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第11周 细胞的能量“货币”ATP和细胞呼吸原理的应用
1.下列有关ATP的说法,正确的是(　　)
A.放能反应一般与ATP的水解反应相联系 B.正常细胞ATP与ADP的比值相对稳定
C.ATP为各项生命活动供能时需同时水解所有的磷酸基团 D.催化ATP合成和水解的是一种蛋白酶
2.短跑运动员在比赛过程中,其骨骼肌细胞中ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给,该过程肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.一个ATP分子由一个核糖核苷酸与三个磷酸基团组成
B.运动员在短跑时,所需要的能量是由ATP直接提供的
C.a→b过程ATP含量下降可能是因为肌细胞中没有ATP的合成
D.b→c过程只有ATP的合成,没有ATP的分解
3.电鳐一次放电电压可达300～500 V,足以把附近的鱼电死。据计算,1万条电鳐的电能聚集在一起,足够使1列电力机车运行几分钟。电鳐的发电需要消耗体内的ATP。如图是ATP的结构及合成与水解反应,下列相关叙述错误的是(　　)
A.图2反应向右进行时,图1中的c特殊化学键断裂释放出能量和磷酸
B.电鳐细胞中图2反应向左进行时,所需的能量不可能来源于光合作用
C.ATP与ADP相互转化迅速,细胞中储存大量ATP以满足对能量的需求
D.图2反应向右进行时与细胞吸能反应相关联
4.秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料(乙醇)的原料。某兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图)。下列叙述正确的是(　　)
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶中的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO2
C.在酵母菌培养液中加斐林试剂后出现砖红色沉淀
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
5.有氧呼吸过程中,CO2的产生和释放出大量能量的阶段分别是(　　)
A.第一和第二阶段 B.第一和第三阶段 C.第二和第三阶段 D.第三和第一阶段
6.下列有关细胞呼吸的叙述,错误的是(　　)
A.线粒体内膜上的酶可以参与[H]与氧反应形成水的过程
B.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
C.酵母菌无氧呼吸会产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
D.通气不足的酵母菌液过滤后,向滤液中加入重铬酸钾的浓硫酸溶液后变为灰绿色
7.下列关于细胞呼吸原理及其应用的叙述,错误的是(　　)
A.农田被水淹后及时排涝可以防止作物烂根 B.利用酵母菌酿酒需要进行密封
C.储藏蔬菜或水果需要低温、无氧环境,可降低有机物的消耗
D.用透气的纱布包扎伤口可以抑制厌氧菌的繁殖
8.细胞有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水,2,4二硝基苯酚(DNP)对该过程没有影响,但能抑制ATP合成。下列叙述正确的是(　　)
A.DNP不会影响有氧呼吸的第一阶段 B.DNP主要在线粒体基质中发挥作用
C.DNP作用于肌细胞时线粒体内膜上散失的热能将增加
D.DNP能抑制人体血液中葡萄糖进入红细胞,进而抑制细胞有氧呼吸过程
9.西瓜果实从生长停止到开始进入衰老之间的时期,其细胞呼吸会突然增强至原来的十数倍,果实成熟到一定程度后细胞呼吸又突然减弱,果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是(　　)
A.细胞呼吸突然增强后,果实中有机物的总量开始增加 B.低O2或高CO2处理有利于西瓜的储藏
C.细胞呼吸减弱时,呼吸作用第一阶段产生的CO2减少 D.细胞无氧呼吸增强时,果实内乳酸含量上升
10.长期浸水会导致树根变黑腐烂。树根从开始浸水到变黑腐烂的过程中,细胞呼吸速率的变化曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降 B.Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升
C.Ⅲ阶段曲线下降的主要原因与Ⅰ阶段不同 D.细胞在a时的有氧呼吸强度小于在b时的有氧呼吸强度
11.如图是生物体内葡萄糖分解代谢过程示意图,据图回答下列问题。
(1)图中物质A是　　　　,过程①发生的场所是　　　　　　　。
(2)过程②发生的条件是　　　　,真核细胞中过程　　　　(填序号)发生在线粒体中,而蓝细菌细胞中该过程发生在　　　　　　　和细胞膜上。
(3)图中能在人成熟红细胞中发生的过程有　　　　(填序号,下同),能在人肌肉细胞中发生的过程有　　　　。
(4)苹果储藏久了会有酒味产生,其原因是　　　　　　　,而马铃薯块茎细胞缺氧时却不产生酒精,原因是　　　　　　　　　　　　。不同种类细胞无氧呼吸产物的差异是　　　　　　　　　　　　　引起的。
(5)在进行种子安全储藏时,通常采用低氧(如充入一定的N2或CO2)、低温、一定湿度等条件储藏,选择低温、低氧的主要原因是 　。
1.B解析:放能反应一般与ATP的合成反应相联系;ATP和ADP不停转化,维持细胞的能量供应,所以正常细胞ATP与ADP的比值相对稳定;ATP为各项生命活动供能时需水解远离腺苷的那个磷酸基团,生成ADP;酶具有专一性,蛋白酶是一种催化蛋白质水解的酶。
2.B解析:一个ATP分子由一个核糖核苷酸与两个磷酸基团组成;a→b过程ATP含量下降可能是因为肌细胞大量消耗ATP,导致其分解速率大于合成速率;b→c过程有ATP的合成与分解且合成速率大于分解速率。
3.C解析:图2反应向右进行时,即ATP水解时,图1中远离腺苷的c特殊化学键断裂释放出能量和磷酸基团;电鳐细胞中,图2反应向左进行时,即ATP合成时,所需的能量来自细胞呼吸;细胞中ATP含量很少,但ATP与ADP相互转化迅速,以满足对能量的需求;图2反应向右进行时,即ATP水解,能释放能量,是放能反应,其释放的能量用于其他吸能反应,与细胞中其他吸能反应相关联。
4.D解析:应在充分反应之后向甲瓶中加入橙色的酸性重铬酸钾溶液检测乙醇生成;乙瓶的溶液由蓝色变成绿色再变成黄色,表明酵母菌已产生了CO2;在酵母菌培养液中加斐林试剂后,需要水浴加热才能出现砖红色的沉淀;由于培养液中葡萄糖含量一定,因此增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量。
5.C解析:有氧呼吸过程分为三个阶段,第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP,发生在细胞质基质中;第二阶段是丙酮酸和水反应产生CO2和[H],合成少量ATP,发生在线粒体基质中;第三阶段是氧气与[H]结合形成水,合成大量ATP,发生在线粒体内膜上,由此可见,有氧呼吸过程中,CO2的产生和释放出大量能量的阶段分别是第二和第三阶段。
6.B解析:线粒体内膜上可以发生有氧呼吸的第三阶段,即氧气和[H]反应生成水,故线粒体内膜上的酶可以参与[H]与氧反应形成水的过程;线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程是有氧呼吸第二阶段,该阶段不需要氧气参与;酵母菌无氧呼吸会产生CO2使溴麝香草酚蓝溶液变黄;酸性的重铬酸钾可用于检测酒精,两者反应呈灰绿色,通气不足的酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精,酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后会变为灰绿色。
7.C解析:农田被水淹要及时排涝,否则根部缺氧进行无氧呼吸产生酒精,导致烂根,从而影响产量;酵母菌无氧呼吸能产生酒精,因此,酿酒需要进行密封;低温、低氧能降低呼吸作用,减少有机物的消耗,一定的水分能保持蔬菜新鲜,故果蔬的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存;用透气的纱布包扎伤口可以抑制厌氧菌的繁殖,避免厌氧菌感染伤口。
8.C解析:有氧呼吸第一阶段能产生ATP,因此DNP会影响有氧呼吸第一阶段;根据题意,DNP主要在线粒体内膜中发挥作用,抑制有氧呼吸第三阶段中ATP的合成;DNP作用于肌细胞,使线粒体内膜的酶无法催化形成ATP,能量以热能形式散失,故线粒体内膜上散失的热能将增加;葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,不需要消耗能量,故DNP对葡萄糖进入红细胞过程无影响。
9.B解析:细胞呼吸突然增强,消耗的有机物增加,果实中有机物的总量减少;低O2或高CO2处理,能降低呼吸速率,减少有机物的消耗,有利于西瓜的储藏;西瓜果实细胞呼吸的第一阶段产物是丙酮酸和[H],不产生CO2;西瓜果实细胞无氧呼吸产生的是酒精和CO2,不是乳酸。
10.D解析:Ⅰ阶段,由于长期浸水土壤中氧气浓度降低,细胞有氧呼吸的速率下降;Ⅱ阶段随氧气浓度的进一步降低,对无氧呼吸的抑制作用减弱,细胞的无氧呼吸速率上升;Ⅰ阶段呼吸速率下降是由于氧气浓度降低,有氧呼吸速率降低和无氧呼吸由于氧气存在受抑制,Ⅲ阶段呼吸速率下降是由于无氧呼吸产生的酒精对根细胞产生毒害作用,二者下降的主要原因不同;a点氧气浓度高于b点,有氧呼吸强度比b点大,无氧呼吸速率则小于b点。
11.解析:(1)过程①是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段,在该阶段中,葡萄糖分解产生丙酮酸(A)和[H],其发生的场所为细胞质基质。
(2)过程②是有氧呼吸的第二、第三阶段,只有在有氧条件下丙酮酸才能进入线粒体进行有氧呼吸第二、第三阶段,在真核细胞中发生在线粒体中,在蓝细菌细胞中发生在细胞质基质和细胞膜上。
(3)过程③无氧呼吸(酒精发酵)的第二阶段,过程④是乳酸发酵的第二阶段,人成熟红细胞中只进行无氧呼吸,可以发生的过程有①④;人肌肉细胞既可以进行有氧呼吸,也可以进行无氧呼吸产生乳酸,因此可在人肌肉细胞中进行的是①②④。
(4)苹果储藏久了,会闻到酒味,是因为苹果细胞进行了酒精发酵包括①无氧呼吸的第一阶段和③酒精发酵的第二阶段;而马铃薯块茎储藏久了却没有酒味产生,其原因是马铃薯块茎细胞中缺乏产酒精的酶,不进行酒精发酵,而进行乳酸发酵。不同种类细胞无氧呼吸产物的差异是无氧呼吸第二阶段酶的种类不同引起的。
(5)低温是通过降低温度抑制与呼吸作用相关的酶的活性,低氧(如充入一定的N2或CO2)是降低氧气浓度,使有氧呼吸和无氧呼吸均减弱,从而使种子中有机物的消耗减少,利于种子安全储藏。
答案:(1)丙酮酸　细胞质基质
(2)有氧　②　细胞质基质
(3)①④　①②④
(4)苹果细胞进行了酒精发酵,产生酒精　马铃薯块茎细胞中缺乏产生酒精的酶　无氧呼吸第二阶段酶的种类不同
(5)低温是通过降低温度抑制与呼吸作用相关的酶的活性,低氧(如充入一定的N2或CO2)是降低氧气浓度,使有氧呼吸和无氧呼吸均减弱,从而使种子中有机物的消耗减少

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