
說明生物通過細(xì)胞呼吸將儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)可以利用的能量。
細(xì)胞呼吸方式的判斷及相關(guān)計(jì)算
考點(diǎn)一 細(xì)胞呼吸的方式和過程
1.有氧呼吸(1)概念是指細(xì)胞在氧的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解,產(chǎn)生______________,釋放能量,生成____________的過程。
提醒 有氧呼吸的場(chǎng)所并非只是線粒體:真核細(xì)胞有氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體;原核細(xì)胞無線粒體,但有的原核細(xì)胞含有全套與有氧呼吸有關(guān)的酶,這些酶分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞膜上,因此這些細(xì)胞能進(jìn)行有氧呼吸。
[微思考] 有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧氣分別在哪些階段被利用?產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在哪些階段形成?提示 有氧呼吸反應(yīng)物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段被利用;產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在第二、三階段形成。
(3)寫出有氧呼吸的總反應(yīng)式,并標(biāo)出各種元素的來源和去路。
____________________________________________________________
(4)能量轉(zhuǎn)換葡萄糖中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為____________________________。
ATP中活躍的化學(xué)能和熱能
2.無氧呼吸(1)概念在沒有氧氣參與的情況下,葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過不完全分解,釋放少量能量的過程。
①無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量,生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。②人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2只能是有氧呼吸的產(chǎn)物,因?yàn)槿梭w細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,無CO2。③不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同,其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同?! ?br/>(1)供氧不足時(shí),酵母菌在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇。(2022·江蘇卷,8B)( )(2)酵母菌有(需)氧呼吸在線粒體中進(jìn)行,無(厭)氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行。(2023·浙江6月選考,11B)( )提示 有氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中進(jìn)行。(3)油料作物種子播種時(shí)宜淺播,原因是萌發(fā)時(shí)呼吸作用需要大量氧氣。(2021·湖南卷,12C)( )(4)根瘤中合成ATP的能量主要源于糖類(葡萄糖)的分解。[2020·江蘇卷,27(4)]( )
(5)葡萄糖的有氧呼吸過程中,水的生成發(fā)生在線粒體外膜。(2021·湖北卷,1A)( )提示 線粒體內(nèi)膜。(6)馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATP。(2019·全國(guó)卷Ⅱ,2C)( )提示 無氧呼吸在第一個(gè)階段會(huì)產(chǎn)生少量的ATP。(7)癌細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸時(shí)丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程會(huì)生成少量ATP。(2020·山東卷,2B)( )提示 無氧呼吸第二個(gè)階段不產(chǎn)生ATP。
1.有氧呼吸中的電子傳遞鏈
葡萄糖分解(有氧呼吸第一階段)和丙酮酸氧化過程(有氧呼吸第二階段)(也稱三羧酸循環(huán)階段)中生成的[H]是在線粒體內(nèi)膜上繼續(xù)氧化的。[H]在酶的催化下釋放電子和H+,電子被鑲嵌在線粒體內(nèi)膜上的一系列特殊蛋白質(zhì)捕獲和傳遞,最終與O2、H+結(jié)合,生成了H2O,而線粒體內(nèi)膜上的這些特殊蛋白質(zhì)則利用電子給予的能量將線粒體基質(zhì)中的H+泵入內(nèi)膜和外膜的間隙,構(gòu)建了跨膜的H+濃度梯度。最終,H+沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì),推動(dòng)ATP的合成。
2.細(xì)胞呼吸中[H]和ATP的來源與去向(1)有氧呼吸過程中[H]、ATP的來源和去路
(2)無氧呼吸中的[H]和ATP都是第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生的。其中[H]在第二階段被用于還原丙酮酸,全部消耗,沒有積累。
考向1 圍繞細(xì)胞呼吸的過程,考查生命觀念
1.(2023·江蘇泰州期末測(cè)試)下圖為大腸桿菌細(xì)胞呼吸過程圖解,相關(guān)敘述正確的是( )
A.大腸桿菌是兼性厭氧型生物B.物質(zhì)A特定條件下進(jìn)入線粒體進(jìn)行過程②C.過程①③都能夠產(chǎn)生ATPD.T酶與F酶的化學(xué)本質(zhì)、空間結(jié)構(gòu)都相同
解析 大腸桿菌在有氧的條件下,能將葡萄糖分解為二氧化碳和水,在無氧的條件下,能將葡萄糖分解為乙酸、乳酸和琥珀酸,由此可知,大腸桿菌是兼性厭氧型生物,A正確;大腸桿菌為原核生物,不含線粒體,B錯(cuò)誤;③為無氧呼吸的第二階段,不會(huì)產(chǎn)生ATP,C錯(cuò)誤;T酶與F酶的功能不同,結(jié)構(gòu)決定功能,由此可推測(cè)T酶與F酶的空間結(jié)構(gòu)不相同,D錯(cuò)誤。
2.(2022·全國(guó)甲卷,4)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 有氧呼吸第一階段的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),第二、三階段的場(chǎng)所是線粒體,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)和線粒體中都能產(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O2的直接參與,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)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成,D正確。
3.(2024·廣東中山質(zhì)檢)線粒體中的[H]與氧氣結(jié)合的過程需要細(xì)胞色素c的參與。細(xì)胞接受凋亡信號(hào)后,線粒體中的細(xì)胞色素c可轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,并與Apaf-1蛋白結(jié)合引起細(xì)胞凋亡。下列說法錯(cuò)誤的是( )A.細(xì)胞色素c位于線粒體的內(nèi)膜B.細(xì)胞色素c功能喪失的細(xì)胞將無法合成ATPC.有氧呼吸過程產(chǎn)生[H]的場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)D.若細(xì)胞中Apaf-1蛋白功能喪失,細(xì)胞色素c將不會(huì)引起該細(xì)胞凋亡
解析 細(xì)胞色素c參與有氧呼吸第三階段的反應(yīng),有氧呼吸第一階段和第二階段也能合成ATP,B錯(cuò)誤。
考向2 結(jié)合有氧呼吸中電子傳遞鏈,考查模型與建模的能力
4.(多選)(2023·江蘇新高考模擬預(yù)熱卷)呼吸電子傳遞鏈?zhǔn)侵冈诰€粒體內(nèi)膜上由一系列呼吸電子傳遞體組成的將電子傳遞到分子氧的“軌道”,如下圖所示,相關(guān)敘述正確的是( )
A.圖示過程是有氧呼吸的第三階段,是有氧呼吸過程中產(chǎn)能最多的階段B.有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生的NADH所攜帶的電子最終傳遞給了氧氣C.高能電子在傳遞過程中逐級(jí)釋放能量推動(dòng)H+跨過內(nèi)膜到達(dá)線粒體基質(zhì)D.呼吸鏈的電子傳遞所產(chǎn)生的膜兩側(cè)H+濃度差為ATP的合成提供了驅(qū)動(dòng)力
解析 圖示為線粒體內(nèi)膜上發(fā)生的過程,表示有氧呼吸的第三階段,該階段是有氧呼吸過程中產(chǎn)能最多的階段,A正確;在電子傳遞鏈中,有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生的NADH所攜帶的電子最終傳遞給了氧氣,生成水,B正確;據(jù)圖可知,電子傳遞過程中釋放的能量用于建立膜兩側(cè)H+濃度差,推動(dòng)H+從線粒體基質(zhì)跨過內(nèi)膜到達(dá)另一側(cè),使能量轉(zhuǎn)換成H+電化學(xué)勢(shì)能,C錯(cuò)誤,D正確。
考點(diǎn)二 細(xì)胞呼吸方式的判斷及相關(guān)計(jì)算
1.細(xì)胞呼吸方式的判斷(以真核生物為例)
2.細(xì)胞呼吸反應(yīng)式中各物質(zhì)間物質(zhì)的量的比例關(guān)系(1)有氧呼吸:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6。 (2)無氧呼吸:C6H12O6∶CO2∶C2H5OH=1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3=1∶2。 (3)產(chǎn)生等量的CO2時(shí)消耗的葡萄糖的物質(zhì)的量:無氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。(4)消耗等量的葡萄糖時(shí),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。
欲確認(rèn)某植物種子的細(xì)胞呼吸方式,應(yīng)設(shè)置兩套實(shí)驗(yàn)裝置,如圖所示:
(1)裝置1中加入NaOH溶液的目的是___________________________________,根據(jù)著色液滴移動(dòng)的距離可測(cè)出呼吸作用消耗的氧氣的體積。(2)裝置2中著色液滴移動(dòng)的距離代表呼吸作用__________________________________________________________ 。
消耗的氧氣和釋放的二氧化碳
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析判定呼吸方式時(shí),底物一般是葡萄糖。分析如下:
只進(jìn)行有氧呼吸或既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸
只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸
既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸
細(xì)胞已死亡或只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸
(5)若裝置1、2中的著色液滴均左移,則可能的原因是________________________________________________________________________________________。
種子進(jìn)行有氧呼吸時(shí),底物中除糖類外還含有脂肪
(4)為了排除環(huán)境因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾,需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),該對(duì)照組的設(shè)置方法是______________________________________________________________。
在裝置中裝入煮熟的發(fā)芽種子,其他條件不變
考向 圍繞細(xì)胞呼吸類型的判斷,考查演繹與推理能力
1.(2023·全國(guó)乙卷,3)植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境。在無氧條件下,某種植物幼苗的根細(xì)胞經(jīng)呼吸作用釋放CO2的速率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A.在時(shí)間a之前,植物根細(xì)胞無CO2釋放,只進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸B.a~b時(shí)間內(nèi)植物根細(xì)胞存在經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2的過程C.每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精時(shí)生成的ATP比產(chǎn)生乳酸時(shí)的多D.植物根細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的酒精跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程不需要消耗ATP
解析 在時(shí)間a之前,因?yàn)闆]有二氧化碳釋放,所以不可能是產(chǎn)生酒精的無氧呼吸過程,只能是產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸過程,A正確;在a~b時(shí)間內(nèi),因?yàn)榇藭r(shí)仍然處于無氧條件下,產(chǎn)生二氧化碳表明進(jìn)行了產(chǎn)生酒精和CO2的過程,B正確;兩個(gè)無氧呼吸過程都只有第一階段產(chǎn)生能量,兩個(gè)都是葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸的過程,所以每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生的ATP相等,C錯(cuò)誤;酒精是脂溶性的物質(zhì),跨膜運(yùn)輸方式是自由擴(kuò)散,不消耗能量,D正確。
2.(2024·山東濟(jì)南期末)一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液,當(dāng)通入不同濃度的氧氣時(shí),其產(chǎn)生的C2H5OH和CO2的量如表所示。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.氧濃度為a時(shí),只進(jìn)行無氧呼吸B.氧濃度為b時(shí),經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為0.6 mlC.氧濃度為c時(shí),消耗的葡萄糖中有50%用于酒精發(fā)酵D.氧濃度為d時(shí),只進(jìn)行有氧呼吸
解析 氧氣濃度為a時(shí),產(chǎn)生的二氧化碳的量和產(chǎn)生的酒精的量相等,只進(jìn)行無氧呼吸,A正確;氧濃度為b時(shí),無氧呼吸產(chǎn)生酒精的量為0.7 ml,產(chǎn)生的二氧化碳量也為0.7 ml,則有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量為1.3-0.7=0.6(ml),B正確;氧氣濃度為c時(shí),無氧呼吸產(chǎn)生的酒精量為0.6 ml,產(chǎn)生的二氧化碳量也為0.6 ml,消耗的葡萄糖為0.3 ml,則有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量為1.5-0.6=0.9(ml),消耗的葡萄糖量為0.15 ml,無氧呼吸消耗的葡萄糖為有氧呼吸消耗的葡萄糖的2倍,即消耗的葡萄糖有2/3用于酒精發(fā)酵,C錯(cuò)誤;氧濃度為d時(shí),無酒精產(chǎn)生,說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸,D正確。
3.(2024·重慶市期末)研究發(fā)現(xiàn),癌細(xì)胞即使在氧氣供應(yīng)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(yīng)”。葡萄糖在癌細(xì)胞中的代謝途徑如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是 ( )
A.過程①需要癌細(xì)胞膜上載體蛋白的參與B.過程③不能生成ATPC.在癌細(xì)胞呼吸作用過程中有少量葡萄糖在線粒體中被利用D.“瓦堡效應(yīng)”導(dǎo)致癌細(xì)胞既不產(chǎn)生CO2也不吸收O2
解析 葡萄糖進(jìn)入癌細(xì)胞的方式屬于主動(dòng)運(yùn)輸,所以過程①需要癌細(xì)胞膜上載體蛋白的參與,A正確;無氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP,B正確;線粒體不能直接利用葡萄糖,葡萄糖被利用的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),C錯(cuò)誤;“瓦堡效應(yīng)”是指癌細(xì)胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP的現(xiàn)象,說明癌細(xì)胞進(jìn)行的是無氧呼吸,由圖可知癌細(xì)胞進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸,D正確。
1.(2023·天津卷,1)衣原體缺乏細(xì)胞呼吸所需的酶,則其需要從宿主細(xì)胞體內(nèi)攝取的物質(zhì)是( )A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
解析 細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量主要是由細(xì)胞呼吸提供的,衣原體缺乏細(xì)胞呼吸所需的酶,不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸,缺乏能量,ATP是直接的能源物質(zhì),因此衣原體需要從宿主細(xì)胞體內(nèi)攝取的物質(zhì)是ATP,D正確。
2.(2022·江蘇卷,8)下列關(guān)于細(xì)胞代謝的敘述正確的是( )A.光照下,葉肉細(xì)胞中的ATP均源于光能的直接轉(zhuǎn)化B.供氧不足時(shí),酵母菌在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇C.藍(lán)細(xì)菌沒有線粒體,只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATPD.供氧充足時(shí),真核生物在線粒體外膜上氧化[H]產(chǎn)生大量ATP
解析 光照下,葉肉細(xì)胞可以進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸,光合作用中產(chǎn)生的ATP來源于光能的直接轉(zhuǎn)化,而細(xì)胞呼吸中產(chǎn)生的ATP來源于有機(jī)物的氧化分解,A錯(cuò)誤;酵母菌為兼性厭氧型生物,在供氧不足時(shí),酵母菌進(jìn)行無氧呼吸,并在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳,B正確;藍(lán)細(xì)菌屬于原核生物,沒有線粒體,但能進(jìn)行有氧呼吸,可通過有氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATP,C錯(cuò)誤;供氧充足時(shí),真核生物進(jìn)行有氧呼吸,并在線粒體內(nèi)膜上氧化[H],釋放大量能量,產(chǎn)生大量ATP,D錯(cuò)誤。
3.(2022·江蘇卷,15改編)下圖為生命體內(nèi)部分物質(zhì)與能量代謝關(guān)系示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.三羧酸循環(huán)是代謝網(wǎng)絡(luò)的中心,可產(chǎn)生大量的[H]和CO2并消耗O2B.生物通過代謝中間物,將物質(zhì)的分解代謝與合成代謝相互聯(lián)系C.乙酰CA在代謝途徑中具有重要地位D.物質(zhì)氧化時(shí)釋放的能量一部分儲(chǔ)存于ATP中,一部分以熱能形式散失
解析 由題圖分析可知,三羧酸循環(huán)是代謝網(wǎng)絡(luò)的中心,可產(chǎn)生大量的[H]和CO2,但不消耗O2,呼吸鏈會(huì)消耗O2,A錯(cuò)誤。
4.(2020·全國(guó)卷Ⅰ,2)種子貯藏中需要控制呼吸作用以減少有機(jī)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(cuò)誤的是( )A.若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,則細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸B.若細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等C.若細(xì)胞只進(jìn)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(xì)胞同時(shí)進(jìn)行有氧和無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多
這是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》第2節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP精品ppt課件,共34頁(yè)。PPT課件主要包含了選擇題,非選擇題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》第2節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP優(yōu)秀ppt課件,共60頁(yè)。PPT課件主要包含了研習(xí)1,研習(xí)2,完成課時(shí)作業(yè)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》第2節(jié) 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP評(píng)課ppt課件,共19頁(yè)。
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