呼吸最常利用的物质，有生命的燃料之称。

1mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量为2870kJ。

ATP中高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ/mol，故1molATP分子含有的化学能小于30.54×3＝91.62kJ。

脂肪作为主要储能物质，氧化分解释放的能量，部分用于合成ATP，部分以热能的形式散失掉；脂肪属于生物大分子，在合成时需消耗ATP。

细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速，保证了细胞持续的能量供应。

2．下列有关ATP的叙述，不正确的是（　　）

A．人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATP

B．在平静和剧烈运动状态，细胞内ATP的含量都能保持动态平衡

C．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成

D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质

答案　C

解析　ATP是生命活动的直接能源物质，ATP中有两个高能磷酸键，但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。

1．ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系

ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中表示的含义不同，如图：

（1）ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；

（2）DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；（3）RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；（4）核苷酸中的A为腺嘌呤。

可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。

2．生物体内的能源物质分类

分类

内容

主要能源物质

糖类（提供70%左右的能量）

直接能源物质

ATP

最终能源

太阳能

储能物质

脂肪、淀粉（植物）、糖原（动物）

主要储能物质

脂肪

一般不供能的能源物质

蛋白质

考点二　分析比较有氧呼吸与无氧呼吸的过程

1．完善细胞呼吸的过程图解

2．在有氧呼吸总反应式中标出氧元素的来源和去路

3．比较有氧呼吸和无氧呼吸

项目

有氧呼吸

无氧呼吸

不同点

场所

细胞质基质和线粒体

细胞质基质

条件

需O2、酶

不需O2、需酶

产物

CO2、H2O

酒精和CO2或乳酸

能量

大量

少量

特点

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

相

同

点

联系

葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同

实质

分解有机物，释放能量，合成ATP

意义

为生物体的各项生命活动提供能量

易错警示　有关细胞呼吸的4个易错点：

（1）有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸发酵。

（2）不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。

（3）无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。

（4）水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。

玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。

3．将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。

下列叙述正确的是（　　）

A．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸

B．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多

C．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少

D．丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体

答案　D

解析

据O2

与CO2

的比例

4．有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示：

氧浓度（%）

a

b

c

d

产生CO2的量

30mol

9mol

12.5mol

15mol

产生酒精的量

0mol

9mol

6.5mol

6mol

下列叙述错误的是（　　）

A．氧浓度为a时只进行有氧呼吸

B．b值对应的氧浓度为零

C．氧浓度为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6mol

D．氧浓度为d时，有1/3的葡萄糖用于酒精发酵

答案　D

解析　根据表格信息，结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可判断：

在氧浓度为a时酵母菌只进行有氧呼吸，b时只进行无氧呼吸，c、d时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。

氧浓度为d时有氧呼吸产生CO2的量为15－6＝9（mol），消耗葡萄糖1.5mol，无氧呼吸产生CO2的量为6mol，消耗葡萄糖3mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。

细胞呼吸类型的判断

在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：

1．无CO2释放时，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，如马铃薯块茎的无氧呼吸。

2．不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸，此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。

3．当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小。

4．当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：

（1）若＝，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。

（2）若>，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势。

（3）若<，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。

考点三　聚焦细胞呼吸的环境因素及应用

1．温度

（1）曲线模型：

如右图。

（2）模型解读：

温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响

呼吸速率。

①最适温度时，细胞呼吸最强。

②超过最适温度时，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。

③低于最适温度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。

（3）应用：

①低温下贮存蔬菜水果。

②温室栽培中增大昼夜温差（降低夜间温度），以减少夜间呼吸消耗有机物。

2．O2浓度

（1）曲线模型：

如右图。

（2）模型解读

①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。

②随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加

强。

③当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强（受呼吸酶数量等因素的影响）。

（3）应用：

贮藏水果、蔬菜、种子时，降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精过多，导致腐烂。

3．含水量

（1）曲线模型：

如右图。

（2）模型解读：

在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加

而加快，随含水量的减少而减慢。

当含水量过多时，呼吸速

率减慢，甚至死亡。

（3）应用：

作物栽培中，合理灌溉。

4．CO2浓度

（1）曲线模型：

如右图。

（2）模型解读：

CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作

用。

（3）应用：

在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度（或充入N2）可抑

制细胞呼吸，减少有机物的消耗。

易错警示　细胞呼吸原理在生产生活中的6点应用举例

（1）“创可贴”包扎伤口，为伤口创造疏松透气的环境，从而防止厌氧菌繁殖。

（2）工业发酵罐酿酒，先通气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。

（3）稻田需要定期排水，促进根细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生的酒精毒害细胞。

（4）作物栽培需中耕松土，防止土壤板结，促进根细胞有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收。

（5）粮食种子保存：

零上低温、低氧、干燥；果蔬贮藏：

零上低温、低氧、中等湿度。

（6）提倡慢跑，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。

5．如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。

下列有关叙述中，不正确的是（　　）

A．番茄果实细胞产生CO