ATP能量货币及主要来源.docx
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ATP能量货币及主要来源
第10课时 细胞的能量“通货”——ATP
ATP的主要来源——细胞呼吸
一、ATP的结构及其与ADP的相互转化
[判一判]
1．ATP的组成元素为C、H、O、N、P，其中A的含义是指腺嘌呤，P代表磷酸基团（ ）
2．ATP的结构简式为A—P～P～P，且远离腺苷的高能磷酸键易断裂也易形成（ ）
3．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（ ）
4．根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体（ ）
5．叶绿体产生ATP必需有光，线粒体产生ATP必需有氧（ ）
6．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．完善下列过程图解
2．修订下列反应式
（1）有氧呼吸反应式
C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
__________________________________________
（2）无氧呼吸反应式
①C6H12O6===2C2H5O＋2CO2
_________________________________________
②C6H12O6===2C3H6O3
____________________________________________
[判一判] （2009·江苏真题）
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（ ）
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（ ）
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（ ）
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（ ）
1．参考教材88页左下角ATP分子的结构图解，辨析其与RNA的关系。
提示 ATP水解脱掉两个磷酸基团后剩余腺苷（腺嘌呤＋核糖）＋磷酸基团＝腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一。
2．参考教材90页图5－7，掌握消耗ATP的生理过程：
细胞的主动运输、胞吞（吐）、生物发电及神经传导、发光、肌肉收缩及吸能反应。
3．教材92页注意关注下面装置图，若给你图中4个锥形瓶，请你设计顺序形成教材93页所述的对比实验。
4．教材95页资料分析——明确各实例中与呼吸作用的关系。
考点28 提升识图析图能力——ATP与ADP的转化
1．如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。
下列说法不正确的是（ ）
图1 图2
A．图1中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键
B．ATP生成ADP时图1中的c键断裂并释放能量
C．ATP与ADP相互转化过程中物质是可循环利用的，能量是不可逆的
D．酶1、酶2具有催化作用，不受其他因素的影响
排雷
（1）对ATP中字母含义及组成中五碳糖和含N碱基种类及与RNA的关系熟练掌握，最好借图理解记忆突破。
（2）ATP与ADP转化的条件、场所、能量来源及去向要辨析清楚，此过程只有物质可逆，能量不可逆，故整个反应为不可逆反应。
1．ATP与ADP的相互转化
（1）ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡中。
（2）ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。
因为转化过程中的反应类型、所需酶、能量的来源和去路及反应场所都不完全相同。
但是物质是可循环利用的。
（3）ATP的形成需要满足4个条件：
2种原料（ADP和Pi）、能量和酶。
另外合成ATP的过程中有水生成。
（4）ATP初步水解只能断裂远离腺苷（A）的高能磷酸键；若彻底水解则两个高能磷酸键全断裂。
2．ATP产生量与O2供给量之间的关系曲线
（1）在无氧条件下，可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
（2）随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，ATP产生量随之增加，
但当O2供应量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。
1．下列有关ATP的结构与功能的叙述中，正确的是（ ）
A．ATP分子脱去了两个磷酸基以后的剩余部分就成为DNA的基本组成单位中的一种
B．ATP与ADP的转化过程是可逆反应
C．ATP称为高能化合物，是因为第二个磷酸基很容易从ATP上脱离释放能量
D．催化ATP与ADP相互转化的酶不同
考点29 列表比较法——有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系
2．（2011·海南卷，4）细胞内糖分解代谢过程如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A．植物细胞能进行过程①和③或过程①和④
B．真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②
C．动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多
D．乳酸菌细胞内，过程①产生[H]，过程③消耗[H]
排雷
（1）识图判定好①②③④分别可代表的细胞呼吸类型和相应阶段。
（2）熟练掌握它们的相应过程及场所。
1．有氧呼吸三个阶段的比较
比较项目
第一阶段
第二阶段
第三阶段
场所
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
反应物
葡萄糖
丙酮酸和水
[H]和氧气
生成物
丙酮酸和[H]
二氧化碳和[H]
水
产生ATP量
少量
少量
大量
与氧的关系
无关
无关
有关
2.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
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
注意
（1）有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。
（2）部分真核生物细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，如蛔虫。
（3）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。
（4）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。
（5）水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸的产物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。
2．如图所示为某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述中正确的是（ ）
①图解中的a、b两物质依次是H2O和O2 ②图解中
（一）
（二）两阶段产生[H]的场所都是线粒体 ③图解中（三）阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖 ④1分子丙酮酸经过
（二）（三）两阶段可产生6分子水 ⑤图示过程在有光和无光的条件下都能进行 ⑥用18O标记葡萄糖，则产物CO2中会检测到放射性 ⑦若葡萄糖进入线粒体，可在酶的作用下生成CO2和H2O
A．①⑤⑥B．①③⑥⑦
C．②③④⑦D．②④⑤⑥
考点30 与生产实践、社会生活、人体健康相联系——细胞呼吸的影响因素及应用
3．（2011·安徽卷，3）某种蔬菜离体叶片在黑暗中不同温度条件下呼吸速率和乙烯产生量的变化如下图所示，t1、t2表示10℃～30℃之间的两个不同温度。
下列分析正确的是（ ）
A．与t1相比，t2时呼吸速率高峰出现时间推迟且峰值低，不利于叶片贮藏
B．与t2相比，t1时乙烯产生最高峰出现时间提前且峰值高，有利于叶片贮藏
C．t1、t2条件下呼吸速率的变化趋势相似，t1＞t2，t1时不利于叶片贮藏
D．t1、t2条件下乙烯产生量的变化趋势相似，t1＜t2，t1时不利于叶片贮藏
排雷
（1）由上图可获信息：
呼吸速率t1＞t2，不利于贮藏。
（2）由上图可获信息：
乙烯产生量t1＞t2。
（3）由两图可推理出，呼吸速率和乙烯产生量与温度呈正相关⇒温度为t2时乙烯产生量下降，呼吸速率下降，则适于贮藏。
1．内部因素
（1）植物种类：
阳生>阴生
（2）发育阶段：
幼苗、开花期>成熟期
（3）不同部位：
生殖器官>营养器官
2．外界因素
（1）温度：
温度通过影响与呼吸作用相关的酶的活性而影响呼吸作用。
一般而言，在一定范围内，呼吸作用强度随着温度的升高而增强。
（2）氧气浓度：
绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进行无氧呼吸，在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。
在一定范围内，有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。
关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧气浓度之间的关系，可用下图表示。
①当氧气浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，Q点对应的纵坐标大小表示无氧呼吸的强度。
②当氧气浓度在0～10%之间时，有氧呼吸与无氧呼吸共存，随着氧气浓度增加，无氧呼吸强度减弱，有氧呼吸强度增强。
③当氧气浓度大于或等于10%时，无氧呼吸消失，此后只进行有氧呼吸。
但当氧气浓度达到一定值后，有氧呼吸强度不再随氧气浓度的增大而增强。
④当氧气浓度为C时，有机物消耗量相对较少，在该氧气浓度下保存瓜果蔬菜效果较好。
⑤氧气吸收量也可以表示有氧呼吸产生CO2的量，所以，两条实线间的距离可表示无氧呼吸的强度，当两曲线重合时（距离为0），无氧呼吸强度为0。
（3）水：
在一定范围内，细胞的含水量越高，细胞呼吸作用越强。
（4）CO2：
在一定范围内，环境中CO2浓度越高，细胞呼吸越弱。
3．细胞呼吸原理的实践应用
（1）用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：
增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
（2）酿酒时
（3）食醋、味精制作：
向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。
（4）土壤松土促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素的吸收供应能量；无土栽培时要及时通入空气，避免因无氧呼吸产生酒精而烂根。
（5）贮存粮食、水果的条件——低氧（不是无氧）、低温；但二者差别在含水量方面，粮食要晒干入库，水果要保持一定湿度。
（6）提倡慢跑：
促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
3．（2011·海南卷，3）关于细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．种子风干脱水后呼吸强度增强
B．土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸
C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖
D．小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱
考点31 实验技能提升——探究酵母菌细胞呼吸的方式
4．（2011·山东卷，4）某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的
探究实验（如右图）。
下列分析错误的是（ ）
A．滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果
B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
排雷
（1）若将酵母菌换成萌发的种子，则气泡也是CO2；若换成“绿色植株幼苗”或“金鱼藻”并照光，则气泡可能为O2或CO2（与光照强弱有关）。
（2）沸水与冷水：
沸水可以杀灭微生物并尽可能减少里面的气体，如创造无氧环境，但要加特定微生物前需冷却到合适的水温后才能加入，否则会被高温杀死。
冷水会改变环境温度，酶活性降低，代谢或生命活动减慢。
1．本实验的鉴定试剂及现象
试剂
鉴定对象
实验现象
澄清石灰水
CO2
变混浊（据变混浊程度可确定CO2多少）
溴麝香草酚蓝溶液
CO2
蓝→绿→黄（据变色的时间快慢确定CO2的多少）
重铬酸钾溶液
酒精
橙色→灰绿色（酸性条件）
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）步骤
②检测CO2的产生，组装实验装置
③检查酒精的产生——橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色
3．注意问题
（1）甲图中氢氧化钠溶液的作用是什么？
吸收空气中的二氧化碳，保证通入石灰水的气体中的CO2全部来自酵母菌的细胞呼吸，从而排除空气中CO2对实验结果的干扰。
（2）怎样保证乙图中通入石灰水的CO2全部来自酵母菌的无氧呼吸？
实验开始时，应将D瓶密封后放置一段时间，以消耗完瓶中氧气，然后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入石灰水的CO2全部是由酵母菌无氧呼吸产生的。
（3）在实验过程中发现甲组石灰水变浑浊，很快又变澄清，为什么？
后续通入的CO2会和刚产生的碳酸钙沉淀反应，形成了碳酸氢钙，因而石灰水变混浊后，很快又变澄清。
如用溴麝香草酚蓝水溶液检测，就可避免这种现象。
4．下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。
以下说法中正确的是（ ）
A．两个装置均需要在黑暗条件下进行
B．装置乙在Ⅲ瓶处可检测到有酒精生成
C．装置乙中应让Ⅱ瓶先静置一会再与Ⅲ瓶连接
D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ瓶处的CO2
据CO2释放量和O2消耗量判断细胞
呼吸状况
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。
③若
<
，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸。
典例
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
对ATP的知识了解不足
典例
下列有关ATP的叙述中，正确的是（ ）
A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所
B．光合作用产物中的化学能全部来自ATP
C．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
D．细胞连续分裂过程中，伴随着ATP与ADP的相互转化
纠错笔记
（1）ATP可以简写为A－P～P～P，其中A代表腺苷（由腺嘌呤与核糖组成），T表示“三个”，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。
去掉ATP中两个磷酸基团后形成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位之一。
（2）ATP的形成途径和场所
①形成途径：
a.在植物细胞内ATP产生的途径：
光合作用的光反应阶段、有氧呼吸、无氧呼吸；b.在动物细胞内ATP产生的途径：
有氧呼吸、无氧呼吸。
②形成场所：
a.绿色植物：
叶绿体类囊体的薄膜、线粒体和细胞质基质；b.人和动物：
线
粒体和细胞质基质；c.原核生物：
细胞膜和细胞质基质。
题组一 ATP相关知识的考查
1．关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是（ ）
A．无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源
B．有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATP
C．ATP与ADP的相互转化，使生物体内的各项反应能在常温常压下快速顺利进行
D．细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体
2．ATP是生物体内重要的能源物质，下列有关叙述不正确
的是（ ）
A．AMP可以作为合成ADP及mRNA的原料
B．甲过程中释放的能量可以用于C3还原或细胞分裂
C．丁过程中合成ATP所需能量可以是光能、化学能、热能
D．催化乙过程和丙过程的酶肯定不是同一种酶
题组二 细胞呼吸过程
3．关于有氧呼吸的过程，以下叙述正确的是（ ）
A．全过程必须有氧参与，并且始终在线粒体中进行
B．第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，产生大量的[H]和ATP
C．第二阶段是丙酮酸分解成CO2和H2O，产生少量的ATP
D．第三阶段是[H]和氧结合产生水，同时生成大量的ATP
4．将乳酸菌的培养条件由无氧条件转变为有氧条件，下列过程不受影响的是（ ）
A．葡萄糖的利用B．二氧化碳的释放
C．ATP的形成D．乳酸的生成
5．如图表示酵母菌呼吸过程中葡萄糖分解的两个途径，有关叙述正确的是（ ）
A．酶2发挥作用的部位是细胞质基质和线粒体
B．消耗等量的葡萄糖释放的能量中，能量2最多
C．消耗等量的葡萄糖经酶3途径产生的CO2较多
D．酒精是酵母菌的代谢产物，可经主动运输方式运出细胞
题组三 细胞呼吸的影响因素
6．将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1小时后，测定O2的吸收量和CO2的释放量，如下表：
O2浓度
变化量
0
1%
2%
3%
5%
7%
10%
15%
20%
25%
O2吸收量/mol
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
CO2释放量/mol
1
0.8
0.6
0.5
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
下列有关叙述中正确的是（ ）
A．苹果果肉细胞在O2浓度为0%～3%和3%～25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸
B．贮藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件
C．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多
D．苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和CO2
题组四 探究酵母菌的细胞呼吸方式
7．酵母菌在氧气充足条件下不能进行酒精发酵，有同学认为是氧气抑制了酵母菌无氧呼吸，也有同学认为是有氧呼吸产生的ATP抑制了酵母菌无氧呼吸。
请完成下列实验：
（1）供选的实验试剂：
5%葡萄糖溶液、酵母菌细胞（试剂1）、酵母菌细胞质基质的上清液（试剂2）、酵母菌细胞器的沉淀物（试剂3）、ATP溶液、蒸馏水。
（2）实验步骤：
①取锥形瓶完成如上装置三套，依次编号为A、B、C。
1号锥形瓶中都加10%的NaOH溶液，3号锥形瓶中都加澄清的石灰水
②A装置锥形瓶2中加入：
10mL的试剂2、10mL的5%葡萄糖溶液、2mL蒸馏水；
B装置锥形瓶2中加入：
_______________________________________________________
________________________________________________________________________；
C装置锥形瓶2中加入：
_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
③A、B、C三套装置均先持续通入N25min，目的是________________________，再将三套装置分别处理：
A装置持续通入N2，B装置、C装置持续通入空气。
A、B、C三套装置中，__________为对照组。
④将三套装置放在温度适宜（25～35℃）的相同条件下培养相同时间（8～10h）。
⑤观察_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________，判断是否进行无氧呼吸。
（3）预期实验结果并得出相应结论：
①若________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，则酵母菌无氧呼吸受ATP抑制，不受氧气抑制。
②若________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，则酵母菌无氧呼吸受氧气抑制，不受ATP抑制。
③若________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，则酵母菌无氧呼吸受ATP抑制，受氧气抑制。
④若________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，则酵母菌无氧呼吸不受ATP抑制，不受氧气抑制。
课时规范训练
【组题说明】
考 点
题 号
错题统计
错因分析
ATP有关知识
3、4、5、6、14、17
细胞呼吸作用
1、2、7、8、9、10、11、12、13、15、16、
特别推荐
图示推断题——4、9、12、17；实验探究题——11、16
1．（2011·上海卷，4）下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是（ ）
A．缺氧条件下的马铃薯块茎细胞
B．剧烈运动时的人骨髓肌细胞
C．酸奶生产中的乳酸菌
D．受涝的植物根细胞
2．如图所示为不同距离的跑步过程中，有氧呼吸和无氧呼吸供能的百分比。
下列说法中正确的是（ ）
A．跑步距离越长，无氧呼吸供能所占比例越大
B．1500米跑时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的量相当
C．100米跑时，所需ATP主要由有氧呼吸产生
D．马拉松跑时，肌肉细胞呼吸释放的CO2与吸收的O2之比为1∶1
3．在生物体的下列生理活动过程中，没有ADP生成的是（ ）
A．浆细胞分泌抗体
B．胃蛋白酶对蛋白质的分解
C．叶绿体内C3→C5的过程
D．番茄根细胞对Mg2＋的吸收
4．在下列五种化合物的化学组成中，“”中所对应物质的含义最接近的是（ ）
A．①⑤B．②③C．③④D．①④
5．下列有关人体细胞内ATP的叙述中，正确的是（ ）
A．寒冷时，细胞产生ATP的速率下降
B．紧张状态下，细胞内ATP的合成速率大大超过分解速率
C．剧烈运动时，肌肉细胞产生ATP的速率迅速加快
D．饥饿时，细胞内
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