精品新人教版必修一高中生物提升习题53ATP的主要来源细胞呼吸一及答案.docx

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精品新人教版必修一高中生物提升习题53ATP的主要来源细胞呼吸一及答案

第19课时　ATP的主要来源——细胞呼吸

（一）

[目标导读]　1.通过探究实验，概述酵母菌细胞呼吸的方式，理解细胞呼吸的概念。

2.结合图5－8，掌握线粒体的结构。

3.阅读教材图文，概述有氧呼吸的三个阶段，概括有氧呼吸的概念。

[重难点击]　1.探究酵母菌细胞呼吸的方式。

2.有氧呼吸的过程。

一　细胞呼吸的概念和方式

细胞呼吸是细胞内ATP的主要来源，请结合教材内容深入理解细胞呼吸的概念并探究细胞呼吸的方式。

1.请从以下五个方面理解细胞呼吸的概念

（1）发生场所：

细胞内。

（2）分解底物：

有机物。

（3）呼吸产物：

CO2和水或不彻底的氧化产物（因呼吸类型而异）。

（4）反应类型：

氧化分解。

（5）能量变化：

有机物中化学能释放，生成ATP。

2.酵母菌是兼性厌氧菌，因此可以用酵母菌来研究有氧呼吸和无氧呼吸。

下面是简易的实验装置，结合该图进行探究：

（1）实验变量的控制

①本实验的自变量是氧气的有无，因变量是是否有CO2和酒精的产生。

②甲、乙装置中是如何控制自变量的？

答案　甲中用橡皮球或者气泵充气的目的是保证A瓶中有氧气存在，乙中B瓶密封保证无氧环境。

③图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？

答案　NaOH溶液可吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰。

④B瓶装好后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？

答案　让酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，从而保证通入石灰水中的CO2全部是无氧呼吸产生的。

（2）产物检测

①酒精的鉴定：

酒精与橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下发生化学反应，变成灰绿色。

②CO2的鉴定：

CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。

（3）结果分析

①甲、乙装置中的澄清石灰水都变混浊，但是甲装置石灰水变混浊的程度大，说明酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸产生二氧化碳，但是有氧条件下产生的二氧化碳更多些。

②从A、B中各取少量培养液分别注入1、2号两支试管中，再分别加入0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡后发现1号试管不变色，2号试管变成灰绿色。

这说明酵母菌在无氧条件下会产生酒精。

（4）实验结论：

酵母菌的细胞呼吸有两种方式：

有氧呼吸和无氧呼吸。

有氧呼吸必须在有氧条件下进行，产生大量的CO2和水，无氧呼吸需在无氧条件下进行，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生CO2，但CO2的产生量比有氧呼吸要少。

小贴士　重铬酸钾可以检测有无酒精存在。

这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。

具体做法是：

让司机呼出的气体直接接触到载有用浓硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（两者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。

归纳提炼

1.细胞呼吸的方式

（1）有氧呼吸：

绝大多数生物进行细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。

（2）无氧呼吸：

一部分生物在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。

2.对比实验

对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。

对比实验不设对照组，均为实验组（或互为实验组和对照组），是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。

活学活用

1.在检验酵母菌细胞呼吸的产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列描述不正确的是（　　）

A.CO2可使澄清的石灰水变混浊

B.CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄

C.乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色

D.乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色

答案　C

解析　CO2能使澄清的石灰水变混浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄；乙醇在酸性条件下（浓硫酸）能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色。

二　有氧呼吸

对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。

下图是细胞内有氧呼吸的过程示意图，结合该图分析下面的问题：

1.线粒体：

线粒体具有双层膜，[3]内膜向内腔折叠形成[2]嵴，大大增加内膜的表面积，线粒体内充满了液态的[4]基质，线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

2.结合图解，对有氧呼吸的三个阶段进行归纳，完成下表。

阶段

场所

物质变化

放能多少

第一阶段

细胞质基质

葡萄糖

2丙酮酸＋4[H]

少量

第二阶段

线粒体基质

2丙酮酸＋6H2O

6CO2＋20[H]

少量

第三阶段

线粒体内膜

24[H]＋6O2

12H2O

大量

3.根据上表写出有氧呼吸的总反应式，并标出各元素的去向。

答案　如图所示

4.根据反应式概括有氧呼吸的概念：

有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

5.1mol葡萄糖在体内彻底氧化分解能释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失，以维持体温的恒定。

那么，1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成38mol的ATP，其能量转换效率是40.45%。

小贴士　1有氧呼吸的反应式中箭头不能写成等号，能量不能写成ATP。

2葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。

3[H]是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是氧化型辅酶ⅠNAD＋转化成还原型辅酶ⅠNADH。

4有氧呼吸的三个阶段都需要不同的酶来催化。

5原核生物没有线粒体，但是也可进行有氧呼吸，场所是细胞质基质和细胞膜。

归纳提炼

活学活用

2.有氧呼吸全过程中的物质变化可分为三个阶段：

①C6H12O6→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。

下列与此相关的叙述中，正确的是（　　）

A.第③阶段反应极易进行，无需酶的催化

B.第②阶段无ATP生成，第③阶段形成较多的ATP

C.整个过程中，水既是反应物又是产物

D.第①阶段也在线粒体中进行

问题导析　

（1）有氧呼吸的三个阶段的共性：

都需要酶的催化，都有ATP产生，第三阶段产生最多。

（2）水作为反应物参与了第二阶段的反应，第三阶段有水生成。

（3）第①阶段在细胞质基质中进行。

答案　C

解析　要根据有氧呼吸的三个阶段的具体过程和条件来分析，有氧呼吸的任何一个阶段都需要酶的催化，都有ATP产生；第三阶段产生ATP最多；水作为反应物参与了第二阶段的反应，第三阶段有水生成；第①阶段在细胞质基质中进行。

当堂检测

1.近几年，几起严重的醉驾事故引起了社会的广泛关注。

交警为检测司机是否存在酒后驾驶的违法行为，可用来检测司机呼出的气体的试剂是（　　）

A.溴麝香草酚蓝水溶液

B.斐林试剂

C.重铬酸钾的浓硫酸溶液

D.澄清的石灰水

答案　C

解析　橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精生成灰绿色的硫酸铬，利用此原理可检测酒精的存在。

2.在有氧呼吸的下列反应阶段中，不在线粒体中进行的只有（　　）

A.[H]传递给氧气生成水

B.C6H12O6分解为丙酮酸和[H]

C.丙酮酸分解为CO2和[H]

D.ADP与磷酸结合生成ATP

答案　B

解析　C6H12O6分解为丙酮酸和[H]在细胞质基质中进行。

3.如图所示，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是（　　）

A.吸收O2

B.吸收空气中的CO2

C.检验酒精的产生

D.检验CO2的产生

答案　B

解析　NaOH与空气中的CO2反应生成Na2CO3和H2O，保证了通入酵母菌培养液的气体不含CO2，避免其对实验结果的干扰。

4.如图表示线粒体的亚显微结构示意图。

请据图分析回答下列问题：

（1）线粒体由[7]________和[　]________包被形成。

其中后者向内腔折叠形成[　]__________，从而扩大了________的附着面积。

（2）线粒体是____________的主要场所，其中有关的酶分布在[6]________和[1]________中。

（3）线粒体广泛存在于__________细胞中。

从数量来看，____________________的细胞中往往含量较多；从分布来看，细胞内部____________________的部位往往分布的较多。

（4）在线粒体内，由于含有少量的[　]__________和[4]__________，因而线粒体能够自己合成一些自身的蛋白质，具有一定的独立性。

但是线粒体的增殖仍然受到__________的控制，所以线粒体是一种半自主性细胞器。

答案　

（1）外膜　6　内膜　2　嵴　酶　

（2）有氧呼吸　内膜　基质　（3）动、植物　新陈代谢旺盛　新陈代谢旺盛　（4）3　DNA　核糖体　细胞核

40分钟课时作业

基础过关

知识点一　细胞呼吸的概念和方式

1.有氧呼吸的主要场所是（　　）

①线粒体　②叶绿体　③细胞质基质

A.①②③B.①③C.②③D.①

答案　D

解析　有氧呼吸的主要场所是线粒体。

2.细胞呼吸的实质是（　　）

A.分解有机物，储存能量

B.合成有机物，储存能量

C.分解有机物，释放能量

D.合成有机物，释放能量

答案　C

解析　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。

3.检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列叙述正确的是（　　）

A.如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行有氧呼吸

B.如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，则酵母菌只进行无氧呼吸

C.无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2

D.酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾溶液变成灰绿色

答案　C

解析　酵母菌有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物是酒精和CO2，因此无论酵母菌进行有氧呼吸还是无氧呼吸，都产生CO2。

4.设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫（　　）

A.标准实验B.对比实验

C.模拟实验D.演示实验

答案　B

解析　对比实验是实验类型的一种。

知识点二　有氧呼吸

5.有氧呼吸的反应底物有葡萄糖、O2和水，这三种物质参与有氧呼吸反应过程的阶段分别是（　　）

A.第一阶段、第一阶段、第一阶段

B.第一阶段、第二阶段、第二阶段

C.第一阶段、第二阶段、第三阶段

D.第一阶段、第三阶段、第二阶段

答案　D

解析　第一阶段是1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸和[H]，第二阶段是丙酮酸进入线粒体与水在酶的作用下分解生成二氧化碳和[H]，第三阶段是O2与前两个阶段产生的[H]经过一系列的化学反应生成H2O。

6.在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（　　）

①与氢结合生成水　②与碳结合形成二氧化碳　③在线粒体中被消耗　④在线粒体和细胞质基质中被消耗

A.①④B.②③C.①③D.②④

答案　C

解析　有氧呼吸的整个过程分成三个阶段，第三个阶段是前两个阶段产生的氢与氧结合生成水，反应发生在线粒体中。

7.2012年8月12日，在伦敦奥运会男子49公斤级拳击比赛决赛中，中国名将邹市明成功卫冕。

比赛中，为他骨骼肌提供能量的主要物质和过程分别是（　　）

A.蛋白质　有氧呼吸B.脂肪　无氧呼吸

C.葡萄糖　有氧呼吸D.葡萄糖　无氧呼吸

答案　C

解析　对于人和大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，有氧呼吸最常用的物质是葡萄糖。

8.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（　　）

A.葡萄糖→丙酮酸→水

B.葡萄糖→丙酮酸→氧

C.葡萄糖→氧→水

D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳

答案　D

解析　在细胞质基质中，C6H12O6在酶的作用下分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体彻底分解成CO2。

能力提升

9.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（　　）

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先放置一段时间，再与Ⅲ连接

D.装置甲中NaOH溶液的作用是吸收Ⅰ处的CO2

答案　C

解析　黑暗或光照对酵母菌的细胞呼吸方式没有影响。

装置乙中酵母菌通过无氧呼吸产生的CO2可通过导管进入Ⅲ，但酵母菌通过无氧呼吸产生的酒精保留在Ⅱ中。

装置乙的Ⅱ在封口一段时间后再连通盛有澄清石灰水的Ⅲ，这样做是为了消耗装置Ⅱ内的氧气，防止酵母菌的有氧呼吸对实验结果的干扰。

装置甲中NaOH溶液的作用是使进入Ⅰ的空气先经过NaOH溶液处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰。

10.人体内C6H12O6彻底氧化分解释放出的能量中，大部分的去向是（　　）

A.以热能形式散失B.储存于ATP中

C.存在于线粒体中D.供生命活动利用

答案　A

解析　在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解以后，释放出来的总能量是2870kJ，其中只有1161kJ转移至ATP中，其余部分（1709kJ）的能量就以热能的形式散失掉了。

11.向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中加入甲、乙、丙、丁四种抑制剂，下列说法正确的是（　　）

A.若甲能抑制丙酮酸分解，则会使丙酮酸的消耗增加

B.若乙能抑制葡萄糖分解，则会使丙酮酸增加

C.若丙能抑制ATP的形成，则会使ADP的消耗增加

D.若丁能抑制[H]被氧化成水，则会使O2的消耗减少

答案　D

解析　葡萄糖初步分解是在第一阶段，产物为丙酮酸；丙酮酸的消耗在第二阶段，分解产生二氧化碳；[H]的氧化在第三阶段，与O2结合生成水；三个阶段都有能量释放，能量转移给ADP生成ATP。

12.某生物实验小组为“探究酵母菌的呼吸方式”设计了如图所示的实验装置。

实验中，先向气球中加入10mL含酵母菌的培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20℃温水的烧杯中。

再将整个装置置于20℃的恒温水浴中，记录实验开始30min后烧杯中液面变化量。

下列说法错误的是（　　）

A.还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照

B.若30min后液面没有变化是因为酵母菌只进行了有氧呼吸

C.若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面应该下降

D.该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”

答案　C

解析　若酵母菌只进行有氧呼吸，则消耗的氧气和产生的二氧化碳体积相等，不会引起液面变化；若同时进行了无氧呼吸，则产生二氧化碳多于消耗的氧气，气体体积增大，液面上升。

13.如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（　　）

A.①②④中数值最大的是①

B.③代表的物质名称是氧气

C.产生①②的场所是线粒体

D.某些原核生物能完成图示全过程

答案　D

解析　图中①②④表示有氧呼吸三个阶段产生的能量，其中[H]＋O2反应的④过程释放能量最多；产生①的场所是细胞质基质，而作为反应物的O2参与的是第三阶段，是图中⑤，图中③是另一种反应物水；具有有氧呼吸酶的原核生物如蓝藻可完成有氧呼吸。

14.下图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题：

（1）有氧呼吸是从__________的氧化分解开始的，全过程分为________个阶段。

（2）有氧呼吸的主要场所是__________，进入该场所的呼吸底物是__________；释放的CO2是在第________阶段产生的；H2O是在第________阶段形成的；产生ATP最多的是第________阶段。

（3）有氧呼吸中氧的作用是________________________________________，写出有氧呼吸的总反应式：

________________________________________。

答案　

（1）葡萄糖　三　

（2）线粒体　丙酮酸　二　三　三　（3）与氢结合形成水，同时生成大量的ATP　C6H12O6＋6H2O＋6O2

6CO2＋12H2O＋能量

解析　在有氧呼吸过程中，第一阶段发生在细胞质基质中，将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，脱下来少量[H]（4个[H]），释放少量能量，形成少量ATP；第二阶段发生在线粒体基质中，将丙酮酸彻底分解成CO2，消耗6分子水，脱下来20个[H]，释放少量能量，形成少量ATP；第三阶段发生在线粒体内膜上，前两个阶段脱下的[H]经过一系列反应，与O2结合形成12分子水，释放大量能量，形成大量ATP。

从上述过程可以看出，CO2产生于第二阶段，O2用于第三阶段的反应，水形成于第三阶段，释放能量最多的是第三阶段。

15.下图是测定植物细胞呼吸的装置。

请据图回答下列问题：

（1）A瓶内NaOH的作用是_________________________________________________；

B瓶内石灰水的作用是____________________________________________________；

D瓶内石灰水的作用是____________________________________________________。

（2）为什么要用不透光的玻璃罩来罩住植物？

________________________________________________________________________。

（3）如果将植物换成萌发的种子，实验结果怎样？

________________________________________________________________________。

（4）如果将D瓶内的石灰水换成饱和Na2CO3溶液也可起到相同的作用，为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）吸收空气中的CO2　检验CO2是否被完全吸收　检验呼吸作用是否产生CO2　

（2）防止植物进行光合作用干扰实验结果　（3）实验效果与绿色植物相同　（4）呼吸作用产生的CO2被饱和的Na2CO3溶液吸收生成NaHCO3，因为NaHCO3溶解度小，故溶液同样出现混浊

个性拓展

16.如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。

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（500mL）、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1g/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240mL的葡萄糖溶液

加入10g活性干酵母

①______________________________________

B

加入240mL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分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：

________________（用“<、＝、>”表示），则假设成立。

答案　

（1）①不加入石蜡油　②加入10g活性干酵母　

（2）去除氧气　自　（3）③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液　④不加入活性干酵母　（4）A>B>C

解析　A、B两个实验装置作对照，A为有氧条件下的，B为无氧条件下的（步骤三加入石蜡油，隔绝氧气）。

B装置煮沸的目的仍然是去除氧气，和步骤三目的一样。

两装置步骤二加入的都应该一样，都是10g活性干酵母，体现了单一自变量的实验原则。

装置C是和B作对照的，用来排除其他因素造成的温度变化，因此，除了步骤二不加入活性干酵母外，其他条件应该和B一样。

装置A、B、C温度大小应该和三个装置呼吸类型有关，A中酵母菌进行了有氧呼吸释放大量能量，温度会最高，C装置没有酵母菌，没有细胞呼吸，温度最低，B装置中酵母菌进行了无氧呼吸，释放的能量比A中少。