高考生物创新一轮复习备考中图版讲义第四单元细胞的能量供应与利用第7讲

第7讲细胞中的能源从化学能到生物能[最新考纲]1.ATP在能量代谢中的作用（Ⅱ）。2.细胞中的糖类（Ⅱ）。3.细胞中的脂质（Ⅱ）。4.细胞呼吸（Ⅱ）。5.实验：探究酵母菌的呼吸方式。考点一细胞中的ATP（5年7考）1.组成元素C、H、O、N、P。2.分子结构（1）分子结构简式：A—P～P～P（简写）（2）组成图解（填出各部分名称）由结构式可看出，ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。3.ATP的主要功能细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动所需能量的直接来源。4.ATP和ADP的相互转化（1）转化基础ATP的化学性质不稳定，远离腺苷（A）的高能磷酸键容易断裂和重建。（2）ATP和ADP的相互转化过程比较反应式ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADPeq\o(→,\s\up7(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5.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。6.ATP产生量与O2供给量的关系分析1.若用上图模式表示哺乳动物成熟红细胞中ATP产生量与O2供给量关系，应如何绘制？提示如图所示2.ATP是细胞中“唯一”的直接能源物质，对吗？提示不对，除ATP外细胞中直接能源物质还有GTP、CTP、UTP等。下列几种常见化合物的化学组成中，请写出“○”中所对应的含义。提示①一磷酸腺苷AMP，也表示腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷，⑦DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，⑧转运RNA中的腺嘌呤。真题重组判断正误（1）ATP能在神经元线粒体的内膜上产生（2016·全国卷Ⅰ，4A）（√）（2）离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子（2016·全国卷Ⅰ，2）（√）（3）DNA与ATP中所含元素的种类相同（2015·全国卷Ⅰ，1A）（√）（4）水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量（2017·海南卷，10D）（×）（5）含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一（2016·海南卷Ⅰ，11A）（×）以上内容源自教材必修一P54～P55，侧重考查ATP的化学组成、结构及ATP与ADP的相互转化。ATP的结构和功能【典例】（2016·全国课标卷Ⅰ，29）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ）。回答下列问题；（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的（填“α”“β”或“γ”）位上。（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的（填“α”、“β”或“γ”）位上。解析（1）ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。（2）dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在α位。答案（1）γ（2）α解答此题的关键是精准分析A—P～P～P组成内涵，尤其是“A”内涵，即“A”（腺苷）＝腺嘌呤＋核糖，“～”为高能磷酸键（共2个）其中远离腺苷A的“～”更易断裂和重建。而“A—P”应为腺嘌呤核糖核苷酸，这是RNA的单位，并非DNA的单位。【对点小练】（2017·陕西八校联考）下列有关ATP的叙述正确的是（）A.叶肉细胞内形成ATP的场所只有叶绿体和线粒体B.细胞内的吸能反应一般与ATP的合成有关，放能反应一般与ATP的水解有关C.对细胞的正常生活来说，ATP与ADP时刻不停地发生转化，且处于动态平衡中D.1分子ATP彻底水解后得到3分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子腺嘌呤解析叶肉细胞内形成ATP的生理活动有光合作用和细胞呼吸，光合作用中形成ATP的场所为叶绿体中的类囊体薄膜，细胞呼吸中形成ATP的场所有线粒体、细胞质基质，A错误；细胞内的吸能反应一般与ATP的水解有关，放能反应与ATP的合成有关，B错误；在细胞内ATP与ADP在不停地发生相互转化，并且处于动态平衡中，保证细胞内有一定含量的ATP存在，以维持细胞正常生命活动对ATP的需要，C正确；1分子ATP彻底水解后形成3分子磷酸、1分子核糖和1分子腺嘌呤，D错误。答案CATP与ADP的相互转化1.（2016·海南卷，11）下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是（）A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加C.无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成解析含两个高能磷酸键的ATP，由一个腺苷和三个磷酸基团组成，并非DNA的基本组成单位；加入呼吸抑制剂可导致ATP生成减少，一些生命活动仍消耗ATP，ADP生成相对增加；无氧条件下丙酮酸转化为酒精的过程并不产生ATP。答案D2.（2017·山西康杰中学模拟，8）ATP是细胞内的能量“通货”，下列有关叙述中，错误的是（）A.ATP水解供能，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.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成D.ATP是主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质解析ATP中远离A的高能磷酸键更易断裂，也很容易重新合成，ATP水解供能，实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解，A正确；ATP是直接能源物质，细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性，B正确；ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成，C错误；ATP是细胞内的直接能源物质，可直接为主动运输、肌肉收缩、大脑思考提供能量，D正确。答案C规避ATP认识的4个误区（1）ATP与ADP相互转化不可逆：ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。（2）ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54kJ/mol的能量。（3）不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。（4）误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称为“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。考点二细胞中的糖类和脂质（5年5考）1.细胞中的糖类（1）元素：仅由C、H、O元素构成。（2）糖的种类和功能：2.细胞中的脂质3.糖类、脂质的区别与联系比较糖类脂质元素组成C、H、OC、H、O（N、P），其中脂肪、固醇只含C、H、O，磷脂含C、H、O、N、P合成部位葡萄糖、淀粉：叶绿体纤维素：高尔基体糖元：主要是肝脏、肌肉主要是内质网生理作用①主要的能源物质②参与细胞（细胞壁）的构成，核糖、脱氧核糖参与核酸的组成③细胞中的储能物质，如糖元、淀粉①生物体的主要储能物质，如脂肪②构成生物膜的重要成分，如磷脂、胆固醇③调节新陈代谢和生殖，如性激素联系1.生命科学研究中常用“建模”方法表示微观物质的结构，图中甲～丙分别表示植物细胞中常见的三种大分子有机物，每种有机物都有其特定的基本组成单位。则与下图中甲～丙对应完全吻合的是①～④中的哪一组？①多肽、RNA、淀粉②DNA、RNA、纤维素③DNA、蛋白质、糖元④核酸、多肽、糖元提示①组成RNA、DNA的基本单位分别为4种核糖核苷酸、4种脱氧核苷酸；组成淀粉、糖元、纤维素的单体都为葡萄糖；而组成多肽或蛋白质的基本单位即氨基酸约有20种，图中甲、乙、丙的单体分别有8种、4种、1种，因此，图中甲～丙可分别表示多肽、RNA、淀粉。2.脂肪分子可否采用上图形式表示？为什么？提示不能，脂肪只由甘油和脂肪酸构成，它并非由许多单体构成，故不属生物大分子。真题重组判断正误（1）膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的（2016·全国卷Ⅱ，1D）（×）（2）淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成（2017·海南卷，5A）（×）（3）人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化（2017·海南卷，5B）（×）（4）维生素D和性激素不属于固醇类物质（2014·海南卷，2B）（×）（5）脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能少（2014·海南卷，2C）（×）以上内容主要源自教材必修一P55～P57糖类与脂质的相关知识。糖类的种类及功能1.（2017·经典高考题）下列关于糖类化合物的叙述，正确的是（）A.葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，但元素组成不同B.淀粉、糖元、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖C.蔗糖、麦芽糖、乳糖都可与班氏试剂反应生成砖红色沉淀D.蔗糖是淀粉的水解产物之一，麦芽糖是纤维素的水解产物之一解析葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，糖类元素组成都为C、H、O，A错误；淀粉、糖元、纤维素三种多糖的单体都是葡萄糖，B正确；还原糖可与班氏试剂反应生成砖红色沉淀，蔗糖不是还原糖，不能与班氏试剂反应生成砖红色沉淀，C错误；淀粉和纤维素的水解产物都是葡萄糖，D错误。答案B2.（2017·河南安阳一模，1）下列有关组成细胞的化合物——糖类的叙述，正确的是（）A.和糖类相比，人血红蛋白特有的组成元素是NB.在细胞膜外表面能和糖类结合的只有蛋白质C.细胞中糖类的合成也需要蛋白质的参与D.糖类只有被彻底水解后才可参与细胞呼吸解析和糖类相比，人血红蛋白特有的组成元素是N和Fe，A错误；细胞膜上的糖类，有的与蛋白质结合形成糖蛋白，有的与脂质结合形成糖脂，B错误；细胞中糖类的合成需要酶的参与，催化糖类合成的酶为蛋白质，C正确；葡萄糖属于单糖，不能继续水解，可以直接参与细胞呼吸，D错误。答案C高考常考的“糖”（1）还原性糖与非还原性糖：还原性糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖，非还原性糖包括蔗糖、多糖等（2）RNA、DNA、ATP中糖依次为核糖、脱氧核糖、核糖（3）细胞壁中糖：纤维素（4）细胞膜中糖：糖蛋白、糖脂（5）病毒中的糖：核糖（RNA病毒）、脱氧核糖（DNA病毒）（6）血浆中的糖（葡萄糖）：血糖浓度为0.8～1.2g/mL，高于1.6g/mL可致糖尿病（1）糖类是主要的能源物质。但并非所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素参与细胞结构组成，不提供能量。（2）线粒体中既不能合成葡萄糖，也不能彻底分解葡萄糖，但线粒体中可彻底分解丙酮酸。细胞中的脂质及其他化合物1.（2017·海南卷，3）关于哺乳动物体内脂质与糖类的叙述，错误的是（）A.固醇在动物体内可转化成性激素B.C、H、O、P是构成脂质和糖元的元素C.脂肪与糖元都是细胞内储存能量的物质D.胆固醇是细胞膜的组分，也参与血脂运输解析性激素的化学本质属于固醇，A正确；糖元属于多糖，其元素组成只有C、H、O，B错误；脂肪与糖元在哺乳动物体内都是作为储存能量的物质，C正确；在哺乳动物体内，胆固醇不仅是细胞膜的组分，也参与血脂运输，D正确。答案B2.（2017·四川成都二模）下列关于葡萄糖和脂肪的叙述，错误的是（）A.脂肪中氧的含量远远低于葡萄糖B.都能够为细胞合成ATP提供能量C.都能进入线粒体中参与有氧呼吸D.二者在人体细胞内可以相互转化解析葡萄糖中氧的含量远远高于脂肪，A正确；脂肪是储能物质，葡萄糖是细胞内主要的能源物质，二者都能氧化分解为细胞合成ATP提供能量，B正确；葡萄糖分解为丙酮酸，脂肪也必须经氧化分解后才能进入线粒体中参与有氧呼吸，C错误；葡萄糖和脂肪在人体细胞内可以相互转化，D正确。答案C（1）澄清脂肪、磷脂、固醇与“脂质”脂肪是脂质中的一类物质，脂质除包括脂肪以外，还包括磷脂和固醇。脂肪、固醇的元素组成只有C、H、O三种，磷脂的元素组成除C、H、O外，还含有N、P。磷脂是构成生物膜的主要成分，是脂质的一种。固醇则包括胆固醇、性激素和维生素D。（2）脂肪与糖类的区别：①相对于糖类、蛋白质分子，脂肪分子中C、H的比例高，而O比例小。故在氧化分解时，单位质量的脂肪较糖类、蛋白质消耗的氧气多，产生的水多，产生的能量也多。②油料植物种子萌发过程中脂肪会转变为糖类，与糖类相比，脂肪中氧含量较低，故导致萌发种子干重增加的元素主要是O。③脂肪含氢高，含碳相对较糖类低，因此氧化分解时消耗的O2多，而产生的CO2少，故呼吸熵小于1（葡萄糖氧化分解时的呼吸熵为1）。eq\a\vs4\al(考点三细胞呼吸（5年11考）)1.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为兼性厌氧型微生物，其细胞呼吸方式为有氧呼吸和产生酒精（填“酒精”或“乳酸”）的无氧呼吸。（2）产物的检测①装置图：注：a.图甲中空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是清除CO2。b.图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽氧气。②产物检测与实验现象条件澄清的石灰水的变化/出现变化的时间重铬酸钾—浓硫酸溶液甲组（有氧）变浑浊/快无变化乙组（无氧）变浑浊/慢出现灰绿色（1）实验设计需遵循对照原则，此实验为何不设置对照组？提示此实验为对比实验，对比实验不设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对照得出实验结论。（2）实验所用的葡萄糖溶液为什么需煮沸？提示煮沸的主要目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。2.细胞的有氧呼吸（1）过程图解（2）写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路3.无氧呼吸（1）反应式①C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3＋能量（如乳酸菌）②C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量（如酵母菌）（2）场所：细胞质基质（3）代表生物：动物及植物中马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等其无氧呼吸与乳酸菌相同，而多数植物微生物细胞其无氧呼吸与酵母菌（填“乳酸菌”或“酵母菌”）相同。以下甲、乙两图都表示某生物的CO2释放量和O2吸收量的变化，请解读：（1）甲、乙两图中只进行无氧呼吸、只进行有氧呼吸及两种呼吸作用共存的对应点或段分别是什么？你的判断依据是什么？（2）两图中哪一点（或段）适合水果、蔬菜贮藏？请说出判断依据。（3）下列生物中其呼吸状况能否用甲、乙两图表示？A.酵母菌 B.绿色植物（非绿色器官）C.乳酸菌 D.人①能②不能（填序号）。（4）人在剧烈运动和静息状态下CO2产生量与O2吸收量大小关系是否相同？CO2产生场所有无变化？为什么？提示（1）只进行无氧呼吸：甲中a、乙中A点只进行有氧呼吸：甲中d、乙中C点之后（含C点）两种呼吸共存：甲中b、c、乙中AC段（不含A、C点）判断依据为甲中a及乙中A点时无O2消耗，应只进行无氧呼吸，甲中d及乙中C点后，O2吸收量与CO2释放量相等，应只进行有氧呼吸，甲中b、c及乙中AC段CO2释放量大于O2吸收量，故除有氧呼吸外，还应存在无氧呼吸。（2）甲图中c、乙图中B点最适合水果、蔬菜贮存，因为此时CO2释放量最少，呼吸作用消耗有机物最少。（3）①A、B②C、D（4）相同无变化因为人在无氧呼吸时不产生CO2，只有有氧呼吸时在线粒体基质中产生CO2。有氧呼吸、无氧呼吸的过程1.（2017·海南卷，7）下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是（）A.分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小B.若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸C.适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同解析分生组织细胞比成熟细胞的代谢旺盛、消耗能量多，所以呼吸速率也更大，A错误；如果细胞进行的无氧呼吸是产生乳酸的方式，则细胞既不吸收O2也不放出CO2，B错误；低氧环境下储存果实，既有效地抑制无氧呼吸，同时有氧呼吸也非常弱，所以消耗的有机物相对最少，C正确；细胞利用葡萄糖进行有氧呼吸，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。答案C2.（2017·陕西西安检测）如图是酵母菌细胞呼吸实验示意图，相关叙述正确的是（）A.条件X下葡萄糖中能量的去向有三处B.条件Y下，葡萄糖在线粒体中被分解，并产生CO2和水C.试剂甲为溴麝香草酚蓝水溶液D.物质a产生的场所为线粒体基质解析根据产物酒精判断条件X为无氧，无氧呼吸过程中葡萄糖中的能量一部分储存在酒精中，一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失；线粒体不能利用葡萄糖；试剂甲为酸性重铬酸钾溶液；图中无氧呼吸产生CO2的场所为细胞质基质，有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体基质。答案A需要规避的4个有氧呼吸易错点（1）误认为有氧呼吸的场所只有线粒体①原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。②真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。（2）细胞呼吸中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸产物为乳酸。（3）线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞（或生物）只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等，一些原核生物无线粒体，但可进行有氧呼吸。（4）葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中被分解为丙酮酸后才能进入线粒体被分解。细胞呼吸类型的判断1.（2013·全国卷Ⅱ，3）下列与微生物呼吸有关的叙述，错误的是（）A.肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸B.与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码指导合成C.破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中D.有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同解析破伤风芽孢杆菌的代谢类型是异养厌氧型，在有氧的环境中，破伤风芽孢杆菌的代谢要受到抑制，C错误。答案C2.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所示。底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是（）条件abcdCO2释放量10867O2吸收量0347A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B.b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C.c条件下，无氧呼吸最弱D.d条件下，产生的CO2全部来自线粒体解析a条件下，不吸收O2，只产生CO2，故只进行无氧呼吸，呼吸产物除CO2外还有酒精，A错误；b条件下，既有有氧呼吸又有无氧呼吸，有氧呼吸消耗体积为3的O2，产生体积为3的CO2，消耗葡萄糖的相对量为0.5，无氧呼吸产生体积为5的CO2，消耗葡萄糖的相对量为2.5，B错误；c条件下，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，C错误；d条件下，只进行有氧呼吸，无氧呼吸为0，产生的CO2全部来自线粒体，D正确。答案D1.判断细胞呼吸方式的三大依据2.呼吸作用中各物质之间的比例关系（以葡萄糖为底物的细胞呼吸）（1）有氧呼吸：葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。（2）无氧呼吸：葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。（3）消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。考点四影响细胞呼吸的因素及应用（5年6考）1.影响细胞呼吸的外部因素分析项目温度氧气浓度水分影响原理影响酶活性决定呼吸类型和强度自由水含量较高时呼吸旺盛坐标曲线实践应用①在零上低温下贮存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差以减少有机物的消耗提高产量常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间贮藏作物种子时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗2.细胞呼吸有关实验及应用（1）对有氧呼吸原理的应用①包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。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。3.植物组织呼吸方式的探究（1）实验设计欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示（以发芽种子为例）：（2）实验结果预测和结论实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸（3）物理误差的矫正：为使实验结果精确除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。影响细胞呼吸的因素【典例】（2012·课标卷）将玉米种子置于25℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题。（1）萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成，再通过作用为种子萌发提供能量。（2）萌发过程中在h之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为mg。（3）萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为mg/（粒·d）。（4）若保持实验条件不变，120h后萌发种子的干重变化趋势是，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。[慧眼识图获取信息]答案（1）葡萄糖呼吸（或生物氧化）（2）72～9626.5（3）22（4）下降幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用【对点小练】（2017·辽宁模拟）甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与O2浓度的关系（呼吸底物为葡萄糖）。据图分析回答下列问题：（1）图甲所示细胞的呼吸方式最可能是，如果呼吸强度不能用CO2释放量表示，原因是______________________________________________________。对于人体来说，安静状态时（细胞名称）的呼吸方式与此相类似。（2）图乙中B点的CO2量来自（呼吸方式），当O2浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是。（3）图丙中YZ∶ZX＝4∶1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的。图丙中DE区段CO2释放量急剧减少的原因是_____________________________________________________________________________________________________。（4）图丙中无氧呼吸消失点对应的O2浓度是；你认为O2应调节到浓度，更有利于蔬菜的储存。解析（1）图甲中，呼吸强度不受氧气浓度的影响，只能是无氧呼吸，若呼吸强度不能以CO2的释放量表示，原因是该生物的无氧呼吸不产生二氧化碳。对于人体来说，成熟红细胞进行的就是不产生二氧化碳的无氧呼吸。（2）图乙中B点氧气浓度为零，其释放的二氧化碳只能来自无氧呼吸；细胞呼吸是在呼吸酶的催化下进行的，当O2浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是呼吸酶的数量有限。（3）由图可知，YZ为无氧呼吸释放的二氧化碳的量，ZX为有氧呼吸释放的二氧化碳的量。图丙中YZ∶ZX＝4∶1，根据细胞呼吸的反应式，设有氧呼吸消耗的葡萄糖的量为1/6，则无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为2，故有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的1/6÷（2＋1/6）＝1/13。图丙中DE区段CO2释放量急剧减少的原因是氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制，此时氧气含量较低，有氧呼吸强度较弱。（4）由图可知，当O2浓度为I时，细胞呼吸O2吸收量＝CO2释放量，即细胞只进行有氧呼吸。当CO2释放量最少时，总的呼吸强度最弱，消耗有机物最少，是储存果蔬的最佳氧气浓度，即图中H点。答案（1）无氧呼吸该生物无氧呼吸不产生CO2成熟的红细胞（2）无氧呼吸呼吸酶的数量有限（3）1/13氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制，此时有氧呼吸强度较弱（4）IH细胞呼吸有关实验及应用1.（2017·海南卷，8）某染料（氧化型为无色，还原型为红色）可用于种子生活力的鉴定。某同学将吸胀的小麦种子平均分成甲、乙两组，并进行染色实验来了解种子的生活力，结果如表所示。分组甲组乙组处理种子与染料混合保温种子煮沸后与染料混合保温结果种子中的胚呈红色种子中的胚未呈红色下列叙述错误的是（）A.甲组的胚发生了氧化还原反应B.呼吸作用产生的NADH使染料变成红色C.乙组胚细胞膜上的载体蛋白能将染料运出细胞D.种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果解析由于该染料氧化型为无色，还原型为红色，甲组种子胚呈红色，说明染料进入胚后，被还原，A正确；吸水后的种子开始强烈的细胞呼吸，产生NADH作为还原剂，把染料还原成红色物质，B正确；乙组种子已煮熟，载体蛋白失活，C错误；细胞代谢越旺盛，产生NADH越多，进而产生的还原型染料越多，红色也就越明显，D正确。答案C2.为了探究酵母菌的细胞呼吸类型（假设呼吸底物只有葡萄糖），按装置1所示装配实验材料和用具，若想得到科学的实验结论，还必须设计装置2。下列相关叙述错误的是（）A.装置2中甲是等量的酵母菌培养液，乙是与NaOH溶液等量的蒸馏水B.若装置1和2中红色液滴的移动方向相反，则酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸C.若装置1中红色液滴左移，则细胞质基质和线粒体基质都能产生[H]和ATPD.降低实验温度，装置中红色液滴移动变慢是由于酵母菌内相关化学反应的活化能降低解析实验温度降低，红色液滴移动缓慢，可以理解为酵母菌细胞呼吸减弱，原因主要是温度降低使相关酶活性减弱，而不是相关化学反应的活化能降低，D错误。答案D氧浓度与细胞呼吸间关系的曲线图（1）曲线ADB：无氧呼吸释放的CO2量。（2）曲线ODCE：有氧呼吸释放的CO2量。（3）曲线AFCE：细胞呼吸释放的CO2量。（4）A点：只进行无氧呼吸且无氧呼吸强度最大。（5）B点：无氧呼吸终止点，氧气浓度再增大，只进行有氧呼吸。（6）C点：该点再向右的CE段产生的CO2全部为有氧呼吸产生。（7）D点：无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量相同，但葡萄糖消耗速率不同。（8）F点：细胞呼吸产生的CO2总量最小，该点的氧气浓度一般作为储存水果、蔬菜的最佳氧气浓度。易错·防范清零[易错清零]易错点1误认为线粒体可“彻底分解葡萄糖”点拨真核细胞中葡萄糖的彻底分解离不开线粒体，但线粒体不能直接将葡萄糖氧化分解——只有在细胞质基质中将葡萄糖分解为“丙酮酸”后，丙酮酸才能在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。易错点2混淆呼吸作用反应式中“能量”与ATP，忽视呼吸放出的“热能”点拨细胞呼吸反应式应为：C6H12O＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量，或C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))乳酸＋能量或C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量，上述反应式中的“能量”不可用“ATP”取代，因为这些能量实为“热能＋ATP”，而且相对于ATP中储存的能量而言“热能”应更多！易错点3混淆ATP、DNA、RNA、脱氧核苷酸及核糖核苷酸中“A”及“五碳糖”点拨相关化合物中“A”及五碳糖辨析：易错点4误认为无氧呼吸两个阶段都产生ATP点拨无氧呼吸过程共产生2个ATP，而这2个ATP只产自第一阶段，第二阶段不产生ATP。易错点5不明确呼吸熵内涵，误认为所有细胞呼吸熵均≥1点拨呼吸熵（RQ）可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标；RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量，由于细胞呼吸底物不同，呼吸状况不同，其RQ值也不同；①若RQ＞1，表明CO2释放量＞O2吸收量，应为无氧呼吸、有氧呼吸并存，且无氧呼吸也产生CO2。②若RQ＝1，则细胞只进行有氧呼吸且呼吸底物为葡萄糖。③若RQ＜1，则细胞中O2吸收量大于CO2释放量，表明此时呼吸底物可能有“脂质”（因脂质氧化分解时耗氧量较大）。易错点6混淆细胞中的能源物质及供能顺序点拨（1）能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP都是能源物质。（2）主要的能源物质：糖类，其中“最重要能源物质为葡萄糖”。（植物中储能的糖类为淀粉，动物中储能的糖类为糖元）（3）主要的储能物质：脂肪。（4）直接能源物质：ATP。注（1）能源物质的供能顺序：先由糖类氧化供能，当糖类供能不足时，依次由脂肪、蛋白质供能。正常情况下，蛋白质一般不供能，它只有在病理或衰老状态下才大量氧化供能。（2）能源物质为生命活动供能的过程易错点7混淆大分子物质的“彻底水解产物”与“彻底氧化分解产物”点拨①物质初步水解：其产物还可继续水解。②彻底水解：在水解酶作用下，水解为不能再被水解的最小物质分子。③彻底氧化分解：其产物不能再氧化分解，而不彻底氧化分解的产物还可以继续氧化分解，如葡萄糖彻底氧化分解的产物是二氧化碳和水，不彻底氧化分解的产物可以是乳酸或酒精和二氧化碳，而乳酸和酒精都可以继续氧化分解。归纳如下：水解产物和氧化分解产物（代谢终产物）的比较物质初步水解彻底水解产物氧化分解产物淀粉麦芽糖葡萄糖CO2＋H2O脂肪甘油＋脂肪酸甘油＋脂肪酸CO2＋H2O蛋白质多肽氨基酸CO2＋H2O＋尿素核酸核苷酸磷酸＋五碳糖＋碱基CO2＋H2O＋尿酸等[纠错小练]1.以下4支试管置于适合的温度下，经过一定时间后能产生ATP的是（）解析葡萄糖在细胞质中分解为丙酮酸才能进入线粒体，A错误；二碳化合物可被叶绿体利用，不能被内质网利用，B错误；丙酮酸的氧化分解可发生在细胞质基质和线粒体，不能发生在内质网，C错误；真核细胞膜破裂，但线粒体完好，丙酮酸可进入线粒体进行有氧呼吸的第二、三阶段，有氧呼吸第二、三阶段有ATP生成，D正确。答案D2.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.①和②B.①和③C.③和④D.⑤和⑥解析根据题意知“〇”中所对应的含义分别为：①一磷酸腺苷AMP，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。答案D3.（2016·宁夏固原检测）呼吸熵（RQ＝CO2释放量/O2吸收量）可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标。如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下的O2吸收量和CO2释放量。根据所给信息，判断下列说法正确的是（）A.C点时，呼吸熵为1，说明该植物器官只进行有氧呼吸B.该植物器官细胞呼吸过程中可能有非糖物质氧化分解C.A点时，产生CO2的场所是细胞质基质或线粒体基质D.B点时，无氧呼吸强度最低，最适合储藏该植物器官解析O2的吸收量表示有氧呼吸吸收的量，CO2的释放量表示有氧呼吸和无氧呼吸释放的量。C点时，呼吸熵为1，C点之后O2吸收量大于CO2释放量，说明消耗的有机物不是糖类，此时不一定只进行有氧呼吸，A错误、B正确；A点时，植物只进行无氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质，C错误；B点时，无氧呼吸强度并非最低，但此时CO2释放量最少，最适合储藏该植物器官，D错误。答案B4.如图甲、乙、丙表示某动物细胞中的不同化合物，下列叙述正确的是（）A.甲、乙、丙三物质不可能同时出现在叶绿体中B.物质甲为该生物的主要遗传物质C.可用苏丹Ⅲ染液来鉴定物质乙D.物质丙构成生物膜的基本骨架解析综合分析图示可知甲、乙、丙分别代表脱氧核糖核酸、蛋白质、磷脂，三者可同时出现于叶绿体中，A错误；DNA是该生物的遗传物质，B错误；鉴定蛋白质用双缩脲试剂，C错误。答案D5.如表所示是糖类、脂肪主要组成元素的质量分数。分析数据得出的下列结论中，不正确的是（）种类质量分数/%CHO脂肪73～7711～12.59.0～12糖类52～587.0～8.040～45A.质量相同的脂肪和糖类被彻底分解时，糖类耗氧少B.食物中淀粉、脂肪彻底水解产物均不相同C.脂肪、糖类在体内代谢的共同代谢终产物是CO2和H2OD.脂肪是生物体进行生命活动的主要能源物质解析糖类是主要的能源物质，而脂肪是主要的储能物质，D错误。答案D随堂·真题&预测1.（2017·海南卷，5）关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是（）A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化C.叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程D.硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量解析淀粉水解的过程没有伴随ATP的生成，A错误；人体大脑活动所需能量主要来自葡萄糖的氧化分解，B错误；叶肉细胞中合成葡萄糖是储存能量的过程属于吸能反应，C正确；硝化细菌属于化能合成生物，它主要利用氨氧化成亚硝酸盐或将亚硝酸盐氧化成硝酸盐的过程中释放的能量，D错误。答案C2.（2015·海南卷，3）ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是（）A.酒精发酵过程中有ATP生成B.ATP可为物质跨膜运输提供能量C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成解析ATP的结构简式由腺嘌呤、核糖（而不是脱氧核糖）、三个磷酸组成，所以D错误。答案D3.（2019·高考预测）下图表示不同条件下植物细胞吸收或外渗离子的情况。在正常条件下处于低盐溶液的根吸收离子W时，初始几分钟（图示中的a段）离子W的流入很快，这是因为起初离子W流入的是细胞壁而没有通过膜进入细胞质。此后离子W以恒定的速率持续流入根细胞。下列有关分析错误的是（）A.图示中的植物细胞以主动运输的方式吸收离子WB.曲线1中c段离子W外渗迅速的原因是外渗的离子W主要是来自细胞壁，而不是来自细胞内部C.曲线2中限制代谢作用的条件包括缺氧、低温或存在呼吸抑制剂等D.曲线2中初始一段时间离子W吸收速率受到的影响较小，之后的吸收速率仍大于0解析植物细胞在低盐溶液中吸收离子W，说明是逆浓度吸收，据图推知，吸收过程中需要能量，故吸收离子W的方式为主动运输，A正确；依题干信息，离子W起初流入的是细胞壁而没有通过膜进入细胞质，故外渗时也是先从细胞壁出来，B正确；曲线2中限制代谢作用的条件是通过影响呼吸作用来影响离子W的主动吸收，C正确；由于纵坐标表示的是吸收离子W的量，曲线2之后的一段时间植物细胞吸收离子W的量呈水平状态，说明此时细胞对离子W的吸收速率为0，D错误。答案Deq\a\vs4\al(课后·分层训练)（时间：30分钟满分：100分）1.（2018·成都七中新高三零诊，6）ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，下列叙述错误的是（）A.ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应B.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质C.CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的D.UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料解析细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解，放能反应总是与ATP的合成相关联，A正确；1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质，磷酸、核糖和碱基，B正确；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的，C错误；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，可作为基因转录的原料，D正确。答案C2.（2017·河南信阳联考）ATP是一种高能磷酸化合物。下列关于ATP的叙述正确的是（）A.如细胞代谢强度增加一倍，则细胞内ATP的含量也将增加一倍B.ATP中全部高能磷酸键断裂后，形成的产物有腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸C.ATP分子结构中含有一个普通磷酸键，该键易断裂也易形成D.有丝分裂后期，受纺锤丝牵引，着丝点断裂，该过程需要ATP水解供能解析细胞内ATP与ADP的含量很少且保持相对稳定；ATP分子结构中含有一个普通磷酸键和两个高能磷酸键，易断裂也易形成的是高能磷酸键；有丝分裂后期着丝点分裂并非纺锤丝牵引所致。答案B3.（2017·河南南阳期中）G20峰会的菜单、节目单、邀请函都印制在杭州丝绸上，淋漓尽致地体现了杭州特色。丝绸是一种人工饲养的家蚕丝织物。下列关于家蚕活细胞中元素及化合物的叙述，正确的是（）A.化学元素含量的高低是O＞C＞N＞HB.含量最多的化合物是蛋白质C.脂肪是良好的储存能量的物质D.DNA和RNA都是遗传物质解析活细胞中化学元素含量的高低是O＞C＞H＞N；含量最多的化合物是水；DNA是遗传物质。答案C4.（2017·河南郑州一中入学测试，3）下面为探究酵母菌进行的细胞呼吸类型的装置图，下列现象中能说明酵母菌既进行有氧呼吸，同时又进行无氧呼吸的是（）A.装置一中液滴左移，装置二中液滴不移动B.装置一中液滴不移动，装置二中液滴右移C.装置一中液滴左移，装置二中液滴右移D.装置一中液滴右移，装置二中液滴左移解析装置一中用NaOH溶液吸收CO2，整个装置中气压的变化由O2变化引起；装置二中加清水，装置内的气压变化由CO2释放量和O2吸收量差值决定。由于酵母菌无氧呼吸产生CO2，而有氧呼吸吸收O2产生等量的CO2，若酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则装置一液滴应左移（因有氧呼吸消耗O2导致气压下降），装置二液滴右移（因无氧呼吸产生了CO2）。答案C5.（2017·河南中原名校三检，32）动物细胞中，葡萄糖的部分代谢过程如下图。下列说法正确的是（）A.乙来源于甲和C6H12O6，丙和丁代表不同化合物B.有氧条件下，过程①②发生在线粒体基质中C.过程③发生在线粒体内膜上，可产生大量能量D.用18O标记C6H12O6，在物质丙中可检测到18O解析分析图示可知，甲是丙酮酸，乙是[H]，丙是产物水，丁是原料水，A错误；过程①表示细胞呼吸第一阶段，场所在细胞质基质；②表示有氧呼吸第二阶段，场所在线粒体基质；③表示有氧呼吸第三阶段，场所在线粒体内膜，B错误；③过程可释放大量能量，C正确；丙中水的氧来自氧气，不是来自葡萄糖，D错误。答案C6.（2017·广东汕头期中）科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图。下列叙述正确的是（）A.20h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体B.50h后，30℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加C.50h后，30℃的有氧呼吸速率比2℃和15℃慢，是因为温度高使酶活性降低D.实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大解析果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，A错误；50h后，30℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加，B正确、C错误；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低，D错误。答案B7.图甲是细胞内部分生命活动示意图，其中①②③④表示生理过程，A、B、C、D表示生命活动产生的物质。图乙是某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。请据图回答下列相关问题：（1）图甲中在生物膜上发生的生理过程是（填数字），A表示，D表示。产生能量最多的生理过程是（填数字）。（2）图乙中只完成图甲中生理过程①②③的氧浓度是。图乙中最适合储存水果或蔬菜的氧浓度是。（3）氧浓度为b时，植物细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的倍。解析（1）图甲中生理过程①为呼吸作用第一阶段，发生在细胞质基质中；生理过程②为有氧呼吸的第二阶段，发生的场所为线粒体基质；生理过程③为有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，其产生的能量最多；生理过程④为无氧呼吸第二阶段。A物质为丙酮酸，B物质为[H]，C物质为乙醇，D物质为乳酸。（2）图乙中氧浓度为a时，该器官没有吸收O2，只有CO2生成，因此植物细胞只进行无氧呼吸；氧浓度为d时，O2吸收量和CO2释放量相等，植物细胞只进行有氧呼吸；氧浓度为b和c时，CO2的释放量大于O2的吸收量，则植物细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。氧浓度为c时，植物细胞进行呼吸作用释放的CO2的量最少，故c是储存水果或蔬菜的最佳氧浓度。（3）氧浓度为b时，O2吸收量为3，则有氧呼吸产生CO2的量为3，无氧呼吸产生CO2的量为5，根据有氧呼吸与无氧呼吸的化学反应式可知，植物细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍。答案（1）③丙酮酸乳酸③（2）dc（3）58.（2017·湖南十校联考）某种物质的结构简写为A—Pα～Pβ～Pγ，下列有关该物质的叙述正确的是（）A.该物质含有三个高能磷酸键，其水解都能为生命活动提供能量B.该物质的β、γ位磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的一个基本单位C.该物质完全水解后的产物中不含糖类D.该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于叶绿体中水的光解解析该物质为ATP，含有3个磷酸键，其中2个是高能磷酸键，远离A的高能磷酸键容易断裂和重新形成，为生命活动提供能量，A错误；A是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，ATP完全水解后的产物中有核糖，C错误；该物质的γ位磷酸基团脱离，释放的能量可用于暗反应中C3的还原，而叶绿体中水的光解利用的是光能，D错误。答案B9.（2017·河南洛阳二模，2）磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中，是一种高能磷酸化合物。ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化。下列相关叙述错误的是（）磷酸肌酸（C～P）＋ADP=ATP＋肌酸（C）A.磷酸肌酸是能量的一种储存形式，是细胞内的直接能源物质B.磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相互偶联C.肌肉收缩时，在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相对稳定D.可推测生物体