2020年高考生物一轮复习讲义:第9讲 ATP及其主要来源——细胞呼吸
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1、第 9 讲 ATP 及其主要来源细胞呼吸1ATP 在能量代谢中的作用() 2.细胞呼吸() 3.实验:探究酵母菌的呼吸方式ATP 的结构和功能1ATP 的结构(1)ATP 的元素组成 :C、H、 O、N、P 。(2)ATP 的化学组成 :一分子 腺嘌呤,一分子核糖和三分子 磷酸基团。(3)ATP 的结构简式 :APPP 。(4)ATP 中的能量 :主要储存在 高能磷酸键中。2ATP 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3ATP 产生量与 O2 供给量之间的关系模型分析4ATP 的作用
2、(必修 1 P90“思考与讨论 ”改编)如果把糖类和脂肪比作大额支票, ATP 则相当于现金,这种比喻_(填“有 ”或“无”) 道理,原因是_ 。答案:有 糖类和脂肪分子中能量很多而且很稳定,不能被细胞直接利用;这些稳定的化学能只有转化成 ATP 分子中活跃的化学能,才能被细胞直接利用ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义(1)ATP 结构中的 A 为_,由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA 结构中的 A 为_,由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA 结构中的 A 为_,由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸结构中的 A 为_ 。答案:(1)腺苷
3、(2) 腺嘌呤脱氧核苷酸 (3) 腺嘌呤核糖核苷酸 (4) 腺嘌呤考向 1 考查 ATP 的来源、结构及生理作用1(2019河北石家庄二中联考) 下列关于 ATP、mRNA 和腺嘌呤核糖核苷酸的叙述,正确的是( )A三者的元素组成不同,但都含有 C、H、O 、N 、PB三者既能同时参与转录过程,又能同时参与翻译过程CATP 含有两个高能磷酸键,腺嘌呤核糖核苷酸含有一个高能磷酸键,mRNA 无高能磷酸键D腺嘌呤核糖核苷酸是 mRNA 的单体之一,ATP 去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸解析:选 D。ATP、mRNA 和腺嘌呤核糖核苷酸都只含有 C、H、O、N 、P,A
4、错误;腺嘌呤核糖核苷酸不参与翻译过程,B 错误;ATP 中有两个高能磷酸键,腺嘌呤核糖核苷酸和 mRNA 无高能磷酸键,C 错误;腺嘌呤核糖核苷酸是 mRNA 的单体之一,ATP 去掉远离腺苷的两个磷酸基团后的剩余部分就是腺嘌呤核糖核苷酸,D 正确。2(2019山西康杰中学模拟)ATP 是细胞内的能量“通货”,下列有关叙述中不正确的是( )AATP 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CATP 分子是由 1 个腺嘌呤和 3 个磷酸基团组成DATP 是主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质解析:选 C
5、。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。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
6、,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 30.54 kJ/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、淀粉等物质的水解也都需要消耗水。 考向 2 ATP 和 ADP 的转化过程及应用3(2019四川成都七中段考 )下列生理过程伴随着形状改变,其
7、中不一定需要 ATP供能的是( )A在胰岛素分泌过程中细胞膜的形状发生改变B在篮球比赛等运动过程中骨骼肌发生收缩C载体蛋白协助运输葡萄糖过程中形状发生改变D植物细胞在 KNO3 溶液中发生质壁分离后自动复原解析:选 C。胰岛素分泌到细胞外的过程属于胞吐,需要 ATP 供能,A 项不符合题意;在篮球比赛等运动过程中,骨骼肌的收缩需要消耗 ATP,B 项不符合题意;载体蛋白运输葡萄糖时可能不需要 ATP,如葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞;但也可能需要 ATP,如葡萄糖通过主动运输进入小肠上皮细胞,C 项符合题意;植物细胞在 KNO3 溶液中,会通过主动运输吸收 K ,细胞液浓度增大后,会吸水而自动复
8、原,主动运输需要消耗 ATP,D项不符合题意。4(2019湖南永州一模)如图是生物界中能量“通货” ATP 的循环示意图。下列相关叙述正确的是( )A图中的 M 指的是腺苷,N 指的是核糖B食物为 ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物C图中不同来源的 ATP 均可用于胞吞和胞吐DATP 的“充电”需要酶的催化,而“放能”不需要解析:选 B。题图中 M 指的是腺嘌呤, A 项错误;食物中稳定的化学能转化成 ATP中活跃的化学能,需通过呼吸作用来完成,B 项正确;如果 ATP 来自光反应,则这部分ATP 只能用于暗反应,不能用于胞吞和胞吐,C 项错误; ATP 的合成和分解均需要酶的催化,D 项
9、错误。多角度理解 ATP 的合成与水解细胞的呼吸方式1探究酵母菌细胞的呼吸方式(1)实验原理(2)实验步骤配制酵母菌培养液(酵母菌葡萄糖溶液 )。检测 CO2 的产生,装置如图所示:检测酒精的产生:自 B、D 中各取 2 mL 酵母菌培养液的滤液,分别注入编号为1、2 的两支试管中分别滴加 0.5 mL 溶有 0.1 g 重铬酸钾 的浓硫酸溶液振荡并观察溶液的颜色变化。(3)实验现象条件 澄清石灰水的变化 1、2 两试管的变化甲组 变混浊快 无变化乙组 变混浊慢 出现灰绿色(4)实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生 CO2 多而快,在无氧条件下产生酒精,还产生少量
10、 CO2。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4有氧呼吸与无氧呼吸的比较类型 有氧呼吸 无氧呼吸过程模型必需条件O2 和酶 不需 O2,但必须有酶催化场所细胞质基质(第一阶段);线粒体(第二、三阶段)在细胞质基质中进行全过程产物 CO2 和 H2O 酒精、CO 2(或乳酸)联系第一阶段完全相同;实质相同:氧化分解有机物,释放能量(并合成 ATP 满足细胞生命活动的需要 );有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来的(必修 1 P96 基础题 T2 改编 )将酵母菌研磨成匀浆,离心后得上清液(细胞质基质) 和沉淀物( 含线粒体),把等量
11、的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中,各加入等量葡萄糖溶液,然后隔绝空气。下列叙述正确的是( )A甲试管中最终产物为 CO2 和 H2OB乙试管中不发生反应C丙试管内有大量的 ATP 产生D丙试管中无 CO2 产生答案:B据图分析有氧呼吸和无氧呼吸的过程:(1)反应中,必须在有氧条件下进行的是_ ,可在人体细胞中进行的是_(填序号)。(2)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象,其原因是_。(3)不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因是_ ,根本原因是_。(4)如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸,消耗 O2 的量要大于产生 CO2 的量,其原因是_。答案:(1) (2)种
12、子在有氧呼吸过程中产生了水(3)催化反应的酶不同 基因的选择性表达(4)与葡萄糖相比,脂肪含 H 量高,因此有氧呼吸消耗 O2 的量大于产生 CO2 的量考向 1 呼吸方式的探究1如图是某研究小组在探究酵母菌呼吸方式时的两套装置图,下列分析不合理的是( )A为检验空气中的二氧化碳是否被 A 瓶吸收完全,可在 B 瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶B实验中发现 C 瓶先变混浊后又澄清了,说明实验成功C实验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾检测 D 瓶中物质会出现灰绿色DC 瓶和 E 瓶也可用溴麝香草酚蓝水溶液,可观察到水溶液由黄变绿再变蓝解析:选 D。由于二氧化碳能使澄清石灰水变混浊,所以在 B 瓶前
13、加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶,可检验空气中的二氧化碳是否被 A 瓶吸收完全,A 项正确;实验中发现 C瓶先变混浊后又澄清了,说明酵母菌呼吸作用产生了二氧化碳,且量较多,实验成功,B项正确;实验进行一段时间后,D 瓶酵母菌进行无氧呼吸生成酒精,此时用酸性的重铬酸钾检测 D 瓶中物质会出现灰绿色, C 项正确;C 瓶和 E 瓶中的二氧化碳也可用溴麝香草酚蓝水溶液检测,可观察到水溶液由蓝变绿再变黄,D 项错误。2(2019江西抚州南城一中月考 )如图中三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用的方式及其产物,下列有关分析不正确的是( )A甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量B乙装置有色液滴向左移动,说明
14、种子萌发只进行有氧呼吸C丙装置可用于探究萌发种子的呼吸作用是否产生 CO2D三个装置中的种子都必须进行消毒处理,且都需要设置对照实验解析:选 B。甲装置的温度计可测定温度的变化,可用于探究呼吸作用是否产生热量,A 正确;乙装置小烧杯中的 NaOH 可吸收 CO2,乙瓶中气压变化是萌发种子吸收 O2 引起的,则有色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气的量,因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行有氧呼吸,但不能说明种子萌发只进行有氧呼吸,B 错误;丙装置中澄清石灰水可检测是否有二氧化碳,因此该装置可用于探究萌发种子的呼吸作用是否产生 CO2,C 正确;微生物也会进行呼吸作用,所以三个装置中的种子都
15、必须进行消毒处理,且都需要设置对照实验,D 正确。考向 2 考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析3(2019北京师大附中期中 )所有细胞都能进行细胞呼吸。下列关于细胞呼吸的叙述,正确的是( )A有氧呼吸和无氧呼吸都只能氧化分解葡萄糖B人剧烈运动时骨骼肌能同时产生乳酸和 CO2C糖类分解释放的能量大部分都储存到 ATP 中D细胞呼吸的产物 CO2 都在线粒体基质中产生解析:选 B。有氧呼吸和无氧呼吸都能氧化分解葡萄糖,并不是只能分解葡萄糖,A错误;人体剧烈运动时能够同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,有氧呼吸能够产生二氧化碳和水,无氧呼吸产生乳酸,B 正确;糖类分解释放的能量大部分以热能的形式散失,少部分储
16、存到 ATP 中,C 错误;细胞呼吸产生二氧化碳的场所有细胞质基质和线粒体,D 错误。4(2019黑龙江青冈高三模拟 )下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是( )Aa 过程的完成一定伴随 H2O 和 CO2 的生成B在人体剧烈运动过程中,肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸C人体细胞中完成 c 过程的场所主要是线粒体D在寒冷时,人体内过程 a 会加快解析:选 D。a 过程可表示有氧呼吸与无氧呼吸过程,无氧呼吸过程不产生 H2O,无氧呼吸中的乳酸途径也不产生 CO2;在人体剧烈运动过程中,肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸;c 过程表示 ATP 水解释放能量,用于各项生命活动,
17、而线粒体是细胞的“动力车间”,是主要的产能场所,不是主要的耗能场所;寒冷时,人体会加快新陈代谢,增加产热,因此过程 a 会加快。关于细胞呼吸的场所与过程的提醒(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,但部分原核生物无线粒体,也能进行有氧呼吸。(2)无线粒体的真核生物(或细胞 )只能进行无氧呼吸,如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。(3)不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因在于催化反应的酶不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同。(4)细胞呼吸释放的能量,大部分以热能的形式散失,少部分以化学能的形式储存在ATP 中。(5)人体内产生的 CO2 只是有氧呼吸产生的,人体无氧呼吸的产物是乳酸,无 CO2。(
18、6)脂肪进行有氧呼吸时消耗 O2 的量产生 CO2 的量。脂肪与葡萄糖相比,含 H 量高,因此有氧呼吸消耗 O2 的量大于产生 CO2 的量。 考向 3 细胞呼吸方式的判断与计算5(2019湖南衡阳期末)下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发,测得气体的量的变化结果。下列说法正确的是( )CO2 释放量 O2 吸收量甲 12 0乙 8 6丙 10 10A.在甲条件下进行的是产生 CO2 和乳酸的无氧呼吸B在乙条件下消耗的葡萄糖中有氧呼吸比无氧呼吸多C在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值D在乙条件下释放的 CO2 来自细胞质基质和线粒体解析:选 D。甲条件下只释放 CO2,不吸收氧气,
19、进行的是产生 CO2 和酒精的无氧呼吸,不产生乳酸,A 错误;乙条件下消耗氧气的量为 6,则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为 1,无氧呼吸产生二氧化碳的量为 862,无氧呼吸消耗葡萄糖的量为 1,消耗的葡萄糖中有氧呼吸和无氧呼吸相等,B 错误;丙条件下只进行有氧呼吸,但不能判断有氧呼吸强度达到了最大值,C 错误;乙条件下释放的 CO2 来自细胞质基质和线粒体,D 正确。6(2019山西沂州摸底)如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为 a、b、c、d 时,CO2 释放量和 O2 吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )A氧浓度为 a 时,最适于储藏该植物器官B氧浓度为 b 时,无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼
20、吸的 5 倍C氧浓度为 c 时,无氧呼吸最弱D氧浓度为 d 时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等解析:选 B。O 2 浓度为 a 时,O 2 吸收量为 0,此时只是进行无氧呼吸,产生大量酒精,不利于贮藏该植物器官,A 错误; O2 浓度为 b 时,有氧呼吸释放 CO2 量O 2 吸收量3,无氧呼吸释放 CO2 量为(83)5,据反应式可知,有氧呼吸消耗葡萄糖的量为 0.5,无氧呼吸消耗葡萄糖的量为 2.5,B 正确;O 2 浓度为 c 时,有氧呼吸释放 CO2 量为 4,无氧呼吸释放 CO2 量为(64)2,故无氧呼吸不是最弱,最弱时应只进行有氧呼吸, C 错误;O 2 浓度为 d 时,CO 2
21、 释放量O 2 吸收量,说明只进行有氧呼吸,无氧呼吸不再进行,D 错误。(1)判定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)有氧呼吸:葡萄糖O 2CO 2166。无氧呼吸:葡萄糖CO 2酒精122 或葡萄糖乳酸12。消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的 CO2 物质的量之比为 13。 影响细胞呼吸的因素及其应用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在零上低温下贮存蔬菜、水果;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
22、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.细胞呼吸原理的应用(1)对有氧呼吸原理的应用包扎伤口应选用透气的敷料,抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。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。及时松土有利于植物根系生长。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利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。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。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。以下甲、乙两图都表
23、示某生物种子的 CO2 释放量和 O2 吸收量的变化,请回答下列问题:(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)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?CO 2 产生场所有无变化?为什么?答案:(1)只进行无氧呼吸:甲中 a 点,乙中 A 点;只进行有氧呼吸:甲中 d 点,乙中 C 点之后(含 C 点);两种呼吸共存:甲中 b、c 点,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
24、只进行无氧呼吸;甲中 d 点及乙中 C点后,O 2 吸收量与 CO2 释放量相等,应只进行有氧呼吸;甲中 b、c 点及乙中 AC 段( 不含A、C 点 )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)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。考向 1 考查影响细胞呼吸的因素1(2019河南鹤壁五校联考 )如图表示某植物非绿色器官在不同 O2 浓度下,O 2 的吸收量和 CO2 的释放量的变化情况,根据所提供的信息
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- 2020 年高 生物 一轮 复习 讲义 ATP 及其 主要 来源 细胞 呼吸
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