（考纲全景透析）2014届高考生物 5.2 细胞的能量“通货” ATP、ATP的主要来源 细胞呼吸基础复习 新人教版必修1

1 第第 2 2 节节 细胞的能量细胞的能量 通货通货 ATPATPATPATP 的主要来源的主要来源 细胞呼吸细胞呼吸 高考新动向高考新动向 1 ATP 在能量代谢中的作用 2 细胞呼吸 3 探究酵母菌的呼吸方式 考纲全景透析考纲全景透析 一 细胞的能量一 细胞的能量 通货通货 ATPATP 1 生物体中的能源物质细胞中的糖类 脂肪等有机物都储存着化学能 但直接给细胞生命活动提供 能量的却是 ATP 2 ATP 的结构 结构简式 A P P P 一个 ATP 分子中含有一个腺苷 两个高能磷酸键 三个磷酸基团 3 ATP 的功能 直接给细胞的生命活动提供能量 4 ATP 的利用 ATP 可用于主动运输 生物发电和发光 肌细胞收缩 大脑思考等 5 ATP 与 ADP 的相互转化 1 相互转化关系式 2 合成 ATP 的能量来源 动 植物和微生物 细胞呼吸分解有机物所释放的能量 绿色植物 除细胞呼吸所释放的能量外 还包括光合作用吸收 固定的光能 3 能量去向 用于生物体的各项生命活动 4 ATP 与 ADP 的相互转化是生物界的共性 二 探究酵母菌细胞呼吸的方式二 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 酵母菌是一种单细胞真菌 在有氧和无氧条件下都能生存 属于兼性厌氧菌 2 检测 CO2的产生可使澄清石灰水变浑浊 另外使用溴麝香草粉蓝水溶液检测 变化是由蓝变绿再 变黄 3 检测酒精的产生可使用橙色的重铬酸钾溶液 其在酸性条件下 与酒精发生化学反应 变成灰绿 色 三 三 细胞呼吸细胞呼吸 1 细胞呼吸 1 定义 是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 生成二氧化碳或其他产物 释放出能量并 2 生成 ATP 的过程 2 类型 有氧呼吸和无氧呼吸 2 有氧呼吸 1 反应式 C6H12O6 6H2O 6O2 6CO2 12H2O 能量 2 过程 3 无氧呼吸 1 反应式 转化成乳酸的反应式 C6H12O6 2C3H6O3 能量 分解成酒精的反应式 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 能量 2 过程 第一阶段 与有氧呼吸第一阶段相同 第二阶段 在细胞质基质中完成 产物是酒精和 CO2 或乳酸 4 点拨 1 有氧呼吸三个阶段都产生 ATP 无氧呼吸只在第一阶段产生 ATP 2 不同生物无氧呼吸产物不同 其原因在于催化反应的酶不同 第一阶段第二阶段第三阶段 场所细胞质基质线粒体线粒体 反应物葡萄糖丙酮酸和水 H 和氧气 生成物丙酮酸 H ATP CO2 H ATP H2O ATP 能量少量少量大量 3 3 原核生物无线立体 但有些原核生物仍可进行有氧呼吸 4 微生物的无氧呼吸也成为发酵 但动植物的无氧呼吸不能称为发酵 热点难点全析热点难点全析 一 一 ATPATP 与与 ADPADP 的相互转化的相互转化 1 ATP 的结构式 从简式可看出 ATP 的结构特点可用 一 二 三 来总结 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 合成与水解的比较 ATP 的合成ATP 的水解 反应式ADP Pi 能量 ATPATP ADP Pi 能量 所需酶ATP 合成酶ATP 水解酶 能量来源光能 光合作用 化学能 细胞 呼吸 储存在高能磷酸键中的能量 能量去路储存于形成的高能磷酸键用于各项生命活动 反应场所细胞质基质 线粒体 叶绿体生物体的需能部位 注 ATP 与 ADP 之间的相互转化过程中 反应类型 反应所需酶以及能量的来源 去路和反应场所都 不相同 因此 ATP 和 ADP 的相互转化不是可逆反应 但是物质时可循环利用的 4 ATP 的去向 4 例 下列关于 ATP 的叙述中 正确的是 A ATP 分子由 1 个腺嘌呤脱氧核苷酸和 2 个磷酸基团组成 B 线粒体内大量合成 ATP 的部位是基质 C 在剧烈运动时 肌细胞产生 ATP 的速率增加 D 叶绿体内 ATP 的运输方向是基质 类囊体薄膜 解 选 C ATP 的组成中包括腺苷和 3 个磷酸 其中腺苷包括腺嘌呤和核糖 因此 可以说 1 个腺 嘌呤核糖核苷酸和 2 个磷酸基团组成 ATP 分子 在剧烈运动时 由于消耗能量多 产生的能量多才能满 足生命活动的需要 叶绿体中通过光反应产生的 ATP 在暗反应中用于还原三碳化合物 因此 ATP 的运输 方向是从类囊体薄膜到基质 二 细胞呼吸的过程及影响因素二 细胞呼吸的过程及影响因素 1 有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解及分析 分析 1 有氧呼吸第一 二阶段产生的 H 用于第三阶段与 O2结合生成水 无氧呼吸第一阶段产生的 H 用于第二阶段将丙酮酸还原为 C2H5OH 和 CO2或乳酸 2 有氧呼吸中 H2O 既是反应物 又是生成物 且生成的 H2O 中的氧全部来自 O2 3 不同生物无氧呼吸的产物不同 是由于催化反应的酶不同 4 有氧呼吸中各元素的来源和去路 5 2 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 有氧呼吸无氧呼吸 场所细胞质基质和线粒体细胞质基质 条件氧气和酶酶 产物二氧化碳和水酒精和二氧化碳或乳酸 不 同 点 能量大量能量少量能量 实质分解有机物 释放能量相同 点联系第一阶段的场所及转变过程相同 3 影响细胞呼吸的环境因素及应用 1 呼吸速率与温度的关系 如图 温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率 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 细胞呼吸受抑制 低 于最适温度时 酶活性下降 细胞呼吸受抑制 应用 生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜 水果 在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温 降低细胞呼吸 减少有机物的消耗 提高产量 2 呼吸速率与 O2浓度的关系 如图 O2浓度低时 无氧呼吸占优势 随 O2浓度增大 无氧呼吸逐渐被抑制 有氧呼吸不断加强 但当 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 应用 生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸 减少有机物消耗的原理来延长蔬菜 水果的保鲜时间 中耕松土增加根的有氧呼吸 在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的 创可贴 包扎 伤口 可抑制厌氧病原菌的繁殖 3 呼吸速率与含水量的关系 如图 6 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 2 在作物种子储 藏时 将种子风干 以减弱细胞呼吸 减少有机物的消耗 4 呼吸速率与 CO2的关系 如图 在蔬菜 水果保鲜中 增加 CO2浓度 或充入 N2 可抑制细胞呼吸 减少有机物消耗 5 总结 外部因素在影响呼吸作用时是综合起作用的 有时在其他因素满足的情况下 某一因素 成为限制因素 如动物冬眠时呼吸速率低的限制因素是温度 而夏季作物受涝而死亡 其限制因素则是 O2 例 第十二届国际果蔬食品博览会于 2011 年 9 月 23 日至 26 日在中 国北方著名的果品和蔬菜生产加工基地 烟台举行 当地的苹果果形端 正 皮薄甜脆 汁多爽口 享誉全国 为了尽量延长新鲜苹果的贮藏时间 贮藏条件最好是 A 低 O2 适当的湿度 零上低温 B 低 O2 适当的湿度 零下低温 C 无 O2 保持干燥 零上低温 D 无 CO2 保持干燥 零下低温 解 选 A 本题考查影响细胞呼吸的因素 要长时间贮藏水果 就要降低其细胞呼吸 减少有机物 的消耗 在低温条件下 呼吸酶活性降低 低氧状态下 细胞有氧呼吸弱 无氧呼吸受到抑制 整个细 胞呼吸强度处于最低状态 可以有效减少营养物质的消耗 但若温度低于零度 则会冻伤水果 湿度适 中 减少水果中水分丢失 有利于保鲜 三 酵母菌细胞呼吸方式的实验探究三 酵母菌细胞呼吸方式的实验探究 1 实验探究过程 1 提出问题 酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下 酵母菌在有氧和无氧条件 下细胞呼吸的产物是什么 7 2 作出假设 针对上述问题 根据已有的知识和生活经验 如酵母菌可用于酿酒 发面等 作出 合理的假设 3 设计并进行实验 配制酵母菌培养液 检测 CO2的产生 装置如图所示 检测酒精的产生 自 A B 中各取 2mL 滤液分别注入编号为 1 2 的两支试管中 分别滴加 0 5mL 溶有 0 1g 重铬酸钾的浓硫酸溶液 振荡并观察溶液中的颜色变化 4 实验现象 甲 乙两装置中石灰水都变浑浊 但甲中浑浊程度高且速度快 2 号试管中溶液由橙色变成灰绿色 1 号试管不变色 5 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 酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水 在无氧条件下 酵母菌通过细胞呼 吸产生酒精 还产生少量的二氧化碳 2 实验中的关键步骤 1