第三单元课时2 细胞的能量“通货”——ATP ATP的主要来源——细胞呼吸

课时 2 细胞的能量 通货 ATP ATP 的主要来源 细胞呼吸 见 自学听讲 P52 学科素养课程标准学习指导 1 生命观念 结构与功能观 ATP 生理作用与 其结构特点相适应 线粒体的结构特点与其作 为有氧呼吸的主要场所相适应 物质与能 量观 ATP 是生命活动的直接供能物质 是生 命系统中物质和能量的直观体现 生物通过细 胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命 活动可以利用的能量 2 科学思维 归纳与概括 基于实验结果 归 纳出细胞呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸的概念 模型与建模 结合 ATP 与 ADP 相互转化模 型 认识 ATP 在细胞中作为能量 通货 的原因 建构有氧呼吸和无氧呼吸的过程模型 解释二 者间的关系 3 科学探究 实验设计 方案实施以及对结果 的交流与讨论 探究酵母菌的呼吸方式 4 社会责任 运用细胞呼吸原理 对其在生产和 生活中的应用实例做出科学解释 1 简述 ATP 的化 学组成和特点 写 出 ATP 的结构简 式 2 解释 ATP 在能 量代谢中的作用 认识 ATP 在细胞 中作为能量 通货 的原因 3 说出线粒体的 结构 认同线粒体 是有氧呼吸的主 要场所 4 概述细胞进行 有氧呼吸和无氧 呼吸的过程 5 说明细胞呼吸 原理在实践中的 应用 1 结合 ATP 的结构简式 及其相关信息 理解 ATP 的结构 分析其与核糖核 苷酸的联系 2 依据 ATP 与 ADP 相互 转化示意图分析 ATP 与 ADP 相互转化的过程 3 结合实例 理解 ATP 的 利用 4 分析探究酵母菌细胞呼 吸方式的实验装置图 明 确二者的区别 5 比较有氧呼吸与无氧呼 吸 掌握两种细胞呼吸方 式的区别与联系 6 分析影响细胞呼吸的因 素 探究对不同生物细胞 呼吸的调控与应用 细胞的能量 通货 ATP 1 ATP 的名称 三磷酸腺苷 2 组成元素 C H O N P 3 ATP 分子的结构简式 A P P P 其中 A 代表腺苷 即腺嘌呤核苷 P 代表磷酸基团 代表 高能磷酸键 代表普通磷酸键 4 结构特点 1 ATP 分子中具有 2 个高能磷酸键 远离腺苷的那个高能磷酸键极易水解和形成 2 ATP 水解时释放的能量高达 30 54 kJ mol 5 ATP 和 ADP 的相互转化及 ATP 的利用 1 ATP 和 ADP 的相互转化 2 ATP 中的能量来源和去向 ATP 的主要来源 细胞呼吸 1 细胞呼吸概念和类型 1 概念 有机物 在细胞内经过一系列的氧化分解 生成二氧化碳或其他产物 释放出 能量并生成 ATP 的过程 2 类型 有氧呼吸和无氧呼吸 2 有氧呼吸 1 概念 细胞在氧的参与下 通过多种酶的催化作用 把葡萄糖等有机物彻底氧化分解 产 生 二氧化碳和水 释放能量 生成大量 ATP 的过程 2 总反应式 C6H12O6 6O2 6H2O6CO2 12H2O 能量 3 过程 3 无氧呼吸 1 概念 细胞在 无氧 的条件下 通过多种酶的催化作用 使葡萄糖等有机物氧化分解 不彻底 产生酒精和二氧化碳或转化成乳酸 同时释放少量能量的过程 2 总反应式 酒精发酵的反应式 C6H12O62C2H5OH 2CO2 少量能量 乳酸发酵的反应式 C6H12O62C3H6O3 少量能量 3 场所 细胞质基质 4 过程 第一阶段 1 分子葡萄糖形成 2 分子丙酮酸和少量 H 产生 少量能量 第二阶段 丙酮酸在不同酶的催化作用下 分解成酒精和 CO2或转化成 乳酸 注意 第二阶段是不产生能量的 4 细胞呼吸原理的应用 1 对有氧呼吸原理的应用 包扎伤口应选用透气的敷料 以抑制破伤风杆菌的无氧呼吸 提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸以避免肌细胞产生大量 乳酸 及时松土有利于根系生长 其作用在于促进根细胞进行 有氧 呼吸 稻田定期排水有利于根系进行 有氧 呼吸 防止幼根因缺氧变黑腐烂 2 对无氧呼吸原理的应用 利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒 利用淀粉 醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精 1 有关 ATP 的认识误区 1 ATP 不等同于能量 它是一种高能化合物 其所含高能磷酸键水解时能够释放出高达 30 54 kJ mol 的能量 2 ATP 在细胞中的含量很少 只是 ATP 与 ADP 的转化迅速而及时 因而 ATP 与 ADP 的含量都保持动态平衡 3 ATP 与 ADP 的相互转化是不可逆的 ATP 与 ADP 的相互转化过程可以概括为 物质 是可逆的 能量是不可逆的 酶是不相同的 场所是不完全相同的 4 ATP 转化为 ADP 的过程又称为 ATP 的水解反应 这一过程需 ATP 水解酶的催化 同时也需要消耗水 2 探究细胞呼吸方式的实验 1 配制酵母菌培养液时 必须将葡萄糖溶液煮沸并冷却到常温 然后再加入酵母菌 煮沸 的目的是灭菌 冷却的目的是防止高温杀死酵母菌 2 氧气控制 持续通入经浓 NaOH 溶液处理的空气 保证 O2的充足供应 NaOH 溶液能吸收空气中 的 CO2 排除 CO2对实验结果的干扰 将接种有酵母菌的培养液封口放置一段时间后 再连接澄清的石灰水 封口放置的目 的是让酵母菌消耗掉装置内的 O2 确保后来只进行无氧呼吸 3 在 25 30 的环境中进行实验 此时的酵母菌中酶活性最高 生命活动最旺盛 细胞呼 吸强烈 3 对有氧呼吸过程的分析判断 1 场所 真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体 无线粒体的真核细胞 或生物 只能进行无氧呼吸 如哺乳动物成熟红细胞 蛔虫等 原核细胞无线粒体 有氧呼吸在细胞质 和细胞膜上进行 2 反应物 葡萄糖分子不能进入线粒体被分解 必须在细胞质基质中分解为丙酮酸后才 能进入线粒体继续氧化分解 3 能量 细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失 小部分转移到 ATP 中 有氧呼吸 的三个阶段都能产生 ATP 但生成 ATP 最多的是第三阶段 无氧呼吸只在第一阶段释放能量 产生 ATP 其余能量储存在酒精或乳酸中 4 产物 有 H2O 生成的一定是有氧呼吸 有 CO2生成的一定不是生成乳酸的无氧呼吸 一般情况 人和高等动物无氧呼吸的产物是乳酸 高等植物无氧呼吸产生酒精和 CO2 但马铃 薯的块茎 甜菜的块根 玉米胚等无氧呼吸的产物是乳酸 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 根本原因在于基因的差异 5 脂肪进行有氧呼吸时消耗 O2的量 产生 CO2的量 脂肪与葡萄糖相比 含 H 量高 因 此有氧呼吸时消耗 O2的量大于产生 CO2的量 4 细胞呼吸速率的测定方法 1 如果实验材料是种子 为防止微生物呼吸对实验结果的干扰 应将装置进行灭菌处理 所测种子进行消毒处理 2 若选用绿色植物作实验材料 测定细胞呼吸速率 需对整个装置进行遮光处理 否则植 物的光合作用会干扰呼吸速率的测定 3 为防止气压 温度等物理因素所引起的误差 应设置对照实验 将所测的生物材料灭 活 如将种子煮熟 其他条件均不变 5 影响细胞呼吸的因素及应用 1 O2浓度为零时 细胞呼吸强度并不为零 因为此时细胞可进行无氧呼吸 2 影响细胞呼吸的因素并不是单一的 若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度 可 采取供水 升温 增氧等措施 若需降低细胞呼吸强度 可以采取干燥 低温 低氧等措施 3 储藏蔬菜 水果都应选择低温 低氧条件 低温以不破坏植物组织为标准 一般为零 上低温 储存粮食 种子 时应保持干燥 而储存蔬菜 水果时应保持一定的湿度 肉类食品的 保鲜要抑制微生物的呼吸 经济有效的方法是冷冻 见 自学听讲 P54 ATP 的结构和功能 1 ATP 与 RNA 的关系 ATP 去掉两个磷酸基团后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸 是组成 RNA 的基本单位之 一 如下图 2 人体内有三大供能系统 它们是 ATP 磷酸肌酸供能系统 无氧呼吸供能系统和有氧 呼吸供能系统 ATP 在肌肉中的含量低 当肌肉进行剧烈运动时 供能时间仅能维持约 1 3 s 之 后的能量供应就要依靠 ATP 的再生 这时 细胞内的高能化合物磷酸肌酸的高能磷酸键水 解将能量转移至 ADP 生成 ATP 磷酸肌酸在体内的含量也很少 只能维持几秒的能量供应 人在剧烈运动时 首先是 ATP 磷酸肌酸供能系统供能 通过这个系统供能大约能维持 6 8 s 这之后的供能则主要依靠葡萄糖和糖原的无氧酵解所释放的能量合成 ATP 无氧酵解约 能维持 2 3 min 的时间 如 100 m 短跑主要依靠 ATP 磷酸肌酸供能 长时间低强度的运动 主要靠有氧呼吸提供能量 介于二者之间的较短时间的中强度运动 如 400 m 跑 则主要由无 氧呼吸提供能量 运动项目总需氧量 L 实际摄入氧量 L 血液乳酸增加量 马拉松600589略有增加 400 m162显著增加 100 m80未见增加 3 ATP 是一种有机物 其分子式为 C10H16O13N5P3 ATP 能够进行跨膜运输 ATP 片剂可以口服 ATP 注射液可以肌肉注射或静脉滴注 4 生物体内的能源物质 1 能源物质 糖类 脂肪 蛋白质 2 主要能源物质 糖类 3 主要储能物质 脂肪 4 直接能源物质 ATP 不是唯一 5 根本能源或最终能源 光能 6 植物细胞内的储能物质 淀粉 脂肪 7 动物细胞内的储能物质 糖原 脂肪 1 ATP 是生物界共用的主要直接能源物质 但不是唯一直接能源物质 如蛋白质合成中 还可利用 UTP 2 几种不同物质中的 A 代表的含义 ATP 中的 A 为腺苷 由腺嘌呤和核糖组成 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 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 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 例 1 2018 年北京一模 下列关于叶肉细胞内 ATP 的描述 正确的是 A ATP 的结构决定了其在叶肉细胞中不能大量储存 B 光合作用产生的 ATP 可以为 Mg2 进入叶肉细胞直接提供能量 C ATP 水解失掉两个磷酸基团后 可以作为逆转录的原料 D 葡萄糖分子在线粒体内彻底氧化分解 可以产生大量 ATP 解析 ATP 的结构决定了其在细胞内的含量很少 A 项正确 植物叶肉细胞吸收 Mg2 的 方式是主动运输 需要消耗来自细胞呼吸产生的 ATP 光合作用产生的 ATP 只能用于暗反应 B 项错误 ATP 水解失去两个磷酸基团后成为腺嘌呤核糖核苷酸 逆转录过程是以 RNA 为模 板合成 DNA 需要的原料是脱氧核苷酸 C 项错误 葡萄糖水解为丙酮酸发生在细胞质基质中 D 项错误 答案 A 例 2 ATP 是细胞中重要的高能磷酸化合物 下列有关叙述错误的是 A ATP 中的 A 由腺嘌呤和核糖组成 B ATP 中含有 3 个高能磷酸键 C ATP 水解所释放的能量可用于肌肉收缩 D ATP 在细胞中易于再生 是细胞中普遍使用的能量载体 解析 ATP 分子中的 A 由腺嘌呤和核糖组成 A 项正确 1 个 ATP 分子中含有 2 个高能 磷酸键 B 项错误 ATP 在细胞中水解产生的能量可用于各项生命活动 C 项正确 ATP 在细胞 中易水解 也易合成 适于作为直接能源物质 D 项正确 答案 B ATP 与 ADP 的相互转化 1 ATP 的形成途径 2 ATP 与 ADP 之间的相互转化 1 细胞中 ATP 的含量很少 但 ATP 与 ADP 相互转化的速度很快 细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制是生物界的共性 2 ATP 与 ADP 之间的相互转化不是可逆反应 项目ATP 合成ATP 水解 反应 式 ADP Pi 能量ATP ATPADP Pi 能量 场所 叶绿体 细胞质基质 线粒体 细胞内需要能量的部位 条件ATP 合成酶ATP 水解酶 能量 来源 合成 ATP 的能量主要 来自光能 光合作用 和 化学能 细胞呼吸 ATP 水解释放的能量是储存在远离 A 的高能磷酸键中的能量 能量 去路 储存在 ATP 中用于各项生命活动 从条件上看 ATP 分解是一种水解反应 所需的酶是水解酶 ATP 合成是一种合成反应 所需的酶为合成酶 酶具有专一性 故反应条件不同 不能说该反应可逆 从能量上看 ATP 水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能 而合成 ATP 的能 量主要有化学能和太阳能 故能量来源不同 从场所上看 ATP 合成的场所是细胞质基质 线粒体 叶绿体 ATP 分解的场所是细 胞的各个部位 故场所不同 综上所述 上述反应从物质方面看可逆 从酶 场所 能量上看不可逆 故 ATP 与 ADP 之间的相互转化不是可逆反应 3 ATP 与光合作用及细胞呼吸的关系 1 与光合作用的关系 2 与细胞呼吸的关系 例 3 下图为 ATP 与 ADP 相互转化的关系式 以下说法正确的是 ATPADP Pi 能量 A ATP 与 ADP 中的 A 表示不同的物质 B ATP 与 ADP 的相互转化是可逆反应 C ATP 中的 A 可以参与 RNA 的构成 D 酶 1 和酶 2 的种类不同 本质也不同 解析 ATP 和 ADP 中的 A 都是 腺苷 A 项错误 ATP 和 ADP 的相互转化 只有物质 可逆 而酶不同 场所不同 能量的来源有差异 不属于可逆反应 B 项错误 ATP 中的 A 是 腺苷 由 腺嘌呤和核糖 组成 腺苷 再与 1 分子磷酸结合可以生成 AMP 即构成 RNA 的原 料之一 腺嘌呤核糖核苷酸 C 项正确 酶 1 为 ATP 水解酶 酶 2 为 ATP 合成酶 二者种类不 同 但二者的化学本质均为蛋白质 D 项错误 答案 C 例 4 下列有关 ATP 的叙述错误的是 A ATP 和 ADP 的相互转化保证了机体对能量的需求 B 图中两次 ATP 的水解 后者能量可用于各项生命活动 C 图中两次合成 ATP 前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生 D ATP 由 3 个磷酸基团和 1 个腺嘌呤构成 解析 细胞中 ATP 和 ADP 的相互转化一直不停地在发生并且处于动态平衡之中 保证 了机体对能量的需求 A 项正确 图中两次 ATP 的水解 前者能量储存在有机物中 后者能量可 用于各项生命活动 B 项正确 图中两次合成 ATP 前者 ATP 的合成是通过光合作用 所需能 量来源于光能 在人体细胞中不会发生 C 项正确 ATP 由 3 个磷酸基团和 1 个腺苷 由腺嘌呤 和核糖结合而成 构成 D 项错误 答案 D 有氧呼吸与无氧呼吸比较 有氧呼吸与无氧呼吸图解 1 有氧呼吸第一 二阶段产生的 H 用于第三阶段与 O2结合生成水 无氧呼吸第一阶段 产生的 H 用于第二阶段将丙酮酸还原为 C2H5OH 和 CO2或还原为乳酸 2 有氧呼吸中 H2O 既是反应物 又是生成物 且生成的 H2O 中的氧全部来自 O2 3 不同生物无氧呼吸的产物不同 是由于催化无氧呼吸第二阶段的酶不同 4 有氧呼吸中氧元素的来源与去路 1 一些原核生物无线粒体 但细胞中含有与有氧呼吸有关的酶 也可以进行有氧呼吸 只 进行无氧呼吸的真核生物 其细胞内无线粒体 人体成熟红细胞无线粒体 进行无氧呼吸 2 有氧呼吸的三个阶段均有 ATP 产生 无氧呼吸只在第一阶段产生 ATP 3 是否产生 CO2不是判断细胞呼吸类型的充要条件 因为有氧呼吸和酒精发酵过程中都 会产生 CO2 4 呼吸作用产生的能量大部分以热能形式散失 对于动物而言可用于维持体温 辨清细胞呼吸相关曲线 以葡萄糖为呼吸底物 多数考生对细胞呼吸相关曲线的分析存在盲点 容易出错 因此掌握细胞呼吸曲线的识 别技巧非常必要 现总结如下 1 R 点 只进行无氧呼吸 P 点之前 有氧呼吸与无氧呼吸共存 CO2释放总量 有氧呼吸释 放量 无氧呼吸释放量 P 点及其以后 只进行有氧呼吸 Q 点 释放的 CO2量最少 细胞总体呼 吸最弱 为种子 蔬菜 水果贮存的最佳点 B 点 有氧呼吸吸收的 O2量 或释放的 CO2量 等于无氧呼吸释放的 CO2量 2 两种呼吸方式同时存在的区段是 RP RQ 区段 CO2生成量急剧减少的原因是随着 O2 浓度的增加 无氧呼吸受到抑制 区域 ORP 的面积表示无氧呼吸产生的 CO2量 例 5 下表描述的是真核细胞中有氧呼吸和无氧呼吸的位置及主要产物 相关叙述正确 的是 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 时间 第一阶段 第二阶段 第三阶段 第一阶段 第二阶段 位置 细胞质 基质 线粒体 基质 线粒体 内膜 细胞质 基质 细胞质 基质 主要 产物 丙酮酸CO2 H2O 丙酮酸 C3H6O3或 C2H5OH CO2 A 有氧呼吸各阶段在细胞的不同位置进行与细胞中酶的种类及分布有关 B 人体在剧烈运动过程中产生的 CO2部分来自无氧呼吸 C 产生 C3H6O3的无氧呼吸生成的 ATP 比产生 C2H5OH 的无氧呼吸多 D 细胞进行无氧呼吸产生 C3H6O3还是 C2H5OH 的根本原因是细胞中酶的种类有差异 解析 有氧呼吸各个阶段的反应都需要酶的催化 A 项正确 人体在剧烈运动过程中产 生的 CO2只能来自有氧呼吸 人体细胞无氧呼吸只产生乳酸 B 项错误 无氧呼吸只在第一阶 段生成 ATP 产生丙酮酸的无氧呼吸与产生 C2H5OH 的无氧呼吸第一阶段相同 所以这两种 无氧呼吸产生的 ATP 一样多 C 项错误 细胞进行无氧呼吸产生 C3H6O3还是 C2H5OH 的直 接原因是细胞中酶的种类有差异 根本原因是遗传物质的碱基排列顺序不同 D 项错误 答案 A 例 6 有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液 当通入不同浓度的 O2时 其产生的酒精 和 CO2的量如下图所示 据图中信息推断错误的是 A 氧浓度为a时酵母菌没有有氧呼吸 只进行无氧呼吸 B 当氧浓度为b和d时 酵母菌细胞呼吸的过程会不同 C 当氧浓度为c时 2 5 的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵 D 在a b c d不同氧浓度下 细胞都会产生 H 和 ATP 解析 氧浓度为a时产生的酒精量等于产生的二氧化碳量 说明酵母菌只进行无氧呼吸 当 氧浓度为b时 同时有两种呼吸方式 而氧浓度为d时 酵母菌细胞只进行有氧呼吸 当氧浓度 为c时 有氧呼吸与无氧呼吸产生的二氧化碳之比为 9 6 计算得出有氧呼吸消耗了 1 5 份葡 萄糖 而无氧呼吸消耗了 3 份葡萄糖 即 2 3 的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵 两种呼吸过程中 都可以产生 H 和 ATP 答案 C 影响细胞呼吸的因素及应用 1 内部因素 基因酶 不同植物的呼吸速率不同 同一植物不同部位呼吸速率不同 同一植物不同发育时期呼吸速率不同 2 影响细胞呼吸的外界因素及应用 外界因素分析图解应用 温度 最适温度时 细胞呼吸最 强 超过最适 温度 呼吸酶 活性降低 甚 至变性失活 细胞呼吸受 抑制 低于最 适温度 酶活 性下降 细胞 呼吸受抑制 在低温下 储存蔬菜 水果 在大棚种 植时 夜间适 当降温 降低 细胞呼吸速 率 减少有机 物的消耗 提高产量 O2浓度 O2浓度低时 无氧呼吸占 优势 随 O2 浓度增大 无 氧呼吸逐渐 被抑制 有氧 呼吸不断加 强 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 磷 酸 ADP 等 因素的影响 利用适当 降低 O2浓 度等能够抑 制细胞呼吸 减少有机物 消耗的原理 来延长蔬菜 水果的保鲜 时间 中耕松土 增加根的有 氧呼吸 在医疗上 选用透气的 消毒纱布等 包扎伤口 可 抑制厌氧病 菌的繁殖 CO2浓度 从化学平衡 的角度分析 CO2浓度增 加 呼吸速率 下降 蔬菜和水果 的保鲜中 适 当增加 CO2 浓度具有良 好的保鲜效 果 矿质元素 有些矿质元 素是酶的激 活剂 影响与 细胞呼吸有 关的酶的活 性 合理施肥 1 储存蔬菜和水果的条件并不是温度越低越好 也不是无氧环境最好 蔬菜 水果在储 藏时应选择零上低温 低氧和中等湿度的环境 粮食储藏应选择零上低温 低氧和干燥的环 境 2 影响细胞呼吸的因素并不是单一的 若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度 可 采取供水 升温 高氧等措施 若需降低细胞呼吸强度 可以采取干燥 低温 低氧等措施 3 水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸的产物 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 4 测定植物绿色器官的呼吸作用速率必须在黑暗条件下进行 例 7 2018 年合肥模拟 科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影 响 结果如图 下列叙述正确的是 A 20 h 内 果肉细胞产生 ATP 的场所有细胞质基质 线粒体 叶绿体 B 50 h 后 30 条件下果肉细胞没有消耗 O2 密闭罐中 CO2浓度会增加 C 50 h 后 30 条件下的有氧呼吸速率比 2 和 15 慢 是因为温度高使酶活性降低 D 实验结果说明温度越高 果肉细胞有氧呼吸速率越大 解析 果肉细胞不能进行光合作用 其产生 ATP 的场所有细胞质基质 线粒体 A 项错 误 50 h 后 30 条件下果肉细胞没有消耗 O2 是由于此温度条件下酶的活性较高 有氧呼吸 已将 O2消耗殆尽 以后只进行无氧呼吸 故密闭罐中 CO2浓度会增加 B 项正确 C 项错误 由 于酶具有最适温度 若超过最适温度 有氧呼吸速率会降低 D 项错误 答案 B 例 8 将等量且足量的苹果果肉分别放在 O2浓度不同的密闭容器中 1 h 后 测定 O2的 吸收量和 CO2的释放量 结果如下表所示 下列分析正确的是 O2浓度01 2 3 5 7 10 15 20 25 O2吸收量 mol 00 10 20 30 40 50 60 70 80 8 CO2释放 量 mol 10 80 60 50 40 50 60 70 80 8 A 苹果果肉细胞在 O2浓度为 5 25 时只进行有氧呼吸 B O2浓度越高 苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛 产生 ATP 越多 C O2浓度为 3 时 有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的 2 倍 D 苹果果肉细胞在 O2浓度为 3 和 7 时 消耗的葡萄糖量相等 解析 苹果果肉细胞在 O2浓度为 5 25 时 CO2的释放量和 O2的吸收量相等 只进 行有氧呼吸 故 A 项正确 一定范围内 O2浓度越高 苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛 产生的 ATP 越多 但是 O2浓度超过 20 有氧呼吸速率不再增加 故 B 项错误 O2浓度为 3 时 有 氧呼吸消耗葡萄糖的量为 0 05 mol 无氧呼吸消耗葡萄糖的量为 0 1 mol 可见 无氧呼吸消耗 的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的 2 倍 故 C 项错误 苹果果肉细胞在 O2浓度为 3 时 消耗 葡萄糖的量为 0 05 mol 0 1 mol 0 15 mol 而 O2浓度为 7 时 消耗葡萄糖的量为 1 12 mol 两者不相等 故 D 项错误 答案 A 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 实验原理 2 实验流程 提出问题 酵母菌利用葡萄糖发酵产生酒精的条件是有氧还是无氧 在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的产物分别是什 么 做出假设 针对上述问题 根据已有的知识和生活经验 如酵母菌可用于酿酒 发面等 做出合理的假设 设计并 进行 实验 实验 现象 甲 乙两装置中石灰水都变混浊 且甲中混浊程度高且快 2号试管中溶液由橙色变成灰绿色 1号试管不变色 实验结论 葡萄糖 3 注意事项 1 通入 A 瓶的空气中不能含有 CO2 以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是酵 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 O2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 3 甲 乙两组为对比实验 设置的是有氧 无氧条件 不能用对照实验的观点来分析甲 乙两组实验 例 9 2018 年南昌月考 实验人员将生长旺盛的酵母菌接种在仅含葡萄糖溶液的试管 中 并将其保温在 30 的透明恒温箱中 在 1 10 min 有色液滴基本不移动 11 60 min 内 液滴向右移动 61 min 后 液滴又保持不动 对此现象分析正确的是 A 1 10 min 内 酵母菌的代谢水平很低 基本处于休眠状态 B 1 10 min 内已经产生了酒精 C 11 60 min 内 酵母菌既进行无氧呼吸 又进行有氧呼吸 D 61 min 后 酵母菌只进行无氧呼吸 解析 1 10 min 内 酵母菌利用容器中的氧气进行有氧呼吸 由于 O2的消耗量和 CO2 的生成量相等 故容器内压强不变 有色液滴基本不动 这一时间段不产生酒精 A B 项错误 11 60 min 内 由于 O2的消耗 容器内出现缺氧环境 酵母菌既进行无氧呼吸 又进行有氧呼 吸 消耗的 O2量小于 CO2的生成量 故容器内压强增大 有色液滴向右移动 C 项正确 61 min 后 由于无氧呼吸生成大量酒精 酵母菌大量死亡 液滴不动 D 项错误 答案 C 例 10 下图是某同学为了研究酵母菌的无氧呼吸所制作的一个实验装置 开始时锥形 瓶中装有质量分数为 2 的葡萄糖溶液 并在其中加入适量的酵母菌 实验过程中 刻度玻璃 管中的有色液滴会向右移动 表中是该同学在不同的温度条件下进行实验时所记录的液滴 右移的距离 单位 cm 下列有关叙述错误的是 时间 min 温度 12345 4 000 1 0 2 0 3 10 0 2 1 0 1 9 3 1 4 0 20 0 4 1 3 2 2 3 3 4 5 35 0 7 1 4 2 8 4 4 5 0 55 00 1 0 2 0 3 0 4 A 实验开始前应对葡萄糖溶液做煮沸处理 以除去氧气和灭菌 B 表中数据可以表示酵母菌无氧呼吸所产生的 CO2的量 C 在一定范围内 随着温度升高 酵母菌的无氧呼吸强度越来越大 D 35 最有利于酵母菌的无氧呼吸 随着实验的进行 液滴右移的速率越来越大 解析 酵母菌的无氧呼吸需要在无氧的环境中进行 所以需要在实验开始前对葡萄糖溶 液做煮沸处理 以除去葡萄糖溶液中残留的氧气和杂菌 A 项正确 为了测得酵母菌的无氧呼 吸强度 最好的方法就是通过检测 CO2的排放量来推测 所以表中记录的数据可以表示酵母 菌细胞呼吸时产生的 CO2的量 B 项正确 根据表格数据可知 在一定范围内 随着温度的升高 CO2生成量逐渐增加 即无氧呼吸强度逐渐增强 超过一定温度 酶活性降低 无氧呼吸速率减 慢 C 项正确 从表中可知 35 时 CO2释放量多 所以有利于酵母菌的发酵 但由于随着反应 的进行葡萄糖会逐渐被消耗而减少 所以 CO2的释放速率会逐渐减小 D 项错误 答案 D 1 2018 年全国 高考 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 黑暗环境中 若氧气充足 则植物进行有氧呼吸 无氧时 植物进行无氧呼吸 A 项正 确 食物链上的营养级同化的能量有四个去向 呼吸散失 传递给下一个营养级 除了最高营 养级 被分解者分解利用和未利用的 B 项正确 有氧呼吸的产物是 CO2和 H2O 无氧呼吸 的产物是 CO2和酒精或乳酸 葡萄糖是细胞呼吸的底物 C 项错误 植物光合作用的光反应阶 段和呼吸作用过程中都可以合成 ATP D 项正确 答案 C 2 2018 年全国 高考 有些作物的种子入库前需要经过风干处理 与风干前相比 下列说法错 误的是 A 风干种子中有机物的消耗减慢 B 风干种子上微生物不易生长繁殖 C 风干种子中细胞呼吸作用的强度高 D 风干种子中结合水与自由水的比值大 解析 风干的种子中自由水含量极少 细胞呼吸作用强度非常弱 因此有机物消耗减慢 A 项正确 C 项错误 风干的种子含水量少 不利于微生物细胞的代谢活动 微生物难以生长繁 殖 B 项正确 风干的种子中自由水含量极少 导致结合水与自由水的比值较大 D 项正确 答案 C 3 2016 年全国 高考 有关 DNA 分子的研究中 常用 32P 来标记 DNA 分子 用 和 表 示 ATP 或 dATP d 表示脱氧 上三个磷酸基团所处的位置 A P P P 或 dA P P P 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 或 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 或 位上 解析 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 ATP 水解时 远离腺苷的高能磷酸键断裂 产生 ADP 和 Pi 释放的能量用于生物体的 生命活动 据此并结合题意可知 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 位上 2 dA P P P d 表示脱氧 脱去 P 和 P 这两个磷酸基团后 余 下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸 它是 DNA 的基本组成单位之一 因此 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 位上 答案 1 2 见 高效训练 P23 1 2019 年昌吉月考 下列有关 ATP 的叙述 正确的是 A 所有的生物均具有独立合成和利用 ATP 的能力 B 绿色植物叶肉细胞产生 ATP 的场所只有细胞质基质和线粒体 C 细胞内 ATP 和 ADP 相互转化的能量供应机制是细胞生物的共性 D 放能反应一般与 ATP 的水解反应相联系 解析 病毒没有细胞结构 不能合成 ATP A 项错误 绿色植物叶肉细胞产生 ATP 的场所 有细胞质基质 线粒体和叶绿体 B 项错误 细胞内绝大多数生命活动所需能量来自 ATP ATP 和 ADP 相互转化的能量供应机制是细胞生物的共性 C 项正确 放能反应一般与 ATP 的合成反应相联系 吸能反应一般与 ATP 的水解反应相联系 D 项错误 答案 C 2 ATP 是细胞的能量 通货 细胞内还有与 ATP 结构类似的 GTP CTP 和 UTP 等高能磷 酸化合物 但 ATP 用途较为广泛 下列有关叙述中错误的是 A ATP 分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解 B CTP 中高能磷酸键全部水解后的产物能作为合成 DNA 分子的原料 C GTP 的合成常伴随放能反应 而吸能反应不一定伴随 GTP 的水解 D UTP 是三磷酸尿苷的英文名称缩写 其分子中含有 2 个高能磷酸键 解析 细胞膜上某些载体运输物质时需要消耗能量 ATP 分子能在细胞膜上某些蛋白 质的催化下水解 A 项正确 CTP 中高能磷酸键全部水解后的产物能作为合成 RNA 分子的 原料 B 项错误 GTP 的合成常伴随放能反应 而吸能反应不一定伴随 GTP 的水解 可能是利 用水解 ATP 释放的能量 C 项正确 UTP 是三磷酸尿苷的英文名称缩写 其分子中含有 3 个 磷酸基团 但只含有 2 个高能磷酸键 D 项正确 答案 B 3 2018 年莱芜期中 腺苷酸激酶是存在于线粒体的内外膜间隙中的一类酶 它能将 ATP 分 子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸 AMP 上而形成 ADP 以下有关推测合理的是 A 腺苷酸激酶极有可能是一种 ATP 合成酶 B 腺苷酸激酶可能主要参与有氧呼吸的第三阶段 C 腺苷酸激酶的数量影响葡萄糖分子进入线粒体的速率 D 腺苷酸激酶发挥作用时伴随着高能磷酸键的断裂与形成 解析 腺苷酸激酶可能是一种 ATP 水解酶 A 项错误 腺苷酸激酶存在于线粒体的内外 膜间隙中 而有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上 B 项错误 葡萄糖分子不能进入线粒 体 C 项错误 ATP 分子末端的磷酸基团转移意味着高能磷酸键的断裂 而由 AMP 形成 ADP 意味着高能磷酸键的形成 D 项正确 答案 D 4 若酵母菌呼吸消耗的 O2与释放 CO2的量如图所示 则图中四种状态下 下列选项中关于有 氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的量的比值 表示正确的是 A 甲 1 5 B 乙 1 3 C 丙 2 3 D 丁 2 3 解析 酵母菌进行有氧呼吸消耗的 O2和释放 CO2量相同 无氧呼吸消耗 1 分子葡萄糖 会释放 2 分子的 CO2 由图分析可知 甲有 1 6 分子的葡萄糖进行有氧呼吸 5 2 分子的葡萄 糖进行无氧呼吸 故 A 项错误 乙中有 1 3 分子的葡萄糖进行有氧呼吸 2 分子的葡萄糖进行 无氧呼吸 故 B 项错误 丙中有 2 3 分子葡萄糖进行有氧呼吸 1 分子葡萄糖进行无氧呼吸 故 C 项正确 丁中全部进行有氧呼吸 故 D 项错误 答案 C 5 将刚采摘的新鲜蓝莓均分为两份 放在 1 的冷库内贮藏 其中一份用高浓度的 CO2处理 48 h 另一份则不做处理 从采摘后算起每 10 d 取样一次 测定其单位时间内 CO2 释放量 和 O2吸收量 假设呼吸底物均为葡萄糖 计算二者的比值得到如图所示曲线 下列叙述不 正确的是 A 前 10 天产生的 CO2均来自线粒体 B 第 20 d 对照组蓝莓产生的酒精量高于 CO2处理组 C 第 40 d 对照组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少 D 蓝莓适宜贮藏在零上低温 低氧 干燥的环境条件中 解析 前 10 天 CO2 O2 1 表明细胞进行有氧呼吸 产生的 CO2均来自线粒体 A 项正确 由图可知 第 20 d 对照组 CO2 O2大于 1 表明蓝莓进行了无氧呼吸 有酒精产生 而 CO2处理 组 CO2 O2为 1 表明蓝莓没有进行无氧呼吸 没有酒精产生 B 项正确 第 40 d 时 对照组蓝 莓 CO2释放量和 O2吸收量的比值约等于 2 此时无氧呼吸消耗的葡萄糖大约为有氧呼吸的 3 倍 C 项正确 蓝莓适宜贮藏在零上低温 低氧 一定湿度的环境条件中 D 项错误 答案 D 6 下图表示某植物非绿色器官在不同 O2浓度下 O2的吸收量和 CO2的释放量的变化情况 根据所提供的信息 判断以下叙述正确的是 A N点时 该器官 O2的吸收量和 CO2的释放量相等 说明其只进行有氧呼吸 B M点是储藏该器官的最适氧气浓度 此时无氧呼吸的强度最低 C 该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解 D L点时 该器官产生 CO2的场所是细胞中的线粒体基质 解析 N点后 O2的吸收量大于 CO2的释放量 说明消耗的有机物不仅有糖类 因此N 点时 O2的吸收量和 CO2的释放量虽然相等 但此时不仅进行有氧呼吸 还进行无氧呼吸 A 项错误 由图可知 M点时细胞中总 CO2释放量最低 该条件下适合储藏该器官 但此时无氧呼 吸强度不是最低的 B 项错误 呼吸作用的实质是氧化分解有机物 释放能量 N点后 O2的吸 收量大于 CO2的释放量 说明该器官呼吸作用过程中不只是氧化分解糖类物质 C 项正确 L 点时 氧气浓度为 0 只进行无氧呼吸 场所是细胞质基质 D 项错误 答案 C 7 一些植物的果实成熟到一定程度时 呼吸速率先是降低 然后突然升高 最后又下降 这个呼 吸高峰被称为呼吸骤变 如下图 回答下列问题 1 出现呼吸骤变后 果实便完全成熟 然后开始衰老 不再适宜贮藏 据此推测 图中最耐贮藏 的果实是 据图推测 梨采摘后释放的 CO2总量在不断 填 增加 减少 或 不变 2 若测得采摘的果实 CO2释放量大于 O2吸收量 此时果实细胞中产生的 CO2释放到空气 中至少要穿过 层生物膜 3 温水浸泡能使柿子脱去涩味 说明 能刺激呼吸骤变的早临 等延迟呼吸骤变出现的措施 有利于水果保鲜和贮藏 解析 本题考查细胞呼吸 影响细胞呼吸的因素及调控与应用 考查学生的理解能力 获取信息能力和综合运用能力 1 据图可知苹果在采摘后呼吸高峰出现最晚 最耐贮藏 采 摘的果实呼吸速率一直是大于零 故释放的 CO2总量一直在增加 2 植物细胞进行有氧呼 吸时 CO2释放量等于 O2吸收量 进行无氧呼吸时 一般产生酒精和 CO2 若果实细胞在呼吸 时 CO2释放量大于 O2吸收量 说明有无氧呼吸存在 此时果实细胞中产生 CO2的场所是细 胞质基质和线粒体 细胞质基质中产生的 CO2释放到空气中至少要穿过一层生物膜即细胞 膜 3 温水浸泡能提高温度 使呼吸高峰提前出现 因而能脱去柿子涩味 延长摘后果实贮藏 时间 须推迟呼吸高峰的出现 可采取适当降低温度 降低氧气浓度的措施 降低呼吸作用 答案 1 苹果 增加 2 一 3 提高温度 降低氧气浓度 适当降低温度 8 2019 年邢台月考 下图表示葡萄糖在细胞内氧化分解的某一途径 表示过程 X Y 表示物质 下列判断错误的是 A X 是丙酮酸 B 过程必须有 CO2参与 C 过程必须有 O2参与D Y 是 H2O 解析 葡萄糖分解产生的 X 表示丙酮酸 A 项正确 CO2在 过程中产生 不是 过程的 反应物 B 项错误 过程表示有氧呼吸的第三阶段 必须有 O2参与 C 项正确 Y 表示有氧呼 吸第三阶段的产物 为 H2O D 项正确 答案 B 9 2018 年长春调研 下图表示玉米种子在暗处萌发初期淀粉和葡萄糖含量的变化情况 在此 环境中约经过 20 天左右幼苗死亡 并被细菌感染而腐烂 下列分析正确的是 A 图中表示葡萄糖变化情况的曲线是乙 B 种子萌发过程中有机物总量的变化趋势为越来越少 C 在此环境下种子萌发过程中会发生光合作用和细胞呼吸 D 幼苗被细菌感染后 便没有 CO2释放 解析 玉米种子在暗处萌发初期 淀粉会不断水解为葡萄糖 导致淀粉的含量下降 葡萄 糖的含量上升 因此图中表示葡萄糖变化情况的曲线是甲 A 项错误 种子萌发过程中因细胞 呼吸不断消耗有机物 所以有机物的总量越来越少 B 项正确 在暗处 种子萌发过程中不会发 生光合作用 C 项错误 有的细菌的细胞呼吸释放 CO2 D 项错误 答案 B 10 下图 1 表示小肠细胞吸收葡萄糖的情况