三维设计届高考生物一轮精品讲义 32 ATP的主要来源细胞呼吸 新人教版必修1.docx
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三维设计届高考生物一轮精品讲义32ATP的主要来源细胞呼吸新人教版必修1
第三单元 细胞的能量供应和利用
第二讲ATP的主要来源——细胞呼吸
知识点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.酵母菌的代谢类型和细胞呼吸方式
2.填写产物检测的试剂和现象
试剂
现象(颜色变化)
CO2
澄清的石灰水
变浑浊
水溶液
酒精
在酸性条件下,使用橙色的重铬酸钾
橙色→
知识点二 有氧呼吸
1.写出有氧呼吸的反应式
C6H12O6+6O2+6H2O
6CO2+12H2O+能量。
2.填写有氧呼吸的过程图解
知识点三 无氧呼吸
1.写出两种类型无氧呼吸的反应式
(1)酒精发酵:
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2+能量。
(2)乳酸发酵:
C6H12O6
2C3H6O3+能量。
2.填写无氧呼吸的场所和过程
(1)场所:
细胞质基质。
(2)过程:
①第一阶段:
与有氧呼吸第一阶段完全相同。
②第二阶段:
丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成酒精和二氧化碳或者转化为乳酸。
(3)产生能量:
无论哪种无氧呼吸都只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP,葡萄糖分子中大部分能量则存留在不彻底的氧化产物中。
一、理解运用能力
1.判断有关细胞呼吸说法的正误。
(1)有氧和无氧时,酵母菌呼吸作用产物不同(2013·课标卷ⅡT3D)()
(2)肺炎双球菌无线粒体,但能进行有氧呼吸(2013·课标卷ⅡT3A)()
(3)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在有氧时细胞的呼吸作用(2012·上海卷T25A改编)()
(4)种子风干脱水后呼吸强度增强(2011·海南卷T3A)()
(5)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·课标卷T2A)()
(6)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·课标卷T2B)()
(7)无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累(2010·课标卷T2C)()
2.下列关于葡萄糖分解成丙酮酸的场所和条件的说法,错误的是( )
A.既可以在真核细胞中进行,也可以在原核细胞中进行
B.既可以在线粒体中进行,也可以在细胞质基质中进行
C.既可以在有氧条件下进行,也可以在无氧条件下进行
D.既可以在有光条件下进行,也可以在无光条件下进行
二、读图析图能力
据有氧呼吸过程图解回答问题:
(1)请分析葡萄糖中氧的
转移途径。
答案:
C6H12O6→C3H4O3→CO2。
(2)用18O2供给动物有氧呼吸,在哪种呼吸产物中首先含有18O?
答案:
H
O。
(3)产物H2O中的氢是否都来自于C6H12O6?
答案:
不是,来自于C6H12O6和第二阶段的
反应物H2O。
考点一|以过程图为依托,考查细胞呼吸的类型
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2.过程分析
(1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路:
(2)反应物和产物:
①CO2是在第二阶段产生的,是由丙酮酸和水反应生成的,场所是线粒体基质。
②O2参与了第三阶段,[H]和O2结合生成水,所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2,场所是线粒体内膜。
③有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应,生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成的。
(3)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路:
来源
去路
[H]
有氧呼吸:
C6H12O6和H2O
无氧呼吸:
C6H12O6
有氧呼吸:
与O2结合生成水
无氧呼吸:
还原丙酮酸
ATP
有氧呼吸:
三个阶段都产生
无氧呼吸:
只在第一阶段产生
用于各项生命活动
(4)能量代谢:
①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP,而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。
②细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失,少部分转移到ATP中。
[典例1] (2014·内江模拟)下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程,a~e表示物质,①~④表示过程。
下列有关叙述正确的是( )
A.催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中
B.图中物质c为[H],它只在有氧呼吸过程中产生
C.图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期,其中e为ATP
D.①④③过程为有氧呼吸的三个阶段,其中物质a、d分别是丙酮酸和O2
“三看法”判断细胞呼吸的类型
1.一看反应物和产物
(1)消耗O2或产物中有H2O,一定存在有氧呼吸。
(2)产物中有酒精或乳酸,一定有无氧呼吸。
2.二看物质的量的关系
(1)无CO2产生⇒只进行无氧呼吸产生乳酸。
(2)不耗O2,但产生CO2⇒只进行产生酒精的无氧呼吸。
(3)消耗O2等于释放CO2⇒只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸。
(4)CO2释放量大于O2吸收量⇒既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸,其关系如下:
3.三看反应场所
(1)真核细胞
(2)原核细胞:
原核细胞没有线粒体,故原核细胞的细胞呼吸在细胞质和细胞膜上进行,其呼吸方式应根据产物判断,若只有二氧化碳和水产生则为有氧呼吸,若还有乳酸或酒精产生,则还存在无氧呼吸。
[针对练习]
1.(2014·潍坊联考)测定下列哪一项,可简便而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
2.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
30mol
9mol
12.5mol
15mol
产生酒精的量
0mol
9mol
6.5mol
6mol
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6mol
D.氧浓度为d时,有1/3的葡萄糖用于酒精发酵
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,在细胞质中和细胞膜上进行有氧呼吸。
2.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,因此有氧呼吸消耗O2量大于产生CO2量。
考点二|以实际应用为背景,考查影响细胞呼吸的因素
1.温度
(1)影响(如下图):
细胞呼吸是一系列酶促反应,温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。
细胞呼吸的最适温度一般在25~35℃之间。
(2)应用
2.氧气
(1)影响(如下图):
O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(2)应用
3.水分
(1)影响
(2)应用
4.二氧化碳
(1)影响:
CO2是细胞呼吸的最终产物
,积累过多会抑制细胞呼吸的
进行。
如右图。
(2)应用:
适当增加CO2浓度,有利于水果和蔬菜的保鲜。
[典例2] 下列叙述符合生物学原理的是( )
A.水稻根部主要进行无氧呼吸,所以能长期适应缺氧环境
B.快速登山时,人体的能量主要来自有机物分解产生二氧化碳的过程
C.蔬菜在低氧、干燥、低温的环境中,可延长保鲜时间
D.淀粉经发酵可产生酒精,是通过乳酸菌的无氧呼吸实现的
细胞呼吸速率的测定
(1)材料:
一般是酵母菌、刚萌发的种子和绿色植物或组织等,仅探究呼吸作用多选择酵母菌和刚萌发的种子。
若选用绿色植物,需将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。
(2)植物细胞呼吸的指标:
植物细胞呼吸吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器内气体压强减小,毛细管内的水滴左移(实验装置如右图)。
根据单位时间内液滴左移的体积即可计算呼吸速率。
(3)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置进行灭菌,所测种子进行消毒处理。
(4)对照组的设置:
为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测定的生物灭活(将种子煮熟),其他条件均不变。
[针对练习]
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熵的两个装置图:
(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匀向左移动,则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是______________,理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。
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
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[信息解读]
(1)图中各点表示的生物学意义:
Q点:
不耗O2,产生CO2⇒只进行无氧呼吸
P点:
耗O2量=产生CO2量⇒只进行有氧呼吸
QP段:
产生CO2量>耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
R点:
产生CO2最少⇒细胞呼吸最弱点
(2)在保存蔬菜、水果时,应保持低温、低氧条件。
[强化训练]
以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。
下列相关叙述不正确的是( )
A
.甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B.甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的D点
C.甲图的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的
D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
[课堂对点练]
题组一 细胞呼吸的过程
1.(2012·上海高考)下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式。
下列关于该过程的说法正确的是( )
A.只发生在细胞有氧时 B.只发生在细胞缺氧时
C.只发生在线粒体内D.只发生在细胞质基质内
2.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( )
A.①和③都具有双层生物膜
B.①和②所含酶的种类相同
C.②和③都能产生大量ATP
D.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
3.(2013·海南高考)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
4.(2013·安徽高考)下图为每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( )
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·江苏高考)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验,下列相关操作错误的是( )
A.探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B.经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C.实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D.改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
[课下提能练]
一、选择题
1.下列关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.细胞供糖不足时,无氧呼吸可将脂肪氧化为乳酸或酒精
B.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C.无氧呼吸不需要O2,导致该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时,脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
2.(2014·海淀一模)某些植物在早春开花时,花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上,但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%,此时的花序细胞( )
A.主要通过无氧呼吸生成ATP
B.产生的热量远多于其他细胞
C.线粒体基质不参与有氧呼吸
D.没有进行有氧呼吸第三阶段
3.在人体细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸过程中,关于[H]的来源和用途的叙述,最准确的是( )
选项
呼吸类型
[H]的来源
[H]的用途
A
有氧呼吸
只来源于葡萄糖
用于生成水
B
有氧呼吸
来源于葡萄糖和水
用于生成水
C
无氧呼吸
来源于葡萄糖和水
用于生成乳酸
D
无氧呼吸
只来源于葡萄糖
用于生成酒精
4.下图为晴朗白天植物叶肉细胞的有氧呼吸过程图,有关说法正确的是( )
A.6来自叶绿体
B.3全部释放到大气中
C.产生的8主要用于合成ATP
D.催化2→3的酶全存在于线粒体内膜上
5.下图表示生物体内的部分物质代谢过程。
对这一示意图的解释正确的是( )
A.在人体内,①、②过程可在同一细胞中完成
B.在人的细胞质基质中含有③、⑤过程所需的酶
C.在乳酸菌体内,当④过程加强时,⑤过程会减弱
D.在生物细胞内发生的④过程不需要H2O作反应物
6.(2013·吉林实验中学二模)研究发现,某些植物在秋冬受低温袭击时,呼吸速率先升高后降低;持续的冻害使细胞内可溶性糖的含量有明显的提高,同时使根生长迟缓,吸收能力下降。
下列推断不合理的是( )
A.冻害初期呼吸作用增强,放出的热量有利于抵御寒冷
B.低温持续使淀粉合成酶活性减弱,影响可溶性糖合成淀粉
C.持续低温使细胞内结合水含量降低,自由水含量增加,以适应低温环境
7.下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,CO2
释放量和O2吸收量的变化。
相关叙述错误的是( )
A.氧浓度为a时,有氧呼吸最弱
B.氧浓度为b时,有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5
C.氧浓度为c时,适于贮藏该植物器官
D.氧浓度为d时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
8.右图所示为H随化合物在生物体内代谢转移的过程,下列分析合理的是( )
A.①过程发生在核糖体上,水中的H只来自—NH2
B.在缺氧的情况下,③过程中不会发生脱氢反应
C.M物质应该是丙酮酸,④过程不会发生在线粒体中
D.在氧气充足的情况下,②、③过程发生在线粒体中
9.(2014·石景山一模)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48h,另一份则不做处理。
从采摘后算起每10d取样一次,测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量,计算二者的比值得到如图所示曲线。
下列结论不正确的是( )
A.比值大于1,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
B.第20d对照组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组
C.第40d对照组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
D.贮藏蓝莓前用高浓度的CO2短时处理,能抑制其在贮藏时的无氧呼吸
10.(2014·合肥模拟)下面为植物细胞中的某种代谢过程示意图,以下有关该代谢过程的说法不准确的是( )
A.代谢在细胞质基质中进行
B.后面ATP的能量来自前面的ATP
C.代谢产物可进入线粒体中
D.该代谢过程也存在于乳酸菌细胞中
11.(2014·临沂模拟)下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。
下列有关叙述正确的是( )
A.a过程的完成一定伴随H2O和CO2的生成
B.在人体
剧烈运动过程中,肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸
C.人体细胞中完成c过程的场所主要是线粒体
D.人体内的a过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响
12.为探究酵母菌呼吸方式的类型,设计了如下图所示的装置,相关叙述错误的是( )
A.假设装置一中的红色液滴左移,装置二中的红色液滴不动,则说明酵母菌只进行有氧呼吸
B.假设装置一中的红色液滴不移动,装置二中的红色液滴右移,则说明酵母菌只进行无氧呼吸
C.假设装置一中的红色液滴左移,装置二中的红色液滴右移,则说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
D.假设装置一、二中的红色液滴均不动,则说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸
二、非选择题
13.下图表示生物体内部分物质之间的转化关系,请据图作答。
(1)a~d四个生理过程中,人体不能进行的过程除a外,还包括________,原因是缺乏________。
硝化细菌将CO2转化为C6H12O6时,所利用的能量来自________________。
(2)水稻叶肉细胞内,a过程中H2O→O2的部位是叶绿体中的________,伴随该过程的能量转化反应式为__________________________________。
(3)请填写检测酵母菌呼吸产物时所用试剂和颜色反应比较表:
被检测的物质
试剂
现象(颜色)
CO2
澄清的石灰水
混浊
溴麝香草酚蓝水溶液
①________
酒精
重铬酸钾的浓硫酸溶液
②________
答案:
(1)b 相关的酶 NH3等氧化释放出的化学能
(2)类囊体薄膜(基粒) ADP+Pi(磷酸)+能量
ATP
(3)由蓝变绿再变黄 灰绿色
14.(2014·杭州模拟)自然界中的酵母菌种类繁多、分布很广,是人类在发酵中常用的菌种。
回答下列相关问题:
(1)图一是酵母菌的结构示意图,酵母菌是________(填“原核”或“真核”)生物,判断依据是________________________________________________________________________。
(2)酵母菌繁殖时,主要进行________呼吸,其发生的场所是_____________________。
(3)实验室用两种方式以葡萄糖为原料利用酵母菌发酵生产酒精。
甲发酵罐中保留一定量的氧气,乙发酵罐中没有氧气,其余条件均相同且适宜。
实验过程中每隔1h分别测定一次两发酵罐中氧气和酒精的物质的量,记录数据并绘成下图所示的坐标图。
①在实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的二氧化碳量之比为________;甲、乙两发酵罐分别在________(填写时间)的无氧呼吸速率最快。
②要鉴别发酵罐中是否有酒精产生需用________试剂,若有酒精,则发酵罐中液体的颜色变为_
_______________________________________________________________________。
③由甲、乙发酵罐中的实验结果可以得出,要提高酒精的产量需________________。
答案:
(1)真核 有以核膜为界限的细胞核
(2)有氧 细胞质基质和线粒体
(3)①8∶5 第5h和第3h ②酸性重铬酸钾 灰绿色 ③通入少量的氧气
15.呼吸熵(RQ)指单位时间内进行呼吸作用的生物释放的二氧化碳量与吸收的氧气量的比值(RQ=释放的二氧化碳的体积/消耗的氧气的体积)。
下图1表示萌发的小麦种子中发生的相关生理过程,A~E表示物质,①~④表示过程。
图2为测定消过毒的萌发的小麦种子的呼吸商的实验装置示意图。
请分析回答下列问题:
(1)图1中,催化过程①②的酶存在于细胞的________中,物质E表示________。
(2)图2所示实验装置乙中,KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是_________________。
(3)假设小麦种子只以糖类为呼吸底物,在25℃下经10min观察墨滴的移动情况。
若发现装置甲中墨滴不移动,装置乙中墨滴左移,则10min内小麦种子中发生图1中的________(填序号)过程;若发现装置甲中墨滴右移,装置乙中墨滴不动,则10min内小麦种子中发生图1中的________(填序号)过程。
答案:
(1)细胞质基质 酒精
(2)增大吸收CO2的面积 (3)①③④ ①②
16.(2011·海南高考)细胞内糖分解代谢过程如下图,下列叙述错误的是( )
A.植物细胞能进行过程①和③或过程①和④
B.真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②
C.动物细胞内,过程②比过程①释放的能量多
D.乳酸菌细胞内,过程①产生[H],过程③消耗[H]
17.(2009·天津高考)按下表设计进行实验。
分组后,在相同的适宜条件下培养8~10小时,并对实验结果进行分析。
实验材料
取样
处理
分组
培养液
供氧情况
适宜浓度酵母菌液
50mL
破碎细胞(细胞器完整)
甲
25mL
75mL
无氧
乙
25mL
75mL
通氧
50mL
未处理
丙
25mL
75mL
无氧
丁
25mL
75mL
通氧
下列叙述正确的是( )
A.甲组不产生CO2而乙组产生
B.甲组的酒精产量与丙组相同
C.丁组能量转
换率与丙组相同
D.丁组的氧气消耗量大于乙组
3.(2012·安徽高考)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
通过对以上两个高考试题的分析可知,解答此类问题时,既要明