基础课时案9ATP与细胞呼吸的概念、类型及过程1. (2012·安徽理综，29)为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。

注：(1)会产生CO2和H2O的试管有______________，会产生酒精的试管有__________，根据试管__________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。

(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。

2,4-二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，表明DNP使分布在________的酶无法合成ATP。

若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)继续进行。

解析酵母菌为兼性厌氧生物，在有氧的条件下进行有氧呼吸，其场所是细胞质基质和线粒体；在无氧条件下进行无氧呼吸，其场所是细胞质基质。

(1)分析表格，试管A中加入的是丙酮酸，在有O2条件下无法在细胞质基质中继续氧化分解。

试管B中加入的是葡萄糖，无氧条件下，在细胞质基质中能继续氧化分解，产生CO2和酒精。

在有氧条件下，线粒体能分解丙酮酸，所以C试管中有CO2和H2O产生，而D试管无。

分析试管E、F，酵母菌在有氧条件下，能把C6H12O6彻底氧化分解产生CO2和H2O；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生CO2和C2H5OH。

从而可以判断，能产生CO2和H2O的试管有C、E，能产生酒精的试管有B、F。

根据试管B、D、F的实验结果可判断酵母菌的无氧呼吸场所是细胞质基质。

(2)根据题中的信息，DNP对[H]＋O2―→H2O过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，而不能形成ATP，由于[H]和氧结合形成水的过程发生在线粒体内膜上，因此DNP使分布在线粒体内膜上的酶无法合成A TP。

若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解不受影响，但产生的ATP将会大大减少。

答案(1)C、E B、F B、D、F(2)线粒体内膜能2．(2012·全国新课标，29)将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图所示。

若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，据图回答下列问题。

(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成________，再通过________为种子萌发提供能量。

(2)萌发过程中在________h之间种子的呼吸速率最大，在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为______mg。

(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为____mg/粒·d。

(4)若保持实验条件不变，120 h后萌发种子的干重变化趋势是________，原因是________________。

解析本题主要考查玉米种子萌发过程中胚、胚乳的作用。

(1)胚乳是玉米种子贮存营养的结构。

在种子萌发过程中，胚乳中的淀粉最终被水解为葡萄糖，再通过呼吸作用氧化分解为生命活动供能。

(2)呼吸速率越大，单位时间内种子干重减少越多，从图可知，72～96 h之间种子的呼吸速率最大。

每粒种子呼吸消耗的平均干重为204.2－177.7＝26.5 (mg)。

(3)胚乳干重减少量与萌发种子干重减少量差值最大时，胚乳营养转化为幼苗组成物质的速率最大。

符合该特点的时间段为96～120 h，该时间段内，每粒胚乳干重减少量为118.1－91.1＝27 (mg)，其中呼吸消耗177.7－172.7＝5 (mg)，即胚乳中22 mg营养物质转化为幼苗的组成物质，转化速率为22 mg/粒·d。

(4)如果继续保持黑暗条件玉米幼苗只能进行呼吸作用消耗有机物，不能进行光合作用合成有机物，故干重仍呈下降的趋势。

答案(1)葡萄糖细胞呼吸(或生物氧化)(2)72～9626．5(3)22(4)下降幼苗细胞呼吸消耗有机物，且不能进行光合作用3．(2014·海南卷)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。

请据图回答问题。

(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是__________，其产物是________。

(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是_________________。

(3)胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。

解析(1)在12～24 h期间，O2的吸收速率很低且几乎不变，而CO2的释放速率在增大，说明在此期间呼吸作用的主要方式是无氧呼吸，其进行的场所是细胞质基质，种子萌发过程中无氧呼吸的产物是乙醇和CO2。

(2)从第12 h至胚根长出期间，萌发的种子不进行光合作用制造有机物，只进行呼吸作用分解有机物，故萌发种子的干物质总量会减少。

(3)胚根长出后O2的吸收速率迅速上升，说明萌发种子的有氧呼吸速率明显升高。

答案(1)无氧细胞质基质酒精和二氧化碳(2)减少种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降(3)有氧4．下表是某运动员在运动时血液中乳酸浓度的变化情况。

请回答下列问题。

________min时血液中乳酸浓度出现下降。

(2)该运动员在剧烈运动过程中，细胞内产生ATP的场所有________________。

(3)呼吸熵是指生物体在同一时间内，呼吸作用所释放的CO2和吸收O2的分子数之比。

该运动员在剧烈运动时，若分解的有机物全是糖类，则图中可以正确反映呼吸熵随时间变化曲线的是________。

解析(1)从表中可以看出，15 min时运动员体内的乳酸含量明显增多，故此时运动员的无氧呼吸已经明显增强；在30 min时运动员体内的乳酸浓度出现下降。

(2)人在剧烈运动时，细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，所以细胞内产生A TP的场所有细胞质基质和线粒体。

(3)若人体细胞分解的有机物全部是糖类，则其在无氧呼吸过程中不产生CO2，而在有氧呼吸过程中产生的CO2与消耗的O2等量，故其呼吸熵始终为1，即图甲所示。

答案(1)1530(2)细胞质基质、线粒体(3)图甲5．经研究证实ATP是细胞的能量“通货”。

请分析回答问题。

(1)人体细胞中的ATP主要来自_________(填生理过程名称)，其分子结构简式是________。

研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是_________________。

(2)细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________。

(3)为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24 h，然后测量各组细胞内A TP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次实验后，所得数据如下表所示：②实验数据表明，该实验的因变量之间有何联系？_________________________。

③若用混有浓度为2 mg·mL－1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是_______________________。

解析(1)ATP可以有以下来源：细胞呼吸、光合作用和化能合成作用，在人体内只有细胞呼吸这一种方式。

ATP的结构简式为A－P～P～P。

(2)ATP是由一个腺苷和三个磷酸基团组成的。

因此3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是腺苷。

(3)①由实验目的可知实验的自变量是X物质的浓度，因变量是不同X物质浓度下细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率。

②细胞的生命活动离不开能量，因此细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡百分率增加。

③小肠中营养物质的消化需要酶来催化，酶属于生物大分子，将其从细胞内运输到消化道需要消耗能量，氨基酸等营养物质的吸收属于主动运输，需要消耗能量，所以X物质阻碍消化酶的合成和分泌，从而影响小肠的消化功能；X物质妨碍主动运输，从而影响小肠吸收营养物质的功能。

答案(1)细胞呼吸A－P～P～P ATP与ADP相互迅速转化(2)腺苷(3)①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率②细胞内ATP的浓度下降，能量供应减少，细胞死亡的百分率增加③X物质阻碍消化酶的合成和分泌，影响消化；X物质妨碍主动运输，影响营养物质的吸收9．甲、乙两图都表示细胞呼吸强度与氧气浓度的关系(呼吸底物为葡萄糖)。

据图分析回答下面的问题。

(1)图甲所示细胞的呼吸方式最可能是____________，如果呼吸强度不能用CO2的释放量表示，原因是_________________。

(2)图乙中B点的CO2来自________________(填细胞结构)，当O2浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是________________。

(3)温室生产过程中，施用有机肥比单纯施用化肥具有明显的增产效果。

试从碳素营养的角度分析其中的原因是_______________。

解析(1)图甲所示细胞呼吸强度不随氧气浓度改变而变化，可见其与氧气浓度无关，最可能表示的是无氧呼吸。

无氧呼吸产生乳酸的呼吸类型中不产生CO2，所以不能用CO2的产生量表示呼吸强度。

(2)图乙表示氧气浓度对呼吸速率的影响。

B点时，氧气浓度为0，只进行无氧呼吸，在细胞质基质中将葡萄糖分解为酒精和CO2。

在M点以后，达到最大呼吸强度，主要是受到呼吸酶数量的限制。

(3)温室中施用有机肥后，土壤微生物将有机肥分解产生CO2，可提高温室内CO2含量，增强作物的光合作用，增加产量。

答案(1)无氧呼吸该生物无氧呼吸的产物是乳酸(2)细胞质基质呼吸酶的数量是有限的(3)土壤微生物分解有机肥释放CO210．(改编题)对酵母菌呼吸作用类型的探究是同学们感兴趣的实验，现有生物兴趣小组分别进行了如下实验，请根据题设要求回答问题。

(1)本实验的自变量是________。

进行有氧呼吸的实验装置是________。

(2)如果实验设计中缺少了质量分数为10%的NaOH溶液，而装置A中的澄清的石灰水变浑浊，则不一定说明________产生了二氧化碳，因为无法排除________使澄清的石灰水变浑浊的可能。

(3)橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应能使溶液变成灰绿色。

利用这一原理可以鉴定酒精的存在。

上图中装置________的酵母菌培养液取样鉴定，一定会使重铬酸钾溶液变成灰绿色。

如果两装置的酵母菌培养液取样鉴定都能使重铬酸钾溶液变成灰绿色，请分析A装置产生该结果的原因是__________________。