专题八ATP的主要来源细胞呼吸.docx

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专题八ATP的主要来源细胞呼吸

专题八ATP的主要来源——细胞呼吸

【高频考点解读】

1.细胞呼吸（Ⅱ）　

2.实验：

探究酵母菌的呼吸方式

【热点题型】

题型一细胞呼吸过程的分析

例1．下图是在光照条件下玉米叶肉细胞内发生的生理过程，结合图示分析回答下面的问题：

（1）图中E、G代表的物质分别是________和________。

（2）该细胞中B物质的生成场所是_____________________________。

（3）在夏季光照较强的上午，从O2、CO2进出细胞的角度分析，图中的不妥当之处是______________________________________。

（4）参与图中所示生理过程的物质A在细胞内的存在形式是________，该细胞内生成A的细胞器有_________________。

（5）该植物在光照充足的条件下，停止二氧化碳的供应，C5含量的变化是________________；在二氧化碳供给充足时，该植物从暗处转移到光照处，C3含量的变化情况是______________________________。

（6）参与上图细胞内代谢过程的两种细胞器称为半自主性细胞器，可进行转录过程，除需要自身DNA和原料外，写出直接参与该过程的两种有机物的名称：

__________________________________。

解析：

分析图解可以看出，这是光合作用和细胞呼吸过程图解中的物质变化和能量变化图解。

光合作用过程中，在叶绿体囊状结构薄膜上的物质变化是水的分解，生成NADPH、ATP，NADPH提供还原剂和能量，ATP提供能量，所以A是水，并且是自由水，B是ATP，E是NADP＋，G是丙酮酸。

生成ATP的场

【提分秘籍】

1.特别关注细胞呼吸的2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）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。

2.有氧呼吸与线粒体

（1）有氧呼吸的场所并非只是线粒体：

①真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。

②原核细胞无线粒体，在细胞质中进行有氧呼吸。

（2）无线粒体的真核细胞（生物）只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞和蛔虫等。

【举一反三】

细胞内糖分解代谢过程如图所示，①～④代表生理过程，甲～丁代表物质。

下列叙述错误的是（　　）

A．甲、乙、丁分别代表的是CO2、酒精、乳酸

B．①②发生于线粒体中，③④发生于细胞质基质中

C．动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多

D．①过程有[H]产生，②③④过程均有[H]的消耗

【热点题型】

题型二影响呼吸速率的因素及实践应用

例2．现在很多地区的农民利用塑料大棚培植花卉、蔬菜，不但丰富了市场，而且能收到较好的效益。

试结合大棚种植中的一些技术环节分析回答下列问题：

（1）在寒冷的冬季，大棚内仍有较高的气温，能保证植物的正常生长。

大棚内温度较高的原因是：

①____________________；

②____________；③____________。

地球“温室效应”中，其作用与塑料大棚内相似的物质主要是________。

（2）大棚所用的塑料薄膜有多种颜色，如无色、红色、蓝色等，从促进光合作用的角度分析，何种颜色最好？

为什么？

_______________________。

（3）夜间适当________大棚的温度，有利于提高植物产量，因为____________________________________。

（4）大棚内每天要适当通风，否则棚内植物不能生长，这主要是因为________，因此称其是塑料温室大棚的________肥。

因为可以透过所有的光　（3）降低　降低呼吸作用，减少有机物消耗，利于白天制造的有机物的积累　（4）缺少CO2　气

【提分秘籍】

1．呼吸速率

是指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率。

它是呼吸作用强弱的指标，一般以测定释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。

2．内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量）

（1）不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。

（2）同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。

（3）同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。

3.氧浓度与细胞呼吸间关系的曲线图分析

（1）曲线ADB：

无氧呼吸释放的CO2量。

（2）曲线ODCE：

有氧呼吸释放的CO2量。

（3）曲线AFCE：

细胞呼吸释放的CO2量。

（4）A点：

只进行无氧呼吸且无氧呼吸强度最大。

（5）B点：

无氧呼吸终止点，氧气浓度再增大，只进行有氧呼吸。

（6）C点：

该点再向右的CE段产生的CO2全部为有氧呼吸产生。

（7）D点：

无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量相同，但葡萄糖消耗速率不同。

（8）F点：

细胞呼吸产生的CO2总量最小，该点的氧气浓度一般作为贮存水果、蔬菜的最佳氧气浓度。

【举一反三】

如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答：

（1）图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是____________________________。

（2）________点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是___________________________________________________________。

（3）在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随O2浓度变化而变化的曲线。

（4）若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比________（填“一样多”或“更多”或“更少”），有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________。

（5）在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是____________________。

你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度，更有利于蔬菜的贮存，试说明理由：

________________________________。

【热点题型】

题型三细胞呼吸方式和呼吸速率的测定

例3．不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。

在科学研究中常用RQ（RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积）来表示生物的有氧呼吸的能源物质的不同。

下面是测定发芽种子呼吸商的两个装置图：

（1）装置一中的小瓶中加入NaOH溶液的目的是_______________________________________________________。

（2）若发芽的种子已长出幼苗，进行该实验时，则应将装置放置在何种条件下进行？

________；原因是_______________________。

（3）小琪同学来做这个实验，她将同一种正在发芽的种子等量分装入两个装置。

假定其他操作步骤无误，她发现装置一中的着色液向左移动，而装置二中的着色液位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是________，理由是_________________________________________________________；

若发现装置一与装置二中的着色液均向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是_______________________________，

理由是_______________________________________________。

（4）装置二的作用是________________________________。

答案：

（1）吸收发芽种子呼吸产生的二氧化碳

（2）黑暗条件　避免幼苗进行光合作用，干扰细胞呼吸的气体量变化　（3）葡萄糖（或糖类）　以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气等于释放出的二氧化碳　脂肪（或脂质）　脂肪中碳氢百分比含量较高，吸收的氧气大于释放的二氧化碳　（4）对照实验

【提分秘籍】

1．探究细胞呼吸方式的实验装置

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）：

【特别提醒】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“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。

2．测定组织细胞呼吸速率的装置与原理

（1）装置

（2）指标：

细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。

（3）原理：

组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移，单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。

（4）物理误差的校正

①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。

②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，应对装置及所测种子进行消毒处理。

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。

【特别提醒】

用脂肪（或脂质）含量高的种子，如油料种子做测定实验，则液滴移动更明显（因其消耗O2量更大）。

【举一反三】

将200mL含酵母菌的培养液加入500mL的密闭容器内，该容器内酵母菌不同呼吸方式的CO2释放速率随时间变化情况如图所示，请回答下列问题：

（1）图中a曲线表示的呼吸方式为________，判断依据是________________________________________________________。

（2）密闭容器内开始产生酒精的时间是________（填“6h前”“6h时”或“6h后”）。

（3）8h时细胞内ATP的合成场所是________，此时合成ATP所需能量________（填“能”或“不能”）来自丙酮酸的分解。

（4）在a、b两曲线相交时，b曲线表示的呼吸方式消耗的葡萄糖量为a曲线的________。

（5）密闭容器内CO2的总释放量在6h时________（填“小于”“等于”或“大于”）8h时。

【热点题型】

题型四探究酵母菌的呼吸方式

例4、两个生物兴趣小组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验。

请据题分析作答：

（1）甲兴趣小组想探究的具体问题是：

酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。

现提供若干套（每套均有数个）实验装置，如图Ⅰ（A～D）所示：

①请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序（装置可重复使用）：

有氧条件下的装置序号________；无氧条件下的装置序号________。

②装置中C瓶的作用是________，B瓶中澄清的石灰水还可用________代替。

（2）乙兴趣小组利用图Ⅱ所示装置（橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的细胞呼吸类型。

①如果想得到实验结论，还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置（假设该装置编号为Ⅲ）如何设计？

_______________________________________________________。

②请预测与结论相符合的现象，并填写下表：

③若酵母菌消耗的O2为3mol，而释放的CO2为9mol，则酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的____________倍。

解析：

（1）在探究酵母菌进行有氧呼吸产生CO2时，检验产生的CO2可以用澄清的石灰水；在向装置中通入空气时，为排除空气中CO2对实验结果的干扰，需要先通过10%的NaOH溶液除去CO2，所以实验装置的顺序为C→A→B（或C→B→A→B）。

在无氧条件下，不需要通入不含O2的空气，所以装置只需要D→B即可。

（2）①在探究酵母菌的细胞呼吸类型时，可以根据液滴是否移动及移动方向来进行判断。

在设计对照实验时，可以将10%的NaOH溶液换成蒸馏水，其他设计同装置Ⅱ。

②若酵母菌进行有氧呼吸，消耗氧气，产生的CO2被NaOH溶液吸收，导致装置Ⅱ内气压下降，液滴左移；若酵母菌进行无氧呼吸，不消耗

【提分秘籍】

1．实验原理

（1）酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧型菌。

（2）CO2的检测：

CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。

根据石灰水浑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过程中CO2的产生情况。

（3）酒精的检测：

橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇（酒精）发生反应，变成灰绿色。

2．实验流程

（1）提出问题：

酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下？

酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？

（2）作出假设：

针对上述问题，根据已有的知识和生活经验作出合理的假设。

3．实验中的关键步骤

（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浑浊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，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。

【特别提醒】该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都为实验组。

【高考风向标】

1．（2014·四川卷）生物体的生命活动离不开水。

下列关于水的叙述，错误的是（　　）

A．在最基本生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式

B．由氨基酸形成多肽链时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基

C．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解

D．H2O在光下分解，产生的[H]将固定的CO2还原成（CH2O）

【答案】C　【解析】本题考查水在生命活动中的作用。

细胞是最基本的生命系统，水以自由水和结合水两种形式存在于细胞中，A项正确。

氨基酸脱水缩合形成肽链，此过程脱掉氨基中的一个H和羧基中的－OH生成H2O，B项正确。

有氧呼吸第三阶段[H]和O2在线粒体内膜上产生水，[H]来自于有氧呼吸第一阶段葡萄糖的分解和第二阶段丙酮酸和水的分解，C项错误。

在光合作用中，H2O在光下分解，形成[H]用于暗反应将固定的CO2还原成（CH2O），D项正确。

2．（2014·福建卷）为研究汽车尾气中可吸入颗粒物对人成熟T淋巴细胞的影响，用含不同浓度颗粒物的培养液培养T淋巴细胞，48h后检测Na＋K＋ATP酶活性及细胞活力。

实验结果如下：

组别

颗粒物浓度

（μg·mL－1）

Na＋K＋ATP

酶活性（U·mgpro－1）

细胞活力

（相对值）

A

0

35.8

1

B

50

30.6

0.98

C

100

20.5

0.87

D

200

12.4

0.48

SDH是有氧呼吸的关键酶。

细胞活力通过测定各组细胞SDH总活性来表示，用于反映颗粒物对细胞的毒性，SDH总活性由该组细胞数及每个细胞SDH酶活性共同决定。

（1）根据表中相关信息将柱状图补充完整。

汽车尾气中可吸入颗粒物对T淋巴细胞

Na＋K＋ATP酶活性的影响

（2）细胞培养时，需使用血细胞计数板进行计数。

请用方框在下面血细胞计数室图中标出计数区域。

（3）本实验毒性评价指标所反映的颗粒物对T淋巴细胞的毒性，或表现为杀伤作用致细胞数减少，或表现为抑制了细胞的________（生理过程）。

实验数据表明，随着颗粒物浓度的增加，颗粒物对T淋巴细胞的毒性________。

（4）汽车尾气中含有的多种致癌因子会损伤DNA，使________基因和原癌基因表达异常。

长期汽车尾气暴露的人群，其T淋巴细胞执行的________免疫功能障碍，导致识别、攻击癌细胞能力降低，癌症发病风险提高。

【答案】

（1）如图所示

汽车尾气中可吸入颗粒物对T淋巴细胞

Na＋K＋ATP酶活性的影响

（2）如图所示

（3）有氧呼吸　增大　（4）抑癌　细胞

3．（2014·江苏卷）生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用。

图1～3表示3种生物膜结构及其所发生的部分生理过程。

请回答下列问题：

　　　　图1　　　　　　　　　　图2　　

　　　　　　　　　　　图3

（1）图1表示的生理过程是________________，其主要的生理意义在于______________。

（2）图2中存在3种信号分子，但只有1种信号分子能与其受体蛋白结合，这说明__________________________；若与受体蛋白结合的是促甲状腺激素释放激素，那么靶器官是________________。

（3）图3中ATP参与的主要生理过程是________。

（4）叶肉细胞与人体肝脏细胞都具有图________（填图序号）中的膜结构。

（5）图1～3中生物膜的功能不同，从生物膜的组成成分分析，其主要原因是____________________。

（6）图1～3说明生物膜具有的功能有______________________________（写出3项）。

4.（2013·安徽卷）如图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示意图。

下列分析不正确的是（　　）

开花后天数/d

A．种子干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛

B．种子成熟后期自由水减少，呼吸速率下降

C．种子成熟后期脱落酸含量较高，呼吸速率下降

D．种子呼吸速率下降有利于干物质合成

5．（2013·福建卷）为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图所示。

请回答：

（1）细胞有氧呼吸生成CO2的场所是__________，分析图中A、B、C三点，可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。

（2）图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中________mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。

（3）淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的[H]和__________减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？

请分析说明________________。

6．（2013·广东卷）某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。

他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。

查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图所示。

（1）向发酵瓶中加入5g酵母菌开始实验。

发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于__________________________________；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，目的是________________________。

（2）第3天，取出少量发酵液，滴加含有____________的浓硫酸溶液来检测酒精。

（3）检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量（＋）比预期低，他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如__________，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果（用表格形式呈现；用“＋”表示酒精量，最高含量为“＋＋＋＋＋”）。

（4）请对预测的结果进行分析，并得出结论。

（2）酒精的鉴定原理是橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。

（3）影响酶促反应的因素有底物量、酶量、酶活性等，题干中信息对应关系为：

淀粉酶解物充足——底物充足；菌种、温度和PH适宜——酶种类及活性适宜；操作正确——缺氧或无氧环境，因此推理出产物酒精含量低的原因最可能是酶量，即酵母菌用量。

表格中需包括相应自变量和因变量，题干中酵母菌为5g，酒精含量计为＋，而酒精最高含量为＋＋＋＋＋，推理出实验组中酒精含量共有5种（＋、＋＋、＋＋＋、＋＋＋＋、＋＋＋＋＋），酵母菌用量以2g为梯度进行设置。

（4）根据实验探究过程，其结果应该有两种情况，即如果随着酵母菌种数量增加，酒精发酵所需的酶增加，酒精含量也增加，则酵母菌数量是影响发酵的因素。

若随着酵母菌种数量增加，酒精发酵所需的酶增加，酒精含量并没有增加，则此时酵母菌数量（酶量）不是影响酒精发酵的因素。

7．（2013·广东卷）污水处理厂的污泥富含有机质和无机成分，可用作肥料，但其多环芳烃（PAHs）等有机污染物含量通常较高，施入土壤会带来二次污染。

生物质炭是由作物废弃秸秆等炭化而成。

将污泥、含7%生物质炭的污泥均堆放一段时间后用于盆栽实验，研究它们对黑麦草生长及PAHs迁移的影响，结果见下表。

测定项目

红壤

红壤

＋污泥

红壤＋含7%生

物质炭的污泥

土壤PAHs含量（μg/kg）

527

1079

765

黑麦草叶绿素含量（mg/g）

2.0

2.1

2.3

黑麦草每盆干重（g）

1.7

2.3

2.7

黑麦草PAHs含量（μg/kg）

401

651

428

（1）生物质炭孔隙结构发达，能改善土壤的通气状况，使根系细胞__________加强，______合成增加，从而促进根系对土壤养分的吸收。

（2）由表可知，施用含生物质炭的污泥________________________________________________________________________，

从而促进黑麦草生长；污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量______________，但生物质炭的输入__________________，从而降低PAHs污染的风险。

由此可见，生物质炭有望用作污泥改良剂，促进污泥的推广应用。

污泥的应用符合生态工程的__________原理。

8．（2013·新课标全国卷Ⅱ]下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是（　　）

A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸

B．与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码

C．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中

D．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同

9．（2013·浙江卷）某同学为研究甲状腺的功能，提出以下实验思路：

①将若干只未成年小鼠分为2组：

甲组：

不切除甲状腺（假手术）；

乙组：

切除甲状腺。

②实验开始时和实验中每隔一段时间，分别测定每只小鼠的耗氧量和体长，并记录。

③对测得的数据进行统计分析。

（要求与说明：

假手术指手术但不切除甲状腺；耗氧量用单位时间的氧气消耗量表示；实验持续时间合适；实验条件均适宜）。

请回答：

（1）实验目的是________________________________________________________________________。

（2）预测实验结果（在以下坐标系中用耗氧量和体长变化的示意曲线表示）：

（3）分析与讨论：

①用耗氧量作为检测指标的依据是______________________________________________

________________________________________________________________________。

②切除甲状腺后，小鼠体长变化的原因是___________________________________________

____________________________________________