高三二轮复习生物细胞的能量“货币”ATP细胞呼吸的原理和应用课件

第三单元第2讲细胞的能量“货币”ATP、细胞呼吸的原理和应用2023届1《高考特训营》·生物课标要求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

0102知识特训素能特训03课堂过关01知识特训知识点1知识点2知识点31．ATP的结构、转化和利用知识点1

ATP的结构、功能和利用C、H、O、N、P磷酸基团特殊的化学键光合作用、细胞呼吸细胞质基质

远离腺苷光合作用、细胞呼吸各项生命活动细胞质基质、线粒体、叶绿体3.ATP的供能机理ATP在______________的作用下水解时，脱离下来的______________挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。4．ATP为主动运输供能的机理(1)参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能______________的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。(2)在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端__________脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的__________。(3)载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。(ATP水解)酶末端磷酸基团催化ATP水解磷酸基团磷酸化[巧记]

ATP结构的“一、二、三”1．判断正误(1)1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(

)(2)每个ADP分子中含有两个特殊的化学键。(

)(3)ATP≠能量，ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。(

)(4)植物、动物、细菌和真菌都以ATP作为能量“货币”，说明了生物界的统一性。(

)(5)ATP是绝大多数生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。(

)××√√√2．【教材中的隐性知识】教材必修1P86：ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解的原因。提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解。3．归纳概括ATP与核苷酸的关系4．ATP与动、植物细胞代谢(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。(2)ATP水解释放的能量可用于主动运输、发光发电、肌肉收缩、物质合成、大脑思考等。(3)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物。(4)不可误认为细胞中含有大量ATP，也不可误认为饥饿时ATP分解速率大于ATP合成速率。5．【素养新命题——突破长句问答】教材必修1P89“文字信息”(改编)：在萤火虫发光的过程中发生了怎样的能量转换？(科学思维)提示：ATP中的化学能转化为光能。1．有氧呼吸(1)有氧呼吸的过程与场所(2)反应式：____________________________________________。知识点2细胞呼吸的类型和过程细胞质基质少量能量线粒体基质少量能量线粒体内膜大量能量6CO2＋12H2O＋能量2．无氧呼吸(1)场所：____________。(2)条件：无氧和多种酶。(3)过程第一阶段：与有氧呼吸__________完全相同。第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成______________，或转化成________。(4)反应式①产物为酒精：_____________________________________________。②产物为乳酸：______________________________________。细胞质基质第一阶段CO2和酒精乳酸

细胞质基质和线粒体细胞质基质酒精和CO2或乳酸

彻底完全没有彻底没有完全有机物能量1．判断正误(1)植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸。(

)(2)有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不完全相同。(

)(3)肺炎链球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸。(

)(4)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞的有氧呼吸过程中。(

)(5)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(

)(6)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供。(

)√√√×××2．【教材中的隐性知识】教材必修1P93“相关信息”(改编)：细胞呼吸产生的[H]指的是什么？提示：还原型辅酶Ⅰ(NADH)。3．有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析(1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路：

(2)反应物和产物：①在有氧呼吸过程中，CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。②O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自O2，场所是线粒体内膜。(3)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路：

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生命活动4.【素养新命题——突破长句问答】细胞呼吸是否只是为生命活动提供能量？举例说明。(科学思维)提示：不是，细胞呼吸还是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。如细胞呼吸过程中的丙酮酸等中间产物，可以转化为甘油、氨基酸等物质。1．实验原理知识点3探究酵母菌细胞呼吸的方式(实验)混浊溴麝香草酚蓝橙色重铬酸钾2．实验步骤(1)配制酵母菌培养液。(2)设计对比实验：

①图甲装置中空气先通过NaOH溶液的目的是____________________。②图乙装置中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__________。去除空气中的CO2耗尽氧气(3)产物检测：①检测CO2的产生，装置如上图所示。②检测酒精的产生：自A、B瓶中各取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___________的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。3．实验现象(1)甲、乙两装置中石灰水都变混浊，且____装置中混浊程度高且快。(2)2号试管中溶液颜色由__________________，1号试管中溶液_________。重铬酸钾甲橙色变成灰绿色不变色

CO2(大量)＋H2OC2H5OH＋CO2(少量)1．判断正误(1)在酸性条件下，乙醇可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。(

)(2)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水是否变混浊判断细胞呼吸的方式。(

)(3)探究细胞呼吸方式的实验中可用绿色植物代替萌发的种子。(

)(4)探究酵母菌呼吸方式过程中，将装有酵母菌培养液的锥形瓶连接后即可进行实验。(

)××√×2．明析该实验的四个易错点(1)本实验中的自变量为是否有氧气，因变量为澄清的石灰水变混浊的程度，滴加酸性重铬酸钾溶液后的颜色变化等；无关变量为酵母菌以及培养液的用量、培养时间、温度等。(2)进行实验前必须检验装置的气密性，否则细胞呼吸产生的CO2不能全部通入澄清石灰水中，会导致实验误差。(3)不能依据澄清石灰水是否变混浊，即是否有CO2产生，来判断酵母菌细胞的呼吸方式。(4)由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。3．【素养新命题——突破长句问答】当培养液中CO2相对含量不变时，不确定培养液中葡萄糖是否耗尽。请设计一个实验方案，以探究培养液中葡萄糖是否耗尽，请写出实验的基本思路。(科学探究)提示：取适量的培养液，用斐林试剂检测培养液中是否含有还原糖。02素能特训特训点1特训点2A．若产生的CO2与酒精的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多特训点1科学思维——归纳与概括细胞呼吸类型的判断及计算[解法指导]答案：D解析：此题解题的切入点是对有氧呼吸和无氧呼吸过程的理解。由题干可知，种子呼吸作用消耗的底物为葡萄糖。有氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生6molCO2，无氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生2mol酒精和2molCO2，因此，若呼吸作用产生的CO2与酒精的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸，A项正确。有氧呼吸消耗1mol葡萄糖和6molO2产生6molCO2，因此，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等，B项正确。产乳酸的无氧呼吸，既不消耗O2，也不产生CO2，因此，若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放，C项正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸，则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数；若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的少，D项错误。提示：催化反应的酶不同基因不同(或基因的选择性表达)A．癌细胞的糖酵解途径在有氧和无氧条件

下都能发生B．过程②产生ATP的场所是线粒体基质和

线粒体内膜C．过程③产生的ATP可用于癌细胞主动吸收所需的营养物质D．通过抑制糖酵解酶的活性抑制癌细胞增殖，可作为治疗癌症的一种新思路C解析：癌细胞的糖酵解途径，即葡萄糖分解为丙酮酸的过程，在有氧和无氧条件下都能发生，A项正确；①是有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段即糖酵解过程，过程②是有氧呼吸二、三阶段，产生ATP的场所是线粒体基质和线粒体内膜，B项正确；过程③是无氧呼吸第二阶段，不产生ATP，C项不正确；据题干“氧气充足时，癌细胞仍主要依赖效率较低的糖酵解途径供应能量，并产生大量乳酸”可推测，通过抑制糖酵解酶的活性抑制癌细胞增殖，可作为治疗癌症的一种新思路，D项正确。2．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通过对表中数据分析，可得出的结论是(

)A.a浓度时，酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率B．b浓度时，酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率C．c浓度时，有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵D．d浓度时，酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸氧浓度/%abcd产生CO2的量9mol12.5mol15mol30mol产生酒精的量9mol6.5mol6mol0molD解析：酵母菌无氧呼吸时产生的C2H5OH(酒精)和CO2的量相等，故a浓度时，酵母菌只进行无氧呼吸，没有进行有氧呼吸，A项错误；b浓度时，有6.5÷2＝3.25(mol)葡萄糖用于无氧呼吸，有(12.5－6.5)÷6＝1(mol)葡萄糖用于有氧呼吸，酵母菌有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率，B项错误；c浓度时，有6÷2＝3(mol)葡萄糖用于无氧呼吸，有(15－6)÷6＝1.5(mol)葡萄糖用于有氧呼吸，故用于酒精发酵的葡萄糖约占66.7%，C项错误；d浓度时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，D项正确。1．“三看法”判断细胞呼吸的类型(以葡萄糖为底物)(1)一看反应物和产物①消耗O2或产物中有水，一定是有氧呼吸。②产物中有酒精或乳酸，一定是无氧呼吸。(2)二看物质的量的关系①无CO2产生：乳酸发酵②不消耗O2，产生CO2：酒精发酵。③消耗O2量＝产生CO2量：有氧呼吸。④消耗O2量<产生CO2量：有氧呼吸、无氧呼吸。根据产生CO2量与消耗O2量的多少，又分为以下三种情况：若VCO2/VO2＝4/3，有氧呼吸＝无氧呼吸。若VCO2/VO2>4/3，有氧呼吸<无氧呼吸。若VCO2/VO2<4/3，有氧呼吸>无氧呼吸。(3)三看反应的场所①真核生物体内，若只在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸。②若有线粒体参与，则存在有氧呼吸。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消耗的氧气和产生的CO2摩尔数有氧呼吸消耗的氧气∶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◎案例探究◎下图是氧气影响细胞呼吸的曲线模型，分析回答相关问题。特训点2科学思维——模型建构法分析影响细胞呼吸的因素(1)O2浓度在2.5%～10%时、在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？提示：O2浓度在2.5%～10%时，细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在10%及以上时，只进行有氧呼吸。(2)O2浓度为C时，AB＝BC，此时有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一样多？提示：不是。根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出：有氧呼吸时，1C6H12O6→6CO2；无氧呼吸时，1C6H12O6→2CO2。所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。(3)在保存蔬菜、水果时，应选择哪一点对应的O2浓度？为什么？提示：应选择R点对应的O2浓度，因为此时总CO2释放量最少，有机物的损耗最少。典

例2.(2022·山东临沂高三入学模拟)下图表示某植物非绿色器官在不同氧气浓度下O2的吸收量和CO2的释放量。根据所提供的信息，以下判断正确的是(

)A．P点时，该器官的无氧呼吸强度最低B．O点时，该器官产生CO2的场所是细胞

中的线粒体基质C．该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化

分解D．Q点时，该器官O2吸收量和CO2释放量相等，说明其只进行有氧呼吸[解法指导]解题思路根据不同的O2浓度对O2吸收量和CO2释放量的影响，结合题图曲线的含义，逐项判断题眼信息研究对象：非绿色器官。自变量：氧气浓度。因变量：O2的吸收量和CO2的释放量关键能力理解能力、解决问题的能力答案：C解析：P点时，该器官的CO2释放量最低，但不一定是无氧呼吸强度最低，A项错误；无氧条件下，细胞只能通过无氧呼吸产生CO2，其场所是细胞质基质，B项错误；当O2浓度大于Q时，CO2释放量小于O2吸收量，说明该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解，C项正确；由于该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解，该器官只进行有氧呼吸时，CO2释放量小于O2吸收量，因此CO2释放量等于O2吸收量时，该器官中还存在无氧呼吸，D项错误。◎思维延伸◎若该植物仅以葡萄糖为底物进行呼吸作用，当氧气浓度为P时，对应的氧气吸收量为1，CO2释放量为3，产生CO2的具体场所有哪些？那么该植物有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比是多少？提示：线粒体基质(线粒体)和细胞质基质；有氧呼吸∶无氧呼吸消耗的葡萄糖＝1∶6。A．实验自变量是氧浓度，因变量是CO2

和酒精生成量B．在氧气浓度为a或d时，酵母菌的细胞

呼吸方式都只有一种C．在氧气浓度为c时，酵母菌有氧呼吸

消耗的有机物是无氧呼吸消耗有机物的3倍D．实验结果表明，有氧时酵母菌的无氧呼吸会受到抑制C解析：实验的自变量是氧浓度，因变量是CO2和酒精生成量，A项正确。氧气浓度为a时，酵母菌产生的CO2量和酒精量相等，说明此时酵母菌只进行无氧呼吸；在氧气浓度为d时，呼吸作用的产物只有CO2，没有酒精产生，说明此时酵母菌只进行有氧呼吸，B项正确。在氧气浓度为c时，酵母菌无氧呼吸产生酒精10mol(无氧呼吸产生CO2也是10mol)，酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖10÷2＝5(mol)，此时酵母菌细胞呼吸产生的CO2总量是20mol，则有氧呼吸产生的CO2为20－10＝10(mol)，根据有氧呼吸反应式可推知，此时酵母菌有氧呼吸消耗葡萄糖10÷6＝5/3(mol)，酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗葡萄糖的5/3÷5＝1/3，C项错误。有氧时酵母菌的无氧呼吸会受到抑制，D项正确。2．下图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是(

)

A．从甲图可知，细胞呼吸最旺盛时的

温度是B点对应的温度B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制B解析：甲图中B点温度下植物呼吸作用相对速率最大，说明该温度下细胞呼吸最旺盛，A项正确；随O2浓度增大有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸，B项错误；细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖，C项正确；有氧呼吸需要酶的参与，温度会影响酶的活性，故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量限制，曲线Ⅱ最终趋于平衡，D项正确。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的呼吸速率一般不同。(2)同一植物在不同的生长发育时期的细胞呼吸速率一般不同。(3)同一植物的不同器官的细胞呼吸速率一般不同。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，呼吸受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受抑制

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，以减弱细胞呼吸，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影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为零时细胞只进行无氧呼吸；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浓度大于10%时，只进行有氧呼吸)

适当降低氧气浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，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应，这可以从化学平衡的角度得到解释

在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度，可提高保鲜效果H2O在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而增强，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，延长作物种子的储藏时间3.植物组织细胞呼吸曲线解读(以葡萄糖为底物)(1)图中各点表示的生物学意义Q点：不消耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸P点：O2吸收量＝CO2生成量⇒只进行有氧呼吸QP段：CO2生成量>O2吸收量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸R点：产生CO2最少⇒组织细胞呼吸最弱点(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，同时保持低温、适宜湿度。03课堂过关A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气B．农作物种子入库储藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，储藏时间显著延长C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用B解析：南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A项正确；种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库储藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，储藏时间会显著延长，B项错误；油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C项正确；柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D项正确。2．(不定项)(2021·河北卷)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)，延长了果蔬保鲜时间，增加了农民收益。下列叙述正确的是(

)A．荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养

成分和风味物质的分解B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中

不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，

第三阶段受到抑制C．气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性D．气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯，可延长果蔬保鲜时间ACD解析：本题解题的切入点是果蔬的保鲜原理。荫坑和气调冷藏库均可降低温度，降低酶的活性，同时降低O2浓度，降低细胞呼吸强度，减少有机物和风味物质的分解，A项正确