第3节：ATP的主要来源──细胞呼吸

课件60张PPT。一、细胞的能量“通货”—ATP
1.ATP的结构(1)中文名称： 。
(2)结构简式： ，一个ATP分子中含有一个 ， 两个 ，三个 。
(3)ATP分子中大量的化学能储存在 中。三磷酸腺苷腺苷高能磷酸键磷酸基团高能磷酸键A－P～P～P(4)相关物质的关系2.ATP与ADP的相互转化
从表上可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。[例1]　(2010·泰安质检)下列关于ATP的叙述，正确的是 (　　)
A.ATP脱去2分子磷酸的剩余部分是构成DNA分子的基本
单位之一
B.人长时间剧烈运动时骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成
ATP的量与安静时相等
C.细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化
D.长期不进食的病人，细胞中ATP与ADP的含量难以达到
动态平衡[课堂笔记]　选　ATP脱去2分子磷酸的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一；人长时间剧烈运动时，部分骨骼肌细胞进行无氧呼吸，人体细胞进行无氧呼吸时，每摩尔葡萄糖生成ATP的量远远少于安静时进行有氧呼吸产生的量；细胞分裂需消耗能量；ATP分解的同时会产生ADP，故细胞中ATP与ADP的含量始终处于动态平衡之中。C3.ATP的利用
(1)细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由 直接提供能量的。
(2)细胞的吸能反应一般与 的反应相联系，放能反应一般与 相联系，即能量通过ATP而转化。ATPATP水解ATP合成 能源物质总结
①光能是生物体生命活动所需能量的根本来源，植物光合
作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
②光能进入生物群落后，是以化学能的形式储存于有机物
中，以有机物为载体通过食物链而流动的。能量流动是
物质循环的动力，物质是能量的载体。
③生物不能直接利用有机物中的化学能，只能利用有机物
氧化分解后转移至ATP中的能量。
④能量一经利用，即从生物群落中消失。⑤ATP水解释放的能量是储存于高能磷酸键中的化学能，
可直接用于各项生命活动(光反应阶段合成的ATP只用于
暗反应)；而合成ATP所需能量则主要来自有机物氧化分
解释放的化学能或光合作用所固定的光能。
⑥病毒等少数种类的生物不具有独立代谢能力，在其生命
活动——增殖中也消耗ATP，但这些ATP则来自于其宿
主细胞。 下列有关ATP的叙述，正确的是 (　　)
①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等 ②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加 ③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加 ④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
A.①② B.②③
C.③④ D.①④ [解析] 人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中因缺氧进行无氧呼吸，而安静时进行有氧呼吸，氧化分解等摩尔葡萄糖，安静时生成的ATP量较多。细胞中ATP和ADP的含量少，人在饥饿时，两者的含量仍会达到动态平衡。Na＋进出细胞的方式是主动运输，主动运输要消耗能量。人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞代谢增强，促进细胞中ATP的量增加，以维持体温的恒定。[答案]　B1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解2.有氧呼吸与无氧呼吸比较
①不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应
的酶不同。动物和人体无氧呼吸的产物是乳酸。微生
物的无氧呼吸也称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能
称为发酵。
②原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧
呼吸。
③有氧呼吸的三个阶段均有ATP产生，无氧呼吸只在第
一阶段产生ATP。④产生CO2不是判断细胞呼吸类型的充要条件，因为酒精
发酵也会产生CO2。
⑤呼吸作用产生的能量大部分以热能形式散失，对动物可
用于维持体温。例1. 在水稻叶肉细胞的细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质中，产生的主要代谢产物分别是 (　　)
A.丙酮酸、CO2、葡萄糖　　　B.丙酮酸、葡萄糖、CO2
C.CO2、丙酮酸、葡萄糖 D.葡萄糖、丙酮酸、CO2解析： 在细胞质基质中，可进行有氧呼吸的第一阶段，
产生丙酮酸；在线粒体基质中，可进行有氧呼吸的第二
阶段，产生二氧化碳；在叶绿体基质中，发生光合作用
的暗反应，最终生成以葡萄糖为主的有机物。答案：A例2. 细胞有氧呼吸中，水作为反应物参与的过程是 (　　)
A.葡萄糖→丙酮酸
B.丙酮酸→二氧化碳和[H]
C.[H]与O2结合生成水
D.ADP和Pi形成ATP解析：有氧呼吸过程中既有H2O的消耗，也有H2O的生成。在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和H2O彻底分解，生成CO2和大量[H]；在第三阶段，由一、二阶段产生的[H]和O2结合，生成H2O。答案：B 例3. 如图是有氧呼吸过程图解，请依图回答问题：(1)写出1、2、3所代表的物质名称。
1.　　　　，2.　　　　，3.　　　　。
(2)写出4、5、6所代表的能量的多少(“大量能量”或“少量能量”)。
4.　　　　，5.　　　　，6.　　　　。
(3)有氧呼吸的主要场所是　　　　，进入该场所的呼吸底物是　　　　。(4)人体内血红蛋白携带的O2进入组织细胞的线粒体内至少要通过　　　　层生物膜。
(5)如果O2供应不足，则人体内C6H12O6的分解产物是　 　，释放的能量　　　　，反应场所是　　　　。解析：图示中1、4应为有氧呼吸第一阶段产物即丙酮酸和少量能量；3、5为第二阶段产物即CO2和少量能量，2、6为有氧呼吸第三阶段产物，分别为H2O和大量能量，人体内血红蛋白携带的氧气进入组织细胞的线粒体需穿越红细胞膜、毛细血管壁(两层膜)、组织细胞膜及线粒体双层膜共6层生物膜；人体内无氧呼吸产物为乳酸。答案：(1)丙酮酸　水　二氧化碳
(2)少量能量　少量能量　大量能量
(3)线粒体　丙酮酸
(4)6　(5)乳酸　少　细胞质基质[例4]　(2009·上海高考)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下表。若底物是葡萄糖，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[课堂笔记]　选　a条件下为无氧呼吸，呼吸产物除CO2外还有酒精；b条件下，既有有氧呼吸又有无氧呼吸，有氧呼吸消耗体积为3的O2，产生体积为3的CO2，消耗葡萄糖相对量为0.5，无氧呼吸产生体积为5的CO2，消耗葡萄糖相对量为2.5。d条件下只有有氧呼吸，无氧呼吸为0，产生的CO2全部来自线粒体。D
(1)无CO2释放和O2吸收时，细胞只进行产生乳
酸的无氧呼吸。
(2)不消耗O2，但产生CO2，细胞进行产生酒精
的无氧呼吸。
(3)当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行
有氧呼吸。
(4)当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进
行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸，此种情
况下，判断哪种呼吸方式占优势，可如下
分析：　　据CO2释放量和O2吸收量判断细胞呼吸状况1.内部因素(1)不同植物的呼吸速率不同
(2)同一植物不同部位呼吸速率不同
(3)同一植物不同发育时期呼吸速率不同2.外因——环境因素
(1)温度
①温度影响呼吸作用，主要是通过影响呼吸酶的活性来
实现的。呼吸速率与温度的关系如下图。②生产上常用这一原理在低温下贮藏水果、蔬菜。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。(2)呼吸速率与O2浓度的关系(如图乙)
①O2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；但当
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
数量等因素的限制)。②生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜
时间；中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透
气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制
厌氧病原菌的繁殖。(3)CO2
CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼
吸有抑制作用，实验证明，在CO2
浓度升高到1%～10%时，呼吸作用
明显被抑制。(如右图)(4)呼吸速率与含水量的关系(如图丙)
①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。
②在作物种子储藏时，将种子风干，
以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。3.呼吸作用原理在实践中的应用
(1)中耕松土——促进作物根细胞呼吸作用；
(2)风干种子——降低种子含水量，减弱种子细胞呼吸作用，
延长保存时间；
(3)低温、低氧、适宜湿度——蔬果保鲜；
(4)去除作物变黄的叶片——减少有机物的消耗以提高作物
产量。例1. (2010·海淀模拟)为了尽量延长新鲜水果的贮藏时间，贮藏条件最好是 (　　)
A.低O2、适当的湿度、零上低温和无乙烯
B.低O2、适当的湿度、零下低温和无乙烯
C.无O2、保持干燥、零上低温和有乙烯
D.无CO2、保持干燥、零下低温和有乙烯解析：要长时间储藏水果，就要降低其细胞呼吸，减少有机
物质的消耗。在低温条件下，呼吸酶活性降低；低氧状态下，
细胞有氧呼吸弱，无氧呼吸受到抑制，整个细胞呼吸速率处
于最低状态下，可以有效减少营养物质的消耗，但若温度低
于零度，则会冻伤水果。湿度适中，减少水果中水分丢失，
有利于保鲜。乙烯具有催熟作用，不利于水果贮藏。答案：A
1.(2009·广东高考)利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。
地窖中的CO2浓度较高，有利于 (　　)
A.降低呼吸强度 B.降低水分吸收
C.促进果实成熟 D.促进光合作用解析：地窖中CO2浓度较高，相对来说O2浓度较低，可抑制细胞呼吸。答案：A
2.(2009·全国卷Ⅱ)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是 (　　)
A.细胞呼吸必须在酶的催化下进行
B.人体硬骨组织细胞也进行呼吸
C.酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸
D.叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用解析：细胞呼吸是所有活细胞中有机物在酶的催化作用下氧化分解并释放能量的过程。细胞呼吸一旦停止，细胞就死亡。人体硬骨组织细胞是活细胞，可以进行细胞呼吸；叶肉细胞是活细胞，叶肉细胞在进行光合作用的同时也进行细胞呼吸。酵母菌属于兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸。答案：D3.(2008·广东高考)若在酵母菌酒精发酵后期通入氧气，与不
通氧气相比，酒精的产生量会 (　　)
A.增加 B.减少
C.不变 D.先增加后减少解析：酵母菌在无氧条件下生成酒精和CO2。在有氧条件下，无氧呼吸受抑制。答案：B4.(2008·广东高考)下列过程存在无氧呼吸的是 (　　)
A.植物叶片在光下放出O2
B.动物细胞内的糖分解为H2O和CO2
C.酵母细胞不产酒精的呼吸过程
D.苹果贮藏期间果肉积累酒精解析：苹果果肉细胞在贮藏期间进行无氧呼吸生成酒精和CO2。答案：D5.生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下：据图回答下列问题：
(1)图中A是　　　　，其产生的部位是　　　　。
(2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是　　　，可在人体细胞中进行的是　　　　。
(3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中　　　　过程；而马铃薯块茎贮藏久了却没有酒味产生，其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中　　　　过程。
(4)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为　　　　　　　　　　　　。
(5)如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为　　　　。解析：图中①是细胞呼吸第一阶段，②是有氧呼吸第二、三阶段，③、④分别是两种无氧呼吸类型。图中A是丙酮酸。人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，不会产生酒精。答案：(1)丙酮酸　细胞质基质
(2)②　①②④　(3)①③　①④
(4)种子在有氧呼吸过程中产生了水
(5)1∶3 按下表设计进行实验。分组后，在相同的适宜条件下
培养8～10小时，并对实验结果进行分析。下列叙述正确的是 (　　)
A.甲组不产生CO2而乙组产生 B.甲组的酒精产量与丙组相同
C.丁组能量转换率与丙组相同 D.丁组的氧气消耗量大于乙组 [解析]　据题可知，对酵母菌的处理是破碎细胞保持细胞器完整。它与未处理细胞的差别是细胞质浓度不同，细胞质中酶的浓度不同。破碎细胞的细胞质中酶的浓度较低，所以反应速率较慢，生成的丙酮酸较未破碎细胞少，所以丁组的氧气消耗量大于乙组。 [答案]　D(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧
菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧
呼吸时能产生酒精和CO2。
(2)CO2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。
(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反
应，变成灰绿色。(1)将装置(甲)连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通
过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶
的空气先经过NaOH的锥形瓶，除去空气中的CO2，
保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌
有氧呼吸产生CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间后，待酵母菌将B瓶中的氧
消耗完毕，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。 (2009·福建高考)右图表示的是测定保
温桶内温度变化的实验装置。某研究小组
以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作
用的情况。
材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、
活性干酵母、质量浓度0.1 g/mL的葡萄糖溶
液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出的热量更多。(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是　　　　，这是控制
实验的　　　　变量。
(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加
一个装置C。请写出装置C的实验步骤：(4)实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结
果，若装置A、B、C温度大小关系是：　　　　(用
“<、＝、>”表示)，则假设成立。[解析]　(1)本实验的自变量是氧气的有无，因变量是温度变化，其他变量是无关变量(控制变量)，对于无关变量要控制其等量且适宜。(2)将C6H12O6溶液煮沸的目的是排除溶液中氧气的干扰。(3)本实验的自变量是呼吸作用的有无，因变量还是温度变化，因此除步骤二以外与B组完全相同。(4)有氧呼吸产生的热量最多，而没有呼吸作用的C组几乎不产生热量。[答案]　(1)①不加入石蜡油　②加入10 g活性干酵母
(2)去除溶液中氧气　自　(3)③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液　④不加入活性干酵母　(4)A>B>C