专题09 ATP和细胞呼吸.docx
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专题09ATP和细胞呼吸
专题九ATP的主要来源—细胞呼吸
知识点一:
细胞的能量“通货”-----ATP
1．ATP的结构和功能
（1）结构：
ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其结构简式是__________，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个磷酸，两个高能磷酸键，ATP分子中大量的化学能储存在高能磷酸键中。
（2）功能：
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，直接给细胞生命活动提供能量。
思考：
ATP分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是什么？
是组成哪种化合物的基本单位之一？
2．ATP与ADP的相互转化
（1）相互转化的反应式为：
ADP＋Pi＋能量
ATP。
（2）ATP形成的能量来源
①在动物、人、真菌和大多数细菌中，ATP来自于呼吸作用释放的能量。
②绿色植物的光合作用和呼吸作用都形成ATP。
（3）．完成ATP与ADP的相互转化表
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量
ATP
ATP
ADP＋Pi＋能量
酶
合成酶
水解酶
能量
来源
光能（光合作用），化学能（细胞呼吸）
储存于高能磷酸键中的能量
能量
去路
储存于形成的有机物中
用于各项生命活动_
反应
场所
叶绿体、线粒体、细胞质基质
生物体的需能部位
思维拓展 ATP与ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP与ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的。
3．ATP的利用
（1）细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。
（2）细胞的吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，放能反应一般与ATP合成的反应相联系，即能量通过ATP而转化。
4．ATP中能量的应用
用于主动运输、胞吞胞吐、合成大分子物质、吸能反应、生长和组织修复等
例1．下图是人体细胞代谢部分简图。
图中甲表示ATP，下列有关叙述错误的是（ ）
A．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同
B．丙是RNA的基本组成单位之一
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．在红细胞吸收葡萄糖时，细胞中乙的含量会显著增加答案 D
例2．在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义最接近的是（ ）
A．①②B．①③C．③④D．⑤⑥答案 D
例3ATP是细胞内的能量“通货”，下列有关叙述中，不正确的是（ ）
A．ATP可以水解，为细胞提供能量，实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解
B．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
C．在ADP与ATP相互转化的过程中，能量的来源都是光合作用
D．主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质都是ATP
答案 C
例4．（2014·江苏，14）下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（ ）
A．叶肉细胞合成的糖运输到果实B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖D．细胞中由氨基酸合成新的肽链
答案 C
例5．图1为ATP的结构示意图，图2为ATP与ADP相互转化的反应式，下列有关叙述正确的是（ ）
A．图1中的a是构成DNA的基本单位之一，A代表腺嘌呤
B．图1中ATP可以水解成a和两个磷酸，其合成所需要的能量由磷酸提供
C．图2所示反应向右进行时，反应式中的能量来源于图1中b和c两处
D．图2所示ATP与ADP相互转化过程中的物质是可逆的，但能量不可逆
答案 D
考点二、 细胞呼吸的类型与过程
1．有氧呼吸过程总反应式：
2．无氧呼吸过程总反应式
（1）第一阶段与有氧呼吸完全相同。
（2）第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
不同生物无氧呼吸的产物不同，是由于催化反应的酶不同。
3．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有氧呼吸
无氧呼吸
不
同
点
反应
条件
需要O2、酶和适宜的温度
不需要O2，需要酶和适宜的温度
呼吸
场所
第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中
全过程都在细胞质基质中
分解
产物
CO2和H2O
CO2和酒精或乳酸
不
同
点
释放
能量
1mol葡萄糖释放能量2870kJ，
其中1161kJ转移至ATP中，生
成38molATP
1mol葡萄糖释放能量196.65kJ（生成乳酸）或225.94kJ（生成酒精），其中均有61.08kJ转移至ATP中，生成2molATP
特点
有机物彻底分解，能量完全释放
有机物没有彻底分解，能量没完全释放
相同点
其实质都是：
分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要
相互
联系
①第一阶段完全相同
②实质相同：
分解有机物，释放能量
③意义相同：
为生命活动提供能量，为物质转化提供原料
④无氧呼吸进化为有氧呼吸
提醒注意：
1．不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。
动物和人体无氧呼吸的产物是乳酸。
微生物的无氧呼吸称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。
2．原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸。
3．有氧呼吸的三个阶段均有ATP产生；无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。
4．有氧呼吸过程中H2O既是反应物（第二阶段利用），又是生成物（第三阶段生成），且生成的H2O中的氧全部来源于O2。
5．有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。
6．呼吸作用产生的能量大部分以热能形式散失，对动物可用于维持体温。
7．水稻等植物长期水淹后烂根的原因：
无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。
玉米种子烂胚的原因：
无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
例题1．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．消耗等摩尔葡萄糖，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ATP
C．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．慢跑时慢肌纤维产生的ATP主要来自于线粒体内膜
答案 A
例2．不同种类的生物在不同的条件下，呼吸作用方式不同。
若分解底物是葡萄糖，下列对呼吸作用方式的判断不正确的是（ ）
A．若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸
B．若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸
C．若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸
D．若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡
答案 D
考点三、根据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况（底物为葡萄糖）
O2吸收量、CO2释放量
细胞呼吸的方式
不消耗O2，释放CO2
只进行无氧呼吸
O2吸收量＝CO2释放量
只进行有氧呼吸
O2吸收量＜CO2释放量
两种呼吸方式同时进行，多余CO2来自无氧呼吸
酒精量＜CO2量
两种呼吸方式同时进行，多余CO2来自有氧呼吸
有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵，有酒精生成是产酒精的无氧呼吸，有含氮废物生成其呼吸底物一定为含氮物质（如蛋白质）
例3.
现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的O2时，产生酒精和CO2的量如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．曲线a表示CO2量，曲线b表示酒精量
B．O2浓度为c时，酵母菌无氧呼吸消耗的葡萄糖量约占葡萄糖总消耗量的
C．曲线a、b初始端的量相等，故不能确定此时酵母菌是否进行有氧呼吸
D．酵母菌无氧呼吸的产物可用溴麝香草酚蓝水溶液和酸性重铬酸钾溶液鉴定
答案 C
考点四、 影响细胞呼吸的因素及其应用
1．内因：
遗传因素（决定酶的种类和数量）
2．外因——环境因素
（1）温度
①温度影响呼吸作用，主要是通过影响呼吸酶的活性来实现的。
②生产上常用这一原理在低温下贮藏水果、蔬菜。
大大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。
（2）O2的浓度
①在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。
（如图）
②生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
（3）CO2
CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用，实验证明，在CO2浓度升高到1%～10%时，呼吸作用明显被抑制。
（如图）
（4）水
在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
例4．为研究淹水时KNO3溶液浓度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。
下列说法正确的是（ ）
A．樱桃根细胞无氧呼吸生成CO2的场所是线粒体
B．图中A、B、C三点，在单位时间内与氧结合的还原氢最多的是C点
C．淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用
D．实验过程中可以改用CO2的产生量作为检测有氧呼吸速率的指标
答案 C
例5．如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。
下列有关叙述中不正确的是（ ）
A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8℃时比15℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实
D．贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
答案 C
考点五：
有关细胞呼吸方式探究的装置与实验分析
（1）最常用的实验装置如图所示：
（2）实验材料分析：
①装置一、二中试剂的作用分别是NaOH溶液吸收CO2，蒸馏水作为对照。
②在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。
（3）实验结果分析
装置一
装置二
结果
红色液滴左移
红色液滴不动
只进行有氧呼吸
红色液滴不动
红色液滴右移
只进行无氧呼吸
红色液滴左移
红色液滴右移
既进行有氧呼吸又
进行无氧呼吸
例6．某同学用如图所示的装置，探究不同浓度2,4－D溶液对大豆种子细胞呼吸速率的影响，结果如表所示。
组别
2,4－D溶
液浓度
（mol/L）
有色液滴移动的距离（mm）
0min
10min
20min
30min
40min
50min
A
0
0
1.1
2.2
3.3
4.4
5.5
B
10－12
0
6.5
13.0
19.5
26.0
32.5
C
10－10
0
8.0
16.0
24.0
32.0
40.0
D
10－8
0
7.5
15.0
22.5
30.0
37.5
（1）在实验变量中，有色液滴移动的距离应为______变量。
（2）实验装置中NaOH溶液的作用是________________________，因而有色液滴移动的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）若某一阶段大豆种子依然存活，但不见液滴移动，此时大豆种子中产生ATP的场所是________________________________________________________________________。
（4）与D组相比，当2,4－D溶液浓度为10－12mol/L时，有色液滴在单位时间内移动的距离更________。
答案
（1）因
（2）吸收有氧呼吸释放出的CO2 有氧呼吸消耗O2后引起左侧瓶内气体体积减小，气压下降 （3）细胞质基质 （4）小
考点六：
细胞呼吸原理的应用实例
1．用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：
增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
2．酿酒时
3．食醋、味精制作：
向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。
4．土壤松土
①促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量。
②促进土壤中硝化细菌活动，有利于NH3NO3－，从而提高土壤肥力。
③抑制反硝化细菌活动，防止NO3－N2，导致土壤氮元素流失。
5．低温、低氧、适宜湿度——蔬果保鲜；
6．去除作物变黄的叶片——减少有机物的消耗以提高作物产量。
7．稻田定期排水：
促进水稻根细胞有氧呼吸。
8．提倡慢跑：
促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
例7．细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．选用透气性好的“创可贴”，是为保证人体细胞的有氧呼吸
B．要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸
C．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量
答案 A
考点七、实验：
探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．实验原理
（1）酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。
（2）CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
（3）在酸性条件下重铬酸钾溶液可与酒精发生化学反应，由橙色变成灰绿色。
2．实验流程
提出问题：
酵母菌利用葡萄糖产生的酒精是在有氧还是无氧的条件下进行的？
酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？
作出假设：
针对上述问题，根据已有的知识和生活经验，如酵母菌可用于酿酒、发面等作出合理的假设。
例8．为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按如图所示安装好。
以下关于该实验的说法，不正确的是（ ）
A．甲、乙两组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式
B．加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
C．将橙色的重铬酸钾溶液滴入B瓶中变成灰绿色，证明有酒精产生
D．乙组中B瓶先封口放置一段时间的目的是消耗B瓶中的O2以形成无氧的环境
答案 C
课时跟踪检测（九）
一、选择题
1．（2016·豫北四校二模）下列有关人体细胞内ATP的叙述，错误的是（ ）
A．一个ATP分子中含有两个高能磷酸键B．人体细胞合成ATP时都需要氧气的参与
C．内质网上的核糖体合成免疫球蛋白时需要消耗ATP
D．正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
2．（2016·青岛模拟）下列关于细胞呼吸的叙述正确的是（ ）
A．种子萌发过程中细胞呼吸速率没有明显变化
B．细胞中ATP/ADP的比值下降可促进细胞呼吸
C．细胞呼吸过程中产生CO2的场所是线粒体基质
D．检测CO2产生可判断乳酸菌是否进行细胞呼吸
3．（2016·郑州模拟）ATP是细胞的能量“通货”，下列说法正确的是（ ）
A．ATP脱去2个磷酸基团后是DNA的基本组成单位之一
B．ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
C．ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解
D．黑暗条件下，植物细胞中只有线粒体可以产生ATP
4．（2016·太原一模）检测酵母菌细胞呼吸作用的产物，下列描述正确的是（ ）
A．如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行有氧呼吸
B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝溶液变黄色，则酵母菌只进行无氧呼吸
C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2
D．酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾变灰绿色
5．（2016·营口模拟）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]
6．（2016·泰安一模）下图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，有关说法正确的是（ ）
A．催化过程②③④的酶均分布于细胞质基质
B．过程①②③④中均有ATP生成
C．过程①②③均能发生在酵母细胞中
D．过程③中的二氧化碳产生于线粒体内膜上
7.（2016·临沂一模）右图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，有关叙述错误的是（ ）
A．在一个活细胞中，时刻进行着过程①和②
B．过程①和②也可以发生在同一个细胞器内
C．过程①中需要的能量不是过程②释放的
D．维持人体体温的热能主要来自过程②中的能量
8．（2016·西安模拟）下图表示人体内主要能源物质氧化分解的部分途径，其中X、Y、M、N代表物质。
下列叙述正确的是（ ）
A．糖原水解主要发生在骨骼肌细胞中
B．X→Y过程发生在细胞质基质中
C．M、N分别代表乳酸和酒精
D．Y、M、N中的氧元素均来自于X
9．（2015·鞍山二模）利用下图1实验装置，测得温度与酵母菌无氧呼吸速率的关系如图2。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．试管中加水的主要目的是为细胞呼吸提供原料
B．将葡萄糖溶液煮沸的目的是除杂菌及排除氧气
C．可用溴麝香草酚蓝水溶液检测有无酒精产生
D．本实验说明25℃为酵母菌无氧呼吸的最适温度
10．（2015·张家口三模）下图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法正确的是（ ）
A．ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂
B．图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同
C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D．ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
11．（2016·焦作模拟）下图为探究酵母菌细胞呼吸的实验装置，锥形瓶装有正常生长的酵母菌及足量培养液，试管装有溴麝香草酚蓝溶液，从阀门通入的空气已去除CO2，实验过程其他条件适宜。
下列叙述错误的是（ ）
A．若打开阀门进行实验，探究温度对酵母菌有氧呼吸的影响，则通入锥形瓶的O2属于无关变量
B．若关闭阀门进行实验，在酸性条件下，可用重铬酸钾检测锥形瓶的培养液中是否有乙醇产生
C．若打开阀门，在不同温度下进行实验，试管溶液颜色变化所需的时间越短，则表明酵母菌在所处温度下的有氧呼吸越旺盛
D．若关闭阀门，以乳酸菌替代酵母菌进行实验，试管中溶液颜色由蓝变绿再变黄
12．（2015·三亚二模）将一些苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。
当通入不同浓度的O2时，其O2的消耗量和CO2的产生量如下表所示。
若细胞呼吸的底物都是葡萄糖，则下列叙述错误的是（ ）
O2浓度（%）
a
b
c
d
e
CO2产生量（moL/min）
1.2
1.0
1.3
1.6
3.0
O2的消耗量（moL/min）
0
0.5
0.7
1.2
3.0
A．O2浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行
B．O2浓度为c时，苹果产生酒精的速率为0.3mol/min
C．O2浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/2用于酒精发酵
D．O2浓度为b时，较适宜于苹果的储藏
二、非选择题
13．（2016·贵阳一模）下面的甲图为不完整的呼吸作用示意图，乙图为线粒体结构模式图。
请据图回答下列问题：
（1）甲图中X代表的物质是________，E代表的物质可能是________________。
（2）甲图中有氧呼吸的途径是________，其中产生能量最多的是________阶段（填字母）。
（3）甲图中C、D阶段发生的场所依次对应乙图中的________（填序号）。
（4）A阶段与E物质产生阶段的反应属于___________________________________，
写出有关的反应式_____________________________________________________。
（5）叶绿体中产生的氧气进入到相邻细胞中被利用的过程中，氧气分子通过的生物膜共有________层，通过这些膜的方式是________________________。
14．（2016·秦皇岛二模）ATP既是神经元的能量“通货”，也可作为神经元之间信息传递的一种信号分子。
一些神经细胞不仅能释放典型的神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。
ATP作为信号分子的作用机理如图所示，请分析回答下列问题：
（1）人体细胞中的ATP来自________（生理过程），其分子结构简式是________________。
研究发现，正常成年人安静状态下24h有40kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是________________。
（2）细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________________________________________________________________________。
（3）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（ug/mL）的X物质将细胞处理24h，然后测量各组细胞内ATP的浓度（mmol/mL）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
A
B
C
D
E
F
X物质浓度
0
2
4
8
16
32
细胞内ATP浓度
80
70
50
20
5
1
细胞死亡百分率
1
2
10
25
70
95
①该实验的因变量是_________________________________________________。
②实验数据表明，该实验的因变量之间有何联系_________________________
____________________________________________________________________。
③若用混有浓度为2μg/mL的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15．（2015·张家口三模）某同学在研究马铃薯块茎细胞呼吸方式时，设计了如下实验：
实验一：
取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。
向锥形瓶中分别加入适量的马铃薯块茎碎屑，安装成图甲装置。
每隔一段时间，从分液漏斗向锥形瓶A中注入适量过氧化氢溶液。
观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化。
实验二：
取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。
向锥形瓶C中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向C瓶充入N2替代瓶中空气，安装成图乙装置，一段时间后，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化。
请回答下列问题：
（1）当实验
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