講-細胞的能量“通貨”ATP、及ATP的主要來源-細胞呼吸課件

第5章第2講細胞的能量“通貨”——ATPATP的主要來源——細胞呼吸必修一知識內容考試說明ATP在能量代謝中的作用Ⅱ細胞呼吸的基本過程及其原理的應用Ⅱ探究酵母菌的呼吸方式實驗探究

一、細胞的能量“通貨”——ATP

1．生物體的能源物質

細胞中

、脂肪和蛋白質等有機物都儲存著化學能，但是直接給細胞的生命活動提供能量的是

。2．ATP的結構二、細胞呼吸的方式1.有氧呼吸2.無氧呼吸3.ATP與ADP的相互轉化

糖類

ATP

探究實驗：酵母菌在不同條件下的呼吸方式4.ATP的利用【判斷題】(1)(2011·海南高考T3－C)破傷風桿菌在有氧條件下能大量繁殖()(2)(2010·新課標全國高考T2－B)有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質中與氧結合生成水()(3)(2009·大綱全國高考T1－D)葉肉細胞在光照下進行光合作用，不進行呼吸作用()(4)(2008·廣東高考T40－D)蘋果儲藏期間果肉積累酒精，此時存在無氧呼吸()(5)(2008·廣東高考T4－A)葉肉細胞在無氧條件下，光合作用是細胞ATP的唯一來源()××××√1．生物體的能源物質

能源來源能量直接來源主要能源物質生物體內儲能物質動物細胞內的儲能物質植物細胞內的儲能物質最終能源來源ATP糖類脂肪糖原淀粉太陽能能源物質之間的關系：能量代謝過程：2．ATP的結構(1)中文名稱：

。

(2)結構簡式：

，一個ATP分子中含有一個

，兩個

，三個

。

(3)ATP分子中大量的化學能儲存在

中。

三磷酸腺苷

A—P～P～P

腺苷

高能磷酸鍵

磷酸基團

高能磷酸鍵

APPP高能磷酸鍵水解30.54kJ/mol

ADPAP~P3．ATP與ADP的相互轉化（1）相互轉化的反應式

。ATPADP+Pi+能量酶1酶2（2）特點：①時刻不停地發(fā)生并處于

之中（正常生活狀態(tài)下）；②是生物界的

。動態(tài)平衡共性（3）ADP轉化為ATP所需能量的途徑：

人體劇烈運動時會消耗大量ATP，此時ADP會大量積累嗎？4．ATP的利用(1)細胞內絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由

直接提供能量的。(2)細胞的吸能反應一般與

的反應相聯(lián)系，放能反應一般與

相聯(lián)系，即能量通過ATP而轉化。ATP

ATP水解

ATP合成

放能反應：呼吸作用釋放能量

熱能——散失

化學能

ATPADP+Pi

ADP+Pi

能量吸能反應：葡萄糖+果糖蔗糖

細胞內流通的能量“通貨”

不同細胞結構ATP與ADP的相互轉化（以真核生物為例）

細胞結構ADP→ATPATP→ADP舉例細胞膜細胞質基質葉綠體線粒體核糖體高爾基體√√√√√√√√√

【判斷題】

1．ATP的組成元素為C、H、O、N、P，其中A的含義是指腺嘌呤，P代表磷酸基團()

2．ATP的結構簡式為A—P～P～P，且遠離腺苷的高能磷酸鍵易斷裂也易形成()

3．ATP、ADP、葉綠體、線粒體、核糖體等物質和結構中一定含核糖，而酶中一定不含核糖()

4．根尖分生區(qū)產(chǎn)生ATP的細胞結構只有線粒體()

5．葉綠體產(chǎn)生ATP必需有光，線粒體產(chǎn)生ATP必需有氧()

6．有光條件下只有葉綠體能產(chǎn)生ATP，有氧條件下只有線粒體能產(chǎn)生ATP()×××××√1．有氧呼吸反應式:

。(2)過程：H2O→葡萄糖第一階段第二階段第三階段場所：

。物質變化：

。產(chǎn)能情況：

。場所：

。物質變化：

。產(chǎn)能情況：

。場所：

。物質變化：

。產(chǎn)能情況：

。酶C6H12O6丙酮酸(C3H4O3)+[H]CO2+[H]丙酮酸+H2O酶酶[H]+O2H2O細胞質基質少量線粒體基質少量線粒體內膜大量O2→2．無氧呼吸(1)反應式①產(chǎn)生酒精的反應式：

。②產(chǎn)生乳酸的反應式：

。C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量酶酶C6H12O62C3H6O3＋少量能量(2)過程：第一階段與有氧呼吸第一階段

。第二階段的產(chǎn)物是

或

。其全過程都在

中進行。相同

酒精和CO2

乳酸

細胞質基質

(3)能量轉化：細胞無氧呼吸過程中，未釋放的能量轉移到

中(

或

)。是一種

的氧化分解。有機物

酒精

乳酸

不徹底

有氧呼吸無氧呼吸不同點反應條件呼吸場所分解產(chǎn)物釋放能量特點相同點相互聯(lián)系需要氧氣，酶、適應的溫度不需要氧氣，需要酶和適宜的溫度細胞質基質(Ⅰ)、線粒體中(Ⅱ)細胞質基質CO2、H2OCO2、酒精或乳酸大量能量少量能量有機物徹底分解，能量完全釋放有機物沒有徹底分解，能量沒完全釋放分解有機物，釋放能量，生成ATP供生命活動需要1.第一階段完全相同2.實質相同，分解有機物，釋放能量3.意義相同，為生命活動提供能量，為物質轉化提供原料3．有氧呼吸和無氧呼吸的比較【典例】(2011·海南高考)細胞內糖分解代謝過程如圖，下列敘述錯誤的是()A.植物細胞能進行過程①和③或者過程①和④B.真核細胞的細胞質基質中能進行過程①和②C.動物細胞內，過程②比過程①釋放的能量多D.乳酸菌細胞內，過程①產(chǎn)生［H］，過程③消耗［H］B細胞呼吸類型的判斷在以C6H12O6為呼吸底物的情況下，CO2的釋放量和O2消耗量是判斷細胞呼吸方式的重要依據(jù)，方法如下：氣體變化特點判斷方法實例無CO2釋放細胞只進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸。此種情況下，容器內氣體體積不發(fā)生變化乳酸菌的無氧呼吸不消耗O2，但產(chǎn)生CO2細胞只進行產(chǎn)生酒精和CO2的無氧呼吸。此種情況下，容器內氣體體積增大酵母菌的無氧呼吸CO2釋放量等于O2的消耗量細胞只進行有氧呼吸。此種情況下，容器內氣體體積不發(fā)生變化，但若將CO2吸收，可引起氣體體積減小人體細胞的有氧呼吸當CO2釋放量>O2吸收量時，有氧呼吸和無氧呼吸哪一個強度大？CO2釋放量：O2吸收量=4:3時，二者強度相等；CO2釋放量：O2吸收量>4:3時，無氧呼吸更強；CO2釋放量：O2吸收量<4:3時，有氧呼吸更強?！纠碚撝笇А窟x用下面對照裝置，可以根據(jù)紅色液滴移動方向來探究酵母菌細胞的呼吸類型。1.實驗材料分析(1)裝置一、二中試劑的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作為對照。(2)在利用葡萄糖作為能源物質的條件下，有氧呼吸氣體體積不變，無氧呼吸氣體體積增加。選用下面對照裝置，可以根據(jù)紅色液滴移動方向來探究酵母菌細胞的呼吸類型。2.實驗結果分析裝置一裝置二結果紅色液滴左移紅色液滴不動只進行有氧呼吸紅色液滴不動紅色液滴右移只進行無氧呼吸紅色液滴左移紅色液滴右移既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸(1)內因：遺傳因素(決定酶的種類和數(shù)量)①不同種類的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。②同一植物在不同的生長發(fā)育時期呼吸速率不同，如幼苗、開花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。③同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于營養(yǎng)器官。4．影響細胞呼吸的因素

(2)外因：a.溫度影響呼吸作用，主要是通過影響呼吸

來實現(xiàn)的。呼吸速率與溫度的關系如上圖。b.生產(chǎn)上常用這一原理在

下貯藏水果、蔬菜。大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當

溫度，

呼吸作用，

有機物的消耗，提高產(chǎn)量。酶的活性降低降低減少①溫度溫度如何影響呼吸速率？高溫和低溫的影響是否相同？低溫

①當氧氣濃度為0時，

細胞只進行

，

Q點對應的縱坐標大小

表示

的強度。

②當氧氣濃度在0～10%之間時，

共存，隨著氧氣濃度增加，

強度減弱，

強度增強。

③當氧氣濃度大于或等于10%時，

消失，此后只進行

。但當氧氣濃度達到一定值后，

強度不再隨氧氣濃度的增大而增強。

④當氧氣濃度為

時，CO2產(chǎn)生量相對較少，在該氧氣濃度下保存瓜果蔬菜效果較好。

⑤氧氣吸收量也可以表示有氧呼吸產(chǎn)生

的量，所以，兩條實線間的距離可表示無氧呼吸的強度，當兩曲線重合時(距離為0)，無氧呼吸強度為

。

②O2的濃度無氧呼吸無氧呼吸有氧呼吸與無氧呼吸無氧呼吸有氧呼吸無氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸CCO20a.CO2是呼吸作用的產(chǎn)物，對細胞呼吸有抑制作用，實驗證明，在CO2濃度升高到1%～10%時，呼吸作用明顯被抑制。(如圖)b.應用：蔬菜、水果保鮮中，增加CO2濃度（地窖）④水a(chǎn).在一定范圍內，呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。b.應用：通過風干、曬干來儲存糧食、種子③CO2⑴用透氣紗布或“創(chuàng)可貼”包扎傷口：增加通氣量，抑制破傷風桿菌的無氧呼吸。

(2)釀酒時

⑶食醋、味精制作：向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，促進醋酸桿菌、谷氨酸棒狀桿菌進行有氧呼吸。

⑷土壤松土促進根細胞呼吸作用，有利于主動運輸，為礦質元素的吸收供應能量；無土栽培時要及時通入空氣，避免因無氧呼吸產(chǎn)生酒精而爛根。早期通氣——促進酵母菌有氧呼吸，

利于菌種繁殖

后期密封發(fā)酵罐——促進酵母菌無氧

呼吸，利于產(chǎn)生酒精5．細胞呼吸原理的應用

⑸貯存糧食、水果的條件——低氧(不是無氧)、低溫；但二者差別在含水量方面，糧食要曬干入庫，水果要保持一定濕度。

⑹提倡慢跑：促進肌細胞有氧呼吸，防止無氧呼吸產(chǎn)生乳酸使肌肉酸脹。

ATP---三磷酸腺苷

ATP的結構核糖PPP~~腺嘌呤腺苷A—腺苷T—三個（Tri）P—磷酸基團～

—高能磷酸鍵高能磷酸鍵三磷酸腺苷與腺嘌呤核苷酸的區(qū)別：P核糖腺嘌呤ATP與ADP相互轉化的反應式是可逆反應嗎？光合作用(光能)、呼吸作用(有機物的化學能)提供用于絕大多數(shù)生命活動ATP與ADP的相互轉化不是可逆反應。因為轉化過程中的反應類型、所需酶、能量的來源和去路及反應場所都不完全相同。但是物質是可循環(huán)利用的。

ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關系曲線⑴在無氧條件下，可通過無氧呼吸分解有機物，產(chǎn)生少量ATP。

⑵隨O2供應量增多，有氧呼吸明顯加強，ATP產(chǎn)生量隨之增加，但當O2供應量達到一定值后，ATP產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、有機物、ADP、磷酸等。（1）真核生物

植物——

動物——

真菌——（2）原核生物

自養(yǎng)型細菌——

異養(yǎng)型細菌——

藍藻——（3）病毒——細胞呼吸、光合作用（葉肉細胞等）細胞呼吸細胞呼吸細胞呼吸、化能合成作用如

。細胞呼吸(有氧、無氧)細胞呼吸（有氧）、光合作用宿主細胞呼吸提供不同生物體形成ATP的生理過程蛔蟲有氧：大多數(shù)無氧：如

。硝化細菌ATP機械能（如肌細胞收縮）熱能（如維持體溫）滲透能（如主動運輸）電能（如電鰩放電）光能（如螢火蟲發(fā)光）轉化為化學能（各種吸能反應，如葡萄糖和果糖合成蔗糖）葡萄糖+果糖蔗糖

酶能量水解ATP

。1葡萄糖2丙酮酸少量能量少量[H]6H2O6CO2少量能量[H]12H2O大量能量酶酶酶6O2ⅠⅡⅢ細胞質基質線粒體基質線粒體內膜反應物最終產(chǎn)物中間產(chǎn)物C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量總反應式：為何兩邊的H2O不能相互抵消？產(chǎn)物中CO2、H2O在第幾階段生成？CO2中O元素的來源？產(chǎn)物H2O中O元素的來源？能量僅僅是生成ATP的能量嗎？第二、三階段葡萄糖、水氧氣反應物水中的氧不用于形成產(chǎn)物水中的氧葡萄糖中C的去向？[H][H]????ⅠⅡⅢ1mol葡萄糖：2870KJ1161KJ：ATP其余：熱能微生物的無氧呼吸稱為發(fā)酵，但動植物的無氧呼吸不能稱為發(fā)酵。具體情況總結如下：生物無氧呼吸產(chǎn)生植物大多數(shù)植物細胞，如根細胞馬鈴薯塊莖、甜菜塊根乳酸動物微生物乳酸菌等酵母菌等原核生物無線粒體，但有些原核生物仍可進行有氧呼吸有CO2生成一定

乳酸發(fā)酵水稻等植物長期水淹后爛根的原因：無氧呼吸的產(chǎn)物

對細胞有毒害作用酒精和CO2乳酸乳酸酒精和CO2不是酒精C6H12O6能量（少）12H2O

+能量(多）酶酶能量（少）酶細胞質基質線粒體散失散失散失34ATP①②③[H]少2丙酮酸2ATP6CO26H2O[H]多2ATP6O22酒精+2CO2酶2乳酸酶有氧、無氧呼吸最常利用的物質都是葡萄糖。無氧呼吸兩個階段都有能量產(chǎn)生嗎？一種生物無氧呼吸能否同時生成酒精和乳酸？無氧呼吸過程中有無[H]產(chǎn)生？會不斷積累嗎？無氧呼吸過程中有無H2O產(chǎn)生？不同細胞無氧呼吸產(chǎn)物不同，直接及根本原因是什么？能量由第幾階段產(chǎn)生？部分原核生物進行無氧呼吸。兼性厭氧生物：酵母菌厭氧生物：體內寄生蟲（如蛔蟲）、厭氧細菌（如破傷風桿菌）部分真菌需氧生物：大多數(shù)動物、植物、真菌及好氧細菌為何植物、動物細胞能進行無氧呼吸，卻屬于需氧生物？【高考警示鐘】1.真核生物細胞并非都能進行有氧呼吸，如蛔蟲細胞、哺乳動物成熟的紅細胞只能進行無氧呼吸。2.原核生物無線粒體，但有些原核生物仍可進行有氧呼吸，如藍藻、硝化細菌等，與有氧呼吸有關的酶分布在細胞膜上。探究實驗：酵母菌細胞的呼吸方式提出問題作出假設設計實驗進行實驗分析結果,得出結論表達與交流有氧、無氧條件下產(chǎn)生的二氧化碳是否一樣多？酒精是在有氧或無氧條件下產(chǎn)生設計方案預期結果實驗步驟材料用具實驗原理利用酵母菌發(fā)面來制作面包或饅頭，是利用其哪種呼吸方式？利用其制酒呢？有氧條件時產(chǎn)生的CO2比無氧條件產(chǎn)生的多。無氧條件下產(chǎn)生酒精。【典例】（2010?上海高考）如圖是酵母菌發(fā)酵實驗示意圖。其中X、Y、Z分別代表（BTB是溴麝香草酚藍的英文縮寫）（）A.石蠟油、CO2、藍色B.石蠟油、O2、黃色C.菜油、O2、藍色D.菜油、CO2、黃色D實驗課題探究酵母菌細胞呼吸的方式實驗原理1、酵母菌是單細胞真菌屬于兼性厭氧菌，在有氧或無氧條件下都能存活。2、CO2的檢測方法（1）CO2使澄清石灰水變渾濁（2）CO2使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃3、酒精的檢測橙色的重酪酸鉀溶液在酸性下與酒精發(fā)生反應，變成灰綠色。3.怎樣控制有氧和無氧的條件？1.怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？設計實驗步驟4.怎樣鑒定有無二氧化碳的產(chǎn)生？如何比較二氧化碳產(chǎn)生的多少？怎樣鑒定有無酒精產(chǎn)生？2.本實驗的自變量是什么？因變量是什么？思考：培養(yǎng)在條件適宜的培養(yǎng)液中。實驗步驟（參考）1.配制酵母菌培養(yǎng)液：向A、B錐形瓶各加入240ml