第9講ATP和細(xì)胞呼吸第1課時ATP與細(xì)胞呼吸的過程考點一●必備知識1.(1)C、H、O、N、P(2)腺嘌呤腺苷腺嘌呤核糖核苷酸腺苷二磷酸(ADP)ATP(腺苷三磷酸)普通的化學(xué)鍵特殊的化學(xué)鍵(3)腺苷磷酸基團(4)①帶負(fù)電荷而相互排斥轉(zhuǎn)移勢能②高能磷酸釋放能量(5)直接能源物質(zhì)2.ATP合成酶細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體化學(xué)特殊化學(xué)鍵3.(1)ATP(2)①催化ATP水解末端磷酸基團磷酸化空間結(jié)構(gòu)②磷酸基團空間結(jié)構(gòu)活性(3)ATP水解ATP合成【考點易錯】(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×[解析](2)1個ATP分子中含有1個腺苷和3個磷酸基團。(3)細(xì)胞中ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化處于動態(tài)平衡之中,故快速奔跑時,肌細(xì)胞中ATP水解速率等于合成速率。(4)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化可發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體、線粒體等結(jié)構(gòu)中,并不是主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)。(5)光照下,葉肉細(xì)胞可以進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸,光合作用產(chǎn)生ATP所需能量來源于光能的直接轉(zhuǎn)化,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP所需能量來源于有機物的氧化分解?！竦湫屠}1.A[解析]②組中熒光素酶在ATP提供能量的條件下,可以催化熒光素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而發(fā)出熒光,因此ATP中的化學(xué)能可轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?A正確;熒光素酶降低反應(yīng)的活化能,不能為化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生提供能量,B錯誤;②⑤說明ATP是細(xì)胞的直接能源物質(zhì),葡萄糖不是細(xì)胞的直接能源物質(zhì),C錯誤;組別③經(jīng)過高溫處理,酶已經(jīng)變性失活,因此將組別③冷卻至室溫,不會發(fā)出熒光,D錯誤。2.C[解析]ATP為直接能源物質(zhì),γ位磷酸基團脫離ATP形成ADP的過程釋放能量,可為離子的主動運輸提供能量,A正確;ATP分子水解兩個特殊化學(xué)鍵后,得到RNA的基本單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,故用α位32P標(biāo)記的ATP可以合成帶有32P的RNA,B正確;ATP可在細(xì)胞核中發(fā)揮作用,如為rRNA的合成提供能量,故β位和γ位磷酸基團之間的特殊化學(xué)鍵能在細(xì)胞核中斷裂,C錯誤;光合作用的光反應(yīng)可將光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能儲存于ATP的特殊化學(xué)鍵中,D正確。3.B[解析]分離出的ATP中,有部分ATP帶有放射性,并非全部都有放射性,離體活細(xì)胞中存在未標(biāo)記的磷酸,其也可用于合成ATP,A錯誤;將32P標(biāo)記的磷酸注入某離體活細(xì)胞中,短時間內(nèi)迅速分離出細(xì)胞內(nèi)的ATP,ATP的含量與注入前幾乎一致,說明ATP與ADP可以迅速轉(zhuǎn)化,且處于動態(tài)平衡中,B正確;32P在ATP的3個磷酸基團中出現(xiàn)的概率不相等,在末端磷酸基團出現(xiàn)的概率最高,C錯誤;腺苷由核糖和腺嘌呤組成,帶放射性的ATP水解后產(chǎn)生的腺苷沒有放射性,D錯誤。4.B[解析]蛋白質(zhì)通過磷酸化和去磷酸化改變空間結(jié)構(gòu),進(jìn)而來實現(xiàn)細(xì)胞信號的傳遞,體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點,A正確;如果這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點的氨基酸缺失,將會使該位點無法磷酸化,進(jìn)而影響細(xì)胞信號的傳遞,B錯誤;根據(jù)題干信息可知,進(jìn)行細(xì)胞信號傳遞的蛋白質(zhì)需要磷酸化才能起作用,而ATP為其提供了磷酸基團和能量,即參與細(xì)胞信號傳遞,C正確;溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性,進(jìn)而影響蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng),D正確?？键c二●必備知識1.(1)氧徹底二氧化碳和水能量(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O62丙酮酸+4[H]線粒體基質(zhì)2丙酮酸+6H2O6CO2+20[H]線粒體內(nèi)膜24[H]+6O212H2O(3)2.(1)不完全少量(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)乳酸酒精和CO23.線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)乳酸或酒精沒有4.(1)氧化分解釋放能量(2)提供能量樞紐【考點易錯】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×[解析](1)有氧呼吸過程中,生成物H2O中的氫來自第一、二階段生成的[H],其中第二階段生成的[H]中的氫來自丙酮酸和H2O。(2)酵母菌可進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸,有氧呼吸第三階段釋放的能量最多,其場所為線粒體內(nèi)膜。(3)無氧呼吸第一階段產(chǎn)生少量[H]。(4)藍(lán)細(xì)菌屬于原核生物,沒有線粒體,但能進(jìn)行有氧呼吸。(5)供氧充足時,真核生物在線粒體內(nèi)膜上氧化[H]產(chǎn)生大量ATP。(6)酸性的重鉻酸鉀溶液可用于檢測酒精,兩者反應(yīng)呈灰綠色,而通氣培養(yǎng)時酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,不產(chǎn)生酒精,故通氣培養(yǎng)的酵母菌菌液過濾后,加入重鉻酸鉀濃硫酸溶液后不會變?yōu)榛揖G色。(7)葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和產(chǎn)生乳酸時的第一階段是相同的,且都只在第一階段釋放出少量的能量,生成少量ATP,因此每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精時生成的ATP與產(chǎn)生乳酸時的一樣多。【長句拓展】1.使能量逐步轉(zhuǎn)移到ATP中,保證有機物中的能量得到充分利用;能量緩慢有序地釋放,有利于維持細(xì)胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)2.葡萄糖不能進(jìn)入線粒體,須在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被分解成丙酮酸,在有氧條件下,丙酮酸才可以進(jìn)入線粒體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成CO2和H2O?！竦湫屠}1.B[解析]據(jù)題意可知,三羧酸循環(huán)屬于有氧呼吸的第二階段,在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行,不消耗O2,產(chǎn)生的CO2以自由擴散的方式釋放,A正確;利用14C標(biāo)記的丙酮酸可追蹤三羧酸循環(huán)中含C產(chǎn)物的生成,不能追蹤不含C產(chǎn)物的生成,B錯誤;據(jù)題意可知,線粒體中Ca2+可能通過影響丙酮酸含量來影響三羧酸循環(huán)活性,丙酮酸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生,C正確;據(jù)題意可知,高濃度檸檬酸可促進(jìn)脂肪酸的合成代謝,所以檸檬酸水平與脂肪生成呈正相關(guān),恢復(fù)線粒體中的Ca2+水平可以恢復(fù)三羧酸循環(huán)活性,進(jìn)而提高檸檬酸水平,而在食物中添加檸檬酸能直接提高檸檬酸水平,二者均能有效治療脂肪營養(yǎng)不良,D正確。2.B[解析]LDH和ADH都催化丙酮酸分解或轉(zhuǎn)化,但不釋放能量,因為無氧呼吸都只在第一階段釋放少量的能量,A錯誤;據(jù)題干信息分析,玉米品系A(chǔ)根系中含有乳酸脫氫酶(ADH)和乙醇脫氫酶(LDH),因此在被水淹后,進(jìn)行無氧呼吸既能產(chǎn)生乳酸也能產(chǎn)生酒精和CO2,B正確;這兩種細(xì)胞呼吸過程中都有將葡萄糖分解為丙酮酸的過程,C錯誤;酒精能使酸性重鉻酸鉀變成灰綠色,D錯誤。3.C[解析]根據(jù)題意,磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的是還原型輔酶ⅡNADPH,而有氧呼吸產(chǎn)生的是還原型輔酶ⅠNADH,A正確;有氧呼吸是葡萄糖徹底氧化分解釋放能量的過程,而磷酸戊糖途徑產(chǎn)生了多種中間產(chǎn)物,中間產(chǎn)物還可進(jìn)一步生成其他有機物,所以葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的能量比有氧呼吸少,B正確;正常生理條件下,有10%~25%的葡萄糖參與磷酸戊糖途徑,其余的葡萄糖會參與其他代謝反應(yīng),例如有氧呼吸,所以用14C標(biāo)記葡萄糖,除了追蹤到磷酸戊糖途徑的含碳產(chǎn)物,還會追蹤到參與其他代謝反應(yīng)的產(chǎn)物,且該方法不能追蹤磷酸戊糖途徑中不含碳的產(chǎn)物,C錯誤;受傷組織修復(fù)即植物組織的再生過程,細(xì)胞需要增殖,所以需要核苷酸和氨基酸等原料,而磷酸戊糖途徑的中間產(chǎn)物可生成氨基酸和核苷酸等,D正確。4.C[解析]過程②為有氧呼吸第二階段,發(fā)生的場所為線粒體基質(zhì),A錯誤。過程①生成的氨基酸能夠在體內(nèi)合成,是非必需氨基酸,B錯誤。細(xì)胞呼吸是生物體代謝的樞紐,例如,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸等非糖物質(zhì);非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細(xì)胞呼吸中間產(chǎn)物相同,這些物質(zhì)可以進(jìn)一步形成葡萄糖,C正確。蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)的代謝,都可以通過細(xì)胞呼吸過程聯(lián)系起來,D錯誤?？键c三●必備知識1.有氧有氧無氧乳酸酒精無氧有氧2.(2)③1∶6∶6④1∶2∶21∶2⑤3∶4或1∶1⑥3∶1●典型例題1.C[解析]植物進(jìn)行有氧呼吸或產(chǎn)酒精的無氧呼吸時都有CO2釋放,圖示在a~b時間段,玉米根細(xì)胞無CO2釋放,據(jù)此推知在a~b時間段,玉米根細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸,A正確;c~d段產(chǎn)生CO2的速率降低,原因可能與酒精等代謝產(chǎn)物的積累抑制了細(xì)胞呼吸有關(guān),B正確;產(chǎn)乳酸的無氧呼吸,只在第一階段釋放少量能量,這部分能量大部分以熱能形式散失,少部分儲存在ATP中,第二階段無能量釋放,故每摩爾葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生乳酸時,儲存在ATP中的能量比釋放的熱能少,C錯誤;檢測到水淹的玉米根有CO2產(chǎn)生能判斷它進(jìn)行了產(chǎn)酒精的無氧呼吸,因為產(chǎn)乳酸的無氧呼吸無CO2的生成,D正確。2.A[解析]圖甲中O2濃度為d時,XY=YZ;設(shè)XY=YZ=m,即有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量都為m,根據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的反應(yīng)方程式可計算出有氧呼吸消耗的葡萄糖量是m/6,無氧呼吸消耗的葡萄糖量是m/2,即無氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的3倍;而有氧呼吸消耗1mol葡萄糖能產(chǎn)生2870kJ能量,無氧呼吸消耗1mol葡萄糖能產(chǎn)生196.65kJ能量,故無氧呼吸消耗3mol葡萄糖產(chǎn)生196.65×3=589.95kJ能量,可見圖甲中O2濃度為d時,水稻種子有氧呼吸比無氧呼吸釋放的能量多,A正確。圖甲中P點水稻種子只進(jìn)行有氧呼吸,圖乙中b點水稻種子還存在無氧呼吸,所以圖甲中P點的有氧呼吸強度大于圖乙中b點的有氧呼吸強度,B錯誤。圖乙中c點對應(yīng)圖甲的P點,由此可知,O2濃度大于c時,水稻種子的有氧呼吸速率仍會在一定范圍內(nèi)增加,C錯誤。水稻種子中富含淀粉,而花生種子富含脂肪,等質(zhì)量的脂肪比糖類的含氫量高、含氧量低,所以與糖類相比,等質(zhì)量的脂肪氧化分解時消耗的氧氣更多,故同一O2濃度下花生種子的RQ值小于水稻種子,D錯誤。經(jīng)典真題·明考向1.D[解析]根據(jù)題干信息“細(xì)胞呼吸第一階段包含一系列酶促反應(yīng),磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個關(guān)鍵酶”推測,在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,PFK1不能催化葡萄糖直接分解為丙酮酸等,而是參與其中部分酶促反應(yīng),A錯誤。當(dāng)PFK1與ATP結(jié)合后,酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,活性降低,但不會變性失活,B錯誤。當(dāng)ATP/AMP濃度比較高時,促進(jìn)ATP與PFK1結(jié)合,改變酶活性,減小細(xì)胞呼吸速率;當(dāng)ATP/AMP濃度比較低時,會解除酶抑制,促進(jìn)細(xì)胞呼吸,因此,ATP/AMP濃度比變化對PFK1活性的調(diào)節(jié)屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié),C錯誤。運動時,肌細(xì)胞需要的能量多,AMP與PFK1結(jié)合增多,使細(xì)胞呼吸速率加快,產(chǎn)生更多的能量,D正確。2.C[解析]由圖可知,p點之后乙醇脫氫酶活性開始下降,子葉耗氧量急劇增加,說明無氧呼吸減弱,有氧呼吸增強,該點為種皮被突破的時間點,A正確;Ⅱ階段種子內(nèi)O2濃度降低限制了有氧呼吸,使得子葉耗氧量降低,B正確;Ⅲ階段種皮已經(jīng)被突破,種子有氧呼吸增強,無氧呼吸合成乙醇的速率逐漸降低,C錯誤;q處種子無氧呼吸與有氧呼吸氧化的NADH量相同