2011生物新课标复习课同步学案（必修一）：5-2 ATP和细胞呼吸

1．ATP的形成途径
2．ATP与ADP的相互转化
ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP ATPADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸) 储存在高能磷酸键中的能量
能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
由上表可看出，ATP与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。
3．与能量有关的知识归纳
(1)主要能源物质——糖类
(2)能源物质——糖类、脂肪、蛋白质
(3)主要储能物质——脂肪
(4)直接能源物质——ATP
(5)根本能源——光能21世纪教育网
1．实验探究过程
实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳
2．实验中的关键步骤
(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，洗除空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2．过程分析
(1)无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
(2)有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且H2O中的氧全部来自于O2。
(3)有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
1．ATP产生速率与O2供给量之间的关系
(1)A点表示在无氧条件下，细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
(2)AB段表示随O2供应量增多，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的产生速率随之增加。
(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。21世纪教育网
2．酵母菌细胞呼吸类型的判断
(1)若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸(图中A点)。
(2)若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多，则两种呼吸同时存在(图中AC段)。21世纪教育网
(3)若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行有氧呼吸(图中C点以后)。
(4)B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等(用CO2释放量表示)，此时CO2的总释放量最低。D点表示O2浓度超过一定值(10%)以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。
3．影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用
(1)呼吸速率与温度的关系(如图)
①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。
②生产上常用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，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)
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影响)。
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，可抑制厌氧型病原菌的繁殖。
(3)呼吸速率与含水量的关系(如图)
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。
例一 (2010·石家庄模拟)ATP是细胞内的能量“通货”。下列有关叙述中，不正确的是 (　　)
A．ATP可以水解，为细胞提供能量，实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解
B．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
C．在ADP和ATP相互转化的过程中，能量的来源都是光合作用
D．主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质都是ATP
解析：合成ATP所需的能量来源对于植物来说是光合作用和呼吸作用，对于动物来说只能是呼吸作用。
答案：C
以下对生物体ATP的有关叙述中，正确的是一项是(　　)
A．ATP与ADP相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的
B．ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C．生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应21世纪教育网
D．ATP与ADP的相互转化使生物体内的各项反应能在常温常压下快速顺利地进行
答案：A
解析：ATP与ADP不是同一种物质。生物体内的ATP含量很少，ATP与ADP的相互转化保证了ATP源源不断的供应。生物体内的各项反应能在常温常压下快速顺利地进行是酶催化作用的结果。
例二 下列有关呼吸作用的叙述中，错误的是 (　　)
A．蛔虫进行无氧呼吸[来源:21世纪教育网]
B．哺乳动物的红细胞只能进行无氧呼吸
C．长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
D．发酵和无氧呼吸并不是同一概念
解析：各种生物在长期的进化过程中，其呼吸作用方式也与生存环境产生了适应。蛔虫由于生活在人的消化道内，消化道内缺氧，故只能进行无氧呼吸；哺乳动物成熟的红细胞由于无细胞器，也只能进行无氧呼吸；高等动物的无氧呼吸产物是乳酸，不产生酒精无CO2生成；无氧呼吸对于微生物习惯上叫发酵，对于高等动物叫糖酵解，对于植物就叫无氧呼吸，但在工业发酵中，发酵的概念得到扩充，也可指代有氧发酵。
答案：C
(2010·上海生物)下图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是(　　)
A．②处发生三羧酸循环 B．①处产生ATP21世纪教育网
C．②处产生二碳化合物 D．③处发生H＋与O2的结合反应
答案：B
解析：①为线粒体内外膜的间隙，不产生ATP。②为线粒体完成有氧呼吸第二阶段，发生三羧酸循环，产生二碳化合物。③为线粒体内膜，完成有氧呼吸第三阶段，[H]与O2结合成水，释放大量能量。
例三 下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是 (　　)[来源:21世纪教育网]
A．氧浓度为a时，最适于贮藏该植物器官
B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍
C．氧浓度为c时，无氧呼吸最弱
D．氧浓度为d时，无氧呼吸的强度与有氧呼吸相等
解析：本题以柱状图的形式考查不同氧浓度下植物器官有氧呼吸和无氧呼吸的情况。解题关键是分析清楚不同氧浓度下，无氧呼吸与有氧呼吸的状况。以CO2释放量相对值计，a浓度：氧吸收为0，只有无氧呼吸；b浓度：有氧呼吸为3，无氧呼吸为5；c浓度：有氧呼吸为4，无氧呼吸为2；d浓度：有氧呼吸为7，无氧呼吸为0。由此判断，c浓度最适于储藏；b浓度无氧呼吸消耗葡萄糖为2.5，是有氧呼吸(0.5)的5倍；d点无氧呼吸最弱，为0。
答案：B
土豆在纯空气中储存了一周，然后在纯氮气中储存一周，最后又置于纯空气中储存一周，在试验中测定释放的CO2，最后绘制成下图，在第三周产生和释放的CO2，可能来自 (　　)
A．乙醇　　　　　　　 B．乙醛
C．乳酸 D．[H]
答案：C
解析：从第二周开始在纯氮气中储存，土豆只能进行无氧呼吸产生乳酸，CO2停止释放。第三周又置于纯空气中，前一周积累的乳酸也被氧化，所以在第三周产生和释放的CO2来自乳酸和葡萄糖的分解。21世纪教育网