细胞的能量供应和利用(1).ppt

第三单元细胞的能量供应和利用 必修一 第二讲细胞的能量 通货 ATP 及ATP的主要来源 细胞呼吸 知识点一 细胞的能量 通货 ATP1 ATP的结构和功能 1 ATP结构简式 其中A表示 P表示 2 功能 是生命活动的物质 A P P P 腺苷 磷酸基团 直接能源 2 ATP与ADP的相互转化 1 图中 是 其中易形成和断裂 2 图中 为的过程 其作用是 3 写出ATP与ADP相互转化的反应式 高能磷酸键 远离A的高能磷酸键 高能磷酸键水解释放能量 为各项生命活动提供能量 3 ATP的来源 1 动物和人 2 绿色植物 呼吸作用 呼吸作用和光合作用 1 植物叶肉细胞产生ATP的场所有哪些 这些ATP均可用于主动运输 物质合成等多种耗能过程吗 提示 植物叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜及叶绿体类囊体薄膜 叶绿体中产生的ATP专用于还原C3化合物 不能用于其他耗能过程 其他部位产生的ATP可用于各项生命活动 1 ATP的结构式由结构式可看出 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与ADP的相互转化转化过程图解 3 ATP合成与水解的比较 由上表可看出 ATP和ADP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完全相同 因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应 但物质是可循环利用的 1 细胞中ATP含量很少 ATP是生命活动的直接能源物质 但它在细胞内的含量并不高 因此细胞内ATP的形成与分解相当频繁 2 剧烈运动时ATP分解量加大 其合成量也加大 不可说成ATP分解速率大于合成速率或ATP合成速率大于分解速率 1 下列结构在光下不能产生ATP的是 A 细胞质基质B 叶绿体内膜C 叶绿体的类囊体D 线粒体的内膜解析 在细胞质的基质中进行有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸阶段 都可以产生ATP 在线粒体的内膜上进行有氧呼吸的第三阶段 产生大量的ATP 在叶绿体的类囊体上进行光合作用的光反应阶段 可以产生ATP 而在叶绿体的内膜中无ATP的产生 答案 B A 图1中的A代表腺苷 b c为高能磷酸键B 图2中反应向右进行时 图1中的c键断裂并释放能量C ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性D 酶1和酶2催化作用的机理是降低反应的活化能解析 图1中A表示腺嘌呤 b c是高能磷酸键 ATP水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂 酶催化作用具有高效性 其催化作用的机理是降低反应的活化能 答案 A 知识点二 细胞呼吸1 探究酵母菌细胞呼吸的方式 判断正误 1 酵母菌既能进行有氧呼吸 也能进行无氧呼吸 2 根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短 可检测酵母菌产生CO2的多少 3 酒精与酸性重铬酸钾溶液发生反应 变成橙色 4 探究有氧呼吸的装置中NaOH与澄清石灰水的作用相同 2 有氧呼吸 1 有氧呼吸的反应式是 2 过程 3 无氧呼吸 判断正误 1 酵母菌无氧呼吸的反应式为C6H12O6酶 2C3H6O3 2 马铃薯储藏久了会有酒味产生 3 人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物 4 无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量 产生少量ATP 5 水果贮藏在完全无氧环境中 可将损失减小到最低程度 6 无氧呼吸不需要氧参与 因而其底物的分解不属于氧化反应 2 作物栽培时要及时中耕松土 稻田需要定期排水 这有什么好处 提示 作物栽培时要及时松土透气 有利于根系的有氧呼吸 促进根对无机盐的吸收 稻田需定期排水 否则会因根进行无氧呼吸产生大量的酒精 对细胞产生毒害作用 使根腐烂 1 细胞呼吸的过程 2 有氧呼吸过程中各元素的去向 3 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 4 细胞呼吸的影响因素及其在生产实践中的应用 1 温度 曲线模型 如右图 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 a 最适温度时 细胞呼吸最强 b 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 c 低于最适温度呼吸酶活性下降 细胞呼吸受抑制 应用 a 低温下贮存蔬菜水果 b 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 曲线模型 如右图 模型解读 a O2浓度低时 无氧呼吸占优势 b 随O2浓度增大 无氧呼吸逐渐被抑制 有氧呼吸不断加强 c 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 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 导致腐烂 3 含水量 曲线模型 如右图 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 应用 作物栽培中 合理灌溉 4 CO2浓度 曲线模型 如右图 模型解读 CO2是细胞呼吸的产物 对细胞呼吸具有抑制作用 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 1 种子 蔬菜和水果在贮藏时都应在低温 低氧条件下 不同的是种子还应保持干燥 而蔬菜和水果应保持一定湿度 低温以不破坏植物组织为标准 一般为零上低温 2 不同生物无氧呼吸的产物不同 3 如图为真核细胞呼吸作用的部分过程 据图分析下列叙述错误的是 A 可以在细胞质基质中发生的是 B 在线粒体中发生的过程是 和 C 过程比 过程释放的能量多D 人在剧烈运动时产生的CO2只来源于 过程 解析 图中 是ATP的合成 可发生于细胞质基质和线粒体中 是有氧呼吸 表示无氧呼吸 过程较 过程氧化分解彻底 释放能量多 人体细胞只有有氧呼吸 产生CO2 答案 B 4 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 2012 北京高考 细胞中不能合成ATP的部位是A 线粒体的内膜B 叶绿体中进行光反应的膜结构C 内质网的膜D 蓝藻 蓝细菌 中进行光反应的膜结构 ATP及其与ADP的相互转化 解析 有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行 释放大量能量 A项正确 在光合作用的光反应阶段 叶绿体将光能转化为ATP中活跃的化学能 光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜 B项正确 内质网不能合成ATP C项错误 蓝藻 蓝细菌 进行光反应能产生ATP D项正确 答案 C 正确界定以下几种物质中的 A 含义ATP与DNA RNA 核苷酸的结构中都有 A 但它在不同物质中表示的含义不同 如图所示 ATP中的A为腺苷 由腺嘌呤和核糖组成 DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸 RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸 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 2012 江苏高考 多选 如图表示细胞呼吸作用的过程 其中1 3代表有关生理过程发生的场所 甲 乙代表有关物质 下列相关叙述正确的是A 1和3都具有双层生物膜B 1和2所含酶的种类不同C 2和3都能产生大量ATPD 甲 乙分别代表丙酮酸 H 细胞呼吸 解析 本题以细胞呼吸过程图解为载体考查细胞有氧呼吸三个阶段的重要变化和发生场所 同时考查考生的识图分析与判断推理能力 图中1表示有氧呼吸第一阶段的场所 细胞质基质 葡萄糖在此被分解为丙酮酸和 H 并产生少量ATP 所以甲表示丙酮酸 2表示有氧呼吸第二阶段的场所 线粒体基质 丙酮酸和H2O反应生成CO2和 H 并产生少量ATP 所以乙表示 H 3表示有氧呼吸第三阶段的场所 线粒体内膜 H 与O2反应生成H2O 同时产生大量ATP 1表示的细胞质基质无双层生物膜 A项错误 细胞质基质和线粒体中进行的化学反应不同 所含酶的种类也不同 B项正确 2所表示的线粒体基质中不能产生大量ATP C项错误 据上述分析可知甲表示丙酮酸 乙表示 H D项正确 答案 BD 根据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两种方式 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 探究酵母菌细胞呼吸的方式 的实验1 实验原理 1 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存 属于兼性厌氧菌 酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2 在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2 2 CO2可使澄清的石灰水变浑浊 也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短 可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况 3 橙色的重铬酸钾溶液 在酸性条件下可与乙醇发生化学反应 变成灰绿色 3 实验中的关键步骤 1 通入A瓶的空气中不能含有CO2 以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致 2 B瓶应封口放置一段时间 待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完 再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶 确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中 该实验为对比实验 有氧和无氧条件下的实验都为实验组 某同学在研究马铃薯块茎细胞呼吸方式时 设计了如下实验 实验一 取新鲜马铃薯块茎 洗净 切成碎屑 向锥形瓶中分别加入适量的马铃薯块茎碎屑 安装成下图甲 每隔一段时间 从分液漏斗向锥形瓶A中注入适量过氧化氢溶液 观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化 实验二 取新鲜马铃薯块茎 洗净 切成碎屑 向锥形瓶C中放入适量的马铃薯块茎碎屑 并向C瓶充入N2 替代瓶中空气 安装成下图乙 一段时间后 观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化 请回答下列问题 1 实验一的原理是 当实验一中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由绿变黄时 是否可以说明马铃薯的呼吸作用在逐渐增强 为什么 2 已知植物细胞无氧呼吸有两种类型 一种是能够产生酒精的无氧呼吸 另一种是能够产生乳酸的无氧呼吸 并且马铃薯块茎在只有N2的条件下可以进行无氧呼吸 则实验二的目的是 若实验二中溴麝香草酚蓝水溶液 则说明马铃薯块茎细胞进行的是产生乳酸的无氧呼吸 其反应式为 3 实验一和实验二在设计上均有不够严谨之处 可能会干扰对马铃薯块茎细胞呼吸类型的判断 请给予修正 修正的理由是 解析 1 马铃薯块茎中含有过氧化氢酶 催化过氧化氢分解产生O2 以此促进马铃薯块茎进行有氧呼吸 CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液发生颜色变化 2 马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸 不产生CO2 故不能使溴麝香草酚蓝变色 3 微生物的呼吸作用会干扰实验结果 答案 1 马铃薯块茎细胞中含有过氧化氢酶 可催化过氧化氢分解产生氧气 在有氧条件下 马铃薯块茎细胞可以进行有氧呼吸 产生的二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄不能溶液的颜色由绿变黄可能是实验时间较长 马铃薯产生的CO2总量较多引起的 或其他合理答案也可 2 探究马铃薯无氧呼吸的类型不变色 3 实验前应对马铃薯块茎进行消毒 B瓶和C瓶组装之前均应做灭菌处理 合理即可 不同的微生物具有不同的呼吸类型 它们的存在会干扰实验结果 细胞类型的确认方案选用下面对照装置 可以根据红色液滴移动方向来探究细胞的呼吸类型 1 实验材料分析 装置一 二中试剂的作用 NaOH溶液吸收CO2 清水作为对照 在利用葡萄糖作为能源物质的条件下 有氧呼吸气体体积不变 无氧呼吸气体体积增加 2 实验结果分析 1 2012 福建高考 下列有关豌豆的叙述 正确的是 A 萌发初期 种子的有机物总重量增加B 及时排涝 能防止根细胞受酒精毒害C 进入夜间 叶肉细胞内ATP合成停止D 叶片黄化 叶绿体对红光的吸收增多 解析 此题以豌豆为信息载体 综合考查细胞代谢的有关知识 种子萌发初期 由于不能进行光合作用 只能进行呼吸作用 有机物总重量减少 A错误 及时排涝 可以防止豌豆根细胞无氧呼吸产生酒精 B正确 夜间植物叶肉细胞可进行呼吸作用产生ATP C错误 黄化叶片所含的色素主要是类胡萝卜素 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 D错误 答案 B 解析 本题主要考查呼吸作用发生的条件和场所 题干反应式可表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段 两者都发生在细胞质基质内 故D项正确 答案 D 3 2011 海南高考 细胞内糖分解代谢过程如下图 下列叙述错误的是 A 植物细胞能进行过程 和 或过程 和 B 真核细胞的细胞质基质中能进行过程 和 C 动物细胞内 过程 比过程 释放的能量多D 乳酸菌细胞内 过程 产生 H 过程 消耗 H 解析 真核细胞进行有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行 第二 三阶段是在线粒体中进行 答案 B 4 2011 安徽高考 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时乙烯产生量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 解析 由两组曲线可知 呼吸速率和乙烯的产生量在t1 t2条件下曲线变化趋势相似 t1时呼吸速率高 所以不利于叶片的贮藏 答案 C 5 2012 新课标全国高考 将玉米种子置于25 黑暗 水分适宜的条件下萌发 每天定时取相同数量的萌发种子 一半直接烘干称重 另一半切取胚乳烘干称重 计算每粒的平均干