新高考生物(人教版全国Ⅰ)复习必修一第三单元-细胞的能量供应与利用-第8讲课件

第8讲ATP与细胞呼吸考纲考情——知考向核心素养——提考能最新考纲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生命观念ATP的结构和功能，细胞呼吸的过程，建立物质与能量观近三年考情2018·全国卷Ⅰ（1，30）、2018·全国卷Ⅱ（4，30）、2018·全国卷Ⅲ（5，29）、2017·全国卷Ⅰ（5，30）、2017·全国卷Ⅱ（29）、2016·全国卷Ⅰ（2，29）、2016·全国卷Ⅲ（29）科学思维ATP的合成、利用过程，细胞呼吸方式的判断科学探究探究酵母菌细胞呼吸方式1.ATP的结构考点一ATP的结构、功能和作用腺嘌呤磷酸基团核糖一磷酸腺苷三磷酸腺苷归纳如下：C、H、O、N、PA—P～P～P腺苷高能磷酸键磷酸基团2.ATP和ADP的相互转化（1）转化基础ATP的化学性质不稳定，

的高能磷酸键容易断裂和重建。（2）ATP和ADP的相互转化过程比较远离腺苷(A)细胞质基质线粒体叶绿体细胞质基质线粒体光能放能

3.ATP产生量与O2供给量的关系分析1.高考重组判断正误（1）成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量（2018·全国卷Ⅲ，2A）（）（2）叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶（2018·全国卷Ⅰ，1A）（）（3）淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成（2017·海南卷，5A）（）（4）DNA与ATP中所含元素的种类相同（2015·全国卷，1A）（）提示（1）×细胞增殖过程涉及很多生物化学反应，某些过程如DNA的复制等都会消耗能量。（2）√（3）×淀粉水解过程中不产生ATP。（4）√2.深挖教材

（1）（人教版必修1P88“相关信息”拓展）ATP和酶在成分上有联系吗？

提示

ATP水解掉两个磷酸基团后成为RNA的基本组成单位之一，某些RNA也具有催化作用，少数酶是RNA。

（2）（人教版必修1P89图5－5拓展）酶与ATP在细胞代谢中有怎样的联系？

提示在细胞合成代谢中需要与物质合成有关的酶，常需要ATP提供能量；在细胞分解代谢中需要与分解有关的酶，常伴随着ATP的合成；ATP自身的合成与分解必须有酶的催化。结合ATP的结构和功能，考查科学思维能力1.（2016·全国卷Ⅰ，29）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ）。回答下列问题：（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的

（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的

（填“α”、“β”或“γ”）位上。解析（1）ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。（2）dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在α位。答案（1）γ（2）α围绕ATP与ADP的相互转化，考查结构与功能观2.（2016·海南卷，11）下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是（）A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加C.无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成解析含两个高能磷酸键的ATP，由一个腺苷和三个磷酸基团组成，并非DNA的基本组成单位；加入呼吸抑制剂可导致ATP生成减少，一些生命活动仍消耗ATP，ADP生成相对增加；无氧条件下丙酮酸转化为酒精的过程并不产生ATP。答案

D3.（2018·郑州二测）红细胞膜中的Na＋/K＋—ATPase（ATP水解酶）的功能是水解ATP吸收K＋。用一定的技术手段将红细胞细胞质置换成高浓度的K＋溶液，并将其置于极高浓度Na＋的环境中，就发生了如下图所示的生理过程。下列相关叙述错误的是（）A.实验过程Na＋、K＋离子跨膜运输应该属于主动运输B.上述生理过程还需要ADP和PiC.该实验过程中离子浓度梯度驱动了ATP的形成D.该实验证明了，不同环境条件下，同一种酶既可以催化ATP的水解，也可以催化ATP的合成解析图示过程中K＋从细胞内到细胞外和Na＋从细胞外到细胞内都是顺浓度梯度进行的，且产生了ATP，属于协助扩散，A错误；ATP的形成需要ADP和Pi，B正确；该实验过程中离子浓度梯度可以驱动ATP形成

，C正确；ATP水解酶可以水解ATP，在该实验中，改变条件，Na＋/K＋—ATPase可催化ATP的合成，D正确。答案

A细胞内产生与消耗ATP的生理过程转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等结合创新实验，考查生命观念和科学探究能力4.（2019·河南顶级名校新高三入学检测）ATP作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动提供能量。科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白（Ⅰ）和牛细胞中的ATP合成酶（Ⅱ）构建了ATP体外合成体系，如图所示。请回答问题：（1）物质a为

，其在供能时，远离腺苷的

断裂，将能量释放出来。（2）科学家利用人工体系模拟了ATP合成时的能量转换过程。在叶绿体中此过程发生的场所为

。（3）科学家利用人工体系进行了相关实验，如表所示。组别人工体系H＋是否通过Ⅰ进行转运H＋是否通过Ⅱ进行转运是否产生ATP大豆磷脂构成的囊泡ⅠⅡ1＋＋＋是是产生2＋－＋否否不产生3＋＋－是否不产生注：“＋”“－”分别表示人工体系中组分的“有”“无”。①比较第1组和第2组的结果可知，Ⅰ可以转运H＋进入囊泡。进一步研究发现，第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H＋浓度

（填“高于”“低于”或“等于”）囊泡外的。②比较第1组和第3组的结果可知，伴随图中的

的过程，ADP和Pi合成ATP。解析（1）分析图示可知物质a为ATP，ATP作为供能物质，在供能时远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放出大量的能量。（2）H＋通过Ⅰ进入囊泡的过程需要光，说明该处囊泡模拟的是叶绿体中光合作用产生ATP的过程，此过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。（3）①第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H＋浓度高于囊泡外的H＋浓度。②结合图示比较第1组和第3组的结果可知，伴随H＋通过Ⅱ向囊泡外转运的过程，ADP和Pi合成ATP。答案（1）ATP高能磷酸键（2）类囊体薄膜（3）①高于②H＋通过Ⅱ向囊泡外转运1.探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）酵母菌细胞呼吸的方式考点二细胞呼吸的方式及过程兼性厌氧酒精（2）产物检测①装置图：注：a.图甲中空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是清除空气中的CO2。b.图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽氧气。②产物的检测

试剂现象（颜色变化）CO2澄清的石灰水____________________________水溶液_________________酒精在酸性条件下，橙色的_____________________________变混浊溴麝香草酚蓝蓝色→绿色→黄色重铬酸钾灰绿色（1）实验设计需遵循对照原则，此实验为何不设置对照组？提示此实验为对比实验，对比实验不另设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对照得出实验结论。（2）实验所用的葡萄糖溶液为什么需煮沸？提示煮沸的目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。2.细胞的有氧呼吸（1）过程图解细胞质基质少量能量线粒体基质线粒体内膜（2）写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路__________________________________________________________________3.无氧呼吸细胞质基质2C2H5OH＋2CO24.不同生物无氧呼吸产物乳酸酒精5.细胞呼吸方式或类型的判定（1）判断细胞呼吸方式的三大依据（2）“实验法”判断生物呼吸类型①装置②实验原理③结果分析与判定④物理误差的校正，为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，设置如图所示的丙装置，（除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。）[点悟]（1）若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。（2）为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。（3）如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。1.高考重组判断正误（1）农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收（2018·全国卷Ⅰ，3B）（）（2）与风干前相比，风干种子中细胞呼吸作用的强度高（2018·全国卷Ⅱ，4C）（）（3）与风干前相比，风干种子中有机物的消耗减慢（2018·全国卷Ⅱ，4A）（）（4）在制作果酒的实验中，将葡萄汁液装满整个发酵装置（2018·北京卷，4A）（）（5）破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧环境中（2013·课标卷Ⅱ，3C）（）提示（1）√（2）×风干种子的呼吸强度较弱（3）√（4）×酵母菌是异养兼性厌氧型菌，制作果酒利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精，但初期酵母菌需通过有氧呼吸进行大量繁殖，故葡萄汁装入发酵瓶时，需留有大约1/3的空间。（5）×破伤风芽孢杆菌为厌氧菌，适宜生活在无氧环境中。2.深挖教材

（1）（人教版必修1P94“小字内容及相关信息”改编）1mol葡萄糖彻底氧化分解及分解成乳酸时分别释放多少能量？其中有多少能量储存于ATP中？两者有何差异及共性？热能散失是否是能源浪费？

提示

1mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量2870kJ中有1161kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。而1mol分解成乳酸时释放196.65kJ能量。有61.08kJ左右的能量转移至ATP中，两者的共性是多数能量以热能形式散失，差异是彻底氧化分解释放能量较多，热能散失是维持体温所必需的，并非能源浪费。（2）（人教必修1P95“旁栏思考题”改编）用酵母菌酿制的葡萄酒，其酒精度为何只能维持12%～16%?提示一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下，随着发酵产物（如酒精）的增多，营养物质的减少以及pH发生变化等的影响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终就会停止。故其酒精度不会继续上升。结合有氧呼吸、无氧呼吸的过程，考查归纳概括能力1.（2018·全国卷Ⅲ，5）下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是（）A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP解析植物在黑暗中既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸，A正确；食物链上某一营养级同化的能量大部分用于呼吸消耗，B正确；对于以糖类为底物的呼吸作用来说，有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物为乳酸或者酒精和CO2，C错误；植物光合作用的光反应阶段、有氧呼吸过程的第一、第二、第三阶段以及无氧呼吸第一阶段都可以合成ATP，D正确。答案

C2.（2019·广东深圳一模）甲图是细胞呼吸示意图，乙图是某细胞器结构示意图。下列说法中正确的是（）A.①②④阶段均放出少量能量B.水参与第④阶段的反应，该过程发生在乙图中的b处C.人体细胞分解等量的葡萄糖，③阶段释放CO2的量是④阶段的1/3D.①⑤分别发生在乙图中的a、c处解析

①阶段为有氧呼吸及无氧呼吸的第一阶段，②阶段为无氧呼吸的第二阶段，④阶段为有氧呼吸的第二阶段，②阶段无能量的释放，①④阶段有少量能量的释放；水参与有氧呼吸第二阶段即甲图中④阶段，该过程发生的场所为线粒体基质即b处；人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸；①阶段发生的场所为细胞质基质，⑤阶段发生的场所为线粒体内膜。答案

B结合细胞呼吸类型的判断，考查批判性思维的能力3.（2017·海南卷，7）下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是（）A.分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小B.若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸C.适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同解析分生组织细胞比成熟细胞的代谢旺盛、消耗能量多，所以呼吸速率也更大，A错误；如果细胞进行的无氧呼吸是产生乳酸的方式，则细胞既不吸收O2也不放出CO2，B错误；低氧环境下储存果实，既有效地抑制无氧呼吸，同时有氧呼吸也非常弱，所以消耗的有机物相对最少，C正确；细胞利用葡萄糖进行有氧呼吸，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。答案

C4.（2019·山西实验中学联考）不同的呼吸底物（葡萄糖、脂肪等）或不同的呼吸方式释放的二氧化碳量与吸收的氧气量不同。以葡萄糖为呼吸底物时，释放的二氧化碳量与吸收的氧气量相等。某科研小组选取4份不同的材料在一定氧气浓度条件下开展了细胞呼吸方式的探究实验，实验结果如表所示（单位为mg/h）。下列说法正确的是（）

释放的二氧化碳量吸收的氧气量甲材料5040乙材料3060丙材料5050丁材料00A.甲材料最可能是花生种子

B.乙材料最可能是小麦种子C.丙材料可能是马铃薯块茎

D.丁材料只能是没有生命活动的材料解析甲材料中二氧化碳释放量大于氧气吸收量，所以该材料最可能是富含糖类的材料，如小麦种子，A错误；乙材料中二氧化碳释放量小于氧气吸收量，所以该材料最可能是富含脂肪的材料，如花生种子，B错误；丙材料中二氧化碳释放量等于氧气吸收量，所以该材料可能是动物组织或无氧呼吸时产生乳酸的植物器官，如马铃薯块茎，C正确；丁材料中没有二氧化碳释放和氧气吸收，所以该材料可能是没有生命活动的材料或只进行产生乳酸的无氧呼吸的材料，如乳酸菌等，D错误。答案

C结合教材实验拓展，考查科学探究5.（2019·山东泰安质检）如图为某实验小组为研究细胞的结构和功能设计的三组实验，其他相关实验条件适宜。请回答下列问题：（1）为了研究线粒体或叶绿体的功能，需要将细胞中的线粒体或叶绿体分离出来，常用的方法是

法。（2）图甲装置和图乙装置的实验现象有何区别？_______________________。请分析产生差异的主要原因：_____________________________________。（3）图丙装置在适宜的光照下

（填“能”或“不能”）产生氧气。若光照条件下突然停止二氧化碳供应，一段时间后ATP的合成速率将

（填“增大”“不变”或“减小”）。解析（1）分离细胞器常用的方法是差速离心法。（2）图甲装置和图乙装置的差异是原料的差异，线粒体不能直接利用葡萄糖，但可以利用丙酮酸进行有氧呼吸的第二、三阶段，产生二氧化碳和水。（3）图丙装置中有完整的叶绿体，提供适宜的光照，可以进行光合作用放出氧气。如果光照条件下停止二氧化碳供应，C3会减少，ATP的消耗减少，故ATP的合成速率减小。答案（1）差速离心（2）图甲装置无明显变化，图乙装置有气体产生线粒体不能直接利用葡萄糖，但可以分解丙酮酸产生二氧化碳（合理即可）（3）能减小影响呼吸作用的4大外界因素及应用（1）温度考点三影响细胞呼吸的外界因素及应用（2）O2浓度（3）CO2浓度（4）水结合细胞呼吸的影响因素及应用，考查科学思维能力1.（2019·中原名校质量考评）有学者欲研究影响玉米根尖细胞线粒体耗氧速率的因素，按图示顺序依次向测定仪中加入线粒体及相应物质，测定氧气浓度的变化，结果如图（注：图中呼吸底物是指在呼吸过程中被氧化的物质）。下列分析正确的是（）A.实验中加入的呼吸底物是葡萄糖B.过程①没有进行有氧呼吸第三阶段C.过程②比过程⑤耗氧速率低的原因可能是[H]不足D.过程④比过程③耗氧速率低的主要原因是呼吸底物不足解析实验研究的是影响线粒体耗氧速率的因素，因此实验中加入的呼吸底物是丙酮酸，A错误；过程①有氧气消耗，因此进行了有氧呼吸的第三阶段，B错误；加入呼吸底物后耗氧速率加快，说明过程②耗氧速率低的原因可能是[H]不足，C正确；加入ADP后耗氧速率加快，说明过程④比③耗氧速率低的主要原因是ADP不足，D错误。答案

C2.（2019·湖北黄冈一调）细胞呼吸是细胞重要的生命活动，下列说法错误的是（）A.夏季连续阴天，大棚中白天适当增强光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量B.中耕松土、稻田定期排水，有利于根系有氧呼吸，防止幼根因酒精中毒而腐烂C.细胞呼吸的每个阶段都会合成ATP，生物体内合成ATP的能量都来自细胞呼吸D.低氧、零上低温有利于贮存水果、蔬菜，其原理都是降低了细胞呼吸解析夏季连续阴天，白天光照强度减弱，光合作用合成的有机物减少，夜晚气温较高，细胞呼吸较强，分解的有机物较多，不利于植物生长，所以大棚中白天应适当增强光照，提高光合作用强度，夜晚应适当降低温度，降低细胞呼吸强度，从而增加净光合作用强度，提高作物产量，A正确；中耕松土、稻田定期排水，有利于根系进行有氧呼吸，可防止根细胞无氧呼吸产生过多酒精，导致幼根因酒精中毒而腐烂，B正确；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，绿色植物中合成ATP的能量可以来自光合作用和呼吸作用，C错误；酶的活性受温度影响，低温降低细胞中酶的活性，使细胞代谢活动减弱，有机物的消耗减少，水果、蔬菜在充足的氧气条件下，能进行有氧呼吸，细胞代谢旺盛，有机物消耗多，而在低氧条件下，有氧呼吸较弱，同时又能抑制无氧呼吸，所以贮存水果、蔬菜应在零上低温、低氧条件下，D正确。答案

C氧浓度与细胞呼吸间关系的曲线图（1）曲线ADB：无氧呼吸释放的CO2量。（2）曲线ODCE：有氧呼吸释放的CO2量。（3）曲线AFCE：细胞呼吸释放的CO2量。（4）A点：只进行无氧呼吸且无氧呼吸强度最大。（5）B点：无氧呼吸终止点，氧气浓度再增大，只进行有氧呼吸。（6）C点：该点再向右的CE段产生的CO2全部为有氧呼吸产生。（7）D点：无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量相同，但葡萄糖消耗速率不同。（8）F点：细胞呼吸产生的CO2总量最小，该点的氧气浓度一般作为储存水果、蔬菜的最佳氧气浓度。结合细胞呼吸相关实验，考查科学探究能力和长句应答能力3.（2019·安阳模拟）如图是小麦果实的结构及其发育的模式图，图中①②③表示不同的生理过程。请回答下列问题：（1）萌发初期，小麦胚乳被包裹在果皮和种皮内（氧气无法进入），淀粉在物质A的作用下分解成葡萄糖，葡萄糖在①过程中除最终产生热量外，还产生

（至少答出两种）等物质。若用一定浓度的

（填激素名称）处理，则小麦种子无须发芽就可产生物质A。（2）萌发时，胚乳中的部分有机物供胚发育成幼苗，在此过程中，胚细胞经过

形成幼苗。假设种子萌发过程中所需的营养物质都来自胚乳。已知1d内每粒小麦种子胚乳干重减少7.1mg，每粒萌发种子干重减少3.6mg，则该段时间内每粒种子的有机物转化速率为

mg/（粒·d）。（3）已知小麦种子中含有大量的淀粉，在萌发后期发现，小麦种子在单位时间释放的CO2量多于O2吸收量，原因是_______________________________。解析（1）萌发初期，小麦胚乳被包裹在果皮和种皮中，主要进行无氧呼吸，将葡萄糖分解产生CO2、酒精和ATP，同时放出热量。物质A是淀粉酶，因为淀粉酶可催化淀粉分解成葡萄糖。若用赤霉素处理，小麦种子无须发芽就可产生物质A。（2）胚细胞经过细胞的分裂和分化过程形成幼苗。由图可知，胚乳的干重减少，这些有机物有两个去路：用于种子自身生长和发育、呼吸作用消耗，而萌发种子干重减少的有机物是细胞呼吸消耗的有机物，因此24h内每粒小麦种子的胚乳减少的7.1mg的有机物等于呼吸作用消耗的3.6mg与用于自身生长、发育消耗的有机物之和，因此该时间内每粒种子的有机物转化率为：7.1－3.6＝3.5[mg/（粒·d）]。（3）以糖类为营养物质时，小麦种子同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，才会使得单位时间释放的CO2量多于O2吸收量。答案（1）CO2、酒精（和ATP）赤霉素（2）（细胞）分裂和（细胞）分化3.5（3