高考一轮：第讲《ATP与细胞呼吸》(含答案)

第9讲ATP与细胞呼吸,最新考纲1.ATP在能量代谢中的作用()。2.细胞呼吸()。3.实验：探究酵母菌的呼吸方式。,考点一ATP的结构、功能和作用（5年7考）,1.组成元素,。,2.分子结构,(1)分子结构式：(简写),C、H、O、N、P,APPP,(2)组成图解(填出各部分名称),由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个、二个、三个。,腺嘌呤,核糖,高能磷酸键,腺苷(A),磷酸基团,腺嘌呤核,糖核苷酸,腺苷,高能磷酸键,磷酸基团,3.ATP和ADP的相互转化,(1)转化基础ATP的化学性质不稳定，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,远离腺苷（A）,ATP水解酶,细胞质基质,叶绿体,吸能,高能磷酸键,光合作用,4.动植物细胞ATP来源与去向分析,(1)植物细胞可以通过形成ATP，而动物细胞只能通过形成ATP。(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP专用于，不用于其他生命活动；植物或动物产生的ATP才能用于多种生命活动。,光合作用和细胞呼吸,细胞呼吸,暗反应,细胞呼吸,5.ATP产生量与O2供给量的关系分析,无氧呼吸,有氧呼吸,不再增加,酶、ADP、磷酸,1.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？,提示如图所示,2.ATP是细胞中“唯一”的直接能源物质，对吗？,提示不对，除ATP外细胞中直接能源物质还有GTP、CTP、UTP等。,1.真题重组判断正误,(1)下列化学反应属于水解反应的是(2016上海卷，20C)()核酸核苷酸葡萄糖丙酮酸ATPADP(2)DNA与ATP中所含元素的种类相同(2015课标卷，1A)()(3)每个ADP分子中含有两个高能磷酸键(2014江苏B)()(4)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中不会同时发生ATP的合成和分解(2013四川理综，1C)()(5)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生(2013海南卷，4D)()(6)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量照样达到动态平衡(天津卷，6)(),以上内容源自人教必修1教材P8889，侧重考查ATP的化学组成、ATP与ADP之间的相互转化等，把握ATP及其产生途径是解答本类题目的关键。,2.(教材必修1P89图55改编)在活细胞中，下列循环过程永不停止地进行着，如图所示，下列相关叙述错误的是(),A.在过程中，是由于远离A的高能磷酸键断裂而释放出能量B.在绿色植物体内的生理活动有光合作用、细胞呼吸C.A1和A2应为不同种物质，其作用底物不同D.呼吸作用中，主要进行过程，能量来自有机化合物的分解解析呼吸作用中，主要进行过程，其能量来自有机物氧化分解所释放的化学能。答案D,ATP的结构和功能,【典例】(2016全国课标卷，29)在有关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(APPP或dAPPP)。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)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位和位之间的高能磷酸键，即位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在位上。(2)dATP脱去位和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应在位。答案(1)(2),解答此题的关键是精准分析APPP组成内涵，尤其是“A”内涵，即“A”(腺苷)腺嘌呤核糖，“”为高能磷酸键(共2个)其中远离腺苷A的“”更易断裂和重建。而“AP”应为腺嘌呤核糖核苷酸，这是RNA的单位，并非DNA的单位。,【对点小练】,(2016齐鲁名校协作体联考)ATP是细胞的能量“通货”，下列有关ATP的叙述，正确的是()A.与DNA、RNA相同，组成ATP的化学元素有C、H、O、N、PB.ATP的结构简式为APPP，其中A由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成C.动物细胞中产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体D.细胞内的化学反应有些是需要能量的，有些是释放能量的，吸能反应一般与ATP的合成相联系,解析ATP、DNA和RNA的元素组成都是C、H、O、N、P，A正确；ATP的结构简式为APPP，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，B错误；动物细胞中产生ATP的细胞器只有线粒体，动物细胞中无叶绿体，其吸能反应一般与ATP的水解相联系，D错误。答案A,ATP与ADP的相互转化,1.(2016北京卷，2)葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程(),A.在无氧条件下不能进行B.只能在线粒体中进行C.不需要能量的输入D.需要酶的催化解析酿酒是酵母菌在无氧条件下，利用葡萄糖产生酒精的过程，其无氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，将葡萄糖分解为丙酮酸，释放能量，产生少量ATP，A、B、C错误；细胞呼吸每个阶段都需要酶的催化，ADP转化为ATP的过程也不例外，D正确。答案D,2.(2016山东莱州检测，15)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错误。答案D,(1)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。(2)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量。(3)不可误认为细胞中含有大量ATP，也不可误认为饥饿时ATP分解速率大于ATP合成速率：事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡ATP消耗(分解)多时，其合成也应多，反之，ATP分解少时其合成也少，故ATPADPPi总处于动态平衡中。,考点二细胞呼吸（5年11考）,1.探究酵母菌细胞呼吸的方式,(1)酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌为兼性厌氧型微生物，其细胞呼吸方式为有氧呼吸和产生(填“酒精”或“乳酸”)的无氧呼吸。(2)产物的检测装置图：,酒精,NaOH,注：a.图甲中空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是。b.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。产物检测与实验现象,清除CO2,耗尽氧气,无变化,变浑浊/慢,出现灰绿色,(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)实验所用的葡萄糖溶液为什么需煮沸？提示煮沸的主要目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。,2.细胞的有氧呼吸,(1)过程图解,细胞质基质,少量能量,线粒体基质,少量能量,线粒体内膜,24H6O212H2O能量,大量能量,(2)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路,3.无氧呼吸,(1)反应式(2)场所：(3)代表生物：及植物中马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等其无氧呼吸与相同，而多数植物微生物细胞其无氧呼吸与相同(填“乳酸菌”或“酵母菌”)。,细胞质基质,动物,乳酸菌,酵母菌,以下甲、乙两图都表示某生物的CO2释放量和O2吸收量的变化，请解读：,(1)甲、乙两图中只进行无氧呼吸、只进行有氧呼吸及两种呼吸作用共存的对应点或段分别是什么？你的判断依据是什么？,(2)两图中哪一点(或段)适合水果、蔬菜贮藏？请说出判断依据。(3)下列生物中其呼吸状况能否用甲、乙两图表示？A.酵母菌B.绿色植物(非绿色器官)C.乳酸菌D.人能_不能_(填序号)。(4)人在剧烈运动和静息状态下CO2产生量与O2吸收量大小关系是否相同？CO2产生场所有无变化？为什么？,提示(1)只进行无氧呼吸：甲中a、乙中A点只进行有氧呼吸：甲中d、乙中C点之后(含C点)两种呼吸共存：甲中b、c、乙中AC段(不含A、C点)判断依据为甲中a及乙中A点时无O2消耗，应只进行无氧呼吸，甲中d及乙中C点后，O2吸收量与CO2释放量相等，应只进行有氧呼吸，甲中b、c及乙中AC段CO2释放量大于O2吸收量，故除有氧呼吸外，还应存在无氧呼吸。(2)甲图中c、乙图中B点最适合水果、蔬菜贮存，因为此时CO2释放量最少，呼吸作用消耗有机物最少。(3)A、BC、D(4)相同无变化因为人在无氧呼吸时不产生CO2，只有有氧呼吸时在线粒体基质中产生CO2。,有氧呼吸、无氧呼吸过程分析,【典例】(2016江苏卷，23改编)突变酵母的发酵效率高于野生型，常在酿酒工业发酵中使用。如图为呼吸链突变酵母呼吸过程，下列相关叙述错误的是(),A.突变酵母乙醇代谢途径未变B.突变酵母几乎不能产生HC.氧气充足时，野生型酵母种群增殖速率大于突变体D.通入氧气后，突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质解析突变酵母细胞能进行正常的乙醇代谢途径，A正确；突变酵母细胞可通过乙醇代谢途径，在无氧呼吸第一阶段，产生H，B错误；氧气充足时，野生型酵母可进行正常的有氧呼吸，突变体不能进行正常的有氧呼吸，前者释放能量多，增殖速率大于后者，C正确；突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质，D正确。答案B,此类题目属“新信息题”事先并无“突变酵母”的知识储备。解答诸如此类“无准备”题，必须结合“蛛丝马迹”的有效切入点，回归教材基本知识，由“高起点”转入“低落点”。如题图中线粒体内有“呼吸链中断”字样，由此可确认选项B与图示信息不符。,【对点小练】,(2016山东青岛期末，9)如图是酵母菌有氧呼吸过程图，代表有关生理过程的场所，甲、乙代表有关物质，下列叙述正确的是(),A.处释放的能量全部储存在ATP中B.和处产生乙的量相等C.中的生理过程需要H2OD.缺氧条件下甲可以转化为乳酸,解析图中分别代表有氧呼吸阶段，甲、乙分别为丙酮酸和H。有氧呼吸阶段释放的能量大部分以热能的形式散失，只有一部分储存在ATP中，A错误；有氧呼吸阶段、产生H的量不同，B错误；有氧呼吸阶段需要水的参与，C正确；酵母菌在缺氧的条件下进行无氧呼吸生成酒精和二氧化碳，D错误。答案C,细胞呼吸类型的判断,1.测定下列哪一项，可简便且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式(),A.有无酒精生成B.有无水生成C.有无有机物消耗D.O2消耗量与CO2生成量的比值解析O2消耗量与CO2生成量可以简便、准确地测定，若二者比值等于1，则小麦种子进行的是有氧呼吸；若比值为0，则进行的是无氧呼吸；若比值在01之间，则有氧呼吸和无氧呼吸同时存在。答案D,2.在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表所示。底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是(),A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B.b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C.c条件下，无氧呼吸最弱D.d条件下，产生的CO2全部来自线粒体,解析a条件下，不吸收O2，只产生CO2，故只进行无氧呼吸，呼吸产物除CO2外还有酒精，A错误；b条件下，既有有氧呼吸又有无氧呼吸，有氧呼吸消耗体积为3的O2，产生体积为3的CO2，消耗葡萄糖的相对量为0.5，无氧呼吸产生体积为5的CO2，消耗葡萄糖的相对量为2.5，B错误；c条件下，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，C错误；d条件下，只进行有氧呼吸，无氧呼吸为0，产生的CO2全部来自线粒体，D正确。答案D,1.判断细胞呼吸方式的三大依据,2.呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸),(1)有氧呼吸：葡萄糖O2CO2166。(2)无氧呼吸：葡萄糖CO2酒精122或葡萄糖乳酸12。(3)消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为13。,考点三影响细胞呼吸的因素及应用（5年6考）,1.影响细胞呼吸的外部因素分析,酶活性,零上低温,昼夜温差,氧的,浓度,减弱细胞呼吸,2.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的敷料，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，避免肌细胞产生大量。及时松土有利于植物。稻田定期排水有利于根系，防止幼根因缺氧变黑、腐烂。,透气,有氧呼吸,乳酸,根系生长,有氧呼吸,(2)对无氧呼吸原理的应用利用粮食通过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。破伤风芽孢杆菌可通过进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。,酵母菌,无氧呼吸,3.植物组织呼吸方式的探究,(1)实验设计欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)：,(2)实验结果预测和结论,不动,不动,不动,右移,有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸,左移,不动,(3)物理误差的矫正：为使实验结果精确除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“”代替“”，其余均相同。,煮熟的种子,发芽种子,【典例】(2012课标卷)将玉米种子置于25、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题。,(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成_，再通过_作用为种子萌发提供能量。(2)萌发过程中在_h之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为_mg。(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为_mg/(粒d)。(4)若保持实验条件不变，120h后萌发种子的干重变化趋势是_，原因是_。,慧眼识图获取信息,答案(1)葡萄糖呼吸(或生物氧化)(2)729626.5(3)22(4)下降幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用,【对点小练】,(2017辽宁模拟)甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与O2浓度的关系(呼吸底物为葡萄糖)。据图分析回答下列问题：,(1)图甲所示细胞的呼吸方式最可能是_，如果呼吸强度不能用CO2释放量表示，原因是_。对于人体来说，安静状态时_(细胞名称)的呼吸方式与此相类似。(2)图乙中B点的CO2量来自_(呼吸方式)，当O2浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是_。(3)图丙中YZZX41，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的_。图丙中DE区段CO2释放量急剧减少的原因是_。(4)图丙中无氧呼吸消失点对应的O2浓度是_；你认为O2应调节到_浓度，更有利于蔬菜的储存。,解析(1)图甲中，呼吸强度不受氧气浓度的影响，只能是无氧呼吸，若呼吸强度不能以CO2的释放量表示，原因是该生物的无氧呼吸不产生二氧化碳。对于人体来说，成熟红细胞进行的就是不产生二氧化碳的无氧呼吸。(2)图乙中B点氧气浓度为零，其释放的二氧化碳只能来自无氧呼吸；细胞呼吸是在呼吸酶的催化下进行的，当O2浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是呼吸酶的数量有限。(3)由图可知，YZ为无氧呼吸释放的二氧化碳的量，ZX为有氧呼吸释放的二氧化碳的量。图丙中YZZX41，根据细胞呼吸的反应式，设有氧呼吸消耗的葡萄糖的量为1/6，则无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为2，故有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的1/6(21/6)1/13。图丙中DE区段CO2释放量急剧减少的原因是氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制，此时氧气含量较低，有氧呼吸强度较弱。(4)由图可知，当O2浓度为I时，细胞呼吸O2吸收量CO2释放量，即细胞只进行有氧呼吸。当CO2释放量最少时，总的呼吸强度最弱，消耗有机物最少，是储存果蔬的最佳氧气浓度，即图中H点。,答案(1)无氧呼吸该生物无氧呼吸不产生CO2成熟的红细胞(2)无氧呼吸呼吸酶的数量有限(3)1/13氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制，此时有氧呼吸强度较弱(4)IH,细胞呼吸原理的应,1.(2013海南单科，9)在温度、光照等适宜条件下，将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡。下列对种子死亡原因的分析，合理的是(),A.缺乏胚芽生长所必需的营养物质B.不能通过光合作用合成有机物C.呼吸作用产生的能量均以热能释放D.呼吸作用的产物对其产生毒害作用解析小麦种子消毒后虽有生活力，但一直浸没在无菌水中，不能进行有氧呼吸；由于无菌水中无氧气，小麦种子长期进行无氧呼吸产生大量的酒精对细胞有毒害作用。答案D,2.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(),解析本题考查呼吸作用原理的应用，结合生产生活中的具体实例运用呼吸作用原理进行具体分析是解题的关键。乳酸菌为异养厌氧型生物，在有氧条件下其代谢会受到抑制，故利用乳酸菌制作酸奶过程中应一直使其处于密封状态。答案B,不同生物无氧呼吸产物归纳,易错防范清零,易错清零,易错点1误认为线粒体可“彻底分解葡萄糖”,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2混淆呼吸作用反应式中“能量”与ATP，忽视呼吸放出的“热能”,易错点3混淆ATP、DNA、RNA、脱氧核苷酸及核糖核苷酸中“A”及“五碳糖”,点拨相关化合物中“A”及五碳糖辨析：,易错点4误认为无氧呼吸两个阶段都产生ATP,点拨无氧呼吸过程共产生2个ATP，而这2个ATP只产自第一阶段，第二阶段不产生ATP。,易错点5不明确呼吸熵内涵，误认为所有细胞呼吸熵均1,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；,若RQ1，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。若RQ1，则细胞只进行有氧呼吸且呼吸底物为葡萄糖。若RQ1，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)。,纠错小练,1.(2016海南卷，11)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(),A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减