高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第2讲细胞的能量“货币”ATP细胞呼吸的原理和应用课件

第2讲细胞的能量“货币”ATP细胞呼吸的原理和应用课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求1.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量生命观念通过对ATP的结构和功能、细胞呼吸类型和过程的学习，建立生命的物质与能量观和普遍联系的观点科学思维通过分析ATP的合成、利用过程及对细胞呼吸方式的判断，培养对问题进行推理，并做出合理判断的能力科学探究通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验，培养对生物学问题进行初步探究的能力社会责任通过分析细胞呼吸在生产、生活中的应用实例，关注科技发展目录1自主学习·巩固基础2重难探究·素养达标3实验平台·专讲专练4典题演练·破解高考知识点一ATP的结构、功能和利用［自主学习］C、H、O、N、P腺苷磷酸基团特殊的化学键光合作用、细胞呼吸细胞质基质、线粒体、叶绿体ADP+Pi+能量ATP［自主检测］1.思考判断(1)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(

)(2)人成熟红细胞无细胞核和众多的细胞器，所以不能合成ATP。(

)(3)真核细胞内发生ATP与ADP的相互转化，原核细胞内不发生。(

)(4)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(

)(5)在无氧条件下，只有通过光合作用才能产生ATP。(

)(6)细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系，放能反应一般与ATP的水解相联系。(

)××××××2.深挖教材(1)如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP相当于现金，这种比喻有道理的原因是什么？(2)植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，说明了什么？【答案】(1)提示：糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用，这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用(2)提示：生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源

CO2或其他产物是否有氧参与有氧呼吸无氧呼吸2.有氧呼吸(1)过程图解：细胞质基质

少量ATP

线粒体基质

丙酮酸+H2OCO2+［H］

少量ATP线粒体内膜

［H］+O2H2O大量ATPC6H12O6

丙酮酸+［H］

(2)总反应式：

。

C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量3.无氧呼吸

细胞质基质乳酸酒精+CO2［自主检测］1.思考判断(1)有氧呼吸产物水中的氢来自第一阶段的葡萄糖和第二阶段的丙酮酸。(

)(2)有氧呼吸释放的能量大部分变成热能散失，小部分用于合成ATP。(

)(3)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量的ATP。(

)(4)无氧呼吸在细胞质中进行，需要一种酶催化完成。(

)(5)有氧呼吸二、三阶段所需的酶都分布于嵴上。(

)(6)破伤风芽孢杆菌可通过有氧呼吸大量繁殖，较深的伤口需及时清理，注射破伤风抗毒血清。(

)××××√√2.深挖教材(1)细胞呼吸中的［H］实际上是氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化成_______________________________。(2)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段利用？产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成？___________________________________________________________________________________________________________________________。

提示：还原型辅酶Ⅰ(NADH)

提示：有氧呼吸反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段利用；产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成3.热图导析：影响细胞呼吸的环境因素常见曲线模型(1)图1中各点表示的生物学意义：Q点：不消耗O2，产生CO2⇒只进行________；P点：O2吸收量=CO2生成量⇒只进行________；QP段(不包含Q、P点)：CO2生成量

(填“大于”“小于”或“等于”)O2吸收量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；

R点：产生CO2量最少⇒组织细胞呼吸作用________。(2)图2中，温度对细胞呼吸的影响是通过影响_______________________

实现的，因此在贮藏种子、水果、蔬菜时应选取________(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。

无氧呼吸有氧呼吸大于最弱与细胞呼吸有关酶的活性零上低温(3)从图3可看出，细胞呼吸速率与________含量有关，在储存作物种子时应将种子风干，以减弱________，减少________的消耗。

自由水细胞呼吸有机物ATP的结构和功能

［深度讲解］1.ATP分子的结构2.ATP和ADP的相互转化

3.细胞内ATP合成与水解的生理过程及场所

分析ATP的结构和特点

(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？(3)图示框e的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？【答案】(1)提示：图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。(2)提示：图示b为普通磷酸键，c、d为特殊的化学键，其中d处的键最易断裂和重建。(3)提示：图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。［考向预测］(一)ATP的结构与功能(素养目标：生命观念)1.如图为ATP的结构示意图，下列相关叙述中，正确的是(

)A.图中①是构成DNA和RNA的五碳糖B.图中②指特殊的化学键，在ATP分子中共有3个C.图中③是mRNA与质粒共有的碱基之一D.图中④是构成DNA的基本组成单位之一C

【解析】图中①是核糖，是构成RNA的五碳糖，A错误；特殊的化学键在ATP分子中有两个，B错误；图中③是腺嘌呤，是mRNA与质粒共有的碱基之一，C正确；图中④表示腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，D错误。(二)ATP与ADP的相互转化(素养目标：生命观念)2.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，如图表示“ATP-ADP循环”示意图，其中①和②表示过程。下列叙述错误的是(

)

A.①过程的能量可以来自化学能与光能B.②过程有水消耗C.植物细胞在黑暗条件下，过程①只发生在线粒体中D.②过程释放的能量，可用于氨基酸合成蛋白质C

【解析】①过程为ATP的合成，其所需的能量可以来自化学能与光能，A正确；②过程为ATP水解，需要水参与反应，B正确；植物细胞在黑暗条件下，不能利用光能进行光合作用合成ATP，但可以通过呼吸作用合成ATP，所以过程①可发生在细胞质基质和线粒体中，C错误；②过程ATP的水解释放的能量，可用于物质的合成，如氨基酸合成蛋白质，D正确。细胞呼吸的过程分析

［深度讲解］1.有氧呼吸和无氧呼吸过程图解分析(1)有氧呼吸过程中氧元素的来源和去路。

(2)细胞呼吸中［H］和ATP的来源和去路。项目来源去路［H］有氧呼吸：C6H12O6和H2O无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成水无氧呼吸：还原丙酮酸ATP有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动(3)能量代谢。①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。②细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，小部分转移到ATP中。(4)有氧呼吸与无氧呼吸的比较。

2.不同生物的无氧呼吸产物

［考向预测］(一)考查细胞呼吸的场所和过程(素养目标：生命观念)1.细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述不正确的是(

)A.酵母菌细胞能进行过程①和②或过程①和③B.人体所有细胞的细胞质基质都能进行过程①C.ATP与ADP的比值增加会抑制过程①的进行D.乳酸菌细胞内，过程①和过程④均产生［H］D

【解析】分析题图可知，①和②过程是有氧呼吸，①和③过程是产生酒精的无氧呼吸，酵母菌是兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行产生酒精的无氧呼吸，A正确；图中①表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，人体所有细胞的细胞质基质中都能进行该过程，B正确；ATP与ADP的比值增加，说明细胞中ATP消耗少，会抑制过程①的进行，C正确；分析题图可知，④是无氧呼吸的第二阶段，不产生［H］，反而消耗第一阶段产生的［H］，D错误。(二)考查细胞呼吸的有关计算(素养目标：科学思维)2.(2023年福建莆田华侨中学模拟)在锥形瓶中加入葡萄糖溶液和活化的酵母菌，密闭瓶口，置于适宜条件下培养，用传感器分别测定O2和CO2的含量，实验结果如图所示。下列分析错误的是(

)A.在实验过程中酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸B.实验进行到100s时，酵母菌O2的消耗量等于CO2的释放量C.实验进行到200s时，酵母菌无氧呼吸消耗的葡萄糖量大于有氧呼吸消耗的D.500s后，锥形瓶中的O2和CO2的量维持稳定与葡萄糖含量有关B

【解析】该瓶口是密闭的，开始时酵母菌进行有氧呼吸，随着氧气逐渐减少，有氧呼吸和无氧呼吸都进行，A正确；据图分析，100

s时，该点有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，酵母菌O2的消耗量约为2.5-1.25=1.25

mol·L-1，CO2的释放量约为10-5=5

mol·L-1，O2的消耗量不等于CO2的释放量，B错误；实验进行到200

s时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，从图中曲线可知，CO2的释放量约为15-5=10

mol·L-1，O2的消耗量大约为2.5-1.0=1.5

mol·L-1，无氧呼吸过程中产生的二氧化碳约为10-1.5=8.5

mol·L-1，有氧呼吸过程中产生的二氧化碳约为1.5

mol·L-1，8.5÷2>1.5÷6，所以酵母菌无氧呼吸消耗的葡萄糖量大于有氧呼吸消耗的，C正确；据图可知，400

s之后，密闭容器中O2和CO2的含量基本不变，说明400

s时葡萄糖可能消耗完，不再进行细胞呼吸，所以500

s后，锥形瓶中的O2和CO2的量维持稳定与葡萄糖含量有关，D正确。1.三种依据判断细胞呼吸的类型

2.有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精)的有关计算(1)消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数。无氧呼吸∶有氧呼吸=1∶3(2)消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的CO2摩尔数。有氧呼吸需要的氧气∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和=3∶4(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数。无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1影响呼吸速率的因素及实践应用

［深度讲解］1.内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量)(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同。(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。2.影响呼吸速率的外界因素及机理

因素影响机理曲线模型实践应用温度影响呼吸酶的活性：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，呼吸受到抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受到抑制

①低温下储存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量因素影响机理曲线模型实践应用O2浓度O2作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸)

适当降低O2浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间因素影响机理曲线模型实践应用CO2浓度增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效果

在蔬菜和水果的保鲜中，适当增加CO2的浓度，可提高保鲜效果含水量在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱

将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间3.植物组织细胞呼吸的曲线解读

［考向预测］(一)考查影响细胞呼吸的因素(素养目标：科学思维)1.(2023年四川南充阆中东风中学阶段练习)研究小组通过实验探究适宜温度条件下，氧气浓度变化对某植物细胞呼吸的影响，结果如图所示。据图分析错误的是(

)A.欲测定该植物的呼吸作用强度，一定要遮光处理B.B点时细胞呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质和细胞质基质C.贮藏水果蔬菜时，宜选择R点对应的氧气浓度D.C点以后限制氧气吸收量的因素可能是温度、酶等因素B

【解析】欲测定该植物的呼吸作用强度，一定要遮光处理，A正确；B点只进行有氧呼吸，细胞产生二氧化碳的场所是线粒体基质，B错误；贮藏水果蔬菜时，宜选择R点对应的氧气浓度，C正确；C点以后限制氧气吸收量的因素可能是温度、酶等因素，D正确。(二)考查细胞呼吸原理的应用(素养目标：社会责任)2.(2023年浙江校考模拟预测)细胞呼吸是细胞重要的生命活动，细胞呼吸的原理广泛应用于生产生活中，下列有关说法错误的是(

)A.种子晾干储存，降低自由水含量并减缓细胞呼吸B.制作酸奶时，先通气后密封有利于乳酸菌快速增殖并发酵C.用慢跑等有氧运动代替无氧运动可有效避免肌肉酸胀D.水稻田间歇性换水，避免无氧呼吸产物对根产生毒害作用B

【解析】种子晾干可降低自由水的含量，进而减缓细胞呼吸，减少有机物消耗，便于储存，A正确；乳酸菌为严格厌氧型生物，需密封发酵，B错误；慢跑等有氧运动可有效避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸带来的肌肉酸胀无力，C正确；水稻田间歇性换水可避免水稻根细胞无氧呼吸产生酒精，进而对根产生毒害作用，D正确。探究

酵母菌细胞呼吸的方式

(2)细胞呼吸产物的检测。

2.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。(2)检测CO2产生的多少的装置如图所示。(3)检测酒精的产生：从A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，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→振荡并观察溶液的颜色变化。3.实验现象

条件澄清石灰水的变化/出现变化的快慢重铬酸钾的浓硫酸溶液甲组(有氧)变混浊程度高/快无变化乙组(无氧)变混浊程度低/慢出现灰绿色4.实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下产生CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精，还产生少量CO2。［方法透析］“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。

装置丙为防止气压、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)。注：(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的干扰。［诊断小练］教材实验的原理和方法某科研小组为探究酵母菌的细胞呼吸方式，进行了如图所示实验(假设细胞呼吸产生的热量不会使瓶中气压升高)，开始时溴麝香草酚蓝溶液的颜色基本不变，反应一段时间后溶液颜色由蓝变绿再变黄。下列有关分析正确的是(

)B

A.溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄说明酵母菌的呼吸强度在增强B.溴麝香草酚蓝溶液的颜色一开始基本不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸C.14C6H12O6不能进入线粒体，故线粒体中不能检测出放射性D.实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO2全部来自线粒体【解析】溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄说明酵母菌呼吸产生的CO2增多，A错误；溴麝香草酚蓝溶液的颜色一开始基本不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸，产生了少量的CO2，B正确；14C6H12O6不能进入线粒体，但其分解形成的丙酮酸能进入线粒体，因此线粒体中能检测出放射性，C错误；实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO2来自有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质和细胞质基质，D错误。1.(2023年北京卷)运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是(

)A.低强度运动时，主要利用脂肪酸供能B.中等强度运动时，主要供能物质是血糖C.高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATPD.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量A

【解析】当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A正确；中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误；高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误；高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供能量，D错误。2.(2023年全国卷)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(

)A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATPC

【解析】植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有CO2释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确；a阶段无CO2产生，b阶段CO2释放较多，a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B正确；无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生