2024届高三生物一轮复习课件：ATP与细胞呼吸

生物体内的能源物质 （1）能源物质——糖类、脂肪、ATP等 （2）主要能源物质——糖类 （3）主要储能物质——脂肪 （4）直接能源物质 ——ATP（不是唯一，还有GTP、UTP等） （5）植物细胞内的储能物质——淀粉、脂肪 （6）动物细胞内的储能物质——糖原、脂肪 （7）最终能量来源——太阳能 复习引入 第三讲 ATP与细胞呼吸 知识点一 ATP的结构.相互转化和利用 2 第三单元　细胞代谢 1.解释 <m></m> 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 3.教学活动:探究酵母菌的呼吸方式 3 腺苷（A） ATP （腺苷三磷酸） ADP（腺苷二磷酸） AMP（腺苷一磷酸） ~ ~ 特殊的化学键 两个带负电的磷酸基团之间相互排斥而具有较高的势能 （不稳定） 组成元素 C、H、O、N、P 化学组成 1分子核糖 1分子腺嘌呤 3分子磷酸基团 结构简式 A－P~P~P 结构特点 远离腺苷的特殊的化学键易水解 含量特点 在细胞中含量少，转化快 考点梳理一、ATP的结构 强调ATP是由一分子腺苷、一分子核糖、和三分子磷酸组成。含有很多个普通化学键，和两个特殊化学键组成。 AMP是成RNA的基本单位之一。 用α、β 和 γ 表示 ATP 上三个磷酸基团所处的位置 即： A－Pα ～ Pβ ～ Pγ 现有甲、乙、丙三组ATP溶液 甲组：用32P标记 ATP 的α位的磷酸基团，即：A－Pα ～ Pβ ～ Pγ 乙组：用32P标记 ATP 的β位的磷酸基团，即：A－Pα ～ Pβ ～ Pγ 丙组：用32P标记 ATP 的γ位的磷酸基团，即：A－Pα ～ Pβ ～ Pγ 然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团 实验结果：结果发现只有丙组中游离的磷酸基团带有放射性。 【资料】 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化学键容易水解的原因： [深挖教材.长难句作答] 由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得磷酸键这种化学键不稳定，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化学键容易水解。 ATP水解释放的能量高达30.54KJ/mol，因此ATP也被称为高能磷酸化合物 ADP AMP UTP CTP GTP dADP dTTP dCTP dGTP 7 腺苷 腺苷 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 写出图中标出的含义 1、一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内竟有40kg的ATP被水解。 资料： 思考：ATP是怎样来解决这一矛盾的？ ATP在细胞内是否大量存在？ 2、研究表明：人体中ATP的总量只有大约2~10mg，剧烈运动时只能维持3s。 A-P~P~P (ATP) A-P~P (ADP) 能量2 ATP 酶2 酶1 Pi ADP +Pi +能量 酶1 酶2 能量1 Pi ATP水解酶 ATP合成酶 ①酶1和酶2相同吗？ ②能量1和能量2相同吗？ ③ATP－ADP的相互转化是可逆反应吗？ 光合作用 呼吸作用 放能 反应 用于各项生命活动 吸能反应 考点梳理二..ATP与ADP相互转化 10 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP 所需酶 反应场所 生物体的需能部位 能量来源 (光合作用)、 (细胞呼吸) 储存在 中的能量 能量去路 储存于形成的 中 用于各项生命活动 联系 酶1 酶2 ATP合成酶 ATP水解酶 ATP ADP＋Pi＋能量 光能 化学能 高能磷酸键 高能磷酸键 物质是可逆(循环)的，但能量不可逆（不循环）。 不是可逆反应，处于动态平衡之中。 细胞质基质、线粒体、叶绿体 考点梳理二..ATP与ADP相互转化 11 细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程 转化场所 常见的生理过程 细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐 细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段 叶绿体 产生ATP：光反应。 消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等 线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段。 消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等 核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成 细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等 细胞内产生与消耗 <m></m> 的常见生理过程 糖类、脂肪等有机物 ＡＴＰ 储存有大量的能量， 但不能被直接利用 储存的能量相对 来说少，但能被 直接利用 能量 ≈ ≈ 细胞内的能量流通的“货币” ATP = 能量？ 14 Ca2+ ATP 主动运输 生物发光 肌肉收缩 物质合成 光能 机械能 化学能 渗透能 考点梳理三.ATP的利用 电能 电能 ATP水解释放的能量是如何用于上述各种生命活动的呢？ 细胞中绝大数需能的生命活动都是由ATP直接提供能量的（还有GTP、UTP等） 15 考点梳理三.ATP的利用 ATP为主动运输供能 (以Ca2+主动运输为例)P88 (1)参与Ca2+主动运输的________是一种能催化_____水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，酶活性被激活。 (2)在________的作用下，ATP分子的末端__________脱离下来与________结合，这一过程伴随着______的转移，即______________。 (3)载体蛋白磷酸化导致其__________发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。 载体蛋白 ATP 载体蛋白 磷酸基团 载体蛋白 能量 载体蛋白的磷酸化 空间结构 考点梳理三.ATP的利用 萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素，并且发出荧光。P89 荧光素 激活的荧光素 氧化荧光素 荧光 能量 发出 荧光素酶 氧气 萤火虫发光的原理: 考点梳理三.ATP的利用 ATP的功能 应用： ATP荧光检测仪基于萤火虫发光原理(P一89)，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测三磷酸腺苷（ATP）。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品中(食品、药品、水体等)微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多 19 考法　围绕ATP的利用，考查科学思维能力 (2022·山东潍坊三模)荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的催化下，荧光素与氧发生化学反应发出荧光。利用上述原理，ATP荧光检测仪可通过测定荧光的强度来估测样品中细菌的含量。下列说法错误的是(　　) A．ATP水解为荧光素提供能量时，其中远离腺苷的特殊化学键断裂 B．荧光检测仪中含有细菌裂解剂，能释放细菌细胞的ATP C．荧光素氧化发出荧光的过程涉及化学能到光能的能量转换 D．一般情况下，样品中细菌越多，测得的发光值越小 D 【解析】 ATP水解时，远离腺苷的特殊化学键比较容易断裂，释放能量，为荧光素提供能量，A正确；正常情况下ATP存在于细胞中，不能为荧光素提供能量，因此荧光检测仪中应含有细菌裂解剂，裂解细菌然后释放细菌细胞的ATP，B正确；荧光素氧化发出荧光的过程涉及ATP水解，ATP中活跃的化学能转换为光能，C正确；生物活细胞中ATP的含量是相对稳定的，荧光的强度反映出细菌的数量，样品中细菌越多，测得的发光值越大，D错误。 ►规范表达（链接教材） （1）［必修 ］细胞中的糖类、脂肪等有机物都 储存着化学能，但是直接给细胞生命活动提供能量的却是另一种有机物 ,原因是________________________________________________________。 <m></m> 的化学性质不稳定,远离腺苷的特殊化学键易水解也易合成 （2）［必修 ］一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有 的 转化 为 ,释放能量，供运动之需,但人体内 总含量并没有太大变化,原因是 _____________________________________________________________。 <m></m> 与 <m></m> 时刻不停地发生快速相互转化,并且处于动态平衡之中 （3）［必修 “拓展应用” ］植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以 作为能量“货币”的，从生物进化的角度分析，这说明 ____________________________________________________。 生物界具有统一性,也说明种类繁多的生物有着共同的起源 必 备 知 识 21 【概念辨析】 1．ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。( ) 2．ATP由腺苷、核糖和三分子磷酸组成。（P86相关信息)( ) 3．ATP含有3个特殊化学键，但是只有一个特殊化学键会发生断裂。( ) 4．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( ) 5．人在剧烈运动时，骨骼肌细胞ATP的合成远多于ATP的水解。( ) 6．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。(P87图5-5)( ) 7．ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。( ) × × × × × × √ 考法1　以ATP结构与功能为依托，考查理解能力与生命观念 2．(不定项)(2022·辽宁二模)如图为某种核苷酸的分子结构式，已知左上角基团为腺嘌呤。下列相关叙述错误的是(　　 ) ABC A.该分子添加两个磷酸基团可形成ATP为生命活动直接供能 B.该分子可以作为基因转录过程中所需的原料 C.该分子所蕴含的能量储存在特殊的化学键当中 D.该分子还可以继续水解，水解后可得到3种产物 【解析】 根据题图可知该图表示腺嘌呤脱氧核苷酸(含有脱氧核糖)，其添加两个磷酸基团不能成为ATP(其五碳糖为核糖)，也不能作为基因转录过程中合成RNA的原料(核糖核苷酸)，A、B错误；根据题图可知该图表示腺嘌呤脱氧核苷酸，该分子没有特殊的化学键，C错误；根据题图可知，该图表示腺嘌呤脱氧核苷酸，该分子水解后得到脱氧核糖、磷酸与腺嘌呤，D正确。 考法　围绕ATP的利用，考查科学思维能力 (2022·天津一模)蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如图所示。形成有活性的蛋白质是一个磷酸化的过程，即“开”的过程，形成无活性的蛋白质是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。下列有关分子开关的说法不正确的是(　　) A．蛋白质去磷酸化过程是一个放能反应的过程，释放的能量有一部分可用于合成ATP B．ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质磷酸化 C．蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质的空间结构的变化来实现 D．蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系 A 【解析】 由题图可知，蛋白质去磷酸化过程没有产生ATP，A错误；在蛋白质磷酸化过程中，ATP水解产生ADP和磷酸，磷酸分子来自ATP中远离腺苷的磷酸基团，B正确；结构决定功能，蛋白质活性的改变可能是通过蛋白质的空间结构的变化来实现，C正确；蛋白质磷酸化过程吸收ATP水解释放的能量，使ATP变为ADP，故蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，D正确。 教材拓展：指点迷津•拨云见日 O O2供给量 ATP产生量 A B C 甲 （1）甲图表示可进行有氧呼吸细胞中， ATP产生量与O2供给量的关系。 ①A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物， 产生少量ATP。 ②AB段表示随着O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧 呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。 ③ BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加， 此时的限制因素可能是 等。 ATP的合成与O2供应量的关系 酶、ADP、磷酸 26 ATP产生量 O O2供给量 乙 （2）乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中ATP来自 ，与O2无关。 ATP的合成与O2供应量的关系 无氧呼吸 27 角度一 考查ATP的结构和功能 1.[2022·福建泉州质检] <m></m> 的水解产物腺苷能激活巨噬细胞细胞膜上腺苷受体， 抑制炎症反应。下列有关叙述错误的是( ) D A. 脱去3个磷酸基团可形成腺苷 B.细胞中的吸能反应一般与 的水解反应相联系 C. 的水解产物腺苷可作为信息分子 D.腺苷与腺苷受体结合的过程体现了细胞膜具有选择透过性 体现了细胞膜的信息交流功能 典 型 例 题 28 2.[2022·福建三明期末] <m></m> 是细胞的能量“货币”，细胞内还有与 <m></m> 结构类似 （仅碱基不同）的 <m></m> 、 <m></m> 和 <m></m> 等特殊的磷酸化合物。下列有关叙述中，不 正确的是( ) C A. 可以用于细胞内绝大多数需要能量的生命活动 B. 中特殊的化学键全部水解后的产物能作为合成 分子的原料 C. 中的腺嘌呤所含的化学元素为 、 、 、 D. 含磷酸、核糖、尿嘧啶，其分子中含有2个特殊的化学键 体现了细胞膜的信息交流功能 典 型 例 题 29 角度二 考查ATP和ADP的相互转化和利用 3.[2022·山东滨州三模] 物质甲、乙通过反应①②相互转化的反应如图所示， <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 所示位置的磷酸基团分别记为 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> ，下列说法不正确的是 ( ) 典 型 例 题 30 A.由甲、乙物质中的核糖和腺嘌呤组成的结构称为腺苷 B.反应①常与放能反应相联系，反应②常与吸能反应相联系 C.反应②可以发生在线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质中 D.用 <m></m> 标记 <m></m> 的甲作为 <m></m> 合成的原料，可使 <m></m> 分子被标记 √ 典 型 例 题 31 4.研究人员将 <m></m> 标记的磷酸注入活的离体肝细胞， <m></m> 后迅速分离得到细 胞内的 <m></m> 。结果发现 <m></m> 的末端磷酸基团被 <m></m> 标记，并测得 <m></m> 与注入的 <m></m> 标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是( ) B A.该实验表明，细胞内全部 都转化成了 B. 标记的 水解产生的腺苷没有放射性 C. 在 的3个磷酸基团中出现的概率相等 D. 与 相互转化速度快， 向 的转化主要发生在细胞核内 典 型 例 题 32 知识点二 细胞呼吸的过程及影响因素 33 考点二　细胞呼吸的方式和过程 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 细胞呼吸的概念： 细胞呼吸的方式： 依据是否需要氧气 有氧呼吸 无氧呼吸 34 是指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放 ，生成 的过程。 （1）有氧呼吸的概念： 氧 酶 彻底氧化分解 二氧化碳和水 大量能量 大量ATP 有氧呼吸的主要场所——— 线粒体 外膜 内膜 嵴 基质 1. 有氧呼吸 思考： 线粒体适于进行有氧呼吸的结构有哪些？ 35 葡萄糖的初步分解 C6H12O6 酶 丙酮酸(C3H4O3)+ [H] + 能量（少量） 场所：细胞质基质 ① 丙酮酸彻底分解 酶 CO2 +[H] + 能量（少量） 场所：线粒体基质 ② 丙酮酸 【H】的氧化 酶 H2O + 能量（大量） 场所：线粒体内膜 ③ [H] + O2 + H2O （2）有氧呼吸的过程及场所： C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 总反应式： 36 （3）物质变化和能量变化： ①有氧呼吸中氧元素的来源和去路： ②有氧呼吸过程中[H]的来源和去路: A. [H]的来源:有氧呼吸的第 阶段 B. [H]的去路：在第 阶段中与 结合形成水 一、二 三 氧气 ③能量变化： 1mol的葡萄糖彻底氧化分解的能量为2870KJ，其中977.28KJ左右的能量储存在 中，另一部分以 形式散失。 ATP 热能 37 能量变化 1mol的葡萄糖彻底氧化分解的能量为2870KJ，其中977.28KJ（约34%）左右的能量储存在 中，另一部分（约66%）以 形式散失。 ATP 热能 38 温馨提示：线粒体不可以彻底分解葡萄糖。葡萄糖只有在真核细胞的细胞质基质中被分解为丙酮酸后，丙酮酸才能在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。 977.28 kJ / 30.54 KJ =32mol ATP （原核生物如醋酸菌也能进行有氧呼吸） 请思考 尝试运用所学知识，解释以下现象： 现象1：长久较封闭放置的苹果，有时会有酒香味。 现象2：洪灾容易导致农田被淹，引发农作物死亡。 现象3：剧烈运动后，容易产生肌肉酸痛的现象。 2 无氧呼吸 （1）无氧呼吸的过程及场所 细胞质基质 细胞质基质 思考：无氧呼吸过程中[H]的来源和去路是怎样的？ [H]的来源：无氧呼吸的第一阶段即葡萄糖； [H]的去路：还原丙酮酸。 场所: 场所: 2. 无氧呼吸 常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞 ①只进行无氧呼吸 乳酸菌 破伤风杆菌 哺乳动物成熟红细胞 ②主要进行无氧呼吸 种子萌发初期 癌细胞 40 酶 酶 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 能量（少） C6H12O6 2C3H6O3（乳酸） + 能量（少） ①产生酒精（大多数植物、酵母菌） ②产生乳酸（高等动物、乳酸菌、玉米胚、马铃薯块茎和甜菜块根等） （2）无氧呼吸的反应式 （3）能量变化 葡萄糖无氧呼吸都只在 释放少量的能量，其中一部分储存在 ，一部分以热能形式散失，葡萄糖中大部分能量存留在 中。 第一阶段 ATP 酒精或乳酸 推导“无氧呼吸”的概念： 是指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放 ，生成 的过程。 不需要氧 酶 不彻底氧化分解 CO2和酒精或乳酸 少量能量 少量ATP 41 （4）有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 产物 能量 特点 相同点 过程 实质 意义 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 需O2、多种酶 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 大量（2870KJ/mol） 少量(196.65或225.94KJ/mol) 有机物彻底分解， 能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没完全释放 第一阶段(葡萄糖丙酮酸)相同 氧化分解有机物，释放能量，产生ATP 为生物体生命活动提供能量，还是生物体代谢的枢纽 不需O2、多种酶 必修1 P94“小字部分”：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。 42 1．细胞呼吸产生的[H]指的是什么？ 答案：[H]实际上是一种十分简化的表示方式。细胞呼吸产生的[H]指的是氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。 2．(2019·全国卷Ⅰ)假设从培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供________________。 能量和合成其他物质的原料 3．(2020·全国卷Ⅰ)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有______________________________________________________________________。 减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用 （1）判断方法 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∶O2∶CO2＝1:6:6 （2）无氧呼吸：葡萄糖∶CO2∶酒精＝1:2:2 ； 或 葡萄糖∶乳酸＝1:2 （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 1:3 3. 细胞呼吸方式的判断 44 （2）比较有氧呼吸和无氧呼吸大小 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2+能量 酶 例1.氧的浓度会影响细胞呼吸。在a、b、c、d条件下,底物是葡萄糖,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下图。则下列叙述中正确的是(　　) A.a、b、c、d条件下,细胞呼吸的场所均为细胞质基质和线粒体 B.a条件时,细胞呼吸最终有[H]的积累 C.b、c条件下,细胞呼吸的产物只有二氧化碳和水 D.若底物是等量的脂肪,则在d条件下释放的CO2与吸收的O2的比值可能不为1 D 45 【实验技巧】 (1)液滴移动法探究细胞呼吸的方式。 ①探究装置：欲确定某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)： 指标 细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示 原理 组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液左移。 单位时间内着色液左移的距离即表示呼吸速率 ②指标及原理： ②结果结论。 实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质 ③误差校正：为使实验结果更精确，减少无关变量的干扰，还可将装置二中发芽的种子换成煮熟的种子，以排除外界环境因素的干扰。 考点三　影响细胞呼吸的因素及其应用   1．内部因素 (1)遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。 (2)生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。 (3)器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同，例如：生殖器官大于营养器官。 2．外界因素 ①温度；②O2浓度；③CO2浓度；④含水量。 1 温度对细胞呼吸的影响 ①解读：温度通过影响 而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。 ②应用 ① 温储存食品（冰箱） ②大棚栽培在夜间和阴天适当 温以降低呼吸作用消耗的有机物 ③ 水和面发得快 零上低 降 酶的活性 温 2 O2浓度对细胞呼吸的影响 （1）机理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。 （2）呼吸方式的判断： ①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。 ②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 ③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。 学科网原创 ①作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。 ②无氧发酵控制无氧环境。 ③低氧储存粮食、蔬菜、水果。 ④选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。 ⑤提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。 ⑥稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。 （3）应用： 3 CO2浓度对细胞呼吸的影响 ①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会_____ (填 “促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。 ②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼 吸，减少有机物的消耗。 抑制 4 水对细胞呼吸的影响 ①解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越 ，细胞呼吸越强。 ②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的 含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。 旺盛 自由水 考向一　围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念及科学思维 [典型例题1]　(2020·浙江卷改编)酵母菌细胞呼吸的部分过程如图所示，①～③为相关生理过程。下列叙述正确的是(　　) A．①释放的能量大多贮存在有机物中 B．③进行的场所是细胞质基质和线粒体 C．发生①③时， CO2释放量大于O2吸收量 D．发酵液中的酵母菌在低氧环境下能进行①②和①③ D 【基础巩固】 考向二　围绕细胞呼吸方式的探究实验分析，考查科学探究 [典型例题2]　(2021·辽宁朝阳市二模)某生物实验小组为探究酵母菌呼吸方式的有关问题设计如下实验装置。实验中先向气球中加入10 mL含酵母菌的培养液，后向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有30 ℃温水的烧杯中，用重物拴住并固定，再将整个装置置于30 ℃的恒温箱中，下列说法正确的是(　　) B A．如果将酵母菌换成乳酸菌，其他条件相同且适宜，则会得到相同的结果 B．为了消除各种环境因素的变化带来的实验误差，应将不含酵母菌的培养液注入气球作为对照实验 C．如果要确认气球内酵母菌是否进行过无氧呼吸，可以在碱性条件下利用重铬酸钾检测发酵液中是否含有酒精 D．整个实验过程中，气球的体积先增大后减小 或换成加热煮沸后冷却的酵母菌培养液 （2022广东高考真题）种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，TTC（无色）进入活细胞后可被[H]还原成TTF（红色）。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中，30℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是（       ） A．该反应需要在光下进行 B．TTF可在细胞质基质中生成 C．TTF生成量与保温时间无关 D．不能用红色深浅判断种子活力高低 答案：B （2022浙江高考真题）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（    ） A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸 B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2 C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量 答案：B 种子不能进行光合作用，[H]应是通过有氧呼吸第一、二阶段产生。有氧呼吸强度受温度、氧气浓度影响。 【详解】 A、大豆种子充分吸水胀大，此时未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行，A错误； B、细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H]，TTF可在细胞质基质中生成，B正确； C、保温时间较长时，较多的TTC进入活细胞，生成较多的红色TTF，C错误； D、相同时间内，种胚出现的红色越深，说明种胚代谢越旺盛，据此可判断种子活力的高低，D错误。 54 考向二　围绕细胞呼吸类型的判断和有关计算，考查科学思维 [典型例题2]　(2020·全国卷Ⅰ)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是(　　) A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，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 答案：D 解析：若二氧化碳的生成量＝酒精的生成量，则说明不消耗氧气，故只有无氧呼吸，A正确；若只进行有氧呼吸，则消耗的氧气量＝生成的二氧化碳量，B正确；若只进行无氧呼吸，说明不消耗氧气，产乳酸的无氧呼吸不会产生二氧化碳，C正确；若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，若无氧呼吸产酒精，则消耗的氧气量小于二氧化碳的生成量，若无氧呼吸产乳酸，则消耗的氧气量＝二氧化碳的生成量，D错误。 55 1．(2020·山东卷)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是(　　) A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖 B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP C．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用 D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少 答案：B 解析：由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确；无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞中进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误；由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C正确；由分析可知，无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。 56 细胞呼吸原理的应用 57 细胞呼吸原理的应用 58 4．金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天，其肌细胞和其他组织细胞中无氧呼吸的产物不同。如图表示金鱼在缺氧状态下，细胞中部分代谢途径，下列相关叙述正确的是 A A．过程②不需要O2的参与，产生的物质X是丙酮酸 B．过程①②③⑤均有能量释放，用于合成ATP C．过程③⑤无氧呼吸产物不同是因为细胞内反应的场所不同 D．若给肌细胞提供18O标记的O2，不会在CO2中检测到18O 解析：过程③⑤是无氧呼吸第二阶段，不产生ATP，两过程反应场所均是细胞质基质，B、C错误；有氧条件下，肌细胞也可以进行有氧呼吸，若给肌细胞提供18O标记的O2，则产生的水含有18O，含有18O的水参与有氧呼吸的第二阶段，产生的CO2中能检测到18O，D错误。 59 知识点三 探究酵母菌细胞呼吸的方式及其拓展应用 60 考点四　(实验)探究酵母菌细胞呼吸的方式 【实验原理】 (1)酵母菌：酵母菌是一种单细胞真菌，其代谢类型是兼性厌氧型，可用于研究细胞呼吸的不同方式。 (2)细胞呼吸产物的检测。(课本P91) 浓硫酸溶液 (3)实验步骤： 接气泵或 橡皮球 A 10% NaOH 酵母菌培养液 澄清石灰水 有氧条件 反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶 B 酵母菌培养液 澄清石灰水 无氧条件 ①质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？ ②B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？ 去除空气中的CO2，排除空气中的CO2对实验的干扰； 将B瓶中的O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2均来自无氧呼吸； 62 (4)实验现象： 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液 有氧 无氧 变混浊／快 变混浊／慢 出现灰绿色 不变灰绿色 (5)实验结论： 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸 C6H12O6 CO2(大量)＋H2O C2H5OH＋CO2 (少量) 酵母菌 有O2 无O2 由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖 63 重铬酸钾可以检测有无酒精存在。想一想，这一原理在日常生活中可以有什么用处？ 汽车司机酒驾检测 饮酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。 醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。 【习题巩固】 [典型例题1]　(2021·广东卷)秸杆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图所示)。下列叙述正确的是(　　) A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成 B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2 C．用甲紫溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布 D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量 D 1．(经典高考题)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化如下图所示。有关分析错误的是(　　) A．t1～t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降 B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快 C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短 D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色 答案：C 解析：在t1～t2时刻，单位时间内O2的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率相同，所以单位时间内产生相同量的CO2，单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；图示所给温度是最适温度，此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。 66 2．用于研究萌发的种子的呼吸作用的方式及其产物，有关分析错误的是(　　) A．甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量 B．乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸 C．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2 D．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验 答案：B 解析：甲装置中含有温度计，可用于探究呼吸作用是否产生热量，A正确；乙装置中NaOH可吸收呼吸产生的二氧化碳，则有色液滴移动的距离代表呼吸消耗的氧气，因此乙装置有色液滴向左移动，说明乙装置萌发的种子进行了有氧呼吸，但不能说明种子萌发只进行有氧呼吸，B错误；丙装置中澄清石灰水可检测二氧化碳，因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2，C正确；微生物也会进行呼吸作用，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D正确。 67 【问题探讨】 P90 酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？ 【答案】通气是供给氧气给酵母菌进行有氧呼吸; 2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 【答案】通气提供了充足的氧气给酵母菌进行有氧呼吸，释放较多的能量给自身利用，有利于大量繁殖。 3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？ 【答案】①转化为酒精的同时，能释放出能量，满足自身的生命活动需要； ②产生的酒精能抑制其他细菌生长，利于自身繁殖。 密封是营造无氧环境，让酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精。 1．(2021·江门一模改编)在盐渍土壤中加入生物炭可使土壤具有较丰富空隙结构，土壤通气状况得以改善，且发现其种植的植株叶绿素含量会升高，株高、株重增加，其原因可能是：_______________________________________________。 根毛细胞有氧呼吸加强，有利于通过主动运输，吸收土壤中的无机物，促进叶绿素的合成 2．贮存种子前，往往需要将种子晒干，这样可以延长储藏时间的原因是_________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 通过晒干可以减少种子中的水分，可减弱细胞呼吸速率，减少有机物消耗，延长种子储藏时间 3．储藏种子时的氧气浓度是________，其原因是 。 此时有氧呼吸和无氧呼吸的强度均较低，消耗有机物的量最少 低氧 科学探究6 |对照实验与对比实验 [突破探究] 1．对比实验 (1)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对实验对象的影响，这样的实验叫做对比试验，也叫相互对照实验。 (2)在本节课的探究活动中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。 源于必修1 P92“科学方法”：对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有： (填序号)。 ①探究酵母菌细胞呼吸的方式（P91）； ②鲁宾和卡门的同位素标记法实验，用18O分别标记H20和CO2，使他们变成H218O和C18O2，研究光合作用中氧气的来源（P102）； ③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验（必2P45）； ④比较过氧化氢在不同条件下的分解（P77）。 ①②③ 71 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) $$