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第三单元 细胞的能量供应和利用
学案12细胞的能量“通货”------ATP
ATP的主要来源------细胞呼吸
考纲要求 　
1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。
2.细胞呼吸(Ⅱ)。
3.探究酵母菌的呼吸方式。
复习要求
1．简述ATP的化学组成和特点。
2．说出ATP与ADP的转化过程及其意义
3．解释ATP在能量代谢中的作用。
4．描述线粒体的结构和功能
5．简述细胞呼吸的方式、原理和实质
6．学会检测细胞呼吸的方法
7．说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用
基础自查
一．细胞的能量通货——ATP
1．ATP的结构和功能
(1) ATP分子结构简式（说出A、P、～的含义，描述其结构特点）
(2) ATP的功能
2．ATP与ADP的相互转化
(1)相互转化的反应式为：
(2)ATP形成的能量来源
二、探究酵母菌的呼吸方式
1．说说你对酵母菌的认识。
2．如何检测CO2的产生？
3．如何检测酒精的产生？
三、有氧呼吸
1．写出总反应式
2．过程填空：
四、无氧呼吸
1．反应式
(1)分解成酒精的反应式为：
(2)转化成乳酸的反应式为：
2．过程与有氧呼吸有何异同？
思考 (1)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因和根本原因分别是什么？
(2)呼吸作用分阶段进行有什么意义？
课堂深化探究
一．ATP在能量代谢中的作用
问题:细胞中绝大多数生命活动都是由ATP直接提供能量的。同其他储能物质相比，ATP有何特点？
1．简析ATP的结构
(1)组成元素：
(2)简称：
(3)各字母代表的含义：
(4)结构简式：
2.细胞内的能源物质总结：
（1）主要储存能量物质：
其他储能物质：动物：、
植物：
（2）主要能源物质：
（3）直接能源物质：
（4）最终能源：
思考：1. 生物体内能源物质的是如何转化的？完善图解中的物质和生理过程
思考：2.ATP与RNA在组成上有何关系？
二. ATP和ADP可以相互转化
问题:经测定，一个成年人一天将有40公斤的ATP发生转化，而细胞中的ATP、ADP总量仅有2～10毫克。为满足能量需要，细胞内解决这一矛盾的合理途径是什么？
（1）ATP的来源
（2）ATP与ADP的相互转化
三．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件
反应场所
分解产物
不同点 释放能量
特点
相互联系
特别提醒　
(1)有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。
(2)无氧呼吸只释放少量能量，其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。(3)水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因：无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
(4)原核生物无线粒体，仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等。
四.根据CO2释放量与O2消耗量判断细胞呼吸类型(以细胞呼吸底物为葡萄糖为例)
(1)无CO2释放
(2)CO2释放量＝O2消耗量
(3)CO2释放量>O2消耗量
特别提醒
(1)乳酸菌、动物细胞、马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等，无氧呼吸产物为乳酸，均不产生CO2。
(2)所有生物细胞，呼吸过程中若有H2O生成，一定来自有氧呼吸过程。因为无氧呼吸两种方式均不产生H2O。
五. 影响呼吸速率的因素及实践应用
1．内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量)
(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。
(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
2．外部因素
因素 影响机理（曲线解读） 曲线模型 实践应用
温度
氧气
CO2浓度
H2O
特别提醒　
(1)O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为细胞可进行无氧呼吸。
(2)随着O2浓度的增加，无氧呼吸受到抑制，有氧呼吸也因氧气浓度较低而较弱，细胞呼吸的总强度较低；但后来随着氧气浓度的升高，有氧呼吸逐渐增强，细胞呼吸总强度又增大。
(3)从化学平衡的角度分析，高浓度的CO2在一定程度时可以抑制细胞呼吸。
对应训练
1.(2012·六安模拟)从内地到西藏旅游，到达西藏后很多人会出现乏力现象，原因是在缺氧的环境下细胞呼吸作用的方式发生了改变。下列相关叙述不正确的是( )
A.无氧呼吸增多，导致内环境乳酸增多、pH下降
B.无氧呼吸增强，导致细胞释放的能量减少
C.细胞质基质产生的能量增多，线粒体产生的能量减少
D.由于氧气缺乏，导致第一阶段产生的丙酮酸减少，影响了第二、三阶段的进行
2. (2012 天津模拟)如图为某同学构建的在晴朗白天植物的有氧呼吸过程图，下列说法正确的是( )
A.催化2→3的酶存在于线粒体内膜上
B.产生的8主要用于合成ATP
C.6部分来自叶绿体
D.3全部释放到大气中
3. (易错题)如图表示某植物的非绿色器官呼吸时O2的吸收量和CO2的释放量之间的相互关系，其中线段XY=YZ，则在氧浓度为a时( )
A.有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多
B.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
C.有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多
D.有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等
4.(2012·亳州模拟)如图表示有氧呼吸过程。下列有关说法正确的是( )
A．①②③中数值最大的是①
B．产生①②的场所是线粒体
C．④代表的物质是氧气
D．乳酸菌能完成图示全过程
5. (易错题)下列有关细胞呼吸的叙述中，错误的是( )
①蛔虫进行无氧呼吸
②哺乳动物的成熟红细胞只能进行无氧呼吸
③长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
④发酵和无氧呼吸为同一概念
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
6 (2012·吉林市期末)下图表示某植物种子在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化，则相关的分析错误的是(　　)。
A．氧浓度为a时，只进行无氧呼吸
B．氧浓度为b时，无氧呼吸比有氧呼吸消耗的葡萄糖多
C．氧浓度为c时，较适于贮藏该植物器官
D．氧浓度为d时，细胞产生的ATP全部来自线粒体
7.某同学在研究马铃薯块茎细胞呼吸方式时，设计了如下实验：
实验一：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶A、B中分别放入适量的马铃薯块茎碎屑，如图甲所示。每隔一段时间，从分液漏斗向锥形瓶A中注入适量的过氧化氢溶液，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化(溴麝香草酚蓝水溶液用于二氧化碳的检测，二氧化碳能使该溶液由蓝变绿再变黄)。
实验二：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶C中加入适量的马铃薯块茎碎屑，并向C瓶中充入N2替代锥形瓶中的空气，如图乙所示，一段时间后，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化。
请回答下列问题。
(1)实验一的原理是________________；当实验一中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由绿变黄时，是否可以说明马铃薯的呼吸作用在逐渐增强？________________，为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知植物细胞无氧呼吸有两种类型，一种是能够产生酒精的无氧呼吸，另一种是能够产生乳酸的无氧呼吸。并且马铃薯块茎在只有N2的条件下可以进行无氧呼吸。则实验二的目的是________________________________________________________________________；
若实验二中溴麝香草酚蓝水溶液________________，则说明马铃薯块茎细胞进行的是产生乳酸的无氧呼吸，其反应式为
________________________________________________________________________。
(3)实验一和实验二在设计上均有不够严谨之处，可能会干扰对马铃薯块茎细胞呼吸类型的判断，请给予修正。_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
修正的理由是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验探究
下图为“探究酵母菌的呼吸作用方式”的实验装置图，请据图分析：
(1)A瓶加入的试剂是______________，其目的是______________________ ____________________________。
(2)C瓶和E瓶加入的试剂是__________________________，其作用是____________________。
(3)图中装置有无错误之处，如果有，请在图中加以改正。
(4)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，其原因是
________________________________________________________________________。
(5)请写出连通后D瓶中的反应式_______________________________________ _________________________________
限时训练
题组一 ATP的相关知识
1.下列有关ATP的叙述中，正确的是( )
A.把酵母菌的培养条件从有氧改为无氧时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
B.甘油分子由小肠腔进入小肠绒毛上皮细胞的过程中，细胞消耗ATP的量增加
C.C3还原的过程中，叶绿体基质内产生ADP的量增加
D.酒精发酵和乳酸发酵产生等量ATP时，细胞内生成的CO2量相等
2．下列关于ATP的叙述，与事实不符的是 (　　)
A．合成ATP所需的能量由磷酸提供
B．细胞质和细胞核中都有ATP分布
C．ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸
D．正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
3．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象能够说明 (　　)
①ATP中远离A的P容易脱离
②32P标志的ATP是重新合成的
③ATP是细胞内的直接能源物质
④该过程中ATP既有合成又有分解
A．①②③④　　　　　 　　 B．①②③
C．①②④ D．②③④
题组二 细胞呼吸
4.甲酵母菌进行有氧呼吸，乙酵母菌进行发酵，若它们消耗了等量的葡萄糖，则它们放出的二氧化碳和吸入的氧气的体积之比是( )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶3 D.4∶3
5.检验绿色植物在呼吸过程中放出CO2，以下哪项实验条件是必要的( )
A.要用一株叶子多的植物
B.要在黑暗条件下实验
C.把植物淹没在水中
D.用一株幼小植物
6.下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A.细胞呼吸必须在酶的催化下进行
B.人体肌肉组织细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸
C.酵母菌在进行细胞呼吸时一定释放CO2
D.叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行细胞呼吸
7．下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是( )
A．①②④中能量数值最大的是②
B．③代表的物质是氧气
C．产生①②的场所是线粒体
D．部分原核生物能完成图示全过程
8．一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。下列叙述错误的是( )
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量(mol) 0.9 1.3 1.5 3.0
产生酒精的量(mol) 0.9 0.7 0.6 0
A.氧浓度为a时，只进行无氧呼吸
B．氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为0.6 mol
C．氧浓度为c时，消耗的葡萄糖中有50%用于酒精发酵
D．氧浓度为d时，只进行有氧呼吸
题组三 应用提升
9．下列各项应用中，主要利用无氧呼吸原理的是( )
A．利用葡萄、粮食和酵母菌制酒
B．提倡慢跑等健康运动
C．稻田定期排水
D．光下适当增加作物环境中的二氧化碳浓度
10．四川南充果农将广柑贮藏于密闭的土窑中，贮藏时间可以达到4～5个月之久；哈尔滨等地利用大窑套小窑的办法，可使黄瓜贮存期达到3个月，这种方法在生物学上称为“自体保藏法”。下列关于“自体保藏法”说法正确的是( )
A．自体保藏法是一种简便的果蔬贮藏法，但其易受外界环境的影响
B．自体保藏法的原理是依靠果蔬呼吸释放的二氧化碳抑制自身的呼吸作用
C．在密闭环境中，二氧化碳浓度越高，贮藏效果越好
D．在自体保藏法中如能控温1～5℃，贮藏时间会更长
11.(18分)(探究创新题)如图为酵母菌无氧呼吸实验装置图，请据图回答：
(1)本实验主要验证________________________________________________。
(2)盛有清水的试管在此发酵实验中的作用是___________________________
____________________________________。
(3)容器中溶液A一般是指__________，发酵实验过程中，盛清水试管和盛溶液A试管的现象分别是________________________；_____________________。
(4)随着时间推移，盛清水的试管现象最终消失，这是因为_______________，此时测定烧瓶中溶液的成分应该是____________________________________。
(5)要用煮沸又冷却的葡萄糖溶液的原因是_____________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(6)如用乳酸菌代替酵母菌，溶液A的现象是___________________________，请说明理由(用有关化学反应式表示)_________________________________。
12.如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答问题。
(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)________点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是________________________________________________________________________。
(3)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。
(4)若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比________(填“一样多”或“更多”或“更少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________。
(5)在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是________________________________________________________________________。
你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度，更有利于蔬菜的运输，试说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
高考真题体验
1.（2012年上海）25．图9表示细胞内葡萄糖分解的反应式。下列关于该过程的说法正确的是
A．只发生在细胞有氧时 B．只发生在细胞缺氧时
C．只发生在线粒体内 D．只发生在细胞质基质内
2.(2012年江苏) 23. 下图表示细胞呼吸作用的过程，其中 1~3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质，下列相关叙述正确的是（ ）
A.1 和 3 都具有双层生物膜
B.1 和 2 所含酶的种类不同
C.2 和 3 分别都能产生大量 ATP
D.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
3.（2012安徽）29．（10分）为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A-F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）
试管编号 加入的物质[来源:z&zs&] 细胞质基质A B 线粒体C D 酵母菌E F[来
葡萄糖 - + - + + +
丙酮酸 + - + -[来 - -
氧气 + - + - + -
注：“+”表示加入了适量的相关物质，“-”表示未加入相关物质
（1）会产生CO2和H2O的试管有 ，会产生酒精的试管有 ，根据试管 的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。（均填试管编号）
（2）有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4-二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在 的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解 （填“能”或“不能”）继续进行。
4.(2012年四川) (13分）研究表明，癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，据图分析回答问题：
（l）图中A代表细胞膜上的 。葡萄糖进入癌细胞后，在代谢过程中可通过
作用形成非必需氨基酸，也可通过形成五碳糖进而合成 作为DNA复制的原料。
（2）在有氧条件下，癌细胞呼吸作用的方式为 。与正常细胞相比，①-④ 过程在癌细胞中明显增强的有 （填编号），代谢途径发生这种变化的意义在于能够 ，从而有利于癌细胞的增殖。
（3）细胞在致癌因子的影响下， 基因的结构发生改变而被激活，进而调控 _____________的合成来改变代谢途径。若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的过程 （填编号）不宜选为作用位点。
5.(2011·江苏卷)下图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题。
(1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是________；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为________。
(2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖被大量消耗外，还有________、________。
(3)在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有________________、________________。
(4)某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，原因可能有________________、________________和用血球计数板计数时出现错误等。
6.(2011·安徽卷)某种蔬菜离体叶片在黑暗中不同温度条件下呼吸速率和乙烯产生量的变化如图所示，t1、t2表示10～30 ℃之间的两个不同温度。下列分析正确的是(　　)。
A．与t1相比，t2时呼吸速率高峰出现时间推迟且峰值低，不利于叶片贮藏
B与t2相比，t1时乙烯产生量高峰出现时间提前且峰值高，有利于叶片贮藏
C．t1、t2条件下呼吸速率的变化趋势相似，t1>t2，t1时不利于叶片贮藏
D．t1、t2条件下乙烯产生量的变化趋势相似，t17.(2011·山东卷)某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是(　　)。
A．滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果
B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
8．(2011·海南单科，3)关于细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)。
A．种子风干脱水后呼吸强度增强
B．土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸
C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖
D．小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱
9．(2010·天津卷)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是(　　)。
①叶绿体基质　②类囊体薄膜　③线粒体基质　④线粒体内膜
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
10．(2010·全国新课标)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是(　　)。
A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D．质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
11．(2009·广东生物，4)利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于(　　)。
A．降低呼吸强度 B．降低水分吸收
C．促进果实成熟 D．促进光合作用
12．(2009·江苏生物，11)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙两组实验，实验装置如右图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势是(　　)。
13．(2009·天津理综，6)按下表设计进行实验，分组后，在相同的适宜条件下培养8～10小时，并对实验结果进行分析。下列叙述正确的是(　　)。
材料 取 样 处 理 分 组 培养液 供氧情况
适宜浓度酵母菌液 50 mL 破碎细胞(细胞不完整) 甲 25 mL 75 mL 无氧
乙 25 mL 75 mL 通氧
50 mL 未处理 丙 25 mL 75 mL 无氧
丁 25 mL 75 mL 通氧
A.甲组不产生CO2而乙组产生
B．甲组的酒精产量与丙组相同
C．丁组能量转换率与丙组相同
D．丁组的氧气消耗量大于乙组
14．(2009·福建理综，26，Ⅰ)右图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。
(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 ①________________
B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ②________________ 加入石蜡油，铺满液面
(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是________________，这是控制实验的________变量。
(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
C ③____________ ④____________ 加入石蜡油，铺满液面
(4)实验预期：在适宜条件下实验，30 min后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：________(用“<、＝、>”表示)，则假设成立。
学案12细胞的能量“通货”------ATP
ATP的主要来源------细胞呼吸
答案与解析
基础自查
一．细胞的能量通货——ATP
1．ATP的结构和功能
(1) ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其结构简式是A—P～P～P，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个磷酸基团，两个高能磷酸键，ATP分子中大量的化学能储存在高能磷酸键中。
(2) ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，直接给细胞生命活动提供能量。
2． (1)相互转化的反应式为：
(2)ATP形成的能量来源
①在动物、人、真菌和大多数细菌中，ATP来自于细胞呼吸释放的能量。
②绿色植物的光合作用和细胞呼吸都形成ATP。
二、探究酵母菌的呼吸方式
1．酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
2．可使用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液，CO2可使后者发生的颜色变化是由蓝变绿再变黄。
3．检测酒精的产生：可使用橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下其与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
三、1.C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
2．细胞质基质 葡萄糖丙酮酸＋[H]＋ATP 少量 线粒体基质 丙酮酸＋H2OCO2＋[H]＋ATP 少量 线粒体内膜 [H]＋O2H2O＋ATP 大量
三、有氧呼吸
1．反应式： 1.C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
2．细胞质基质 葡萄糖丙酮酸＋[H]＋ATP 少量 线粒体基质
丙酮酸＋H2OCO2＋[H]＋ATP 少量 线粒体内膜 [H]＋O2H2O＋ATP 大量
四、1.(1)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量
(2)C6H12O62C3H6O3＋少量能量
2．酒精和CO2或乳酸 细胞质基质
思考 (1)直接原因是催化反应的酶不同，根本原因是控制酶合成的DNA不同。
(2)可使能量逐步释放，对保持生物体的体温稳定有重要意义。
课堂深化探究
一．ATP在能量代谢中的作用
1．ATP的结构简析
(1)组成元素：C、H、O、N、P。
(2)简称：三磷酸腺苷。
(3)各字母代表的含义：A——腺苷(腺嘌呤＋核糖)；P——磷酸基团；～——高能磷酸键。
(4)结构简式：A—P～P～P(远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成)。
2.．细胞内的能源物质总结：
（1）脂肪
其他储能物质：动物：糖原
植物：淀粉
（2）主要能源物质：糖类
（3）直接能源物质：ATP
（4）最终能源：太阳光能
思考：1. 氧化分解 ATP 直接供能
2.ATP分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。
二. 1.（1）
（2）
特别提醒：　酶1、酶2不同：酶1——合成酶，酶2——水解酶。
转化式：ADP＋Pi＋能量ATP
(1)ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡中。
(2)ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中的所需酶、能量的来源和去路和反应场所都不完全相同。但是物质是可循环利用的。
(3)ATP的形成需要满足4个条件：2种原料(ADP和Pi)、能量和酶。另外合成ATP的过程中有水生成。
三．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2，需要酶和适宜的温度
反应场所 第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内 全过程都在细胞质基质中
分解产物 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸
不同点 释放能量 释放大量能量 释放少量能量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没完全释放
相互联系 其实质都是分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要；第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同
四. (1) 细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，本类呼吸在密闭空间内不引起气压的变化。
(2) 细胞只进行有氧呼吸或同时进行产生乳酸的无氧呼吸和有氧呼吸，由C6H12O6＋6O2＋6H2O12H2O＋6CO2＋能量及C6H12O62C3H6O3＋能量，可以看出，反应过程中O2消耗量与CO2释放量相等，此时如在密闭的空间内，细胞呼吸也不引起气压变化。
(3) 细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸及有氧呼吸两种呼吸方式。
C6H12O6＋6O2＋6H2O12H2O＋6CO2＋能量及C6H12O62CO2＋2C2H5OH＋能量，当有氧呼吸和无氧呼吸强度相等时，＝；若>，无氧呼吸强度比有氧呼吸强，反之，有氧呼吸强度强。
五.
因素 影响机理 曲线模型 实践应用
温度 影响呼吸酶的活性：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，呼吸受抑制 ①低温下贮存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量
氧气 氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。) 适当降低氧气浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间
CO2浓度 增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释 在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度，可提高保鲜效果
H2O 在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱 将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间
对应训练
1.【解析】选D。无氧呼吸是在细胞质基质内进行的，缺氧时无氧呼吸增强，细胞质基质产生的能量增多，线粒体产生的能量减少；无氧呼吸产生的乳酸增多、pH下降。有氧呼吸第一阶段产生丙酮酸的多少与氧气无关，影响第三阶段进行的因素是氧气含量，D项错误。
2.【解题指南】
(1)知识储备：①明确有氧呼吸的原料和产物。
②掌握有氧呼吸各阶段的场所。
(2)解题关键：
判断有氧呼吸产物3、7、8的名称，由此推出5→7为有氧呼吸的第三阶段，2→3为有氧呼吸的第二阶段。
【解析】选C。从图中判断1～8依次是葡萄糖、丙酮酸、CO2、H2O、［H］、O2、H2O和能量。丙酮酸产生CO2是有氧呼吸的第二阶段，在线粒体基质中进行；有氧呼吸产生的能量约40%储存在ATP中，其余的以热能的形式散失；在晴朗的白天，植物光合作用很强，不仅充分利用了线粒体产生的CO2，还要从外界吸收CO2，同时其产生的O2除了供线粒体利用外，还有剩余，释放到大气中。
3.【解析】选B。据图分析：在氧浓度为a时既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；XY=YZ，说明有氧呼吸吸收的O2(也反映此时的有氧呼吸释放的CO2的量)等于无氧呼吸释放的CO2的量，据此不难得出A、C、D项是错误的。
【方法技巧】根据数值巧判断细胞呼吸类型
(3)若有H2O产生，一定是有氧呼吸。
4.【解析】选C。①②③表示有氧呼吸过程中三个阶段释放的能量，其中第三阶段［H］和④氧气结合反应，释放的能量③最多；有氧呼吸第一阶段是在细胞质基质中进行的，第二、三阶段在线粒体中进行，所以产生①的阶段在细胞质基质，产生②③的阶段在线粒体中；乳酸菌是厌氧生物，不进行有氧呼吸，只进行无氧呼吸。
5.【解析】选C。蛔虫是营寄生生活的动物，线粒体退化，进行无氧呼吸；人体产生的CO2是有氧呼吸的产物，而无氧呼吸的产物是乳酸；发酵是微生物的无氧呼吸，高等生物的无氧呼吸不能称为发酵。
【误区警示】本题四个选项均可能误选。首先认为动物细胞全进行有氧呼吸，误选①②；其次认为人体无氧呼吸产生CO2而排除③；最后由于不明确发酵的概念而排除④。
6.解析　分析图形，a时氧浓度为0，只进行无氧呼吸；b时，有氧呼吸产生CO2为3，消耗葡萄糖的量为0.5，无氧呼吸产生CO2量为8－3＝5，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为2.5；氧浓度为c时，呼吸产生CO2量最少，则消耗有机物最少，较适于贮藏；氧浓度为d时，细胞进行有氧呼吸，产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。
答案　D
7.解析　(1)马铃薯块茎中含有过氧化氢酶，催化过氧化氢分解产生O2，以此促进马铃薯块茎进行有氧呼吸。CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液发生颜色变化。
(2)马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2，故不能使溴麝香草酚蓝水溶液变色。
(3)微生物的呼吸作用会干扰实验结果。
答案　(1)马铃薯块茎细胞中含有过氧化氢酶，可催化过氧化氢分解产生氧气；在有氧条件下，马铃薯块茎细胞可以进行有氧呼吸，产生的二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄　不能　溶液的颜色由绿变黄可能是实验时间较长，马铃薯产生的CO2总量较多引起的(或其他合理答案也可)　(2)探究马铃薯无氧呼吸的类型　不变色　C6H12O62C3H6O3＋少量能量　(3)实验前应对马铃薯块茎进行消毒；B瓶和C瓶组装之前均应做灭菌处理(合理即可)　不同的微生物具有不同的呼吸类型，它们的存在会干扰实验结果
实验探究
答案：(1)NaOH溶液 使进入B瓶的空气先经过NaOH处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰
(2)澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液) 检测CO2的产生
(3)如图所示
(4)D瓶封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，再连通E瓶，就可以确保通入澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)的CO2完全是由酵母菌无氧呼吸所产生的
(5)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量
解析 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生CO2和H2O；在无氧条件下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。甲、乙装置分别用于检测有氧和无氧条件下是否产生CO2。(1)A瓶加入NaOH溶液，可吸收空气中的CO2，避免对实验结果的干扰。(2)C、E瓶用于检测CO2的产生，可用澄清石灰水(有CO2产生时溶液变混浊)或溴麝香草酚蓝水溶液(有CO2产生时溶液颜色由蓝变绿再变黄)。(3)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，这是为了消耗掉瓶中的O2，创造无氧环境。(4)酵母菌在无氧条件下的呼吸产物是酒精和CO2。
限时训练
题组一 ATP的相关知识
1【解析】选C。酵母菌是兼性厌氧型生物，将其培养条件从有氧改为无氧时，细胞中ATP与ADP的含量仍处于动态平衡。甘油分子通过自由扩散由小肠腔进入小肠绒毛上皮细胞，不产生也不消耗能量。C3还原的过程中，消耗ATP，叶绿体基质内产生ADP的量增加。乳酸发酵不产生CO2。
2解析：在光合作用过程中，合成ATP所需的能量来自光能，而在呼吸作用过程中合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能；ATP在细胞中分布很广，细胞质和细胞核中都有ATP分布；ATP是由一个腺嘌呤、一个核糖和三个磷酸组成的；生物体内ATP与ADP处于动态平衡状态。
答案：A
3解析：被标记的32P在ATP中出现，但ATP含量变化不大，说明ATP既有合成也有分解。因放射性出现在ATP的末端磷酸基团，说明该磷酸基团容易脱离，否则就不会有放射性出现。
答案：C
题组二 细胞呼吸
4.【解析】选D。根据酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，甲酵母菌进行有氧呼吸时，放出的二氧化碳和吸入的氧气的体积之比相等，而乙酵母菌只放出二氧化碳，不消耗氧气，所以二氧化碳∶氧气=(6+2)∶(6+0)=4∶3。
5.【解析】选B。植物在光合作用过程中要吸收CO2，会对实验结果造成影响，故应在黑暗条件下进行。
6.【解析】选D。细胞呼吸是活细胞进行的一项生命活动，需要在酶的催化作用下进行；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物均有CO2；叶肉细胞在光照下既进行光合作用，也进行细胞呼吸。
7．D [题干以图解方式呈现有氧呼吸的三个阶段，据图解可推知①②④分别是三个阶段中的能量值，③代表H2O，⑤代表O2。A不正确，因为第三阶段产生的能量最多；C不正确，因为第一阶段是在细胞质基质中完成的。原核生物有的利用细胞膜内侧附着的酶结构完成有氧呼吸全过程。]
8．C [无氧呼吸时，酵母菌产生的酒精与CO2的摩尔数相等。氧浓度为b时，共产生CO2 1.3 mol，其中无氧呼吸产生0.7 mol，则有氧呼吸产生0.6 mol；a浓度时，所有CO2都是无氧呼吸产生的，没有进行有氧呼吸；氧浓度为c时，产生酒精0.6 mol，则无氧呼吸放出的CO2为0.6 mol，而CO2释放总量为1.5 mol，因此有氧呼吸放出的CO2为0.9 mol，根据无氧呼吸反应式可知，0.3 mol葡萄糖用于无氧呼吸，根据有氧呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖量为0.15 mol，则酒精发酵所占比例为×100%＝67%；d浓度时，不产生酒精，说明不进行无氧呼吸。]
规律方法 呼吸作用方式的判断
(1)如果某生物产生CO2的量和消耗O2的量相等，则该生物进行有氧呼吸；
(2)如果某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸；
(3)如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多，则两种呼吸方式都进行；
(4)如果某生物无O2的吸收和CO2的释放，则该生物只进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡；
(5)无氧呼吸的产物中没有水，如果在呼吸作用的产物中有水，一定是进行了有氧呼吸 。
题组三 应用提升
9．A [酵母菌利用葡萄、粮食进行无氧呼吸产生酒精。慢跑和稻田定期排水都是利用了细胞的有氧呼吸。光下适当增加CO2浓度可促进作物的光合作用。]
10．ABD [密闭环境中，二氧化碳浓度越高，有氧呼吸被抑制地越彻底，但无氧呼吸的强度会增大，无氧呼吸消耗的有机物会更多，其产物酒精还会伤害植物细胞。]
方法点拨 水果、蔬菜、粮食的储存条件
粮食的贮藏条件为：低温、低氧、干燥，以降低细胞呼吸对有机物的消耗，还要定期通风，排热排湿；水果蔬菜的储存要考虑保鲜，其储存条件为：低温、低氧，适宜的湿度。
11.【解析】酵母菌进行无氧呼吸，首先要除去O2，可通过加热煮沸；酶需要适宜的温度，温度太高酶会变性失活，因而要用煮沸又冷却的葡萄糖溶液；为避免盛溶液A的试管中的O2进入圆底烧瓶，特设盛清水的试管过滤；无氧呼吸产生酒精和CO2，气体CO2一般用澄清的石灰水来检测，当CO2经过盛清水的试管时，会有气泡冒出；当烧瓶内葡萄糖逐渐耗尽时，盛清水的试管内有气泡冒出的现象则会消失；若用乳酸菌代替酵母菌，则溶液A无混浊现象，原因是乳酸菌进行无氧呼吸只产生乳酸，不产生CO2。
答案：(1)酵母菌无氧呼吸可产生CO2
(2)进一步过滤氧气，防止盛溶液A的试管中的氧气进入圆底烧瓶抑制酵母菌发酵
(3)澄清石灰水 有气泡冒出 溶液变混浊
(4)葡萄糖逐渐耗尽 酒精溶液
(5)煮沸的目的是为了排尽圆底烧瓶中原有的空气，为酵母菌发酵营造无氧环境；冷却是为了避免酵母菌酶在高温下失活，为酵母菌提供发挥最高活性而需要的适宜温度
(6)无混浊现象
12.解析　本题以细胞呼吸的两种类型为核心命题点，考查了有氧呼吸、无氧呼吸随O2浓度变化的特点，综合考查了学生解读曲线、根据已知曲线画未知曲线的能力以及解决相关实际问题的能力。解题时应注意：Q点只进行无氧呼吸，P点只进行有氧呼吸，B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，此时更有利于蔬菜运输。
答案　(1)氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制　(2)P　氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量
(3)如图(点线)所示(所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在x轴上的投影点)。
(4)一样多　
(5)降低氧浓度，减少有机物的消耗　R　此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗最少
高考真题体验
1.【答案】D
【解析】图中表示的细胞内葡萄糖分解的反应式为呼吸作用的第一阶段，无论有氧呼吸还是无氧呼吸，都是在细胞质基质中进行。
2.【答案】BD
【解析】图中的1为细胞质基质，2为线粒体基质，3为线粒体内膜，甲为丙酮酸，乙为[H]。有氧呼吸的第一、二阶段产生ATP较少，第三阶段能产生大量的ATP。
3.【答案】(1)C、E B、F B、D、F
（2）线粒体内膜 能
【解析】（1）由题可知，A试管中不能进行呼吸作用，B试管中进行了无氧呼吸，能够产生酒精和CO2，C试管中能够进行呼吸作用的第二、三阶段，能产生水和CO2，D试管中不能进行呼吸作用，E试管中能进行有氧呼吸，F试管中能进行无氧呼吸。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，该过程是在线粒体内膜进行的，2，4-二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在线粒体内膜的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解能继续进行。
4.【答案】II．（1）载体蛋白 氨基转换 脱氧核苷酸有氧呼吸和无氧呼吸 ①②③ 产生大量的中间产物，为合成DNA和蛋白质等重要物质提供原料
（3）原癌 酶 ①④
【解析】II．（1）因为图中A能在细胞膜上协助葡萄糖进入细胞膜，所以可以推断其应该是载体蛋白；在代谢的过程，氨基酸向其他氨基酸转换必须通过转氨基作用；DNA的基本单位是脱氧核苷酸，即其合成原料。
（2）癌细胞也有线粒体的存在，所以在有氧的条件下进行有氧呼吸；而癌细胞的代谢比较旺盛，需要大量的大分子物质合成材料，所以相比正常细胞，癌细胞内①②③会加强。
（3）细胞癌变，是由于原癌基因和抑癌基因发生突变引起的，原癌基因的结构改变，会导致大量酶合成，而使得细胞代谢失控。抑制机体内的癌细胞代谢，不应该对正常细胞的代谢造成大的影响，图中代谢过程①④是所有正常细胞都有可能大量进行的，所以不宜作为作用点。
5.解析　(1)图中曲线AB段无乙醇产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，其场所是细胞质基质和线粒体；BC段有乙醇产生，说明酵母菌既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸。(2)从C点开始，由于葡萄糖被大量消耗，乙醇含量升高，二氧化碳增加导致培养液的pH下降，致使酵母菌种群数量开始下降。(3)在T1～T2时段，一方面酵母菌种群数量增加，另一方面酵母菌细胞无氧呼吸强度迅速增加，致使单位时间内酵母菌消耗葡萄糖的量迅速增加。(4)图中酵母菌种群数量是在不同时段、多次取样的平均值，若在T3时取样统计其种群数量高于D点对应的数量，可能的原因是取样时培养液未充分摇匀，从底部取样了；或是没有染色，将已死亡的酵母菌菌体也计算在内等。
答案　(1)细胞质基质和线粒体　有氧呼吸和无氧呼吸　(2)乙醇含量过高　培养液的pH下降　(3)酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少　酵母菌种群数量增多　(4)取样时培养液未摇匀，从底部取样　未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体
6.解析　依图示可知，与t2相比，t1温度条件下，叶片的呼吸速率和乙烯产生量的高峰出现时间提前且峰值高，不利于叶片贮藏。
答案　C
7解析　酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，此过程受温度影响，试管中加水是为了创造无氧环境，A、B、C正确。被分解的葡萄糖中的能量一部分转移到ATP中，一部分以热能的形式散失，还有一些存留在酒精中，D错。
答案　D
8.解析　种子风干脱水后呼吸强度减弱；土壤淹水，导致根系因缺氧而发生无氧呼吸；破伤风杆菌属于厌氧型细菌，无氧条件下才能大量繁殖；种子萌发过程中有氧呼吸逐渐增强。
答案　B
9.解析　绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，必须首先与植物体内的C5(一种五碳化合物)结合，形成C3(一种三碳化合物)，这个过程称为CO2的固定，CO2的固定属于光合作用暗反应，暗反应阶段发生在叶绿体基质中。有氧呼吸过程分三个阶段，第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的ATP，所以在叶肉细胞中，CO2的产生场所是线粒体基质。
答案　A
10.解析　无氧呼吸的最终产物应该是乳酸或者酒精和二氧化碳。有氧呼吸前两阶段产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。无氧呼吸不需要O2参与，但是并没有[H]的积累，[H]只在细胞质基质中参与反应，产生了无氧呼吸的产物。质量相同的脂肪和糖类，脂肪所储存的能量更多，因此脂肪是主要的储能物质。
答案　D
11解析　较高浓度的CO2能够抑制细胞的呼吸作用。
答案　A
12.解析　主要考查酵母菌的呼吸作用方式，在有氧气的情况下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸。实验刚开始注射器中乙组有氧气，所以能进行有氧呼吸，产生的二氧化碳多，甲组只进行无氧呼吸产生的二氧化碳少。
答案　A
易错点评　对题设实验装置所含信息理解不到位或对实验原理不明确是此题做错的主要原因。关键信息：甲装置脱气进行无氧呼吸，乙装置不脱气，进行有氧呼吸。
13.解析　酵母菌在有氧的条件下能将葡萄糖分解成CO2和水，无氧的条件下将葡萄糖分解成CO2和酒精。依题意，甲组、丙组进行无氧呼吸，乙组、丁组进行有氧呼吸。甲组、乙组两组都产生CO2；由于甲组细胞不完整，甲组的酒精产量较丙组少；丁组能量转换率较丙组高；丁组的氧气消耗量大于乙组。
答案　D
14.解析　考查探究酵母菌在有氧条件下和无氧条件下呼吸作用放出热量的情况。分析表中相关内容，考虑到实验要遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则，因此①处应填“不
加入石蜡油”，②处应填“加入10 g活性干酵母”。B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气，这样来控制实验的自变量。要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C，因此应设计成空白对照，即③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液，④不加入活性干酵母。因为有氧条件下比无氧条件下呼吸作用放出热量多，因此，装置A、B、C温度大小关系是A>B>C。
答案　(1)①不加入石蜡油　②加入10 g活性干酵母
(2)去除氧气　自　(3)③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液　④不加入活性干酵母　(4)A＞B＞C
www.
生命活动
热能（散失）
能源物质
( )
_____中的化学能
( )

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