22屆新教材高考生物一輪復習第三單元細胞的能量供應和利用第2講細胞的能量“貨幣”ATP細胞呼吸的原理和應用課件新人教2110221384

第三單元第2講細胞的能量“貨幣”ATP、細胞呼吸的原理和應用2022課標要求1.解釋ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。2.說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量。備考指導1.聯(lián)系能量供應系統(tǒng)復習ATP的相關(guān)知識。2.通過表解對比法加深對有氧呼吸三個階段以及有氧呼吸與無氧呼吸的區(qū)別的理解。3.通過元素追蹤法加深對細胞呼吸過程中元素運動規(guī)律的理解。內(nèi)容索引010203第一環(huán)節(jié)必備知識落實第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升第一環(huán)節(jié)必備知識落實知識點一ATP的結(jié)構(gòu)、功能和利用知識篩查1.ATP的結(jié)構(gòu)及組成成分(1)圖中A表示腺嘌呤,①是腺苷,②是腺嘌呤核糖核苷酸,③是ADP,④是ATP,⑤是普通化學鍵,⑥是特殊的化學鍵。(2)據(jù)圖確定ATP與RNA的關(guān)系:ATP去掉兩個磷酸基團后的剩余部分是組成RNA的基本單位之一。2.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化

易錯易混1.幾種不同物質(zhì)中“A”代表的含義

2.多角度理解ATP的合成與水解

3.ATP產(chǎn)生量與O2供給量之間的關(guān)系模型分析

4.有關(guān)ATP的4個易錯點(1)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化不可逆:ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化,從物質(zhì)方面來看是可逆的,從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。(2)ATP是與能量有關(guān)的一種物質(zhì),不可將其等同于能量:ATP是一種高能磷酸化合物,1

mol

ATP水解時能夠釋放出高達30.54

kJ的能量。(3)細胞中的ATP含量很少,但是ATP與ADP轉(zhuǎn)化非常迅速及時。無論是飽食還是饑餓,ATP與ADP含量都保持動態(tài)平衡。(4)ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱為“ATP的水解反應”,這一過程需ATP水解酶的催化,需要消耗水。蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。知識落實1.ATP是細胞中的能量“貨幣”。下列敘述正確的是(

)A.ATP中的能量均來自細胞呼吸釋放的能量B.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化使得細胞儲存了大量的ATPC.ATP水解形成ADP時釋放能量和磷酸基團D.ATP分子中的2個特殊的化學鍵不易斷裂水解C對于動物、人、真菌和大多數(shù)細菌來說,在ADP轉(zhuǎn)化成ATP的過程中,所需要的能量均來自細胞進行呼吸作用時有機物分解所釋放的能量;對于綠色植物來說,除了依賴呼吸作用所釋放的能量外,在葉綠體內(nèi)進行光合作用時,ADP轉(zhuǎn)化為ATP還利用了光能,A項錯誤。ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化,使得細胞中ATP和ADP的含量處于動態(tài)平衡之中,B項錯誤。ATP水解時,遠離腺苷的特殊的化學鍵斷裂,形成ADP和Pi,同時釋放能量,C項正確。ATP分子中含有2個特殊的化學鍵,遠離腺苷的特殊的化學鍵很容易斷裂水解,D項錯誤。2.(不定項選擇題)細胞中某生命活動過程和某物質(zhì)結(jié)構(gòu)如下圖所示。下列敘述正確的是(

)A.肌肉收縮時,圖1所示過程釋放的能量可使肌肉中的能量增加,形狀改變B.③處的化學鍵較②處不穩(wěn)定,且所含的能量也較多C.ATP中的結(jié)構(gòu)①即圖2中的A,該結(jié)構(gòu)在RNA中也存在D.ADP失去一個磷酸基團之后,即可用于圖2中物質(zhì)的合成ABC圖1所示過程為ATP的水解,其中①是腺嘌呤,②是普通化學鍵,③是特殊的化學鍵;圖2為DNA的結(jié)構(gòu)模式圖。ADP失去一個磷酸基團之后為腺嘌呤核糖核苷酸,是合成RNA的原料之一,不能用于圖2中物質(zhì)(DNA)的合成。3.ATP是細胞內(nèi)的直接能源物質(zhì),可通過多種途徑產(chǎn)生,如下圖所示。下列說法正確的是(

)A.O2由紅細胞進入肝細胞,使ATP含量迅速下降B.過程a和過程b都在細胞器中進行C.綠色植物通過過程b形成的ATP不能用于吸收礦質(zhì)元素D.①②在物質(zhì)和能量上都可成為可逆反應CO2由紅細胞進入肝細胞屬于自由擴散,不需要轉(zhuǎn)運蛋白和能量,因此ATP含量基本不變,A項錯誤。過程a表示細胞呼吸,細胞呼吸的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體,B項錯誤。過程b為光合作用,其形成的ATP只能用于暗反應,不能用于其他生命活動,C項正確。①②分別為ATP的合成和水解過程,其中物質(zhì)是可逆的,能量是不可逆的,D項錯誤。知識點二細胞呼吸的類型和過程知識篩查1.細胞呼吸有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產(chǎn)物,釋放能量并生成ATP的過程。2.細胞的有氧呼吸(1)概念:細胞在氧的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機物徹底氧化分解,產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放能量,生成大量ATP的過程。(2)過程圖解

(3)總反應式及各種元素的來源和去路(4)能量的釋放與去向①有氧呼吸三個階段都釋放能量產(chǎn)生ATP。②細胞呼吸釋放的能量大部分以熱能的形式散失,少部分轉(zhuǎn)移到ATP中。3.無氧呼吸(1)概念:在沒有氧氣參與的情況下,葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解,釋放少量能量的過程。(2)場所:細胞質(zhì)基質(zhì)。(3)條件:無氧和多種酶等。(4)過程(5)反應式

4.細胞呼吸原理的應用(1)傷口包扎。(2)作物松土,有利于根的有氧呼吸。(3)稻田排水,防止根進行無氧呼吸。(4)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)。易錯易混有關(guān)細胞呼吸的7個易錯點(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的可能是有氧呼吸,也可能是無氧呼吸,但一定不是乳酸發(fā)酵。(2)不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同,其直接原因是催化反應的酶不同,根本原因是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(chǎn)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(chǎn)生的酒精對細胞有毒害作用。(5)有氧呼吸3個階段都產(chǎn)生ATP,無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生ATP。(6)并非所有真核生物細胞都能進行有氧呼吸,如蛔蟲細胞、哺乳動物成熟的紅細胞只能進行無氧呼吸。(7)原核生物無線粒體,但有些原核生物仍可進行有氧呼吸,如藍細菌、硝化細菌等,因為其細胞中含有與有氧呼吸有關(guān)的酶。知識落實1.所有細胞都能進行細胞呼吸。下列關(guān)于細胞呼吸的敘述,正確的是(

)A.有氧呼吸和無氧呼吸都只能分解葡萄糖B.人劇烈運動時骨骼肌能同時產(chǎn)生乳酸和CO2C.糖類分解釋放的能量大部分都儲存在ATP中D.細胞呼吸的產(chǎn)物CO2都是在線粒體基質(zhì)中產(chǎn)生的B有氧呼吸和無氧呼吸都能氧化分解葡萄糖,并不是只能分解葡萄糖,A項錯誤。人劇烈運動時能夠同時進行有氧呼吸和無氧呼吸,有氧呼吸產(chǎn)生CO2和H2O,無氧呼吸產(chǎn)生乳酸,B項正確。糖類分解釋放的能量大部分以熱能的形式散失,少部分儲存在ATP中,C項錯誤。細胞呼吸產(chǎn)生CO2的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,D項錯誤。2.細胞內(nèi)糖分解代謝過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(

)A.酵母菌細胞能進行過程①和過程②或過程①和過程③B.人體所有細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)都能進行過程①C.ATP與ADP的比值增加會降低過程①的速率D.乳酸菌細胞內(nèi),過程①和過程④均產(chǎn)生[H]D由題圖可知,過程①和過程②是有氧呼吸,過程①和過程③是產(chǎn)生酒精的無氧呼吸。酵母菌是兼性厭氧菌,既可以進行有氧呼吸,也可以進行無氧呼吸,A項正確。題圖中①表示有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段,在人體所有細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)中都能進行,B項正確。ATP與ADP的比值增加,說明細胞中ATP消耗少,則會降低過程①的速率,C項正確。④是無氧呼吸的第二階段,該階段不產(chǎn)生[H],反而消耗第一階段產(chǎn)生的[H],D項錯誤。3.(不定項選擇題)細胞呼吸原理廣泛應用于生產(chǎn)實踐中。下表中有關(guān)措施與對應目的相符的是(

)ABD儲存種子時,必須降低其自由水含量,常用措施是曬干,從而使細胞呼吸強度降低,以減少有機物的消耗,A項符合題意。乳酸菌是嚴格的厭氧微生物,制作酸奶的整個過程要嚴格控制無氧條件,以加快乳酸菌的繁殖,利于乳酸發(fā)酵,B項符合題意。水果保鮮的目的是既要保持水分,又要降低酶的活性,以減少細胞呼吸消耗的有機物,因此需要零上低溫儲存,零下低溫會導致細胞受損,C項不符合題意。栽種莊稼,疏松土壤,可以提高土壤中氧氣的含量,有利于根細胞的有氧呼吸,從而為根吸收礦質(zhì)離子提供更多的能量,D項符合題意。知識點三探究酵母菌細胞呼吸的方式知識篩查1.實驗原理2.實驗步驟(1)配制酵母菌培養(yǎng)液(酵母菌+葡萄糖溶液)。(2)檢測CO2的產(chǎn)生,裝置如下圖所示。(3)檢測酒精的產(chǎn)生:從B、D中各取2mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液分別注入編號為1、2的兩支試管中→分別滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液(質(zhì)量分數(shù)為95%~97%)→振蕩并觀察溶液的顏色變化。3.實驗現(xiàn)象

4.實驗結(jié)論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。(2)在有氧條件下,產(chǎn)生CO2多而快;在無氧條件下,產(chǎn)生酒精,還產(chǎn)生少量CO2。知識落實1.下列關(guān)于探究酵母菌細胞呼吸方式實驗的敘述,錯誤的是(

)A.設(shè)置有氧和無氧兩組實驗進行相互對照,易于判斷酵母菌的呼吸方式B.實驗中需控制的無關(guān)變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等C.實驗的因變量是澄清石灰水是否變混濁和加入酸性重鉻酸鉀溶液后樣液的顏色變化D.實驗中將進氣管、排氣管與錐形瓶連接后需要進行氣密性檢查,確保不漏氣C該實驗的因變量是澄清石灰水變混濁的程度及加入酸性重鉻酸鉀溶液后樣液顏色變化的快慢。2.為了探究酵母菌的細胞呼吸類型,某同學設(shè)置了如下圖所示的實驗方案。下列說法正確的是(

)A.甲組探究的是酵母菌的有氧呼吸,乙組探究的是酵母菌的無氧呼吸B.加入質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液是為了吸收空氣中的水分C.甲、乙兩組中澄清的石灰水都變混濁,乙組混濁程度更大D.乙組B瓶封口放置一段時間后進行實驗時,還要確保瓶內(nèi)有足夠的O2A加入質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液是為了吸收空氣中的CO2,防止其對實驗的干擾,B項錯誤。甲、乙兩組中澄清的石灰水都變混濁,由于甲組酵母菌進行有氧呼吸,產(chǎn)生的CO2多,所以甲組混濁程度更大,C項錯誤。乙組B瓶封口放置一段時間,是為了讓酵母菌將瓶內(nèi)的O2消耗完,防止其對實驗造成干擾,D項錯誤。3.下圖是某研究性學習小組為了探究酵母菌的細胞呼吸類型而設(shè)計的實驗裝置(酵母菌利用葡萄糖作為能源物質(zhì))。下列有關(guān)實驗裝置和結(jié)果的敘述,錯誤的是(

)A.通過裝置1僅能探究酵母菌是否進行有氧呼吸B.用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2,通過裝置2液滴的移動情況可以探究酵母菌是否進行無氧呼吸C.用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2,如果裝置1中液滴左移,裝置2中液滴右移,說明酵母菌既進行有氧呼吸,又進行無氧呼吸D.用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2,裝置2中液滴可能向左移動D燒杯中的NaOH溶液能吸收細胞呼吸產(chǎn)生的CO2,所以液滴移動的距離代表細胞呼吸消耗的O2量,因此通過裝置1僅能探究酵母菌是否進行有氧呼吸,A項正確。用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2,液滴移動的距離代表細胞呼吸釋放的CO2量與消耗的O2量的差值。如果液滴移動,說明酵母菌進行了無氧呼吸;如果液滴不移動,說明酵母菌不進行無氧呼吸,B項正確。用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2,如果裝置1中液滴左移,說明有O2的消耗,可以推斷出酵母菌進行了有氧呼吸;如果裝置2中液滴右移,說明細胞呼吸釋放的CO2量多于消耗的O2量,可以推斷出酵母菌還進行了無氧呼吸,C項正確。用水代替NaOH溶液設(shè)置裝置2,葡萄糖作底物不可能出現(xiàn)O2的消耗量大于CO2的釋放量的情況,所以裝置2中液滴不可能向左移動,D項錯誤。4.右圖是某同學為了研究酵母菌的細胞呼吸所設(shè)計的一個實驗裝置。錐形瓶中裝滿質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液和適量的酵母菌,密封并靜置一段時間后,記錄下初始液面的數(shù)據(jù)。實驗過程中液體會進入玻璃管,根據(jù)玻璃管的刻度可以讀出進入玻璃管的液體量。下表是該同學在不同的溫度條件下進行實驗時所記錄的數(shù)據(jù)與初始液面數(shù)據(jù)的差值(單位:mL)。請回答下列問題。時間/min溫度/℃41020355590500.20.40.7001001.01.31.20.10150.11.92.22.80.20200.23.13.34.40.30250.34.04.55.00.40(1)該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了以下四種假設(shè),你認為最合理的是

。

A.溫度對酵母菌的有氧呼吸有影響B(tài).氧濃度對酵母菌的有氧呼吸有影響C.溫度對酵母菌的無氧呼吸有影響D.氧濃度對酵母菌的無氧呼吸有影響(2)假設(shè)實驗過程中產(chǎn)生的氣體在溶液中的溶解度很低,則表中數(shù)據(jù)可以反映酵母菌細胞呼吸產(chǎn)生的

的量。

(3)由表中數(shù)據(jù)分析可知最有利于酵母菌發(fā)酵的溫度是

。90℃時,溫度過高導致

,酵母菌不能進行細胞呼吸,所以沒有氣體量的變化。

(4)實驗開始前,實驗裝置密封并靜置一段時間的目的是

。(5)該實驗條件下酵母菌細胞代謝的原理在生產(chǎn)實踐中最常見的應用是

。

答案:(1)C

(2)CO2

(3)35℃酶失活(酶空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變或酶空間結(jié)構(gòu)被破壞)

(4)消耗裝置中的O2,保證無氧環(huán)境(5)生產(chǎn)酒精(制作果酒、白酒等)解析:(1)根據(jù)題干信息可知,密封并靜置一段時間后,錐形瓶中酵母菌進行的是無氧呼吸;由表格數(shù)據(jù)變化可知本實驗的自變量是溫度。因此,最合理的假設(shè)是溫度對酵母菌的無氧呼吸有影響。(2)酵母菌無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和CO2,酒精溶于溶液中,假設(shè)CO2在溶液中的溶解度很低,則題表中的數(shù)據(jù)可以反映酵母菌細胞呼吸產(chǎn)生的CO2的量。(3)由題表中數(shù)據(jù)可知,相同時間,溫度為35

℃時記錄的數(shù)值大于其他溫度條件下記錄的數(shù)值,即最有利于酵母菌發(fā)酵的溫度是35

℃。90

℃時,溫度過高,與酵母菌細胞呼吸有關(guān)的酶失活,酵母菌不能進行細胞呼吸,所以沒有氣體量的變化。(4)實驗開始前,實驗裝置密封并靜置一段時間的目的是消耗掉裝置中原有的O2,保證無氧環(huán)境,以確保酵母菌只進行無氧呼吸。(5)在生產(chǎn)實踐中利用酵母菌的無氧呼吸可以進行酒精的生產(chǎn),如制作果酒、白酒等。第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成能力形成點一細胞呼吸的過程分析典型例題(不定項選擇題)下圖為細胞呼吸過程簡圖,其中①~⑤表示不同的過程。下列敘述錯誤的是(

)A.原核細胞的①過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中,真核細胞的③過程發(fā)生在線粒體基質(zhì)中B.酵母菌在有氧條件下會發(fā)生圖中①②③過程,無氧條件下會發(fā)生圖中①④⑤過程C.圖中④⑤過程不產(chǎn)生ATPD.②④⑤過程存在差異的主要原因是起催化作用的酶不同AB③過程為有氧呼吸第三階段,真核細胞的③過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,A項錯誤。有氧條件下酵母菌會發(fā)生有氧呼吸,即圖中①②③過程;酵母菌的無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2,不產(chǎn)生乳酸,即酵母菌在無氧條件下會發(fā)生圖中①⑤過程,不會發(fā)生④過程,B項錯誤。圖中④⑤過程不產(chǎn)生ATP,C項正確。丙酮酸在不同酶的催化下會生成不同的產(chǎn)物,D項正確。整合構(gòu)建1.判定細胞呼吸方式的三大依據(jù)(1)有氧呼吸和無氧呼吸的比較(2)方法展示

2.細胞呼吸中[H]和ATP的來源和去路

3.細胞呼吸過程中的比值歸納(1)有氧呼吸:葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6。(2)無氧呼吸:①葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2;②葡萄糖∶乳酸=1∶2。(3)消耗等量的葡萄糖時,無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量之比為1∶3。(4)消耗等量的葡萄糖時,有氧呼吸消耗氧氣的物質(zhì)的量與有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量之和的比為3∶4。知識延伸不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同

生物無氧呼吸產(chǎn)物植物大多數(shù)植物細胞酒精和CO2馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚等乳酸動物骨骼肌細胞、哺乳動物成熟的紅細胞等乳酸微生物乳酸菌等乳酸訓練突破1.將酵母菌研磨、離心后,得到上清液(含細胞質(zhì)基質(zhì))和沉淀物(含細胞器)。將等量的上清液、沉淀物和未離心的勻漿,分別放入甲、乙、丙三支試管中(如下圖),再向三支試管中加入用18O標記的等量的O2和用3H標記的等量的C6H12O6溶液。一段時間后,檢測各試管,其結(jié)果正確的是(

)A.三支試管中C6H12O6的量都將減少B.三支試管中都有丙酮酸和[3H]生成C.丙試管中有

和CO2生成D.三支試管都能釋放能量C甲試管中含有細胞質(zhì)基質(zhì),加入的葡萄糖在細胞質(zhì)基質(zhì)中相關(guān)酶的催化下產(chǎn)生丙酮酸和少量的[3H],釋放少量的能量,但丙酮酸在細胞質(zhì)基質(zhì)中無法轉(zhuǎn)化為酒精和CO2。乙試管中沒有細胞質(zhì)基質(zhì),有線粒體,因缺乏將葡萄糖分解成丙酮酸的酶,加入的葡萄糖不能被分解,因而不能進入線粒體中發(fā)生反應。丙試管中加入的是未離心的勻漿,既有細胞質(zhì)基質(zhì),又有線粒體。有氧呼吸全過程所需的酶在丙試管中都存在。加入用18O標記的O2和用3H標記的C6H12O6溶液,一段時間后,3H標記的C6H12O6被徹底氧化分解成H218O和CO2,同時釋放出大量的能量。2.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖溶液,當通入不同體積分數(shù)的O2時,產(chǎn)生的酒精和CO2的量如下表所示。分析表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是(

)A.O2的體積分數(shù)為a時,酵母菌的有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率B.O2的體積分數(shù)為b時,相同時間內(nèi)酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸消耗的多C.O2的體積分數(shù)為c時,有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵D.O2的體積分數(shù)為d時,酵母菌只進行有氧呼吸,不進行無氧呼吸O2的體積分數(shù)/%abcd產(chǎn)生CO2的量/mol912.51530產(chǎn)生酒精的量/mol96.560DO2的體積分數(shù)為a時,由產(chǎn)生的酒精和CO2均為9

mol可知,酵母菌只進行無氧呼吸,A項不符合題意。O2的體積分數(shù)為b時,由產(chǎn)生的酒精為6.5

mol可知,無氧呼吸產(chǎn)生的CO2為6.5

mol,無氧呼吸消耗的葡萄糖為3.25

mol;有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為12.5-6.5=6(mol),有氧呼吸消耗的葡萄糖為1

mol,因此無氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸消耗的多,B項不符合題意。O2的體積分數(shù)為c時,由產(chǎn)生的酒精為6

mol可知,無氧呼吸產(chǎn)生的CO2為6

mol,無氧呼吸消耗的葡萄糖為3

mol;有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為15-6=9(mol),有氧呼吸消耗的葡萄糖為1.5

mol。因此用于無氧呼吸(酒精發(fā)酵)的葡萄糖占葡萄糖總量的[3/(3+1.5)]×100%≈66.7%,C項不符合題意。由O2的體積分數(shù)為d時產(chǎn)生的酒精為0可知,酵母菌只進行有氧呼吸,D項符合題意。能力形成點二影響呼吸速率的因素及實踐應用典型例題(2021山東煙臺檢測)下圖是向含有葡萄糖的酵母菌培養(yǎng)液中通入不同含量的O2后,CO2的產(chǎn)生量和O2的消耗量的變化曲線(假設(shè)酵母菌只以葡萄糖作為細胞呼吸底物)。據(jù)圖判斷,下列分析錯誤的是(

)A.曲線Ⅰ、Ⅱ分別表示CO2的產(chǎn)生量和O2的消耗量B.O2含量為b時,有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵C.O2含量為c時,酵母菌產(chǎn)生的CO2全部來自線粒體基質(zhì)D.O2含量為d時,細胞呼吸產(chǎn)生的[H]都在線粒體內(nèi)膜上被消耗C隨著O2含量的增加,有氧呼吸會增強,消耗的O2量將逐漸增多,由此可推知曲線Ⅱ表示O2的消耗量,則曲線Ⅰ表示CO2的產(chǎn)生量,A項正確。分析題圖可知,在O2含量為b時,酵母菌有氧呼吸消耗6

mol

O2,根據(jù)有氧呼吸反應式可推知有氧呼吸消耗1

mol葡萄糖,產(chǎn)生6

mol

CO2,而題圖中對應的CO2產(chǎn)生量是10

mol,由此推斷此條件下酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生CO2的量為10-6=4(mol)。再根據(jù)無氧呼吸的反應式可推知酵母菌無氧呼吸消耗了2

mol葡萄糖,由此判定O2含量為b時,有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵,B項正確。O2含量為c時,酵母菌產(chǎn)生的CO2量大于消耗的O2量,說明此時酵母菌同時進行有氧呼吸和無氧呼吸,酵母菌產(chǎn)生的CO2來自細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì),C項錯誤。O2含量為d時,酵母菌產(chǎn)生的CO2量等于消耗的O2量,說明此時酵母菌只進行有氧呼吸,細胞呼吸產(chǎn)生的[H]都在線粒體內(nèi)膜上被消耗,D項正確。整合構(gòu)建1.溫度對細胞呼吸的影響(1)原理:通過影響與細胞呼吸有關(guān)的酶的活性來影響呼吸速率。(2)曲線分析①在最適溫度時,呼吸速率最大。②超過最適溫度,呼吸酶活性降低甚至變性失活,呼吸速率下降。③低于最適溫度,酶活性下降,呼吸速率下降。(3)應用①低溫儲存蔬菜和水果。②蔬菜大棚夜間適當降溫以降低呼吸消耗,提高產(chǎn)量。2.O2含量對細胞呼吸的影響(1)原理:O2是有氧呼吸所必需的,且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。(2)曲線分析①O2的體積分數(shù)=0時,只進行無氧呼吸。②0<O2的體積分數(shù)<10%時,同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。③O2的體積分數(shù)≥10%時,只進行有氧呼吸。(3)應用①中耕松土促進植物根細胞的有氧呼吸。②無氧發(fā)酵過程需要嚴格控制無氧環(huán)境。③低氧儲存糧食、水果和蔬菜。3.CO2含量對細胞呼吸的影響(1)原理:CO2是細胞呼吸的最終產(chǎn)物,積累過多會抑制細胞呼吸的進行。(2)曲線(3)應用:在蔬菜和水果的保鮮過程中,增加CO2含量可抑制細胞呼吸,減少有機物的消耗。4.含水量對細胞呼吸的影響(1)原理:水作為有氧呼吸的原料和環(huán)境因素影響細胞呼吸的速率。(2)特點:在一定范圍內(nèi),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。(3)應用①糧食在收倉前要進行晾曬處理。②干種子萌發(fā)前要進行浸泡處理。知識延伸1.影響細胞呼吸的內(nèi)部因素分析

內(nèi)部因素依據(jù)遺傳特性不同種類的植物呼吸速率不同生長發(fā)育時期同一植物在不同的生長發(fā)育時期呼吸速率不同器官類型同一植物的不同器官呼吸速率不同2.有關(guān)影響細胞呼吸的外界因素的注意事項(1)影響細胞呼吸的因素并不是單一的①若需要增強細胞呼吸強度,可采取供水、升溫、高氧等措施。②若需要降低細胞呼吸強度,可采取干燥、低溫、低氧等措施。(2)儲存蔬菜和水果與儲存種子的條件不同①蔬菜和水果應儲存在“零上低溫、濕度適中、低氧”的條件下。②種子應儲存在“零上低溫、干燥、低氧”的條件下。訓練突破1.現(xiàn)有等量的A、B兩個品種的小麥種子,將它們分別置于兩個容積相同且密封的棕色廣口瓶內(nèi),各加入適量(等量)的水。在25℃條件下,瓶內(nèi)O2含量的變化如右圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是(

)A.在t1~t2期間,瓶內(nèi)O2含量的降低主要是由種子的有氧呼吸引起的B.在t1~t2期間,A種子的呼吸速率比B種子快C.在t1~t2期間,B種子釋放CO2的速率先慢后快D.在0~t1期間,廣口瓶內(nèi)的CO2有少量增加的主要原因可能是種子的無氧呼吸產(chǎn)生了CO2C在t1~t2期間,瓶內(nèi)O2含量的降低主要是由種子的有氧呼吸引起的,A項正確。在t1~t2期間,A種子所在瓶內(nèi)O2含量下降更快,說明A種子的呼吸速率比B種子快,B項正確。在t1~t2期間,B種子釋放CO2的速率是慢→快→慢,C項錯誤。在0~t1期間,O2含量基本不變,廣口瓶內(nèi)的CO2有少量增加的主要原因可能是種子的無氧呼吸產(chǎn)生了CO2,D項正確。2.(2020寧夏石嘴山期末)呼吸熵=放出的CO2量/吸收的O2量。呼吸熵可作為描述細胞呼吸過程中氧氣供應狀態(tài)的一種指標。右上圖是酵母菌氧化分解葡萄糖過程中氧分壓與呼吸熵的關(guān)系。下列敘述正確的是(

)A.呼吸熵越大,細胞有氧呼吸越強,無氧呼吸越弱B.B點有氧呼吸的強度大于A點有氧呼吸的強度C.為了減少有機物的損耗,最好將氧分壓調(diào)至C點對應的值D.C點以后,細胞呼吸強度不再隨氧分壓的變化而變化B以葡萄糖為底物的有氧呼吸過程中產(chǎn)生的CO2量與吸收的O2量相等,無氧呼吸不消耗氧氣,因此,呼吸熵越大,說明消耗的氧氣越少,有氧呼吸越弱,A項錯誤。B點呼吸熵小于A點,說明B點時耗氧多,有氧呼吸的強度大于A點,B項正確。C點呼吸熵為1,說明細胞僅進行有氧呼吸,消耗有機物較快,C項錯誤。C點以后,呼吸熵不再隨氧分壓的變化而變化,有氧呼吸強度隨氧分壓的升高而升高,到一定程度后不再發(fā)生改變,D項錯誤。3.細胞呼吸是細胞能量的根本來源,細胞呼吸容易受外界環(huán)境的影響。下圖是溫度與O2含量對植物葉片細胞呼吸速率的影響。下列分析錯誤的是(

)A.圖中細胞呼吸速率可用CO2的釋放量來表示B.由圖甲可知,細胞呼吸最旺盛時的溫度是B點對應的溫度C.溫度對曲線Ⅱ代表的呼吸類型影響較大,對曲線Ⅰ代表的呼吸類型影響較小D.分析圖甲、乙可知,水果需要儲存在低溫和低氧的條件下C由于CO2是細胞呼吸的產(chǎn)物,所以題圖中細胞呼吸速率可用CO2的釋放量來表示,A項正確。由題圖甲可知,B點時細胞呼吸的相對速率最高,該點對應的溫度是細胞呼吸的最適溫度,B項正確。溫度主要通過影響細胞呼吸有關(guān)酶的活性來影響細胞呼吸,曲線Ⅰ、Ⅱ代表的呼吸類型均需要酶,因此溫度對兩種呼吸類型均有較大影響,C項錯誤。由題圖甲、乙可知,在低溫和低氧的條件下,細胞呼吸的相對速率都較低,所以水果需要儲存在低溫和低氧的條件下,D項正確。能力形成點三細胞呼吸方式的判斷及相關(guān)實驗探究典型例題(不定項選擇題)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。關(guān)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(diào)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(guān)說法錯誤的是(

)A.甲組右管液面高度的變化可表示微生物呼吸時O2的消耗量B.乙組右管液面高度的變化可表示微生物呼吸時CO2的釋放量和O2的消耗量之間的差值C.甲組右管液面升高,乙組右管液面不變,說明微生物進行無氧呼吸和有氧呼吸D.甲組右管液面不變,乙組右管液面下降,說明微生物進行乳酸發(fā)酵CD甲組實驗裝置中NaOH溶液的作用是吸收CO2,有氧呼吸過程消耗O2,產(chǎn)生的CO2被NaOH吸收,因此甲組右管液面高度的變化可表示微生物呼吸時O2的消耗量,A項正確。乙組實驗裝置中無NaOH溶液,因此乙組右管液面高度的變化可表示微生物呼吸時CO2的釋放量和O2的消耗量之間的差值,B項正確。甲組右管液面升高,說明細胞呼吸消耗O2,進行有氧呼吸;乙組右管液面不變,說明CO2的釋放量等于O2的消耗量,微生物只進行有氧呼吸,C項錯誤。甲組右管液面不變,說明微生物不消耗O2,即進行無氧呼吸;乙組右管液面下降,說明有CO2釋放,因此微生物進行酒精發(fā)酵,而不是乳酸發(fā)酵,D項錯誤。整合構(gòu)建1.細胞呼吸方式的判斷及實驗探究(1)細胞呼吸方式的探究欲確認某生物的呼吸類型,應設(shè)置兩套呼吸裝置,如下圖所示(以發(fā)芽種子為例)。實驗結(jié)果預測及實驗結(jié)論。

(2)物理誤差的校正為使實驗結(jié)果精確,除減少無關(guān)變量的干擾外,還應設(shè)置對照裝置。對照裝置與裝置二相比,不同點是用“煮熟的種子”代替“發(fā)芽的種子”,其余均相同(如下圖)。特別提醒探究細胞呼吸第二階段場所的方法探究細胞呼吸第二階段的場所,常見的方法是用離心法將動物細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體分開,分別加入丙酮酸,檢測CO2的產(chǎn)生。2.有氧呼吸速率的測定(1)實驗裝置(2)實驗原理:組織細胞進行有氧呼吸吸收O2,釋放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器內(nèi)的氣體壓強減小,刻度管內(nèi)的液滴左移。單位時間內(nèi)液滴左移的體積即表示有氧呼吸速率。裝置乙作為對照。知識延伸誤差的校正(1)如果實驗材料是綠色植物,整個裝置應遮光處理,否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。(2)如果實驗材料是種子,為防止微生物呼吸對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾,應對裝置及所測種子進行消毒處理。(3)為減小氣壓、溫度等物理因素引起的誤差,應設(shè)置對照實驗,將所測的生物材料滅活(如將種子煮熟),其他條件均不變。訓練突破1.某校生物興趣小組分別將等量的無菌葡萄糖溶液與少許酵母菌混勻后密封于下圖所示裝置中(瓶中無O2),并按下圖所示裝置進行實驗。當測定甲、乙裝置中CaCO3的產(chǎn)生量相等時,撤去裝置,并分別用濾菌膜過濾甲、乙兩錐形瓶中的溶液,除去酵母菌,得到濾液1和濾液2。將等量的濾液1和濾液2分別放入中間隔有半透膜(葡萄糖不通過半透膜)的U形管的A、B兩側(cè),調(diào)整兩側(cè)液面使其高度相等,一段時間后,觀察并比較A、B兩側(cè)液面高度的變化。下列關(guān)于該實驗的敘述,正確的是(

)A.甲、乙兩組實驗的自變量是O2的有無和無菌培養(yǎng)液的濃度B.瓶中的酵母菌產(chǎn)生CO2的場所與人的肌肉細胞不完全相同C.無菌O2通入裝置前必須先通入NaOH溶液以除去其中的CO2D.根據(jù)題意可推知U形管中A側(cè)液面高度低于B側(cè)B甲、乙兩組實驗的自變量是O2的有無,培養(yǎng)液濃度是需要控制的無關(guān)變量,A項錯誤。酵母菌可以通過有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生CO2,場所是線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì);人的肌肉細胞產(chǎn)生的CO2全部來自有氧呼吸,故CO2只能產(chǎn)生于線粒體中,B項正確。無菌O2中不含CO2,因此不需要通入NaOH溶液,C項錯誤。由題意可知,甲、乙兩裝置中產(chǎn)生的CO2的量相等,根據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的反應式可知,產(chǎn)生等量的CO2時,有氧呼吸消耗的葡萄糖的量少,故濾液1中葡萄糖的濃度高于濾液2,從而推知U形管中A側(cè)液面高度高于B側(cè),D項錯誤。2.下頁左上圖的三個裝置可用于研究萌發(fā)種子的細胞呼吸方式及其產(chǎn)物。下列有關(guān)分析錯誤的是(

)A.裝置甲可用于探究細胞呼吸是否產(chǎn)生熱量B.裝置乙的有色液滴向左移動,說明種子萌發(fā)只進行有氧呼吸C.裝置丙可用于探究萌發(fā)的種子的細胞呼吸是否產(chǎn)生CO2D.三個裝置中的種子都必須進行消毒處理,都需要設(shè)置對照實驗B為排除微生物細胞呼吸的影響,種子必須進行消毒處理,為排除無關(guān)變量(外界溫度、氣壓等)對實驗的影響,題述實驗需要設(shè)置對照實驗。若裝置乙中的種子進行有氧呼吸,則會有O2的消耗,產(chǎn)生的CO2被NaOH

溶液吸收,裝置瓶內(nèi)氣體體積減小,有色液滴左移;若只進行無氧呼吸,則沒有O2的消耗,液滴不移動,故當裝置乙中的有色液滴左移時,萌發(fā)的種子只進行有氧呼吸或同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升高考真題剖析【例題1】

(2020山東卷)癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP,這種現(xiàn)象稱為“瓦堡效應”。下列說法錯誤的是(

)A.“瓦堡效應”導致癌細胞需要大量吸收葡萄糖B.癌細胞中丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程會生成少量ATPC.癌細胞呼吸作用過程中丙酮酸主要在細胞質(zhì)基質(zhì)中被利用D.消耗等量的葡萄糖,癌細胞呼吸作用產(chǎn)生的NADH比正常細胞少核心素養(yǎng)考查點剖析:本題以“瓦堡效應”為載體,綜合考查對生物細胞呼吸類型和過程的分析與判斷,較好地考查了“科學思維”這一學科素養(yǎng)。答案:B解析:產(chǎn)生等量的ATP時,無氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸消耗的多,A項正確。無氧呼吸的第二階段丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程中不生成ATP,無氧呼吸生成ATP的過程僅發(fā)生在第一階段,B項錯誤。無氧呼吸過程中丙酮酸被利用生成乳酸發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中,C項正確。癌細胞主要進行無氧呼吸,其產(chǎn)生NADH的過程僅發(fā)生在第一階段,因此消耗等量的葡萄糖,癌細胞呼吸作用產(chǎn)生的NADH比正常細胞少,D項正確?！纠}2】(2019海南卷)人體血液中有紅細胞、白細胞和血小板,其中紅細胞有運輸氧氣的功能。請回答下列問題。(1)通常,成人體內(nèi)生成紅細胞的場所是

;成熟的紅細胞不能合成血紅蛋白,其原因是

。

(2)金屬元素

是合成血紅蛋白的必需原料。鐮狀細胞貧血患者體內(nèi)的血紅蛋白分子的多肽鏈上發(fā)生了

。

(3)無氧呼吸是成熟紅細胞獲得能量的途徑,無氧呼吸產(chǎn)生能量的過程的發(fā)生場所是

。

(4)大面積燒傷患者的創(chuàng)面會大量滲出細胞外液,通常需要給患者輸入

(填“紅細胞懸浮液”或“血漿”)來維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。

核心素養(yǎng)考查點剖析:本題以人的紅細胞為載體,綜合考查對紅細胞的結(jié)構(gòu)特點、蛋白質(zhì)的合成、內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)的理解,較好地考查了學生“生命觀念、科學思維”等學科素養(yǎng)。答案:(1)骨髓成熟的紅細胞沒有細胞核(2)鐵氨基酸的替換(3)細胞質(zhì)基質(zhì)(4)血漿解析:(1)骨髓中的造血干細胞可以增殖分化成紅細胞、白細胞等,因此通常成人體內(nèi)生成紅細胞的場所是骨髓;成熟的紅細胞無細胞核和核糖體等各種細胞器,不能合成血紅蛋白。(2)金屬元素鐵是合成血紅蛋白的必需原料。鐮狀細胞貧血出現(xiàn)的根本原因是基因突變,基因中發(fā)生了堿基的替換,導致患者體內(nèi)的血紅蛋白分子的多肽鏈上發(fā)生了氨基酸的替換。(3)有氧呼吸的第一階段發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中,第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,第三階段可以產(chǎn)生大量的能量。人無氧呼吸的第一階段可以產(chǎn)生少量能量,第二階段不產(chǎn)生能量。無氧呼吸的場所只有一個——細胞質(zhì)基質(zhì)。(4)大面積燒傷患者的創(chuàng)面會大量滲出細胞外液,通常需要給患者輸入血漿,增加細胞外液的量,以維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。典題訓練1.(2020全國Ⅰ卷)種子儲藏中需要控制呼吸作用以減少有機物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質(zhì)是淀粉分解產(chǎn)生的葡萄糖,下列關(guān)于種子呼吸作用的敘述,錯誤的是(

)A.若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,則細胞只進行無氧呼吸B.若細胞只進行有氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等C.若細胞只進行無氧呼吸且產(chǎn)物是乳酸,則無O2吸收,也無CO2釋放D.若細胞同時進行有氧呼吸和無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多D由題干可知,種子呼吸作用消耗的底物為葡萄糖。有氧呼吸消耗1

mol葡萄糖產(chǎn)生6

mol

CO2,無氧呼吸消耗1

mol葡萄糖產(chǎn)生2

mol乙醇和2

mol

CO2,因此,若呼吸作用產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,則細胞只進行無氧呼吸,A項正確。有氧呼吸消耗1

mol葡萄糖和6

mol

O2產(chǎn)生6

mol

CO2,因此,若細胞只進行有氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等,B項正確。產(chǎn)乳酸的無氧呼吸,既不消耗O2,也不產(chǎn)生CO2,因此,若細胞只進行無氧呼吸且產(chǎn)物是乳酸,則無O2吸收,也無CO2釋放,C項正確。若細胞同時進行有氧呼吸和產(chǎn)乳酸的無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)等于釋放CO2的分子數(shù);若同時進行有氧呼吸和產(chǎn)酒精的無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的少,D項錯誤。2.(2020浙江卷)下列關(guān)于細胞的有氧呼吸與無氧呼吸的敘述,正確的是(

)A.細胞的無氧呼吸產(chǎn)生的ATP比有氧呼吸的多B.細胞的無氧呼吸在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中進行C.細胞的有氧呼吸與無氧呼吸過程中都會產(chǎn)生丙酮酸D.適當提高蘋果果實儲藏環(huán)境中的O2含量會增加酒精的生成量C有氧呼吸是有機物徹底氧化分解的過程,儲存在有機物中的能量全部釋放出來,產(chǎn)生大量ATP,而無氧呼吸的產(chǎn)物乳酸或酒精中還儲存著能量,因此只產(chǎn)生少量ATP,A項錯誤。細胞的無氧呼吸只在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行,B項錯誤。細胞的有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段都是葡萄糖的氧化分解過程,將1個葡萄糖分子轉(zhuǎn)