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2019-2020年高考生物大一輪復習 第三單元 第10講 細胞的能量“通貨” ATP ATP的主要來源 細胞呼吸教案 [考綱要求]　1.ATP在能量代謝中的作用(Ⅱ)。2.細胞呼吸(Ⅱ)。3.實驗：探究酵母菌的呼吸方式。 一、細胞的能量“通貨”——ATP 1． 寫出ATP的結構簡式和簡式中A、P所代表的含義。 (1)結構簡式：A—P～P～P。 (2)A：腺苷；P：磷酸基團。 2． 圖中①是高能磷酸鍵，其中遠離A的高能磷酸鍵易形成和斷裂。 3． 圖中②為高能磷酸鍵水解釋放能量的過程，其作用是為各項生命活動提供能量。 4． 寫出ATP與ADP相互轉化的反應式：ATPADP＋Pi＋能量。 5． ATP的來源 (1)動物和人：呼吸作用。(2)綠色植物：呼吸作用和光合作用。 [判一判] 1． ATP、ADP、葉綠體、線粒體、核糖體等物質和結構中一定含核糖，而酶中一定不含核糖 (　　) 提示　只要有RNA的地方就有核糖，有少數(shù)酶的化學本質為RNA。 2． 根尖分生區(qū)產生ATP的細胞結構只有線粒體 (　　) 提示　還有細胞質基質。 3． 葉綠體產生ATP必需有光，線粒體產生ATP必需有氧 (　　) 4． 有光條件下只有葉綠體能產生ATP，有氧條件下只有線粒體能產生ATP (　　) 二、細胞呼吸的方式 1． 有氧呼吸 (1)過程 (2)反應式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。 2． 無氧呼吸 (1)場所：細胞質基質。 (2)條件：無氧和多種酶。 (3)生成物：酒精和二氧化碳或乳酸。 (4)反應式 ①產物為酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。 ②產物為乳酸：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。 [判一判] 1． 無氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不屬于氧化反應 (　　) 提示　無氧呼吸也是呼吸作用，其本質也是氧化分解釋放能量。 2． 水果貯藏在完全無氧的環(huán)境中，可將損失減小到最低程度 (　　) 提示　低氧環(huán)境中消耗有機物最少，并不是完全無氧環(huán)境下。 3． 有氧呼吸的酶存在于細胞質基質、線粒體內膜、線粒體基質中 (　√　) 提示　有氧呼吸包括三個階段，分別在細胞質基質和線粒體兩個場所中進行。 4． 人體劇烈運動時，CO2/O2>1，即CO2既可在線粒體又可在細胞質基質中產生 (　　) 提示　人體無氧呼吸產生乳酸，無CO2產生，即CO2只能通過有氧呼吸在線粒體中產生，故CO2/O2＝1。 5． 無氧呼吸對生物體都有害 (　　) 6． 有水產生的細胞呼吸一定是有氧呼吸 (　√　) 考點一　ATP的結構與作用 1． 完善ATP的結構圖示 (1)由結構圖示可知組成元素有C、H、O、N、P。 (2)由結構圖示可看出，ATP的結構特點可概括為“一、二、三”，即一個腺苷、兩個高能磷酸鍵、三個磷酸基團。 2． ATP的形成途徑 3． ATP與ADP的相互轉化 易錯警示　對ATP和ADP之間的相互轉化是不可逆反應的分析 (1)反應條件不同：ATP分解是一種水解反應，催化該反應的酶屬于水解酶；而ATP合成是一種合成反應，催化該反應的酶屬于合成酶。 (2)能量來源不同：ATP水解釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵內的化學能，供代謝消耗， 這個能量不能再反過來用于合成ATP，而合成ATP的能量主要有化學能和太陽能。 (3)反應場所不同：ATP合成的場所是細胞質基質、線粒體和葉綠體，而ATP分解的場所較多，凡是生命活動需要能量的地方都有ATP的分解。 1． 某同學對細胞內的葡萄糖、脂肪、ATP進行了如下總結，你認為不合理的是 (　　) A．葡萄糖是生命的燃料 B．ATP分子中含有的化學能比葡萄糖的多 C．脂肪的氧化分解能生成ATP，脂肪的合成需消耗ATP D．ATP在細胞內含量很少，但細胞內ATP和ADP之間的轉化很迅速 答案　B 解析　葡萄糖是細胞呼吸最常利用的物質，有生命的燃料之稱。1 mol葡萄糖徹底氧化分解釋放的能量為2 870 kJ。ATP中高能磷酸鍵水解時釋放的能量多達30.54 kJ/mol，故1 mol ATP分子含有的化學能小于30.543＝91.62 kJ。脂肪作為主要儲能物質，氧化分解釋放的能量，部分用于合成ATP，部分以熱能的形式散失掉；脂肪屬于生物大分子，在合成時需消耗ATP。細胞內ATP和ADP之間的轉化很迅速，保證了細胞持續(xù)的能量供應。 2． 下列有關ATP的敘述，不正確的是 (　　) A．人體成熟的紅細胞在O2充足時也只能通過無氧呼吸產生ATP B．在平靜和劇烈運動狀態(tài)，細胞內ATP的含量都能保持動態(tài)平衡 C．ATP是生命活動的直接能源物質，其中兩個高能磷酸鍵都易斷裂、易形成 D．ATP中的“A”與構成RNA中的堿基“A”表示的不是同一種物質 答案　C 解析　ATP是生命活動的直接能源物質，ATP中有兩個高能磷酸鍵，但只有遠離A的那個高能磷酸鍵易斷裂、易形成。 1． ATP與DNA、RNA、核苷酸的聯(lián)系 ATP與DNA、RNA、核苷酸的結構中都含有“A”，但在不同物質中表示的含義不同，如圖： (1)ATP中的A為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成；(2)DNA分子中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成；(3)RNA分子中的A為腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸組成；(4)核苷酸中的A為腺嘌呤?？梢?，它們的共同點是都含有腺嘌呤。 2． 生物體內的能源物質分類 分類 內容 主要能源物質 糖類(提供70%左右的能量) 直接能源物質 ATP 最終能源 太陽能 儲能物質 脂肪、淀粉(植物)、糖原(動物) 主要儲能物質 脂肪 一般不供能的能源物質 蛋白質 考點二　分析比較有氧呼吸與無氧呼吸的過程 1． 完善細胞呼吸的過程圖解 2． 在有氧呼吸總反應式中標出氧元素的來源和去路 3． 比較有氧呼吸和無氧呼吸 項目 有氧呼吸 無氧呼吸 不同點 場所 細胞質基質和線粒體 細胞質基質 條件 需O2、酶 不需O2、需酶 產物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量 大量 少量 特點 有機物徹底分解，能量完全釋放 有機物沒有徹底分解，能量沒有完全釋放 相 同 點 聯(lián)系 葡萄糖分解為丙酮酸階段完全相同 實質 分解有機物，釋放能量，合成ATP 意義 為生物體的各項生命活動提供能量 易錯警示　有關細胞呼吸的4個易錯點：(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸發(fā)酵。(2)不同生物無氧呼吸的產物不同，其直接原因在于催化反應的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。(3)無氧呼吸只釋放少量能量，其余能量儲存在分解不徹底的氧化產物——酒精或乳酸中。(4)水稻等植物長期水淹后爛根的原因是無氧呼吸產生的酒精對細胞有毒害作用。玉米種子爛胚的原因是無氧呼吸產生的乳酸對細胞有毒害作用。 3． 將含酵母菌的葡萄糖溶液均分為4份，分別置于甲、乙、丙、丁四種條件下培養(yǎng)，測得CO2和O2體積變化的相對值如圖。下列敘述正確的是 (　　) A．甲條件下，細胞呼吸的產物除CO2外，還有乳酸 B．乙條件下，有氧呼吸比無氧呼吸消耗的葡萄糖多 C．丙條件下，細胞呼吸產生的ATP最少 D．丁條件下，產物中的CO2全部來自線粒體 答案　D 解析 據(jù)O2 與CO2 的比例 4． 有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培養(yǎng)液，當通入不同濃度的氧氣時，其產生的酒精和CO2的量如下表所示： 氧濃度(%) a b c d 產生CO2的量 30 mol 9 mol 12.5 mol 15 mol 產生酒精的量 0 mol 9 mol 6.5 mol 6 mol 下列敘述錯誤的是 (　　) A．氧濃度為a時只進行有氧呼吸 B．b值對應的氧濃度為零 C．氧濃度為c時，經有氧呼吸產生的CO2為6 mol D．氧濃度為d時，有1/3的葡萄糖用于酒精發(fā)酵 答案　D 解析　根據(jù)表格信息，結合有氧呼吸和無氧呼吸的反應式可判斷：在氧濃度為a時酵母菌只進行有氧呼吸，b時只進行無氧呼吸，c、d時既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。氧濃度為d時有氧呼吸產生CO2的量為15－6＝9(mol)，消耗葡萄糖1.5 mol，無氧呼吸產生CO2的量為6 mol，消耗葡萄糖3 mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精發(fā)酵。 細胞呼吸類型的判斷 在以C6H12O6為呼吸底物的情況下，CO2釋放量和O2消耗量是判斷細胞呼吸類型的重要依據(jù)，總結如下： 1．無CO2釋放時，細胞只進行產生乳酸的無氧呼吸，此種情況下，容器內氣體體積不發(fā)生變化，如馬鈴薯塊莖的無氧呼吸。 2．不消耗O2，但產生CO2，細胞只進行產生酒精的無氧呼吸，此種情況下容器內氣體體積增大，如酵母菌的無氧呼吸。 3．當CO2釋放量等于O2消耗量時，細胞只進行有氧呼吸，此種情況下，容器內氣體體積不變化，但若將CO2吸收，可引起氣體體積減小。 4．當CO2釋放量大于O2消耗量時，細胞同時進行產生酒精的無氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2濃度下的細胞呼吸，此種情況下，判斷哪種呼吸方式占優(yōu)勢，可分析如下： (1)若＝，有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。 (2)若>，無氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，無氧呼吸占優(yōu)勢。 (3)若<，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于無氧呼吸，有氧呼吸占優(yōu)勢。 考點三　聚焦細胞呼吸的環(huán)境因素及應用 1． 溫度 (1)曲線模型：如右圖。 (2)模型解讀：溫度通過影響與細胞呼吸有關酶的活性來影響 呼吸速率。 ①最適溫度時，細胞呼吸最強。 ②超過最適溫度時，呼吸酶活性降低，甚至變性失活，細胞呼吸受抑制。 ③低于最適溫度呼吸酶活性下降，細胞呼吸受抑制。 (3)應用：①低溫下貯存蔬菜水果。 ②溫室栽培中增大晝夜溫差(降低夜間溫度)，以減少夜間呼吸消耗有機物。 2． O2濃度 (1)曲線模型：如右圖。 (2)模型解讀 ①O2濃度低時，無氧呼吸占優(yōu)勢。 ②隨O2濃度增大，無氧呼吸逐漸被抑制，有氧呼吸不斷加 強。 ③當O2濃度達到一定值后，隨O2濃度增大，有氧呼吸不再加強(受呼吸酶數(shù)量等因素的影響)。 (3)應用：貯藏水果、蔬菜、種子時，降低O2濃度，以減少有機物消耗，但不能無O2，否則產生酒精過多，導致腐爛。 3． 含水量 (1)曲線模型：如右圖。 (2)模型解讀：在一定范圍內，細胞呼吸速率隨含水量的增加 而加快，隨含水量的減少而減慢。當含水量過多時，呼吸速 率減慢，甚至死亡。 (3)應用：作物栽培中，合理灌溉。 4． CO2濃度 (1)曲線模型：如右圖。 (2)模型解讀：CO2是細胞呼吸的產物，對細胞呼吸具有抑制作 用。 (3)應用：在蔬菜、水果保鮮中，增加CO2濃度(或充入N2)可抑 制細胞呼吸，減少有機物的消耗。 易錯警示　細胞呼吸原理在生產生活中的6點應用舉例 (1)“創(chuàng)可貼”包扎傷口，為傷口創(chuàng)造疏松透氣的環(huán)境，從而防止厭氧菌繁殖。(2)工業(yè)發(fā)酵罐釀酒，先通氣讓酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，后密封讓酵母菌進行無氧呼吸產生酒精。(3)稻田需要定期排水，促進根細胞有氧呼吸，防止無氧呼吸產生的酒精毒害細胞。(4)作物栽培需中耕松土，防止土壤板結，促進根細胞有氧呼吸，保證能量供應，促進礦質元素的吸收。(5)糧食種子保存：零上低溫、低氧、干燥；果蔬貯藏：零上低溫、低氧、中等濕度。(6)提倡慢跑，防止無氧呼吸產生乳酸使肌肉酸脹。 5． 如圖表示光照、貯藏溫度對番茄果實呼吸強度變化的影響。下列有關敘述中，不正確的是 (　　) A．番茄果實細胞產生CO2的場所是線粒體和細胞質基質 B．光照對番茄果實呼吸的抑制作用8 ℃時比15 ℃時更強 C．低溫、黑暗條件下更有利于貯存番茄果實 D．貯藏溫度下降時果實呼吸減弱，可能與細胞內酶活性降低有關 答案　C 解析　番茄果實細胞有氧呼吸和無氧呼吸均可產生二氧化碳，有氧呼吸第二階段在線粒體中產生二氧化碳，無氧呼吸在細胞質基質中產生二氧化碳，A項正確。計算“8 ℃時光照條件下呼吸強度比黑暗條件下呼吸強度的減少量占黑暗條件下呼吸強度的百分比”與“15 ℃光照條件下呼吸強度比黑暗條件下呼吸強度的減少量占黑暗條件下呼吸強度的百分比”，進行比較可知，B項正確。圖示信息表明，光照條件下細胞呼吸比黑暗條件下細胞呼吸弱，所以光照條件下更有利于果實的貯存，C項錯誤。溫度降低會使與呼吸作用有關的酶的活性降低，細胞呼吸減弱，D項正確。 技法提煉 蔬菜、水果與種子儲藏條件的區(qū)別 蔬菜和水果應放置在零上低溫、濕度適中、低氧的條件下，而種子應儲藏在零上低溫、干燥、低氧條件下，其目的都是降低呼吸作用，減少有機物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特點需要一定的濕度才能保持新鮮度，故造成它們在儲藏條件上的差異。 實驗八　探究酵母菌細胞呼吸的方式 1． 實驗原理 (1)酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。酵母菌進行有氧呼吸能產生大量的CO2，在進行無氧呼吸時能產生酒精和CO2。 (2)CO2可使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃，根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產生情況。 (3)橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下可與乙醇發(fā)生化學反應，變成灰綠色。 2． 實驗流程 思考　(1)通入A瓶的空氣中不能含有CO2的原因是什么？ (2)B瓶應封口放置一段時間后再連通盛有澄清石灰水錐形瓶的原因是什么？ 提示　(1)通入A瓶的空氣中不能含有CO2，以保證使第三個錐形瓶中的澄清石灰水變混濁完全是由酵母菌有氧呼吸產生的CO2所致。(2)B瓶應封口放置一段時間，待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保通入澄清石灰水中的CO2是由無氧呼吸產生的。 6． 不考慮大氣壓強、溫度等變化的影響，從下面裝置中挑選裝置進行實驗，探究某生物的細胞呼吸方式，寫出預期結果及結論。 本題的實驗目的是探究某生物的細胞呼吸方式，因此要設置兩套細胞呼吸裝置。兩套細胞呼吸裝置中的單一變量是NaOH溶液與蒸餾水，其他所有項目應該一致。加蒸餾水的裝置內氣壓的變化是由CO2與O2共同決定的，因此選裝置一和裝置二。 預期結果和結論分別是：(1)若裝置一著色液左移，裝置二著色液不動，則表明該生物只進行有氧呼吸；(2)若裝置一著色液不動，裝置二著色液右移，則表明該生物只進行無氧呼吸；(3)若裝置一著色液左移，裝置二著色液右移，則表明該生物同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。 (1)有同學認為裝置三也是必要的，你認為有必要嗎？______________________。 (2)若實驗時裝置一和裝置二中的著色液均左移，呼吸底物還只是葡萄糖嗎？________________________________________________________________________。 答案　(1)沒有必要　(2)不只是葡萄糖 選用下面對照裝置，可以根據(jù)紅色液滴移動方向來探究細胞的呼吸類型。 1． 實驗材料分析 (1)裝置一、二中試劑的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作為對照。 (2)在利用葡萄糖作為能源物質的條件下，有氧呼吸氣體體積不變，無氧呼吸氣體體積增加。 2． 實驗結果分析 裝置一 裝置二 結果 紅色液滴左移 紅色液滴不動 只進行有氧呼吸 紅色液滴不動 紅色液滴右移 只進行無氧呼吸 紅色液滴左移 紅色液滴右移 既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸 序號 錯因分析 正確答案 序號 錯因分析 正確答案 ① 概念區(qū)分不清 細胞質基質 ② 對小麥種子無氧呼吸的產物分辨不清 酒精 ③ 沒有根據(jù)圖示作答 過程③ ④ 沒有答到問題的實質 在相關酶的作用下盡可能的將能量轉移到ATP中 ⑤ 表述不到位 增大吸收CO2的面積 ⑦ 沒有審清“因物理因素引起的氣體體積變化” 將甲、乙兩裝置中萌發(fā)的小麥種子換成等量的煮沸殺死的小麥種子 ⑥ 分不清“或”、“和”的含義 有氧呼吸和無氧呼吸 題組一　ATP的相關知識 1． (xx廣東卷，4)關于葉肉細胞在光照條件下產生ATP的描述，正確的是 (　　) A．無氧條件下，光合作用是細胞ATP的唯一來源 B．有氧條件下，線粒體、葉綠體和細胞質基質都能產生ATP C．線粒體和葉綠體合成ATP都依賴氧 D．細胞質中消耗的ATP均來源于線粒體和葉綠體 答案　B 解析　葉肉細胞在光照條件下，葉綠體可通過光反應產生ATP，在有氧條件下，細胞質基質、線粒體可通過呼吸作用產生ATP，因此選B；C中葉綠體內合成ATP不需要氧；D中葉綠體產生的ATP用于自身暗反應，不用于其他生命活動需要。 2． (xx天津理綜，6)下列有關ATP的敘述，正確的是 (　　) ①人長時間劇烈運動時，骨骼肌細胞中每摩爾葡萄糖生成ATP的量與安靜時相等　 ②若細胞內Na＋濃度偏高，為維持Na＋濃度的穩(wěn)定，細胞消耗ATP的量增加　③人在寒冷時，腎上腺素和甲狀腺激素分泌增多，細胞產生ATP的量增加?、苋嗽陴囸I時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案　B 解析　Na＋進出細胞一般為主動運輸，消耗能量；在體溫調節(jié)中，腎上腺素和甲狀腺激素是協(xié)同作用，都可以通過促進新陳代謝而達到增加產熱的作用。 題組二　細胞呼吸的過程及類型 3． 判斷正誤 (1)無氧呼吸的終產物是丙酮酸(xx課標全國卷，2A) (　　) (2)有氧呼吸產生的[H]在線粒體基質中與氧結合生成水(xx課標全國卷，2B) (　　) (3)無氧呼吸不需要O2的參與，該過程最終有[H]的積累(xx課標全國卷，2C) (　　) (4)細胞呼吸必須在酶的催化下進行(xx全國Ⅱ理綜，1A) (　√　) (5)人體硬骨組織細胞也進行呼吸(xx全國Ⅱ理綜，1B) (　√　) (6)酵母菌可以進行有氧呼吸和無氧呼吸(xx全國Ⅱ理綜，1C) (　√　) (7)破傷風桿菌在有氧條件下能大量繁殖(xx海南，3C) (　　) (8)小麥種子萌發(fā)過程中有氧呼吸逐漸減弱(xx海南，3D) (　　) 4． (xx江蘇卷，23)下圖表示細胞呼吸作用的過程，其中1～3代表有關生理過程發(fā)生的場所，甲、乙代表有關物質。下列相關敘述正確的是(多選) (　　) A．1和3都具有雙層生物膜 B．1和2所含酶的種類不同 C．2和3都能產生大量ATP D．甲、乙分別代表丙酮酸、[H] 答案　BD 解析　分析有氧呼吸過程可知：在細胞質基質中完成有氧呼吸第一階段，將葡萄糖分解為丙酮酸、[H]，并產生少量ATP，所以1為細胞質基質，甲為丙酮酸；在線粒體基質中完成有氧呼吸第二階段，將丙酮酸和水分解為CO2、[H]，并產生少量ATP，所以2為線粒體基質，乙為[H]；在線粒體內膜上完成有氧呼吸第三階段，[H]與O2反應生成H2O，同時產生大量ATP，所以3為線粒體內膜。1代表的細胞質基質無生物膜，A項錯誤；細胞質基質和線粒體基質中所含酶的種類不同，進行的化學反應也不同，B項正確；2線粒體基質中不能產生大量ATP，C項錯誤；據(jù)上述分析可知甲為丙酮酸，乙為[H]，D項正確。 題組三　細胞呼吸的影響因素及應用 5． (xx江蘇卷，11)某小組為研究脫氣對酵母菌在培養(yǎng)初期產氣量的影響，進行了甲、乙2組實驗，實驗裝置如圖所示，除圖中實驗處理不同外，其余條件相同。一段時間內產生CO2總量的變化趨勢是 (　　) 答案　C 解析　據(jù)圖知，甲脫氣培養(yǎng)，酵母菌只進行無氧呼吸；乙不脫氣培養(yǎng)，酵母菌進行有氧呼吸，產生的CO2總量多于甲。此實驗為培養(yǎng)初期階段，所以CO2總量一直呈快速上升趨勢。 6． (xx廣東卷，4)利用地窖貯藏種子、果蔬在我國歷史悠久。地窖中的CO2濃度較高，有利于 (　　) A．降低呼吸強度 B．降低水分吸收 C．促進果實成熟 D．促進光合作用 答案　A 解析　地窖中O2濃度低，CO2濃度高，抑制植物的有氧呼吸，降低有機物的消耗，有利于種子、果蔬的儲存。 題組四　與細胞呼吸有關的實驗探究 7． (xx福建理綜，26Ⅰ)如圖表示的是測定保溫桶內溫度變化的實驗裝置。某研究小組以該裝置探究酵母菌在不同條件下呼吸作用的情況。 材料用具：保溫桶(500 mL)、溫度計、活性干酵母、質量濃度為0.1 g/mL 的葡萄糖溶液、棉花、石蠟油。 實驗假設：酵母菌在有氧條件下呼吸作用比無氧條件下呼吸作用放出的 熱量更多。 (1)取A、B兩裝置設計實驗如下，請補充下表中內容： 裝置 方法步驟一 方法步驟二 方法步驟三 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煮沸后冷卻的葡萄糖溶液 ②________________________ 加入石蠟油，鋪滿液面 (2)B裝置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是____________________，這是控制實驗的______________變量。 (3)要測定B裝置因呼吸作用引起的溫度變化量，還需要增加一個C裝置。請寫出C裝置的實驗步驟： 裝置 方法步驟一 方法步驟二 方法步驟三 C ③__________ ____________ ④__________ 加入石蠟油，鋪滿液面 (4)實驗預期：在適宜條件下實驗，30分鐘后記錄實驗結果，若A、B、C裝置在溫度大小關系是________________(用“<、＝、>”表示)，則假設成立。 答案　(1)①不加入石蠟油　②加入10 g活性干酵母 (2)除去氧氣　自 (3)③加入240 mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液?、懿患尤牖钚愿山湍浮?4)A>B>C 解析　(1)結合表中相關內容，根據(jù)實驗設計的對照原則和單一變量原則，可以確定①處為“不加入石蠟油”，②處為“加入10 g活性干酵母”。(2)B裝置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是除去氧氣，以控制實驗的自變量。(3)要測定B裝置內因呼吸作用引起的溫度變化量，還需要增加一個C裝置，因為應設計成空白對照，即③處為“加入240 mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液”，④處為“不加入活性干酵母”。因為酵母菌在有氧條件下呼吸作用比無氧條件下呼吸作用放出熱量多，因此，A、B、C裝置的溫度大小關系是A>B>C。 【組題說明】 考　點 題　號 錯題統(tǒng)計 錯因分析 ATP相關知識 1、2 細胞呼吸的 過程及類型 3、4、5、8、12 影響細胞呼吸的因素及相關計算 6、7、10、13 細胞呼吸的應用 15 實驗與探究 9、11、14 1． 下列關于細胞生命活動過程中ATP、ADP的說法，不正確的是 (　　) A．細胞內蛋白質的合成總與ATP的水解反應相關聯(lián) B．ATP是高能化合物，其分子中有三個高能磷酸鍵 C．細胞內有機物氧化分解時總是伴隨有ATP的合成 D．細胞呼吸過程中產生大量ATP的階段需要O2參與 答案　B 解析　蛋白質的合成是一個耗能過程，需要ATP水解提供能量；ATP分子中含有兩個高能磷酸鍵；細胞內有機物氧化分解時釋放能量，故伴隨有ATP的合成；在有氧呼吸的第三階段[H]與O2結合生成水，產生大量的能量。 2． 下列過程能使細胞中ADP含量增加的是 (　　) A．甘油通過細胞膜進入細胞 B．線粒體中[H]與O2結合生成水 C．葉綠體基質中C3被還原生成葡萄糖 D．細胞質基質中葡萄糖分解成丙酮酸 答案　C 解析　能使細胞中ADP含量增加的過程就是消耗ATP的過程。甘油通過細胞膜進入細胞的過程屬于自由擴散，不消耗ATP；線粒體中[H]與O2結合生成水與細胞質基質中葡萄糖分解成丙酮酸均是生成ATP的過程；葉綠體基質中C3被還原生成葡萄糖的過程需消耗ATP。 3． 如圖表示人體細胞中的兩類呼吸作用。下列有關敘述中，不正確的是 (　　) A．③過程既產生[H]，也消耗[H] B．③過程釋放的能量比②過程多 C．③過程需要大量O2參與 D．②③過程進行的場所相同 答案　D 解析?、谶^程發(fā)生在細胞質基質中，③過程發(fā)生在線粒體中，二者進行的場所不同。 4． 下列有關細胞呼吸的敘述，正確的是 (　　) A．人體成熟的紅細胞沒有線粒體，不能產生ATP B．長跑時人體產生的CO2來自有氧呼吸和無氧呼吸 C．青藏高原的哺乳動物細胞產生能量的主要生理過程是有氧呼吸 D．ATP中的“A”與堿基“A”是同一種物質 答案　C 解析　人體成熟的紅細胞沒有線粒體，但它可進行無氧呼吸產生ATP；人體細胞的有氧呼吸會產生二氧化碳，而無氧呼吸的產物是乳酸；ATP中的“A”為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，DNA和RNA中的堿基“A”是腺嘌呤。 5． 不同種類的生物在不同的條件下，呼吸作用方式不同。若分解底物是葡萄糖，則下列對呼吸作用方式的判斷不正確的是 (　　) A．若只釋放CO2，不消耗O2，則細胞只進行無氧呼吸 B．若CO2的釋放量多于O2的吸收量，則細胞既進行有氧呼吸，也進行無氧呼吸 C．若CO2的釋放量等于O2的吸收量，則細胞只進行有氧呼吸 D．若既不吸收O2也不釋放CO2，則說明該細胞已經死亡 答案　D 解析　動物細胞或乳酸菌，無氧呼吸的產物為乳酸，此時細胞既不吸收O2，也不釋放CO2，故D錯誤。 6． 將等量的小麥種子分別放在不同O2濃度的密閉容器中，1小時后，容器中O2和CO2的變化情況如表： O2濃度 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釋放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.7 0.7 下列有關敘述中正確的是 (　　) A．在O2濃度為0～3%時只進行無氧呼吸 B．貯藏時應選擇O2濃度為5%的適宜條件 C．有氧呼吸的強度隨O2濃度升高而增強 D．無氧呼吸的產物是乳酸和CO2 答案　B 解析　在O2濃度為0～3%時，小麥種子既進行無氧呼吸又進行有氧呼吸；小麥種子無氧呼吸的產物是酒精和CO2。 7． 如圖表示大氣溫度及氧氣濃度對非綠色植物組織內產生CO2的影響，下列相關敘述不正確的是 (　　) A．從圖甲可知細胞呼吸最旺盛時所處的溫度為B點所對應的溫度 B．圖甲曲線變化的主要原因是溫度影響與呼吸作用有關的酶的活性 C．圖乙中DE段有氧呼吸逐漸減弱，EF段有氧呼吸逐漸增強 D．和D、F點相比，圖乙中E點對應的氧濃度更有利于貯藏水果和蔬菜 答案　C 解析　溫度對植物細胞呼吸的影響主要是通過影響與細胞呼吸相關的酶的活性來實現(xiàn)的，由圖甲可知，B點對應的溫度下CO2釋放的相對值最高，即細胞呼吸最旺盛，故A、B兩項正確。圖乙中DE段CO2釋放的相對值下降的主要原因是無氧呼吸受到抑制，但有氧呼吸逐漸增強，C項錯誤。貯藏水果或蔬菜時，應降低貯藏物的細胞呼吸，從而減少有機物的消耗，故與D、F點相比，E點所對應的氧濃度更有利于貯藏水果和蔬菜，D項正確。 8． 下圖為生物體內的部分物質代謝示意圖。對此圖的解釋正確的是 (　　) A．在人體內，①②過程所需的酶相同 B．在人體細胞的細胞質基質中含有③⑥過程所需的酶 C．在酵母菌體內，當④過程加強時，⑥過程也會加強 D．在生物細胞內發(fā)生的④過程還需要H2O作為反應物 答案　D 解析　人體內不同的化學反應需要的酶不同；人體無氧呼吸不能產生酒精和二氧化碳；酵母菌既可以進行有氧呼吸，也可以進行無氧呼吸，當有氧呼吸加強時，無氧呼吸減弱；丙酮酸分解為二氧化碳和[H]需要水參加反應。 9． 某研究小組利用檢測氣壓變化的密閉裝置來探究微生物的呼吸，實驗設計如下。關閉活栓后，U形管右管液面高度變化反映瓶中的氣體體積變化。實驗開始時將右管液面高度調至參考點，實驗中定時記錄右管液面高度相對于參考點的變化。(忽略其他原因引起的容積變化)下列有關說法不正確的是 (　　) A．甲組右管液面變化，表示的是微生物呼吸時氧氣的消耗量 B．乙組右管液面變化，表示的是微生物呼吸時CO2的釋放量和O2消耗量之間的差值 C．甲組右管液面升高，乙組不變，說明微生物只進行有氧呼吸 D．甲組右管液面不變，乙組下降，說明微生物進行乳酸發(fā)酵 答案　D 解析　由于甲組裝置內放的是NaOH溶液，吸收CO2，所以甲組右管液面變化是錐形瓶內的O2體積變化所致。乙組裝置內放的是蒸餾水，那么乙組右管液面變化是由錐形瓶內CO2釋放量和O2消耗量之間的差值引起的；甲組右管液面升高，乙組不變，說明微生物只進行有氧呼吸；甲組右管液面不變，乙組下降，說明微生物進行酒精發(fā)酵。 10．如圖表示某植物的非綠色器官在O2濃度為a、b、c、d時，CO2釋放量和O2吸收量的變化。下列相關敘述錯誤的是 (　　) A．O2濃度為a時，有氧呼吸最弱 B．O2濃度為b時，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是無氧呼吸的1/5 C．O2濃度為c時，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于無氧呼吸 D．O2濃度為d時，有氧呼吸強度與無氧呼吸強度相等 答案　D 解析　O2濃度為a時，有氧呼吸強度最弱；O2濃度為b時，細胞呼吸釋放的CO2總量為8，O2的吸收量為3，由此可知，細胞無氧呼吸釋放的CO2量為5，有氧呼吸釋放的CO2量為3，因此細胞無氧呼吸消耗的葡萄糖量為2.5，細胞有氧呼吸消耗的葡萄糖量為0.5，所以O2濃度為b時，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是無氧呼吸的1/5；同理，O2濃度為c時，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于無氧呼吸；O2濃度為d時，細胞只進行有氧呼吸。 11．某同學在研究馬鈴薯塊莖無氧呼吸的產物時，設計了如下實驗：取新鮮馬鈴薯塊莖，洗凈，切成碎屑。向錐形瓶中放入適量的馬鈴薯塊莖碎屑，并向瓶中充入N2，裝置示意圖如圖。下列說法不正確的是 (　　) A．向錐形瓶中充入N2的目的是制造無氧環(huán)境 B．若溴麝香草酚藍水溶液不變色，則說明馬鈴薯塊莖細胞進行的是酒精發(fā)酵 C．實驗前應對馬鈴薯塊莖碎屑消毒 D．溴麝香草酚藍水溶液也可以換成澄清的石灰水 答案　B 解析　該實驗的目的是研究馬鈴薯塊莖無氧呼吸的產物，故充入N2的目的是制造無氧環(huán)境；若溴麝香草酚藍水溶液不變色，則說明馬鈴薯塊莖細胞進行的是乳酸發(fā)酵；為防止馬鈴薯塊莖上雜菌呼吸作用干擾實驗結果，實驗前需對馬鈴薯塊莖消毒，檢驗CO2也可用澄清石灰水。 12．如圖所示為不同培養(yǎng)階段酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線，下列相關敘述錯誤的是 (　　) A．曲線AB段酵母菌呼吸發(fā)生的場所是細胞質基質和線粒體 B．曲線BC段酵母菌的呼吸作用中出現(xiàn)無氧呼吸 C．乙醇含量過高是酵母菌種群數(shù)量從C點開始下降的主要原因之一 D．T1～T2時間段消耗葡萄糖量迅速增加的原因是酵母菌進行有氧呼吸 答案　D 解析　曲線AB段酵母菌進行有氧呼吸，其發(fā)生的場所是細胞質基質和線粒體，A正確；曲線BC段開始有乙醇產生，可知此時酵母菌的呼吸作用中出現(xiàn)無氧呼吸，B正確；隨著培養(yǎng)的進行，營養(yǎng)物質大量被消耗，代謝廢物(乙醇、CO2等)積累，都將影響酵母菌的生長，C正確；在T1～T2時間段內，一是酵母菌進行無氧呼吸，需要消耗更多的葡萄糖，二是由于酵母菌種群數(shù)量增多，使得單位時間內消耗葡萄糖量迅速增加，D錯誤。 13．有一瓶混合了酵母菌和葡萄糖的培養(yǎng)液，當通入不同濃度的氧氣時，其產生的酒精和CO2的量如表所示。請回答下列問題： 氧濃度(%) a b c d 產生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol 產生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol (1)由上表可知，酵母菌細胞________________________________________________。 (2)氧濃度為b時，經有氧呼吸產生的CO2為______mol。 (3)氧濃度為c時，約有______%的葡萄糖用于酒精發(fā)酵。 (4)氧濃度為a時，酵母菌是否進行有氧呼吸？________。為什么？__________________。 (5)經測定，在無氧條件下酵母菌消耗的葡萄糖中，僅有1.5%用于自身生長發(fā)育和繁殖等生命活動，剩余98.5%則用于_______________________________________________。 答案　(1)既能進行有氧呼吸，也能進行無氧呼吸　(2)6　(3)66.7　(4)否　因為此時產生的酒精和CO2的物質的量相等　(5)形成酒精等產物 解析　解答本題的關鍵是理解細胞呼吸的過程，并根據(jù)表中數(shù)據(jù)準確判斷酵母菌在不同氧濃度下的細胞呼吸方式。(1)氧濃度為a、b、c時都產生了酒精，說明酵母菌能進行無氧呼吸；氧濃度為d時只產生CO2，不產生酒精，說明酵母菌能進行有氧呼吸。(2)氧濃度為b時，酵母菌產生了6.5 mol的酒精，則其無氧呼吸產生的CO2為6.5 mol，剩下的6 mol CO2為有氧呼吸所產生。(3)氧濃度為c時，酵母菌產生的酒精為6 mol，則其無氧呼吸產生的CO2為6 mol，而CO2產生總量為15 mol，因此有氧呼吸產生的CO2為9 mol。據(jù)無氧呼吸的反應式“C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量”，可知有3 mol葡萄糖用于無氧呼吸；據(jù)有氧呼吸的反應式“C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量”，可知有1.5 mol葡萄糖用于有氧呼吸，則用于酒精發(fā)酵的葡萄糖所占比例為3/(3＋1.5)100%≈66.7%。(4)氧濃度為a時，酵母菌產生了CO2和酒精，且二者的物質的量相等，說明此時酵母菌只進行無氧呼吸，不進行有氧呼吸。(5)酵母菌利用葡萄糖經無氧呼吸產生酒精和CO2，合成少量ATP。 14．(xx安徽理綜，29)為探究酵母菌的細胞呼吸，將酵母菌破碎并進行差速離心處理，得到細胞質基質和線粒體，與酵母菌分別裝入A～F試管中，加入不同的物質，進行了如下實驗(見下表)。 　　　　 試管編號 加入的物質 細胞質基質 線粒體 酵母菌 A B C D E F 葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋ 丙酮酸 ＋ － ＋ － － － 氧氣 ＋ － ＋ － ＋ － 注：“＋”表示加入了適量的相關物質，“－”表示未加入相關物質。 (1)會產生CO2和H2O的試管有__________，會產生酒精的試管有__________，根據(jù)試管__________的實驗結果可判斷出酵母菌進行無氧呼吸的場所(均填試管編號)。 (2)有氧呼吸產生的[H]，經過一系列的化學反應，與氧結合形成水。2,4二硝基苯酚(DNP)對該氧化過程沒有影響，但使該過程所釋放的能量都以熱的形式耗散，表明DNP使分布在________________的酶無法合成ATP。若將DNP加入試管E中，葡萄糖的氧化分解______(填“能”或“不能”)繼續(xù)進行。 答案　(1)C、E　B、F　B、D、F　(2)線粒體內膜　能 解析　(1)在有酵母菌細胞質基質的試管中，可將葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，有氧氣時可在有線粒體的試管中將丙酮酸和[H]徹底氧化分解產生CO2和H2O，無氧氣時可在有細胞質基質的試管中將葡萄糖不徹底地氧化分解產生酒精和CO2，故C、E試管中均可產生CO2和H2O，B、F試管中均可產生酒精。F試管中細胞質基質和線粒體未分開，無法確定無氧呼吸的場所，而與B、D試管的結果進行對比，能確定酵母菌進行無氧呼吸的場所是細胞質基質。 (2)[H]在線粒體內膜上有關酶的作用下，與氧氣發(fā)生一系列反應形成水，DNP對該過程沒有影響，但能影響線粒體內膜上ATP合成酶的活性，從而使能量未用于合成ATP，都以熱的形式耗散；試管E中可發(fā)生有氧呼吸全過程，加入DNP后，該過程不受影響，但影響ATP的合成。 15．在科學研究中常用呼吸熵(RQ＝釋放二氧化碳體積/消耗的氧氣體積)表示生物用于有氧呼吸的能源物質的不同。測定發(fā)芽種子呼吸熵的裝置如圖。關閉活塞，在25 ℃下經20分鐘讀出刻度管中著色液移動距離。設裝置1和裝置2的著色液分別向左移動x mm和y mm。x和y值反映了容器內氣體體積的減少量(裝置1的小瓶中NaOH溶液用于吸收呼吸產生的CO2)。請回答下列問題： (1)若測得x＝180 mm，y＝50 mm，則該發(fā)芽種子的呼吸熵是________(保留兩位小數(shù))。假設發(fā)芽種子僅進行有氧呼吸，根據(jù)呼吸熵數(shù)值可以推測有氧呼吸分解的有機物中除________以外還有其他有機物。 (2)為使測得的x和y值更精確，還應再設置對照裝置，對照裝置的容器和小瓶中分別放入等量死的發(fā)芽種子和蒸餾水，設置對照裝置的目的是 ______________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _______________。 (3)假設發(fā)芽種子呼吸消耗的有機物全部為葡萄糖，在25 ℃下經20分鐘讀出刻度管中著色液移動距離x＝300 mm，y＝－100 mm(裝置2著色液向右移動了100 mm)，則可推斷有氧呼吸消耗的葡萄糖與無氧呼吸消耗的葡萄糖的比例是________。 答案　(1)0.72　糖類　(2)用于校正裝置1和裝置2內因物理因素(或非生物因素)引起的容積變化　(3)1∶1 解析　(1)裝置1中著色液移動距離代表O2消耗量，裝置2中著色液移動距離代表O2消耗量減去CO2釋放量，故該發(fā)芽種子的呼吸熵為130/180≈0.72。若種子僅進行有氧呼吸且底物均為糖類的話，裝置2中著色液應不移動。(2)另設一組對照，除加入的是等量死的發(fā)芽種子外，其他條件均與裝置2相同，其目的是排除無關變量對實驗結果的影響。(3)用著色液的移動距離表示容器中氣體體積的變化。由題意可知，總耗氧量是300，總二氧化碳釋放量為400。有氧呼吸消耗氧氣量為300，釋放二氧化碳量為300，消耗葡萄糖量為300/6＝50；無氧呼吸釋放的二氧化碳量為400－300＝100，消耗葡萄糖量為100/2＝50。 教師備課資源 1．有氧呼吸三個階段的比較 　　 階段 項目 第一階段 第二階段 第三階段 場所 細胞質基質 線粒體基質 線粒體內膜 反應物 葡萄糖 丙酮酸和水 還原氫 和氧氣 生成物 丙酮酸和 還原氫 二氧化碳 和還原氫 水 產生ATP數(shù)量 少量 少量 大量 需要ATP情況 需要 不需要 不需要 與氧的關系 無關 無關 有關 2． 無氧呼吸的過程與分析 (1)無氧呼吸的過程 (2)不同生物無氧呼吸的產物不同 生物 無氧呼吸產物 植物 大多數(shù)植物細胞，如根細胞 酒精和CO2 馬鈴薯塊莖、甜菜塊根 乳酸 動物 乳酸 微生物 乳酸菌等 乳酸 酵母菌等 酒精和CO2 3． 三種類型細胞呼吸比較 　　 類型 比較 有氧呼吸 無氧呼吸Ⅰ (產物為酒精) 無氧呼吸Ⅱ (產物為乳酸) 發(fā)生范圍 絕大多數(shù)動物和植物、全部好氧微生物 多數(shù)厭氧及兼性厭氧微生物(如酵母菌)、暫時缺氧狀態(tài)下的植物細胞 乳酸菌、處于暫時缺氧狀態(tài)下的動物細胞、人體細胞及馬鈴薯塊莖、玉米胚、甜菜塊根等 反應場所 細胞質基質和線粒體 細胞質基質 耗O2狀態(tài) 消耗O2 不消耗O2 釋放能量情況 大量 少量 是否產生H2O 產生H2O 不產生H2O 相同點 ①第一階段均相同，即：C6H12O62C3H4O3＋4[H]＋少量能量；②實質相同：均可分解有機物釋放能量，為各項生命活動供能 4． 呼吸作用類型的判斷技巧(以葡萄糖為底物的細胞呼吸) (1)若某生物產生的CO2量和消耗的O2量相等，則該生物只進行有氧呼吸(或同時進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸)。 (2)若某生物不消耗O2，只產生CO2，則只進行無氧呼吸(酒精發(fā)酵)。 (3)若某生物產生的CO2量比消耗的O2量多，則同時進行有氧呼吸和無氧呼吸(酒精發(fā)酵)。 (4)若某生物沒有O2的消耗和CO2的產生，則該生物只進行乳酸發(fā)酵或者已死亡。 (5)無氧呼吸無水生成，若在呼吸作用的產物中有水，則一定進行了有氧呼吸。