知識(shí)點(diǎn)一　ATP的結(jié)構(gòu)、功能和利用[自主學(xué)習(xí)]
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體
[自主檢測(cè)]1.思考判斷(1)淀粉水解成葡萄糖時(shí)伴隨有ATP的生成。(　　)(2)人成熟紅細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，所以不能合成ATP。(　　)(3)真核細(xì)胞內(nèi)發(fā)生ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，原核細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生。(　　)(4)人在饑餓時(shí)，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。(　　)(5)在無(wú)氧條件下，只有通過光合作用才能產(chǎn)生ATP。(　　)(6)細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，放能反應(yīng)一般與ATP的水解相聯(lián)系。(　　)
2.深挖教材(1)如果把糖類和脂肪比作大額支票，ATP相當(dāng)于現(xiàn)金，這種比喻有道理的原因是什么?___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
提示：糖類和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定，不能被細(xì)胞直接利用，這些穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成ATP分子中活躍的化學(xué)能，才能被細(xì)胞直接利用
(2)植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，說(shuō)明了什么?____________________________________________________________。?
提示：生物界具有統(tǒng)一性，也反映種類繁多的生物有著共同的起源
知識(shí)點(diǎn)二　細(xì)胞呼吸[自主學(xué)習(xí)]
2.有氧呼吸(1)過程圖解：
(2)總反應(yīng)式：__________________________________。?
[自主檢測(cè)]1.思考判斷(1)有氧呼吸產(chǎn)物水中的氫來(lái)自第一階段的葡萄糖和第二階段的丙酮酸。(　　)(2)有氧呼吸釋放的能量大部分變成熱能散失小部分用于合成ATP。(　　)(3)無(wú)氧呼吸只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量的ATP。(　　)(4)無(wú)氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，需要一種酶催化完成。(　　)(5)有氧呼吸二、三階段所需的酶都分布于嵴上。(　　)
2.深挖教材(1)細(xì)胞呼吸中的[H]實(shí)際上是氧化型輔酶Ⅰ(NAD+)轉(zhuǎn)化成___________________________________。?(2)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧氣分別在哪些階段利用?產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在哪些階段形成?____________________________________________________________________________________________________________________。?
提示：還原型輔酶Ⅰ(NADH)
提示：有氧呼吸反應(yīng)物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段利用；產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在第二、三階段形成
3.熱圖導(dǎo)析：影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素常見曲線模型?　(1)圖1中各點(diǎn)表示的生物學(xué)意義：Q點(diǎn)：不消耗O2，產(chǎn)生CO2?只進(jìn)行_________；?P點(diǎn)：O2吸收量＝CO2生成量?只進(jìn)行________；?QP段(不包含Q、P點(diǎn))：CO2生成量______(填“大于”“小于”或“等于”)O2吸收量?同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸；?R點(diǎn)：產(chǎn)生CO2量最少?組織細(xì)胞呼吸作用________。?
(2)圖2中，溫度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響是通過影響________________________實(shí)現(xiàn)的，因此在貯藏種子、水果、蔬菜時(shí)應(yīng)選取________(填“高溫”“零上低溫”或“零下低溫”)。?(3)從圖3可看出，細(xì)胞呼吸速率與________含量有關(guān)，在儲(chǔ)存作物種子時(shí)應(yīng)將種子風(fēng)干，以減弱________，減少________的消耗。?
與細(xì)胞呼吸有關(guān)酶的活性　
【答案】(1)提示：圖示a處應(yīng)為“—OH”，因?yàn)樵撐逄继菫楹颂恰?2)提示：圖示b為普通磷酸鍵，c、d為特殊的化學(xué)鍵，其中d處的鍵最易斷裂和重建。(3)提示：圖示框e為腺嘌呤核糖核苷酸，它是構(gòu)成RNA的基本單位之一，當(dāng)發(fā)生逆轉(zhuǎn)錄時(shí)，它可與DNA鏈中的胸腺嘧啶脫氧核苷酸配對(duì)。
【解析】圖中①是核糖，是構(gòu)成RNA的五碳糖，A錯(cuò)誤；特殊的化學(xué)鍵在ATP分子中有兩個(gè)，B錯(cuò)誤；圖中③是腺嘌呤，是mRNA與質(zhì)粒共有的堿基之一，C正確；圖中④表示腺嘌呤核糖核苷酸，是構(gòu)成RNA的基本單位之一，D錯(cuò)誤。
【解析】①過程為ATP的合成，其所需的能量可以來(lái)自化學(xué)能與光能，A正確；②過程為ATP水解，需要水參與反應(yīng)，B正確；植物細(xì)胞在黑暗條件下，不能利用光能進(jìn)行光合作用合成ATP，但可以通過呼吸作用合成ATP，所以過程①可發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中，C錯(cuò)誤；②過程ATP的水解釋放的能量，可用于物質(zhì)的合成，如氨基酸合成蛋白質(zhì)，D正確。
(1)有氧呼吸過程中氧元素的來(lái)源和去路。
(2)細(xì)胞呼吸中[H]和ATP的來(lái)源和去路。
[考向預(yù)測(cè)](一)考查細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所和過程 (素養(yǎng)目標(biāo)：生命觀念)
【解析】分析題圖可知，①和②過程是有氧呼吸，①和③過程是產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸，酵母菌是兼性厭氧型微生物，既可以進(jìn)行有氧呼吸，也可以進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無(wú)氧呼吸，A正確；圖中①表示有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的第一階段，人體所有細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中都能進(jìn)行該過程，B正確；ATP與ADP的比值增加，說(shuō)明細(xì)胞中ATP消耗少，會(huì)抑制過程①的進(jìn)行，C正確；分析題圖可知，④是無(wú)氧呼吸的第二階段，不產(chǎn)生[H]，反而消耗第一階段產(chǎn)生的[H]，D錯(cuò)誤。
【解析】根據(jù)題意可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是儲(chǔ)藏天數(shù)和是否用高濃度的CO2處理，A正確；前10天細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸，細(xì)胞中的ATP來(lái)自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，B正確；第20天，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的比值都大于1，未處理組的比值更大，說(shuō)明未處理組無(wú)氧呼吸作用更強(qiáng)，產(chǎn)生的酒精量更多，C正確；第40天，未處理組產(chǎn)生CO2量是吸收O2量的2倍，說(shuō)明有氧呼吸和無(wú)氧呼吸釋放的CO2量相同，因此無(wú)氧呼吸消耗的葡萄糖多，D錯(cuò)誤。
2.有氧呼吸和無(wú)氧呼吸(產(chǎn)生酒精)的有關(guān)計(jì)算(1)消耗等量的葡萄糖時(shí)產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)。無(wú)氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3(2)消耗等量的葡萄糖時(shí)需要的氧氣和產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)。有氧呼吸需要的氧氣∶有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2之和＝3∶4(3)產(chǎn)生等量的CO2時(shí)消耗的葡萄糖摩爾數(shù)。無(wú)氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1
2.影響呼吸速率的外界因素及機(jī)理
[考向預(yù)測(cè)](一)考查影響細(xì)胞呼吸的因素 (素養(yǎng)目標(biāo)：科學(xué)思維)
【解析】馬鈴薯塊莖細(xì)胞無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸，有氧呼吸產(chǎn)生CO2，即只有有氧呼吸產(chǎn)生CO2，因此曲線ab段下降的原因可能是低溫抑制了細(xì)胞的有氧呼吸，①正確；bc段細(xì)胞呼吸增強(qiáng)的主要原因是O2濃度增加，導(dǎo)致有氧呼吸增強(qiáng)，所以產(chǎn)生的CO2增多，②正確；由于馬鈴落塊莖細(xì)胞只有有氧呼吸產(chǎn)生CO2，而有氧呼吸過程中消耗的O2量與產(chǎn)生的CO2量相等，所以a點(diǎn)時(shí)馬鈴薯塊莖吸收O2的體積幾乎等于放出CO2的體積，③正確；馬鈴薯塊莖中各種酶發(fā)揮作用時(shí)所需條件不一定相同，④錯(cuò)誤；馬鈴薯塊莖細(xì)胞中產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所只有線粒體，⑤錯(cuò)誤。
(二)考查細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用(素養(yǎng)目標(biāo)：社會(huì)責(zé)任)2.(2021年廣東適應(yīng)性考試)下列所述生產(chǎn)與生活中的做法，合理的是 (　　)A.做面包時(shí)加入酵母菌并維持密閉狀態(tài)B.水稻田適時(shí)排水曬田以保證根系通氣C.白天定時(shí)給栽培大棚通風(fēng)以保證氧氣供應(yīng)D.用不透氣的消毒材料包扎傷口以避免感染
【解析】做面包時(shí)加入酵母菌，讓其先進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，再通過無(wú)氧呼吸產(chǎn)生CO2，使面包蓬松，而不能維持密閉狀態(tài)，A錯(cuò)誤；適時(shí)排水曬田可以保證根系通氣，有利于其有氧呼吸，B正確；白天定時(shí)給栽培大棚通風(fēng)以保證CO2供應(yīng)，C錯(cuò)誤；應(yīng)該用透氣的消毒材料包扎傷口以抑制厭氧菌的繁殖，而避免感染，D錯(cuò)誤。
2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)配制酵母菌培養(yǎng)液(酵母菌+葡萄糖溶液)。(2)檢測(cè)CO2產(chǎn)生的多少的裝置如圖所示。
(3)檢測(cè)酒精的產(chǎn)生：從A、B中各取2 mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入編號(hào)為1、2的兩支試管中→分別滴加0.5 mL溶有0.1 g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液的顏色變化。
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。(2)在有氧條件下產(chǎn)生CO2多且快，在無(wú)氧條件下進(jìn)行細(xì)胞呼吸能產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量CO2。
注：(1)若所放材料為綠色植物，整個(gè)裝置必須遮光處理，否則植物組織的光合作用會(huì)干擾呼吸速率的測(cè)定。(2)為防止微生物呼吸對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置及所測(cè)材料進(jìn)行消毒處理。(3)如果實(shí)驗(yàn)材料是酵母菌，實(shí)驗(yàn)所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是滅菌，排除其他微生物的呼吸作用對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的干擾。
[診斷小練]教材實(shí)驗(yàn)的原理和方法　某科研小組為探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式，進(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)(假設(shè)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的熱量不會(huì)使瓶中氣壓升高)，開始時(shí)溴麝香草酚藍(lán)溶液的顏色基本不變，反應(yīng)一段時(shí)間后溶液顏色由藍(lán)變綠再變黃。下列有關(guān)分析正確的是 (　　)A.溴麝香草酚藍(lán)溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃說(shuō)明酵母菌的呼吸強(qiáng)度在增強(qiáng)B.溴麝香草酚藍(lán)溶液的顏色一開始基本不變是因?yàn)榻湍妇贿M(jìn)行了有氧呼吸C.14C6H12O6不能進(jìn)入線粒體，故線粒體中不能檢測(cè)出放射性D.實(shí)驗(yàn)過程中酵母菌細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部來(lái)自線粒體?
【解析】溴麝香草酚藍(lán)溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃說(shuō)明酵母菌呼吸產(chǎn)生的CO2增多，A錯(cuò)誤；溴麝香草酚藍(lán)溶液的顏色一開始基本不變是因?yàn)榻湍妇贿M(jìn)行了有氧呼吸，產(chǎn)生了少量的CO2，B正確；14C6H12O6不能進(jìn)入線粒體，但其分解形成的丙酮酸能進(jìn)入線粒體，因此線粒體中能檢測(cè)出放射性，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)過程中酵母菌細(xì)胞呼吸釋放的CO2來(lái)自有氧呼吸第二階段和無(wú)氧呼吸第二階段，場(chǎng)所是線粒體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，D錯(cuò)誤。
【解析】大豆種子充分吸水脹大，此時(shí)未形成葉綠體，不能進(jìn)行光合作用，該反應(yīng)不需要在光下進(jìn)行，A錯(cuò)誤；細(xì)胞呼吸第一階段可產(chǎn)生[H]且發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，故TTF可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成，B正確；保溫時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，較多的TTC進(jìn)入活細(xì)胞，生成較多的紅色TTF，C錯(cuò)誤；相同時(shí)間內(nèi)，種胚出現(xiàn)的紅色越深，說(shuō)明種胚代謝越旺盛，據(jù)此可判斷種子活力的高低，D錯(cuò)誤。
2.(2022年全國(guó)甲卷)線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的人肌細(xì)胞中線粒體數(shù)量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關(guān)的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)A.有氧呼吸時(shí)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中都能產(chǎn)生ATPB.線粒體內(nèi)膜上的酶可以參與[H]和氧反應(yīng)形成水的過程C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與D.線粒體中的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成
【解析】有氧呼吸的第一階段場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，第二、三階段在線粒體，三個(gè)階段均可產(chǎn)生ATP，故有氧呼吸時(shí)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體都可產(chǎn)生ATP，A正確；線粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三階段的場(chǎng)所，該階段氧氣和[H]反應(yīng)生成水，該過程需要酶的催化，B正確；丙酮酸分解為CO2和[H]是有氧呼吸第二階段，場(chǎng)所是線粒體基質(zhì)，該過程需要水的參與，不需要氧氣的參與，C錯(cuò)誤；線粒體是半自主性細(xì)胞器，其中含有少量DNA，可以通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)的合成，D正確。
3.(2022年浙江卷)下列關(guān)于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是 (　　)A.由1個(gè)脫氧核糖、1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成B.分子中與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵稱為高能磷酸鍵C.在水解酶的作用下不斷地合成和水解D.是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶
【解析】1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團(tuán)組成的，A錯(cuò)誤；ATP分子的結(jié)構(gòu)式可以簡(jiǎn)寫成A—P~P~P，與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，B錯(cuò)誤；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C錯(cuò)誤；吸能反應(yīng)一般與ATP的分解相聯(lián)系，放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，故吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間的紐帶就是ATP，D正確。
4.(2022年浙江卷)下列關(guān)于細(xì)胞呼吸的敘述，錯(cuò)誤的是 (　　)A.人體劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞產(chǎn)生較多的乳酸B.制作酸奶過程中乳酸菌可產(chǎn)生大量的丙酮酸和CO2C.梨果肉細(xì)胞厭氧呼吸釋放的能量一部分用于合成ATPD.酵母菌的乙醇發(fā)酵過程中通入O2會(huì)影響乙醇的生成量
【解析】劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)人體可以進(jìn)行厭氧(無(wú)氧)呼吸，厭氧(無(wú)氧)呼吸的產(chǎn)物是乳酸，故人體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞產(chǎn)生較多的乳酸，A正確；制作酸奶利用的是乳酸發(fā)酵的原理，乳酸菌厭氧(無(wú)氧)呼吸的產(chǎn)物是乳酸，無(wú)CO2產(chǎn)生，B錯(cuò)誤；梨果肉細(xì)胞厭氧(無(wú)氧)呼吸第一階段能產(chǎn)生少量能量，該部分能量大部分以熱能的形式散失，少部分可用于合成ATP，C正確；酵母菌乙醇發(fā)酵是利用酵母菌在無(wú)氧條件產(chǎn)生乙醇的原理，故發(fā)酵過程中通入氧氣會(huì)導(dǎo)致其厭氧呼吸受抑制而影響乙醇的生成量，D正確。

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