第三单元-课时2-细胞的能量“通货”-ATP-ATP的主要来源-细胞呼吸课件.ppt
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- 第三 单元 课时 细胞 能量 通货 ATP 主要 来源 呼吸 课件
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1、课时2 细胞的能量“通货”ATP ATP的主要来源细胞呼吸第三单元细胞的能量供应与利用目 录CONTENTS磨剑:课前自学悟剑:课堂精讲3磨剑:课前自学悟剑:课堂精讲磨剑:课前自学易错警示目标导航考点清单目 录考点清单目 录易错警示目标导航学科素养课程标准学习指导1.生命观念:结构与功能观,ATP生理作用与其结构特点相适应;线粒体的结构特点与其作为有氧呼吸的主要场所相适应。物质与能量观,ATP是生命活动的直接供能物质,是生命系统中物质和能量的直观体现;生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。2.科学思维:归纳与概括,基于实验结果,归纳出细胞呼吸、有氧呼吸和无氧呼吸的
2、概念。模型与建模,结合ATP与ADP相互转化模型,认识ATP在细胞中作为能量“通货”的原因;建构有氧呼吸和无氧呼吸的过程模型,解释二者间的关系。3.科学探究:实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论,探究酵母菌的呼吸方式。4.社会责任:运用细胞呼吸原理,对其在生产和生活中的应用实例做出科学解释。1.简述ATP的化学组成和特点,写出ATP的结构简式。2.解释ATP在能量代谢中的作用,认识ATP在细胞中作为能量“通货”的原因。3.说出线粒体的结构,认同线粒体是有氧呼吸的主要场所。4.概述细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程。5.说明细胞呼吸原理在实践中的应用。1.结合ATP的结构简式及其相关信息,理解
3、ATP的结构,分析其与核糖核苷酸的联系。2.依据ATP与ADP相互转化示意图分析ATP与ADP相互转化的过程。3.结合实例,理解ATP的利用。4.分析探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置图,明确二者的区别。5.比较有氧呼吸与无氧呼吸,掌握两种细胞呼吸方式的区别与联系。6.分析影响细胞呼吸的因素,探究对不同生物细胞呼吸的调控与应用。考点清单目标导航目 录易错警示考点1 细胞的能量“通货”ATP1.ATP的名称:三磷酸腺苷。2.组成元素:C、H、O、N、P。3.ATP分子的结构简式:A-PPP。其中A代表腺苷(即腺嘌呤核苷),P代表磷酸基团,“”代表高能磷酸键,“-”代表普通磷酸键。4.结构特点(1)
4、ATP分子中具有2个高能磷酸键。远离腺苷的那个高能磷酸键极易水解和形成。(2)ATP水解时释放的能量高达30.54kJ/mol。考点清单目标导航目 录易错警示5.ATP和ADP的相互转化及ATP的利用(1)ATP和ADP的相互转化(2)ATP中的能量来源和去向考点清单目标导航目 录易错警示考点2 ATP的主要 来源细胞呼吸1.细胞呼吸概念和类型(1)概念: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。(2)类型:有氧呼吸和无氧呼吸。2.有氧呼吸(1)概念: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
5、,生成大量ATP的过程。(2)总反应式:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量考点清单目标导航目 录易错警示(3)过程3.无氧呼吸(1)概念:细胞在无氧的条件下,通过多种酶的催化作用,使葡萄糖等有机物氧化分解不彻底,产生酒精和二氧化碳或转化成乳酸,同时释放少量能量的过程。考点清单目标导航目 录易错警示(2)总反应式酒精发酵的反应式:C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量乳酸发酵的反应式:C6H12O62C3H6O3+少量能量(3)场所:细胞质基质。(4)过程第一阶段:1分子葡萄糖形成2分子丙酮酸和少量H,产生少量能量。第二阶段:丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成酒
6、精和CO2或转化成乳酸。注意:第二阶段是不产生能量的。考点清单目标导航目 录易错警示4.细胞呼吸原理的应用(1)对有氧呼吸原理的应用包扎伤口应选用透气的敷料,以抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸以避免肌细胞产生大量乳酸。及时松土有利于根系生长,其作用在于促进根细胞进行有氧呼吸。稻田定期排水有利于根系进行有氧呼吸,防止幼根因缺氧变黑腐烂。(2)对无氧呼吸原理的应用利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。易错警示目标导航目 录考点清单1.有关ATP的认识误区(1)ATP不等同于能量,它是一种高能化合物,其所含高能磷酸键
7、水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量。(2)ATP在细胞中的含量很少,只是ATP与ADP的转化迅速而及时,因而ATP与ADP的含量都保持动态平衡。(3)ATP与ADP的相互转化是不可逆的:ATP与ADP的相互转化过程可以概括为“物质是可逆的,能量是不可逆的,酶是不相同的,场所是不完全相同的”。(4)ATP转化为ADP的过程又称为“ATP的水解反应”,这一过程需ATP水解酶的催化,同时也需要消耗水。2.探究细胞呼吸方式的实验(1)配制酵母菌培养液时,必须将葡萄糖溶液煮沸并冷却到常温,然后再加入酵母菌,煮沸的目的是灭菌,冷却的目的是防止高温杀死酵母菌。易错警示目标导航目 录考点清单(2
8、)氧气控制持续通入经浓NaOH溶液处理的空气,保证O2的充足供应,NaOH溶液能吸收空气中的CO2,排除CO2对实验结果的干扰。将接种有酵母菌的培养液封口放置一段时间后,再连接澄清的石灰水。封口放置的目的是让酵母菌消耗掉装置内的O2,确保后来只进行无氧呼吸。(3)在2530的环境中进行实验,此时的酵母菌中酶活性最高,生命活动最旺盛,细胞呼吸强烈。3.对有氧呼吸过程的分析判断(1)场所:真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体;无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等;原核细胞无线粒体,有氧呼吸在细胞质和细胞膜上进行。易错警示目标导航目 录考点清单(2)反应物
9、:葡萄糖分子不能进入线粒体被分解,必须在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体继续氧化分解。(3)能量:细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失,小部分转移到ATP中。有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP,但生成ATP最多的是第三阶段;无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP,其余能量储存在酒精或乳酸中。(4)产物:有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的一定不是生成乳酸的无氧呼吸。一般情况,人和高等动物无氧呼吸的产物是乳酸,高等植物无氧呼吸产生酒精和CO2,但马铃薯的块茎、甜菜的块根、玉米胚等无氧呼吸的产物是乳酸。不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因在于催化反应的酶不同,根本原因在于基因的差
10、异。易错警示目标导航目 录考点清单(5)脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量产生CO2的量:脂肪与葡萄糖相比,含H量高,因此有氧呼吸时消耗O2的量大于产生CO2的量。4.细胞呼吸速率的测定方法(1)如果实验材料是种子,为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置进行灭菌处理,所测种子进行消毒处理。(2)若选用绿色植物作实验材料,测定细胞呼吸速率,需对整个装置进行遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。易错警示目标导航目 录考点清单(3)为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟),其他条件均不变。5.影响细胞呼吸的因素及应用(1)O2浓度为零时
11、,细胞呼吸强度并不为零,因为此时细胞可进行无氧呼吸。(2)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、增氧等措施;若需降低细胞呼吸强度,可以采取干燥、低温、低氧等措施。(3)储藏蔬菜、水果都应选择低温、低氧条件,低温以不破坏植物组织为标准,一般为零上低温;储存粮食(种子)时应保持干燥,而储存蔬菜、水果时应保持一定的湿度。肉类食品的保鲜要抑制微生物的呼吸,经济有效的方法是冷冻。16悟剑:课堂精讲真题体验体系构建考点巧讲磨剑:课前自学悟剑:课堂精讲目 录真题体验目 录体系构建考点巧讲考点1 ATP的结构和功能1.ATP与RNA的关系ATP去掉两个磷酸基
12、团后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,如下图:2.人体内有三大供能系统,它们是:ATP-磷酸肌酸供能系统、无氧呼吸供能系统和有氧呼吸供能系统。ATP在肌肉中的含量低,当肌肉进行剧烈运动时,供能时间仅能维持约13s,之后的能量供应就要依靠ATP的再生。这时,细胞内的高能化合物真题体验目 录体系构建考点巧讲磷酸肌酸的高能磷酸键水解将能量转移至ADP,生成ATP。磷酸肌酸在体内的含量也很少,只能维持几秒的能量供应。人在剧烈运动时,首先是ATP-磷酸肌酸供能系统供能,通过这个系统供能大约能维持68s。这之后的供能则主要依靠葡萄糖和糖原的无氧酵解所释放的能量合成ATP,无氧酵解约
13、能维持23min的时间。如100m短跑主要依靠ATP-磷酸肌酸供能;长时间低强度的运动主要靠有氧呼吸提供能量;介于二者之间的较短时间的中强度运动,如400m跑,则主要由无氧呼吸提供能量。运动项目总需氧量(L)实际摄入氧量(L)血液乳酸增加量马拉松600589略有增加400 m162显著增加100 m80未见增加真题体验目 录体系构建考点巧讲3.ATP是一种有机物,其分子式为C10H16O13N5P3。ATP能够进行跨膜运输,ATP片剂可以口服,ATP注射液可以肌肉注射或静脉滴注。4.生物体内的能源物质(1)能源物质糖类、脂肪、蛋白质。(2)主要能源物质糖类。(3)主要储能物质脂肪。(4)直接能
14、源物质ATP(不是唯一)。(5)根本能源或最终能源光能。(6)植物细胞内的储能物质淀粉、脂肪。(7)动物细胞内的储能物质糖原、脂肪。真题体验目 录体系构建考点巧讲1.ATP是生物界共用的主要直接能源物质,但不是唯一直接能源物质,如蛋白质合成中还可利用UTP。2.几种不同物质中的“A”代表的含义ATP中的A为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成;DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成;RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成;核苷酸中的A为腺嘌呤。可见,它们的共同点是都含有腺嘌呤。真题体验目 录体系构建考点巧讲例1(2018年
15、北京一模)下列关于叶肉细胞内ATP的描述,正确的是()。A.ATP的结构决定了其在叶肉细胞中不能大量储存B.光合作用产生的ATP可以为Mg2+进入叶肉细胞直接提供能量C.ATP水解失掉两个磷酸基团后,可以作为逆转录的原料D.葡萄糖分子在线粒体内彻底氧化分解,可以产生大量ATP解析ATP的结构决定了其在细胞内的含量很少,A项正确;植物叶肉细胞吸收Mg2+的方式是主动运输,需要消耗来自细胞呼吸产生的ATP,光合作用产生的ATP只能用于暗反应,B项错误;ATP水解失去两个磷酸基团后成为腺嘌呤核糖核苷酸,逆转录过程是以RNA为模板合成DNA,需要的原料是脱氧核苷酸,C项错误;葡萄糖水解为丙酮酸发生在细
16、胞质基质中,D项错误。A答案解析真题体验目 录体系构建考点巧讲例2ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关叙述错误的是()。A.ATP中的A由腺嘌呤和核糖组成B.ATP中含有3个高能磷酸键C.ATP水解所释放的能量可用于肌肉收缩D.ATP在细胞中易于再生,是细胞中普遍使用的能量载体解析ATP分子中的A由腺嘌呤和核糖组成,A项正确;1个ATP分子中含有2个高能磷酸键,B项错误;ATP在细胞中水解产生的能量可用于各项生命活动,C项正确;ATP在细胞中易水解,也易合成,适于作为直接能源物质,D项正确。B答案解析真题体验目 录体系构建考点巧讲考点2 ATP与ADP的相互转化1.ATP 的形成途径2
17、.ATP与ADP之间的相互转化(1)细胞中ATP的含量很少,但ATP与ADP相互转化的速度很快。细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。真题体验目 录体系构建考点巧讲(2)ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应。从条件上看:ATP分解是一种水解反应,所需的酶是水解酶;ATP合成是一种合成反应,所需的酶为合成酶,酶具有专一性,故反应条件不同,不能说该反应可逆。项目ATP合成ATP水解反应式ADP+Pi+能量 ATPATP ADP+Pi+能量场所 叶绿体、细胞质基质、线粒体细胞内需要能量的部位条件ATP合成酶ATP水解酶能量来源合成ATP的能量主要来自光能(光合作用)和化学能(
18、细胞呼吸)ATP水解释放的能量是储存在远离A的高能磷酸键中的能量能量去路储存在ATP中用于各项生命活动真题体验目 录体系构建考点巧讲从能量上看:ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能,而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能,故能量来源不同。从场所上看:ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体,ATP分解的场所是细胞的各个部位,故场所不同。综上所述,上述反应从物质方面看可逆,从酶、场所、能量上看不可逆。故ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应。3.ATP与光合作用及细胞呼吸的关系(1)与光合作用的关系真题体验目 录体系构建考点巧讲(2)与细胞呼吸的关系真题体验目 录体系构建考点巧
19、讲例3下图为ATP与ADP相互转化的关系式,以下说法正确的是()。ATPADP+Pi+能量A.ATP与ADP中的“A”表示不同的物质B.ATP与ADP的相互转化是可逆反应C.ATP中的“A”可以参与RNA的构成D.酶1和酶2的种类不同,本质也不同C解析ATP和ADP中的“A”都是“腺苷”,A项错误;ATP和ADP的相互转化,只有物质可逆,而酶不同、场所不同、能量的来源有差异,不属于可逆反应,B项错误;ATP中的“A”是“腺苷”,由“腺嘌呤和核糖”组成,“腺苷”再与1分子磷酸结合可以生成AMP,即构成RNA的原料之一“腺嘌呤核糖核苷酸”,C项正确;酶1为ATP水解酶,酶2为ATP合成酶,二者种类
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