資源簡介

必修一　第三單元　細胞的能量供應和利用
第2講　ATP與細胞呼吸
一、選擇題(每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求)
1．(2020·遼寧期中)下列有關ATP的敘述，錯誤的是(　C　)
A．ATP在活細胞中的含量很少，但轉化速度很快
B．在平靜和劇烈運動狀態下，細胞內ATP的含量都能保持動態平衡
C．細胞中需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的
D．ATP中全部高能磷酸鍵斷裂后，形成的產物是腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸
[解析]　ATP在活細胞中的含量很少，但轉化速度很快，A正確；在平靜和劇烈運動狀態下，細胞內ATP的含量都能保持動態平衡，B正確；細胞中需要能量的生命活動絕大多數是由ATP直接提供能量的，少數不是由ATP直接供能的，如光合作用光反應所需的能量來自光能，C錯誤；ATP中全部高能磷酸鍵斷裂后，形成的產物是腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸，D正確。
2．(2020·山東濰坊期中)細胞內的化學反應伴隨著能量的變化。以下相關敘述錯誤的是(　C　)
A．ATP與ADP相互轉化的能量供應機制是生物界的共性
B．光合作用暗反應過程中有機物的合成需要ATP水解提供能量
C．有機物氧化分解釋放能量并儲存在ATP中，因此屬于吸能反應
D．ATP水解釋放的能量也可以用于維持人體體溫的相對穩定
[解析]　放能反應一般與ATP的合成相聯系，有機物氧化分解釋放能量并儲存在ATP中，屬于放能反應。
3．(2020·山東高考模擬)雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結構如圖所示。已知ddNTP按堿基互補配對的方式加到正在復制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學要通過PCR技術獲得被32P標記且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段。在反應管中已經有單鏈模板、引物、DNA聚合酶和相應的緩沖液等，還需要加入下列哪些原料(　A　)
①dGTP，dATP，dTTP，dCTP
②dGTP，dATP，dTTP
③α位32P標記的ddCTP
④γ位32P標記的ddCTP
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
[解析]　由題意可知，要得到被放射性32P標記的且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段，首先必須提供四種dNTP，同時提供含放射性的ddCTP，這樣ddCTP隨機插入到合成的子鏈中，導致子鏈合成終止，形成不同長度的子鏈DNA片段；ddCTP要作為DNA復制的原料則需要脫去兩分子磷酸基團，故應將放射性32P標記于α位磷酸上。故選①③。
4．(2021·陜西渭南二模)ATP是細胞的直接能源物質，下列有關敘述，正確的是(　D　)
A．ATP在植物體內與動物體內的來源相同
B．細胞中ATP的水解一般與放能反應相聯系
C．細胞中含有大量的ATP，以滿足生命活動對能量的需求
D．ATP中的“A”與構成DNA中的堿基“A”不是同一種物質
[解析]　ATP在植物體內與動物體內的來源不完全相同，植物細胞可以通過光合作用產生ATP，也可通過細胞呼吸產生ATP，而動物細胞只能通過細胞呼吸產生ATP，A錯誤；細胞中ATP的水解一般與吸能反應相聯系，B錯誤；細胞中含有少量的ATP，在代謝旺盛的細胞中ATP與ADP之間的轉換非常迅速，以滿足生命活動對能量的需求，C錯誤；ATP中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和核糖構成，構成DNA中的堿基“A”是腺嘌呤，兩者不是同一種物質，D正確。
5．(2021·東勝區校級期中)下列有關ATP的敘述中正確的是(　C　)
A．人從平原進入高原初期，細胞中ATP/ADP的比值普遍升高
B．ATP是由腺嘌呤、脫氧核糖、磷酸等單體組成的高分子化合物
C．ATP水解釋放的能量可用于細胞內各種吸能反應
D．人在饑餓時，細胞中ATP和ADP的含量難以達到動態平衡
[解析]　人從平原進入高原初期，由于氧含量降低，部分細胞中合成ATP數量減少，ATP/ADP的比值降低，A錯誤；ATP
是由磷酸、核糖和腺嘌呤組成的小分子化合物，但含有能量多，為高能磷酸化合物，B錯誤；ATP水解釋放的能量可用于細胞內各種吸能反應，C正確；ATP與ADP的相互轉化是時刻不停的發生，并且處于動態平衡之中，D錯誤。
6．(2020·山東省青島市高三一模)在線粒體的內外膜間隙中存在著腺苷酸激酶(AK)，它能將ATP分子末端的磷酸基團轉移至AMP上而形成ADP。該過程需要有Mg2＋的參與。下列有關敘述錯誤的是(　D　)
A．AMP在細胞中可作為合成RNA的原料
B．無機鹽對維持細胞的生命活動有重要作用
C．AK發揮作用時有高能磷酸鍵的形成
D．線粒體中ATP合成的速率取決于AK的活性
[解析]　AMP也叫腺嘌呤核糖核苷酸，是組成RNA的基本單位之一，A正確；無機鹽對維持細胞和生物體的生命活動有重要作用，B正確；AK發揮作用時AMP形成ADP過程中形成了一個高能磷酸鍵，C正確；線粒體中ATP水解的速率取決于AK的活性，D錯誤。故選D。
7．(2021·山東師大附中模擬)下列關于人體細胞呼吸的相關敘述，正確的是(　D　)
A．有氧呼吸過程中，CO2的生成與H2O的利用不在同一階段
B．有氧呼吸過程中，葡萄糖進入線粒體后才能分解為CO2和H2O
C．無法通過是否產生CO2來判斷細胞呼吸方式
D．等質量的脂肪和糖類完全氧化分解產生CO2與吸收O2的比值后者高
[解析]　有氧呼吸過程中CO2的生成與H2O的利用均發生于第二階段；葡萄糖不能直接進入線粒體；人體細胞只有在有氧呼吸時才產生CO2。
8．(2021·遼寧高考模擬)下列有關線粒體的敘述，錯誤的是(　A　)
A．有氧呼吸的三個階段都是在線粒體中進行的
B．線粒體是人體細胞呼吸產生二氧化碳的場所
C．人體細胞生命活動需要的能量大部分來自線粒體
D．長期長跑訓練可以增加人體肌細胞中的線粒體數量
[解析]　有氧呼吸的第一階段在細胞質基質中進行，A錯誤；人體細胞呼吸產生二氧化碳在有氧呼吸的第二階段，在線粒體基質中進行，B正確；線粒體是細胞有氧呼吸的主要場所，進行有氧呼吸的第二、三階段，在有氧呼吸的第三階段產生大量的能量，人體細胞生命活動需要的能量大部分來自線粒體，C正確；結構和功能相適應，長期長跑訓練可以增加人體肌細胞中的線粒體數量，D正確。故選A。
9．(2021·五省創優聯考)下列關于人體細胞呼吸的敘述，正確的是(　A　)
A．有氧呼吸的主要場所是線粒體，線粒體內能發生遺傳信息的傳遞
B．無氧呼吸的兩個階段都能釋放少量能量并合成少量ATP
C．線粒體將葡萄糖徹底氧化分解時，會釋放大量能量并合成大量ATP
D．同一細胞可能同時具有催化丙酮酸轉化為乳酸和酒精的酶
[解析]　線粒體是有氧呼吸的主要場所，線粒體中有DNA，能發生遺傳信息的傳遞；無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，合成少量ATP，第二階段不釋放能量，也不合成ATP;
葡萄糖分解成丙酮酸后才能進入線粒體被分解利用；
同一細胞中不可能同時存在催化丙酮酸轉化為乳酸和酒精的酶。
10．(2020·山東高考模擬)線粒體中的[H]與氧氣結合的過程需要細胞色素c的參與。細胞接受凋亡信號后，線粒體中的細胞色素c可轉移到細胞質基質中，并與Apaf－1蛋白結合引起細胞凋亡。下列說法錯誤的是(　C　)
A．有氧呼吸過程產生[H]的場所為細胞質基質和線粒體基質
B．細胞色素c參與有氧呼吸第三階段的反應
C．細胞色素c功能喪失的細胞將無法合成ATP
D．若細胞中Apaf－1蛋白功能喪失，細胞色素c將不會引起該細胞凋亡
[解析]　有氧呼吸第一、二階段產生[H]，場所為細胞質基質和線粒體基質，A正確；細胞色素c在線粒體內膜上，參與有氧呼吸第三階段，B正確；細胞色素c功能喪失影響有氧呼吸第三階段，但是有氧呼吸前兩個階段也可產生ATP，C錯誤；細胞色素c可以與Apaf－1蛋白結合，Apaf－1蛋白功能喪失不能與細胞色素c結合，無法引起細胞凋亡，D正確。
11．(2021·山東省威海市高三一模)下圖是探究有活性的水稻種子呼吸作用的裝置。下列敘述正確的是(　D　)
A．將種子浸透的作用是增加種子細胞中結合水的含量，從而增強種子的代謝作用
B．實驗開始時，紅色小液滴位于0點，在其他條件適宜的情況下，一段時間后，紅色小液滴將向右移動
C．小液滴停止移動后，種子的呼吸方式是有氧呼吸
D．為確保紅色小液滴的移動僅由種子的生理活動引起，需另設放置煮熟種子的對照實驗裝置
[解析]　將種子浸透的作用是增加種子細胞中自由水的含量，從而增強種子的代謝作用，提高其呼吸作用，A錯誤；實驗開始時，紅色小液滴位于0點，在其他條件適宜的情況下，一段時間后，由于種子呼吸會消耗氧氣，故紅色小液滴將向左移動，B錯誤；小液滴停止移動后，說明其不再消耗氧氣，即進行無氧呼吸，C錯誤；為確保紅色小液滴的移動僅由種子的生理活動引起，需另設放置煮熟種子的對照實驗裝置，觀察小液滴是否移動，D正確。故選D。
12．(2021·河南高考模擬)下列有關細胞呼吸的說法，正確的是(　A　)
A．無論是有氧呼吸還是無氧呼吸，都是有機物氧化分解并釋放能量的過程
B．用溶于濃硫酸的重鉻酸鉀做檢測試劑，可判斷細胞是否進行了無氧呼吸
C．用溴麝香草酚藍水溶液做檢測試劑，既可判斷細胞呼吸的方式，也可測定呼吸速率
D．比較氧氣消耗量與二氧化碳生成量之間的差異，可以確定細胞的呼吸方式
[解析]　無論是有氧呼吸還是無氧呼吸，都是有機物氧化分解并釋放能量的過程，A正確；生物體的細胞呼吸方式有有氧呼吸和無氧呼吸，無氧呼吸分為產生酒精的無氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸，用溶于濃硫酸的重鉻酸鉀作試劑只能判斷細胞是否進行了產生酒精的無氧呼吸，B錯誤；用溴麝香草酚藍水溶液作試劑，只可以判斷細胞呼吸產生了二氧化碳，不能判斷是哪種呼吸方式，也不能測定呼吸速率的快慢，C錯誤；由于細胞呼吸消耗的底物和無氧呼吸的類型不確定，所以比較氧氣的消耗量與二氧化碳的生成量之間的差異，不可以確定細胞的呼吸方式，D錯誤。故選A。
13．(2020·佛山一模)黑暗環境中某作物種子萌發過程中呼吸速率的變化如圖所示，以下判斷錯誤的是(　B　)
A．第1階段，種子由于吸水，呼吸速率上升
B．第2階段，種皮限制O2進入，呼吸作用停止
C．第3階段，胚根穿破種皮，有氧呼吸速率迅速升高
D．第4階段，種子呼吸速率下降的原因是營養物質被消耗
[解析]　第1階段，種子由于吸水，細胞內自由水增多，導致呼吸速率上升，A正確；當經過了第1階段后，種子吸水膨脹，使種皮軟化且透性增加，使外界氧氣容易進入胚和胚乳，而第2階段由于種皮限制，O2進入量較少，種子以無氧呼吸為主，有氧呼吸較弱，B錯誤；第3階段，胚根穿破種皮，有氧呼吸速率迅速升高，釋放的二氧化碳迅速增多，C正確；由于在黑暗環境中細胞不能進行光合作用，所以到了第4階段，種子中營養物質被消耗，導致呼吸速率下降，D正確。
二、非選擇題
14．(2020·北師大廣東石竹附校第一次月考)研究證實ATP既是“能量通貨”，也可作為神經細胞間信息傳遞中的一種信號分子，其作為信號分子的作用機理如圖所示。請分析回答下列問題：
(1)ATP的結構簡式是A—P～P～P，神經細胞中的ATP主要來自線粒體(細胞結構)。研究發現，正常成年人安靜狀態下24小時有40
kg
ATP發生轉化，而細胞內ADP、ATP的濃度僅為2～10
mmol/L，為滿足能量需要，人體解決這一矛盾的合理途徑是ATP與ADP迅速相互轉化。
(2)由圖可知，ATP在傳遞信號過程中，在細胞間隙中的有關酶的作用下，磷酸基團逐個脫離下來，最后剩下的是腺苷。
(3)一些神經細胞不僅能釋放典型神經遞質，還能釋放ATP，二者均能引起受體細胞的膜電位變化。據圖分析，如果要研究ATP是否能在神經元之間起傳遞信號的作用，則圖中的典型神經遞質屬于無關變量，應予以排除。
[解析]　(1)ATP的結構簡式是A—P～P～P。動物細胞中，線粒體是有氧呼吸的主要場所，所以神經細胞中的ATP主要來自線粒體。ATP是直接能源物質，在體內含量很少，可通過ATP與ADP迅速相互轉化而形成。(2)ATP脫去1個磷酸基團為ADP，脫去兩個磷酸基團為AMP，如果磷酸基團完全脫落，剩下的則是腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。(3)若要研究ATP是否能在神經元之間起傳遞信號的作用，可以設法把ATP與典型神經遞質分開，單獨去研究其作用，即用化學物質阻斷典型神經遞質，所以典型神經遞質是實驗的無關變量。
15．(2020·遼寧大連一模)在自然界中，洪水、灌溉不均勻等極易使植株根系供氧不足，造成“低氧脅迫”。不同植物品種對低氧脅迫的耐受能力不同。研究人員采用無土栽培的方法。研究了低氧脅迫對兩個黃瓜品種(A、B)根系細胞呼吸的影響，測得第6天時根系中丙酮酸和乙醇含量，結果如下表所示。
實驗處理結果項目　　　　
正常通氣品種A
正常通氣品種B
低氧品種A
低氧品種B
丙酮酸(μmol·g－1)
0.18
0.19
0.21
0.34
乙醇(μmol·g－1)
2.45
2.49
6.00
4.00
請回答：
(1)黃瓜細胞產生丙酮酸的場所是細胞質基質，丙酮酸轉化產生乙醇的過程不能(填“能”或“不能”)生成ATP。
(2)由表中信息可知，正常通氣情況下，黃瓜根系細胞的呼吸方式為有氧呼吸和無氧呼吸，低氧脅迫下，黃瓜根系細胞有氧呼吸受阻。
(3)實驗結果表明，品種A耐低氧能力比B強，其原因可基于下圖(圖為對上表中實驗數據的處理)做進一步解釋。請在下圖中相應位置繪出表示品種B的柱形圖。
[答案]　(3)
[解析]　(1)丙酮酸是細胞呼吸(有氧呼吸和無氧呼吸)第一階段的產物，該過程的場所是細胞質基質。丙酮酸轉化產生乙醇的過程屬于無氧呼吸的第二階段，此過程不能生成ATP。(2)題表中信息顯示，對于同一品種的黃瓜而言，低氧情況和正常通氣情況下都產生乙醇，且低氧情況下黃瓜根系細胞中的乙醇含量明顯高于正常通氣情況下，而乙醇是無氧呼吸的產物，說明正常通氣情況下，黃瓜根系細胞的呼吸方式為有氧呼吸和無氧呼吸，低氧脅迫下，黃瓜根系細胞有氧呼吸受阻。(3)將柱狀圖所示的品種A的丙酮酸或乙醇的含量對比可推知，柱形圖所示的品種A的丙酮酸或乙醇的含量＝低氧情況下丙酮酸或乙醇的含量－正常通氣情況下的丙酮酸或乙醇的含量，所以在繪制表示品種B的柱形圖時，圖中品種B的丙酮酸的含量＝0.34－0.19＝0.15(μmol·g－1)，乙醇的含量＝4.00－2.49＝1.51(μmol·g－1)。相應的圖形見答案。

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