2026届高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第2讲ATP和细胞呼吸课件

这是一份2026届高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第2讲ATP和细胞呼吸课件，共60页。PPT课件主要包含了考情研读·备考定位，考点二，考点一，教材隐含知识，精准命题，二氧化碳和水，大量ATP，2过程，ATP，细胞质基质等内容，欢迎下载使用。
第2讲　ATP和细胞呼吸
考点一　ATP的结构、功能和利用
必备知识 · 夯实基础
知|识|巩|固1．ATP的结构和功能
2．ATP与ADP的相互转化
[易错提醒]无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
(必修1 P87图5－4)ATP与ADP的相互转化是不是一个可逆反应？______，原因是________________________________________________ ________________________________________。
虽然从物质方面来看是可逆的，但从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的
3．ATP为主动运输供能
4．细胞内的吸能反应和放能反应
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质。(　　)(2)ATP是生命活动的直接能源物质，它在人体肌肉细胞中的含量很多。(　　)(3)光能可转化成ATP中的化学能，ATP中的化学能不能转化为光能。(　　)(4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(　　)答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
延|伸|探|究归纳概括ATP的分子组成与核苷酸的关系情境：根据ATP结构式思考下列问题。
(1)图中①②③的结构分别是什么？(2)腺苷是由图中哪些结构组成的？(3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？若ATP完全水解，会得到哪些成分？(4)ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)，去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？提示：(1)腺嘌呤、核糖、磷酸基团。(2)①②。(3)腺嘌呤核糖核苷酸。腺嘌呤、核糖、磷酸。(4)腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。
剖析难点 · 考点突破
重|难|精|讲1．ATP产生量与O2供给量的关系分析
2．ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析
(1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA结构中的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。
(3)RNA结构中的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。(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
考向一　ATP结构与功能的分析　　　　(2025·黑龙江牡丹江月考)dATP是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写，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)。下列关于dATP和ATP的叙述正确的是(　　)A．dATP与ATP分子结构的主要区别是五碳糖不同B．ATP中的特殊的化学键水解可为某些放能反应提供能量C．dATP经过水解之后可以得到RNA的基本单位之一D．一般来说动物细胞内生成ATP的场所主要在细胞质基质
答案：A解析：ATP与dATP分子结构的主要区别是五碳糖不同，前者含的是核糖，后者含的是脱氧核糖；ATP中的特殊的化学键水解可为某些吸能反应提供能量；dATP经过水解之后可以得到腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，是构成DNA的基本单位之一；一般来说动物细胞内生成ATP的场所主要在线粒体。故选A。
〔变式训练1〕　(2025·陕西咸阳高三联考)ATP注射液主要用于心功能不全、脑出血等后遗症的辅助治疗。研究发现ATP可以与中枢及外周神经系统、内脏等多处细胞膜上的受体结合。与自身合成的ATP相比，注射浓度远低于细胞内，几乎不能进入细胞。下列叙述正确的是(　　)A．1个ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺苷和3分子磷酸基团B．ATP的合成需要酶的催化，酶需要ATP提供能量才能发挥作用C．注射的ATP主要通过为心、脑细胞内代谢反应供能而发挥治疗作用D．注射的ATP作为辅助治疗药物主要是利用了其信号分子的作用
答案：D解析：1个ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团，A错误；ATP的合成需要酶的催化，酶发挥作用不需要ATP提供能量，B错误；由题意可知，注射的ATP几乎不能进入细胞，所以不能通过为心、脑细胞内代谢反应供能而发挥治疗作用，C错误；由题干可知，ATP可以与中枢及外周神经系统、内脏等多处细胞膜上的受体结合，此过程利用了ATP作为信号分子的作用，D正确。
考向二　ATP的转化和利用　　　　(2025·河南郑州高三质量预测)下图展示了生物体内与ATP有关的部分反应，下列相关叙述错误的是(　　)
A．过程②⑥为ATP的水解，通常与吸能反应相联系B．叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，植物体的干重不一定增加C．过程③的产物为糖类，可在细胞内转化为氨基酸、脂肪等其他有机物D．一片处于稳定状态的森林中，过程①同化的能量与过程⑥释放的能量基本相等
答案：D解析：过程②⑥是ATP的水解，释放能量，与吸能反应相联系，A正确；叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，植物干重不一定增加，因为还有其他不能进行光合作用的细胞通过呼吸作用消耗有机物，B正确；过程③(光合作用暗反应阶段)的产物糖类可在细胞内转化为氨基酸、脂肪等其他有机物，C正确；一片森林要想处于稳定状态，则过程①同化的能量大于过程⑥释放的能量，D错误。
〔变式训练2〕　(2025·江西金太阳联考)如图是生物体内ATP合成与分解示意图，下列叙述正确的是(　　)
A．能量1可以来自蛋白质水解为氨基酸的过程B．能量1可以来自丙酮酸的氧化分解C．能量2可以用于叶绿体中H2O的光解D．能量2可以用于光合作用中CO2的固定
答案：B解析：能量1为合成ATP的能量，来自呼吸作用或光合作用，A错误；能量1可以来自丙酮酸的氧化分解，B正确；H2O的光解所需能量来自光能，C错误；能量2可以用于各种需能的生命活动，但是光合作用中CO2的固定不需要消耗能量，D错误。
考点二　细胞呼吸的类型及过程
知|识|巩|固1．呼吸作用的实质及类型
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__________________，释放能量，生成___________的过程。
(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_________________________。(4)放能：1 ml葡萄糖释放的能量中有977.28 kJ左右的能量转移至_________中，其余能量则以热能形式散失。
3．无氧呼吸(1)概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。(2)场所：全过程是在_______________中进行的。
(4)放能：1 ml葡萄糖释放___________kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量，其中均有61.08 kJ左右转移至ATP中。
提醒：①人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。②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，根本原因在于控制酶合成的基因不同。③细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。
(必修1 P96思维训练)科学家就真核细胞线粒体的起源，提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的____________，二者在共同生存繁衍的过程中，____________进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。(　　)(2)有氧呼吸产生[H]的过程和消耗[H]的过程都伴随着能量的释放。(　　)(3)如果测得酵母菌细胞呼吸的过程中没有产生水，则产物中也不会有CO2。(　　)(4)蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(　　)
(5)过保质期的酸奶常出现胀袋现象是乳酸菌无氧呼吸产生的气体造成的。(　　)答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
延|伸|探|究1．所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸还被称为细胞代谢的枢纽，为什么？提示：细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。2．无氧呼吸过程中葡萄糖中能量的去路有哪些？提示：(1)大部分储存在酒精或乳酸中。(2)释放的能量中大部分以热能形式散失。(3)释放的能量中少部分储存在ATP中。
重|难|精|讲1．细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向(1)有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路
(2)无氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗没有积累。
2．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
(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。
考向一　考查细胞呼吸的过程　　　　(2025·辽宁县级重点高中联合体高三模拟)下图表示人和酵母菌体内的呼吸过程，下列说法正确的是(　　)
A．O2不足时，人体肌细胞CO2的产生量大于O2的消耗量B．可用溴麝香草酚蓝溶液鉴定酵母菌是否生成物质aC．在条件Y下，细胞内有机物氧化分解释放的能量大部分散失D．人在长跑过程中消耗的ATP主要来自条件X下的细胞呼吸
答案：C解析：人体细胞有氧呼吸吸收的O2量等于释放的CO2量，无氧呼吸既不吸收O2，也不释放CO2，因此O2不足时，人体肌细胞产生的CO2量等于O2的消耗量，A错误；由题图可知，物质a为水，水不能使溴麝香草酚蓝溶液变黄色，B错误；条件Y即有氧条件下，细胞进行有氧呼吸，细胞内有机物氧化分解释放的能量大部分以热能的形式散失，C正确；人在长跑过程中消耗的ATP主要来自条件Y(有氧条件)下的细胞呼吸，D错误。
〔变式训练1〕　(2024·广东一模)鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天，其细胞呼吸过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)A．鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物可以是乳酸或者酒精和CO2B．鲫鱼细胞进行无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失C．鲫鱼骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与D．图示两种细胞线粒体中与细胞呼吸有关的酶不完全相同
答案：B解析：由图可知，其他组织细胞进行无氧呼吸产生乳酸，乳酸可通过循环系统进入骨骼肌细胞转化为丙酮酸，进而通过无氧呼吸产生酒精和CO2，A项正确；鲫鱼细胞进行无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分留存在乳酸或酒精中，B项错误；由图可知，鲫鱼骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与，C项正确；酶具有专一性，图示两种细胞线粒体中细胞呼吸的产物不同，与细胞呼吸有关的酶也不完全相同，D项正确。
考向二　结合细胞类型的判断，考查科学思维　　　　(2025·福建泉州高三质量检测)剧烈运动时，人的骨骼肌细胞既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，下列有关叙述正确的是(　　)A．无氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源B．无氧呼吸产生的CO2是有氧呼吸的三分之一C．无氧呼吸产生[H]为第二阶段ATP合成提供能量D．无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同
答案：D解析：线粒体提供了细胞所需的绝大多数的能量，所以有氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源，A错误；人体骨骼肌细胞无氧呼吸只产生乳酸，不产生CO2，B错误；无氧呼吸产生的[H]用于第二阶段还原丙酮酸，无氧呼吸第二阶段不产生ATP，C错误；无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同，都在细胞质基质，D正确。
判断细胞呼吸方式的三大依据(以葡萄糖为呼吸底物)
〔变式训练2〕　(多选)(2025·山东省潍坊市高三调研)在厌氧胁迫下，玉米根细胞中乙醇脱氢酶(ADH)催化乙醇合成，乳酸脱氢酶(LDH)催化乳酸合成，两者的活性随着处理时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．玉米根细胞中ADH和LDH功能不同的根本原因是基因的选择性表达B．ADH和LDH分布于细胞质基质或线粒体基质，其活性可被厌氧胁迫激活C．ADH和LDH都能催化丙酮酸与NADH的反应，同时生成少量ATPD．厌氧胁迫下，根细胞的无氧呼吸过程逐渐以产生酒精途径为主
答案：ABC解析：玉米根细胞中ADH和LDH功能不同的根本原因是控制二者合成的基因中碱基排列顺序不同，A错误；乙醇脱氢酶(ADH)催化乙醇合成和乳酸脱氢酶(LDH)催化乳酸合成，均发生在细胞质基质，故ADH和LDH均分布于细胞质基质，B错误；丙酮酸与NADH的反应属于无氧呼吸的第二阶段，无ATP合成，C错误；分析曲线图可知，随着处理时间延长，ADH的活性比LDH的活性更高，由此可知，厌氧胁迫下，根细胞的无氧呼吸过程逐渐以产生酒精途径为主，D正确。
素养提升 · 强化思维
|情境储备　战高考|【情境储备】　线粒体内膜上ATP的合成机制糖酵解(细胞呼吸第一阶段)和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP，有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的，这是一个怎样的过程呢？20世纪60年代，生物化学家米切尔在研究细菌的跨膜质子运输过程中获得灵感，提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H＋泵到线粒体内膜和外膜的间隙中，H＋再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成。之后，科学家检测到线粒体内膜外侧
的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人工脂质体上，人为控制脂质体膜内、外两侧形成H＋浓度梯度时，脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。
【高考预测】　(2025·北京西城区高三检测)在酵母菌线粒体内，呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中部分能量，通过氧化磷酸化作用储存在ATP分子中，具体过程如下图。下列说法错误的是(　　)
A．H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高B．F1是载体蛋白，在线粒体内膜上只起运输作用C．在硝化细菌中，也有与酵母菌类似的电子传递系统D．在分解脂肪时，通过该电子传递链消耗的氧将增加答案：B解析：H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的H＋减少从而使pH升高，A正确；F1在线粒体内膜上既可充当载体蛋白起运输作用，还可以充当酶来催化ATP的合成，B错误；硝化细菌也进行有氧呼吸，故也有与酵母菌类似的电子传递系统，C正确；在分解脂肪时，由于脂肪的氢含量比糖类高，故通过该电子传递链消耗的氧将增加，D正确。
真|题|再|现1．(2023·山东卷)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　)A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
答案：B解析：玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B正确；无论是产酒精的无氧呼吸还是产乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故释放的ATP并不会增多，C错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]的量相同，D错误。
2．(2023·广东卷)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是(　　)A．还原型辅酶Ⅰ　　　B．丙酮酸C．氧化型辅酶ⅠD．二氧化碳答案：A解析：游泳过程中主要靠有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A正确。
3．(2022·浙江卷)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATPD．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量