2018年高考生物大一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第2讲细胞呼吸课时作业
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第2讲ATP与细胞呼吸知识体系——定内容核心素养——定能力生命观念通过对ATP的结构和功能,细胞呼吸类型和过程的学习,建立起生命的物质与能量观和普遍联系的观点理性思维通过分析ATP的合成、利用过程及对细胞呼吸方式的判断,培养对问题进行推理,并做出合理判断的能力科学探究通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验,掌握对生物学问题进行初步探究的能力考点一ATP的结构和功能一、ATP的结构与功能1.组成元素:C、H、O、N、P。
2.分子结构(1)分子结构式:A-P~P~P(简写)。
结构—⎪⎪⎪—1分子ATP=1分子腺苷A+3分子磷酸基团—腺苷=腺嘌呤+核糖—含有2个高能磷酸键(2)特点:远离腺苷的高能磷酸键易水解,释放出能量,也可以接受能量而重新形成。
3.功能:生命活动的直接能源物质。
(1)ATP的结构(如下图所示)(2)ATP中的“一、二、三”二、ATP 与ADP 的相互转化 1.动植物细胞ATP 来源与去向分析(1)植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP ,而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP 。
(2)植物光合作用光反应阶段产生的ATP 专用于暗反应,不用于其他生命活动;植物或动物细胞呼吸产生的ATP 才能用于多种生命活动。
2.ATP 和ADP 的相互转化过程比较 反应式 ATP ――→酶ADP +Pi +能量能量+Pi +ADP ――→酶ATP酶 ATP 水解酶 ATP 合成酶场所 活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化 放能 吸能能量来源 高能磷酸键 呼吸作用、光合作用能量去向 用于各项生命活动储存于ATP 中转化场所 常见的生理过程细胞膜消耗ATP :主动运输、胞吞、胞吐 细胞质基质 产生ATP :细胞呼吸第一阶段 叶绿体产生ATP :光反应消耗ATP :暗反应和自身DNA 复制、转录、翻译等 线粒体 产生ATP :有氧呼吸第二、三阶段 消耗ATP :自身DNA 复制、转录、翻译等 核糖体 消耗ATP :蛋白质的合成 细胞核消耗ATP :DNA 复制、转录等[思考] ATP 是细胞中“唯一”的直接能源物质吗?提示: 不是,除ATP 外细胞中直接能源物质还有GTP 、CTP 、UTP 等。
第二讲 ATP 与细胞呼吸[基础知识·系统化]知识点一 细胞的能量“通货”——ATP知识点二 有氧呼吸1.过程图解2.总反应式C 6H 12O 6+6O 2+6H 2O ――→酶6CO 2+12H 2O +能量知识点三 无氧呼吸(将“”中的内容补充完整)知识点四 探究酵母菌细胞呼吸的方式(实验)1.实验原理2.实验步骤(填图)3.实验现象4.实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下产生CO2多而快,在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
[基本技能·问题化]1.请据ATP水解产生ADP的过程图回答下列问题(1)图中A表示腺苷,P表示磷酸基团。
(2)图中①表示高能磷酸键,其中蕴藏着大量化学能。
(3)图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程,其作用是为生命活动提供能量。
(4)催化该过程的酶与催化ATP生成的酶不是(填“是”或“不是”)同一种酶;高等植物细胞内ATP在叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体等部位生成。
2.生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下,据图回答问题(1)图中A是丙酮酸,其产生的部位是细胞质基质。
(2)反应①②③④中,必须在有氧条件下进行的是②,可在人体细胞中进行的是①②④。
(均填图中序号)(3)苹果贮藏久了,会有酒味产生,其原因是发生了图中①③过程;而马铃薯块茎贮藏久了却没有酒味产生,其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中①④过程。
(均填图中序号)(4)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象,这是因为种子在有氧呼吸过程中产生了水。
3.某兴趣小组想探究酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。
现提供若干套(每套均有数个)实验装置,如下图A~D所示(1)请根据实验目的选择装置序号,并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用),有氧条件下的装置序号:C→A→B(或C→B→A→B);无氧条件下的装置序号:D→B。
(2)装置中C瓶的作用是吸收空气中的CO2,排除其对实验结果的干扰;B瓶中澄清的石灰水还可用溴麝香草酚蓝水溶液代替。
第2讲细胞呼吸1.细胞呼吸(Ⅱ)2.实验:探究酵母菌的呼吸方式1.细胞呼吸是有机物氧化分解,释放能量的过程(生命观念)2.比较有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程的不同(科学思维)3.探究有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的方式(科学探究)4.细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用(社会责任)细胞呼吸的类型和过程1.细胞呼吸细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。
2.有氧呼吸(1)概念:是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。
(2)过程(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)。
3.无氧呼吸(1)概念:是指细胞在没有氧气的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物,释放少量能量,生成少量ATP 的过程。
(2)场所:全过程是在细胞质基质中进行的。
(3)过程(4)反应式①产物为酒精:C 6H 12O 6――→酶2C 2H 5OH +2CO 2+能量。
②产物为乳酸:C 6H 12O 6――→酶2C 3H 6O 3+能量。
(5)能量①只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP 。
②葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
(人教版必修1 P 94“小字内容及相关信息”改编)1 mol 葡萄糖彻底氧化分解及分解成乳酸时分别释放多少能量?其中有多少能量储存于ATP 中?两者有何差异及共性?热能散失是否是能源浪费?提示:1 mol 葡萄糖彻底氧化分解释放的能量2 870 kJ 中有1 161 kJ 左右的能量转移至ATP 中,其余能量则以热能形式散失。
而1 mol 葡萄糖分解成乳酸时释放196.65 kJ 能量,有61.08 kJ 左右转移至ATP 中。
两者的共性是多数能量以热能形式散失,差异是彻底氧化分解释放能量较多,热能散失是维持体温所必需的,并非能源浪费。
第二讲 细胞呼吸[考纲展示]1.细胞呼吸(Ⅱ) 2.实验:探究酵母菌的呼吸方式授课提示:对应学生用书第47页一、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌――→代谢类型兼性厌氧型――→细胞呼吸方式有氧呼吸和无氧呼吸2.产物的检测二、细胞呼吸的方式1.分类⎩⎪⎨⎪⎧ 依据:细胞呼吸过程中是否有氧参与类型:有氧呼吸和无氧呼吸2.有氧呼吸(1)反应式:C 6H 12O 6+6O 2+6H 2O ――→酶6CO 2+12H 2O +能量。
(2)过程(3)与有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸是在温和的条件下进行的;有机物中的能量是逐步释放的;一部分能量储存在ATP 中。
3.无氧呼吸(1)场所:全过程是在细胞质基质中发生的。
(2)过程三、细胞呼吸的意义、影响因素及应用1.意义为生命活动提供能量为体内其他化合物的合成提供原料2.影响细胞呼吸的环境因素(1)温度:通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。
(2)O 2浓度①对有氧呼吸:在一定范围内,随着O 2浓度增加,有氧呼吸强度也增加,但由于呼吸酶活性和呼吸底物浓度的限制,O 2浓度增加到一定程度,有氧呼吸强度不再增加。
②对无氧呼吸:随着O 2浓度的增加,无氧呼吸受到的抑制作用加强。
(3)CO 2浓度:CO 2是有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸的产物,当CO 2浓度过高时会抑制细胞呼吸。
(4)水分:水为细胞呼吸提供反应环境,一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。
3.细胞呼吸原理的应用(1)对有氧呼吸原理的应用①包扎伤口应选用透气的敷料,抑制厌氧菌繁殖。
②提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸,避免肌细胞产生大量乳酸。
③及时松土有利于植物根系生长。
④稻田定期排水有利于根系有氧呼吸,防止幼根因缺氧变黑、腐烂。
(2)对无氧呼吸原理的应用①利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。
②利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。
③破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖,较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。
第三单元 细胞的能量供应和利用 第2讲 细胞呼吸一、选择题1.下图为真核细胞内细胞呼吸的部分过程,下列有关叙述正确的是( )葡萄糖――→①丙酮酸――→②二氧化碳A .①②过程进行的场所一定不同B .①②过程一定都有ATP 生成C .①②过程一定都有[H]生成D .图示过程中没有氧气的消耗解析:该过程可以表示有氧呼吸,也可以表示无氧呼吸,表示无氧呼吸时,①②过程进行的场所都是细胞质基质且①过程有ATP 生成、②过程无ATP 生成,①过程生成[H],②过程消耗[H],所以A 、B 、C 错;表示有氧呼吸时,氧气只与[H]反应生成水,D 正确。
答案:D2.(2017·山东青岛模拟)如图是酵母菌有氧呼吸过程图,①~③代表有关生理过程的场所,甲、乙代表有关物质,下列叙述正确的是( )A .③处释放的能量全部储存在ATP 中B .①和②处产生乙的量相等C .②中的生理过程需要H 2OD .缺氧条件下甲可以转化为乳酸解析:图中①~③分别代表有氧呼吸Ⅰ~Ⅲ阶段,甲、乙分别为丙酮酸和[H]。
有氧呼吸阶段Ⅲ释放的能量大部分以热能的形式散失,只有一部分储存在ATP 中,A 错误;有氧呼吸阶段Ⅰ、Ⅱ产生[H]的量不同,B 错误;有氧呼吸阶段Ⅱ需要水的参与,C 正确;酵母菌在缺氧的条件下进行无氧呼吸生成酒精和二氧化碳,D 错误。
答案:C3.如图所示为真核生物细胞呼吸的部分过程,可在细胞质基质中发生的是( )A.①②③B.②③④C.①③④ D.①②④解析:①表示有氧呼吸过程,发生场所是细胞质基质和线粒体,②和③表示两种类型的无氧呼吸,均发生在细胞质基质中,④表示细胞呼吸中ATP的合成,可发生在细胞质基质和线粒体中,B正确。
答案:B4.(2017·安徽六安一中月考)下图表示的是细胞呼吸的相关过程,下列叙述正确的是( )A.在人体内环境中可以发生①②③过程B.缺氧条件下马铃薯块茎发生①③过程C.乳酸菌无线粒体,但具有与②有关的酶D.①②③④都产生ATP,为生命活动供能解析:①为细胞呼吸第一阶段,在细胞质基质中进行,②是有氧呼吸第二阶段和第三阶段,发生在线粒体中,③④均为无氧呼吸。
①②③均发生在细胞内,不是内环境中,A错误;马铃薯块茎进行的无氧呼吸产生乳酸,B正确;乳酸菌无线粒体,进行无氧呼吸产生乳酸,C 错误;图中4个过程中只有①②能产生ATP,D错误。
答案:B5.葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。
将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内,18O2进入细胞后,最先出现的具有放射性的化合物是( )A.丙酮酸B.乳酸C.二氧化碳D.水解析:18O2进入小鼠细胞后首先参与的是有氧呼吸第三阶段的反应,与[H]反应生成水,D正确。
答案:D6.某些植物在早春开花时,花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上,但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%,此时的花序细胞( )A.主要通过无氧呼吸生成ATPB.产生的热量远多于其他细胞C.线粒体基质不参与有氧呼吸D.没有进行有氧呼吸第三阶段解析:耗氧速率高说明有氧呼吸强;单位质量的葡萄糖有氧分解产生的总能量在不同细胞中相同,有以热能形式散失和形成ATP两个去路,ATP少说明以热能形式散失多,B正确。
答案:B7.(2017·湖南常德模拟)有关细胞呼吸的叙述正确的是( )A.选用松软的创可贴包扎伤口,有利于皮肤表皮细胞从空气吸收利用O2B.人体骨骼肌细胞在缺氧的条件下,细胞呼吸产生的CO2体积多于吸收的O2体积C.无氧呼吸第二阶段释放少量的能量,都以热能形式散失,不形成ATPD.不同生物无氧呼吸的产物不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同解析:破伤风杆菌为厌氧菌,在伤口深处大量繁殖,选用松软的创可贴,增加通气量,可抑制破伤风杆菌的无氧呼吸,使之不能大量繁殖,A错误;由于人体细胞无氧呼吸的产物只有乳酸,所以人体骨骼肌细胞在缺氧的条件下,细胞呼吸产生的CO2体积始终等于吸收的O2体积,B错误;无氧呼吸的第一阶段释放少量的能量,大部分以热能形式散失,少部分形成ATP,而无氧呼吸的第二阶段不释放能量,C错误。
答案:D8.关于酵母菌细胞呼吸的叙述,正确的是( )A.若溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,说明酵母菌细胞进行有氧呼吸B.若酸性重铬酸钾变为灰绿色,说明酵母菌细胞仅进行无氧呼吸C.消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸比有氧呼吸产生的[H]少D.无氧呼吸时,葡萄糖内储存的能量主要以热能形式散失解析:溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,说明有二氧化碳产生,酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都有二氧化碳产生,A错误;若酸性重铬酸钾变为灰绿色,说明有酒精产生,酵母菌进行无氧呼吸,但也可能存在有氧呼吸,B错误;有氧呼吸第二阶段产生大量[H],有氧呼吸产生的[H]比无氧呼吸产生的多,C正确;酵母菌无氧呼吸时,葡萄糖内储存的能量多数还储存在有机物酒精中,D错误。
答案:C9.二氧化碳红外分析仪可以直接测出密闭容器中的二氧化碳浓度。
现在有一与二氧化碳红外分析仪相连接的透明密闭容器,给予适合实验生物正常代谢所需的环境条件,用此装置做如下实验,不能达到预期目的的是( )A.给予充足氧气,测定酵母菌有氧呼吸速率B.制造无氧环境,测定酵母菌无氧呼吸速率C.给予充足光照,测定植物氧气的制造速率D.制造黑暗环境,测定绿色植物的呼吸速率解析:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸过程中都产生二氧化碳,可以给予O2或制造无氧环境,分别测定密闭容器中二氧化碳的变化,来计算有氧呼吸速率和无氧呼吸速率,A、B正确;植物氧气的制造速率=呼吸作用氧气的消耗速率+密闭容器中氧气的增加速率,在充足光照条件下无法测算绿色植物的呼吸速率即氧气的消耗速率,C错误;黑暗环境中,植物只能进行呼吸作用,根据容器内二氧化碳含量的变化可以测定呼吸速率,D正确。
答案:C10.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.慢跑时慢肌纤维产生的ATP,主要来自于线粒体内膜B.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸,故产生酸痛感觉C.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATPD.消耗等摩尔葡萄糖,快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP多解析:慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关,有氧呼吸中能量主要来自于第三阶段,有氧呼吸第三阶段进行的场所是线粒体内膜,A正确;快肌纤维几乎不含有线粒体,进行无氧呼吸,无氧呼吸产生大量乳酸,故产生酸痛感觉,B正确;有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同,都在细胞质基质中进行,产生丙酮酸、[H]和ATP,C正确;快肌纤维几乎不含有线粒体,进行无氧呼吸,慢肌纤维与有氧运动有关,消耗等摩尔葡萄糖,无氧呼吸产生的ATP少,D错误。
答案:D11.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖溶液,当通入不同浓度的氧气时,产生的酒精和CO2的量如表所示。
分析表中数据可得出的结论是( )A.氧浓度为aB.氧浓度为b时,相同时间内酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸消耗的多C.氧浓度为c时,有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵D.氧浓度为d时,酵母菌只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸解析:氧浓度为a时,酒精和CO2的量相等,因此只有无氧呼吸,A错误;氧浓度为b时,由酒精6.5 mol可知,无氧呼吸产生CO2 6.5 mol(葡萄糖3.25 mol),可知有氧呼吸产生CO212.5-6.5=6 mol(葡萄糖1 mol),因此无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸多,B错误;氧浓度为c时,无氧呼吸产生CO26 mol(葡萄糖3 mol),可知有氧呼吸产生CO215-6=9 mol(葡萄糖1.5 mol),用于无氧呼吸的葡萄糖占所有葡萄糖的3÷(3+1.5)×100%≈66.7%,C错误;氧浓度为d时,酒精产生量为0,说明只有有氧呼吸,未进行无氧呼吸,D正确。
答案:D12.将刚采摘的新鲜蓝莓分成两等份,一份用高浓度的CO2处理48 h后,贮藏在温度为1 ℃的冷库内,另一份则始终在1 ℃的冷库内贮藏。
从冷藏后算起每10天取样一次,测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量,计算二者的比值得到如图所示曲线。
下列有关分析错误的是( )A .比值大于1,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸B .第20天CO 2处理组蓝莓产生的乙醇量低于对照组C .第40天对照组有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多D .为抑制蓝莓贮藏时的无氧呼吸,贮藏前可用高浓度的CO 2处理一定时间解析:有氧呼吸时,CO 2释放量和O 2吸收量比值等于1,如果比值大于1时,既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,A 正确;第20天,处理组CO 2释放量和O 2吸收量的比值等于1,只进行有氧呼吸,对照组大于1,存在无氧呼吸,对照组蓝莓产生的乙醇量高于CO 2处理组,B 正确;设第40天对照组蓝莓有氧呼吸消耗的葡萄糖为x ,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y ,则有氧呼吸释放的二氧化碳为6x ,无氧呼吸产生的二氧化碳为2y ,则有关系式(6x +2y )÷6x =2,解得x y =13,即有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少,C 错误;用高浓度的CO 2处理48 h 后,单位时间内CO 2释放量和O 2吸收量的比值较低,即无氧呼吸较弱,D 正确。
答案:C二、非选择题13.在一定实验条件下所测得的某绿色植物呼吸作用与氧气浓度之间的关系如图所示。
请据图回答:(1)B 点表示________量相等,此时绿色植物细胞________(填“一定”“不一定”或“一定不”)发生光合作用,________(填“一定”“不一定”或“一定不”)发生无氧呼吸,________(填“一定”“不一定”或“一定不”)发生有氧呼吸。
(2)A 点时,细胞呼吸的产物除了二氧化碳外,还有________。
(3)在图中绘出无氧呼吸CO 2的释放量与O 2浓度的关系的曲线,并用丙表示。
解析:(1)B 点所对应的氧气浓度下,氧气吸收量与二氧化碳的释放量相等,说明此时只发生有氧呼吸,由于实验进行的是细胞呼吸强度的测定,实验过程中植物应处于遮光条件下,此时一定不发生光合作用,也不发生无氧呼吸,但一定发生有氧呼吸。
(2)A 点时,细胞只进行无氧呼吸,植物无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精。
(3)图中甲曲线表示有氧呼吸和无氧呼吸共同释放的二氧化碳的量,由于没有氧气时,所有二氧化碳均为无氧呼吸释放,在氧气浓度为10%时,无氧呼吸已经不再进行,释放二氧化碳的量为0,所以丙曲线的起点应在A 点,终点应在横轴上10%处。
答案:(1)氧气的吸收量与二氧化碳的释放一定不一定不一定(2)酒精(3)如图:14.为研究淹水时KNO3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。