1、第10讲细胞的能量“通货”ATPATP的主要来源细胞呼吸课时训练知能提升 限时式检测 梯级式提升 (时间:40分钟分值:90分)测控导航表知识点题号及难易度1.ATP的组成和功能及ADP与ATP相互转化2,5,112.细胞呼吸的类型、过程及场所 1,4,6,103.细胞呼吸的影响因素及应用3,7(中),9(中)4.探究细胞呼吸的方式85.综合考查12一、选择题:本大题共9小题,每小题5分,共45分。1.关于细胞呼吸的叙述,正确的是 (B)A.种子风干脱水后呼吸强度增强B.土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸C.破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖D.小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱解析:种子风干脱水后
2、自由水含量降低,细胞代谢缓慢,细胞呼吸强度减弱;土壤淹水后,植物根系缺氧导致根系细胞进行无氧呼吸;破伤风杆菌能够侵入人体深部的组织细胞,进行无氧呼吸并大量繁殖,有氧条件能抑制破伤风杆菌的繁殖;小麦种子萌发过程中,自由水含量上升,代谢加快,有氧呼吸加强。2.(2013武汉武昌区高三期末)下列有关ATP的叙述中,不正确的是(C)A.ATP中的能量可以来源于光能或化学能B.ATP的合成不一定伴随有机物的氧化分解C.人体紧张或愤怒状态下,细胞内产生ATP的速率大大超过产生ADP的速率D.人体剧烈运动中,机体通过神经和体液调节,细胞产生ATP的速率迅速增加解析:对植物而言,产生ATP的途径有2个:光合作
3、用的光反应阶段,ADP和Pi利用光能合成ATP;呼吸作用将有机物分解释放的能量提供给ADP和Pi生成ATP。故A、B项正确。ATP在细胞内虽然含量少,但始终处于动态平衡之中,如人体紧张、愤怒或剧烈运动时,ATP分解(消耗)加快,那么ATP合成也加快。故C错,D正确。3.(2013安徽蚌埠质检)人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种,快肌纤维几乎不含有线粒体,与短跑等剧烈运动有关;慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是(A)A.消耗等量的葡萄糖,快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP多B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、H和ATPC.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸,故产生酸痛感觉D.
4、慢跑时慢肌纤维产生的ATP,主要来自线粒体内膜解析:由题意知,快肌纤维的细胞呼吸方式主要是无氧呼吸,慢肌纤维的细胞呼吸方式主要是有氧呼吸,消耗等量的葡萄糖,慢肌纤维的有氧呼吸释放产生ATP较多;快肌纤维几乎不含线粒体,进行无氧呼吸,慢肌纤维进行有氧呼吸,细胞有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都是在细胞质基质中将葡萄糖分解为H、丙酮酸,同时释放出少量能量,合成少量ATP;人肌肉细胞无氧呼吸会产生大量乳酸,乳酸的积累会导致肌肉酸痛;慢肌纤维细胞中有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜,该过程释放的能量最多,合成的ATP最多。4.(2014山东师大附中期中)一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌,1小时后测得该容器
5、中O2减少24 mmol,CO2增加48 mmol,则在1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的(D)A.1/3倍B.1/2倍C.2倍D.3倍解析:1小时后测得该容器中O2减少24,则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为4,CO2增加48,则无氧呼吸产生的二氧化碳的量为24,无氧呼吸消耗的葡萄糖为12,所以酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的3倍。5.(2014芜湖模拟)生物体内能量代谢中ATP的合成和利用过程如图所示。以下说法错误的是(C)A.a过程和b过程都有H的生成和消耗B.过程和过程的酶和场所不相同C.c表示吸收的能量,d表示释放的能量,两者数值相等、形式相同D.ATP在活细胞中的含量很少,但
6、转化速度很快解析:由图示可知, a过程表示动物和人及绿色植物的呼吸作用,b过程表示绿色植物的光合作用,这两个过程都有H的生成和消耗;过程表示ATP的合成,过程表示ATP的分解,细胞进行这两个过程需要的酶和场所不相同;c表示合成ATP的能量来源,d表示ATP水解释放的能量,两者数值和形式不一定相同;ATP是细胞中普遍使用的能量载体,含量不多,但在细胞中易于再生,转化速度很快。6.(2013福建厦门质检)如图表示糖类代谢的示意图,相关叙述正确的是(D)A.过程需要水的参与,发生在线粒体的内膜上B.过程产生少量的ATP,、产生大量的ATP C.过程可以发生在人体的肝脏或肌肉细胞中D.过程不发生在人体
7、细胞中,是因为缺乏相关的酶解析:过程为有氧呼吸第二阶段,发生在线粒体基质中,该过程需要水参加反应;过程是有氧呼吸第一阶段,该过程可产生少量ATP,过程分别是有氧呼吸第二、三阶段,只有有氧呼吸第三阶段才能产生大量ATP;是糖类物质的水解,糖原分解成葡萄糖可发生在肝脏细胞中,不能发生在肌肉细胞中;过程为产生酒精的无氧呼吸,不能发生在人体细胞中,人体细胞中缺乏催化产生酒精的酶。7.(2014河北武邑一模)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的量如图所示。据图中信息推断错误的是(C)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
8、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.a、b、c、d不同氧浓度下,细胞都产生H和ATP解析:氧浓度为a时,酒精和CO2的量相等,即比值为11,酵母菌只进行无氧呼吸,A正确;氧浓度为b时,CO2的量大于酒精的量,说明酵母菌有两种呼吸方式,氧浓度为d时酒精的量为0,酵母菌只进行有氧呼吸,B正确;当氧浓度为c时,酒精的量为6,无氧呼吸消耗的葡萄糖为3,由CO2的量15可知有氧呼吸产生的CO2为:15-6=9,可得出有氧呼吸消耗的葡萄糖为:1.5,则有2/3的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵,C错;有氧呼吸和无氧呼吸都产生H和ATP,D正确。8.(2013湖南郴州第二次质
9、检)为研究酵母菌的发酵产物,某研究小组设计了如下图甲所示的装置,并将有关检测结果绘制成图乙。号、号试管中均加入3 mL蒸馏水和一定量的检验试剂。据图分析下列说法正确的是(C)A.检验发酵产物酒精需向号试管中滴加含重铬酸钾的浓硫酸溶液B.设号试管对照组是为了排除无关变量温度对实验的干扰C.图乙曲线b表示号试管内玻璃管口气泡释放速率变化D.图乙曲线a表示酵母菌培养液中酵母菌数量变化规律解析:本题以酵母菌细胞呼吸方式及过程为载体,考查实验装置图和曲线图分析判断、综合运用知识、实验探究的能力。酵母菌发酵后取样即在锥形瓶中取样,可用含重铬酸钾的浓硫酸溶液检验酒精的存在,其基本原理是酒精可使含重铬酸钾的浓
10、硫酸溶液颜色由橙色变为灰绿色;设置试管是与试管进行对照,号试管中加入的是澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液,试管的设置是为了排除空气中二氧化碳的干扰,用号试管作对照使实验结果明显,而不是排除温度对实验结果的影响;随着培养时间的延长,营养物质的消耗和有害代谢产物的积累等因素,导致酵母菌的数量先增加后减少,图乙曲线b表示酵母菌培养液中酵母菌数量变化;号试管内玻璃管口的气泡释放速率先增加后下降,图乙曲线b表示号试管内玻璃管口气泡释放速率变化。9.(2014资阳质检)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。若底物是葡萄糖,则下列叙述中正确的是(B)条件abcdCO2
11、释放量10867O2吸收量0347A.a条件下,呼吸产物除CO2外还有乙醇或乳酸B.b条件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸少C.c条件下,种子消耗的葡萄糖最少D.d条件下,产生的CO2来自细胞质基质和线粒体解析:无氧条件下产生了CO2,这说明该植物的无氧呼吸产物是酒精,不会是乳酸;b条件下,氧气消耗的相对值为3,可计算出葡萄糖消耗的相对值为0.5,无氧呼吸产生CO2的相对值为5,可计算出消耗葡萄糖的相对值为2.5;有氧呼吸时,消耗葡萄糖最少;d条件下,种子只进行有氧呼吸,CO2全部来自线粒体。二、非选择题:本大题共3小题,共45分。10.(15分)如图是有氧呼吸过程图解,请依图回答问题:(1
12、)写出1、2、3所代表的物质名称。1.,2.,3.。(2)写出4、5、6所代表的能量的多少(填“大量能量”或“少量能量”)。4.,5.,6.。(3)有氧呼吸的主要场所是,进入该场所的呼吸底物是。(4)人体内血红蛋白携带的O2进入组织细胞的线粒体内至少要通过层生物膜。(5)如果O2供应不足,则人体内C6H12O6的分解产物是,释放的能量,反应场所是 。解析:(1)图示中1应为有氧呼吸第一阶段产物即丙酮酸;3为第二阶段产物即CO2,2为有氧呼吸第三阶段产物即H2O。(2)4、5、6均为细胞呼吸过程产生的能量,有氧呼吸第三阶段产生能量6最多,有氧呼吸第一、二阶段产生能量4、5较少。(3)有氧呼吸的场
13、所是细胞质基质和线粒体,有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体,故线粒体是有氧呼吸的主要场所。(4)人体内血红蛋白携带的氧气进入组织细胞的线粒体至少需穿越红细胞膜、毛细血管壁(两层膜)、组织细胞膜及线粒体双层膜共6层生物膜。(5)人体细胞在缺乏氧气的条件下进行无氧呼吸,人体细胞无氧呼吸产物为乳酸,该过程发生在细胞质基质。答案:(1)丙酮酸水二氧化碳(2)少量能量少量能量大量能量(3)线粒体丙酮酸(4)6(5)乳酸少细胞质基质11.(15分)最新研究证实ATP既是“能量通货”,也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子,其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答:(
14、1)在下列生物体的生命活动中,不直接依赖于ATP水解的是()A.胃蛋白酶的合成B.细胞的生长C.骨骼肌的收缩D.红细胞吸收葡萄糖(2)由图可知,细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下,磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是。(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质,还能释放ATP,两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析,科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是: 。(4)为了研究X物质对动物细胞的影响,某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24小时,然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率,经过多次实验后,所得数据如表所示:实验组编号X物质的浓度(mgmL-1)细
15、胞内ATP的浓度(mmolmL-1)细胞死亡的百分率A0801B2703C45010D82025E16570F32195该实验的因变量是 。实验数据表明,该实验的因变量之间有何联系? 。解析:(1)ATP是生物体进行各项生命活动的直接能源物质,各项生命活动如新物质(有机物)的合成、无机盐离子的吸收、细胞的生长和分裂及肌肉收缩等都需要ATP水解供能。葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散,不需要消耗能量。(2)ATP中的高能磷酸键断裂时,会释放出大量的能量,ATP水解脱下两个磷酸基团后生成的AMP能参与形成的生物大分子是RNA,如果磷酸基团完全脱落,剩下的是腺苷。(3)据图分析,科学家当初推测ATP可
16、作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是设法把ATP与典型神经递质分开,单独去研究其作用,即:科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后,发现受体细胞仍能接收到部分神经信号;科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体。(4)该实验的因变量就是实验结果所观察到的实验现象,即:细胞中ATP的浓度和细胞死亡的百分率。实验数据表明,该实验的因变量之间的联系:细胞内ATP浓度下降,能量供应减少,细胞死亡的百分率增加。答案:(1)D(2)腺苷(3)科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后,发现受体细胞仍能接收到部分神经信号;科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体(4)细胞内ATP
17、的浓度和细胞死亡的百分率细胞内ATP浓度下降,能量供应减少,细胞死亡的百分率增加 12.(15分)生物呼吸作用的底物(有机物)种类及含量的差异,会导致呼吸作用释放的CO2与吸收的O2比发生差异,这可用呼吸熵表示:呼吸熵(RQ)=呼吸作用释放的CO2/呼吸作用吸收的O2,为了测定种子萌发时的呼吸熵,现准备了3只锥形瓶、瓶塞、带刻度的玻璃管、发芽的小麦种子、10%的NaOH溶液、NaHCO3、清水等,并组装成下面三套装置。其中甲实验装置设计如下:锥形瓶内放入一盛有10%的NaOH溶液的小烧杯,杯中插入一根折叠滤纸条。瓶底放入一些蒸馏水浸泡过的滤纸圆片,再将经消毒并充分吸胀的小麦种子若干平铺在滤纸圆
18、片上,加入适量蒸馏水。整个装置密封,并放到20 恒温环境培养。(1)小烧杯中插入一根折叠滤纸条的作用是 。 (2)由于发芽小麦种子(已消毒)的呼吸作用,甲装置内的气体发生了变化,使得墨水滴向右移动,显然瓶内气体减少了,减少的气体是。(3)甲装置内的气体变化还不足以求出发芽小麦种子的呼吸熵,由此还要利用乙装置来测定发芽小麦种子呼吸作用过程中的某一种气体的变化;测定单位质量小麦种子呼吸时CO2释放量与O2消耗量的比值,请补充完整下面主要的方法步骤: ;用同质量的小麦种子在相同环境下进行与上述实验相同的操作;测出 ;再计算出CO2释放量。(4)若甲装置测出的实验数据(墨水滴移动量)为X,乙装置所测得
19、的实验数据(墨水滴移动量)为Y,则呼吸熵计算式为 。如果呼吸熵小于1,说明 。据此可判断出干重相同的油菜和小麦种子在萌发时有氧呼吸CO2释放量与O2消耗量的比值为油菜种子(填“大”、“等”或“小”)于小麦种子。(5)为了纠正环境因素引起的实验测量误差,必须另设丙装置进行校正。则丙装置:锥形瓶中加入,小烧杯内加入,其他处理与实验组完全相同,同时记录相同时间内的读数变化。如丙装置的墨水滴在实验后向左移动量为Z,则氧气实际消耗量应为 。解析:(1)小烧杯中的NaOH溶液用于吸收呼吸作用产生的CO2;在小烧杯中插入一根折叠滤纸条,NaOH溶液便会扩散到滤纸上,可增大吸收CO2的能力。(2)甲装置中发芽
20、小麦种子呼吸作用时消耗氧气,并放出二氧化碳,其中CO2被NaOH溶液吸收。使得锥形瓶中气压下降,导致墨水滴向右移动。可见减少的气体为氧气。(3)甲装置内的气体变化是氧气的消耗量,为了求出发芽小麦种子的呼吸熵,还得测定发芽小麦种子呼吸作用过程中CO2气体的变化量。因此可以根据甲装置及题干中所列的器材与试剂,启发设计出测定CO2气体变化的装置乙,其与装置甲的不同之处在于烧杯中的液体应用同体积的清水,既不吸收氧气,也不吸收二氧化碳。则容器内气体体积的减少量代表消耗的氧气和释放的二氧化碳体积的差值,从而可以计算出种子呼吸作用释放的CO2量。(4)由题意可知,装置甲测得的X为小麦呼吸作用所吸收的氧气量,
21、装置乙测得的Y为小麦种子呼吸作用所吸收的氧气量与放出的二氧化碳量的差值。则小麦种子呼吸作用放出的二氧化碳量=X-Y。那么据题干所提供呼吸熵(RQ)=呼吸作用释放的CO2/呼吸作用吸收的O2,可得计算公式为(X-Y)/X。小麦种子的主要成分为淀粉,呼吸熵接近于1。而干重相同的油菜种子含有大量的脂肪,脂肪分子中氢对氧的比例较糖类分子高,氧化时需要较多的氧。故油菜种子的RQ较小麦种子的RQ要小些。(5)丙装置锥形瓶内加入与实验组等量的死种子时,对瓶中的气体变化几乎没有影响。则丙装置的墨水滴在实验后向左移动量Z应为实验测量的误差值,所以校正后可得氧气的实际消耗量应为X+Z。答案:(1)增大CO2的吸收
22、能力(2)氧气(3)锥形瓶的小烧杯不加入NaOH溶液,代之以等量的清水相同时间内密闭系统的气体体积净变化量(4)(X-Y)/X呼吸底物中含脂肪小(5)与实验组等量的死种子与实验组等量的清水X+Z【教师备用】1.(2013广东六校第二次联考)某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸,实验设计如下。关闭活栓后,U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点,实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。下列有关说法正确的是(C)A.甲组右管液面变化,表示的是微生物呼吸二氧化碳的产生量B.乙组右管液面变化,表示的是微生物呼吸
23、CO2的释放量C.甲组右管液面升高,乙组不变,说明微生物只进行有氧呼吸D.甲组右管液面不变,乙组下降,说明微生物进行乳酸发酵解析:本题以探究细胞呼吸方式为载体,考查装置图分析判断、综合运用知识的能力。甲组装置中,锥形瓶中二氧化碳及微生物产生的二氧化碳均被NaOH溶液吸收,该装置中微生物有氧呼吸消耗氧气导致锥形瓶内气压降低,故右管液面变化是微生物有氧呼吸消耗氧气量的变化。乙组装置中,微生物有氧呼吸消耗氧气同时产生等量二氧化碳,有氧呼吸过程中气体体积不变,微生物的无氧呼吸会产生二氧化碳,导致锥形瓶内气压升高,故右管液面变化表示微生物无氧呼吸产生二氧化碳量。微生物只进行有氧呼吸,则有氧呼吸过程中二氧
24、化碳释放量与氧气消耗量相等,则甲组锥形瓶气压降低,甲组右侧液面升高;乙组锥形瓶气压不变,乙组的液面不变。微生物无氧呼吸若为乳酸发酵,乳酸发酵过程不消耗也不产生气体,甲组及乙组右管的液面应均不变化。2.(2013山东聊城一模)将某种植物种子在水中浸透,然后按如图装置进行实验,实验开始时X液面位置与Y液面位置调至同一水平。下表记录了实验过程中每小时的液面变化情况。请回答下列问题:时间(h)X液面位置(cm)05.017.029.0311.0413.0514.5615.5715.8815.8915.8(1)实验前浸泡种子的目的是让种子细胞增加水,使代谢增强。(2)装置中使用NaOH溶液的目的是 ,X
25、液面变化值表示 。(3)影响结果准确性的环境因素有(至少写两个)。为确保实验结果只是由实验装置中种子的生理活动引起的,需设置另一个相同装置,该装置除试管内金属网上需要放 、的同种种子外,其他条件与上图装置相同。(4)实验4小时后液面变化减缓乃至不变,原因是 。 (5)为了探究植物体呼吸强度的变化规律,研究人员在不同的温度和不同的氧含量下,测定了一定大小的新鲜菠菜叶的二氧化碳释放量(表中为相对值),其数据如下表所示。请分析回答下列问题。 CO2/% O2/%温度/0.11.03.010.020.040.035.13.61.24.45.45.31031.253.75.921.533.632.620
26、46.435.36.438.965.567.23059.841.48.856.61001004048.217.37.142.474.273.5为了能使实验数据真实地反映呼吸强度的变化,实验环境应保持,原因是避免的干扰。研究人员在对数据分析时,发现在温度、氧含量分别为的条件下所测数据可能是错误的。就图中数据分析,菠菜长期贮藏的最佳环境条件是。解析:(1)实验前浸泡种子的目的是让种子细胞增加自由水,使代谢增强。(2)NaOH与少量的CO2反应生成Na2CO3、H2O,装置中使用NaOH溶液的目的是吸收种子细胞呼吸产生的CO2,由于有氧呼吸吸收的氧气体积与放出的二氧化碳体积相等,二氧化碳被NaOH溶
27、液吸收,故装置内气体减少,压强降低,X液面升高,且升高值表示种子有氧呼吸消耗的O2体积。(3)影响结果准确性的环境因素实际上是影响实验的无关变量,除去自变量和因变量之外的就是无关变量,主要有气温(温度)、气压、装置气密性等因素,为确保实验结果只是由实验装置中种子的生理活动引起的,需设置另一个相同装置,也就是设置对照组,所以与实验组不同的应是金属网上需要放等量、煮熟(或死亡)的同种种子。(4)由于有氧呼吸进行,氧气减少,有氧呼吸减弱直至停止,无氧呼吸加强,进行无氧呼吸释放的CO2被NaOH溶液吸收。管内气压没有明显变化。答案:(1)自由(2)吸收种子细胞呼吸产生的CO2种子有氧呼吸消耗的O2体积(3)气温、气压、装置气密性(至少答出两个,其他答案合理也可)等量煮熟(或死亡)(4)氧气减少,有氧呼吸减弱。而种子进行无氧呼吸释放的CO2被NaOH溶液吸收。管内气压没有明显变化(5)遮光(黑暗状态)叶片进行光合作用10 、1.0%3 、3.0%