02 第2讲 ATP的主要来源——细胞呼吸-备战2022年高考生物二轮复习三板斧之三——生物计算

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必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示
必会知识一 有氧呼吸和无氧呼吸
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2．有氧呼吸中各元素的来源和去路分析
3．无氧呼吸总反应式
(1)无氧呼吸产生酒精的反应式：C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量。
(2)无氧呼吸产生乳酸的反应式：C6H12O62C3H6O3+少量能量。
对真核细胞来说，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、三阶段发生在线粒体中，因此说线粒体是真核细胞有氧呼吸的主要场所。
有线粒体的生物一定能进行有氧呼吸，但必须在有氧条件下，无线粒体的生物，有的也可以进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，这类生物完成有氧呼吸的场所为细胞质基质和细胞膜内侧(内表面)。
大多数植物、酵母菌、苹果果实无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些高等植物的某些器官(如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等)、高等动物、人和乳酸菌无氧呼吸只产生乳酸。
无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。无氧呼吸产生能量少的原因：有机物的分解不彻底，还有大量约能量储存在未彻底氧化分解的有机物(酒精或乳酸)中。
人体细胞产生CO2的场所是线粒体基质，酵母菌细胞产生CO2的场所是线粒体基质(有氧呼吸)和细胞质基质(无氧呼吸)。
4．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
必会知识二 细胞呼吸相关计算
1．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。
(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2摩尔数之和的比为3∶4。
2．根据气体的变化和场所情况判断细胞呼吸类型的方法
(1)根据吸收O2与产生CO2的比例判断细胞的呼吸方式(呼吸底物为葡萄糖)
①不消耗O2，释放CO2—→只进行无氧呼吸。
②无CO2释放—→只进行产生乳酸的无氧呼吸。
③酒精产生量等于CO2量—→只进行产生酒精的无氧呼吸。
④CO2释放量等于O2的吸收量—→只进行有氧呼吸。
⑤CO2释放量大于O2的吸收量—→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自酒精发酵。
eq \f(VCO2,VO2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(等于\f(4,3)⇒有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖速率相等,大于\f(4,3)⇒无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸,小于\f(4,3)⇒有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸))
⑥CO2释放量小于O2吸收量：底物中有脂肪。
⑦酒精产生量小于CO2量—→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO2来自有氧呼吸。
(2)根据场所判断
①真核细胞：若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行，则为有氧呼吸。
②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式应根据产物判断，若只有二氧化碳和水产生则为有氧呼吸，若还有乳酸或酒精产生，则还存在无氧呼吸。
必会知识三 细胞呼吸的影响因素
1．内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量，以植物为例)
2．外部因素——温度、O2浓度、CO2浓度、含水量等
必备技能 典例精讲模型秒杀巧思妙解
必备技能一 有氧呼吸和无氧呼吸
[例1]如图所示为某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述中正确的是( )
A．图解中的①②两种物质依次是H2O和O2
B．图解中(一)、(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体
C．图解中(三)阶段产生的H2O中的氢最终都来自葡萄糖
D．1分子丙酮酸在(二)、(三)阶段产生的能量一样多
[例2]有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是( )
①都在线粒体中进行 ②都需要酶 ③都需要氧
④都产生ATP ⑤都经过生成丙酮酸的过程
A．①②⑤ B．②③④
C．②③⑤ D．②④⑤
C．丙酮酸变为乳酸的过程没有中间产物，故不需要酶催化
D．细胞代谢中的物质代谢总要伴随着能量代谢
[例4]将大豆种子置于水分温度等条件适宜，且无光的环境中进行萌发，CO2释放速率和O2吸收速率随萌发进程的变化趋势，如图所示。下列判断错误的是( )
必备技能二 细胞呼吸相关计算
[例5]现有一瓶葡萄糖溶液，内置有适量酵母菌，经测定瓶中放出的CO2的体积与吸收O2的体积比为5：3，下列分析不正确的是( )
A．酵母菌同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸
B．有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸
C．酵母菌可能处于氧气不充足的环境中
D．产生CO2的同时有酒精的生成
[例6]将一些苹果储藏在密闭容器中，通入不同浓度的氧气后，其氧气的消耗量和二氧化碳产生量如下表所示。下列分析正确的是( )
(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)
A．氧浓度为a时，细胞呼吸不在线粒体中进行；氧浓度为e时，细胞呼吸只在线粒体中进行
B．氧浓度为b时，葡萄糖的消耗量为0.3ml/min，较适宜苹果的储藏
C．氧浓度为c时，酒精发酵消耗葡萄糖的量为0.6ml/min
D．氧浓度为d时，产生的二氧化碳中有1/2来自酒精发酵
必备技能三 细胞呼吸的影响因素
[例7]如图表示某高等植物的非绿色器官的细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述不正确的是( )
[例8]下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的
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1．如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是( )
2．比较植物有氧呼吸和无氧呼吸过程，下列说法不正确的是( )
A．有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化
B．葡萄糖是有氧呼吸的主要反应物，不是无氧呼吸的主要反应物
C．无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段
D．有氧呼吸反应物中的氢元素全部到[H]中，[H]在第三阶段与氧结合生成水
3．如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是( )
A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛的温度为B点所对应的温度
B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与细胞呼吸有关的酶的活性
C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强
D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜
4．甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化(底物为葡萄糖)。下列相关叙述不正确的是( )
A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B．甲图中氧浓度为b时，若CO2释放量为6ml和O2吸收量为4ml，则此时有氧呼吸消耗葡萄糖多
C．甲图的a、b、c、d四个浓度中，c是适合储藏苹果的氧浓度
D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
5．如图表示在密闭容器中某植物种子吸水萌发过程中O2和CO2的变化示意图(底物只考虑
D．在a点后若将底物葡萄糖换成脂肪，则曲线①和②不重合
6．如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况，根据所提供的信息，以下判断正确的是( )
A．N点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸
B．M点是储藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低
C．该器官细胞呼吸过程中有非糖物质氧化分解
D．L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
7．图甲是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子预先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子生命力)。实验开始时U形管左侧与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧管内的液面高度变化，实验结果见图乙。回答下列问题：
(1)此实验的实验目的是___________________________。
(2)种子预先在稀释的消毒剂中清洗的目的是____________________________
_______________________________________________________________________。
(3)在0～3.5 h内，气体体积变化的原因是_________________________________________。
在3.5～4.0 h内标尺读数没有增加，最可能的原因是________________________________。
(4)若要消除无关因素的影响，还应设置对照实验，则装置为______________________
______________________________________________________________________。
(5)由于外界温度、压强的改变导致气体体积改变，2.0 h时对照实验中标尺读数相对开始时减少了0.2个单位，那么同等条件下萌发的种子此时实际呼吸速率是______单位/小时。
8．科学家研究发现，细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关，机理如图1所示。
(1)据图1可知，蛋白A位于__________(细胞器)膜上，Ca2+进入该细胞器腔内的方式是__________．Ca2+在线粒体基质中参与调控有氧呼吸的__________阶段反应，进而影响脂肪合成。
(2)脂肪在脂肪细胞中以大小不一的脂滴存在，据此推测包裹脂肪的脂滴膜最可能由___________(填“单””或“双”)层磷脂分子构成。
(3)棕色脂肪组织细胞内含有大量线粒体，其线粒体内膜含有UCP2蛋白．如图2所示。一般情况下H+通过F0F1ATP合成酶流至线粒体基质，驱动ADP形成ATP，当棕色脂肪细胞被微活时，H+还可通过UCP2蛋白漏至线粒体基质，此时线粒体内膜上ATP的合成速率将___________，有氧呼吸释放的能量中________能所占比例明显增大，利于御寒。
(4)蛋白S基因突变后，细胞中脂肪合成减少的原因可能是__________。
项目
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
条件
需氧
不需氧
场所
细胞质基质(第一阶段)、
线粒体(第二、三阶段)
细胞质基质
分解程度
葡萄糖被彻底分解
葡萄糖分解不彻底
产物
CO2、H2O
乳酸或酒精和CO2
能量释放
大量能量
少量能量
相同点
反应条件
需酶和适宜温度
本质
氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需
过程
第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
项目
规律
举例
植物种类
不同种类的植物的呼吸速率不同
旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物
生长发育时期
同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同
幼苗、开花期呼吸速率较高，成熟期呼吸速率较低
器官类型
同一植物的不同器官的呼吸速率不同
生殖器官大于营养器官
因素
曲线
解读
应用
温度
温度主要影响与呼吸作用有关的酶的活性。在一定范围内，呼吸作用强度随着温度的升高而增强。超过最适温度后，与呼吸作用有关的酶的活性下降，呼吸作用受到抑制
(1)低温下储藏蔬菜、水果；(2)大棚蔬菜夜间适当降温以降低消耗，提高产量；(3)温水和面发得快
O2浓度
O2浓度为0时只进行无氧呼吸；O2浓度在10%以下时，既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸；O2浓度在10%以上时，只进行有氧呼吸
(1)通过降低O2浓度(一般采用低O2浓度，约为5%)来延长蔬菜、水果的保鲜时间；(2)作物栽培时中耕松土，以保证根的正常呼吸；(3)稻田定期排水，以抑制无氧呼吸，防止水稻因酒精中毒造成烂根死亡
CO2浓度
从化学平衡的角度分析，增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用
在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗
含水量
在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱
种子贮藏时必须降低含水量，使呼吸作用降至最低，以减少有机物消耗
[例3]下图为某一类型无氧呼吸过程中物质和能量变化的简图。下列相关说法正确的是( )
A．图示过程是马拉松长跑时所需能量的主要来源
B．无氧呼吸第一阶段葡萄糖分解产生的能量全部储存于ATP中
A．12h～24h，CO2主要是无氧呼吸产生的
B．48h后，呼吸底物可能有脂肪
C．36h～48h，有氧呼吸速率不变
D．0～48h，种子干重持续下降
氧浓度(%)
a
b
c
d
e
CO2产生量(ml/min)
1.2
1.0
1.3
1.6
3.0
O2消耗量(ml/min)
0
0.6
0.7
1.2
3.0
A．氧浓度为a时，是植物种子储存的最佳O2浓度
B．氧浓度为b时，该器官只进行有氧呼吸
C．如果是人体，则该图中的曲线Ⅰ、Ⅱ不存在
D．曲线Ⅲ细胞呼吸发生的场所是线粒体和细胞质基质
释放量的变化。下列叙述正确的是( )
A．氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用
B．氧气浓度为10%以下时，该器官只进行有氧呼吸
C．氧气浓度为10%以上时，该器官只进行无氧呼吸
D．保存该器官时，控制空气流通，使氧浓度保持在5%
A．①②④中数值最大的是①
B．③代表的是O2
C．有氧呼吸三个阶段所需的酶相同
D．⑤参与的过程发生在线粒体内膜上
葡萄糖)，下列相关叙述正确的是( )
A．曲线①表示O2吸收量，曲线②表示CO2释放量
B．a点时种子开始进行有氧呼吸且b点时呼吸作用最强
C．种子萌发的整个过程中产生的CO2都来自线粒体基质