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1、ATP与细胞呼吸,高三生物 第一轮复习,糖类、脂肪等有机物,能量,ATP细胞能量的“通货”,考点三：ATP,基础：1、组成元素？2、中文名称？各字母代表的含义？3、结构简式？（注意三个化学键！）4、化学性质？哪个键最易断裂？那两个化学键一定条件下能断裂吗？5、作用？6、细胞内含量？与ADP间转化速率？7、形成ATP的途径？相关结构？,ATP,三磷酸腺苷,A,T,P,腺苷,三个,磷酸基团,（高能磷酸化合物）,一：什么是ATP？,一、ATP的结构,腺嘌呤,核糖,磷酸,磷酸,磷酸,务实基础：,考点一：ATP的结构和转化,组成元素：,C、H、O、N、P,由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三
2、”来总结，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。,（腺嘌呤）,（磷酸基团）,（核糖）,A：腺苷(腺嘌呤+核糖)P：磷酸基团：高能磷酸键元素：C、H、O、N、P,30.54 KJ/mol,远离A的高能磷酸键容易生成，伴随能量储存、容易断裂，伴随能量的释放。,5、ATP与ADP的相互转化,远离A的 断裂：,远离A的 生成：,（1）过程,（2）特点,细胞内的ATP含量极少，转化十分迅速,（3）意义：,为生物体内部提供稳定的供能环境,ADP,+,动物、人、大多数细菌、真菌等,绿色植物,+Pi,资料：对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，合成ATP的能量来自于细胞呼吸时有机物的分解释放能量；对于绿色植
3、物来说，除了依赖细胞呼吸所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。,二、ATP的形成途径,ATP,ADP,合成酶,分解酶,ATP与ADP的转化关系,光合作用呼吸作用,ATP是细胞生命活动的直接能源物质，细胞内流通的能量“通货”,2、ATP合成与ATP分解的比较：,酶,酶,水解反应,合成反应,水解酶,合成酶,活细胞所有部位,线粒体、叶绿体、细胞质基质等,高能磷酸键,有机物中的化学能、光能,用于各项生命活动,储存于高能磷酸键中,结论：物质是可逆的，能量是不可逆的,4.动植物细胞ATP来源与去向分析,(1)植物细胞可以通过 形成ATP，而动物细胞只能通过形成ATP。(
4、2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于，不用于其他生命活动；植物或动物产生的ATP才能用于多种生命活动。,光合作用和细胞呼吸,细胞呼吸,暗反应,细胞呼吸,ADP+Pi+能量,ADP+Pi+,ATP,酶,酶,放能反应,吸能反应,能量通货,放能反应往往与ATP合成相联系，吸能反应往往与ATP合成相联系。,不同情境下“A”的含义归纳,上述的(1)与(4)中 相同。,【问题】1.细胞每时每刻都需要ATP,那细胞中ATP含量多吗？,细胞中ATP含量很少，但ATP与ADP之间转化快 对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停的发生并且处于动态平衡之中的。,5.ATP产生量与O2供
5、给量的关系分析,无氧呼吸,有氧呼吸,不再增加,酶、ADP、磷酸,1.若用上图模式表示哺乳动物成熟红细胞中ATP产生量与O2供给量关系，应如何绘制？,提示如图所示,2.ATP是细胞中“唯一”的直接能源物质，对吗？,提示不对，除ATP外细胞中直接能源物质还有GTP、CTP、UTP等。,1.真题重组判断正误,(1)下列化学反应属于水解反应的是(2016上海卷，20C)()核酸核苷酸葡萄糖丙酮酸ATPADP(2)DNA与ATP中所含元素的种类相同(2015课标卷，1A)()(3)每个ADP分子中含有两个高能磷酸键(2014江苏B)()(4)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中不会同时发生ATP的合成和分
6、解(2013四川理综，1C)()(5)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生(2013海南卷，4D)()(6)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量照样达到动态平衡(天津卷，6)(),ATP的结构和功能,【典例】(2016全国课标卷，29)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(APPP或dAPPP)。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“”“”或“”)位上。,(2)若用带有32
7、P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“”、“”或“”)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位和位之间的高能磷酸键，即位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在位上。(2)dATP脱去位和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应在位。答案(1)(2),有氧呼吸的过程,(1)过程图解,细胞质基质,少量能量（2ATP),线粒体基质,少量能量(
8、2ATP),线粒体内膜,24H6O212H2O能量,大量能量(34ATP),NADH还原型辅酶I,有氧呼吸：指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程,4.有氧呼吸各元素去向,5.有氧呼吸释放的能量大部分储存于ATP 对吗？,1mol葡萄糖释放2870KJ，有1161KJ转移至ATP,其余的能量都以热能形式散失,注意：,二、无氧呼吸,细胞在无氧的条件下，把糖类等有机物分解成不彻底氧化的产物，同时释放出少量能量的过程,细胞质基质,植物,动物,微生物的无氧呼吸称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。具体情况总结如下：,酒精和CO2
9、,乳酸,乳酸,酒精和CO2,乳酸,考点突破,有氧呼吸与无氧呼吸的比较,2.呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸),(1)有氧呼吸：葡萄糖O2CO2166。(2)无氧呼吸：葡萄糖CO2酒精122或葡萄糖乳酸12。(3)消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为13。,2.在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表所示。底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是(),A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B.b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C.c条件下，无氧呼吸最弱D.d条件下，产生的CO2全部来自线粒体,D,以下
10、甲、乙两图都表示某生物的CO2释放量和O2吸收量的变化，请解读：,(1)甲、乙两图中只进行无氧呼吸、只进行有氧呼吸及两种呼吸作用共存的对应点或段分别是什么？你的判断依据是什么？,(1)只进行无氧呼吸：甲中a、乙中A点只进行有氧呼吸：甲中d、乙中C点之后(含C点)两种呼吸共存：甲中b、c、乙中AC段(不含A、C点),(2)两图中哪一点(或段)适合水果、蔬菜贮藏？请说出判断依据。(3)下列生物中其呼吸状况能否用甲、乙两图表示？A.酵母菌 B.绿色植物(非绿色器官)C.乳酸菌 D.人能_不能_(填序号)。(4)人在剧烈运动和静息状态下CO2产生量与O2吸收量大小关系是否相同？CO2产生场所有无变化？
11、为什么？,甲图中c、乙图中B点最适合水果、蔬菜贮存，因为此时CO2释放量最少，呼吸作用消耗有机物最少。,A、B,C、D,相同无变化因为人在无氧呼吸时不产生CO2，只有有氧呼吸时在线粒体基质中产生CO2。,水果和蔬菜与种子储存条件的不同(1)蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。(2)种子应储藏在“零上低温、干燥、低氧”条件下。两种储存手段均需降低呼吸作用，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故二者在储藏条件上存在差异。,2.探究过程：,对比实验,设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫
12、做对比实验,(1)甲图中氢氧化钠溶液的作用是什么？吸收空气中的二氧化碳，保证通入石灰水的气体中 的CO2全部来自酵母菌的细胞呼吸，从而排除空气中CO2对实验结果的干扰。(2)怎样保证乙图中通入石灰水的CO2全部来自酵母菌的无氧呼吸？实验开始时，应将B瓶密封后放置一段时间，以消耗完瓶中氧气，然后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入石灰水的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。,CO2的检测：,1.通入澄清的石灰水：澄清浑浊2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝 绿黄,酒精的检测：,橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：橙色灰绿色,初 始,相同时间后,有氧装置,无氧装置,用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精,溶有重
13、铬酸钾的浓硫酸,+有氧装置的酵母菌滤液,+无氧装置的酵母菌滤液,灰绿色,不变灰绿色,进行试验,实验现象：,变混浊快,无变化,变混浊慢,出现灰绿色,分析结果得出结论,酵母菌,有氧条件下产生大量CO2,无氧条件下产生酒精和少量CO2,呼吸作用的类型,有氧呼吸,无氧呼吸,根据液滴移动方向的判断细胞呼吸方式,选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究细胞的呼吸类型。,1.实验材料分析(1)装置一、二中试剂的作用：(2)在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。,NaOH溶液吸收CO2，清水作为对照。,考点突破,2.填写下表,只进行有氧呼吸,只进行无氧呼吸,红色
14、液滴右移,红色液滴不动,红色液滴左移,红色液滴不动,红色液滴右移,红色液滴左移,2细胞呼吸方式的判断及实验探究(1)探究细胞呼吸方式的实验装置欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)：,实验结果预测和结论,只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡,只进行产乙醇的无氧呼吸,进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸,只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸,(2)物理误差的校正为使实验结果精确除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。,特别提醒(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、所
15、测种子进行消毒处理。(2)若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。,总结外部因素及在农业上的应用,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，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制,低温下贮存蔬菜、水果，夜间适当降温提高大棚蔬菜产量,O2浓度低时,无氧呼吸占优势；随O2浓度增大,无氧呼吸逐渐被抑制,有氧呼吸不断加强；O2浓度达到一定值后,随O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响),蔬菜、水果的保鲜；医用“创可贴”；中耕松土；提倡慢跑；稻田定期排水,从化学平衡的角度分析
16、，CO2浓度增大，呼吸速率下降,在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢,低氧高CO2条件下保存蔬菜、水果,干燥的种子有利于贮藏,2.细胞呼吸原理的应用,(1)对有氧呼吸原理的应用包扎伤口应选用的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。提倡慢跑等有氧运动使细胞进行，避免肌细胞产生大量。及时松土有利于植物。稻田定期排水有利于根系，防止幼根因缺氧变黑、腐烂。,透气,有氧呼吸,乳酸,根系细胞进行有氧呼吸，促进生长,有氧呼吸,(2)微生物呼吸原理的应用利用粮食通过发酵可以生产各种酒。利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。破伤风芽孢杆菌可通过 进行大量繁殖，较深的伤口
17、需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。,酵母菌,无氧呼吸,思维辨析：,1、苹果储藏久了为什么会有酒味？,苹果无氧呼吸产生酒精,2、剧烈运动后为什么会感到肌肉酸痛？,由于供氧不足骨骼肌细胞发生无氧呼吸产生乳酸,3、为什么低温低氧的环境下食物储藏的时间较长？,低温低氧的环境下呼吸作用比较微弱，有机物消耗的少,4、我们购买罐头食品时发现有这样的说明：若真空安全钮鼓起请勿购买。请问这是什么原因？,这说明罐头食品在生产时灭菌不彻底，微生物在无氧条件下发生无氧呼吸产生了CO2 使真空安全钮鼓起说明食物可能变质,易错防范清零,易错清零,易错点1误认为线粒体可“彻底分解葡萄糖”,点拨真核细胞中葡萄糖的彻底分解离不
18、开线粒体，但线粒体不能直接将葡萄糖氧化分解只有在细胞质基质中将葡萄糖分解为“丙酮酸”后，丙酮酸才能在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。,易错点2混淆呼吸作用反应式中“能量”与ATP，忽视呼吸放出的“热能”,在有氧呼吸中，有机物的能量已完全释放。而在无氧呼吸中能量大部分依然存在酒精或乳酸中。,易错点3误认为无氧呼吸两个阶段都产生ATP,点拨无氧呼吸过程共产生2个ATP，而这2个ATP只产自第一阶段，第二阶段不产生ATP。,易错点4不明确呼吸熵内涵，误认为所有细胞呼吸熵均1,点拨呼吸熵(RQ)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标；RQ放出的CO2量/吸收的O2量，由于细胞呼吸
19、底物不同，呼吸状况不同，其RQ值也不同；,若RQ1，表明CO2释放量O2吸收量，应为无氧呼吸、有氧呼吸并存，且无氧呼吸也产生CO2。若RQ1，则细胞只进行有氧呼吸且呼吸底物为葡萄糖。若RQ1，则细胞中O2吸收量大于CO2释放量，表明此时呼吸底物可能有“脂质”(因脂质氧化分解时耗氧量较大)。,(2016宁夏)呼吸熵(RQCO2释放量/O2吸收量)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标。下图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下的O2吸收量和CO2释放量。根据所给信息，判断下列说法正确的是(),A.C点时，呼吸熵为1，说明该植物器官只进行有氧呼吸B.该植物器官细胞呼吸过程中可能有非糖物质氧化分解C.A点时，产生CO2的场所是细胞质基质或线粒体基质D.B点时，无氧呼吸强度最低，最适合储藏该植物器官,答案B,2.以下4支试管置于适合的温度下，经过一定时间后能产生ATP的是(),解析葡萄糖在细胞质中分解为丙酮酸才能进入线粒体，A错误；二碳化合物可被叶绿体利用，不能被内质网利用，B错误；丙酮酸的氧化分解可发生在细胞质基质和线粒体，不能发生在内质网，C错误；真核细胞膜破裂，但线粒体完好，丙酮酸可进入线粒体进行有氧呼吸的第二、三阶段，有氧呼吸第二、三阶段有ATP生成，D正确。答案D,
