2026届高三生物一轮复习课件细胞能量的通货—ATP和主要来源细胞呼吸

人教版生物学 必修一 第5章 细胞的能量供应和利用 细胞的能量“货币”ATP 第3节 细胞呼吸 的原理和应用 课标要求 1.简述ATP的化学组成和特点，写出ATP的结构简式。 2.解释ATP在能量代谢中的作用。 素养要求 1.生命观念：认知ATP作为能量“通货”，体现了生物界的 统一性。 2.科学思维：认识ATP在细胞中作为能量“通货”的原因。 5.2 细胞的能量“货币”ATP 萤火虫的发光原理 萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。 能量 激活的荧光素 + 氧气 荧光素酶 荧光 细胞内哪些物质为萤火虫尾部细胞发光直接提供 能量 的呢？ 能量 氧化 荧光素 荧光素 1 2 3 4 萤火虫发光器实验 15min后 荧光消失 葡萄糖溶液2ml 脂肪注射液2ml ATP注射液2ml 蒸馏水２ｍL 无荧光 出现 1 2 3 4 1 2 3 4 暗处 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 腺苷（A） 腺苷一磷酸（AMP） （腺嘌呤核糖核苷酸） 腺苷二磷酸(ADP) ATP腺苷三磷酸(ATP) ATP 的 结 构 1 ATP 的 结 构 式 腺苷 A P～P～P 特殊的化学键 普通的化学键 磷酸基团 不稳定,易断裂,也易形成 ATP 的 结 构 简 式 ~ ~ ATP 的 供 能 机 制 2 结合Ca2+ 催化 ATP 水解 载体蛋白磷酸化 空间结构变化 释放Ca2+ A-P～P ～P ATP 与 ADP 可 以 相 互 转 化 3 研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5kg的ATP转化成ADP。 1 成人体内ATP总量约2~10mg，人体安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 2 每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解 3 ATP消耗量大 ATP含量很少 ATP合成和水解都非常迅速 矛盾 特点：含量少，不储存、转化快，动态平衡。 合作探究二 能量 Pi Pi 能量 合成过程 水解过程 合成酶 水解酶 ATP 与 ADP 可 以 相 互 转 化 3 ADP + Pi + 能量 ATP 合成酶 水解酶 能量 ATP ADP + Pi + A-P～P～P A-P～P 用于主动运输 、细胞的生长、分裂等 生物发光 用于各种运动，如肌细胞收缩 用于大脑思考 生物发电 用于细胞内各种吸能反应（化学能） 葡萄糖+果糖 蔗糖 酶 ATP 的 利 用 4 合成酶 ADP+Pi+能量 ATP 呼吸作用 （有机物分解） ATP 与 ADP 可 以 相 互 转 化 3 光合作用 （光能） 呼吸作用 （有机物分解） ATP 与 ADP 可 以 相 互 转 化 3 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 所需酶 能量来源 能量去路 反应场所 ADP+Pi+能量 ATP 合成酶 水解酶 ATP ADP+Pi+能量 ATP合成酶 ATP水解酶 光能（光合作用）、化学能（细胞呼吸） 储存在特殊磷酸键中的能量 储存于形成的特殊磷酸键 用于各项生命活动 线粒体、叶绿体、细胞质基质 生物体的需能部位 体现了生物界的统一性 合作探究三 ATP是细胞内流通的能量“货币” ATP 与 ADP 可 以 相 互 转 化 3 合作探究三 C6H12O6+O2→CO2+H2O+能量 ATP ADP+Pi 能量 葡萄糖+果糖 蔗糖 吸能反应与___________相联系 放能反应与__________相联系 ATP水解 ATP合成 5 荧光素 氧化荧光素 ATP 荧光素酶 基于萤火虫发光原理，科学家发明了ATP荧光检测仪。利用“荧光素酶-荧光素体系”快速检测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微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。 科 学 前 沿 课 堂 小 结 ATP 结构简式： 元素组成： ATP是一种高能磷酸化合物 ATP与ADP可以相互转化 中文名称： ATP ADP 能量 Pi 能量 Pi 酶 酶 光合作用 呼吸作用 化学能 机械能 电能 光能 特点： 应用： 腺苷三磷酸 A-P~P~P C、H、O、N、P 链 接 高 考 【2017 海南卷】关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是（ ） A.ATP中的能量来自光能、化学能和热能。 B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化。 C.机体在运动时消耗ATP,睡眠时不消耗ATP。 D.葡萄糖进入小肠上皮细胞伴随ATP的水解。 D 不同物质中“A”代表的含义 联 系 旧 知 物质结构 物质名称 A代表的含义 ATP 核苷酸 DNA RNA 腺苷（腺嘌呤+核糖） 腺嘌呤 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 第二课时 ATP的主要来源——细胞呼吸 1、阐明有氧呼吸和无氧呼吸的过程。 2、说出有氧呼吸和无氧呼吸的异同点。 3、说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。 学习目标 何为细胞呼吸？ 细胞呼吸的实质就是有机物的氧化分解、释放能量的过程，类似于葡萄糖的燃烧过程 酵母菌：单细胞真菌，异养型 在有氧和无氧的条件下都能生存（兼性厌氧）。 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌在日常生活中的用途：　　 酿酒、面粉发酵 　　 酵母菌在什么条件产生的CO2 （有氧？无氧？） 哪种条件下产生的多？什么情况下能产生酒精？ 作出假设 提出问题 设计实验 CO2 有氧 产生 无氧 CO2+酒精 产生 探究： 酵母菌细胞呼吸的方式 实验装置及原理 2、鉴定酒精 橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液， 在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色． 1、鉴定二氧化碳 二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊 也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 酵母菌细胞呼吸产物鉴定原理 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 无变化 变混浊／慢 出现灰绿色 分析实验结果: 1为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按下图安装好。以下关于该实验的说法，正确的是 （    ） A. 甲组探究酵母菌的无氧呼吸，乙组探究酵母菌的有氧呼吸 B. 甲、乙两组中澄清的石灰水都变浑浊，甲组浑浊程度更大 C. A瓶中加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的O2 D. D瓶应先封口放置一段时间后再与E瓶相连，以除去瓶中的CO2 B 1、酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳 2、在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。 3、在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。 得出结论 探究活动二：探索有氧呼吸的场所 实验一: 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 A（细胞所有结构） B（细胞质基质） C（线粒体） 结果：产生CO2 试管壁很热 产生丙酮酸和[H] 试管壁微热 无现象 实验二: 丙酮酸 丙酮酸 D（细胞质基质） E（线粒体） 无现象 首先 产生CO2 和[H] 试管壁微热 思考与讨论： 2.丙酮酸在哪里被分解？被分解产生哪些物质？ 答：不能。 葡萄糖在细胞溶胶中被分解。 分解产生丙酮酸和[H]。 1.线粒体能直接利用葡萄糖吗？ 若不能则在什么结构中被分解？分解首先产生哪些物质？ 答：线粒体。 丙酮酸被分解产生CO2和[H]。 结果： 结论：线粒体 直接分解葡萄糖，葡萄糖在 分解，产物丙酮酸和[H]到线粒体中继续发生反应。 细胞质基质中 不能 酶 探究活动二：有氧呼吸的过程 细胞质基质 线粒体 C6H12O6葡萄糖 A. 少量能量 ① B. 少量能量 6O2 C. 大量能量 ② ③ C3H4O3 4[H] 酶 酶 H2O 6H2O 20[H] 6CO2 2C3H4O3 有氧呼吸的三个阶段 第一阶段 C6H12O6 2丙酮酸（C3H4O3） 酶 热 2 ATP 能 4 [ H ] 这里的[ H ]为还原性辅酶I(NADH), 是氧化型辅酶I（NAD+）转换而成的。 1.糖变酸 2丙酮酸+ 4[H]+少量能量 C6H12O6 酶 阶段一：糖酵解 C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 H3PO4 → 2 NADH + 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+ 有氧呼吸的三个阶段 第二阶段 2丙酮酸（C3H4O3） 酶 20[ H ] 6 H2O 6 CO2 热 2 ATP 能 2.水来掺 + + 2丙酮酸+6H2O 20[H] +6CO2 +少量能量 酶 阶段二：三羧酸循环 1mol葡萄糖彻底氧化分解释放2870kJ的能量，其中977.28kJ转移到ATP中，其余以热能形式散失。 总反应式： C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O +能量 酶 能量去向： 4、将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是（    ） A. 甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸 B. 乙条件下，需氧呼吸比厌氧呼吸消耗的葡萄糖多 C. 丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少 D. 丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体 D 1、概念：一般是指细胞在缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物，同时释放出少量能量的过程。 三、无氧呼吸 2、场所：细胞质基质 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 总反应式： 例：大多数植物、酵母菌 例：高等动物、乳酸菌、（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等） 葡萄糖C6H12O6 丙酮酸+[H] 酶 C2H5OH（酒精） ＋CO2 C3H6O3 （乳酸） 酶 酶 第一阶段 第二阶段 两种无氧呼吸的异同 少量能量 相同点： 1.第一阶段完全相同 2.都在细胞质基质中进行 不同点： 第二阶段不同 1．无氧呼吸分为几个阶段？场所分别是哪儿？ 2．无氧呼吸在第几阶段有能量释放？未释放的能量储存在哪里？ 3．生成酒精的生物？生成乳酸的生物？ 答案：两个阶段 细胞质基质 答案：第一阶段 酒精或乳酸 答案：高等植物和酵母菌等生物 高等动物、高等植物的某些 器官（马铃薯的块茎、甜菜块根、玉米胚等）细胞、乳酸 细胞呼吸原理的应用 破伤风疫苗 创可贴 植物松土 提倡慢跑 稻田定期排水 发酵工业 四、细胞呼吸原理的应用 透气性好，细胞呼吸正常，并能抑制厌氧病菌的繁殖 手上有伤口，要选择什么材料包扎？ 利用各种菌的呼吸类型和发酵各生产阶段对氧气的需要，控制通气的情况，以大量生产各种产品。 你知道酒是利用什么原理生产出来的吗？ 花盆里需要及时松土？ 土壤板结后，透气不足，会影响根系细胞呼吸对氧气的需要，影响根系生长。 稻田需要定期排水？ 如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。 较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽 孢杆菌适合在这种环境中生存并大 量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉 扎伤后，患者应及时请医生处理。 人在剧烈运动时，以无氧呼吸为主，这时会产生大量的乳酸，积累在骨骼肌处，使人感到酸胀乏力； 若进行慢跑，则以有氧呼吸供能，这时产生的是CO2和水不会产生酸胀乏力感。 五、影响细胞呼吸的环境因素 影响细胞呼吸的因素：温度、水分、氧气、二氧化碳浓度 （1）温度： 通过影响_________而影响细胞呼吸。在一定范围内细胞呼吸的 速率随温度的升高而明显加快，但超过一定的温度后，细胞呼吸 反而会减弱，甚至停止。 酶活性 应用：蔬菜和水果储存：降温；保持昼夜温差 (2)水分 自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。 应用： 种子贮藏前风干、晾晒：减少水分， 呼吸作用 降低细胞 （3）氧气 （4）CO2浓度：CO2的浓度升高，呼吸的速率降低。 思考：果蔬在储存时，氧气浓度应该调节至哪一点？为什么？ 真题链接 以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是（    ） A. 甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点 B. 甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段 C. 甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合贮藏的 D. 甲图中氧浓度为d时没有酒精产生 B 4、下图是探究酵母菌呼吸方式类型的装置，下列有关说法正确是（     ） A. 装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸 B. 装置一中液滴不移，装置二中液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 C. 装置一中液滴左移，装置二中液滴不移动，说明酵母菌死亡 D. 装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸 D 感 谢 聆 听！ Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 2019-11-26T07:48:09.00908 Lavf58.29.100 $$