2025届高三生物一轮复习课件 第8讲 《ATP和细胞呼吸》

高考一轮复习 《ATP和细胞呼吸》 4 2 1 3 ATP的结构与功能 ATP与ADP可以相互转化与ATP的合成和利用 影响细胞呼吸的因素及其应用 考点梳理 有氧呼吸与无氧呼吸 5 探究酵母菌细胞呼吸的方式 考点一 ATP的结构与功能 1、ATP （1）中文名称： （2）组成元素： （3）简式： （3）结构式： （4）功能： 腺苷三磷酸 A—P～P～P “A”表示腺苷（核糖+腺嘌呤）,“P”代表磷酸基团 ,“～”代表特殊的化学键 C、H、O、N、P 腺嘌呤 核糖 腺苷 特殊的化学键（2个） 磷酸基团 腺嘌呤核糖核苷酸 （RNA的基本单位之一） 普通化学键（1个） 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ， 所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 知识梳理 高能磷酸键 2、 ATP的结构 A 核糖 P P P ~ ~ 腺苷 腺嘌呤核糖核苷酸（RNA的基本单位之一） 腺苷二磷酸（ADP） 腺苷三磷酸（ATP） A-P~P~P 腺嘌呤 水解时，该化学键首先断裂， 释放出能量，同时生成ADP和Pi 知识梳理 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，也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。 ATP的供能原理 A—P～P～P 明辨不同化合物中“A”的含义 腺苷（腺嘌呤+核糖） 腺 嘌 呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤 知识梳理 课堂练习 绿色通道 P72 判断题2、3、选择题1、2、 课时作业 P419 1 考点二 ATP与ADP可以相互转化 ATP的合成和利用 1. ATP和ADP的相互转化过程比较 项目 ATP水解 ATP合成 反应式 酶 场所 能量转化 能量来源 能量去向 ATP ADP＋Pi＋能量 能量＋Pi＋ADP ATP ATP水解酶 ATP合成酶 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 放能 吸能 ATP的水解 呼吸作用、光合作用 用于各项生命活动 储存于ATP中 ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的， 这体现了生物界的统一性 细胞里的许多吸能反应与之相联系 细胞里的许多放能反应与之相联系 知识梳理 相互转化过程，从物质可重复利用的角度看，是可逆的；从酶、进行场所、能量方面看，是不可逆的； （1）细胞中ATP的含量很少，只是ATP与ADP的转化非常迅速及时。 无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP相互转换都处于动态平衡之中。 （2）植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸合成ATP， 而动物细胞只能通过细胞呼吸合成ATP。 2. ATP的利用 知识梳理 细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程的归纳 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 消耗ATP：如一些需能反应 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 （1）根本能源： （2）主要能源物质： （3）直接能源物质： （4）储备能源物质 4. 能源与能源物质 太阳光能或化学能 糖类 ATP 植物：脂肪、淀粉 动物：脂肪、糖原 不是唯一的，还有GTP、UTP、CTP等 5. 注意 （1）ATP是与能量有关的一种物质，不等同于能量。 （2）ATP转化为ADP称为“ATP的水解”，这一过程需ATP水解酶的催化， 同时也需要消耗水，蛋白质、脂肪、淀粉等物质的水解也都需要消耗水。 知识梳理 13 课堂练习 绿色通道 P72 判断题1、4、5 选择题3、4 P73-74 判断题、选择题1、2、3 课时作业 P416 2、5、8 作业： 绿色通道：剩余的题目及P75真题集训 课时作业:P419,3、6、9可不做 考点三 有氧呼吸和无氧呼吸 1、细胞呼吸 （1）概念： （2）类型： 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，释放出能量并生成ATP的过程。 依据是否有O2参与 有氧呼吸（O2参与） 无氧呼吸（无O2参与） 知识梳理 （1）概念： （2）场所： 是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等 有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成 大量ATP的过程。 细胞质基质和线粒体（主要） 原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质基质中和细胞膜上进行。 无线粒体的真核生物（或细胞）只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。 2、有氧呼吸 知识梳理 线粒体基质 大量能量 细胞质基质 2. 有氧呼吸 （3）过程： 葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞 质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。 少量能量 线粒体内膜 少量能量 外膜 内膜 嵴 [H]是简化的表示方式， [H]实质上是NADH NADH： 还原型辅酶Ⅰ NAD+ ： 氧化型辅酶Ⅰ 知识梳理 有氧呼吸 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 线粒体基质 线粒体内膜 4 20 2 C6H12O6 酶1 + [H] +少量能量 C3H4O3 第三阶段 6 6 + H2O 酶2 2C3H4O3 CO2 + [H] + 少量能量 12 6 酶3 H2O +大量能量 24[H] + O2 总反应式 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 [H]：NADH还原型辅酶Ⅰ 19 2、有氧呼吸 （4）总反应方程式： 知识梳理 总反应式 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 生成物 CO2 H2O C : 来源于葡萄糖（丙酮酸）（第二阶段） O：来源于反应物中的葡萄糖和反应物中的水（第二阶段） O：来源于反应物中的氧气（第三阶段） H：来源于反应物中的葡萄糖、丙酮酸和水（第三阶段） 2、 有氧呼吸 （5）能量转化 （生成32molATP，其余约66%以热能形式散失） 知识梳理 第一阶段：少量能量 第二阶段：少量能量 第三阶段：大量能量 有氧呼吸的三个阶段均产生ATP，第三阶段最多。 课堂练习 绿色通道 P77 判断题1、2、3 选择题 3 课时作业 P423 13 （1）概念： （2）场所： （3）过程： 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解， 释放少量能量的过程。 全过程是在细胞质基质中进行的 微生物的无氧呼吸也叫发酵 3、无氧呼吸 第一阶段 第二阶段 酒精发酵 乳酸发酵 与有氧呼吸的 第一阶段相同 葡萄糖 丙酮酸＋[H]＋少量能量 酶 丙酮酸＋[H] 酒精＋CO2 酶1 丙酮酸＋[H] 乳酸 酶2 只有第一阶段产生能量 知识梳理 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）＋少量能量 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量 酶1 酶2 3、无氧呼吸 （4）总反应方程式： 无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。 乳酸菌 几乎所有动物细胞 马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根 酵母菌 多数植物细胞 某些细菌 直接原因 根本原因 ——“酶”不同 ——“基因”不同或基因“选择性表达” 不同生物之间 同种生物不同器官或不同时期 知识梳理 3、无氧呼吸 （5）能量转化： 1 mol葡萄糖释放196.65 kJ（生成乳酸）或225.94 kJ（生成酒精）的能量，其中均有61.08 kJ左右转移至ATP中。 知识梳理 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）＋少量能量 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量 酶1 酶2 转化后的能量形式： 1、生成少量ATP（第一阶段）； 2、大量能量储存在酒精和乳酸中； 3、释放的能量以热能形式散失； 3、无氧呼吸 （6）注意： ① 无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段相同， 无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP。 ② 人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物， 因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。 知识梳理 细胞呼吸及其意义 课堂练习 绿色通道 P77 判断题4、5、6 选择题 1、2 课时作业 P421 1、4、7、8 作业 课时作业 P421 2、11 （3、5、6、9不做） 考点四 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1、实验原理 （1）酵母菌： 酵 母 菌 呼 吸 方 式 有氧 呼吸 无氧 呼吸 H2O CO2 酒精 澄清石灰水： 溴麝香草酚蓝水溶液： 变浑浊 由蓝变绿再变黄 —— 橙色重铬酸钾溶液（酸性条件下）： 灰绿色 自变量：O2的有无 因变量：酵母菌的细胞呼吸产物，即产生CO2的多少、酒精的有无。 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。 知识梳理 将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入酵母菌，否则，高温会杀死酵母菌。 目的：清除空气中的CO2 此为对比实验，甲乙均为实验组，相互对照 先密封一段时间再连通，目的是耗尽B瓶中的氧气 2、实验步骤 （1）配制酵母菌培养液（酵母菌＋5%葡萄糖溶液） （2）检测CO2的产生 知识梳理 有氧条件装置 无氧条件装置 【科学方法】对比实验 对比实验是指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，这样的实验叫作对比实验。 对比实验不设对照组，均为实验组（或互为实验组和对照组），是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。 知识梳理 2、实验步骤 （3）产物的检测 ① CO2的检测：使澄清石灰水变浑浊，浑浊程度越高，产生的CO2越多； 使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，变化所需时间越短，产生的CO2越多。 ② 酒精的检测：应从A、B中取出检测酒精，分别注入编号为1、2的试管中， 分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，观察颜色变化。 （4）实验现象。 条件 澄清石灰水的变化/出现变化的时间 重铬酸钾—浓硫酸溶液　　 甲组(有氧) 变浑浊/快 无变化 乙组(无氧) 变浑浊/慢 出现灰绿色 知识梳理 （1）酵母菌有氧呼吸可以产生___________ 大量CO2 （2）酵母菌无氧呼吸可以产生_____________________ 酒精和少量CO2 3、实验结论 知识梳理 课堂练习 绿色通道 P78 判断题 选择题 1、4 判断细胞呼吸方式的三大依据 判断细胞呼吸方式的三大依据 判断细胞呼吸方式的三大依据 课堂练习 绿色通道 P78 选择题 2 P82 高考真题 2、3、4 考点五 影响细胞呼吸的因素及其应用 1、内部因素 规律 举例 遗传特性 生长发育时期 器官类型 不同种类的植物 呼吸速率不同 旱生植物的呼吸速率弱于水生植物 阴生植物的呼吸速率弱于阳生植物 同一植物在不同生长发育 时期呼吸速率不同 幼苗期、开花期呼吸速率较高， 成熟期呼吸速率较低 同一植物在不同器官 时期呼吸速率不同 生殖器官的呼吸速率 大于营养器官 知识梳理 （1）温度 ① 原理： ② 曲线模型如图所示 ③ 应用 2、外部因素 细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。 知识梳理 a．保鲜：将水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间。 b．提高产量：温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。 （2）O2浓度 ① 原理： ② 应用 2、外部因素 O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。 知识梳理 a．选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。 b．作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。 c．提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。 d．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。 O2浓度对细胞呼吸的影响曲线 （以真核生物细胞呼吸反应物葡萄糖为例） ①A点：对应O2＝0，只进行无氧呼吸，只释放出CO2； ②B点：在B点之前，对应0＜O2＜Oc，O2浓度逐渐增加，此时，无氧呼吸和有氧呼吸是同时进行的，但无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸在逐步增强，此时产生的CO2来源于无氧呼吸和有氧呼吸；B点及B点后，对应O2 ≥ Oc，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸，此时产生的CO2来源于有氧呼吸； 1．O2浓度对细胞呼吸的影响曲线 （以真核生物细胞呼吸反应物葡萄糖为例） ③C点：对应O2＝Oc，无氧呼吸为零； ④P点：对应O2＝Ob，CO2总释放速率最小，有机物消耗最少。一般认为，此条件最适合于仓储（低氧浓度）；（原因：有氧呼吸较弱，而无氧呼吸受抑制。） ⑤Q点：对应O2＝Oa，有氧呼吸与无氧呼吸的CO2释放速率相等。 （3）CO2浓度 ① 原理： ② 曲线模型： ③ 应用： 2、外部因素 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 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。 知识梳理 （4）含水量 ① 原理： ② 曲线模型： 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。 ③ 应用： 2. 外部因素 a．抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，有利于储藏。 b．促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。 水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。 知识梳理 归纳总结 1、影响细胞呼吸的因素并不是单一的。 若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施； 若需要降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施； 2、储藏蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。 蔬菜和水果在储藏时一般为零上低温、低氧、保持一定的湿度； 种子储藏时应保持干燥； 知识梳理 课堂练习 绿色通道 P84 判断题、 选择题 2、4、5 作业 绿色通道 P86：真题集训 课时作业 P424 2、5、9、10、11的（11）、（12）不做 电子传递链 拓展 2024江门高三调研测试 选择题16题 线粒体基质 线粒体外膜 线粒体内膜 膜间隙 复合物Ⅰ 复合物Ⅱ 复合物Ⅲ 复合物Ⅳ ATP合酶 电子传递链 e- e- 在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的NADH脱去H+并释放电子(e-)，电子经线粒体内膜最终传递给O2。 有氧呼吸的第三阶段 线粒体基质 线粒体外膜 线粒体内膜 膜间隙 复合物Ⅰ 复合物Ⅱ 复合物Ⅲ 复合物Ⅳ ATP合酶 电子传递链 e- e- H+ H+ H+ H+与接受了电子的O2结合生成水，释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，造成内膜内外的质子浓度差。 能量 线粒体基质 线粒体外膜 线粒体内膜 膜间隙 复合物Ⅰ 复合物Ⅱ 复合物Ⅲ 复合物Ⅳ ATP合酶 电子传递链 e- e- H+ H+ H+ H＋再沿着ATP合酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成。 能量 线粒体基质 线粒体外膜 线粒体内膜 膜间隙 ATP合酶 电子传递链 H+ H+ H+ $$