【生物】2020届 一轮复习 人教版 ATP与细胞呼吸 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 ATP与细胞呼吸 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 ATP与细胞呼吸 学案 考纲、考情——知考向 核心素养——提考能 最新考纲 ‎1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。‎ ‎2.细胞呼吸(Ⅱ)。‎ ‎3.实验：探究酵母菌的呼吸方式。‎ 生命观念 物质与能量观：ATP是直接能源物质，‎ ATP的来源包括细胞呼吸、光合作用等 全国卷考情 ‎2018·全国卷Ⅱ(4)、2018·全国卷Ⅲ(5)、‎ ‎2016·全国卷Ⅰ(29)、2015·全国卷Ⅱ、‎ ‎2013·全国卷Ⅱ 科学思维 分类与比较：比较有氧呼吸和无氧呼吸场所、过程的不同 科学探究 实验设计与实验结果分析：探究有氧和无氧条件下酵母菌的呼吸方式 设计实验探究生物材料呼吸类型 考点一　ATP的结构、功能和作用 ‎1.ATP的结构 归纳如下：‎ ‎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。‎ ‎(2)ATP和ADP的相互转化过程比较 ‎1.据图分析ATP的结构和特点 ‎(1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？‎ 提示　图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为“核糖”。‎ ‎(2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？‎ 提示　图示b为普通磷酸键，c、d则为高能磷酸键，其中d处的键最易断裂和重建。‎ ‎(3)图示框e的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？‎ 提示　图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。‎ ‎2.下图表示ATP产生量与O2供给量的关系，请思考：‎ ‎(1)图中A点、AB段含义是什么？‎ ‎(2)图中BC段限制因子可能有哪些？‎ ‎(3)若用上图模式表示哺乳动物成熟红细胞中ATP产生量与O2供给量关系，应如何绘制？‎ 提示　(1)、(2)如图所示 ‎(3)如图所示(哺乳动物成熟红细胞通过无氧呼吸产生ATP，与O2无关)‎ 教材高考 ‎1.高考重组　判断正误 ‎(1)成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量(2018·全国卷Ⅲ，2A)(　　)‎ ‎(2)叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶(2018·全国卷Ⅰ，1A)(　　)‎ ‎(3)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成(2017·海南卷，5A)(　　)‎ ‎(4)含有2个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一(2016·海南卷，11A)(　　)‎ ‎(5)DNA与ATP中所含元素的种类相同(2015·全国卷，1A)(　　)‎ 提示　(1)×　细胞增殖过程涉及很多生物化学反应，某些过程如DNA的复制等都会消耗能量。‎ ‎(2)√‎ ‎(3)×　淀粉水解过程中不伴随产生ATP。‎ ‎(4)×　不含高能磷酸键的AMP是RNA的基本组成单位之一。‎ ‎(5)√‎ ‎2.教材·拓展·拾遗 ‎(教材P88“问题探讨”，P90“思考与讨论”改编)请思考下列与ATP相关的问题：‎ ‎(1)萤火虫发光的过程有能量转换吗？“发光”对萤火虫有何生物学意义？‎ 提示　有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。‎ ‎(2)有人将糖类和脂肪比作“大额支票”，而将ATP比作“现金”，你认为有科学道理吗？请说明理由。‎ 提示　有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，方能被细胞直接利用。‎ ‎　巧借ATP的结构和功能，考查结构与功能观 ‎1.(2016·全国卷Ⅰ，29)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：‎ ‎(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。‎ ‎(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”、“β”或“γ”)位上。‎ 解析　(1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在α位上。‎ 答案　(1)γ　(2)α ‎2.细胞中某生命活动过程和某物质结构如图所示，下列叙述错误的是(　　)‎ A.在肌肉收缩时，图1所示过程释放的能量可使肌肉中的能量增加，形状改变 B.③处的化学键较②处不稳定，且所含的能量也较多 C.ATP中的结构①即图2中的A，该结构在RNA中也存在 D.ADP失去一个磷酸基团之后，即可用于图2中物质的合成 解析　图1所示过程为ATP的水解过程，其中①是腺嘌呤，②是普通化学键，③是高能磷酸键；图2为DNA的结构模式图。ADP失去一个磷酸基团之后为腺嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA的原料之一，不能用于图2中物质(DNA)的合成。‎ 答案　D ‎　围绕ATP和ADP的相互转化考查结构与功能观 ‎3.如图是ATP中磷酸键逐级水解的过程图。据下图判断，有关叙述正确的是(　　)‎ A.甲为ADP，大肠杆菌体内ATP→甲过程发生在线粒体中 B.催化丙→乙→甲过程的酶与酶3、酶2相同 C.酶1、酶2和酶3催化的反应均伴有能量释放，且乙→丙释放的能量最少 D.物质丙是构成RNA的基本组成物质之一 解析　图中甲为ADP，大肠杆菌是原核生物，细胞中没有线粒体，A错误；酶具有专一性，酶2和酶3分别是催化甲→乙和乙→丙的酶，催化丙→乙→甲过程的酶是另一种酶，它们不相同，B错误；物质丙为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，物质乙为腺嘌呤核糖核苷酸，物质乙是构成RNA的基本组成物质之一，D错误。‎ 答案　C ‎4.下面是生物界中能量通货——ATP的“循环”示意图。相关叙述正确的是(　　)‎ A.组成图中“M”和“N”的元素与动植物体内重要储能物质的组成元素相同 B.图中①过程消耗的能量1可来自光能，②过程释放的能量2可转化成光能 C.图中“能量2”能为葡萄糖进入人成熟的红细胞直接提供能量 D.代谢旺盛的细胞内ATP含量较多，代谢缓慢的细胞内ADP含量较多 解析　图中“M”指的是腺嘌呤，“N”指的是核糖，前者含有氮元素，脂肪是动植物体内的重要储能物质，不含氮元素，A错误；葡萄糖进入人成熟的红细胞的跨膜运输方式为协助扩散，而协助扩散不消耗能量，C错误；ATP含量在细胞内处于动态平衡状态，代谢旺盛和代谢缓慢的细胞内ATP与ADP之间“循环”的快慢有差别，而不是含量方面有差别，D错误。‎ 答案　B ATP与ADP的相互转化，并非简单的可逆反应：从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。　　　 ‎ 考点二　细胞呼吸的方式及过程 ‎1.探究酵母菌细胞呼吸的方式 ‎(1)实验原理 ‎①酵母菌：酵母菌是一种单细胞真菌，其代谢类型是兼性厌氧型，可用于研究细胞呼吸的不同方式。‎ ‎②细胞呼吸产物的检测 ‎(2)实验装置图 ‎(3)产物检测实验现象 条件 澄清的石灰水的变化/出现变化的时间 重铬酸钾—浓硫酸溶液 甲组(有氧)‎ 变混浊/快 无变化 乙组(无氧)‎ 变混浊/慢 出现灰绿色 ‎(4)实验结论 ‎(1)实验设计需遵循对照原则，此实验为何不设置对照组？‎ 提示　此实验为对比实验，对比实验不另设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对照得出实验结论。‎ ‎(2)上述装置图甲中空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是什么？‎ 提示　图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是消除CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的CO2确是由酵母菌有氧呼吸产生的。‎ ‎(3)装置图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是什么？‎ 提示　该目的是耗尽氧气，以确保B瓶处于“无氧”状态。‎ ‎2．细胞的有氧呼吸 ‎(1)过程图解 ‎(2)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)‎ ‎3．无氧呼吸 ‎4．不同生物无氧呼吸产物 教材高考 ‎1．高考重组　判断正误 ‎(1)与风干前相比风干种子中细胞呼吸作用的强度高(2018·全国卷Ⅱ，4C)(　　)‎ ‎(2)与风干前相比风干种子中有机物的消耗减慢(2018·全国卷Ⅱ，4A)(　　)‎ ‎(3)在制作果酒的实验中，将葡萄汁液装满整个发酵装置(2018·北京卷，4A)(　　)‎ ‎(4)破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧环境中(2013·全国卷Ⅱ，3C)(　　)‎ 提示　(1)×　种子风干后呼吸强度较弱 ‎(2)√‎ ‎(3)×　酵母菌是异养兼性厌氧型菌，制作果酒利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精，但初期酵母菌需通过有氧呼吸进行大量繁殖，故葡萄汁装入发酵瓶时，需留有大约1/3的空间。‎ ‎(4)×　破伤风芽孢杆菌为厌氧菌，适宜生活在无氧环境中。‎ ‎2．教材·拓展·拾遗 ‎(1)(必修1教材P94“小字内容及相关信息”改编)1 mol葡萄糖彻底氧化分解及分解成乳酸时分别释放多少能量？其中有多少能量储存于ATP中？两者有何差异及共性？热能散失是否是能源浪费？‎ 提示　1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量2 870 kJ中有1 161 kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。而1 mol葡萄糖分解成乳酸时释放196.65 kJ能量有61.08 kJ左右转移至ATP中，两者的共性是多数能量以热能形式散失，差异是彻底氧化分解释放能量较多，热能散失是维持体温所必需的，并非能源浪费。‎ ‎(2)(教材P95“旁栏思考题”改编)用酵母菌酿制的葡萄酒，其酒精度为何只能维持在12%～16%?‎ 提示　一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下，随着发酵产物(如酒精)的增多，营养物质的减少以及pH发生变化等的影响，它的繁殖速率逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终就会停止。故葡萄酒的酒精度不会继续上升。‎ ‎[重点·串讲整合]‎ 细胞呼吸方式或类型的判定 ‎(1)判断细胞呼吸方式的三大依据 ‎(2)“实验法”判断生物呼吸类型 ‎①装置 ‎②实验原理 ‎③结果分析与判定 ‎④物理误差的校正，为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，设置如图所示的丙装置，(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。)‎ 装置丙 ‎[点悟]　(1)若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。‎ ‎(2)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。‎ ‎(3)如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。‎ ‎　有氧呼吸、无氧呼吸的过程 ‎1.(2018·全国卷Ⅲ，5)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)‎ A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸 B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失 C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸 D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP 解析　植物在黑暗中既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸，A正确；食物链上某一营养级同化的能量大部分用于呼吸消耗，B正确；对于以糖类为底物的呼吸作用来说，有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物为乳酸或者酒精和CO2，C错误；植物光合作用的光反应阶段、有氧呼吸过程的第一、第二、第三阶段以及无氧呼吸第一阶段都可以合成ATP，D正确。‎ 答案　C ‎2.下图为细胞呼吸过程简图，其中①～⑤为不同过程。下列叙述正确的是(　　)‎ A.原核细胞的过程①发生在细胞质基质，真核细胞的过程③发生在线粒体基质 B.酵母菌在有氧条件下会发生图中①②③过程，无氧条件下发生图中①④⑤过程 C.图中[H]存在的形式主要为NADPH，过程④⑤不产生ATP D.②④⑤过程存在差异的主要原因是起催化作用的酶不同 解析　过程③为有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，A错误；有氧条件下酵母菌会发生有氧呼吸，即图中①②③过程，酵母菌的无氧呼吸产生酒精和CO2，不产生乳酸，B错误；图中[H]存在的形式主要为NADH，无氧呼吸只在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP，过程④⑤不产生ATP，C错误；丙酮酸在不同酶的催化下生成不同的产物，D正确。‎ 答案　D ‎　围绕细胞呼吸类型判定考查科学思维与科学探究能力 ‎3.不同种类的生物在不同的条件下，细胞呼吸方式不同。若分解底物是葡萄糖，下列对细胞呼吸方式的判断错误的是(　　)‎ A.若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸 B.若既不吸收O2同时也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡 C.若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸 D.若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 解析　若既不吸收O2也不释放CO2，也有可能是进行无氧呼吸中的乳酸发酵，B错误；细胞进行有氧呼吸时释放的CO2量等于O2的吸收量，若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，C正确；细胞只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸时，CO2的释放量等于O2的吸收量，D正确。‎ 答案　B ‎4.将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48 h后，贮藏在温度为1 ℃的冷库内，另一份则始终贮藏在1 ℃的冷库内。从采摘后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到如图所示的曲线。下列结论正确的是(　　)‎ A.贮藏前用CO2处理后的蓝莓无法进行无氧呼吸 B.第10 d时，细胞中的ATP完全来自线粒体 C.第20 d未处理组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组 D.第40 d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多 解析　根据曲线中第10 d后二氧化碳与氧气的比值大于1可知，两组蓝莓均可进行无氧呼吸，A错误；第10 d时二氧化碳与氧气的比值等于1，细胞中进行有氧呼吸，此时细胞中的ATP来自线粒体和细胞质基质，B错误；第20 d，未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值更大，说明未处理组蓝莓无氧呼吸释放的二氧化碳量更多，因此，未处理组蓝莓无氧呼吸产生的乙醇量高于CO2处理组，C正确；第40 d，未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值为2，假设有氧呼吸吸收的氧气量为a，则无氧呼吸释放的二氧化碳量也为a，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式，可以得出有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量分别为a/6、a/2，D错误。‎ 答案　C 考点三　细胞呼吸的影响因素及应用 影响呼吸作用的4大外界因素 ‎(1)温度 ‎(2)O2浓度 ‎ ‎ ‎(3)CO2浓度 ‎(4)水 ‎　围绕细胞呼吸的影响因素考查科学思维的能力 ‎1.如图是向含有葡萄糖的酵母菌培养液中通入不同浓度的O2后，CO2的产生量和O2的消耗量的变化曲线(假设酵母菌只以葡萄糖作为细胞呼吸底物)。据图判断，下列分析错误的是(　　)‎ A.曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示CO2的产生量和O2的消耗量 B.O2浓度为b时，约有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵 C.O2浓度为c时，酵母菌产生的CO2全部来自线粒体基质 D.O2浓度为d时，细胞呼吸产生的[H]都在线粒体内膜上被消耗 解析　分析曲线图可知，随着O2浓度的增加，有氧呼吸会增强，消耗的O2将逐渐增多，由此可推知曲线Ⅱ表示O2的消耗量，则曲线Ⅰ表示CO2的产生量，A正确；分析题图可知，在O2浓度为b时，酵母菌有氧呼吸消耗6 moL O2，根据有氧呼吸反应式可推知有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖、产生6 mol CO2，而图中对应的CO2产生量是10 mol，由此推断此条件下酵母菌无氧呼吸产生CO2的量为10－6＝4(mol)，再根据无氧呼吸反应式可推知酵母菌无氧呼吸消耗了2 mol葡萄糖，由此判定O2浓度为b时，约有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵，B正确；O2浓度为c时，酵母菌产生的CO2量大于消耗的O2量，说明此时酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则酵母菌产生的CO2来自细胞质基质和线粒体基质，C错误；O2浓度为d时，酵母菌产生的CO2量等于消耗的O2量，说明此时 酵母菌只进行有氧呼吸，则细胞呼吸产生的[H]都在线粒体内膜上被消耗，D正确。‎ 答案　C ‎2.将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48 h后，贮藏在温度为1 ℃的冷库内，另一份则始终贮藏在1 ℃的冷库内。从采摘后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到如图所示的曲线。下列结论正确的是(　　)‎ A.贮藏前用CO2处理后的蓝莓无法进行无氧呼吸 B.第10 d时，细胞中的ATP完全来自线粒体 C.第20 d未处理组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组 D.第40 d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多 解析　根据曲线中第10 d后二氧化碳与氧气的比值大于1可知，两组蓝莓均可进行无氧呼吸，A错误；第10 d时二氧化碳与氧气的比值等于1，细胞中进行有氧呼吸，此时细胞中的ATP来自线粒体和细胞质基质，B错误；第20‎ ‎ d，未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值更大，说明未处理组蓝莓无氧呼吸释放的二氧化碳量更多，因此，未处理组蓝莓无氧呼吸产生的乙醇量高于CO2处理组，C正确；第40 d，未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值为2，假设有氧呼吸吸收的氧气量为a，则无氧呼吸释放的二氧化碳量也为a，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式，可以得出有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量分别为a/6、a/2，D错误。‎ 答案　C ‎　围绕细胞呼吸原理及应用考查社会责任 ‎3.为了延长果蔬等农产品的贮藏时间，下列措施或说法中错误的是(　　)‎ A.保持无氧环境，抑制有氧呼吸 B.降低温度，但温度不宜太低 C.在密闭容器中贮藏时，增加容器中氮气的浓度 D.抑制呼吸作用，减少有机物的消耗 解析　选项A，保持无氧环境，农产品进行无氧呼吸，会消耗有机物，同时产生大量的酒精或乳酸，对产品的贮藏反而不利。选项B，降低温度可以抑制呼吸作用，但温度不宜太低。选项C、D，密闭容器中，贮藏时增加容器中氮气的浓度相当于降低了氧气的浓度，能抑制有氧呼吸，减少有机物的消耗。‎ 答案　A ‎4.细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中。下表中有关措施与对应的目的不恰当的是(　　)‎ 选项 应　用 措　施 目　的 A 种子储存 晒干 降低自由水含量，降低细胞呼吸强度 B 乳酸菌制作酸奶 密封 加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵 C 水果保鲜 零下低温 降低酶的活性，降低细胞呼吸 D 栽种庄稼 疏松土壤 促进根有氧呼吸，利于吸收无机盐 解析 ‎　种子的储存，必须降低自由水含量，使种子处于晒干状态，从而使细胞呼吸降低，以减少有机物的消耗，A正确；乳酸菌是严格厌氧的微生物，整个过程要严格密封，以加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵，B正确；水果保鲜的目的是既要保持水分，又要降低酶的活性以减少通过呼吸作用消耗的有机物，因此需要零上低温贮存，零下低温会导致细胞受损，C错误；栽种庄稼，疏松土壤，可以提高土壤中氧气的含量，有利于根细胞的有氧呼吸，从而为根吸收矿质离子提供更多的能量，D正确。‎ 答案　C 澄清易混易错·强化科学思维 ‎[易错易混]‎ 易错点1　ATP并非细胞中唯一的直接能源物质 点拨　除ATP外细胞中直接能源物质还有GTP、CTP、UTP等。‎ 易错点2　误认为耗能时ATP分解大于ATP合成并认为代谢旺盛细胞中ATP储备量很大 点拨　ATP与ADP的转化时刻不停地发生，二者总处于动态平衡中且转化迅速，ATP分解多时，势必会启动ATP的合成反应，从而使ATP合成增多，但细胞中ATP的储备量总是很少。‎ 易错点3　忽视呼吸作用除供能外的其他意义 点拨　细胞呼吸可合成ATP，为生命活动提供能量，然而除此之外，细胞呼吸还具如下两项重要意义，即：为维持体温稳态提供热能；是物质转化的桥梁，为体内物质间转化提供“中间产物”。‎ 易错点4　忽视线粒体并不能“直接分解葡萄糖”‎ 点拨　真核细胞中葡萄糖的彻底分解离不开线粒体，但线粒体不能直接将葡萄糖氧化分解——只有在细胞质基质中将葡萄糖分解为“丙酮酸”后，丙酮酸才能在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。‎ 易错点5　不理解下图所示“呼吸熵曲线”内涵导致解题失误 点拨　呼吸熵(RQ)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标；RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量，由于细胞呼吸底物不同，呼吸状况不同，其RQ值也不同。‎ ‎①若RQ＞1，表明CO2释放量＞O2吸收量，应为无氧呼吸、有氧呼吸并存，且无氧呼吸也产生CO2(即产酒精的无氧呼吸)。‎ ‎②若RQ＝1，则细胞只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸并存且呼吸底物为葡萄糖。‎ ‎③若RQ＜1，则细胞中O2吸收量大于CO2释放量，表明此时呼吸底物可能有“脂质”(因脂质氧化分解时耗氧量较大)。‎ ‎[深度纠错]‎ ‎1.(2019·陕西西安模考)图1表示三磷酸腺苷的结构，图2表示ATP在能量代谢中的作用。据图判断下列有关叙述错误的是(　　)‎ A.图1中N表示含氮碱基，若N为鸟嘌呤，则图1表示的物质为GTP B.ATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能 C.UTP、GTP分子中的高能磷酸键所含的能量是直接由物质氧化获能产生的 D.人体成熟红细胞没有线粒体，但能产生ATP 解析　图1中N表示含氮碱基，若N为A(腺嘌呤)，则表示ATP，若N为G(鸟嘌呤)，则表示GTP，若N为U(尿嘧啶)，则表示UTP，A正确；ATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能，B正确；由图2可知，UTP和GTP分子中的高能磷酸键所含的能量不是由物质氧化获能产生的，而是由ATP将其高能磷酸键中的能量转移给UDP或GDP，进而生成UTP或GTP，C错误；人体成熟红细胞没有线粒体，进行无氧呼吸，能产生ATP，D正确。‎ 答案　C ‎2.人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)‎ A.AB段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩 B.BC段ATP合成大于ATP水解，ATP含量上升的能量来源主要是有氧呼吸 C.跑步时可能会感觉肌肉酸痛，主要是无氧呼吸产生的乳酸引起的 D.无论AB段还是BC段都既有ATP的合成，又有ATP的分解 解析　根据题意可知，运动员参加短跑比赛，AB段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩，A正确；人体剧烈运动需要消耗大量能量，有氧呼吸产生的能量较多，BC段ATP含量上升的能量来源主要是有氧呼吸，但此时，ATP合成与ATP水解仍处于动态平衡中，B错误；人体剧烈运动时，无氧呼吸与有氧呼吸并存，无氧呼吸产生的乳酸会引起肌肉酸痛，C正确；ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，故AB段、BC段均既有ATP的合成又有ATP的分解，D正确。‎ 答案　B ‎3.(2019·河南郑州一测)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是(　　)‎ A.呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱 B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度 C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点 D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化 解析　以葡萄糖为底物的有氧呼吸过程中产生的CO2量与吸收的O2量相等，无氧呼吸不消耗氧气，因此呼吸熵越大，说明消耗的氧气越少，有氧呼吸越弱，释放的CO2越多，无氧呼吸越强，A错误；B点呼吸熵小于A点，说明B点时耗氧多，有氧呼吸的强度大于A点，B正确；C点呼吸熵为1，细胞仅进行有氧呼吸，消耗有机物较多，C错误：C点后细胞呼吸强度随氧分压升高而升高，到一定程度后不再发生改变，D错误。‎ 答案　B 随堂·真题&预测 ‎1.(2018·天津卷，5)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是(　　)‎ A.t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降 B.t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快 C.若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短 D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色 解析　据图分析t1～t2时段，氧气的含量迅速下降，因此有氧呼吸速率不断下降，A正确；酵母菌在进行有氧呼吸时可大量增殖，t1时刻氧气消耗量大，产生能量多，酵母菌增殖产生的后代数目多，t3时刻氧气含量少，酵母菌主要进行无氧呼吸，而在消耗葡萄糖量相等的情况下，有氧呼吸会比无氧呼吸产生更多的CO2，t1时刻，酵母菌通过有氧呼吸为生命活动提供能量，t3时刻，酵母菌通过无氧呼吸为生命活动提供能量，因此，此时培养液中葡萄糖消耗的速率比t1‎ 时刻快，B正确；题中信息说明酵母菌在最适温度条件下进行培养，降低温度则酶的活性下降，氧气相对含量达到稳定所需时间延长，C错误；实验中由于氧气含量的下降，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，酸性重铬酸钾与酒精发生化学反应变成灰绿色，D正确。‎ 答案　C ‎2.(2014·全国卷，2)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)‎ A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用 B.机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP C.在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP D.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用 解析　ATP是生命活动直接的能源物质，机体无时无刻不在消耗ATP，睡眠时生命活动并没停止，也需要消耗ATP，故B错误。‎ 答案　B ‎3.(2017·海南卷，5)关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是(　　)‎ A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成 B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化 C.叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程 D.硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量 解析　ATP的产生途径包括光合作用和呼吸作用，淀粉水解的过程没有伴随ATP的生成，A错误；人体大脑活动所需能量主要来自葡萄糖的氧化分解，B错误；叶肉细胞中合成葡萄糖是储存能量的过程属于吸能反应，C正确；硝化细菌属于化能合成生物，它主要利用氨气氧化成亚硝酸盐或将亚硝酸盐氧化成硝酸盐的过程中释放的能量，D错误。‎ 答案　C ‎4.(2020·高考预测)磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中，是一种高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化，下列相关叙述错误的是(　　)‎ 磷酸肌酸(C～P)＋ADPATP＋肌酸(C)‎ A.磷酸肌酸是能量的一种储存形式，是细胞内的直接能源物质 B.磷酸肌酸和肌酸的相互转化可以与ATP和ADP的相互转化相偶联 C.肌肉收缩时，在磷酸肌酸的作用下ATP的含量保持相对稳定 D.据ATP的结构推测生物体内还存在着其他高能磷酸化合物，如GTP、CTP等 解析　ATP才是细胞内的直接能源物质，A错误；由题中所给反应式可知，磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相关联，B正确；当ATP较少时，在酶的作用下，磷酸肌酸中的磷酸基连同能量就一起转移给ADP，生成ATP和肌酸。当ATP含量较多时，在酶的作用下，ATP可以将磷酸基连同能量一起转移给肌酸，使肌酸转变为磷酸肌酸。这样的反应维持了ATP含量的相对稳定，C正确；ATP的结构中A代表腺苷，由此可推测还存在GTP、CTP等高能磷酸化合物，D正确。‎ 答案　A ‎[技法必备]‎ ‎1.对照实验及其类型 一个实验包括实验组和对照组——实验组是接受自变量处理的对象组，对照组(控制组)是不接受自变量处理的对象组。常用的对照类型有以下几种：‎ ‎(1)空白对照 对照组为不作任何处理的对象组。这里的不作处理，并非什么因素都不给予，而是针对实验所要研究的因素不给予，以体现实验因素的有无对实验结果的影响。如“探究影响酶活性的条件”实验中：‎ ‎(2)自身对照 实验与对照在同一个对象上进行，不另设对照组。如“探究植物细胞的吸水和失水”实验，即是典型的自身对照——实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。‎ ‎(3)条件对照 给对照组施以某种实验处理，但不是所研究的实验因素，以突出实验实施的处理因素与实验所研究因素的差异，从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响。如肺炎双球菌转化实验中以下两组实验：‎ S型菌DNA＋R型活菌S型菌落＋R型菌落(实验组)；‎ S型菌DNA＋DNA酶＋R型活菌R型菌落(条件对照组)。‎ ‎(4)相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“探究影响酶活性的条件”实验中，探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究，进行相互对照，以得出相应的实验结论。‎ ‎2.对比实验及其特点 ‎(1)含义：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。‎ ‎(2)举例：探究酵母菌细胞呼吸类型实验中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。‎ 实验设计中的“平行重复原则”‎ 在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必然对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。　　　‎ ‎[技能展示]‎ ‎1.(2019·重庆六校联考)在下列科学研究中，没有设置对照或对比的是(　　)‎ A.科学家用蝾螈受精卵横缢实验证明了细胞核的功能 B.萨顿基于实验观察提出了基因位于染色体上的假说 C.鲁宾和卡门有同位素标记法证明光合作用释放的氧全部来自水 D.赫尔希和蔡斯用噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质 解析　蝾螈受精卵横缢实验中，有核部分和无核部分可以相互对照，A不符合题意；萨顿基于实验观察，利用类比推理法提出了基因位于染色体上的假说，B符合题意；鲁宾和卡门采用18 O分别标记CO2和H2O中的氧进行实验证明光合作用释放的O2来自水，二者形成相互对照，C不符合题意；噬菌体侵染细菌实验中，分别用35S或32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，二者形成相互对照，D不符合题意。‎ 答案　B ‎2.在探究实验的设计过程中，往往要设置对照实验，下列有关叙述中正确的是(　　)‎ A.只能设置两个实验组，互为对照实验 B.在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验中，产物不同，即酒精和CO2构成对照实验 C.进行对照实验是为了探究某种因素与实验对象的关系 D.只要实验现象明显，有无对照实验对实验结论没有影响 解析　进行对照实验是为了探究某种因素与实验对象的关系，根据需要可设置两个或两个以上的实验组，A错误、C正确；在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验中，反应条件即有氧和无氧构成对照，而非产物构成对照，B错误；只有与对照实验做比较，才能准确说明某种因素与实验对象的关系，若没有对照实验，得出的结论往往是不科学、不严谨的，D错误。‎ 答案　C ‎3.下列实验中，有关实验组和对照组的设置，正确的是(　　)‎ 选项 实验名称 实验组 对照组 A 探究过氧化氢酶作用的最适pH 氢氧化钠溶液或盐酸＋过氧化氢溶液＋过氧化氢酶 蒸馏水＋过氧化氢溶液＋过氧化氢酶 B 验证过氧化氢酶具有催化作用 过氧化氢溶液＋肝脏研磨液 过氧化氢溶液＋FeCl3溶液 C 验证酶的专一性 新鲜蔗糖溶液＋新鲜蔗糖酶液 新鲜淀粉溶液＋新鲜淀粉酶液 D 验证某种酶是蛋白质 待测酶溶液＋双缩脲试剂 标准蛋白质溶液＋双缩脲试剂 解析　探究过氧化氢酶作用的最适pH应设置成相互对照实验，无特定的对照组，多个实验组的 pH不同，表中A项对应的设置是验证pH对酶活性影响，A错误；验证酶具有催化作用，对照组应设置为用等量蒸馏水＋过氧化氢溶液，B项对应的设置是验证酶具有高效性，B错误；验证酶的专一性应设置为：实验组为反应物＋相应酶液，对照组为另一反应物＋同一酶液或同一反应物＋另一种酶液，C错误；验证某种酶是蛋白质的实验中，对照组设置成标准蛋白质溶液＋双缩脲试剂是为了排除无关变量的干扰，D正确。‎ 答案　D ‎4.某课外活动小组用淀粉酶探究pH对酶活性的影响，得到如图所示的实验结果。请回答相关问题：‎ ‎(1)酶活性是指________，该实验的自变量是________，以________作为检测因变量的指标。‎ ‎(2)如图所示的实验结果与预期不符，于是活动小组又进行________(填“对照”“对比”或“重复”)实验，得到与上图无显著差异的结果。查阅资料后发现，盐酸能催化淀粉水解。因此推测，该实验中淀粉可能是在________和________的作用下分解的。pH为3条件下的酶活性________(填“小于”“等于”或“大于”)pH为9条件下的酶活性，原因是_____________________________________。‎ ‎(3)在常温、常压下，与盐酸相比，淀粉酶降低反应活化能的作用更显著，判断依据是_________________________________________________________________。‎ 答案　(1)酶对化学反应的催化效率　pH　1 h后淀粉剩余量　(2)重复　淀粉酶　盐酸　小于　两种条件下反应速率基本相同，但pH为3的条件下，有盐酸催化淀粉分解干扰实验结果　(3)1 h后，pH为7的条件下淀粉的剩余量小于pH为1条件下淀粉的剩余量