2024版高考生物總復習：細胞的能量“貨幣”ATP細胞呼吸的原理和應用課件

第2講細胞的能量“貨幣”ATP細胞呼吸的原理和應用課標考情——知考向核心素養(yǎng)——提考能課標要求1.解釋ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)2.說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量生命觀念通過對ATP的結構和功能，細胞呼吸類型和過程的學習，建立生命的物質(zhì)與能量觀和普遍聯(lián)系的觀點科學思維通過分析ATP的合成、利用過程及對細胞呼吸方式的判斷，培養(yǎng)對問題進行推理，并做出合理判斷的能力科學探究通過“探究酵母菌細胞呼吸方式”的實驗，培養(yǎng)對生物學問題進行初步探究的能力社會責任通過分析細胞呼吸在生產(chǎn)、生活中的應用實例，關注科技發(fā)展知識點一ATP的結構、功能和利用[自主學習]C、H、O、N、P

腺苷磷酸基團特殊的化學鍵光合作用、細胞呼吸細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體[自主檢測]1.思考判斷(1)淀粉水解成葡萄糖時伴隨有ATP的生成。(

)(2)人成熟紅細胞無細胞核和眾多的細胞器，所以不能合成ATP。(

)(3)真核細胞內(nèi)發(fā)生ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，原核細胞內(nèi)不發(fā)生。(

)(4)人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡。(

)(5)在無氧條件下，只有通過光合作用才能產(chǎn)生ATP。(

)(6)細胞內(nèi)的吸能反應一般與ATP的合成相聯(lián)系，放能反應一般與ATP的水解相聯(lián)系。(

)××××××2.深挖教材(1)如果把糖類和脂肪比作大額支票，ATP相當于現(xiàn)金，這種比喻有道理的原因是什么?___________________________________________________________________________________________________________________________________________。

提示：糖類和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定，不能被細胞直接利用，這些穩(wěn)定的化學能只有轉(zhuǎn)化成ATP分子中活躍的化學能，才能被細胞直接利用(2)植物、動物、細菌和真菌的細胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，說明了什么?____________________________________________________________。

提示：生物界具有統(tǒng)一性，也反映種類繁多的生物有著共同的起源知識點二細胞呼吸[自主學習]

CO2或其他產(chǎn)物是否有氧參與有氧呼吸無氧呼吸2.有氧呼吸(1)過程圖解：細胞質(zhì)基質(zhì)少量ATP

線粒體基質(zhì)少量ATP

線粒體內(nèi)膜大量ATP(2)總反應式：__________________________________。

3.無氧呼吸細胞質(zhì)基質(zhì)

酒精+CO2乳酸[自主檢測]1.思考判斷(1)有氧呼吸產(chǎn)物水中的氫來自第一階段的葡萄糖和第二階段的丙酮酸。(

)(2)有氧呼吸釋放的能量大部分變成熱能散失小部分用于合成ATP。(

)(3)無氧呼吸只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量的ATP。(

)(4)無氧呼吸在細胞質(zhì)中進行，需要一種酶催化完成。(

)(5)有氧呼吸二、三階段所需的酶都分布于嵴上。(

)√√×××2.深挖教材(1)細胞呼吸中的[H]實際上是氧化型輔酶Ⅰ(NAD+)轉(zhuǎn)化成___________________________________。

(2)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧氣分別在哪些階段利用?產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在哪些階段形成?____________________________________________________________________________________________________________________。

提示：還原型輔酶Ⅰ(NADH)

提示：有氧呼吸反應物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段利用；產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在第二、三階段形成3.熱圖導析：影響細胞呼吸的環(huán)境因素常見曲線模型

(1)圖1中各點表示的生物學意義：Q點：不消耗O2，產(chǎn)生CO2?只進行_________；

P點：O2吸收量＝CO2生成量?只進行________；

QP段(不包含Q、P點)：CO2生成量______(填“大于”“小于”或“等于”)O2吸收量?同時進行有氧呼吸和無氧呼吸；

R點：產(chǎn)生CO2量最少?組織細胞呼吸作用________。

無氧呼吸有氧呼吸大于最弱(2)圖2中，溫度對細胞呼吸的影響是通過影響________________________實現(xiàn)的，因此在貯藏種子、水果、蔬菜時應選取________(填“高溫”“零上低溫”或“零下低溫”)。

(3)從圖3可看出，細胞呼吸速率與________含量有關，在儲存作物種子時應將種子風干，以減弱________，減少________的消耗。

與細胞呼吸有關酶的活性零上低溫自由水細胞呼吸有機物ATP的結構和功能深度講解]1.ATP分子的結構2.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化3.細胞內(nèi)ATP合成與水解的生理過程及場所分析ATP的結構和特點(1)圖示a處應為“—H”還是“—OH”?(2)圖示b、c、d所示化學鍵是否相同?其中最易斷裂和重建的是哪一個?(3)圖示框e的名稱是什么?它與DNA、RNA有何關系?【答案】(1)提示：圖示a處應為“—OH”，因為該五碳糖為核糖。(2)提示：圖示b為普通磷酸鍵，c、d為特殊的化學鍵，其中d處的鍵最易斷裂和重建。(3)提示：圖示框e為腺嘌呤核糖核苷酸，它是構成RNA的基本單位之一，當發(fā)生逆轉(zhuǎn)錄時，它可與DNA鏈中的胸腺嘧啶脫氧核苷酸配對。[考向預測](一)ATP的結構與功能(素養(yǎng)目標：生命觀念)1.如圖為ATP的結構示意圖，下列相關敘述中，正確的是

(

)A.圖中①是構成DNA和RNA的五碳糖B.圖中②指特殊的化學鍵，在ATP分子中共有3個C.圖中③是mRNA與質(zhì)粒共有的堿基之一D.圖中④是構成DNA的基本組成單位之一【答案】C

【解析】圖中①是核糖，是構成RNA的五碳糖，A錯誤；特殊的化學鍵在ATP分子中有兩個，B錯誤；圖中③是腺嘌呤，是mRNA與質(zhì)粒共有的堿基之一，C正確；圖中④表示腺嘌呤核糖核苷酸，是構成RNA的基本單位之一，D錯誤。(二)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化(素養(yǎng)目標：生命觀念)2.(2022年廣東江門三模)ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)，圖表示“ATP－ADP循環(huán)”示意圖，其中①和②表示過程。下列敘述錯誤的是

(

)A.①過程的能量可以來自化學能與光能B.②過程有水消耗C.植物細胞在黑暗條件下，過程①只發(fā)生在線粒體中D.②過程釋放的能量，可用于氨基酸合成蛋白質(zhì)【答案】C

【解析】①過程為ATP的合成，其所需的能量可以來自化學能與光能，A正確；②過程為ATP水解，需要水參與反應，B正確；植物細胞在黑暗條件下，不能利用光能進行光合作用合成ATP，但可以通過呼吸作用合成ATP，所以過程①可發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中，C錯誤；②過程ATP的水解釋放的能量，可用于物質(zhì)的合成，如氨基酸合成蛋白質(zhì)，D正確。細胞呼吸的過程分析[深度講解]1.有氧呼吸和無氧呼吸過程圖解分析(1)有氧呼吸過程中氧元素的來源和去路。(2)細胞呼吸中[H]和ATP的來源和去路。項目來源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O無氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：與O2結合生成水無氧呼吸：還原丙酮酸ATP有氧呼吸：三個階段都產(chǎn)生無氧呼吸：只在第一階段產(chǎn)生用于各項生命活動(3)能量代謝。①有氧呼吸三個階段都釋放能量產(chǎn)生ATP，而無氧呼吸只在第一階段釋放能量產(chǎn)生ATP。②細胞呼吸釋放的能量大部分以熱能形式散失，小部分轉(zhuǎn)移到ATP中。(4)有氧呼吸與無氧呼吸的比較。2.不同生物的無氧呼吸產(chǎn)物[考向預測](一)考查細胞呼吸的場所和過程

(素養(yǎng)目標：生命觀念)1.細胞內(nèi)糖分解代謝過程如圖，下列敘述不正確的是

(

)

A.酵母菌細胞能進行過程①和②或過程①和③B.人體所有細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)都能進行過程①C.ATP與ADP的比值增加會抑制過程①的進行D.乳酸菌細胞內(nèi)，過程①和過程④均產(chǎn)生[H]【答案】D

【解析】分析題圖可知，①和②過程是有氧呼吸，①和③過程是產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，酵母菌是兼性厭氧型微生物，既可以進行有氧呼吸，也可以進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，A正確；圖中①表示有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段，人體所有細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)中都能進行該過程，B正確；ATP與ADP的比值增加，說明細胞中ATP消耗少，會抑制過程①的進行，C正確；分析題圖可知，④是無氧呼吸的第二階段，不產(chǎn)生[H]，反而消耗第一階段產(chǎn)生的[H]，D錯誤。(二)考查細胞呼吸的有關計算(素養(yǎng)目標：科學思維)2.(2022年山東濰坊模擬)將剛采摘的新鮮藍莓平均分成兩份，一份用高濃度的CO2處理48h后，儲藏在溫度為1℃的冷庫內(nèi)，另一份則直接儲藏在1℃的冷庫內(nèi)。從冷藏后算起每10天取樣一次，測定其單位時間內(nèi)CO2釋放量(mol)和O2吸收量(mol)，計算二者的比值得到下圖所示的曲線。下列結論錯誤的是

(

)A.該實驗的自變量是儲藏天數(shù)和是否用高濃度的CO2處理，因變量是CO2與O2的比值B.前10天時，細胞中的ATP來自細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C.第20天未處理組藍莓產(chǎn)生的酒精量高于CO2處理組D.第40天未處理組藍莓有氧呼吸比無氧呼吸消耗的葡萄糖多【答案】D

【解析】根據(jù)題意可知，該實驗的自變量是儲藏天數(shù)和是否用高濃度的CO2處理，A正確；前10天細胞進行有氧呼吸，細胞中的ATP來自細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，B正確；第20天，實驗組與對照組的比值都大于1，未處理組的比值更大，說明未處理組無氧呼吸作用更強，產(chǎn)生的酒精量更多，C正確；第40天，未處理組產(chǎn)生CO2量是吸收O2量的2倍，說明有氧呼吸和無氧呼吸釋放的CO2量相同，因此無氧呼吸消耗的葡萄糖多，D錯誤。1.三種依據(jù)判斷細胞呼吸的類型2.有氧呼吸和無氧呼吸(產(chǎn)生酒精)的有關計算(1)消耗等量的葡萄糖時產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)。無氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3(2)消耗等量的葡萄糖時需要的氧氣和產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)。有氧呼吸需要的氧氣∶有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的CO2之和＝3∶4(3)產(chǎn)生等量的CO2時消耗的葡萄糖摩爾數(shù)。無氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1影響呼吸速率的因素及實踐應用[深度講解]1.內(nèi)部因素——遺傳因素(決定酶的種類和數(shù)量)(1)不同種類的植物細胞呼吸速率不同。(2)同一植物在不同的生長發(fā)育時期細胞呼吸速率不同。(3)同一植物的不同器官細胞呼吸速率不同。因素影響機理曲線模型實踐應用溫度影響呼吸酶的活性：最適溫度時，細胞呼吸最強；超過最適溫度，呼吸酶活性降低，甚至變性失活，呼吸受到抑制；低于最適溫度，酶活性下降，呼吸受到抑制

①低溫下儲存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培過程中，夜間適當降溫，以降低細胞呼吸，減少有機物的消耗，提高產(chǎn)量2.影響呼吸速率的外界因素及機理O2濃度O2作為有氧呼吸的原料而影響細胞呼吸的速率和性質(zhì)(在O2濃度為零時只進行無氧呼吸；O2濃度大于零小于10%時，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；O2濃度為10%以上時，只進行有氧呼吸)

適當降低O2濃度能夠抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗，以延長蔬菜、水果的保鮮時間CO2濃度增加CO2的濃度對細胞呼吸有明顯的抑制效果

在蔬菜和水果的保鮮中，適當增加CO2的濃度，可提高保鮮效果含水量在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸強度隨含水量的增加而加強，隨含水量的減少而減弱

將種子風干，以減弱細胞呼吸，從而減少有機物的消耗，延長作物種子儲藏時間3.植物組織細胞呼吸的曲線解讀[考向預測](一)考查影響細胞呼吸的因素

(素養(yǎng)目標：科學思維)1.(2022年廣東梅州模擬)右圖表示氣溫多變的一天中外界O2濃度的變化與馬鈴薯塊莖的CO2釋放情況，下列敘述錯誤的是

(

)①ab段下降可能是低溫抑制了有氧呼吸相關酶的活性②bc段細胞呼吸增強主要原因是O2濃度升高③a點時馬鈴薯塊莖吸收O2的體積幾乎等于放出CO2的體積④馬鈴薯塊莖中各種酶發(fā)揮作用時所需條件一定相同⑤b點時馬鈴薯塊莖細胞中產(chǎn)生CO2的場所可能有細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體A.①③

B.②⑤

C.③④

D.④⑤【答案】D

【解析】馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，有氧呼吸產(chǎn)生CO2，即只有有氧呼吸產(chǎn)生CO2，因此曲線ab段下降的原因可能是低溫抑制了細胞的有氧呼吸，①正確；bc段細胞呼吸增強的主要原因是O2濃度增加，導致有氧呼吸增強，所以產(chǎn)生的CO2增多，②正確；由于馬鈴落塊莖細胞只有有氧呼吸產(chǎn)生CO2，而有氧呼吸過程中消耗的O2量與產(chǎn)生的CO2量相等，所以a點時馬鈴薯塊莖吸收O2的體積幾乎等于放出CO2的體積，③正確；馬鈴薯塊莖中各種酶發(fā)揮作用時所需條件不一定相同，④錯誤；馬鈴薯塊莖細胞中產(chǎn)生CO2的場所只有線粒體，⑤錯誤。(二)考查細胞呼吸原理的應用(素養(yǎng)目標：社會責任)2.(2021年廣東適應性考試)下列所述生產(chǎn)與生活中的做法，合理的是

(

)A.做面包時加入酵母菌并維持密閉狀態(tài)B.水稻田適時排水曬田以保證根系通氣C.白天定時給栽培大棚通風以保證氧氣供應D.用不透氣的消毒材料包扎傷口以避免感染【答案】B

【解析】做面包時加入酵母菌，讓其先進行有氧呼吸大量繁殖，再通過無氧呼吸產(chǎn)生CO2，使面包蓬松，而不能維持密閉狀態(tài)，A錯誤；適時排水曬田可以保證根系通氣，有利于其有氧呼吸，B正確；白天定時給栽培大棚通風以保證CO2供應，C錯誤；應該用透氣的消毒材料包扎傷口以抑制厭氧菌的繁殖，而避免感染，D錯誤。探究酵母菌細胞呼吸的方式

(2)細胞呼吸產(chǎn)物的檢測。2.實驗步驟(1)配制酵母菌培養(yǎng)液(酵母菌+葡萄糖溶液)。(2)檢測CO2產(chǎn)生的多少的裝置如圖所示。(3)檢測酒精的產(chǎn)生：從A、B中各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入編號為1、2的兩支試管中→分別滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液的顏色變化。3.實驗現(xiàn)象條件澄清石灰水的變化/出現(xiàn)變化的快慢重鉻酸鉀的濃硫酸溶液甲組(有氧)變混濁程度高/快無變化乙組(無氧)變混濁程度低/慢出現(xiàn)灰綠色4.實驗結論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。(2)在有氧條件下產(chǎn)生CO2多且快，在無氧條件下進行細胞呼吸能產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量CO2。[方法透析]“實驗法”判斷生物呼吸類型(1)裝置。(2)實驗原理。(3)結果分析與判定。(4)物理誤差的校正。為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，設置如圖所示的丙裝置，(除將裝置中生物材料換為殺死的等量同種生物材料外其余均與乙裝置相同。)裝置丙注：(1)若所放材料為綠色植物，整個裝置必須遮光處理，否則植物組織的光合作用會干擾呼吸速率的測定。(2)為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應將裝置及所測材料進行消毒處理。(3)如果實驗材料是酵母菌，實驗所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是滅菌，排除其他微生物的呼吸作用對實驗結果造成的干擾。[診斷小練]教材實驗的原理和方法某科研小組為探究酵母菌的細胞呼吸方式，進行了如圖所示實驗(假設細胞呼吸產(chǎn)生的熱量不會使瓶中氣壓升高)，開始時溴麝香草酚藍溶液的顏色基本不變，反應一段時間后溶液顏色由藍變綠再變黃。下列有關分析正確的是

(

)A.溴麝香草酚藍溶液的顏色由藍變綠再變黃說明酵母菌的呼吸強度在增強B.溴麝香草酚藍溶液的顏色一開始基本不變是因為酵母菌只進行了有氧呼吸C.14C6H12O6不能進入線粒體，故線粒體中不能檢測出放射性D.實驗過程中酵母菌細胞呼吸釋放的CO2全部來自線粒體

【答案】B

【解析】溴麝香草酚藍溶液的顏色由藍變綠再變黃說明酵母菌呼吸產(chǎn)生的CO2增多，A錯誤；溴麝香草酚藍溶液的顏色一開始基本不變是因為酵母菌只進行了有氧呼吸，產(chǎn)生了少量的CO2，B正確；14C6H12O6不能進入線粒體，但其分解形成的丙酮酸能進入線粒體，因此線粒體中能檢測出放射性，C錯誤；實驗過程中酵母菌細胞呼吸釋放的CO2來自有氧呼吸第二階段和無氧呼吸第二階段，場所是線粒體基質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)，D錯誤。1.(2022年廣東卷)種子質(zhì)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提和保障。生產(chǎn)實踐中常用TTC法檢測種子活力，TTC(無色)進入活細胞后可被[H]還原成TTF(紅色)。大豆充分吸脹后，取種胚浸于0.5%TTC溶液中，30℃保溫一段時間后部分種胚出現(xiàn)紅色。下列敘述正確的是

(

)A.該反應需要在光下進行B.TTF可在細胞質(zhì)基質(zhì)中生成C.TTF生成量與保溫時間無關D.不能用紅色深淺判斷種子活力高低【答案】B

【解析】大豆種子充分吸水脹大，此時未形成葉綠體，不能進行光合作用，該反應不需要在光下進行，A錯誤；細胞呼吸第一階段可產(chǎn)生[H]且發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，故TTF可在細胞質(zhì)基質(zhì)中生成，B正確；保溫時間較長時，較多的TTC進入活細胞，生成較多的紅色TTF，C錯誤；相同時間內(nèi)，種胚出現(xiàn)的紅色越深，說明種胚代謝越旺盛，據(jù)此可判斷種子活力的高低，D錯誤。2.(2022年全國甲卷)線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常運動的人肌細胞中線粒體數(shù)量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關的敘述，錯誤的是(

)A.有氧呼吸時細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中都能產(chǎn)生ATPB.線粒體內(nèi)膜上的酶可以參與[H]和氧反應形成水的過程C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與D.線粒體中的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成【答案】C

【解析】有氧呼吸的第一階段場所是細胞質(zhì)基質(zhì)，第二、三階段在線粒體，三個階段均可產(chǎn)生ATP，故有氧呼吸時細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體都可產(chǎn)生ATP，A正確；線粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三階段的場所，該階段氧氣和[H]反應生成水，該過程需要酶的催化，B正確；丙酮酸分解為CO2和[H]是有氧呼吸第二階段，場所是線粒體基質(zhì)，該過程需要水的參與，不需要氧氣的參與，C錯誤；線粒體是半自主性細胞器，其中含有少量DNA，可以通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)的合成，D正確。3.(2022年浙江卷)下列關于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是

(

)A.由1個脫氧核糖、1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成B.分子中與磷酸基團相連接的化學鍵稱為高能磷酸鍵C.在水解酶的作用下不斷地合成和水解D.是細胞中吸能反應和放能反應的紐帶【答案】D

【解析】1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團組成的，A錯誤；ATP分子的結構式可以簡寫成A—P~P~P，與磷酸基團相連接的化學鍵是一種特殊的化學鍵，B錯誤；ATP在水解酶的作用下