【生物】2018届一轮复习人教版细胞的能量通货——ATPATP的主要来源——细胞呼吸考纲

【生物】2018届一轮复习人教版细胞的能量通货——ATPATP的主要来源——细胞呼吸考纲

ATP的主要来源——细胞呼吸 ‎[考纲要求]　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。‎ 一、细胞的能量“通货”——ATP ‎1． 写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。‎ ‎(1)结构简式：A—P～P～P。‎ ‎(2)A：腺苷；P：磷酸基团。‎ ‎2． 图中①是高能磷酸键，其中远离A的高能磷酸键易形成和断裂。‎ ‎3． 图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。‎ ‎4． 写出ATP与ADP相互转化的反应式：ATPADP＋Pi＋能量。‎ ‎5． ATP的来源 ‎(1)动物和人：呼吸作用。(2)绿色植物：呼吸作用和光合作用。‎ ‎[判一判]‎ ‎1． ATP、ADP、叶绿体、线粒体、核糖体等物质和结构中一定含核糖，而酶中一定不含核糖 (　×　)‎ 提示　只要有RNA的地方就有核糖，有少数酶的化学本质为RNA。‎ ‎2． 根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体 (　×　)‎ 提示　还有细胞质基质。‎ ‎3． 叶绿体产生ATP必需有光，线粒体产生ATP必需有氧 (　×　)‎ ‎4． 有光条件下只有叶绿体能产生ATP，有氧条件下只有线粒体能产生ATP (　×　)‎ 二、细胞呼吸的方式 ‎1． 有氧呼吸 ‎(1)过程 ‎(2)反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。‎ ‎2． 无氧呼吸 ‎(1)场所：细胞质基质。‎ ‎(2)条件：无氧和多种酶。‎ ‎(3)生成物：酒精和二氧化碳或乳酸。‎ ‎(4)反应式 ‎①产物为酒精：C6H12O6‎2C2H5OH＋2CO2＋少量能量。‎ ‎②产物为乳酸：C6H12O6‎2C3H6O3＋少量能量。‎ ‎[判一判]‎ ‎1． 无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应 (　×　)‎ 提示　无氧呼吸也是呼吸作用，其本质也是氧化分解释放能量。‎ ‎2． 水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度 (　×　)‎ 提示　低氧环境中消耗有机物最少，并不是完全无氧环境下。‎ ‎3． 有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中 (　√　)‎ 提示　有氧呼吸包括三个阶段，分别在细胞质基质和线粒体两个场所中进行。‎ ‎4． 人体剧烈运动时，CO2/O2>1，即CO2既可在线粒体又可在细胞质基质中产生 (　×　)‎ 提示　人体无氧呼吸产生乳酸，无CO2产生，即CO2只能通过有氧呼吸在线粒体中产生，故CO2/O2＝1。‎ ‎5． 无氧呼吸对生物体都有害 (　×　)‎ ‎6． 有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸 (　√　)‎ 考点一　ATP的结构与作用 ‎1． 完善ATP的结构图示 ‎(1)由结构图示可知组成元素有C、H、O、N、P。‎ ‎(2)由结构图示可看出，ATP的结构特点可概括为“一、二、三”，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。‎ ‎2． ATP的形成途径 ‎3． ATP与ADP的相互转化 易错警示　对ATP和ADP之间的相互转化是不可逆反应的分析 ‎(1)反应条件不同：ATP分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。‎ ‎(2)能量来源不同：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，供代谢消耗， 这个能量不能再反过来用于合成ATP，而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能。‎ ‎(3)反应场所不同：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多，凡是生命活动需要能量的地方都有ATP的分解。‎ ‎1． 某同学对细胞内的葡萄糖、脂肪、ATP进行了如下总结，你认为不合理的是 (　　)‎ A．葡萄糖是生命的燃料 B．ATP分子中含有的化学能比葡萄糖的多 C．脂肪的氧化分解能生成ATP，脂肪的合成需消耗ATP D．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速 答案　B 解析　葡萄糖是细胞呼吸最常利用的物质，有生命的燃料之称。1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量为2 870 kJ。ATP中高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，故1 mol ATP分子含有的化学能小于30.54×3＝91.62 kJ。脂肪作为主要储能物质，氧化分解释放的能量，部分用于合成ATP，部分以热能的形式散失掉；脂肪属于生物大分子，在合成时需消耗ATP。细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速，保证了细胞持续的能量供应。‎ ‎2． 下列有关ATP的叙述，不正确的是 (　　)‎ A．人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATP B．在平静和剧烈运动状态，细胞内ATP的含量都能保持动态平衡 C．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成 D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质 答案　C 解析　ATP是生命活动的直接能源物质，ATP中有两个高能磷酸键，但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。‎ ‎1． ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系 ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中表示的含义不同，如图：‎ ‎(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；(2)DNA分子中的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分子中的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)核苷酸中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。‎ ‎2． 生物体内的能源物质分类 分类 内容 主要能源物质 糖类(提供70%左右的能量)‎ 直接能源物质 ATP 最终能源 太阳能 储能物质 脂肪、淀粉(植物)、糖原(动物)‎ 主要储能物质 脂肪 一般不供能的能源物质 蛋白质 考点二　分析比较有氧呼吸与无氧呼吸的过程 ‎1． 完善细胞呼吸的过程图解 ‎2． 在有氧呼吸总反应式中标出氧元素的来源和去路 ‎3． 比较有氧呼吸和无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质[来源:Zxxk.Com][来源:学+科+网Z+X+X+K]‎ 条件 需O2、酶 不需O2、需酶 产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量 大量 少量 特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没有完全释放 相 同 点 联系 葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同 实质 分解有机物，释放能量，合成ATP 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 易错警示　有关细胞呼吸的4个易错点：(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸发酵。(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)无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。(4)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。‎ ‎3． 将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是 (　　)‎ A．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸 B．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多 C．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少 D．丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体 答案　D 解析 据O2‎ 与CO2‎ 的比例 ‎4． 有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示：‎ 氧浓度(%)‎ a b c d 产生CO2的量 ‎30 mol ‎9 mol ‎12.5 mol ‎15 mol 产生酒精的量 ‎0 mol ‎9 mol ‎6.5 mol ‎6 mol 下列叙述错误的是 (　　)‎ A．氧浓度为a时只进行有氧呼吸 B．b值对应的氧浓度为零 C．氧浓度为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6 mol D．氧浓度为d时，有1/3的葡萄糖用于酒精发酵 答案　D 解析　根据表格信息，结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可判断：在氧浓度为a时酵母菌只进行有氧呼吸，b时只进行无氧呼吸，c、d时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。氧浓度为d时有氧呼吸产生CO2的量为15－6＝9(mol)，消耗葡萄糖1.5 mol，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，消耗葡萄糖3 mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。‎ 细胞呼吸类型的判断 在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：‎ ‎1．无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。‎ ‎2．不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸，此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。‎ ‎3．当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小。‎ ‎4．当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：‎ ‎(1)若＝，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。‎ ‎(2)若>，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势。‎ ‎(3)若<，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。‎ 考点三　聚焦细胞呼吸的环境因素及应用 ‎1． 温度 ‎(1)曲线模型：如右图。‎ ‎(2)模型解读：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响 呼吸速率。‎ ‎①最适温度时，细胞呼吸最强。‎ ‎②超过最适温度时，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。‎ ‎③低于最适温度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。‎ ‎(3)应用：①低温下贮存蔬菜水果。‎ ‎②温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。‎ ‎2． O2浓度 ‎(1)曲线模型：如右图。‎ ‎(2)模型解读 ‎①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。‎ ‎②随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加 强。‎ ‎③当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。‎ ‎(3)应用：贮藏水果、蔬菜、种子时，降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精过多，导致腐烂。‎ ‎3． 含水量 ‎(1)曲线模型：如右图。‎ ‎(2)模型解读：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加 而加快，随含水量的减少而减慢。当含水量过多时，呼吸速 率减慢，甚至死亡。‎ ‎(3)应用：作物栽培中，合理灌溉。‎ ‎4． CO2浓度 ‎(1)曲线模型：如右图。‎ ‎(2)模型解读：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作 用。‎ ‎(3)应用：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑 制细胞呼吸，减少有机物的消耗。‎ 易错警示　细胞呼吸原理在生产生活中的6点应用举例 ‎(1)“创可贴”包扎伤口，为伤口创造疏松透气的环境，从而防止厌氧菌繁殖。(2)工业发酵罐酿酒，先通气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。(3)稻田需要定期排水，促进根细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生的酒精毒害细胞。(4)作物栽培需中耕松土，防止土壤板结，促进根细胞有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收。(5)粮食种子保存：零上低温、低氧、干燥；果蔬贮藏：零上低温、低氧、中等湿度。(6)提倡慢跑，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。‎ ‎5． 如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中，不正确的是 (　　)‎ A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质 B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用‎8 ℃‎时比‎15 ℃‎时更强 C．低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实 D．贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关 答案　C 解析　番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生二氧化碳，有氧呼吸第二阶段在线粒体中产生二氧化碳，无氧呼吸在细胞质基质中产生二氧化碳，A项正确。计算“‎8 ℃‎时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”与“‎15 ℃‎光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”，进行比较可知，B项正确。图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于果实的贮存，C项错误。温度降低会使与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D项正确。‎ 技法提炼 蔬菜、水果与种子储藏条件的区别 蔬菜和水果应放置在零上低温、湿度适中、低氧的条件下，而种子应储藏在零上低温、干燥、低氧条件下，其目的都是降低呼吸作用，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故造成它们在储藏条件上的差异。‎ 实验八　探究酵母菌细胞呼吸的方式 ‎1． 实验原理 ‎(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。‎ ‎(2)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。‎ ‎(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。‎ ‎2． 实验流程 思考　(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2的原因是什么？‎ ‎(2)B瓶应封口放置一段时间后再连通盛有澄清石灰水锥形瓶的原因是什么？‎ 提示　(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊完全是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。‎ ‎6． 不考虑大气压强、温度等变化的影响，从下面装置中挑选装置进行实验，探究某生物的细胞呼吸方式，写出预期结果及结论。‎ 本题的实验目的是探究某生物的细胞呼吸方式，因此要设置两套细胞呼吸装置。两套细胞呼吸装置中的单一变量是NaOH溶液与蒸馏水，其他所有项目应该一致。加蒸馏水的装置内气压的变化是由CO2与O2共同决定的，因此选装置一和装置二。‎ 预期结果和结论分别是：(1)若装置一着色液左移，装置二着色液不动，则表明该生物只进行有氧呼吸；(2)若装置一着色液不动，装置二着色液右移，则表明该生物只进行无氧呼吸；(3)若装置一着色液左移，装置二着色液右移，则表明该生物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。‎ ‎(1)有同学认为装置三也是必要的，你认为有必要吗？______________________。‎ ‎(2)若实验时装置一和装置二中的着色液均左移，呼吸底物还只是葡萄糖吗？________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)没有必要　(2)不只是葡萄糖 选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究细胞的呼吸类型。‎ ‎1． 实验材料分析 ‎(1)装置一、二中试剂的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作为对照。‎ ‎(2)在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。‎ ‎2． 实验结果分析 装置一 装置二 结果 红色液滴左移 红色液滴不动 只进行有氧呼吸 红色液滴不动 红色液滴右移 只进行无氧呼吸 红色液滴左移 红色液滴右移 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案 ‎①‎ 概念区分不清 细胞质基质 ‎②‎ 对小麦种子无氧呼吸的产物分辨不清 酒精 ‎③‎ 没有根据图示作答 过程③‎ ‎④‎ 没有答到问题的实质 在相关酶的作用下尽可能的将能量转移到ATP中 ‎⑤‎ 表述不到位 增大吸收CO2的面积 ‎⑦‎ 没有审清“因物理因素引起的气体体积变化”‎ 将甲、乙两装置中萌发的小麦种子换成等量的煮沸杀死的小麦种子 ‎⑥‎ 分不清“或”、“和”的含义 有氧呼吸和无氧呼吸 题组一　ATP的相关知识 ‎1． (2008·广东卷，4)关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是 (　　)‎ A．无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源 B．有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATP C．线粒体和叶绿体合成ATP都依赖氧 D．细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体 答案　B 解析　叶肉细胞在光照条件下，叶绿体可通过光反应产生ATP，在有氧条件下，细胞质基质、线粒体可通过呼吸作用产生ATP，因此选B；C中叶绿体内合成ATP不需要氧；D中叶绿体产生的ATP用于自身暗反应，不用于其他生命活动需要。‎ ‎2． (2008·天津理综，6)下列有关ATP的叙述，正确的是 (　　)‎ ‎①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等　‎ ‎②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加　③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加　④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡 A．①② B．②③ C．③④ D．①④‎ 答案　B 解析　Na＋进出细胞一般为主动运输，消耗能量；在体温调节中，肾上腺素和甲状腺激素是协同作用，都可以通过促进新陈代谢而达到增加产热的作用。‎ 题组二　细胞呼吸的过程及类型 ‎3． 判断正误 ‎(1)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·课标全国卷，‎2A) (　×　)‎ ‎(2)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·课标全国卷，2B)‎ ‎(　×　)‎ ‎(3)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累(2010·课标全国卷，‎2C)‎ ‎(　×　)‎ ‎(4)细胞呼吸必须在酶的催化下进行(2009·全国Ⅱ理综，‎1A) (　√　)‎ ‎(5)人体硬骨组织细胞也进行呼吸(2009·全国Ⅱ理综，1B) (　√　)‎ ‎(6)酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸(2009·全国Ⅱ理综，‎1C) (　√　)‎ ‎(7)破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖(2011·海南，‎3C) (　×　)‎ ‎(8)小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱(2011·海南，3D) (　×　)‎ ‎4． (2012·江苏卷，23)下图表示细胞呼吸作用的过程，其中1～3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选) (　　)‎ A．1和3都具有双层生物膜 B．1和2所含酶的种类不同 C．2和3都能产生大量ATP D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]‎ 答案　BD 解析　分析有氧呼吸过程可知：在细胞质基质中完成有氧呼吸第一阶段，将葡萄糖分解为丙酮酸、[H]，并产生少量ATP，所以1为细胞质基质，甲为丙酮酸；在线粒体基质中完成有氧呼吸第二阶段，将丙酮酸和水分解为CO2、[H]，并产生少量ATP，所以2为线粒体基质，乙为[H]；在线粒体内膜上完成有氧呼吸第三阶段，[H]与O2反应生成H2O，同时产生大量ATP，所以3为线粒体内膜。1代表的细胞质基质无生物膜，A项错误；细胞质基质和线粒体基质中所含酶的种类不同，进行的化学反应也不同，B项正确；2线粒体基质中不能产生大量ATP，C项错误；据上述分析可知甲为丙酮酸，乙为[H]，D项正确。‎ 题组三　细胞呼吸的影响因素及应用 ‎5． (2009·江苏卷，11)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙2组实验，实验装置如图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势是 (　　)‎ 答案　C 解析　据图知，甲脱气培养，酵母菌只进行无氧呼吸；乙不脱气培养，酵母菌进行有氧呼吸，产生的CO2总量多于甲。此实验为培养初期阶段，所以CO2总量一直呈快速上升趋势。‎ ‎6． (2009·广东卷，4)利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于 (　　)‎ A．降低呼吸强度 B．降低水分吸收 C．促进果实成熟 D．促进光合作用 答案　A 解析　地窖中O2浓度低，CO2浓度高，抑制植物的有氧呼吸，降低有机物的消耗，有利于种子、果蔬的储存。‎ 题组四　与细胞呼吸有关的实验探究 ‎7． (2009·福建理综，26Ⅰ)如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。‎ 材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为‎0.1 g/mL 的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。‎ 实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出的 热量更多。‎ ‎(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：‎ 装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三 A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入‎10 g活性干酵母 ‎①____________‎ ‎______________‎ B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ‎②________________________‎ 加入石蜡油，铺满液面 ‎(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是____________________，这是控制实验的______________变量。‎ ‎(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个C装置。请写出C装置的实验步骤：‎ 装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三 C ‎③__________‎ ‎____________‎ ‎④__________‎ 加入石蜡油，铺满液面 ‎(4)实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若A、B、C装置在温度大小关系是________________(用“<、＝、>”表示)，则假设成立。‎ 答案　(1)①不加入石蜡油　②加入‎10 g活性干酵母 ‎(2)除去氧气　自 ‎(3)③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液　④不加入活性干酵母　(4)A>B>C 解析　(1)结合表中相关内容，根据实验设计的对照原则和单一变量原则，可以确定①处为“不加入石蜡油”，②处为“加入‎10 g活性干酵母”。(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是除去氧气，以控制实验的自变量。(3)要测定B装置内因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个C装置，因为应设计成空白对照，即③处为“加入240‎ ‎ mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液”，④处为“不加入活性干酵母”。因为酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量多，因此，A、B、C装置的温度大小关系是A>B>C。‎ ‎【组题说明】‎ 考　点 题　号 错题统计 错因分析 ATP相关知识 ‎1、2‎ 细胞呼吸的 过程及类型 ‎3、4、5、8、12‎ 影响细胞呼吸的因素及相关计算 ‎6、7、10、13‎ 细胞呼吸的应用 ‎15‎ 实验与探究 ‎9、11、14‎ ‎1． 下列关于细胞生命活动过程中ATP、ADP的说法，不正确的是 (　　)‎ A．细胞内蛋白质的合成总与ATP的水解反应相关联 B．ATP是高能化合物，其分子中有三个高能磷酸键 C．细胞内有机物氧化分解时总是伴随有ATP的合成 D．细胞呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要O2参与 答案　B 解析　蛋白质的合成是一个耗能过程，需要ATP水解提供能量；ATP分子中含有两个高能磷酸键；细胞内有机物氧化分解时释放能量，故伴随有ATP的合成；在有氧呼吸的第三阶段[H]与O2结合生成水，产生大量的能量。‎ ‎2． 下列过程能使细胞中ADP含量增加的是 (　　)‎ A．甘油通过细胞膜进入细胞 B．线粒体中[H]与O2结合生成水 C．叶绿体基质中C3被还原生成葡萄糖 D．细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸 答案　C 解析　能使细胞中ADP含量增加的过程就是消耗ATP的过程。甘油通过细胞膜进入细胞的过程属于自由扩散，不消耗ATP；线粒体中[H]与O2结合生成水与细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸均是生成ATP的过程；叶绿体基质中C3被还原生成葡萄糖的过程需消耗ATP。‎ ‎3． 如图表示人体细胞中的两类呼吸作用。下列有关叙述中，不正确的是 (　　)‎ A．③过程既产生[H]，也消耗[H]‎ B．③过程释放的能量比②过程多 C．③过程需要大量O2参与 D．②③过程进行的场所相同 答案　D 解析　②过程发生在细胞质基质中，③过程发生在线粒体中，二者进行的场所不同。‎ ‎4． 下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是 (　　)‎ A．人体成熟的红细胞没有线粒体，不能产生ATP B．长跑时人体产生的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸 C．青藏高原的哺乳动物细胞产生能量的主要生理过程是有氧呼吸 D．ATP中的“A”与碱基“A”是同一种物质 答案　C 解析　人体成熟的红细胞没有线粒体，但它可进行无氧呼吸产生ATP；人体细胞的有氧呼吸会产生二氧化碳，而无氧呼吸的产物是乳酸；ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，DNA和RNA中的碱基“A”是腺嘌呤。‎ ‎5． 不同种类的生物在不同的条件下，呼吸作用方式不同。若分解底物是葡萄糖，则下列对呼吸作用方式的判断不正确的是 (　　)‎ A．若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸 B．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．若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸 D．若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡 答案　D 解析　动物细胞或乳酸菌，无氧呼吸的产物为乳酸，此时细胞既不吸收O2，也不释放CO2，故D错误。‎ ‎6． 将等量的小麦种子分别放在不同O2浓度的密闭容器中，1小时后，容器中O2和CO2的变化情况如表：‎ O2浓度 ‎0‎ ‎1%‎ ‎2%‎ ‎3%‎ ‎5%‎ ‎7%‎ ‎10%‎ ‎15%‎ ‎20%‎ ‎25%‎ O2吸收量/mol ‎0‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎0.4‎ ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.7‎ ‎0.7‎ ‎0.7‎ CO2释放量/mol ‎1‎ ‎0.8‎ ‎0.6‎ ‎0.5‎ ‎0.4‎ ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.7‎ ‎0.7‎ ‎0.7‎ 下列有关叙述中正确的是 (　　)‎ A．在O2浓度为0～3%时只进行无氧呼吸 B．贮藏时应选择O2浓度为5%的适宜条件 C．有氧呼吸的强度随O2浓度升高而增强 D．无氧呼吸的产物是乳酸和CO2‎ 答案　B 解析　在O2浓度为0～3%时，小麦种子既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸；小麦种子无氧呼吸的产物是酒精和CO2。‎ ‎7． 如图表示大气温度及氧气浓度对非绿色植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是 (　　)‎ A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛时所处的温度为B点所对应的温度 B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性 C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强 D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜 答案　C 解析　温度对植物细胞呼吸的影响主要是通过影响与细胞呼吸相关的酶的活性来实现的，由图甲可知，B点对应的温度下CO2释放的相对值最高，即细胞呼吸最旺盛，故A、B两项正确。图乙中DE段CO2释放的相对值下降的主要原因是无氧呼吸受到抑制，但有氧呼吸逐渐增强，C项错误。贮藏水果或蔬菜时，应降低贮藏物的细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，故与D、F点相比，E点所对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜，D项正确。‎ ‎8． 下图为生物体内的部分物质代谢示意图。对此图的解释正确的是 (　　)‎ A．在人体内，①②过程所需的酶相同 B．在人体细胞的细胞质基质中含有③⑥过程所需的酶 C．在酵母菌体内，当④过程加强时，⑥过程也会加强 D．在生物细胞内发生的④过程还需要H2O作为反应物 答案　D 解析　人体内不同的化学反应需要的酶不同；人体无氧呼吸不能产生酒精和二氧化碳；酵母菌既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，当有氧呼吸加强时，无氧呼吸减弱；丙酮酸分解为二氧化碳和[H]需要水参加反应。‎ ‎9． 某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸，实验设计如下。关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中的气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化。(忽略其他原因引起的容积变化)下列有关说法不正确的是 (　　)‎ A．甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时氧气的消耗量 B．乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时CO2的释放量和O2消耗量之间的差值 C．甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸 D．甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵 答案　D 解析　由于甲组装置内放的是NaOH溶液，吸收CO2，所以甲组右管液面变化是锥形瓶内的O2体积变化所致。乙组装置内放的是蒸馏水，那么乙组右管液面变化是由锥形瓶内CO2释放量和O2消耗量之间的差值引起的；甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸；甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行酒精发酵。‎ ‎10．如图表示某植物的非绿色器官在O2浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是 (　　)‎ A．O2浓度为a时，有氧呼吸最弱 B．O2浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5‎ C．O2浓度为c时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于无氧呼吸 D．O2浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等 答案　D 解析　O2浓度为a时，有氧呼吸强度最弱；O2浓度为b时，细胞呼吸释放的CO2总量为8，O2的吸收量为3，由此可知，细胞无氧呼吸释放的CO2量为5，有氧呼吸释放的CO2量为3，因此细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖量为2.5，细胞有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.5，所以O2浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5；同理，O2浓度为c时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于无氧呼吸；O2浓度为d时，细胞只进行有氧呼吸。‎ ‎11．某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物时，设计了如下实验：取新鲜马铃薯块茎，洗净，切成碎屑。向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，装置示意图如图。下列说法不正确的是 (　　)‎ A．向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境 B．若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵 C．实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒 D．溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水 答案　B 解析　该实验的目的是研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物，故充入N2的目的是制造无氧环境；若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是乳酸发酵；为防止马铃薯块茎上杂菌呼吸作用干扰实验结果，实验前需对马铃薯块茎消毒，检验CO2也可用澄清石灰水。‎ ‎12．如图所示为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，下列相关叙述错误的是 (　　)‎ A．曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是细胞质基质和线粒体 B．曲线BC段酵母菌的呼吸作用中出现无氧呼吸 C．乙醇含量过高是酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因之一 D．T1～T2时间段消耗葡萄糖量迅速增加的原因是酵母菌进行有氧呼吸 答案　D 解析　曲线AB段酵母菌进行有氧呼吸，其发生的场所是细胞质基质和线粒体，A正确；曲线BC段开始有乙醇产生，可知此时酵母菌的呼吸作用中出现无氧呼吸，B正确；随着培养的进行，营养物质大量被消耗，代谢废物(乙醇、CO2等)积累，都将影响酵母菌的生长，C正确；在T1～T2时间段内，一是酵母菌进行无氧呼吸，需要消耗更多的葡萄糖，二是由于酵母菌种群数量增多，使得单位时间内消耗葡萄糖量迅速增加，D错误。‎ ‎13．有一瓶混合了酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如表所示。请回答下列问题：‎ 氧浓度(%)‎ a b c d 产生CO2的量 ‎9 mol ‎12.5 mol ‎15 mol ‎30 mol 产生酒精的量 ‎9 mol ‎6.5 mol ‎6 mol ‎0 mol ‎(1)由上表可知，酵母菌细胞________________________________________________。‎ ‎(2)氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为______mol。‎ ‎(3)氧浓度为c时，约有______%的葡萄糖用于酒精发酵。‎ ‎(4)氧浓度为a时，酵母菌是否进行有氧呼吸？________。为什么？__________________。‎ ‎(5)经测定，在无氧条件下酵母菌消耗的葡萄糖中，仅有1.5%用于自身生长发育和繁殖等生命活动，剩余98.5%则用于_______________________________________________。‎ 答案　(1)既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸　(2)6　(3)66.7　(4)否　因为此时产生的酒精和CO2的物质的量相等　(5)形成酒精等产物 解析　解答本题的关键是理解细胞呼吸的过程，并根据表中数据准确判断酵母菌在不同氧浓度下的细胞呼吸方式。(1)氧浓度为a、b、c时都产生了酒精，说明酵母菌能进行无氧呼吸；氧浓度为d时只产生CO2，不产生酒精，说明酵母菌能进行有氧呼吸。(2)氧浓度为b时，酵母菌产生了6.5 mol的酒精，则其无氧呼吸产生的CO2为6.5 mol，剩下的6 mol CO2为有氧呼吸所产生。(3)氧浓度为c时，酵母菌产生的酒精为6 mol，则其无氧呼吸产生的CO2为6 mol，而CO2产生总量为15 mol，因此有氧呼吸产生的CO2为9 mol。据无氧呼吸的反应式“C6H12O6‎2C2H5OH＋2CO2＋少量能量”，可知有3 mol葡萄糖用于无氧呼吸；据有氧呼吸的反应式“C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量”，可知有1.5 mol葡萄糖用于有氧呼吸，则用于酒精发酵的葡萄糖所占比例为3/(3＋1.5)×100%≈66.7%。(4)氧浓度为a时，酵母菌产生了CO2和酒精，且二者的物质的量相等，说明此时酵母菌只进行无氧呼吸，不进行有氧呼吸。(5)酵母菌利用葡萄糖经无氧呼吸产生酒精和CO2，合成少量ATP。‎ ‎14．(2012·安徽理综，29)为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。‎ ‎　　　　 试管编号 加入的物质 细胞质基质 线粒体 酵母菌 A B C D E F 葡萄糖 ‎－‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎＋‎ ‎＋‎ ‎＋‎ 丙酮酸 ‎＋‎ ‎－‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎－‎ 氧气 ‎＋‎ ‎－‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎＋‎ ‎－‎ 注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。‎ ‎(1)会产生CO2和H2O的试管有__________，会产生酒精的试管有__________，根据试管__________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。‎ ‎(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2,4二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在________________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解______(填“能”或“不能”)继续进行。‎ 答案　(1)C、E　B、F　B、D、F　(2)线粒体内膜　能 解析　(1)在有酵母菌细胞质基质的试管中，可将葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，有氧气时可在有线粒体的试管中将丙酮酸和[H]彻底氧化分解产生CO2和H2O，无氧气时 可在有细胞质基质的试管中将葡萄糖不彻底地氧化分解产生酒精和CO2，故C、E试管中均可产生CO2和H2O，B、F试管中均可产生酒精。F试管中细胞质基质和线粒体未分开，无法确定无氧呼吸的场所，而与B、D试管的结果进行对比，能确定酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。‎ ‎(2)[H]在线粒体内膜上有关酶的作用下，与氧气发生一系列反应形成水，DNP对该过程没有影响，但能影响线粒体内膜上ATP合成酶的活性，从而使能量未用于合成ATP，都以热的形式耗散；试管E中可发生有氧呼吸全过程，加入DNP后，该过程不受影响，但影响ATP的合成。‎ ‎15．在科学研究中常用呼吸熵(RQ＝释放二氧化碳体积/消耗的氧气体积)表示生物用于有氧呼吸的能源物质的不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。关闭活塞，在‎25 ℃‎下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x mm和y mm。x和y值反映了容器内气体体积的减少量(装置1的小瓶中NaOH溶液用于吸收呼吸产生的CO2)。请回答下列问题：‎ ‎(1)若测得x＝‎180 mm，y＝‎50 mm，则该发芽种子的呼吸熵是________(保留两位小数)。假设发芽种子仅进行有氧呼吸，根据呼吸熵数值可以推测有氧呼吸分解的有机物中除________以外还有其他有机物。‎ ‎(2)为使测得的x和y值更精确，还应再设置对照装置，对照装置的容器和小瓶中分别放入等量死的发芽种子和蒸馏水，设置对照装置的目的是 ‎______________________________________________________ ‎ ‎___________________________________________________________________________‎ ‎_______________。‎ ‎(3)假设发芽种子呼吸消耗的有机物全部为葡萄糖，在‎25 ℃‎下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离x＝‎300 mm，y＝－‎100 mm(装置2着色液向右移动了‎100 mm)，则可推断有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例是________。‎ 答案　(1)0.72　糖类　(2)用于校正装置1和装置2内因物理因素(或非生物因素)引起的容积变化　(3)1∶1‎ 解析　(1)装置1中着色液移动距离代表O2消耗量，装置2中着色液移动距离代表O2消耗量减去CO2释放量，故该发芽种子的呼吸熵为130/180≈0.72。若种子仅进行有氧呼吸且底物均为糖类的话，装置2中着色液应不移动。(2)另设一组对照，除加入的是等量死的发芽种子外，其他条件均与装置2相同，其目的是排除无关变量对实验结果的影响。(3)用着色液的移动距离表示容器中气体体积的变化。由题意可知，总耗氧量是300，总二氧化碳释放量为400。有氧呼吸消耗氧气量为300，释放二氧化碳量为300，消耗葡萄糖量为300/6＝50；无氧呼吸释放的二氧化碳量为400－300＝100，消耗葡萄糖量为100/2＝50。‎ 教师备课资源 ‎1．有氧呼吸三个阶段的比较 ‎　　 阶段 项目 第一阶段 第二阶段 第三阶段 场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 反应物 葡萄糖 丙酮酸和水 还原氢 和氧气 生成物 丙酮酸和 还原氢 二氧化碳 和还原氢 水 产生ATP数量 少量 少量 大量 需要ATP情况 需要 不需要 不需要 与氧的关系 无关 无关 有关 ‎2． 无氧呼吸的过程与分析 ‎(1)无氧呼吸的过程 ‎(2)不同生物无氧呼吸的产物不同 生物 无氧呼吸产物 植物 大多数植物细胞，如根细胞 酒精和CO2‎ 马铃薯块茎、甜菜块根 乳酸 动物 乳酸 微生物 乳酸菌等 乳酸 酵母菌等 酒精和CO2‎ ‎3． 三种类型细胞呼吸比较 ‎　　 类型 比较 有氧呼吸 无氧呼吸Ⅰ ‎(产物为酒精)‎ 无氧呼吸Ⅱ ‎(产物为乳酸)‎ 发生范围 绝大多数动物和植物、全部好氧微生物 多数厌氧及兼性厌氧微生物(如酵母菌)、暂时缺氧状态下的植物细胞 乳酸菌、处于暂时缺氧状态下的动物细胞、人体细胞及马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等 反应场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 耗O2状态 消耗O2‎ 不消耗O2‎ 释放能量情况 大量 少量 是否产生H2O 产生H2O 不产生H2O 相同点 ‎①第一阶段均相同，即：C6H12O6‎2C3H4O3＋4[H]＋少量能量；②实质相同：均可分解有机物释放能量，为各项生命活动供能 ‎4． 呼吸作用类型的判断技巧(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)‎ ‎(1)若某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等，则该生物只进行有氧呼吸(或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸)。‎ ‎(2)若某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸(酒精发酵)。‎ ‎(3)若某生物产生的CO2量比消耗的O2量多，则同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。‎ ‎(4)若某生物没有O2的消耗和CO2的产生，则该生物只进行乳酸发酵或者已死亡。‎ ‎(5)无氧呼吸无水生成，若在呼吸作用的产物中有水，则一定进行了有氧呼吸。‎