新高考生物(江苏专用)复习课件:第三单元-细胞的能量供应与利用-第8讲-.ppt
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1、第第8讲讲ATP与细胞呼吸与细胞呼吸考纲考情考纲考情知考向知考向核心素养核心素养提考能提考能最新考纲最新考纲1.ATP在能量代谢中的作用在能量代谢中的作用(B)2.细胞呼吸及其原理的应用细胞呼吸及其原理的应用(C)3.实验:探究酵母菌的呼吸方式实验:探究酵母菌的呼吸方式(c)生命观念生命观念ATP的结构和功能,细胞的结构和功能,细胞呼吸的过程,建立物质与呼吸的过程,建立物质与能量观能量观科学思维科学思维ATP的合成、利用过程,的合成、利用过程,细胞呼吸方式的判断细胞呼吸方式的判断近三年江近三年江苏考情苏考情2017年年T22(3分分);2016年年T23(3分分);2015年年T8(2分分)科
2、学探究科学探究 探究酵母菌细胞呼吸方式探究酵母菌细胞呼吸方式1.ATP的结构的结构考点一考点一ATP的结构、功能和作用的结构、功能和作用腺嘌呤腺嘌呤磷酸基团磷酸基团核糖核糖一磷酸腺苷一磷酸腺苷三磷酸腺苷三磷酸腺苷归纳如下:归纳如下:C、H、O、N、PAPPP腺苷腺苷高能磷酸键高能磷酸键磷酸基团磷酸基团2.ATP和和ADP的相互转化的相互转化(1)转化基础转化基础ATP的化学性质不稳定,的化学性质不稳定,_的高能磷酸键容易断裂和重建。的高能磷酸键容易断裂和重建。(2)ATP和和ADP的相互转化过程比较的相互转化过程比较远离腺苷(远离腺苷(A)细胞质基质细胞质基质线粒体线粒体叶绿体叶绿体细胞质基质
3、细胞质基质线粒体线粒体光能光能放能放能3.ATP产生量与产生量与O2供给量的关系分析供给量的关系分析1.高考重组判断正误高考重组判断正误(1)成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量(2018全国卷全国卷,2A)()(2)叶绿体的类囊体膜上存在催化叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶合成的酶(2018全国卷全国卷,1A)()(3)淀粉水解成葡萄糖时伴随有淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成的生成(2017海南卷,海南卷,5A)()(4)叶肉细胞合成的糖运输到果实,不需要叶肉细胞合成的糖运输到果实,不需要ATP 提供能量提供能量(2014江苏卷,江苏卷,1
4、4A改编改编)()(5)淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖,不需要淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖,不需要ATP 提供能量提供能量(2014江苏卷,江苏卷,14C改编改编)()提示提示(1)细胞增殖过程涉及很多生物化学反应,某些过程如细胞增殖过程涉及很多生物化学反应,某些过程如DNA的复制等的复制等都会消耗能量。都会消耗能量。(2)(3)淀粉水解过程中不产生淀粉水解过程中不产生ATP。(4)叶肉细胞中合成的糖运输到果实是主动运输过程,需要消耗叶肉细胞中合成的糖运输到果实是主动运输过程,需要消耗ATP提供的提供的能量。能量。(5)2.深挖教材深挖教材(1)(人教版必修人教版必修1 P88“相关信息相关信息”拓
5、展拓展)ATP和酶在成分上有联系吗?和酶在成分上有联系吗?提示提示ATP水解掉两个磷酸基团后成为水解掉两个磷酸基团后成为RNA的基本组成单位之一,某些的基本组成单位之一,某些RNA也具也具有催化作用,少数酶是有催化作用,少数酶是RNA。(2)(人教版必修人教版必修1 P89图图55拓展拓展)酶与酶与ATP在细胞代谢中有怎样的联系?在细胞代谢中有怎样的联系?提示提示在细胞合成代谢中需要与物质合成有关的酶,常需要在细胞合成代谢中需要与物质合成有关的酶,常需要ATP提供能量;在细提供能量;在细胞分解代谢中需要与分解有关的酶,常伴随着胞分解代谢中需要与分解有关的酶,常伴随着ATP的合成;的合成;ATP
6、自身的合成与分解自身的合成与分解必须有酶的催化。必须有酶的催化。结合结合ATP的结构和功能,考查科学思维能力的结构和功能,考查科学思维能力1.(2018徐州市上学期期中卷徐州市上学期期中卷)下列关于下列关于ATP的叙述,正确的是的叙述,正确的是()A.ATP的合成场所与的合成场所与ATP的水解场所基本相同的水解场所基本相同B.每个每个ATP分子中含有分子中含有2个高能磷酸键和个高能磷酸键和2个磷酸基团个磷酸基团C.ATP在细胞内的含量较多,满足了各种代谢活动的能量需求在细胞内的含量较多,满足了各种代谢活动的能量需求D.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由
7、ATP直接提供能量的直接提供能量的解析解析ATP的合成场所有线粒体、叶绿体、细胞质基质,的合成场所有线粒体、叶绿体、细胞质基质,ATP的水解场所应用于各的水解场所应用于各项生活活动,所以场所较多;每个项生活活动,所以场所较多;每个ATP分子中含有分子中含有2个高能磷酸键和个高能磷酸键和3个磷酸基团;个磷酸基团;ATP在细胞内的含量较少,但能快速转化,满足了各种代谢活动的能量需求。在细胞内的含量较少,但能快速转化,满足了各种代谢活动的能量需求。答案答案D2.如图如图1表示三磷酸核苷的结构,图表示三磷酸核苷的结构,图2表示表示ATP在能量代谢中的作用。据图判断下列有在能量代谢中的作用。据图判断下列
8、有关叙述错误的是关叙述错误的是()A.图图1中中表示含氮碱基,若表示含氮碱基,若为鸟嘌呤,则可表示为鸟嘌呤,则可表示GTPB.ATP中的能量可以来源于光能和化学能,也可以转化为光能和化学能中的能量可以来源于光能和化学能,也可以转化为光能和化学能C.UTP、GTP分子中的高能磷酸键是直接由物质氧化获能产生的分子中的高能磷酸键是直接由物质氧化获能产生的D.人体成熟红细胞没有线粒体,但能产生人体成熟红细胞没有线粒体,但能产生ATP解析解析图图1中中表示含氮碱基,若表示含氮碱基,若为腺嘌呤,则表示为腺嘌呤,则表示ATP,若,若为鸟嘌呤,则表示为鸟嘌呤,则表示GTP,若,若为尿嘧啶,则表示为尿嘧啶,则表
9、示UTP。由图。由图2可知,可知,UTP和和GTP分子中的高能磷酸键不分子中的高能磷酸键不是由物质氧化获能产生的,而是由是由物质氧化获能产生的,而是由ATP将高能磷酸基转移给将高能磷酸基转移给UDP或或GDP,进而生成,进而生成UTP或或GTP的。的。答案答案C围绕围绕ATP与与ADP的相互转化,考查结构与功能观的相互转化,考查结构与功能观3.(2016海南卷,海南卷,11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是()A.含有两个高能磷酸键的含有两个高能磷酸键的ATP是是DNA的基本组成单位之一的基本组成单位之一B.加入呼吸抑制剂可使细胞中加入呼吸抑制剂
10、可使细胞中ADP生成减少,生成减少,ATP生成增加生成增加C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成的合成D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成合成解析解析含两个高能磷酸键的含两个高能磷酸键的ATP,由一个腺苷和三个磷酸基团组成,并非,由一个腺苷和三个磷酸基团组成,并非DNA的的基本组成单位;加入呼吸抑制剂可导致基本组成单位;加入呼吸抑制剂可导致ATP生成减少,一些生命活动仍消耗生成减少,一些生命活动仍消耗ATP,ADP生成相对增加;无氧条件下丙酮酸转化为酒精的过程并不
11、产生生成相对增加;无氧条件下丙酮酸转化为酒精的过程并不产生ATP。答案答案DA.图图1的的A代表腺嘌呤核苷酸,代表腺嘌呤核苷酸,b、c为高能磷酸键为高能磷酸键B.图图2中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能C.在无氧与有氧的条件下,细胞质基质中都可发生图在无氧与有氧的条件下,细胞质基质中都可发生图2向左的反应向左的反应D.酶酶1和酶和酶2的作用结果不同,但机理都是降低化学反应的活化能的作用结果不同,但机理都是降低化学反应的活化能解析解析图图1的的A代表腺嘌呤,代表腺嘌呤,b、c为高能磷酸键;合成为高能磷酸键;合成ATP
12、可通过光合作用和呼吸作可通过光合作用和呼吸作用,故图用,故图2中中ADP转化为转化为ATP的能量可来自光能或化学能,的能量可来自光能或化学能,ATP中的能量也可以转中的能量也可以转化为光能化为光能(如萤火虫发光如萤火虫发光)和化学能和化学能(如蛋白质的合成如蛋白质的合成);图;图2向左的反应为向左的反应为ATP的合成的合成反应,在无氧与有氧的条件下的细胞质基质中都可发生;酶具有专一性,酶反应,在无氧与有氧的条件下的细胞质基质中都可发生;酶具有专一性,酶1和酶和酶2的作用结果不同,但机理都是降低化学反应的活化能。的作用结果不同,但机理都是降低化学反应的活化能。答案答案A细胞内产生与消耗细胞内产生
13、与消耗ATP的生理过程的生理过程转化场所转化场所常见的生理过程常见的生理过程细胞膜细胞膜消耗消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐:主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质细胞质基质产生产生ATP:细胞呼吸第一阶段:细胞呼吸第一阶段叶绿体叶绿体产生产生ATP:光反应:光反应消耗消耗ATP:暗反应和自身:暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等复制、转录、翻译等线粒体线粒体产生产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段:有氧呼吸第二、三阶段消耗消耗ATP:自身:自身DNA复制、转录、翻译等复制、转录、翻译等核糖体核糖体消耗消耗ATP:蛋白质的合成:蛋白质的合成细胞核细胞核消耗消耗ATP:DNA复制、转录等复制、转录等结合创新
14、实验,考查生命观念和科学探究能力结合创新实验,考查生命观念和科学探究能力5.ATP作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动提供能量。科学家利用提纯的大豆作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动提供能量。科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白磷脂、某种细菌膜蛋白()和牛细胞中的和牛细胞中的ATP合成酶合成酶()构建了构建了ATP体外合成体系,体外合成体系,如图所示。请回答问题:如图所示。请回答问题:(1)物质物质a为为_,其在供能时,远离腺苷的,其在供能时,远离腺苷的_断裂,将能量释放出来。断裂,将能量释放出来。(2)科学家利用人工体系模拟了科学家利用人工体系模拟了ATP合成时的能量转换过程。在叶
15、绿体中此过程发生的合成时的能量转换过程。在叶绿体中此过程发生的场所为场所为_。(3)科学家利用人工体系进行了相关实验,如表所示。科学家利用人工体系进行了相关实验,如表所示。组别组别人工体系人工体系H是否通过是否通过进行转运进行转运H是否通过是否通过进行转运进行转运是否产是否产生生ATP大豆磷脂构成大豆磷脂构成的囊泡的囊泡1是是是是产生产生2否否否否不产生不产生3是是否否不产生不产生注注:“”“”“”分别表示人工体系中组分的分别表示人工体系中组分的“有有”“”“无无”。比较第比较第1组和第组和第2组的结果可知,组的结果可知,可以转运可以转运H进入囊泡。进一步研究发现,第进入囊泡。进一步研究发现,
16、第1组囊泡内组囊泡内pH比囊泡外低比囊泡外低1.8,说明囊泡内的,说明囊泡内的H浓度浓度_(填填“高于高于”“”“低于低于”或或“等于等于”)囊泡外的。囊泡外的。比较第比较第1组和第组和第3组的结果可知,伴随图中的组的结果可知,伴随图中的_的过程,的过程,ADP和和Pi合成合成ATP。解析解析(1)分析图示可知物质分析图示可知物质a为为ATP,ATP作为供能物质,在供能时远离腺苷的高能作为供能物质,在供能时远离腺苷的高能磷酸键断裂,释放出大量的能量。磷酸键断裂,释放出大量的能量。(2)H通过通过进入囊泡的过程需要光,说明该处囊进入囊泡的过程需要光,说明该处囊泡模拟的是叶绿体中光合作用产生泡模拟
17、的是叶绿体中光合作用产生ATP的过程,此过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。的过程,此过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(3)第第1组囊泡内组囊泡内pH比囊泡外低比囊泡外低1.8,说明囊泡内的,说明囊泡内的H浓度高于囊泡外的浓度高于囊泡外的H浓度。浓度。结合图示比较第结合图示比较第1组和第组和第3组的结果可知,伴随组的结果可知,伴随H通过通过向囊泡外转运的过程,向囊泡外转运的过程,ADP和和Pi合成合成ATP。答案答案(1)ATP高能磷酸键高能磷酸键(2)类囊体薄膜类囊体薄膜(3)高于高于H通过通过向囊泡外转运向囊泡外转运1.探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)酵母菌细胞呼吸的方式
18、酵母菌细胞呼吸的方式考点二细胞呼吸的方式及过程考点二细胞呼吸的方式及过程兼性厌氧兼性厌氧酒精酒精(2)产物检测产物检测装置图:装置图:注:注:a.图甲中空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是清除空气中的图甲中空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是清除空气中的CO2。b.图乙中图乙中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽瓶先密封放置一段时间后,再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽氧气。氧气。产物的检测产物的检测 试剂试剂现象现象(颜色变化颜色变化)CO2澄清的石灰水澄清的石灰水_水溶液水溶液_酒精酒精在酸性条件下,橙色的在酸性条件下,橙色的_变混浊变混浊溴麝香草酚蓝溴麝香草酚
19、蓝蓝色蓝色绿色绿色黄色黄色重铬酸钾重铬酸钾灰绿色灰绿色(1)实验设计需遵循对照原则,此实验为何不设置对照组?实验设计需遵循对照原则,此实验为何不设置对照组?提示提示此实验为对比实验,对比实验不另设对照组,而是通过有氧和无氧条件下的两此实验为对比实验,对比实验不另设对照组,而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对照得出实验结论。个实验组相互对照得出实验结论。(2)实验所用的葡萄糖溶液为什么需煮沸?实验所用的葡萄糖溶液为什么需煮沸?提示提示煮沸的目的是灭菌,排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。煮沸的目的是灭菌,排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。2.细胞的有氧呼吸细胞的有氧呼吸(
20、1)过程图解过程图解细胞质基质细胞质基质少量能量少量能量线粒体基质线粒体基质线粒体内膜线粒体内膜(2)写出有氧呼吸的总反应式,并标出各种元素的来源和去路写出有氧呼吸的总反应式,并标出各种元素的来源和去路_3.无氧呼吸无氧呼吸细胞质基质细胞质基质2C2H5OH2CO24.不同生物无氧呼吸产物不同生物无氧呼吸产物乳酸乳酸酒精酒精5.细胞呼吸方式或类型的判定细胞呼吸方式或类型的判定(1)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(2)“实验法实验法”判断生物呼吸类型判断生物呼吸类型装置装置物理误差的校正,为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,设置如图所示的丙物理误差的校正,为防止气压、温
21、度等物理因素所引起的误差,设置如图所示的丙装置,装置,(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。)点悟点悟(1)若所放材料为绿色植物,整个装置必须遮光处理,否则植物组织的光若所放材料为绿色植物,整个装置必须遮光处理,否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。合作用会干扰呼吸速率的测定。(2)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置及所测材料进行消毒处理。为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置及所测材料进行消毒处理。(3)如果实验材料是酵母菌,实验所用的葡萄糖溶液需煮沸,目的是灭菌,排除其如果实验
22、材料是酵母菌,实验所用的葡萄糖溶液需煮沸,目的是灭菌,排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。1.高考重组判断正误高考重组判断正误(1)与风干前相比,风干种子中细胞呼吸作用的强度高与风干前相比,风干种子中细胞呼吸作用的强度高(2018全国卷全国卷,4C)()(2)与风干前相比,风干种子中有机物的消耗减慢与风干前相比,风干种子中有机物的消耗减慢(2018全国卷全国卷,4A)()(3)在制作果酒的实验中,将葡萄汁液装满整个发酵装置在制作果酒的实验中,将葡萄汁液装满整个发酵装置(2018北京卷,北京卷,4A)()(4)农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素
23、的吸收农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收(2018全国全国,3B)()提示提示(1)风干种子的呼吸强度较弱风干种子的呼吸强度较弱(2)(3)酵母菌是异养兼性厌氧型菌,制作果酒利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精,酵母菌是异养兼性厌氧型菌,制作果酒利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精,但初期酵母菌需通过有氧呼吸进行大量繁殖,故葡萄汁装入发酵瓶时,需留有大约但初期酵母菌需通过有氧呼吸进行大量繁殖,故葡萄汁装入发酵瓶时,需留有大约1/3的空间。的空间。(4)2.深挖教材深挖教材(1)(人教版必修人教版必修1 P94“小字内容及相关信息小字内容及相关信息”改编改编)1 mol葡萄糖彻底氧化分解及分解葡
24、萄糖彻底氧化分解及分解成乳酸时分别释放多少能量?其中有多少能量储存于成乳酸时分别释放多少能量?其中有多少能量储存于ATP中?两者有何差异及共性?中?两者有何差异及共性?热能散失是否是能源浪费?热能散失是否是能源浪费?提示提示1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量葡萄糖彻底氧化分解释放的能量2 870 kJ中有中有1 161 kJ左右的能量转移左右的能量转移至至ATP中,其余能量则以热能形式散失。而中,其余能量则以热能形式散失。而1 mol分解成乳酸时释放分解成乳酸时释放196.65 kJ能量。能量。有有61.08 kJ左右的能量转移至左右的能量转移至ATP中,两者的共性是多数能量以热能形式散失
25、,差中,两者的共性是多数能量以热能形式散失,差异是彻底氧化分解释放能量较多,热能散失是维持体温所必需的,并非能源浪费。异是彻底氧化分解释放能量较多,热能散失是维持体温所必需的,并非能源浪费。(2)(人教必修人教必修1 P95“旁栏思考题旁栏思考题”改编改编)用酵母菌酿制的葡萄酒,其酒精度为何只能用酵母菌酿制的葡萄酒,其酒精度为何只能维持维持12%16%?提示提示一般来说,如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多,会对细胞产生毒害。酵母一般来说,如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多,会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下,随着发酵产物菌在无氧以及其他条件适合的情况下,随着发酵产物(如酒精如酒
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