第二讲 ATP与细胞呼吸

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[拓展归纳]
真核生物细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
转化场所
常见的生理过程
细胞膜 消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐 细胞质基质 产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应 消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录、翻 译等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段 消耗ATP：自身DNA复制、转录、翻译等
(2)ATP和ADP的相互转化过程比较
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【基础小题】 1．判断正误
(1)DNA与ATP中所含元素的种类相同
(√)
(2)每个ADP分子中含有两个高能磷酸键
(×)
(3)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生
(√)
(4)线粒体内膜、内质网膜和叶绿体中进行光反应的膜结构中
都能合成ATP
(×)
(5)ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很
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核心素养 提能区
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1．归纳概括ATP与核苷酸的关系
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2．ATP产生量与O2供给量的关系分析
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【对点落实】
题点1 ATP的结构和特点
1．(2019·广安模拟)dATP是三磷酸脱氧腺苷的英文名称缩写，其
结构式可简写成dA—P～P～P(该结构式中的dA表示脱氧腺
苷)。下列分析正确的是
()
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3．热图导析：据生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解回答问题
(1)图中A是丙酮酸，其产生的部位是细胞质基质。 (2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是②，可在人体
细胞中进行的是①②④。(均填图中序号) (3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中①③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①④过程。(均填图中序号)
(2)过程
第一阶段
葡萄糖→丙酮酸＋[H]＋少量能量
酒精
丙酮酸→
第
实例：植物、酵母菌等
发酵 二
酒精＋CO2
实例：高等动物、马铃薯块
阶 乳酸
丙酮酸→乳酸 茎、甜菜块根、玉米胚、乳
段 发酵
酸菌等
(3)放能：1 mol葡萄糖释放196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成 酒精)的能量，其中均有61.08 kJ的能量转移至ATP中。
物)，下列叙述正确的是
()
A．吸能反应伴随着甲的形成，能量由Q2提供 B．两分子葡萄糖合成一分子麦芽糖的过程中，物质甲的量减少 C．物质乙由腺嘌呤和核糖组成，是构成RNA的基本单位之一 D．Q1可以来源于光能，Q2不能转化为光能，M1和M2不是同一
种酶
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解析：吸能反应伴随着ATP的水解反应，即伴随着甲的形 成，能量由Q2提供，A正确；两分子葡萄糖合成一分子麦芽 糖的过程需要消耗能量，因此物质甲的量增多，B错误；物 质乙由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，是构成RNA的基本单位之 一，C错误；Q1可以来源于光能，Q2能转化为光能，M1和 M2不是同一种酶，D错误。 答案：A
第二讲 ATP与细胞呼吸
素能目标★备考明确
Contents
1
理考点 提素能
2
建网络 强规范
3
研真题 扣高考
4
课下达标检测
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理考点 提素能
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考点一 ATP的结构、功能和利用
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必备知识 自学区
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1．ATP的结构概念图
2．ATP和ADP的相互转化 (1)转化基础
ATP的化学性质不稳定，远离腺苷(A)的高能磷酸键容 易断裂和重建。
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解析：马铃薯块茎细胞进行无氧呼吸时分解葡萄糖产生乳酸， A 项错误。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段是分解葡萄 糖产生丙酮酸，第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下，转化 成乳酸，B 项正确。无氧呼吸只在第一阶段产生 ATP，第二 阶段不产生 ATP，C 项错误。储藏库中氧气浓度升高，会促 进马铃薯块茎细胞的有氧呼吸，抑制无氧呼吸，乳酸产生量 减少，D 项错误。
(2)有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同
(√)
(3)肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸
(√)
(4)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞的有氧呼吸过程中
(×)
(5)种子风干脱水后呼吸强度增强
(×)
(6)无氧呼吸的终产物是丙酮酸
(×)
(7)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水 (×)
(8)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累 (×)
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(4)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原 因是什么？ 提示：种子在有氧呼吸过程中产生了水。 (5)如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸，消耗O2的量要 大于产生CO2的量，其原因是什么？ 提示：与葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸消耗 O2的量大于产生CO2的量。
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核心素养 提能区
核糖体 细胞核
消耗ATP：蛋白质的合成 消耗ATP：DNA复制、转录等
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考点二 细胞呼吸的过程及影响因素
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必备知识 自学区
1．图解有氧呼吸过程
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酶 总反应式： C6H12O6＋6O2＋6H2O――→6CO2＋12H2O＋能量
2．无氧呼吸的类型和过程
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(1)场所：全过程是在细胞质基质中进行的。
2．(2019·漳州一模)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内的四 返回
种高能磷酸化合物，它们彻底水解的产物只有碱基不
同，下列叙述错误的是
()
A．ATP不是细胞内唯一的直接能源物质
B．一分子GTP中含有2个高能磷酸键
C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的
D．UTP彻底水解的产物中有尿嘧啶 解析：ATP是细胞内的直接能源物质，但不是唯一的，少数
内膜
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解析：突变酵母细胞可通过乙醇代谢途径在第一阶段产生 [H]，A正确；氧气充足时，野生型酵母可进行正常的有氧呼 吸，突变体不能进行正常的有氧呼吸，前者释放能量多，代 谢旺盛，所以增殖速率大于后者，B正确；突变酵母细胞能 进行正常的乙醇代谢途径，C正确；由于在线粒体中呼吸链 中断，所以突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质，D 错误。 答案：D
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4.ATP是生物体内重要的能源物质，如图
是ATP和ADP、AMP之间的转化关系，
下列有关叙述错误的是
()
A．ATP、ADP、AMP和核糖体中都含有核糖
B．甲过程中释放的能量可用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC3还原或细胞分裂
C．催化乙和丙过程的酶应该是同一种酶
D．部分酶的组成元素与ATP的组成元素相同
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解析：ATP、ADP、AMP 中的 A 代表腺苷，腺苷包括腺嘌呤、 核糖，核糖体由 rRNA 和蛋白质组成，RNA 中也含有核糖；甲 过程代表 ATP 的水解，释放的能量可用于 C3 的还原或细胞分 裂；酶具有专一性，催化乙和丙过程的酶不是同种酶；ATP 的 组成元素为 C、H、O、N、P，部分酶的成分是 RNA，RNA 的组成元素也是 C、H、O、N、P。 答案：C
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1．整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
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2．透析细胞呼吸中[H](NADH)和ATP的来源和去路
来源
去路
有氧呼吸：C6H12O6和H2O； [H]
无氧呼吸：C6H12O6
有氧呼吸：与O2结合 生成水；无氧呼吸：还 原丙酮酸
有氧呼吸：三个阶段都产生 ATP
无氧呼吸：只在第一阶段产生
用于各项生命活动
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2．教材边角知识拾遗 (1)肌细胞内的肌质体是由什么组成的？有什么意义？ 提示：肌细胞内的肌质体是由大量变形的线粒体组成的，肌 质体有利于对肌细胞的能量供应。
(2)1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄 糖分解生成乳酸，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析在进行无氧呼吸过程中， 葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主 要去向是什么？ 提示：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要转移到乳酸或 酒精中没有释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能形 式散失了。
命活动提供能量。
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(4)催化该过程的酶与催化ATP生成的酶不是(填“是”或 “不是”)同一种酶；高等植物细胞内ATP在叶绿体类囊体 薄膜、细胞质基质和线粒体等部位生成。
(5)下列过程需要①过程提供能量的是①②③④⑤。 ①主动运输 ②生物发光、发电 ③肌肉收缩 ④淀粉合 成 ⑤大脑思考 ⑥根细胞吸收水分
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【对点落实】 题点1 细胞呼吸的物质和能量转化 1．(2019·全国卷Ⅱ)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与
马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是 ( ) A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖 B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来 C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化
(√)
(6)ATP≠能量，ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关
的一种物质，不能将两者等同起来
(√)
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2．教材边角知识拾遗 (1)人体内 ATP 的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有 0.5 kg 的 ATP 转化为 ADP，以供运动之需，但人体内 ATP 总含量并没有太大变化，请分析原因。
由GTP、CTP和UTP提供能量，A正确；一分子GTP中含有2
个高能磷酸键，B正确；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成
的，C错误；UTP彻底水解的产物中有尿嘧啶，D正确。 答案：C
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题点2 ATP与ADP的相互转化和ATP的利用
3．(2019·济宁期末)如图为细胞中ATP及其相关物质和能量
的转化示意图(M表示酶，Q表示能量，甲、乙表示化合
提示：ATP 与 ADP 时刻不停地快速地发生相互转化，并且 处于动态平衡之中。 (2)植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量 “通货”，由此说明了什么？ 提示：生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同 的起源。
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3．热图导析：请根据ATP水解产生ADP的过程图回答下列 问题
(1)图中A表示腺苷，P表示磷酸基团。 (2)图中①表示高能磷酸键，其中蕴藏着大量化学能。 (3)图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为生
A．与ATP相比，dATP分子结构的主要区别是含氮碱基不同
B．在DNA复制过程中，dATP可直接参与DNA子链的合成
C．若dATP中的高能磷酸键水解，也可为某些吸能反应供能
D．细胞内生成dATP时有能量的储存，常与吸能反应相联系
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解析：与ATP相比，dATP分子结构的主要区别是所含的五 碳糖种类不同，前者含的是核糖，后者含的是脱氧核糖，A 错误；dATP含有三个磷酸基团，不能直接作为合成DNA的 原料，若dATP脱去两分子的磷酸，剩余部分就是腺嘌呤脱 氧核苷酸，腺嘌呤脱氧核苷酸可以直接参与DNA的复制，B 错误；若 dATP中的高能磷酸键水解，也可以释放比较多的 能量，为某些需要能量的反应提供能量，C正确；与合成 ATP类似，细胞内合成dATP时需要储存能量，因此合成 dATP的反应常与放能反应相联系，D错误。 答案：C
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3．归纳总结细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系
(1)反应式
①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O
酶 ――→
6CO2＋12H2O＋
能量。
酶 ②无氧呼吸：C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2＋能量；
酶 C6H12O6――→2C3H6O3＋能量。
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(2)相关物质间量的比例关系 ①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 ②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或 C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。 ③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量： 有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝ 3∶4。 ④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量： 无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
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3．细胞呼吸原理的应用 (1)选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌
的无氧呼吸。 (2)作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。 (3)提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。 (4)稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，
烂根死亡。
【基础小题】
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1．判断正误
(1)植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸 (√)
答案：B
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2．(2019·武汉期中)某种突变酵母的发酵效
率高于野生型，常在酿酒工业发酵中使
用，如图为突变酵母呼吸过程，其呼吸
链中断，导致[H]与 O2 结合过程受阻， 下列相关叙述错误的是
()
A．突变酵母也能产生[H]
B．氧气充足时，野生型酵母种群增殖速率大于突变体
C．突变酵母乙醇代谢途径未变
D．通入氧气后，突变酵母产生 ATP 的主要部位是线粒体