2022-2023年老高考生物一轮复习第8讲 ATP与细胞呼吸.pdf
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1、2023/01强基础增分策酪内(02;增素倘精准突磺容索O3悟考情演练真题弓/104)研专项前沿命题提素养重考能1解释ATP是驱动细胞生命活动通过对ATP的结构和功能、细胞生命呼吸类型和过程的学习建立起生国i;已:细胞呼吸将储存观念命的物质与能量观和普遍联系的在有机物分子中的能量转化为知考向明考情观点内容嗖求生命活动可以利用的能量通过分析ATP的合成、利用过程3实验探究酵母菌细胞呼吸的科学及对细胞呼吸方式的判断,培养对方式思维问题进行推理并做出合理判断的尸五2020全国I(2)、2019全国II(2)、能力全2019全国III(4)、2019全国III(29)科学通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”
2、国卷2018全国l(30)、2018全国探究的实验,掌握对生物学问题进行初拷情ll(4,30)、2018全国III(29)步探究的能力罹基福增分策眉一、ATP的结构及功能I.ATP的结构和功能元素组成C、H、O、N、P一1分子五严化学组成1分子核糖共为V“物厂芦气舞酸基团床1(高能磷酸化合物),而不是,能量J三A罩-鸟(腺嗦呤核糖搓昔酸)广ATP广APPP结构简式ATP中的能最主要存在千高能磷酸键中,回/L-远离A的高能磷酸噤萃易水解含量特点v 在细胞中含量 少,ATP与ADP的转化快其为“物丿噢生命活动的直接能源物质所”(高能磷酸化合物质合成;肌肉收缩;主动运输;物),而不神经传导;发光发电
3、;大脑思考乡I是“能量丿这些主命活动所涉及的化牛反应都是吸能反应,需ATP水解提供能量才能顺利进行助学巧记能源与能源物质根本能源:太阳光能或化学能主要能源物质:糖类直接能源物质:ATP储备能源物质植物:脂肪、淀粉动物:脂肪、糖原2.ATP和ADP的相互转化过程比较-.Pi-ATPi 能量ADP I I 一、-;:-_-_I 、丛这函种能量是不同的,不能进行循环利用巠细胞质基质叶绿体、线粒体场所I 詈细胞质基质线粒体,-这里所说的吸、放能反应,反应类型/吸能反应是指ATP合成戊分斛的反应光反应能量来源I仁光能(或太阳能)细胞呼吸有机物中的化学能能最去向储存于ATP(第二个高能磷酸键)中这函种能量
4、是不同的,不能进行循A 环利用 I I 一一一一一一一一一一一一一一一,I I _-一一一石叮、-/场所多种场所反应类型、放能反应能量来源远离腺昔(A)的那个高能磷酸键叶绿体中能量去向厂;专用于暗反应细胞呼吸用千各项生命活动产生的ATP3.ATP产生量与02供应量之间的关系模型曲线分析在无氧条件下,如胞可迫过无氧呼吸产主少量能量t 超过B点对应的02浓度后,嘿1)B/夕.-受酶、ADP、磷酸等条件妇,:BI,c 限制,ATP量不再增加礼,I,已,IA。2浓度大多数进行有氧呼吸的生物誕迁礼diV表示只进行无氧呼吸,ATP-卡r 广主量与02浓度无关。2浓度哺乳动物成熟红细胞旁栏边角(必修1P90
5、“拓展题”)植物、动物、细菌和真菌的细胞内,都是以ATP作为能量“通货的,说明。提示生物界具有统一性,也反映种类繁多的生物有着共同的起源易错辨析(1)(2019全国II,2C)马铃薯块茎无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(X)无氧呼吸产生丙酮酸的过程可生成ATP。(2)(2018全国I,lA)叶绿体的类襄体膜上存在催化ATP合成的酶。()(3)(2018全国III,2A)成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量。(X)细胞增殖过程需消耗能量。(4)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(X)淀粉水解成葡萄糖时,没有ATP生成。(5)含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一。(X
6、)ATP去掉两个磷酸基团后生成的物质为RNA基本组成单位之一,即腺嗦呤核糖核旮酸。应用提升下列几种常见化合物的化学组成中,请写出“0”中所对应的含义。勹PPA罩气C心)0-P P P C P 巨 句提示也一磷酸腺昔AMP,即腺嗔呤核糖核昔酸;腺嗔呤;DNA分子上的腺顷呤脱氧核昔酸;RNA分子上的腺嚷呤核糖核昔酸;腺昔;腺昔;DNA分子上的腺嗔呤脱氧核昔酸;转运RNA中的腺嚷呤。二、细胞的呼吸方式与过程1探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)实验原理H20 母菌呼吸CO2 澄清石灰水7检验1变混浊,淏麝香草酚蓝 水溶液蓝一绿一黄(现象)酒精橙色重铭酸钾溶液(酸性条件下)灰绿色(现象)(现象)(2)实验过
7、程及分析:酵母菌培养液(酵母菌葡萄糖溶液)?接橡皮球(或气泵)已贮匕庐亡豆质量分数为10酵母菌澄清的的NaOH溶液培养液石灰水甲-雪实验过程、.充密封放置一段时)司再连迫,目的是耗尽氧气孟培养液五左过自 B、D中各取2mL酵母菌培养液的滤液,分别注入编号为1、2的两支试管中一分别滴加0.5mL溶有0.1g重铭酸钾的浓硫酸溶液一振荡并观察溶液的颜色变化实验现象澄清石灰水变混浊快、1号试管颜色无变化澄清石灰水三E混浊慢2号试管出现灰绿色甲、乙均为宎验组,又互为对照组(对比宎验)丿实验廿酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸结L在有氧条件下产生CO2多而快,在无氧条件下论产生酒精,还产生少量CO2
8、2有氧呼吸(1)概念: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。(2)过程葡萄糖l 算一阶段细胞质基质场所:细胞质基质酶物质变化:CJI12062C3儿03+4H(丙酮酸)产能情况:少量能量场所:线粒体基质酶物质变化2C扎03+6H20只汒02+20H产能情况:少量能量场所:线粒体内膜酶物质变化24H60212H20_ 产能情况:大噩能量 v 笫三阶段生成,也可再冬与笫二阶段(3)写出有氧呼吸的总反应式,并标出各种元素的来源和去路|11酶hc6凡06+602+6H20一6CO2+12H2O能量|1 1 f个(4)放
9、能:1mol葡萄糖释放的能量中有1161 kJ左右的能量转移至ATP 中,其余能晕则以热能形式散失。(5)与有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸是在温和的条件下进行的;有机物中的能量是逐步释放的;一部分能量储存在ATP中。3无氧呼吸第一阶段产能与有氧呼吸相同剖析无氧呼吸场所与第一阶段相同均在细胞质基质中进行如乳酸菌类型厂一产物为乳酸量较少,只如酵母菌在笫一阶段产物为酒精和CO2产主乳酸菌酶A A 总反应式1:C6H12062C3儿03能量,一、酵母菌酶c6氐062C扎0H+2CO2能量,尸、第二阶段不产能4不同生物无氧呼吸产物I产物为乳酸乳酸菌所有动物细胞植物中的马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根直接
10、原因-酶“不同根本原因-,基因“不同或基因”选择性表达”酵母菌多数植物细多数微生物5细胞呼吸原理的应用(1)有氧呼吸原理的应用叩包扎伤口时应选用透气的材料,以抑制厌氧菌(如破伤风芽抱杆菌)的无氧呼吸。慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸,避免因剧烈运动导致氧不足,使肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸。稻田定期排水、及时松土等有利千根系细胞的有氧呼吸,防止幼根因缺氧而变黑、腐烂。(2)无氧呼吸原理的应用团利用粮食等通过酵母菌发酵可以生产各种酒。破伤风芽袍杆菌只能进行无氧呼吸,较深的伤口需及时清理并注射破伤风抗毒血清等。利用乳酸菌发酵制作酸奶、泡菜等。旁栏边角1.(必修1P92“结论、交流和应用2”)检测汽
11、车司机是否喝酒的方法是让司机呼出的气体直接接触到载有用的硅胶。提示浓硫酸处理过的重辂酸钾2.(必修1P94”相关信息”)细胞呼吸中的H实际上是氧化型辅酶I(NAD+)转化成的。提示还原型辅酶I(NADH)3.(必修1P93“图5-9“拓展)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段被利用?产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成?提示有氧呼吸反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段被利用。产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成。易错辨析(1)(2021全国甲,2D)酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生C02o()(2)(2020山东,2B)癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少晕ATP。
12、(X)丙酮酸转化为乳酸的过程中不产生ATP。(3)(2018全国II,4C)风干种子的细胞呼吸强度高。(X)与风干前相比,风干种子的细胞呼吸强度低。(4)(2018全国III,5A)植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸。()(5)(2017全国II,29(3)细胞质基质中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是在缺氧条件下进行无氧呼吸。()(6)乳酸菌无氧呼吸的第二阶段需ATP水解提供能晕。(X)乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸,此过程既不产生ATP,也不消耗ATP。(7)若细胞既不吸收02也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸。(X)若细胞既不吸收02也不
13、放出CO2,可能进行的是产生乳酸的无氧呼吸。长句应答1.(必修1P95“资料分析“拓展)水果、蔬菜和种子的储存条件有何不同?提示水果、蔬菜需要在低温(零上)、低氧、高CO2浓度、适宜水分条件下储存;种子需要在低温、低氧、高CO2浓度、于燥条件下储存。2.(必修1P94)葡萄糖在无氧呼吸过程中产生的能量去向及释放能量去向是什么?提示葡萄糖在无氧呼吸过程中产生的能量大部分储存在酒精和乳酸中,少部分释放,而释放的能量大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中。增素倘精准突破ATP r 能力解读4 结构阿竺曰APPP仄功能曰生命活动的直接能源物质归卢来源:l 勹细胞呼吸,其他生物酶1转化曰ATP干土A
14、DP+Pi能抵酶2.r 命题解读关注老教材HATP的来源、功能及与ADP的高频考向相互转化链接新高考衍生考向强化ATP的利用注重具有ATP水解酶活性的载体蛋白作用原理分析.考向探究考向lATP结构、功能1将标记的32p注入活细胞内,随后迅速分离细胞内的ATP,测定其放射性,下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是()OH OH )A如代表ATP中的“A,ATP脱去成为腺噤呤核糖核背酸B也和之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联C.ATP中磷酸基团很快就会被32p标记,但是ATP的含量基本不变D细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快e o-o-o-I I I o,c,止OP0P0Po-II
15、 II II 0 0 0 磷酸基团磷酸基团磷酸基团 .答案A解析心代表腺嚷呤,而ATP中的“A”代表腺甘,腺昔是由腺嚷呤和核糖结合而成的,A项错误;和之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联,B项正确;ATP中远离腺节的化学键容易断裂和生成,但是ATP的含量基本不变,故磷酸基团很快就会被32p标记,C项正确;细胞癌变后细胞代谢增强,ATP和ADP的转化加快,D项正确。.M 考向2ATP与ADP的相互转化下图是生物界中能量“通货”太阳光-.I _.ATP ATP的循环示意图。食物七(ATP充电ATP放能下列相关叙述正确的是()了尸了四PiA图中的M指的是腺背,N指的是核糖N ADP B食物为AT
16、P”充电”指的是细胞呼吸分解食物中的有机物产能C图中不同来源的ATP均可用千胞吞和胞吐D.ATP的“充电“需要酶的催化而“放能“不需要.答案B解析图中的M指的是腺嗔呤,N指的是核糖,A项错误;食物为ATP“充电”指的是通过细胞呼吸分解有机物产生能量并储存在ATP中,B项正确;光合作用产生的ATP用于暗反应,不能用于胞吞和胞吐,C项错误;ATP的“充电“需要酶的催化,而“放能“同样需要酶的催化,D项错误。.3.(2020全国III)参照表中内容,围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。反应部位(1)叶绿体的类襄体膜线粒体反应物葡萄糖丙酮酸等反应名称(2)光合作用的光反应有氧呼吸的部分过程合成ATP
17、的能量来源化学能(3)化学能终产物乙醇、CO2(4)(5)(除ATP外).答案(1)细胞质基质(2)无氧呼吸(3)光能(4)02、NADPH(5)H20、CO2解析能产生ATP、乙醇、CO2的生理过程为无氧呼吸,无氧呼吸的场所为细胞质基质。叶绿体的类囊体膜是光合作用光反应的场所,光反应是指叶绿体中的色素吸收光能,将水分解成02和H(即NADPH),并将光能转化为ATP中的化学能。线粒体是有氧呼吸第二、第三阶段的反应场所,有氧呼吸的最终产物除ATP外,还有H20和C02o.考向3链接新高考ATP为主动运输供能原理分析4下图表示ATP为主动运输供能的过程。参与Ca2主动运输的载体蛋臼是一种能催化A
18、TP水解的酶。当膜内侧的Ca2与其相应位点结合时,其酶活性就被激活。下列叙述错误的是()Ca2+0 oCa2+0 Ca2+0 0心00 AO o。气。叩陑门督黜雷-课贴儿。0个6、ATPoADP-ADP.A此运输过程中C砫载体蛋白充当了ATP水解酶当膜内侧的Ca2与其相应位点结合时,其酶活性就被激活了B在载体蛋臼这种酶的作用下,ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合,这一过程伴随着能量的转移,这就使载体蛋白磷酸化C载体蛋臼磷酸化导致其空间结构发生变化,使C砫的结合位点转向膜外侧,将Ca2释放到膜外D加入蛋白质变性剂会提高C砫跨膜运输的速率答案D解析载体蛋白是蛋白质,加入蛋白质变性剂后其
19、空间结构会发生改变,因此会降低Ca2跨膜运输的速率,D项错误。.考向4其他直接能源物质5生物体内的高能磷酸化合物有多种,它们的结构和功能类似,但是具体用途有一定差异(如表)。下列相关推论最合理的是()高能磷酸化合物ATP GTP UTP CTP 主要用途能量通货蛋白质合成糖原合成脂肪和磷脂的合成A蛋臼质的合成可由GTP或ATP直接供能B.GTP分子中所有高能磷酸键断裂后,可得到鸟仵C.UTP分子水解掉1个磷酸基团后,可作为RNA的基本单位之一D.CTP在有脂肪和磷脂合成的场所含量很高.答案A解析分析表格信息可知,ATP是能量货币,所有需要能量的生命活动都可以由ATP直接提供能量,此外蛋白质的合
20、成可由GTP提供能量,故蛋白质的合成可由GTP或ATP直接供能;GTP分子中所有高能磷酸键断裂后,可得到鸟嗔呤核糖核旮酸;UTP分子水解掉2个磷酸基团后,可作为RNA的基本单位之一;CTP在细胞内含量很少,在有脂肪和磷脂合成的场所CTP消耗和产生速度较快。.方法突破1细胞内ATP合成与水解的生理过程及场所细胞顽卜消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐产生ATP:光反应气消耗ATP:暗反应和自身DNA复制、转录、蛋白质合成等细胞质H产生ATP:细胞呼吸第一阶段基质消耗ATP:许多生化反应的进行.核糖住厂消耗ATP:蛋白质的合成细胞昼卜消耗ATP:DNA复制、转录等线粒体H产生ATP:有氧呼吸第二、第三
21、阶段消耗ATP:自身DNA复制、转录、蛋白质合成等高尔H消耗ATP:植物细胞形成细胞壁、动物细胞形成基体分泌物等生命活动内质网卜消耗ATP:有机物的合成、运输等.2规避ATP认识的三个误区,ATP与ADP相互转化不可逆:ATP与ADP的相l 互转化,从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能晕方面来看是不可逆的、J _ _,_ ATP是与能量有关的一种物质,不可等同于能个量:ATP是一种高能磷酸化合物,其水解时能医、Cl够释放高达30.54kJ/mol的能量区、,不可误认为细胞中含有大量ATP,事实上,细胞中ATP含最很少,只是ATP与ADP转化非常l 迅速、及时。无论是饱食还是饥饿,ATP
22、与、ADP含量都保持动态平衡丿.主题二r 能力解读4 有氧和多种酶细胞质基质、线粒体二氧化碳和水条件有黜氧呼产物1吸酶C6H 1206+6H20+602 6C02+12H20能量无条件氧国!所呼吸1产物无氧和多种酶细胞质基质酒精和二氧化碳或乳酸酶C6H12062C2比OH+2C02少量能量;酶C6H1206一2C3比0汁少量能量.r 命题解读关注老教材I细胞呼吸的过程及产物分析高频考向IL.I细胞呼吸类型的判定链接新高考I强化细胞呼吸类型或过程的实验探究衍生考向I屯关注细胞呼吸方式的进化历程及推测.考向探究考向1呼吸类型的判定1测定下列哪一项,可简便且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式?()
23、A有无酒精生成B有无水生成c有无有机物消耗D.02消耗量与CO2生成量的比值.答案D解析02消耗量与CO2生成量可以简便、准确地测定,若二者比值等于1,则小麦种子进行的是有氧呼吸;若比值为0,则进行的是无氧呼吸;若比值在0-1之间,则有氧呼吸和无氧呼吸同时存在。.考向2呼吸作用过程2下图为细胞呼吸过程简图,其中心为不同过程下列叙述错误的是()叮A原核细胞的过程也发生在细胞质基丙酮酸勹压丙酮酸/葡萄糖凇大4麟:望lO质中真核细胞的过程发生在线粒体少i 乳酸t COi 基质中酒精和co:lB酵母菌在有氧条件下会发生图中印过程无氧条件下发生图中心过程C图中H为NADH,过程不产生ATPD催化过程的酶
24、存在差异.答案A解析过程为有氧呼吸第三阶段,在真核细胞内发生在线粒体内膜上,A项错误;有氧条件下酵母菌会进行有氧呼吸,即图中句过程,酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2,即图中心过程,B项正确;图中H存在的形式主要为NADH,无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP,过程不产生ATP,C项正确;丙酮酸在不同酶的催化下生成不同的产物,D项正确。.3.(2020全国甲)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是()A该菌在有氧条件下能够繁殖B该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生C该菌在无氧条件下能够产生乙醇D该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2.答案B解析酵母菌在有氧条件下进行
25、有氧呼吸,能够进行繁殖,A项不符合题意。酵母菌在无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段都有丙酮酸产生,B项符合题意。酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生乙醇和C02,C项不符合题意。酵母菌在有氧呼吸的第二阶段和无氧呼吸的第二阶段都有CO产生,D项不符合题意。.考向3呼吸过程探究4.(2021山西大同调研)将酵母菌培养液进行离心处理,得到沉淀的酵母菌细胞,将沉淀的酵母菌细胞进行如下处理:向甲、乙、丙3个试管中同时滴入等量的葡萄糖溶液。在有氧条件下,最终产生CO2和H20的试管是()A甲不离心酵母菌破碎B乙c丙,细胞离心荨甲臣上清液(含细胞质基质)D乙和丙-U丙沉淀物(含细胞器).答案A解析酵母菌在
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