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人教(2019)生物必修1(知識點+跟蹤檢測)第10講 ATP與細(xì)胞呼吸(含答案)

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人教(2019)生物必修1(知識點+跟蹤檢測)第10講 ATP與細(xì)胞呼吸(含答案)

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人教(2019)生物必修1(知識點+跟蹤檢測)
第10講 ATP與細(xì)胞呼吸
【課標(biāo)導(dǎo)航】
2.2.2 解釋ATP是驅(qū)動細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì)
2.2.4 說明生物通過細(xì)胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量
一、ATP的結(jié)構(gòu)和功能
1.結(jié)構(gòu)簡式
ATP分子的結(jié)構(gòu)式可以簡寫成A-P~P~P,其中“A”代表腺苷,“P”代表磷酸基團(tuán),“~”代表高能磷酸鍵。
2.結(jié)構(gòu)示意圖
3.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式
ATPADP+Pi+能量。
4.ATP的主要功能
細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物,是細(xì)胞生命活動所需能量的直接來源。
5.ATP的主要來源
(1)生理過程
(2)場所:線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體。
二、細(xì)胞呼吸
1.探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
(1)實驗原理
(2)實驗步驟
(3)實驗現(xiàn)象
條件 澄清石灰水的變化/
出現(xiàn)變化的時間 重鉻酸鉀—濃硫酸溶液
甲組(有氧) 變混濁/快 無變化
乙組(無氧) 變混濁/慢 出現(xiàn)灰綠色
(4)實驗結(jié)論
①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。
②在有氧條件下產(chǎn)生CO2多而快,在無氧條件下進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生酒精和CO2。
2.細(xì)胞的有氧呼吸
(1)過程圖解
(2)寫出有氧呼吸的總反應(yīng)式,并標(biāo)出各種元素的來源和去路
3.無氧呼吸
(1)反應(yīng)式
①C6H12O62C3H6O3+能量(如乳酸菌);
②C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量(如酵母菌)。
(2)場所:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
4.細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用
(1)對有氧呼吸原理的應(yīng)用
①包扎傷口應(yīng)選用透氣的敷料,抑制破傷風(fēng)桿菌的無氧呼吸。
②提倡慢跑等有氧運動使細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸,避免肌細(xì)胞產(chǎn)生大量乳酸。
③及時松土有利于植物根系生長。
④稻田定期排水有利于根系有氧呼吸,防止幼根因缺氧變黑、腐爛。
(2)對無氧呼吸原理的應(yīng)用
①利用糧食通過酵母菌發(fā)酵可以生產(chǎn)各種酒。
②利用淀粉、醋酸桿菌或谷氨酸棒狀桿菌可以生產(chǎn)食醋或味精。
③破傷風(fēng)芽孢桿菌可通過無氧呼吸進(jìn)行大量繁殖,較深的傷口需及時清理、注射破傷風(fēng)抗毒血清等。
[基礎(chǔ)微點練清]
1.判斷正誤
(1)葉綠體的類囊體膜上存在催化ATP合成的酶(√)
(2)若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,則細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸 (√)
(3)若細(xì)胞既不吸收O2也不放出CO2,說明細(xì)胞已停止無氧呼吸 (×)
(4)每個ADP分子中含有兩個高能磷酸鍵(×)
(5)細(xì)胞代謝所需的ATP可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生(√)
(6)酸奶出現(xiàn)漲袋現(xiàn)象,可能是由于乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生氣體造成的[新人教版必修1 P96“概念檢測”T1(1)](×)
(7)呼吸作用產(chǎn)生的能量均以熱能釋放(×)
(8)人在饑餓時,細(xì)胞中ATP與ADP的含量照樣達(dá)到動態(tài)平衡(√)
(9)ATP≠能量,ATP是一種高能磷酸化合物,是與能量有關(guān)的一種物質(zhì),不能將兩者等同起來(√)
2.(山東等級考)癌細(xì)胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP,這種現(xiàn)象稱為“瓦堡效應(yīng)”。下列說法錯誤的是(  )
A.“瓦堡效應(yīng)”導(dǎo)致癌細(xì)胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌細(xì)胞中丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程會生成少量ATP
C.癌細(xì)胞呼吸作用過程中丙酮酸主要在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌細(xì)胞呼吸作用產(chǎn)生的NADH比正常細(xì)胞少
解析:選B 無氧呼吸消耗1分子葡萄糖只產(chǎn)生少量ATP,因此癌細(xì)胞要滿足其生命活動,需大量吸收葡萄糖,A正確;無氧呼吸的第二階段,丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程中不生成ATP,無氧呼吸生成ATP的過程僅發(fā)生在第一階段,B錯誤;無氧呼吸過程中丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),C正確;癌細(xì)胞主要進(jìn)行無氧呼吸,其產(chǎn)生NADH的過程僅發(fā)生在第一階段,因此消耗等量的葡萄糖,癌細(xì)胞呼吸作用產(chǎn)生的NADH比正常細(xì)胞少,D正確。
3.下列關(guān)于真核細(xì)胞無氧呼吸的敘述,正確的是(  )
A.無氧呼吸產(chǎn)生的能量大多用于合成ATP
B.無氧呼吸第一階段是糖酵解產(chǎn)生丙酮酸和CO2
C.成熟蘋果的果肉細(xì)胞缺氧時主要進(jìn)行乳酸發(fā)酵
D.人體骨骼肌細(xì)胞產(chǎn)生的乳酸可運至肝細(xì)胞再生成葡萄糖
解析:選D 無氧呼吸產(chǎn)生的能量大多以熱能形式散失;無氧呼吸的第一階段不產(chǎn)生CO2;蘋果果肉細(xì)胞缺氧時的呼吸產(chǎn)物是乙醇和CO2。
4.下列關(guān)于細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的敘述,錯誤的是(  )
A.糖的氧化反應(yīng)是放能反應(yīng)
B.光合作用的暗反應(yīng)是吸能反應(yīng)
C.ATP是吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶
D.氨基酸合成蛋白質(zhì)的過程是放能反應(yīng)
解析:選D 氨基酸合成蛋白質(zhì)的過程是吸能反應(yīng)。
5.(新人教版必修1 P89“概念檢測”T3)ATP是細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì),下面關(guān)于ATP的敘述,錯誤的是(  )
A.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都有ATP的分布
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C.ATP可以水解為ADP和磷酸
D.正常細(xì)胞中ATP與ADP的比值相對穩(wěn)定
解析:選B ATP合成時所需能量的來源一般為光合作用和呼吸作用,磷酸并不能提供能量。
6.(新人教版必修1 P96“拓展應(yīng)用”T2)有氧呼吸過程是否含有無氧呼吸的步驟?結(jié)合地球早期大氣中沒有氧氣以及原核細(xì)胞中沒有線粒體等事實,想一想,地球早期的單細(xì)胞生物是否只能進(jìn)行無氧呼吸?你體內(nèi)的骨骼肌細(xì)胞仍保留著進(jìn)行無氧呼吸的能力,這是否可以理解為漫長的生物進(jìn)化史在你身上留下的印記?
提示:有氧呼吸第一階段與無氧呼吸第一階段完全相同,都不需要氧氣,都與線粒體無關(guān);聯(lián)想到地球的早期以及原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu),可以大膽作出這樣的推測:在生物進(jìn)化史上先出現(xiàn)無氧呼吸,而后才出現(xiàn)有氧呼吸。繼而推測,地球早期的單細(xì)胞生物只進(jìn)行無氧呼吸;體內(nèi)骨骼肌細(xì)胞保留進(jìn)行無氧呼吸的能力,可以理解為漫長的生物進(jìn)化史在人類身上留下的印記,同時也可以理解為人體在進(jìn)行長跑等劇烈運動時,在供氧不足的情況下,骨骼肌細(xì)胞保留一定的無氧呼吸來供能,有一定的適應(yīng)意義。
一、ATP的結(jié)構(gòu)、功能
[試考題·查欠缺]
1.(浙江4月選考)ATP是細(xì)胞中的能量通貨。下列敘述正確的是(  )
A.ATP中的能量均來自細(xì)胞呼吸釋放的能量
B.ATP ADP循環(huán)使得細(xì)胞儲存了大量的ATP
C.ATP水解形成ADP時釋放能量和磷酸基團(tuán)
D.ATP分子中的2個高能磷酸鍵不易斷裂水解
解析:選C ATP中的能量可以來自太陽能或有機物中的化學(xué)能;ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量很少;ATP水解時形成ADP,釋放一個磷酸基團(tuán),同時釋放能量;ATP分子中的2個高能磷酸鍵不穩(wěn)定,易斷裂水解釋放能量。
2.(天津高考)下列過程需ATP水解提供能量的是(  )
A.唾液淀粉酶水解淀粉
B.生長素的極性運輸
C.光反應(yīng)階段中水在光下分解
D.乳酸菌無氧呼吸的第二階段
解析:選B 吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系,由ATP水解提供能量。淀粉等大分子物質(zhì)的水解過程不消耗ATP;水的光解屬于光合作用的光反應(yīng)階段,有ATP的合成,沒有ATP的消耗;乳酸菌無氧呼吸的第二階段既沒有ATP的合成,也沒有ATP的消耗,A、C、D項錯誤。生長素的極性運輸屬于主動運輸,需要消耗ATP,B項正確。
3.(2021·綿陽月考)ATP是細(xì)胞中重要的高能磷酸化合物。下列有關(guān)ATP的敘述,錯誤的是(  )
A.線粒體合成的ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用
B.機體在運動時消耗ATP,睡眠時則不消耗ATP
C.在有氧與缺氧的條件下細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都能形成ATP
D.植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子所需的ATP來源于呼吸作用
解析:選B 呼吸作用產(chǎn)生的ATP可以用于各項生命活動;機體在睡眠時生命活動仍然進(jìn)行,如細(xì)胞分裂、神經(jīng)傳導(dǎo)等,仍需要消耗ATP;有氧呼吸和無氧呼吸第一階段均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,均能合成ATP;植物根以主動運輸方式吸收礦質(zhì)離子所需的ATP由呼吸作用產(chǎn)生。
[強知能·補欠缺]
1.類比助記不同化合物中的“A”
化合物 物質(zhì)結(jié)構(gòu) A的含義
ATP 腺苷(腺嘌呤+核糖)
核苷酸 腺嘌呤
DNA 腺嘌呤脫氧核苷酸
RNA 腺嘌呤核糖核苷酸
共同點:所有“A”都含有腺嘌呤
2.歸納記憶能源與能源物質(zhì)
3.多角度理解ATP的合成與水解
4.總結(jié)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP 的生理過程
轉(zhuǎn)化場所 常見的生理過程
細(xì)胞膜 消耗ATP:主動運輸、胞吞、胞吐
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 產(chǎn)生ATP:細(xì)胞呼吸第一階段 消耗ATP:一些需能反應(yīng)
葉綠體 產(chǎn)生ATP:光反應(yīng) 消耗ATP:暗反應(yīng)和自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄,蛋白質(zhì)合成等
線粒體 產(chǎn)生ATP:有氧呼吸第二、三階段 消耗ATP:自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄,蛋白質(zhì)合成等
核糖體 消耗ATP:蛋白質(zhì)的合成
細(xì)胞核 消耗ATP:DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等
[練題點·全過關(guān)]
1.(2021年1月新高考8省聯(lián)考·湖南卷)ATP是細(xì)胞生命活動的能量“通貨”。下列敘述錯誤的是(  )
A.糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等有機物中儲存了大量ATP
B.等量的葡萄糖通過酒精發(fā)酵和有氧呼吸產(chǎn)生的ATP數(shù)量不同
C.光合作用和呼吸作用都產(chǎn)生ATP,所需的ADP可共用
D.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化由不同的酶催化完成
解析:選A 糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等有機物中都儲存著化學(xué)能,但ATP是一種高能磷酸化合物,不能儲存在這些有機物中,A錯誤;由于有氧呼吸能徹底分解有機物,而酒精發(fā)酵屬于無氧呼吸不能將有機物徹底分解,所以分解等量的葡萄糖有氧呼吸產(chǎn)生ATP的數(shù)量比無氧呼吸多,B正確;光合作用和呼吸作用都產(chǎn)生ATP,所需要的ADP都是一樣的,故可共用,C正確;催化ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的酶不同,分別為ATP合成酶和ATP水解酶,D正確。
2.如圖為ATP的結(jié)構(gòu)示意圖,下列相關(guān)敘述中,正確的是(  )
A.圖中①也是構(gòu)成DNA和RNA的五碳糖
B.圖中②指的高能磷酸鍵,在ATP分子中共有3個
C.圖中③是mRNA與質(zhì)粒共有堿基之一
D.圖中④是構(gòu)成DNA的基本組成單位之一
解析:選C 由圖中信息可知,①~④依次是核糖、高能磷酸鍵、腺嘌呤、腺嘌呤核糖核苷酸。DNA分子中不含核糖,A錯誤;ATP分子中有3個磷酸鍵,但高能磷酸鍵只有2個,B錯誤;質(zhì)粒為環(huán)狀DNA分子,DNA與RNA共有的堿基有腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶,C正確;腺嘌呤核糖核苷酸是構(gòu)成RNA的基本組成單位之一,D錯誤。
3.如圖為細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的示意圖,下列相關(guān)敘述錯誤的是(  )
A.過程①所需能量來自有機物分解時釋放或葉綠體利用光能時轉(zhuǎn)換的能量
B.能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)間循環(huán)流通
C.活細(xì)胞中ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速率會受到溫度和pH的影響
D.吸能反應(yīng)一般與①過程相聯(lián)系,放能反應(yīng)一般與②過程相聯(lián)系
解析:選D 吸能反應(yīng)伴隨著ATP的分解,即②過程,而放能反應(yīng)伴隨著ATP的合成,即①過程,D錯誤。
4.如圖是玉米葉肉細(xì)胞中ATP的合成與分解示意圖,下列敘述正確的是(  )
A.無氧條件下,光能是葉肉細(xì)胞內(nèi)能量1的唯一來源
B.有氧條件下,合成ATP的場所只有線粒體和葉綠體
C.能量2可以用于葉綠體中H2O的光解
D.能量2可以用于吸能反應(yīng)
解析:選D 無氧條件下,玉米葉肉細(xì)胞合成ATP的能量可以來自光能,也可以來自有機物分解釋放的化學(xué)能;有氧條件下,玉米葉肉細(xì)胞中合成ATP的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體;葉綠體中H2O的光解所需能量來自光能;吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相關(guān)聯(lián),由ATP水解提供能量。
二、細(xì)胞呼吸的類型與過程
[試考題·查欠缺]
1.(2020·全國卷Ⅰ)種子貯藏中需要控制呼吸作用以減少有機物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質(zhì)是淀粉分解產(chǎn)生的葡萄糖,下列關(guān)于種子呼吸作用的敘述,錯誤的是(  )
A.若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,則細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸
B.若細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等
C.若細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸且產(chǎn)物是乳酸,則無O2吸收也無CO2釋放
D.若細(xì)胞同時進(jìn)行有氧和無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多
解析:選D 在反應(yīng)底物是葡萄糖的情況下,細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)乙醇的無氧呼吸均可產(chǎn)生CO2,其中產(chǎn)乙醇的無氧呼吸產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,有氧呼吸不產(chǎn)生乙醇,因而若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,說明細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸,A正確;根據(jù)有氧呼吸的反應(yīng)式,在反應(yīng)底物是葡萄糖的情況下,若細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的分子數(shù)相等,B正確;根據(jù)無氧呼吸的反應(yīng)式,在反應(yīng)底物是葡萄糖的情況下,若細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸,則不需要消耗O2也不產(chǎn)生CO2,C正確;有氧呼吸過程中,吸收O2的分子數(shù)和釋放CO2的分子數(shù)相等,而無氧呼吸不消耗O2,但可能產(chǎn)生CO2,若細(xì)胞同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的分子數(shù)少或兩者的數(shù)目相等,D錯誤。
2.(2021年1月新高考8省聯(lián)考·福建卷)下列關(guān)于我國傳統(tǒng)黃酒發(fā)酵的敘述,錯誤的是(  )
A.黃酒中的酒精是糖類經(jīng)酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物
B.在黃酒的釀造過程中酵母菌的有氧和無氧呼吸都會發(fā)生
C.酵母菌發(fā)酵生成的酒精會抑制發(fā)酵容器中微生物的生長
D.酒精生成過程合成ATP的能量來自丙酮酸中的化學(xué)能
解析:選D 酵母菌通過無氧呼吸,使葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解產(chǎn)生酒精和二氧化碳,A正確;在黃酒釀造的初期,酵母菌可通過有氧呼吸進(jìn)行大量繁殖,氧氣耗盡之后,酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精,B正確;酵母菌發(fā)酵過程產(chǎn)生的酒精,會抑制其他微生物生長,C正確;無氧呼吸第一階段釋放少量能量,合成ATP,丙酮酸轉(zhuǎn)化為酒精是無氧呼吸的第二階段,此階段不合成ATP,D錯誤。
3.(2019·全國卷Ⅱ)馬鈴薯塊莖儲藏不當(dāng)會出現(xiàn)酸味,這種現(xiàn)象與馬鈴薯塊莖細(xì)胞的無氧呼吸有關(guān)。下列敘述正確的是(  )
A.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸和葡萄糖
B.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸是由丙酮酸轉(zhuǎn)化而來
C.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATP
D.馬鈴薯塊莖儲藏庫中氧氣濃度的升高會增加酸味的產(chǎn)生
解析:選B 馬鈴薯塊莖細(xì)胞除了能進(jìn)行有氧呼吸外,在缺氧條件下也能進(jìn)行無氧呼吸。馬鈴薯塊莖細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸時分解葡萄糖產(chǎn)生乳酸,A錯誤;馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸的第一階段是分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸,第二階段是丙酮酸在相關(guān)酶的催化作用下,轉(zhuǎn)化成乳酸,B正確;無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生ATP,第二階段不產(chǎn)生ATP,C錯誤;儲藏庫中氧氣濃度升高,會促進(jìn)馬鈴薯塊莖細(xì)胞的有氧呼吸,抑制無氧呼吸,乳酸產(chǎn)生量減少,D錯誤。
4.(2021·泉州模擬)如圖表示某植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時,CO2釋放量和O2吸收量的變化,下列說法正確的是(  )
A.氧濃度為a時,最適于貯藏該植物的非綠色器官
B.氧濃度為b時,無氧呼吸消耗的葡萄糖占呼吸總量的5/6
C.氧濃度為c時,有氧呼吸與無氧呼吸釋放的CO2量相等
D.氧濃度為d時,有氧呼吸與無氧呼吸分解的葡萄糖量相等
解析:選B 最適于貯藏器官的氧濃度應(yīng)該是釋放CO2最少時的氧濃度c,因為此時呼吸最弱,消耗有機物最少,A錯誤;氧濃度為b時,據(jù)圖可知,釋放CO2為8,吸收O2為3,只要二者不等,植物就同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸,根據(jù)有氧呼吸反應(yīng)式,1葡萄糖~6O2~6CO2,吸收O2為3,則有氧呼吸消耗的葡萄糖為0.5,釋放CO2為3,則無氧呼吸釋放CO2為5,根據(jù)無氧呼吸反應(yīng)式,1葡萄糖~2CO2,無氧呼吸消耗的葡萄糖為2.5,因此無氧呼吸消耗的葡萄糖占呼吸總量的5/6,B正確;氧濃度為c時,O2的吸收量是4,釋放的CO2是6,故有氧呼吸釋放CO2的量為4,無氧呼吸釋放的CO2量為2,C錯誤;無氧呼吸最弱時應(yīng)為0,即只有有氧呼吸,應(yīng)為氧濃度d,D錯誤。
[強知能·補欠缺]
1.據(jù)原子守恒巧記有氧呼吸中各元素的去向
反應(yīng)物中的C6H12O6、H2O、O2分別在第一、二、三階段被利用。產(chǎn)物中的CO2和H2O分別在第二、三階段形成。
2.分析法記憶細(xì)胞中反應(yīng)物、生成物和場所的對應(yīng)關(guān)系
3.比較法助記細(xì)胞呼吸中[H]和ATP的來源和去路
來源 去路
[H] 有氧呼吸:C6H12O6和H2O;無氧呼吸:C6H12O6 有氧呼吸:與O2結(jié)合生成水;無氧呼吸:還原丙酮酸
ATP 有氧呼吸:三個階段都產(chǎn)生;無氧呼吸:只在第一階段產(chǎn)生 用于各項生命活動
4.理解細(xì)胞呼吸反應(yīng)式中各物質(zhì)間量的比例關(guān)系
(以酵母菌消耗C6H12O6為例)
(1)反應(yīng)式
有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。
無氧呼吸:C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量。
(2)比例關(guān)系
①有氧呼吸:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6。
②無氧呼吸:C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2。
③消耗等量的葡萄糖時需要的O2和產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù):有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的CO2之和=3∶4。
④產(chǎn)生等量的CO2時消耗的葡萄糖摩爾數(shù):
無氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
5.掌握判斷細(xì)胞呼吸方式的三大依據(jù)
[練題點·全過關(guān)]
1.在細(xì)胞呼吸過程中,若有CO2產(chǎn)生,則下列敘述正確的是(  )
A.不一定發(fā)生有氧呼吸,但一定有水產(chǎn)生
B.不一定發(fā)生無氧呼吸,但一定有能量釋放
C.不一定在生物膜上進(jìn)行,但一定有酒精產(chǎn)生
D.不一定在線粒體中進(jìn)行,但一定有葡萄糖的消耗
解析:選B 有水產(chǎn)生的呼吸方式一定是有氧呼吸,A錯誤;細(xì)胞有氧呼吸過程中有CO2產(chǎn)生,且一定有能量釋放,B正確;細(xì)胞有氧呼吸過程中,CO2產(chǎn)生于第二階段,發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,不是在生物膜上進(jìn)行,也沒有酒精產(chǎn)生,C錯誤;細(xì)胞呼吸的底物一般是葡萄糖,但也可以是脂肪或蛋白質(zhì),D錯誤。
2.動物細(xì)胞中,葡萄糖的部分代謝過程如圖所示。下列說法正確的是(  )
A.乙來源于甲和C6H12O6,丙和丁代表不同化合物
B.有氧條件下,過程①②發(fā)生在線粒體基質(zhì)中
C.過程③發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,可產(chǎn)生大量能量
D.用18O標(biāo)記C6H12O6,在物質(zhì)丙中可檢測到18O
解析:選C 甲、乙、丙分別代表丙酮酸、[H]、水。過程①②③分別代表有氧呼吸的第一、二、三階段,丁屬于第二階段的底物,代表水,即丙、丁均為水,屬于同一種化合物,A錯誤;過程①是有氧呼吸第一階段,發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,B錯誤;過程③為有氧呼吸第三階段,發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,產(chǎn)生大量能量,C正確;有氧呼吸第三階段產(chǎn)生的丙(水)中的氧全部來自外部的O2,D錯誤。
3.在a、b、c、d條件下,測得某植物種子萌發(fā)時CO2和O2體積變化的相對值如表所示。底物是葡萄糖,則下列敘述正確的是(  )
條件 a b c d
CO2釋放量 10 8 6 7
O2吸收量 0 3 4 7
A.a(chǎn)條件下,呼吸產(chǎn)物除CO2外還有酒精和乳酸
B.b條件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸多
C.c條件下,無氧呼吸最弱
D.d條件下,產(chǎn)物的CO2全部來自線粒體
解析:選D a條件下,不吸收O2,只產(chǎn)生CO2,故只進(jìn)行無氧呼吸,呼吸產(chǎn)物除CO2外還有酒精,A錯誤。b條件下,既有有氧呼吸又有無氧呼吸,有氧呼吸消耗體積為3的O2,產(chǎn)生體積為3的CO2,消耗葡萄糖的相對量為0.5,無氧呼吸產(chǎn)生體積為5的CO2,消耗葡萄糖的相對量為2.5,B錯誤。c條件下,同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸,C錯誤。d條件下,只進(jìn)行有氧呼吸,無氧呼吸為0,產(chǎn)生的CO2全部來自線粒體,D正確。
4.(2020·浙江選考改編)下列關(guān)于細(xì)胞的有氧呼吸與無氧呼吸的敘述,正確的是(  )
A.細(xì)胞的無氧呼吸產(chǎn)生的ATP比有氧呼吸的多
B.細(xì)胞的無氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體嵴上進(jìn)行
C.細(xì)胞的有氧呼吸與無氧呼吸過程中都會產(chǎn)生丙酮酸
D.若適當(dāng)提高蘋果果實貯藏環(huán)境中的O2濃度會增加酒精的生成量
解析:選C 1分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸可產(chǎn)生約2個ATP分子,1分子葡萄糖經(jīng)有氧呼吸可產(chǎn)生約30個ATP分子,A錯誤。無氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,B錯誤。有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段都是葡萄糖分解產(chǎn)生丙酮酸,C正確。適當(dāng)提高環(huán)境中的O2濃度會抑制無氧呼吸,產(chǎn)生的酒精量會減少,D錯誤。
[易錯提醒]
警惕呼吸作用的五個易錯點
(1)無氧呼吸第一階段釋放少量能量,其余能量儲存在分解不徹底的氧化產(chǎn)物——酒精或乳酸中,第二階段不產(chǎn)生能量。
(2)呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成不一定是有氧呼吸,但對動物和人體而言,有CO2生成一定是有氧呼吸,因為動物及人體無氧呼吸的產(chǎn)物為乳酸。
(3)線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的主要場所。無線粒體的真核細(xì)胞(或生物)只能進(jìn)行無氧呼吸,如哺乳動物成熟紅細(xì)胞、蛔蟲等,一些原核生物無線粒體,但可進(jìn)行有氧呼吸。
(4)葡萄糖分子不能直接進(jìn)入線粒體被分解,必須在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被分解為丙酮酸后才能進(jìn)入線粒體被分解。
(5)不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同,其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同。   
一、科學(xué)思維——模型建構(gòu)法分析影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素
[思維建模]
影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素常見曲線模型
[模型解讀]
1.據(jù)圖1回答下列問題:
(1)圖中各點表示的生物學(xué)意義
Q點:不消耗O2,產(chǎn)生CO2 只進(jìn)行無氧呼吸;
P點:O2吸收量=CO2生成量 只進(jìn)行有氧呼吸;
QP段(不包含Q、P點):CO2生成量大于(填“大于”“小于”或“等于”)O2吸收量 同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸;
R點:產(chǎn)生CO2量最少 組織細(xì)胞呼吸作用最弱。
(2)在保存蔬菜、水果時,應(yīng)選擇R點對應(yīng)的O2濃度。
(3)AB段長度=BC段長度,說明此時有氧呼吸與無氧呼吸釋放CO2量相等,則此時有氧呼吸消耗的葡萄糖量為無氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。
2.圖2中,溫度對細(xì)胞呼吸的影響是通過影響與細(xì)胞呼吸有關(guān)酶的活性實現(xiàn)的,因此在貯藏種子、水果、蔬菜時應(yīng)選取零上低溫(填“高溫”“零上低溫”或“低溫”)。
3.從圖3可看出,細(xì)胞呼吸速率與自由水含量有關(guān),在儲存作物種子時應(yīng)將種子風(fēng)干,以減弱細(xì)胞呼吸,減少有機物的消耗。
[析題用模]
1.(2018·浙江11月選考)溫度對某植物細(xì)胞呼吸速率影響的示意圖如圖。下列敘述正確的是(  )
A.a(chǎn)~b段,溫度升高促進(jìn)了線粒體內(nèi)的糖酵解過程
B.b~c段,與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶發(fā)生熱變性的速率加快
C.b點時,氧與葡萄糖中的碳結(jié)合生成的二氧化碳最多
D.c點時,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的絕大部分能量貯存在ATP中
解析:選B 糖酵解發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,而不是線粒體中;b~c段溫度上升,呼吸速率迅速下降,說明酶發(fā)生熱變性的速率加快;氧氣與[H]反應(yīng)生成水,不生成二氧化碳;細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的絕大部分能量以熱能形式散失。
2.(2021·福州四校聯(lián)考)如圖是在密閉容器中不同質(zhì)量濃度的戊二醛(不影響溶液pH)對大水榕和香蕉草兩種沉水植物呼吸作用影響的實驗結(jié)果圖(不考慮無氧呼吸),下列有關(guān)分析正確的是(  )
A.該實驗中各組應(yīng)在溫度相同且有光的條件下進(jìn)行
B.隨著戊二醛質(zhì)量濃度升高,兩種沉水植物的呼吸速率在不斷上升
C.氧氣與有氧呼吸前兩個階段產(chǎn)生的NADPH結(jié)合生成水
D.實驗過程中每一組密閉容器內(nèi)水體pH逐漸減小
解析:選D 為避免光合作用和其他無關(guān)因素對實驗結(jié)果的干擾,該實驗中各組應(yīng)在溫度相同且無光的條件下進(jìn)行,A錯誤;隨著戊二醛質(zhì)量濃度的增大,溶解氧減少速率逐漸降低,說明兩種沉水植物有氧呼吸的強度在不斷減弱,B錯誤;在有氧呼吸過程中,氧氣與有氧呼吸前兩個階段產(chǎn)生的NADH結(jié)合生成水,C錯誤;由于兩種植物的細(xì)胞呼吸均產(chǎn)生CO2,CO2溶于水會使水體pH減小,D正確。
3.如圖表示O2濃度和溫度對洋蔥根尖細(xì)胞有氧呼吸速率的影響,下列敘述錯誤的是(  )
A.與a點相比,b點時與有氧呼吸相關(guān)酶的活性較低
B.與b點相比,限制c點有氧呼吸速率的因素有O2濃度和溫度
C.由圖可知,細(xì)胞有氧呼吸的最適溫度位于30 ℃~35 ℃之間
D.O2濃度不變,a點時適當(dāng)提高溫度,細(xì)胞有氧呼吸速率可能增大
解析:選C 當(dāng)O2濃度為60%時,有氧呼吸的速率在30 ℃時比20 ℃時的大,說明與a點相比,b點時與有氧呼吸相關(guān)酶的活性較低,A正確。當(dāng)O2濃度為20%時,c點升高溫度,有氧呼吸速率會增大,所以溫度影響有氧呼吸速率;當(dāng)溫度為15 ℃時增加O2濃度,有氧呼吸速率也會增大,所以O(shè)2濃度也會影響呼吸速率,B正確。分析題圖可知,在20 ℃、30 ℃、35 ℃三個溫度條件下,30 ℃且氧氣充足時有氧呼吸速率最高,說明有氧呼吸的最適宜溫度在20 ℃~35 ℃之間,而不是位于30 ℃~35 ℃之間,C錯誤。從圖中可以看出,30 ℃時可能最接近酶的最適溫度,如果酶的最適溫度是31 ℃,則適當(dāng)升高溫度會提高呼吸速率,D正確。
二、科學(xué)探究——細(xì)胞呼吸的方式和呼吸速率的測定
1.種子萌發(fā)時細(xì)胞呼吸類型的實驗探究
(1)實驗設(shè)計
欲確認(rèn)某生物的呼吸類型,應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置,如圖所示(以發(fā)芽種子為例)
(2)實驗結(jié)果預(yù)測和結(jié)論
實驗現(xiàn)象 結(jié)論
裝置一液滴 裝置二液滴
不動 不動 只進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸或種子已死亡
不動 右移 只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸
左移 右移 進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸
左移 不動 只進(jìn)行有氧呼吸或進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)乳酸的無氧呼吸
2.種子萌發(fā)時呼吸速率的測定
(1)實驗裝置
(2)指標(biāo)及原理
指標(biāo) 細(xì)胞呼吸速率常用單位時間內(nèi)CO2釋放量或O2吸收量來表示
原理 組織細(xì)胞呼吸作用吸收O2,釋放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器內(nèi)氣體壓強減小,刻度管內(nèi)的著色液左移。單位時間內(nèi)著色液左移的距離即表示呼吸速率
(3)物理誤差的校正
①如果實驗材料是綠色植物,整個裝置應(yīng)遮光處理,否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。
②如果實驗材料是種子,為防止微生物的細(xì)胞呼吸對實驗結(jié)果的干擾,應(yīng)對裝置及所測種子進(jìn)行消毒處理。
③為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,應(yīng)設(shè)置對照實驗,將所測的生物材料滅活(如將發(fā)芽的種子煮熟),其他條件均不變。
(4)實驗拓展:呼吸底物與著色液移動的關(guān)系
脂肪含氫量高,含氧量低,等質(zhì)量的脂肪與葡萄糖相比,氧化分解時耗氧量高,而產(chǎn)生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸時,產(chǎn)生的CO2量小于消耗的O2量,著色液移動更明顯。
[素養(yǎng)訓(xùn)練]
1.某同學(xué)將活酵母菌和淀粉溶液裝進(jìn)飲料瓶,預(yù)留1/3的空間后密封,觀察酵母菌發(fā)酵的變化并用表格進(jìn)行記錄。下列分析錯誤的是(  )
條件 原料 變化 產(chǎn)物 呼吸作用場所
酵母菌10 g(25 ℃) 淀粉溶液 瓶子膨脹,溶液出現(xiàn)氣泡,溶液變暖 甲 乙
A.甲包括水、酒精和CO2,乙為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
B.酵母菌一般以葡萄糖作為呼吸作用的底物
C.溶液出現(xiàn)氣泡和瓶子膨脹是產(chǎn)生大量CO2的結(jié)果
D.有機物經(jīng)酵母菌無氧呼吸分解后只轉(zhuǎn)化為ATP和熱能
解析:選D 由于瓶子已密封,酵母菌可同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸,產(chǎn)物(甲)有水、酒精和CO2,呼吸作用場所(乙)為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,A正確;酵母菌一般以葡萄糖作為呼吸作用的底物,B正確;溶液出現(xiàn)氣泡和瓶子膨脹的原因是呼吸作用產(chǎn)生了大量的CO2,C正確;有機物經(jīng)酵母菌發(fā)酵后,其釋放的能量,一部分用于合成ATP,一部分轉(zhuǎn)化為熱能,其物質(zhì)的變化是轉(zhuǎn)化成了酒精和CO2,D錯誤。
2.(2021·南平一模)如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(  )
A.將種子浸透的作用是增加種子細(xì)胞中結(jié)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(shè)放置煮熟種子的對照實驗裝置
解析:選D 將種子浸透的作用是增加種子細(xì)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(jìn)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(shè)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。
3.圖1所示是某同學(xué)為測定大豆種子呼吸速率所組裝的實驗裝置。請回答下列問題:
(1)設(shè)置乙裝置的目的是排除___________________________________________對實驗的干擾。
(2)實驗過程中有色液滴不斷向左移動時,________(填“能”或“不能”)說明有氧呼吸速率不斷增強。
(3)圖1所示裝置只能測出有氧呼吸速率,若要測出發(fā)芽的大豆種子的無氧呼吸,還需設(shè)置對照組實驗,對照組實驗裝置中以等量的蒸餾水代替濃NaOH溶液。圖2是根據(jù)兩組裝置的測量結(jié)果繪制的大豆種子萌發(fā)過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢。
對照組有色液滴的移動距離表示____________________________________。圖2顯示,在12~24 h期間,萌發(fā)種子的呼吸方式是________,第48 h后,萌發(fā)的種子O2吸收速率超過CO2釋放速率,其原因是細(xì)胞呼吸的底物中可能還有________等物質(zhì)。
解析:(1)裝置乙中裝入加熱殺死的大豆種子,可排除微生物的呼吸作用和環(huán)境因素如溫度、氣壓等對實驗的干擾。(2)實驗過程中發(fā)芽的大豆種子有氧呼吸消耗O2,產(chǎn)生的CO2被濃NaOH溶液吸收,導(dǎo)致甲裝置內(nèi)氣體體積變小,有色液滴不斷向左移動時,只能說明O2不斷被消耗,但不能說明有氧呼吸速率不斷增強。(3)對照組實驗裝置中以等量的蒸餾水代替濃NaOH溶液,有色液滴的移動距離表示大豆種子呼吸消耗O2與產(chǎn)生CO2的體積差。圖2中12~24 h期間,O2吸收速率基本不變,但CO2釋放速率增加,說明萌發(fā)種子主要進(jìn)行無氧呼吸,同時也進(jìn)行有氧呼吸。相同質(zhì)量的糖類和脂肪氧化分解時,脂肪由于氫含量較高,消耗的O2量較大,第48 h后,萌發(fā)的種子O2吸收速率超過CO2釋放速率,說明細(xì)胞呼吸的底物中可能還有脂肪等物質(zhì)。
答案:(1)微生物及環(huán)境因素 (2)不能 (3)大豆種子呼吸消耗的O2與釋放的CO2的差 有氧呼吸和無氧呼吸 脂肪
一、選擇題
1.下列關(guān)于葉肉細(xì)胞內(nèi)ATP的描述,正確的是(  )
A.ATP的結(jié)構(gòu)決定了其在葉肉細(xì)胞中不能大量儲存
B.光合作用產(chǎn)生的ATP可以為Mg2+進(jìn)入葉肉細(xì)胞直接提供能量
C.ATP水解失掉兩個磷酸基團(tuán)后,可以作為逆轉(zhuǎn)錄的原料
D.葡萄糖分子在線粒體內(nèi)徹底氧化分解,可以產(chǎn)生大量ATP
解析:選A ATP的結(jié)構(gòu)決定了其在細(xì)胞內(nèi)的含量很少;植物葉肉細(xì)胞吸收Mg2+的方式是主動運輸,需要消耗來自呼吸作用產(chǎn)生的ATP提供能量,光合作用產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應(yīng);ATP水解,失去兩個磷酸后為腺嘌呤核糖核苷酸,可作為轉(zhuǎn)錄的原料之一;葡萄糖水解為丙酮酸發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。
2.磷酸肌酸主要儲存于動物和人的肌細(xì)胞中,是一種高能磷酸化合物,ATP和磷酸肌酸在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化式為,磷酸肌酸(C~P)+ADP??ATP+肌酸(C)
下列相關(guān)敘述錯誤的是(  )
A.磷酸肌酸是能量的一種儲存形式,是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)
B.磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化相偶聯(lián)
C.肌肉收縮時,在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相對穩(wěn)定
D.可推測生物體內(nèi)還存在著其他的高能磷酸化合物,如GTP、CTP等
解析:選A ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì),磷酸肌酸不是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì);據(jù)題干可知,磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化相偶聯(lián);肌肉收縮時,磷酸肌酸可轉(zhuǎn)化為ATP,故可使ATP的含量保持相對穩(wěn)定;生物體內(nèi)還存在著其他的高能磷酸化合物,如GTP、CTP等。
3.(2021·泉州質(zhì)檢)下圖表示呼吸作用過程中葡萄糖分解的兩個途徑。酶1、酶2和酶3依次分別存在于(  )
A.線粒體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
B.線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
D.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
解析:選C 在呼吸作用中,葡萄糖分解產(chǎn)生丙酮酸的過程在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中發(fā)生,所以酶1存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);有氧呼吸第二、三階段在線粒體中進(jìn)行,所以酶2存在于線粒體;無氧呼吸都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,所以酶3存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。
4.(2020·浙江選考)酵母菌細(xì)胞呼吸的部分過程如圖所示,①~③為相關(guān)生理過程。下列敘述正確的是(  )
A.①釋放的能量大多貯存在有機物中
B.③進(jìn)行的場所是細(xì)胞溶膠和線粒體
C.發(fā)生①③時,CO2釋放量大于O2吸收量
D.發(fā)酵液中的酵母菌在低氧環(huán)境下能進(jìn)行①②和①③
解析:選D ①釋放的少量能量中大部分以熱能形式散失,有少部分合成ATP,A錯誤;③進(jìn)行的場所是線粒體,B錯誤;①③是需氧呼吸,CO2釋放量等于O2吸收量,C錯誤;酵母菌是兼性厭氧菌,既能進(jìn)行需氧呼吸也能進(jìn)行厭氧呼吸,所以發(fā)酵液中的酵母菌在低氧環(huán)境下能進(jìn)行①②和①③,D正確。
5.(2021·天津模擬)按下表設(shè)計進(jìn)行實驗。分組后,在相同的適宜條件下培養(yǎng)8~10小時。對實驗結(jié)果進(jìn)行預(yù)測,下列敘述正確的是(  )
實驗材料 取樣 處理 分組 培養(yǎng)液 供氧情況
適宜濃度 酵母菌液 50 mL 破碎細(xì)胞(細(xì)胞器完整) 甲 25 mL 75 mL 無氧
乙 25 mL 75 mL 通氧
50 mL 未處理 丙 25 mL 75 mL 無氧
丁 25 mL 75 mL 通氧
A.甲組不產(chǎn)生CO2而乙組產(chǎn)生
B.甲組的酒精產(chǎn)量與丙組相同
C.丁組能量轉(zhuǎn)換率與丙組相同
D.丁組的氧氣消耗量大于乙組
解析:選D 分析表格可知,甲、丙兩組均為無氧環(huán)境,則酵母菌細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2。乙、丁兩組均為有氧環(huán)境,則酵母菌細(xì)胞主要進(jìn)行有氧呼吸。破碎細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中酶的濃度較低,所以甲、乙兩組的反應(yīng)速度較慢。酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都能產(chǎn)生CO2,A錯誤;甲組反應(yīng)速度慢,則甲組的酒精產(chǎn)量小于丙組,B錯誤;有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)高于無氧呼吸,C錯誤;乙、丁兩組均進(jìn)行有氧呼吸,乙組反應(yīng)速度較慢,因此,其氧氣消耗量低于丁組,D正確。
6.人的肌肉組織分為快肌纖維和慢肌纖維兩種,快肌纖維幾乎不含有線粒體,與短跑等劇烈運動有關(guān);慢肌纖維與慢跑等有氧運動有關(guān)。下列敘述錯誤的是(  )
A.慢跑時慢肌纖維產(chǎn)生的ATP,主要來自線粒體內(nèi)膜
B.短跑時快肌纖維無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸,故產(chǎn)生酸痛感覺
C.兩種肌纖維均可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生丙酮酸、[H]和ATP
D.消耗等摩爾葡萄糖,快肌纖維比慢肌纖維產(chǎn)生的ATP多
解析:選D 由題意知,慢肌纖維與慢跑等有氧運動有關(guān),有氧呼吸的能量主要來自第三階段,場所是線粒體內(nèi)膜,A正確;快肌纖維幾乎不含有線粒體,主要進(jìn)行無氧呼吸,無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸,故產(chǎn)生酸痛感覺,B正確;有氧呼吸和無氧呼吸第一階段完全相同,都產(chǎn)生丙酮酸、[H]和ATP,C正確;快肌纖維幾乎不含有線粒體,所以進(jìn)行無氧呼吸,消耗等摩爾葡萄糖,無氧呼吸產(chǎn)生的ATP少,D錯誤。
7.下列涉及ATP的相關(guān)敘述,錯誤的是(  )
A.苯和乙醇的跨膜運輸都不需要消耗ATP
B.ATP中的A代表腺苷,由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成
C.細(xì)胞中ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機制,是生物界的共性
D.葡萄糖和果糖合成蔗糖為放能反應(yīng),此反應(yīng)正常進(jìn)行需要ATP提供能量
解析:選D 苯和乙醇通過自由擴散出入細(xì)胞,其跨膜運輸都不需要消耗ATP,A正確;ATP中的A代表腺苷,由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成,B正確;所有生物均以ATP作為生命活動的直接能源物質(zhì),說明生物界具有統(tǒng)一性,C正確;葡萄糖和果糖合成蔗糖為吸能反應(yīng),D錯誤。
8.(2021年1月新高考8省聯(lián)考·廣東卷)下列所述生產(chǎn)與生活中的做法,合理的是(  )
A.做面包時加入酵母菌并維持密閉狀態(tài)
B.水稻田適時排水曬田以保證根系通氣
C.白天定時給栽培大棚通風(fēng)以保證氧氣供應(yīng)
D.用不透氣的消毒材料包扎傷口以避免感染
解析:選B 做面包時加入酵母菌是因為酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生二氧化碳使面包松軟多孔,由于酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精,故不能維持密閉狀態(tài);水稻田適時排水曬田的目的是保證根系通氣,防止根系細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生酒精,造成毒害;白天定時給栽培大棚通風(fēng)的目的是保證二氧化碳的供應(yīng),利于植物進(jìn)行光合作用;用透氣的消毒材料包扎傷口以抑制厭氧菌大量繁殖,避免感染。
9.某科研小組為探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式,進(jìn)行了如圖所示實驗(假設(shè)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的熱量不會使瓶中氣壓升高),開始時溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色基本不變,反應(yīng)一段時間后溶液顏色由藍(lán)變綠再變黃。下列有關(guān)分析正確的是(  )
A.溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃說明酵母菌的呼吸強度在增強
B.溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色一開始不變是因為酵母菌只進(jìn)行了有氧呼吸
C.14C6H12O6不能進(jìn)入線粒體,故線粒體中不能檢測出放射性
D.實驗過程中酵母菌細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部來自線粒體
解析:選B 溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃說明酵母菌呼吸產(chǎn)生的CO2增多,A錯誤;溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色一開始不變是因為酵母菌只進(jìn)行了有氧呼吸,瓶中壓強不變,B正確;14C6H12O6不能進(jìn)入線粒體,但其分解形成的丙酮酸能進(jìn)入線粒體,因此線粒體中能檢測出放射性,C錯誤;實驗過程中酵母菌細(xì)胞呼吸釋放的CO2來自有氧呼吸第二階段和無氧呼吸第二階段,場所是線粒體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),D錯誤。
10.將一些蘋果儲藏在密閉容器中,較長時間后會聞到酒香。當(dāng)通入不同濃度的O2時,其O2的消耗量和CO2的產(chǎn)生量如表所示。若細(xì)胞呼吸的底物都是葡萄糖,則下列敘述錯誤的是(  )
O2濃度(%) a b c d e
CO2產(chǎn)生量(mol/min) 1.2 1.0 1.3 1.6 3.0
O2的消耗量(mol/min) 0 0.5 0.7 1.2 3.0
A.O2濃度為a時,蘋果的細(xì)胞呼吸只在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行
B.O2濃度為c時,蘋果產(chǎn)生酒精的速率為0.6 mol/min
C.O2濃度為d時,消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精發(fā)酵
D.O2濃度為b時,較適宜于蘋果的儲藏
解析:選C O2濃度為a時,蘋果的細(xì)胞呼吸為無氧呼吸,只在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行;O2濃度為c時,無氧呼吸產(chǎn)生CO2的速率為1.3-0.7=0.6(mol/min),所以蘋果產(chǎn)生酒精的速率為0.6 mol/min;O2濃度為d時,有氧呼吸每分鐘產(chǎn)生的CO2的量為1.2 mol,所以有氧呼吸每分鐘消耗的葡萄糖的量為0.2 mol,無氧呼吸每分鐘產(chǎn)生的CO2的量為0.4 mol,所以無氧呼吸每分鐘消耗的葡萄糖的量為0.2 mol,故消耗的葡萄糖中有1/2用于酒精發(fā)酵;由表可知,O2濃度為b時,呼吸作用強度最低,此濃度較適合蘋果的儲存。
二、非選擇題
11.(2021年1月新高考8省聯(lián)考·重慶卷)如圖為某運動員劇烈運動時,肌肉收縮過程中部分能量代謝的示意圖。
據(jù)圖回答下列問題:
(1)由圖可知,肌肉收縮最初的能量來自細(xì)胞中的____________________,該物質(zhì)的產(chǎn)生部位有____________________。
(2)圖中曲線B代表的細(xì)胞呼吸類型是____________,判斷依據(jù)是___________________________________________,該反應(yīng)產(chǎn)物是____________。
(3)足球運動員為提高運動能力,通常進(jìn)行3到4周的高原訓(xùn)練,這種訓(xùn)練方式主要提高C的能力,原因是_____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)肌肉收縮最初的能量應(yīng)來自細(xì)胞中的存量ATP直接水解提供能量,人體細(xì)胞中ATP的產(chǎn)生部位有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。(2)由題圖分析可知,曲線B代表的過程可在較短時間內(nèi)提供能量,是在細(xì)胞呼吸的第一階段產(chǎn)生的能量,但隨著運動時間的延長無法持續(xù)提供能量,說明這不是人體主要的呼吸類型,應(yīng)是無氧呼吸,人體內(nèi)無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸。(3)運動員為提高運動能力,進(jìn)行高原訓(xùn)練,目的是提高血液中紅細(xì)胞的含量,從而提高血液的運氧能力,使機體的有氧呼吸功能增加,有助于提高運動員的運動能力。
答案:(1)(存量)ATP 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體 (2)無氧呼吸 該過程可在較短時間內(nèi)提供能量,是在細(xì)胞呼吸的第一階段產(chǎn)生的能量,但隨著運動時間的延長無法持續(xù)提供能量,說明這不是人體主要的呼吸類型 乳酸 (3)高原環(huán)境下空氣中的O2含量低,人體內(nèi)會通過增殖、分化產(chǎn)生更多的紅細(xì)胞,提高血液的運氧能力,使機體的有氧呼吸功能增加,有助于提高運動員的運動能力
12.地下黑作坊用病死豬肉腌制的臘肉往往含有大量的細(xì)菌,可利用“熒光素—熒光素酶生物發(fā)光法”對市場中臘肉含細(xì)菌多少進(jìn)行檢測:①將臘肉研磨后離心處理,取一定量上清液放入分光光度計(測定發(fā)光強度的儀器)反應(yīng)室內(nèi),加入適量的熒光素和熒光素酶,在適宜條件下進(jìn)行反應(yīng);②記錄發(fā)光強度并計算ATP含量;③測算出細(xì)菌數(shù)量。分析并回答下列問題:
(1)熒光素接受________提供的能量后就被激活,在熒光素酶的作用下形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。根據(jù)發(fā)光強度可以計算出生物組織中ATP的含量,原因是發(fā)光強度與ATP含量成________(填“正比”或“反比”);根據(jù)ATP含量進(jìn)而測算出細(xì)菌數(shù)量的依據(jù)是每個細(xì)菌細(xì)胞中ATP含量________________。
(2)“熒光素—熒光素酶生物發(fā)光法”中涉及的能量轉(zhuǎn)換是__________________;生物細(xì)胞中ATP的水解一般與__________(填“吸能反應(yīng)”或“放能反應(yīng)”)相聯(lián)系。
(3)研究人員用不同條件處理熒光素酶后,測定酶濃度與發(fā)光強度的關(guān)系如圖所示。
其中高濃度鹽溶液經(jīng)稀釋后酶活性可以恢復(fù),高溫和Hg2+處理后酶活性不可恢復(fù)。若要節(jié)省熒光素酶的用量,可以使用________處理;Hg2+處理后酶活性降低可能是因為________________________________________________________________________。
解析:(1)ATP是直接能源物質(zhì),由題意可知,其提供的能量可激活熒光素,ATP越多,被激活的熒光素越多,發(fā)光越強,即發(fā)光強度與ATP含量成正比;每個細(xì)菌的代謝強度基本相同,所產(chǎn)生的ATP含量也大致相同且相對穩(wěn)定。(2)ATP中的能量是活躍的化學(xué)能,氧化熒光素發(fā)光時的能量是光能,能量轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能→光能。ATP水解釋放出來的能量可供各種吸能反應(yīng)所需。(3)Mg2+處理后熒光素酶活性增強,故若要節(jié)省熒光素酶的用量,可用Mg2+處理,Hg2+處理后酶活性降低可能是因為Hg2+破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)。
答案:(1)ATP 正比 大致相同且相對穩(wěn)定 (2)化學(xué)能→光能 吸能反應(yīng) (3)Mg2+ Hg2+破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)
13.圖甲是細(xì)胞內(nèi)部分生命活動示意圖,其中①、②、③、④表示生理過程,A、B、C、D表示生命活動產(chǎn)生的物質(zhì)。圖乙是某植物的非綠色器官CO2釋放量和O2吸收量的變化。請據(jù)圖回答下列相關(guān)問題:
(1)圖甲中在生物膜上發(fā)生的生理過程是________(填數(shù)字),A表示________,D表示________。產(chǎn)生能量最多的生理過程是________(填數(shù)字)。
(2)圖乙中只完成圖甲中生理過程①、②、③的O2濃度是________。圖乙中最適合儲存水果或蔬菜的O2濃度是________。
(3)O2濃度為b時,植物細(xì)胞無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的________倍。
解析:(1)圖甲中生理過程①為呼吸作用第一階段,發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中;生理過程②為有氧呼吸的第二階段,發(fā)生的場所為線粒體基質(zhì);生理過程③為有氧呼吸的第三階段,發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,其產(chǎn)生的能量最多;生理過程④為無氧呼吸第二階段。A物質(zhì)是丙酮酸,B物質(zhì)為[H],C物質(zhì)為乙醇,D物質(zhì)為乳酸。(2)圖乙中O2濃度為a時,該器官沒有吸收O2,只有CO2生成,因此植物細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸;O2濃度為d時,O2吸收量和CO2釋放量相等,植物細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸;O2濃度為b和c時,CO2的釋放量大于O2的吸收量,則植物細(xì)胞同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸。O2濃度為c時,植物細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用釋放的CO2量最少,是儲存水果或蔬菜的最佳O2濃度。(3)O2濃度為b時,O2吸收量為3,則有氧呼吸產(chǎn)生CO2的量為3,無氧呼吸產(chǎn)生CO2的量為5,根據(jù)有氧呼吸與無氧呼吸的化學(xué)反應(yīng)式可知植物細(xì)胞無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍。
答案:(1)③ 丙酮酸 乳酸 ③ (2)d c (3)5
14.由于萌發(fā)的種子所占體積小,代謝水平高,因此,常用作生物實驗材料。下面三個裝置以萌發(fā)的種子為材料,研究呼吸作用的產(chǎn)物及方式。據(jù)圖回答下列問題:
(1)為排除微生物對實驗結(jié)果的干擾,常將萌發(fā)的種子進(jìn)行________處理。
(2)為使實驗結(jié)果科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),應(yīng)設(shè)置對照實驗。結(jié)合上述三套實驗裝置,確定實驗?zāi)康模⒋_定對照實驗的設(shè)置情況(將①~⑥補充完整):
裝置 實驗?zāi)康?對照實驗的設(shè)置情況
甲 ① ②
乙 ③ ④
丙 ⑤ ⑥
①______________________,②______________________________,
③______________________,④_______________________________,
⑤______________________,⑥_______________________________。
(3)增設(shè)對照實驗后,乙組兩個裝置中有色液滴如何移動,證明萌發(fā)的種子既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)為排除微生物呼吸作用的影響,種子必須進(jìn)行消毒處理。(2)從三個裝置中所給的儀器可以判斷出待觀測指標(biāo),再根據(jù)待觀測指標(biāo)推斷出實驗?zāi)康模蓪嶒災(zāi)康拇_定出對照實驗的設(shè)置情況。甲裝置:溫度計→測定萌發(fā)種子是否產(chǎn)生熱量→根據(jù)題目推斷出實驗?zāi)康臑椤疤骄亢粑饔檬欠癞a(chǎn)生熱量”→對照實驗應(yīng)為不能進(jìn)行呼吸作用的“死種子”。乙裝置:有色液滴移動情況→容器內(nèi)氣體體積變化情況→根據(jù)題目推斷出實驗?zāi)康臑椤疤骄棵劝l(fā)種子的呼吸作用方式”→NaOH溶液吸收CO2,可更換為不吸收CO2的清水作為對照。丙裝置:澄清的石灰水能否變混濁→是否產(chǎn)生CO2→根據(jù)題目推斷出實驗?zāi)康臑椤疤骄糠N子的呼吸作用是否產(chǎn)生CO2”→對照實驗應(yīng)為不能進(jìn)行呼吸作用的“死種子”。(3)乙裝置增設(shè)對照實驗后,在含NaOH溶液的裝置中,無論有氧呼吸還是無氧呼吸所產(chǎn)生的CO2都被NaOH溶液吸收,而O2消耗會使裝置中氣體體積減小,故有色液滴左移。在含清水的裝置中進(jìn)行的有氧呼吸不會引起裝置中氣體體積變化,但是無氧呼吸會使裝置中氣體體積變大,故有色液滴右移。
答案:(1)消毒 (2)①探究呼吸作用是否產(chǎn)生熱量 
②等量的加熱殺死并冷卻至常溫的萌發(fā)種子 ③探究萌發(fā)種子的呼吸作用方式 ④將NaOH溶液換成等量的清水 ⑤探究種子的呼吸作用是否產(chǎn)生CO2 ⑥等量的加熱殺死的萌發(fā)的種子 (3)含NaOH溶液的裝置中有色液滴左移,含清水的裝置中有色液滴右移

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