2018年秋高中生物 第五章 细胞的能量供应和利用学案（打包5套）新人教版必修1.zip

1第五章 细胞的能量供应和利用本 章 整 合21．(2018·全国卷Ⅲ改编)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是( C )A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸B．动物细胞有时也可进行无氧呼吸C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成 ATP[解析] 有氧呼吸的产物是二氧化碳、水。无氧呼吸的产物是酒精、二氧化碳或乳酸。故 C错。2．(2018·北京卷)光反应在叶绿体类囊体上进行，在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂 DCIP，照光后 DCIP由蓝色逐渐变为无色，该反应过程中( D )A．需要 ATP提供能量3B．DCIP 被氧化C．不需要光合色素参与D．会产生氧气[解析] 光反应产生[H]和 O2，并合成 ATP，DCIP 被还原，需要光合色素参与。3．(2017·全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如 O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( A )A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中 ATP的合成B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C．光合作用的作用光谱也可用 CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D．叶片在 640～660 nm 波长光下释放 O2是由叶绿素参与光合作用引起的[解析] 类胡萝卜素不吸收红光，A 错误；叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B 正确；作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的，因此可用 CO2吸收速率随光波长的变化来表示，C 正确；叶绿素吸收 640～660 nm的红光，导致水光解释放氧气，D 正确。4．(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)当光照强度大于 a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是 甲 。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是 甲 ，判断的依据是 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大。。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是 乙 。(4)某植物夏日晴天中午 1200 时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的 CO 2 (填“O 2”或“CO 2”)不足。[解析] (1)由曲线可以看出，当光照强度大于 a时，甲植物对光能利用率更高。(2)种植密度过大，光照强度降低，由曲线可知，甲植物的净光合速率下降更快。(3)在光照强度低时，同等光照强度下，乙植物的净光合速率大于甲植物，属于阴生植物，更适合林下4种植。(4)在中午 1200 时，出现“午休”现象，其原因是气孔关闭，二氧化碳进入叶肉细胞少。5．(2018·全国卷Ⅱ)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的 A、B 两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：(1)从图可知，A 叶片是树冠 下层 填(“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是 A 叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于 B叶片 。(2)光照强度达到一定数值时，A 叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的 暗 反应受到抑制。(3)若要比较 A、B 两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是 无水乙醇 。[解析] (1)由两曲线可知，在 A叶片的净光合速率达到最大时，所需的光照强度低于B叶片，更适合下层。(2)放氧速率不变，说明光反应没有变化，只能是暗反应受到抑制。(3)光合色素是脂溶性的，能溶于有机溶剂，常用无水乙醇。6．(2018·全国卷Ⅲ)回答下列问题(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的 类囊体薄膜上 上，该物质主要捕获可见光中的 红光和蓝紫光 。(2)植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知：当叶面积系数小于 a时，随叶面积系数增加群体光合速率和干物质积累速率均 升高 。当叶面积系数超过 b时，群体干物质积累速率降低，其原因是 叶面积系数超过 b时，群体光合速率不变，但群体呼吸速率升高，因此群体净光合速率降低，干物质积累速率降低 5。(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的 CO2量相等时所需要的光照强度 低 (填“高”或“低”)。[解析] (1)光合色素分布在叶绿体类囊体薄膜上，主要吸收蓝紫光和红光。(2)净光合速率＝光合速率－呼吸速率。当 叶面积系数超过 b时，群体光合速率不变，但群体呼吸速率升高，因此群体净光合速率降低，干物质积累速率降低。(3)阴生植物与阳生植物相比，更能适应低光照强度，在净光合作用速率为零时，所需光照强度更低。7．(2017·全国卷Ⅱ)下图是某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。据图回答下列问题：(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是 O2 、 NADP＋ 、 ADP＋Pi 、 C 5 ，[H]代表的物质主要是 NADH(或还原型辅酶Ⅰ) 。(2)B代表一种反应过程，C 代表细胞质基质，D 代表线粒体，则 ATP合成发生在 A过程，还发生在 C 和 D (填“B 和 C”“C和 D”或“B 和 D”)。(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是 在缺氧条件下进行无氧呼吸 。[解析] (1)由分析可知，图中①表示光合作用光反应阶段水光解的产物 O2；②是生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的反应物 NADP＋ ；③是生成 ATP的原料 ADP＋Pi；④代表光合作用暗反应阶段参与固定 CO2的物质 C5；图中[H]代表的物质是呼吸作用过程中的还原型辅酶I(NADH)。(2)细胞中生成 ATP的场所除叶绿体外还有细胞质基质(C)和线粒体(D)。(3)细胞质基质中的丙酮酸可以转化成酒精的原因是植物细胞缺氧，导致细胞进行无氧呼吸。8．(2017·全国卷Ⅰ)植物的 CO2补偿点是指由于 CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的 CO2浓度，已知甲种植物的 CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题：(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是 植物在光下光合作用吸收 CO2的量大于呼吸作用释放 CO2的量，使密闭小室中 CO2浓度降低，光合速率也随之降低 。甲种植物净光合速率为 0时，乙种植物净光合速率 大于 0 (填“大于 0”“等于 0”或“小于0”)。(2)若将甲种植物密闭在无 O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是 甲种植物在光下光合作用释放的 O2使密闭小室中 O2增6加，而 O2与有机物分解产生的 NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当 O2增多时，有氧呼吸会增加 。[解析] (1)甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，培养后两种植物的光合速率都降低的原因是植物在光下光合作用吸收的 CO2量大于呼吸作用释放的CO2量，总体上两种植物都要从小室中吸收 CO2，因此，小室中的 CO2浓度会降低，从而影响两种植物的光合速率。从题干获知，甲种植物的 CO2补偿点大于乙种植物，因此，当甲种植物的净光合速率为 0时，对于乙种植物来说，外界的 CO2浓度是超过其 CO2补偿点的，乙种植物的光合速率一定大于呼吸速率，即净光合速率大于 0。(2)甲种植物在光下经光合作用释放的 O2使密闭小室中 O2增加，而 O2与有机物分解产生的 NADH发生作用形成水发生在有氧呼吸过程中，所以当 O2增多时，有氧呼吸会增加。1第 1 节 降低化学反应活化能的酶学习目标1．举例说明酶在细胞代谢中的作用、本质。(重点)2．通过阅读分析“关于酶本质的探索”资料，认同科学是在不断探索和争论中前进的。3．阐述酶的特性。(重点)4．学会分析实验中的自变量、因变量、无关变量等。(难点)核心概念细胞代谢 酶 活化能 高效性 专一性一、酶在细胞代谢中的应用1．细胞代谢Error!2．实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验原理：H 2O2在 水浴加热 、 FeCl3溶液 和肝脏研磨液中 过氧化氢酶 的作用下加速分解。(2)实验步骤：2编号步骤 1 2 3 4相同处理向 4 支试管中分别加入 2 mL 过氧化氢溶液 ，并放在试管架上不同处理不处理放入 90℃ 左右的 水浴 中加热滴入 2 滴 FeCl3溶液滴入 2 滴 肝脏研磨液 试管内产生的 气泡数量 观察试管内卫生香 燃烧程度 (3)实验结果： 4 号试管产生的气泡最多，卫生香燃烧猛烈 。(4)实验结论：酶 在常温常压下，可以高效地完成对化学反应的 催化 。二、酶的本质和作用原理三、酶的特性1．高效性Error!2．专一性：Error!3．温度和 pH 对酶活性影响及曲线(1)温度对酶活性的影响及曲线：① T0表示酶促反应的 最适温度 ，此时酶活性 最高 。②温度 偏高或偏低 ，酶活性降低。3③温度 过高 ，酶会失活。(2)pH 对酶活性的影响及曲线：①P 表示酶促反应的 最适 pH ，此时酶活性 最高 。②pH 偏高或偏低 ，酶活性降低。③pH 过高或过低 ，酶会失活。？思考1．我们吃芹菜时，无论咀嚼多长时间，都感觉不到甜，而吃馒头时，咀嚼时间长了就会有甜味，你知道是什么原因吗？提示：芹菜中含大量纤维素，馒头中主要成分为淀粉，人的唾液中含淀粉酶而不含纤维素酶，而酶具有专一性，淀粉酶可将淀粉分解为具有甜味的麦芽糖，却不能将纤维素分解 。2．酶是否只能在活细胞内起作用？举例说明。提示：不是，酶既可以在细胞内起作用，也可以在细胞外起作用，如消化酶等。3．人体口腔内的唾液淀粉酶进入胃之后还能继续发挥作用吗？为什么？提示：不能。因为胃内 pH 很低，导致唾液淀粉酶失活。H 判断题活 学 巧 练 uo xue qiao lian1．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。( √ )2．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。( × )3．酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率。( × )4．酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用既可发生在细胞内，也可以发生在细胞外。( × )5．在测定胃蛋白酶活性时，将溶液的 pH 由 10 降到 2 的过程中，胃蛋白酶的活性将逐渐增强。( × )6．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。( × )47．高温、低温都可使酶活性降低，二者的作用实质不同。( √ )8．在做温度影响酶的活性的实验中，若某两支试管的反应速率相同，在其他条件均相同的条件下，可判断这两支试管所处的环境温度也一定是相同的。( × )9．如果以淀粉为底物，以淀粉酶为催化剂探究温度影响酶活性的实验，则酶促反应的速率既可以通过碘液检测淀粉的分解速率，也可以通过斐林试剂检测淀粉水解产物的生成速率。( × )10．每一种酶只能催化一种或一类化学反应。( √ )知识点 1 酶的本质和作用Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan1．酶的概念和作用化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是 RNA合成原料 氨基酸 核糖核苷酸合成场所 核糖体 细胞核(主要)实验组待测酶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应待测酶液＋吡罗红染液→是否出现红色对照组 1蛋白质样液＋双缩脲试剂→出现紫色反应RNA 样液＋吡罗红染液→出现红色实验验证对照组 2 待测酶液 不再具有催― ― →蛋 白 酶 化能力待测酶液 不再具有催化能力― ― →RNA水 解 酶 来源 一般活细胞中均能产生生理功能 具有生物催化功能具有特性 专一性、高效性、需要适宜的 pH、温度等2．酶的作用机理分析可知：①E 1这一部分的活化能是指酶所降低的能量；②E 2这一部分的能量是指酶促反应过程中所需能量；5③E 1＋E 2＝E 这一部分的能量是反应所需总能量，是指无酶催化的时候，分子从常态转变成活跃状态所需的能量，即反应活化能。3．酶作用模式图(1)图示中表示酶的为 A，判断依据：酶只是改变了反应的进程，在反应的前后数量和性质都不改变；反应物和生成物分别为 B 和 C、D。(2)图示体现了酶的特性：专一性。酶通过特定的空间结构与反应物识别并结合，进而催化反应的进行。Y 易 错 提 醒 i cuo ti xing有关酶的四个易错点(1)酶并不都是蛋白质，有的酶是 RNA。(2)酶不仅在细胞内发挥作用，在细胞外和体外都可以发挥作用。(3)酶作用的实质是降低了化学反应的活化能，不是提供能量。(4)酶并不是具有分泌功能的细胞才能产生，活细胞都能产生酶。D 典 例 评 析 ian liping xi典例 1 (2018·无锡高一检测)下列有关酶的叙述中，正确的是( D )A．酶的催化效率总是高于无机催化剂B．一个酶分子只起一次作用C．酶催化反应能放出更多的能量D．催化蛋白质水解的酶的化学本质是蛋白质[解析] 过酸、过碱和高温都会改变酶的空间结构，使酶失活，因而酶的催化效率不一定高于无机催化剂，A 错误；酶作为催化剂，在化学反应中可多次起作用，B 错误；酶可以降低化学反应的活化能，加快反应的速率，但不能使反应放出更多的能量，C 错误；催化蛋白质水解的酶的化学本质是蛋白质，D 正确。〔变式训练 1〕 6某一不可逆化学反应(S→P＋W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间 t 时，向反应液中加入催化该反应的酶。图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是( D )A．甲 B．乙C．丙 D．丁[解析] 本题以曲线图的形式对酶催化反应的原理进行考查。加入酶后，加快反应速率，所以反应物浓度下降速度增大，由于该反应是不可逆反应，所以最后反应物都消耗完。知识点 2 酶的特性及相关实验分析Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan1．酶高效性的实验分析(1)思路Error!(2)实例——“比较过氧化氢在不同条件下的分解”①步骤与结果分析：自变量 因变量试管编号3%的 H2O2溶液处理方法气泡多少点燃卫生香检测结果分析1 2 mL几乎没有无复燃H2O2自然分解缓慢2 2 mL90 ℃左右水浴加热较少 复燃加热能促进H2O2分解3 2 mL滴加质量分数为3.5%的 FeCl3溶液 2 滴较多 复燃性较强Fe3＋ 能催化H2O2的分解74 2 mL滴加新鲜的质量分数为 20%的肝脏研磨液 2 滴很多 复燃性更强过氧化氢酶有催化 H2O2分解的作用，且效率高②结论分析：Error!2．酶专一性的实验分析(1)思路①Error!②Error!(2)实例1 淀粉＋淀粉酶 蔗糖＋淀粉酶步骤2 等量斐林试剂，水浴加热相同时间现象 出现砖红色沉淀 无颜色变化结论 酶具有专一性3．探究温度、pH 对酶活性的影响(1)思路(2)实例——探究不同温度对酶活性的影响1 试管 1′试管 2 试管 2′试管 3 试管 3′试管12 mL 淀粉溶液2 mL 唾液淀粉酶溶液2 mL 淀粉溶液2 mL 唾液淀粉酶溶液2 mL 淀粉溶液2 mL 唾液淀粉酶溶液实验步骤 2 在冰水中水浴 5 min在 37 ℃水中水浴 5 min在沸水中水浴 5 min83 1 与 1′试管混合摇匀 2 与 2′试管混合摇匀 3 与 3′试管混合摇匀4 冰水中水浴数分钟 37 ℃水浴数分钟 沸水中水浴数分钟5 取出试管，分别滴加 2 滴碘液摇匀，观察现象实验现象呈蓝色 无蓝色出现 呈蓝色结论①唾液淀粉酶在 37 ℃时催化淀粉水解，在 0 ℃和 100 ℃时不能发挥催化作用。②酶的催化作用需要适宜的温度条件，温度过高或过低都影响其催化效率Y 易 错 提 醒 i cuo ti xing有关酶实验设计的两点提醒(1)探究不同温度对酶活性的影响时，在加入酶之前，应将底物在各自温度下处理至少5 分钟，确保试管内外温度一致。(2)探究不同 pH 对酶活性的影响时，可将过氧化氢酶和 H2O2溶液分别调至同一 pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设 pH。D 典 例 评 析 ian liping xi典例 2 (2018·潍坊高一检测)“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，相关说法错误的是( D )A．氯化铁溶液和肝脏研磨液都属于自变量B．过氧化氢分解速率是因变量C．过氧化氢的浓度属于无关变量D．实验过程中可以变化的因素即为自变量[解析] 实验中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的量称为自变量，氯化铁溶液、肝脏研磨液都属于自变量；随自变量的变化而改变的量称为因变量，过氧化氢的分解速率就属于因变量；实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的因素，这些因素称为无关变量。易错提醒：有关影响酶促反应速率的因素的三点提醒(1)酶催化反应时，最适温度和最适 pH 不会相互影响。(2)酶量的增加会提高酶促反应的速率，但不会改变化学反应的平衡点；适当增加反应物浓度，既改变了反应速率，也改变了反应的进程。(3)不同因素影响酶促反应的速率的本质不同。9①温度和 pH 是通过影响酶的活性而影响酶促反应速率的。②底物浓度和酶浓度是通过影响酶与底物的接触而影响酶促反应速率，并不影响酶的活性。〔变式训练 2〕 关于温度对酶活性影响的叙述，错误的是( B )A．不同酶的最适温度可能相同B．随着温度降低，酶促反应的活化能下降C．酶活性最高时的温度不适合该酶的保存D．高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果[解析] 不同酶的最适温度可能相同，也可能不同，A 正确；在一定的范围内随着温度的降低，酶的活性下降，而酶促反应的活化能是不会降低的，B 错误；低温时，酶的活性降低，但酶的空间结构稳定，因此，酶制剂适于在低温(0～4 ℃)下保存，C 正确；高温、强酸、强碱都会破坏酶的空间结构，从而使酶失活，D 正确。与酶有关的曲线解读1．酶高效性的曲线(如图中甲)(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。(2)酶只能缩短达到化学反应平衡点所需的时间，不会改变化学反应的平衡点。(3)酶只能催化已存在的化学反应。2．酶专一性的曲线(如图中乙)(1)在 A 反应物中加入酶 A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶 A 催化 A 反应物参加的反应。(2)在 A 反应物中加入酶 B，反应速率和未加酶时相同，说明酶 B 不催化 A 反应物参加的反应。3．影响酶活性的曲线(如图)10(1)在一定条件下，酶活性最大时的温度(或 pH)称为该酶的最适温度(或 pH)。(2)在一定温度(或 pH)范围内，随温度(或 pH)的升高，酶的活性增强；当温度(或 pH)升高到一定限度时，酶活性会随温度(或 pH)的升高而减弱。(3)过酸、过碱、高温会破坏酶的空间结构，导致酶永久失活，而低温时酶的活性降低，不会失活。4．酶和反应物的浓度与反应速率的关系曲线(如图)(1)反应速率与酶浓度的关系：在反应物充足，其他条件均适宜的情况下，反应速率与酶浓度成正比(如图中甲)。(2)反应速率与反应物浓度的关系：在酶量一定的条件下，在一定范围内，反应速率会随着反应物浓度的增加而增大，但当反应物浓度达到一定值后，由于受酶数量或酶活性的限制，反应速率不再增大(如图中乙)。5．反应时间对酶促反应速率的影响(如图)(1)甲、乙、丙三图中的时间 t0、t 1、和 t2是一致的。(2)随着反应的进行，反应物因被消耗而减少，生成物因生成而增多。(3)t0～t 1段，因为反应物较充足，所以反应速率较快，反应物消耗较快，生成物生成速度较快。t 1～t 2段，因为反应物的量减少，所以反应速率降低，反应物消耗较慢，生成物生成速率较慢。t 2时，反应物被耗尽，生成物也不再增加，此时反应速率为 0。典例 3 11某同学研究温度和 pH 对某酶促反应速率的影响，得到如图所示的曲线。下列分析正确的是( A )A．该酶催化反应的最适温度为 35℃左右，最适 pH 为 8B．当 pH 为 8 时，影响酶促反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度C．随 pH 升高，该酶催化反应的最适温度随之改变D．当 pH 为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对酶促反应速率的影响[解析] 本题考查温度和 pH 对酶活性的影响及解读曲线的能力。分析曲线可知，当温度为 35 ℃、pH 为 8 时，酶促反应速率相对较快，当温度为 35 ℃、pH 大于或小于 8 时，酶促反应速率均下降，所以该酶的最适温度为 35 ℃左右、最适 pH 为 8；当 pH 为 8 时，不同温度下酶促反应速率不同，此时温度是影响酶促反应速率的主要因素；在一定范围内，随 pH 的升高或降低，该酶催化反应的最适温度均为 35 ℃左右；当 pH 过高或过低时，不同温度下的反应速率可能相同，此时温度已不再是酶促反应速率的影响因素。典例 4 图甲是过氧化氢酶活性( v)受 pH 影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b 时过氧化氢分解产生的 O2量随时间( t)的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是( B )A．pH＝a 时，e 点下移，d 点左移B．适当降低温度，e 点不移，d 点右移C．pH＝c 时，e 点为 0D．过氧化氢量增加，e 点不移，d 点左移[解析] pH 由 b→a 时，酶的活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但 pH 改变不会改变化学反应的平衡点，故 e 点不移，d 点右移，A 项错误；图乙是在最适温度下绘制的，若温度降低，则酶活性降低，化学反应速率减慢，到达化学反应平衡所需的时间延长，但温度降低不会改变化学反应的平衡点，故 d 点右移，e 点不移，B 项正确；pH＝c 时，过碱条件破坏酶的空间结构使酶失活、不能催化过氧化氢水解，但过氧化氢在常温下也能分解，所以 e 点不为 0，C 项错误；过氧化氢量增加时，达到化学反应平衡所需时间延长，且化学反应的平衡点升高，即 e 点上移，d 点右移，D 项错误。12【解题探究】 (1)酶促反应的结果是改变了达到化学反应平衡所需的 时间 ，即改变了 反应速率 ，但不影响反应的平衡点，即不影响 生成物 的量。(2)最适条件下改变影响酶活性的因素，会导致达到化学反应平衡所需的时间 延长 ，但不影响反应的平衡点。【互动探究】 (1)若图乙曲线为 pH＝a 条件下绘制，当 pH＝b 时，d 点和 e 点如何移动？提示：pH 升高，酶活性增强，化学反应速率加快，达到反应平衡的时间缩短，但不改变化学反应的平衡点，故 d 点左移、e 点不移。 (2)若增加酶的浓度，图乙曲线中 d 点和 e 点如何移动？提示：增加酶的浓度，反应速率加快，但不影响化学反应的平衡点，故 d 点左移、e 点不移。 【方法规律】 分析影响酶促反应速率因素的曲线图的一般方法(1)识标：理解图中纵坐标和横坐标的含义，一般横坐标表示温度、pH、反应时间等，纵坐标表示反应速率等。(2)明点：分析图中起止点和最高点的含义，一般起点为零，最高点表示最适温度或pH，酶的活性最大，止点表示酶的活性为零或生成物的量最大。(3)析图：根据相关原理判断曲线的变化情况，具体看曲线是上升还是下降，从而确定酶促反应速率的变化趋势。1．细胞代谢的概念：细胞内每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。2．酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。3．酶的特性：专一性、高效性、作用条件较温和。4．酶的作用原理：降低化学反应的活化能。5．影响酶活性的主要因素：温度、pH 等。酶的作用和本质Error!131第 2 节 细胞的能量“通货”——ATP学习目标1．说出 ATP 的化学组成和特点。(重点)2．掌握 ATP 与 ADP 的相互转化，理解转化过程中物质及能量的变化。(难点)3．阐明 ATP 在能量代谢中的作用。核心概念ATP 高能磷酸键 吸能反应 放能反应一、ATP 的结构和特点2二、ATP 与 ADP 的相互转化1．反应式：_______________________ATP ADP＋Pi＋能量。酶 1 酶 22．能量来源与去路：3．特点：(1)ATP 与 ADP 相互转化时刻不停地发生并且处于 动态平衡 中。(2)细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制，是生物界的 共性 。三、ATP 的利用1．实例：2．ATP 是细胞内流通的能量“通货”：3？思考1．ATP 中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？提示：RNA。2．人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着 ATP 与 ADP 的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？提示：不属于，所需酶及场所等不同。3．细胞内的所有生命活动都需要 ATP 直接提供能量吗？举例说明。提示：不是，如自由扩散等。H 判断题活 学 巧 练 uo xue qiao lian1．ATP 可以水解为一个核苷酸和两个磷酸。( √ )2．人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡。( × )3．ATP 能够及时转化成 ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。( √ )4．ATP 在细胞内含量并不高，活细胞都能产生 ATP，也都会消耗 ATP。( √ )5．ATP 含有 3 个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂。( × )6．ATP 中的 A 不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸后，形成的物质为 RNA 的基本单位之一。( √ )7．酶的合成需要 ATP 供能，此 ATP 来自于光合作用和呼吸作用。 ( × )8．酶的催化反应都需要消耗 ATP。( × )9．ATP 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。( √ )10．活细胞内 ATP 与 ADP 的转化只能单向进行。( × )知识点 1 ATP 的结构和生理功能Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan1．ATP 的组成42．ATP 的结构3．ATP 的生理功能细胞代谢所需的能量绝大多数是由细胞内的 ATP 直接提供的。ATP 是细胞代谢所需能量的直接来源。4．ATP 的结构与功能的相互关系(1)ATP 的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP 中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证 ATP 数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP 在供能中处于核心地位，许多能源物质需转化为 ATP 才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP 中的能量可转化为不同形式的能量。知识贴士①DNA 和 RNA 的组成中的 A 表示腺嘌呤这种碱基，而在 ATP 中 A 代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。②每个 ATP 分子中只含有 2 个高能磷酸键(～)，其中只有远离腺苷的高能磷酸键易断裂或合成。D 典 例 评 析 ian liping xi典例 1 (2018·合肥高一检测)下列关于 ATP 的叙述，正确的是( D )5A．三磷酸腺苷可简写为 A～P～P－PB．ATP 被称为高能磷酸化合物的原因是所有化学键都储存大量能量C．ATP 中的大量能量都储存在腺苷和磷酸基团中D．ATP 中的大量能量储存在高能磷酸键中[解析] 三磷酸腺苷的结构简式为 A－P～P～P：ATP 分子中的高能磷酸键储存着大量的能量。〔变式训练 1〕 下列关于 ATP 结构的叙述正确的是( B )A．ATP 中含有三个高能磷酸键B．ATP 分子中含有 C、H、O、N、P 五种元素C．ATP、DNA、RNA 中的“A”相同D．ATP 彻底水解后会得到两种小分子物质[解析] ATP 含有两个高能磷酸键，A 错误；ATP、DNA、RNA 中的“A”分别表示腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤，C 错误；ATP 彻底水解后会得到磷酸、核糖和腺嘌呤三种小分子物质，D错误。知识点 2 ATP 与 ADP 间的相互转化Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan1．ATP 转化及利用图示图示 1：图示 2：2．解读(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与 ATP 的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在 ATP 中，另一部分以热能的形式散失。(2)主动运输等吸能反应与 ATP 的分解相联系，所以 ATP 是直接供能物质。(3)ATP 在生物体内含量很少，又不断通过各种生命活动大量消耗，但 ATP 在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的 ATP 总是处于一种动态平衡之中。知识贴士6不要因为 ATP 是细胞中的直接能源物质就误认为细胞中的 ATP 含量很高，细胞内 ATP的含量并不高，ATP 可以与 ADP 迅速地相互转化，满足机体的能量需要。D 典 例 评 析 ian liping xi典例 2 (2018·合肥高一检测)如图为细胞中 ATP 与 ADP 相互转化示意图，有关叙述错误的是( D )A．在一个活细胞中，时刻进行着过程①和②B．过程①和②也可以发生在同一个细胞器内C．过程①中需要的能量不是过程②释放的D．维持人体体温的热能主要来自过程②中的能量[解析] ATP 为直接能源物质，在一个活细胞中，时刻进行着 ATP 与 ADP 的转化过程；ATP 的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内，如叶绿体；过程①为 ATP 的合成过程，需要的能量来自呼吸作用或光合作用；维持人体体温的热能主要来自呼吸作用释放的能量。方法点拨：1.ATP 与 ADP 相互转化不是可逆反应，因为能量不同，酶不同。2．ATP 与 ADP 相互转化是十分迅速的，保证了能量的持续供应。〔变式训练 2〕 下列有关“ATP ADP＋Pi＋能量”的叙述，正确的是( B )酶 1 酶 2A．反应向左进行和向右进行时所需的酶是一样的B．反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量C．整个反应是一个动态平衡的过程D．植物细胞和动物细胞中发生这种反应的生理过程都一样[解析] 生物体进行的“ATP ADP＋Pi＋能量”和“ADP＋Pi＋能量 ATP”― ― →酶 1 ― ― →酶 2 是两个截然不同的生理过程，它们发生的场所、所需的酶是不同的，也正是因为两个过程是在不同的场所、不同酶的作用下完成的，所以就不存在动态平衡问题，故 A、C 两项错误。植物细胞可以通过光合作用产生 ATP 和消耗 ATP，也可以通过细胞呼吸产生 ATP，而动物细胞不能进行光合作用，所以 D 项错误。一、ATP 和 ADP 的相互转化是不可逆的1．ATP 与 ADP 的相互转化7反应式 ATP→ADP＋Pi＋能量 能量＋Pi＋ADP→ATP类型 水解反应 合成反应条件 水解酶 合成酶场所 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化 放能 储能能量来源 高能磷酸键 呼吸作用、光合作用能量去向 用于各项生命活动 储存于 ATP 中综上所述，ATP 和 ADP 相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的” 。2．ATP 与 ADP 的转化式的含义细胞内 ATP 与 ADP 的循环过程，并不表示化学上的可逆反应。(1)从反应条件上看：ATP 的水解属于水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而 ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。(2)从反应场所上看：ATP 合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而 ATP 分解的场所较多。因此，ATP 的合成场所与分解场所不完全相同。(3)从能量来源上看：ATP 水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP 的能量主要来源于化学能和光能，即二者的能量来源不同。提示：判断一个化学反应是不是可逆反应，不仅要看反应物和生成物是否相同，还要看反应的条件、场所是否相同。典例 3 下列有关“a.ATP→ADP＋Pi＋能量”和“b.ADP＋Pi＋能量→ATP”的反应的叙述中，正确的是( C )①a、b 反应过程分别表示能量的释放和储存 ②生物细胞内的 b 过程所需要的能量来自细胞呼吸 ③a 和 b 在活细胞中永无休止地循环进行，保证了生命活动的顺利进行 ④a反应中的“能量”一般不能用于推动 b 反应的进行 ⑤a、b 反应过程从物质角度看是可逆的，但从能量角度看是不可逆的A．①②③④ B．②③④⑤C．①③④⑤ D．①②④⑤[解析] ATP 的形成一般与放能反应联系在一起，ATP 的分解一般与吸能反应联系在一起；生物细胞中 b 过程的能量来自细胞呼吸或光合作用；ATP 和 ADP 的相互转化是循环进行的；a 反应中的能量和 b 反应中的能量一般不同，所以 a 反应中的“能量”一般不能用于推动 b 反应的进行；a、b 反应过程从物质的角度来看是可逆的，ATP 和 ADP 以及 Pi 是可以反复利用的，但能量是不可以反复利用的，因为两个过程进行的场所、所需的酶等并不8相同。二、ATP 与 DNA、RNA、核苷酸的联系ATP 与 DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A” ，但在不同物质中“A”表示的含义不同，如图所示。(1)ATP 中的 A 为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA 分子中的 A 为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA 分子中的 A 为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸中的 A 为腺嘌呤。由此可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。典例 4 (2018·天津高三模拟)如图所示四种化合物的化学组成中， “○”中所对应的含义最接近的是( D )A．①和② B．①和③C．③和④ D．⑤和⑥[解析] 根据图分析可知“○”中所对应的含义分别为：①一磷酸腺苷 AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，②腺嘌呤，③DNA 分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA 分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。1．ATP 是细胞内的一种高能磷酸化合物，叫作三磷酸腺苷。2．ATP 分子的结构简式：A－P～P～P，A 代表腺苷，P 代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。93．ATP 和 ADP 之间的相互转化：ATP ADP＋Pi＋能量。酶 1 酶 2上述反应中，物质可逆，能量不可逆，合成 ATP 和利用 ATP 往往不是在同一时间、同一场所进行的，且是在不同酶的催化下完成的，故上述反应不是可逆反应。4．吸能反应伴随 ATP 的水解，放能反应伴随着 ATP 的合成。ATP1第 3 节 ATP 的主要来源——细胞呼吸学习目标1．说出线粒体的结构和功能。(重点)2．说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。(重点)3．说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。(难点)4．进行酶母菌细胞呼吸方式的探究。(难点)核心概念细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 酒精发酵 乳酸发酵一、细胞呼吸1．概念：细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的 氧化分解 ，生成 二氧化碳或其他产物 ，释放出能量并生成 ATP 的过程。2．实质：氧化分解 有机物 ，释放能量。二、探究酶母菌细胞呼吸的方式2三、细胞呼吸的方式1．有氧呼吸32．无氧呼吸(1)发酵的概念酵母菌、乳酸菌等微生物的 无氧呼吸 也叫发酵，根据产物不同可分为 酒精发酵 和 乳酸发酵 。(2)两种方式类型项目酒精发酵 乳酸发酵场所 细胞质基质 第一阶段 葡萄糖 [H]＋丙酮酸 ＋少量能量― ― →酶 过程 第二阶段 丙酮酸＋[H] ― ― →酶 酒精＋CO 2 丙酮酸＋[H] 乳酸 ― ― →酶 化学反应式C6H12O6 ― ― →酶 2C2H5OH＋2CO 2 ＋少量能量C6H12O6 2C3H6O3 ＋少量能― ― →酶 量4能量转化只在 第一阶段 释放出少量的能量，生成 少量 ATP ，葡萄糖分子中的大部分能量则存留在 酒精或乳酸 中四、细胞呼吸原理的应用(连线)① 包 扎 伤 口 用 透 气 消 毒 纱 布 或松 软 创 可 贴② 用 酵 母 菌 酿 酒③ 用 醋 酸 杆 菌 生 产 食 醋④ 用 谷 氨 酸 棒 状 杆 菌 生 产 味 精⑤ 松 土⑥ 稻 田 排 水⑦ 慢 跑 a.促 进 无 氧 呼 吸b.抑 制 无 氧 呼 吸c.促 进 有 氧 呼 吸①—b ②－a ③－c ④－c ⑤－c ⑥－b ⑦－c ？思考1．线粒体是进行有氧呼吸的必需条件吗？若不是请举例说明。提示：不是，蓝藻无线粒体也可进行有氧呼吸，具有有氧呼吸酶是进行有氧呼吸的必需条件。2．北方人做馒头时，利用酵母菌发面，发好的面团柔软而且表面水汪汪的。你知道为什么吗？提示：酵母菌有氧呼吸产生 CO2，使面团充气而变软，有氧呼吸产生的水使面团表面有水。H 判断题活 学 巧 练 uo xue qiao lian1．探究酵母菌的呼吸方式时，不能用澄清的石灰水来检测 CO2的产生，但可以用重铬酸钾来检测乙醇。( × )2．检测酵母菌培养过程中是否产生 CO2，可判断其呼吸方式。( × )3．线粒体将葡萄糖氧化分解成 CO2和 H2O。( × )4．无氧呼吸能产生 ATP、但没有[H]的生成过程。( × )5．有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量 ATP。( × )6．细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的反应，只发生在细胞有氧时。( × )7．呼吸作用产生的能量均以热能释放。( × )8．破伤风杆菌适宜生活在有氧的环境中。( × )9．及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。( √ )10．无氧和零下低温环境有利于水果保鲜。( × )知识点 1 探究酵母菌的呼吸方式5Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan1．实验原理(1)酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下均能生存，有氧呼吸产生 H2O 和 CO2，无氧呼吸产生酒精和 CO2。(2)呼吸产物——CO 2和酒精的检测①澄清石灰水 变混浊，且混浊程度与 CO2产量有关；― ― →＋ CO2 ②蓝色的溴麝香草酚蓝水溶液 变绿再变黄，且变黄时间长短与 CO2产量有关；― ― →＋ CO2 ③橙色重铬酸钾溶液 变灰绿色。― ― →＋ 酒 精 酸 性2．探究过程提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验(如酵母菌可用于酿酒、发面等)作出合理的假设Error!设 计 并 进行 实 验实验现象3．实验分析及拓展(1)实验分析①通入甲中 A 瓶的空气需先通过 NaOH 溶液的目的是保证进入 A 瓶的气体中不含有CO2，保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的 CO2完全是由酵母菌有氧呼吸产生的。②乙中 B 瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将 B 瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的 CO2完全是由酵母菌无氧呼吸产生的。(2)不同材料呼吸实验的设计①若探究种子呼吸状况则不必遮光，但需“死种子”作对照。②若探究“植株或幼苗”呼吸状况，应进行遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作对照。知识贴士酵母菌是兼性厌氧生物，是因为它既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，而人体中的某些细胞既能进行有氧呼吸也能短暂的进行无氧呼吸，但人只能是需氧型生物，所以生物异化作用类型的区分，不是以能否进行有氧、无氧呼吸为依据的，而是以在有氧或无氧的6条件下能否正常生存为依据的。D 典 例 评 析 ian liping xi典例 1 如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。以下说法中正确的是( C )A．两个装置均需要在黑暗条件下进行B．装置乙在Ⅲ处可检测到有酒精生成C．装置乙中应让Ⅱ先放置一会再与Ⅲ连接D．装置甲中 NaOH 溶液的作用是吸收Ⅰ处的 CO2[解析] 黑暗或光照对酵母菌的细胞呼吸没有明显的影响，A 错误；装置乙中酵母菌产生的 CO2可通过导管进入Ⅲ中，但酵母菌产生的酒精保留在Ⅱ中，B 错误；装置甲中NaOH 溶液的作用是使进入 B 瓶的空气先经过 NaOH 溶液的作用，排除空气中 CO2对实验结果的干扰，D 错误。〔变式训练 1〕 有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述，错误的是( D )A．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的 O2B．在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除 CO2C．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等D．可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式[解析] 酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸产物中都有 CO2，都能使澄清石灰水变浑浊，因此不能通过此指标判断酵母菌的呼吸方式。知识点 2 有氧呼吸和无氧呼吸过程的比较Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan1．有氧呼吸和无氧呼吸过程图解72．有氧呼吸和无氧呼吸的比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸条件 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、H 2O 乳酸或酒精和 CO2不同点能量释放 大量能量 少量能量反应条件 需酶和适宜温度本质 氧化分解有机物，释放能量，生成 ATP相同点 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同Y 易 错 提 醒 i cuo ti xing有关细胞呼吸过程的五点提醒(1)产生 CO2的不只是有氧呼吸，无氧呼吸产生酒精的过程中也有 CO2的产生。(2)有氧呼吸过程中生成的水和反应物中的水其来源和去向不同，所以不是同一分子。(3)无氧呼吸只有第一阶段释放少量能量，第二阶段不释放能量。(4)呼吸作用释放的能量不全转化成 ATP 中的能量，大部分以热能的形式散失。(5)不是所有植物的无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜根等植物组织的无氧呼吸产物为乳酸。3．与无氧呼吸有关的几个易错点(1)不同生物无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。(2)大多数植物、酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和 CO2；有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等进行无氧呼吸时产生乳酸；高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。(3)无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于还原丙酮酸。8(4)无氧呼吸只在第一阶段释放能量。4．与细胞呼吸有关的计算C6H12O6＋6H 2O＋6O 2 12H2O＋6CO 2＋能量― ― →酶 C6H12O6 2C2H5OH(酒精)＋2CO 2＋少量能量― ― →酶 (1)消耗等量葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的 CO2的物质的量之比为 13 。(2)产生等量的 CO2时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为 31 。(3)无氧呼吸产生的酒精和 CO2的物质的量相等；有氧呼吸消耗 O2和产生 CO2的物质的量相等。D 典 例 评 析 ian liping xi典例 2 (2018·黄冈高一检测)在植物体的细胞中，葡萄糖分解为丙酮酸的反应( B )A．既可以在线粒体中进行，也可以在细胞质基质中进行B．既可以在叶肉细胞中进行，也可以在根细胞中进行C．只能在有氧条件下进行，不能在无氧条件下进行D．只能在有光条件下进行，不能在无光条件下进行[解析] 葡萄糖分解为丙酮酸的反应只能在细胞质基质中进行，A 错误；不论是叶肉细胞还是根细胞，都能进行细胞呼吸，都有葡萄糖分解为丙酮酸的过程，B 正确；葡萄糖分解为丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸的共同点，有氧、无氧都可以发生，C 错误；不论有光还是无光，都能进行细胞呼吸，都有葡萄糖分解为丙酮酸的过程，D 错误。特别提醒：(1)有氧呼吸和无氧呼吸总反应式中的能量不能写成 ATP，因为大部分能量以热能形式散失。(2)1 mol 葡萄糖彻底氧化分解后，释放出 2870 kJ 的能量，其中 1161 kJ 的能量储存在 ATP 中，其余的以热能形式散失。(3)1 mol 葡萄糖生成酒精释放的能量为 225.94 kJ，生成乳酸释放的能量为 196.65 kJ，其中都有 61.08 kJ 的能量转移到 ATP(生成 2 mol ATP)中，其余部分以热能的形式散失。(4)无氧呼吸只有第一阶段释放能量，第二阶段没有能量释放。而有氧呼吸三个阶段均释放能量。〔变式训练 2〕 9(2018·江苏常州高三模拟)如图所示为不同距离的跑步过程中，有氧呼吸和无氧呼吸供能的百分比。下列说法正确的是( D )A．跑步距离越长，无氧呼吸供能所占比例越大B．1 500 m 跑时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的量相当C．100 m 跑时，所需 ATP 主要由有氧呼吸提供D．马拉松跑时，肌肉细胞呼吸释放的 CO2量与吸收的 O2量之比为 11[解析] 分析题图可知，跑步距离越长，无氧呼吸供能所占比例越小，A 项错误。1500 m 跑时，有氧呼吸与无氧呼吸供能的百分比相同，在供能相同的情况下，无氧呼吸消耗的葡萄糖量要多于有氧呼吸，B 项错误。100 m 跑时，所需 ATP 主要由无氧呼吸提供，C项错误。马拉松跑时，主要进行有氧呼吸，但仍有部分细胞进行无氧呼吸。人体肌肉细胞进行无氧呼吸时不消耗 O2，也不产生 CO2，故肌肉细胞呼吸释放的 CO2与吸收的 O2之比为11 ，D 项正确。知识点 3 影响细胞呼吸的因素及其应用Z 重 难 拓 展 hong nantuo zhan一、影响细胞呼吸速率的内因项目 体现 实例遗传特性 不同种类生物的呼吸速率不同 阴生植物小于阳生植物生长发育的不同时期同一生物的不同生长发育时期呼吸速率不同婴幼儿大于老年人；幼苗期大于成熟期不同器官或组织同一生物的不同器官或组织的呼吸速率不同心肌细胞大于皮肤细胞；植物生殖器官大于营养器官二、影响细胞呼吸的外因1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征10一致。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，来降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。2．氧气浓度(1)对于无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制。如图乙所示。11(2)对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。如图丙所示。(3)绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气浓度的影响。如图丁所示。除了温度、氧气外，二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用。生物含水量的多少影响呼吸作用，在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增大。(4)应用①作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量使 O2浓度位于 E 点之上，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收。②生产中利用低氧(A 点的浓度)抑制细胞呼吸、减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。3．CO 2：增加 CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用 。4．水：水既是细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成。一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。应用：粮油种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖而使种子变质。D 典 例 评 析 ian liping xi典例 3 科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是( B )A．20 h 内，果肉细胞产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体B．50 h 后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗 O2，密闭罐中 CO2浓度会增加C．50 h 后，30 ℃时有氧呼吸速率比 2 ℃和 15 ℃时慢，是因为温度高使酶活性降低D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大[解析] 果肉细胞不能进行光合作用，其产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体，A12项错误，50 h 后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗 O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将 O2消耗完，之后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中 CO2浓度会增加，B 项正确、C项错误；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低，D 项错误。易错提醒：有关影响呼吸作用因素的两点提醒(1)有氧气存在不一定只进行有氧呼吸。①当氧气浓度较低时，既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，且无氧呼吸占优势。②当氧气浓度较高时，无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强，当氧气浓度增加到一定值时，只进行有氧呼吸。(2)低温、低氧储存水果蔬菜，不代表氧气浓度和温度越低越好，应该是低氧和零上低温，既要抑制细胞呼吸，又要保持水果蔬菜的营养和风味。〔变式训练 3〕 以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官 CO2释放量和 O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是( B )A．甲图中氧含量为 a 时的情况对应的是乙图中的 A 点B．甲图中氧含量为 b 时的情况对应的是乙图中的 CD 段C．甲图的 a、 b、 c、 d 四个浓度中， c 是最适合贮藏植物器官的D．甲图中氧含量为 d 时没有酒精产生[解析] 甲图中氧含量为 a 时，细胞只释放 CO2不吸收氧气，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的 A 点。甲图中氧含量为 b 时，CO 2的释放量远远大于氧气的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中的 AC 段。贮藏植物器官应选择 CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时，即甲图中的 c 点。氧含量为 d 时，CO 2释放量与氧气的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生。所以 B 项错误。细胞呼吸方式的判断判定指标13CO2释放量、O 2消耗量以及酒精产生量。判定原理呼吸底物是葡萄糖时，若只进行有氧呼吸，则 O2消耗量CO 2产生量＝11 ；若只进行产生酒精的无氧呼吸(酒精发酵)，则 O2消耗量CO 2产生量 酒精产生量＝011 ，若只进行产生乳酸的无氧呼吸(乳酸发酵)，则无 O2的消耗和 CO2的产生。判定方法(底物为葡萄糖)物质变化特点 细胞呼吸方式① CO2释放量＝O 2吸收量 只进行有氧呼吸② 不消耗氧气，释放 CO2 只进行酒精发酵③ CO2释放量O 2消耗量 进行有氧呼吸和酒精发酵，多余的 CO2来自于酒精发酵④ 酒精产生量＝CO 2释放量 只进行酒精发酵⑤ 酒精产生量O 2消耗量时，比较有氧呼吸和无氧呼吸速率的方法：①若 ＝ ，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。VCO2VO2 43②若 ，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸。VCO2VO243③若 ，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸。VCO2VO243(2)如果出现 CO2释放量O 2消耗量，呼吸底物可能含有脂肪，因为等量的脂肪氧化分解的需氧量高于糖类。(3)有时还可根据发生的场所进行细胞呼吸方式的判定，如真核细胞均在细胞质基质中进行的是无氧呼吸。典例 4 如图表示某种植物的非绿色器官在不同 O2浓度下气体吸收量和释放量的变化，请据图回答下列问题。(1)外界 O2浓度在 10%以下时，该器官的细胞呼吸方式是 有氧呼吸和无氧呼吸 ，你作出这种判断的理由是 此时 CO2释放量大于 O2吸收量 。(2)该器官 CO2释放量与 O2吸收量两条曲线在 C 点相交后重合为一条曲线，这表明此时14该器官的细胞呼吸方式是 有氧呼吸 ，你作出这种判断的理由是 此时 CO2释放量与 O2吸收量相等 。(3)当外界 O2浓度为 4%～5%时，该器官 CO2释放量的相对值为 0.6，而 O2吸收量的相对值为 0.4。此时，无氧呼吸的 CO2释放量的相对值相当于有氧呼吸的 1/2 ；无氧呼吸消耗葡萄糖的量的相对值相当于有氧呼吸的 1.5 倍 。[解析] (1)从有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可以看出，有氧呼吸时 O2吸收量与 CO2释放量相等，而在 O2浓度为 10%以下时，CO 2释放量比 O2吸收量大，多出的 CO2来自无氧呼吸，因此，此时该植物器官既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。(2)根据有氧呼吸的反应式，有氧呼吸时 CO2释放量等于 O2吸收量，再根据无氧呼吸的反应式，无氧呼吸不吸收 O2，只释放CO2，得出当 CO2释放量等于 O2吸收量时，该植物器官只进行有氧呼吸。(3)由有氧呼吸和产生 CO2的无氧呼吸的反应式可知：有氧呼吸吸收 1 分子的 O2必然释放 1 分子的 CO2，无氧呼吸只释放 CO2不吸收 O2。O 2吸收量的相对值为 0.4，则有氧呼吸产生的 CO2量为 0.4，而 CO2的释放总量是 0.6，所以无氧呼吸的 CO2释放量为 0.6－0.4＝0.2，因此无氧呼吸的CO2释放量为有氧呼吸的 1/2。又由反应式可知，有氧呼吸的 CO2释放量为 0.4 时，需要消耗葡萄糖的量为 1/6×0.4，而无氧呼吸的 CO2释放量为 0.2 时，需要消耗葡萄糖的量为1/2×0.2，故无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖的量的比值为(1/2×0.2)/(1/6×0.4)＝1.5。典例 5 (2018·济南高一检测)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( C )A．催化 2→3 的酶存在于线粒体内膜上B．3 全部释放到大气中C．6 部分可来自叶绿体D．产生的 8 主要用于合成 ATP[解析] 从图中判断 1～8 依次是葡萄糖、丙酮酸、CO 2、H 2O、[H]、O 2、H 2O 和能量，2→3 过程是有氧呼吸的第二阶段，该过程的场所是线粒体基质；3 表示二氧化碳，生成的二氧化碳可被叶绿体中光合作用利用；6 表示氧气，分别来自叶绿体和外界环境；8 是有氧呼吸释放的能量，这些能量大部分转化成热能，只有少部分转移到 ATP 中。典例 6 (2018·西安高一检测)将 200 mL 含酵母菌的培养液放入 500 mL15的密闭容器内，该容器内酵母菌不同呼吸方式的 CO2释放速率随时间变化情况如图所示，请回答下列问题：(1)图中 a 曲线表示的呼吸方式为 有氧呼吸 ，判断依据是 开始时酵母菌可利用密闭容器内的氧气进行有氧呼吸，随着时间的延长，氧气量逐渐减少，存氧呼吸减弱直至为零 。(2)密闭容器内开始产生酒精的时间是 6 h 前 (填“6 h 前”或“6 h 时”或“6 h 后”)。(3)8 h 时细胞内 ATP 的合成场所是 细胞质基质 ，此时合成 ATP 所需能量 不能 (填“能”或“不能”)来自丙酮酸的分解。(4)密闭容器内 CO2的总释放量在 6 h 时 小于 (填“小于” “等于”或“大于”)8 h 时。[解析] (1)刚开始时容器内有氧气，酵母菌进行有氧呼吸，随着氧气的逐渐消耗，有氧呼吸逐渐减弱，开始出现无氧呼吸，因此曲线 a 表示有氧呼吸，曲线 b 表示无氧呼吸。(2)从图形分析，密闭容器内酵母菌在 6 h 前开始进行无氧呼吸，即 6 h 前就开始产生酒精。(3)8 h 时酵母菌只进行无氧呼吸，细胞内合成 ATP 的场所是细胞质基质，此时产生的 ATP来自无氧呼吸第一阶段，即葡萄糖分解为丙酮酸和[H]的过程。(4)根据图形分析，酵母菌的细胞呼吸速率一直为正值，酵母菌一直在释放 CO2，故随时间的变化，CO 2的总释放量一直在增加。1．细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成 ATP 的过程。2．有氧呼吸。(1)反应式：C 6H12O6＋6O 2＋6H 2O 6CO2＋12H 2O＋大量能量。― ― →酶 (2)场所：细胞质基质和线粒体。3．无氧呼吸(1)产生酒精：C 6H12O6 2C2H5OH(酒精)＋2CO 2＋少量能量。― ― →酶 (2)产生乳酸：C 6H12O6 2C3H6O3(乳酸)＋少量能量。― ― →酶 (3)反应场所：细胞质基质。164．有氧呼吸的三个阶段都释放能量，无氧呼吸只有第一阶段释放能量。