专题梳理6 细胞呼吸为细胞生活提供能量-【精英1号】2024-2025学年高中生物学考笔记·知识梳理手册

专题梳理6 细胞呼吸为细胞生活提供能量 25 专题梳理6 细胞呼吸为细胞生活提供能量 一、细胞呼吸的本质是糖等有机物的氧化 分解 1.呼吸:指人体从周围环境中吸入空气,利用 其中的O2,呼出CO2 的 过程。 细胞呼吸:指在细胞内进行的将 分解成无机物或者小分子有机物,并且 的过程。 2.需氧呼吸与厌氧呼吸 比 较 需氧呼吸 厌氧呼吸 乳酸发酵 乙醇发酵 场 所 和 线 粒体,主要是 氧 气 需要 不需要 不需要 反 应 式 C6H12O6 + 6H2O+6O2 酶→ 6CO2+12H2O+ 能量 C6H12O6 酶→ (乳 酸)+少量能量 C6H12O6 酶→ (乙 醇)+ + 少量能量 过 程 ①第一阶段(糖酵 解):1个 分子被分解成2 个丙酮酸和少量 [H],释放少量能 量,形成少量ATP ②第 二 阶 段:丙 酮酸被彻底氧化 分 解 形 成 , 产 生 [H] 和 少 量 ③第 三 阶 段:前 两个阶段产生的 [H]经 的 传 递, 与 氧 结 合 生 成 水,产 生 ① 第 一 阶 段: 与需氧呼吸的 第 一 阶 段 一 样, 进 行 ② 第 二 阶 段: 丙酮酸在酶的 催 化 作 用 下, 形成 ①第一阶段:与 需氧 呼 吸 的 第 一阶段一样,进 行 ②第二阶段:丙 酮酸 在 酶 的 催 化作 用 下 形 成 意 义 合成 ATP,用 于 各种生命活动 快速利用葡萄糖产生 ATP,以 维持生命活动 二、探究酵母菌的呼吸方式 1.实验原理 (1)酵母菌是一种单细胞真菌,在 和 都能生活,因此可用来研究细 胞呼吸的不同方式。 (2)CO2 可使澄清石灰水变混浊,也可使 溶 液 由 变 再 变 ,根据石灰水浑浊程度或溴麝 香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短,可以 检测酵母菌产生CO2 的情况。 (3)重铬酸钾溶液在 条件下为橙 色,遇到酒精变成 色。 2.实验结论 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞 呼吸。在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼 吸产生大量的 和 ;在无 氧条 件 下,酵 母 菌 通 过 细 胞 呼 吸 产 生 ,还产生少量的 。 三、细胞呼吸是细胞代谢的核心 1.分解代谢:主要利用 作为呼吸过 程中能量的来源,人和动物的细胞也可利 用 作为能源。 2.合成代谢:各种各样的生物合成反应。这 些反应的产物是细胞生活、生长和修复损 伤所需要的物质。细胞呼吸一方面为这些 合成反应提供 ,另一方面为合成 反应提供 。 26 探究酵母菌的呼吸方式 【例题1】 下列有关“探究酵母菌的呼吸方式 实验”的叙述,错误的是 ( ) A.在探究无氧呼吸的实验中,可用油脂层 隔绝O2 B.在探究有氧呼吸的实验中,可用 NaOH 溶液除去泵入空气中的CO2 C.实验中需控制的无关变量有温度、pH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 【例题2】 [2018·4浙江卷]以酵母菌和葡 萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”,装置图 如下。下列关于该实验过程与结果的叙 述,错误的是 ( ) A.将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡 萄糖液的甲试管后需振荡混匀 B.在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层 液体石蜡以制造富氧环境 C.乙试管中澄清的石灰水变浑浊可推知酵 母菌细胞呼吸产生了CO2 D.拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试 管塞子后可闻到酒精的气味 【例题3】 [2023∙6浙江选考]小曲白酒的 酿造过程中,酵母菌进行了需氧呼吸和厌 氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用,下列叙 述正确的是 ( ) A.需氧呼吸产生的[H]与 O2 结合,厌氧 呼吸产生的[H]不与O2 结合 B.需氧呼吸在线粒体中进行,厌氧呼吸在 细胞质基质中进行 C.需氧呼吸有热能的释放,厌氧呼吸没有 热能的释放 D.需氧呼吸需要酶催化,厌氧呼吸不需要 酶催化 需氧呼吸与厌氧呼吸 【例题4】 [2020·7浙江卷]下列关于细胞 的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述,正确的是 ( ) A.细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼 吸产生的多 B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴 上进行 C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会 产生丙酮酸 D.若适当提高苹果果实贮藏环境中的 O2 浓度会增加酒精的生成量 【例题5】 [2021·7浙江学考]制作馒头时, 通常需要把面粉、温水和酵母菌按比例混 合揉成面团。面团需“醒”上一段时间,才 能制作出松软的馒头。若面团发酵时间过 长,会产生淡淡的酒味。下列叙述错误的 是 ( ) A.适当提高环境温度可缩短“醒”面的时间 B.“醒”面过程酵母菌细胞呼吸释放热能会 使面团发热 C.馒头松软主要是酵母菌需(有)氧呼吸产 生的 H2O所致 D.面团产生酒味是酵母菌厌(无)氧呼吸产 生的乙醇所致 【例题6】 [2022·杭嘉湖金四县区学考模 拟]下图中①②③表示真核细胞需氧呼吸 过程中某些反应发生的场所,甲、乙代表有 关物质。下列相关叙述错误的是 ( ) A.②过程发生在线粒体基质 B.甲、乙分别代表丙酮酸和[H] C.③过程释放大量的能量,主要用于ATP 的合成 D.图示可以表示葡萄糖彻底氧化分解的 过程 【例题7】 [2022·温州市学考模拟]某科学 小组用紫外线对野生型酵母菌进行诱变, 获得线粒体不能合成和吸收[H]的缺陷型 酵母菌。利用两种酵母菌进行如下两组实 验(已知呈白色的TTC显色剂能与O2 竞 争结合[H]从而形成红色物质)。 甲组:野生型酵母菌+葡萄糖溶液+TTC 显色剂→显微镜下观察线粒体的显色情况 乙组:缺陷型酵母菌+葡萄糖溶液+TTC 显色剂→显微镜下观察线粒体的显色情况 下列叙述错误的是 ( ) 专题梳理6 细胞呼吸为细胞生活提供能量 27 A.野生型酵母菌的细胞质基质和线粒体 基质都能合成[H] B.葡萄糖进入野生型酵母菌的线粒体内后 可产生大量能量 C.缺陷型酵母菌比野生型酵母菌更适用于 酒精发酵 D.观察两组酵母菌的线粒体,甲组、乙组分 别呈红色、白色 【例题8】 [2022·7浙江学考]甜酒酿是以 糯米为主要原料,通过发酵酿制而成的含 乙醇食品,清甜可口,酒味淡泊,参与发酵 形成甜酒酿的微生物主要是糖化菌和酵母 菌。制备甜酒酿的工艺流程简图如下。 糯米处理 → 拌酒药 → 搭窝 → 发酵 回答下列问题: (1)酒药中含有发酵所需的微生物,其中的 主要微生物是糖化菌和 。 (2)发酵过程中,淀粉被糖化菌分解成单糖 或二糖后才能被酵母菌利用。推测酵 母菌不能直接利用淀粉的原因: 。 (3)“搭窝”是将拌好酒药的米饭装入容器,搭 成中间低、周边高的凹窝。“搭窝”可以确 保在发酵初期有较多的O2,以利于糖化 菌和酵母菌进行 呼吸。随着发 酵的进行,O2 被逐渐消耗殆尽,此时酵 母菌发酵生成 和CO2, 终形 成了清甜可口的酒酿。 (4)若要生产甜度低、酒味浓郁的甜酒酿, 请提出两条可行的措施。 易错点1:误 认 为 线 粒 体 可 “彻 底 分 解 葡 萄糖”。 点拨 真核细胞中葡萄糖的彻底分解离不 开线粒体,但线粒体不能直接将葡萄糖氧 化分解———只有在细胞质基质中将葡萄糖 分解为“丙酮酸”后,丙酮酸才能在线粒体 中被进一步彻底氧化分解为CO2 和 H2O。 易错点2:混淆呼吸作用反应式中“能量”与 ATP,忽视呼吸放出的“热能”。 点拨 细 胞 呼 吸 反 应 式 应 为:C6H12O6+ 6O2+6H2O 酶→6CO2+12H2O+能量, 或C6H12O6 酶→乳酸+能量或 C6H12O6 酶→2C2H5OH+2CO2+能量。上述反应 式中的“能量”不可用“ATP”取代,因为这 些能量实为“热能+ATP”,而且相对于 ATP中储存的能量而言“热能”应更多! 易错点3:误认为无氧呼吸两个阶段都产 生ATP。 点拨 无氧呼吸过程共产生2个 ATP,而 这2个ATP只产自第一阶段,第二阶段不 产生ATP。 (1)真核生物需氧呼吸,葡萄糖在线粒体中被 彻底氧化分解。 ( ) (2)需氧呼吸一定在有氧的条件下发生,厌氧 呼吸一定在无氧的条件下发生。 ( ) (3)需氧呼吸过程中生成的[H]可在线粒体 内氧化生成水。 ( ) (4)人在跑步时,在氧气不足的情况下,体内 消耗O2 与释放CO2 之比会小于1。 ( ) (5)糖类中的能量在需氧呼吸中大部分转化 为热能。 ( ) (6)厌氧呼吸能产生ATP,但没有[H]的生成 过程。 ( ) (7)无氧条件下,丙酮酸转变为乙醇的过程中 伴随有ATP的合成。 ( ) (8)与需氧呼吸相比,厌氧呼吸产生的 ATP 很少,是因为厌氧呼吸产生了大量的热 能。 ( ) (9)蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条 件应为冰冻低温、干燥、低氧。 ( ) 精英1号 生物 学考笔记 84 (2)× 【解析】制作洋葱表皮的临时装片,用镊子撕取一薄层 活的外表皮,制成临时装片观察,不需要按压使细胞分散, 且按压也不能使细胞分散。 (3)√ (4)× 【解析】将成熟的红细胞置于等渗溶液中,水分子进出 细胞的量基本相等。 (5)× 【解析】将红细胞放在清水中会出现破裂现象,但变形 虫为单细胞生物,生活在清水中,具有调节细胞吸水的能 力,一般不会出现破裂现象。 (6)√ (7)√ (8)× 【解析】胞吐体现了质膜的流动性,胞吐的物质可能是 大分子或某些特殊的小分子物质,如某种氨基酸等。 专题梳理6 细胞呼吸为细胞生活提供能量 【知识梳理】 一、1.气体交换 糖类等有机物 释放出能量 2.细胞溶胶 线粒体 细胞溶胶 细胞溶胶 2C3H6O3 2C2H5OH 2CO2 葡萄糖 CO2 ATP 线粒体内膜上电子传递 链 大量ATP 糖酵解 乳酸 糖酵解 乙醇和CO2 二、1.(1)有氧环境 无氧环境 (2)溴麝香草酚蓝 蓝 绿 黄 (3)酸性 灰绿 2.CO2 水 酒精 CO2 三、1.糖类 脂肪和蛋白质 2.能量(ATP) 碳骨架 【概念图构建】 ①丙酮酸 ②糖酵解 ③6H2O ④需氧呼吸第二阶段(柠 檬酸循环) ⑤6O2 ⑥需氧呼吸第三阶段(电子传递链) ⑦厌氧呼吸第二阶段 【典例精练】 例题1 【答案】D 【解析】在探究厌氧(无氧)呼吸的实验中,可用油脂层 隔绝O2,A正确;在探究需氧(有氧)呼吸的实验中, 可用NaOH溶液除去泵入空气中的CO2,B正确;实 验中需控制的无关变量有温度、pH等,且无关变量相 同且适宜,C正确;酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能 产生二氧化碳,故不能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,由于产生二氧化碳的量 不同,故可通过观察澄清石灰水的浑浊程度来判断 酵母菌的呼吸方式,D错误。 例题2 【答案】B 【解析】将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液 的甲试管后需振荡混匀,目的是使酵母菌与底物充 分接触,利于发生反应,A正确;在甲试管内的混合 液表面滴加一薄层石蜡以制造无氧环境,利于乙醇 发酵,B错误;CO2 可以使澄清的石灰水变浑浊,乙 试管中澄清的石灰水变浑浊可推知酵母菌细胞呼吸 产生了CO2,C正确;酵母菌厌氧呼吸的产物是酒精 和CO2,酒精具有挥发性,拔掉装有酵母菌与葡萄糖 混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味,D正确。 例题3 【答案】A 【解析】需氧呼吸产生的[H]在第三阶段与 O2 合 生成水,厌氧呼吸产生的[H]不与O2 合,A正确; 需氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行,第二和 第三阶段分别在线粒体基质和线粒体内膜中进行, 厌氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行,B错 误;酵母菌需氧呼吸和厌氧呼吸过程中释放的能量 均大多以热能散失,但厌氧呼吸是不彻底的氧化分 解过程,大部分能量存留在酒精中,C错误;需氧呼 吸和厌氧呼吸过程都需要酶的催化,只是酶的种类 不同,D错误。 例题4 【答案】C 【解析】需氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程,储 存在有机物中的能量全部释放出来,产生大量ATP, 而厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中还储存着能量,产 生的ATP少得多,A错误;细胞的厌氧呼吸在细胞 溶胶中进行,B错误;细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的 第一阶段都是糖酵解过程,将1个葡萄糖分子转变 为2个丙酮酸分子,C正确;若适当提高苹果果实贮 藏环境中的O2 浓度,会抑制细胞的厌氧呼吸,酒精 的生成量减少,D错误。 例题5 【答案】C 【解析】适当提高温度,可以提高酵母菌的呼吸速率, 从而缩短“醒面时间”,A正确;呼吸作用产生的能量 一部分转化成ATP中活跃的化学能被生物利用,一 部分以热能形式散失,所以会使面团温度升高,B正 确;馒头松软主要是酵母菌有氧呼吸产生的CO2 所 致,C错误;酵母菌无氧呼吸会产生酒精,因而面团 会产生酒味,D正确。 例题6 【答案】C 【解析】②表示细胞需氧(有氧)呼吸第二阶段,场所 是线粒体基质,A正确;根据题图分析可知,甲代表 细胞呼吸第一阶段的产物———丙酮酸;乙代表细胞 需氧(有氧)呼吸第二阶段的产物———[H](还原性 氢),B正确;③中进行的是细胞需氧(有氧)呼吸第 三阶段,释放的能量 多,但大部分以热能散失,少 部分用于 ATP的合成,C错误;①②③三个过程本 质上是利用氧气分解葡萄糖,所以可表示葡萄糖彻 底氧化分解的过程,D正确。 例题7 【答案】B 【解析】野生型酵母菌能进行正常的有氧呼吸,其第 一阶段和第二阶段分别在细胞质基质和线粒体基质 合成[H],A正确;葡萄糖不能直接进入线粒体,需 要分解成丙酮酸后才能进入野生型酵母菌的线粒体 中,B错误;题中显示呼吸缺陷型酵母菌线粒体中不 能合成和吸收[H],说明该缺陷型酵母菌有氧呼吸 答案解析 85 的第二阶段和第三阶段均无法正常进行,其呼吸过 程只能发生在细胞质基质中,因而比野生型酵母菌 更适用于酒精发酵,C正确;野生型酵母菌的线粒体 中能合成[H],TTC显色剂能与[H] 合而呈红色; 呼吸缺陷型酵母菌的线粒体中不能合成[H],TTC 显色剂不能与[H] 合而呈白色,所以观察两组酵 母菌 的 线 粒 体,甲 组、乙 组 分 别 呈 红 色、白 色,D 正确。 例题8 【答案】(1)酵母菌 (2)酵母菌缺乏淀粉酶 (3)需氧(有氧) 乙醇 (4)延长发酵时间;增加酒 药用量等 【解析】(1)依据题干信息,酒药中含有发酵所需的微 生物,其中的主要微生物是糖化菌和酵母菌。(2)发 酵过程中,淀粉被糖化菌分解成单糖或二糖后才能 被酵母菌利用。据此推测,酵母菌由于缺乏淀粉酶 而不能直接利用淀粉。(3)“搭窝”是将拌好酒药的 米饭装入容器,搭成中间低、周边高的凹窝。“搭窝” 可以确保在发酵初期有较多的 O2,以利于糖化菌和 酵母菌进行需氧(有氧)呼吸。随着发酵的进行,O2 被逐渐消耗殆尽,此时酵母菌发酵生成乙醇和CO2, 终形成了清甜可口的酒酿。(4)增加酒药用量,即 增加糖化菌和酵母菌菌种的量或延长发酵时间等措 施,均促进可溶性的糖进一步减少,乙醇含量进一步 提高,故可生产出甜度低、酒味浓郁的甜酒酿。 【易错辨析】 (1)× 【解析】真核生物需氧呼吸,葡萄糖在细胞溶胶先进行 糖酵解,其产物丙酮酸和[H]在线粒体 中 被 彻 底 氧 化 分解。 (2)× 【解析】需氧呼吸一定在有氧的条件下发生,厌氧呼吸 不一定在无氧的条件下发生,例如人在剧烈运动过程中, 需氧呼吸供能不足时,同时进行大量的厌氧呼吸进行能量 补充。 (3)√ (4)× 【解析】人在氧气不足的情况下,进行适量的不消耗 O2 也不产生CO2 的乳酸发酵,体内消耗 O2 与释放CO2 之比仍然等于1。 (5)√ (6)× 【解析】厌氧呼吸能产生 ATP,也有[H]的生成过程, [H]用于厌氧呼吸的第二阶段还原丙酮酸或乙醛。 (7)× 【解析】无氧条件下,丙酮酸转变为乙醇或乳酸的过程 中没有ATP的合成。 (8)× 【解析】与需氧呼吸相比,厌氧呼吸产生的ATP很少, 是因为厌氧呼吸有机物中的能量大部分储存在小分子有 机物(乳酸或乙醇)中,未被释放出来,其释放出来的能量 大部分转化为热能。 (9)× 【解析】蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应 为零上低温、有一定湿度、低氧环境。 专题梳理7 光合作用将光能转化为化学能 【知识梳理】 一、1.①外膜 ②内膜 ③基粒 ④基质 2.6CO2+12H2O 光叶绿体→C6H12O6+6H2O+6O2 3.光合作用 二、1.脂溶性 脂溶剂 2.橙色 叶黄素 多 黄绿色 三、类囊体 H+、O2 和e- H+、e- ATP和 NADPH NADPH和ATP 四、1.一定量 单位时间 2.(1)光饱和点 (2)加快 减弱或丧失 (3)碳反应 增加 【概念图构建】 ①O2+H+ ②NADPH ③ATP ④RuBP(五碳糖) ⑤三碳糖 ⑥再生 ⑦类囊体膜 ⑧叶绿体基质 【典例精练】 例题1 【答案】A 【解析】光合色素的提取与分离实验中,无水乙醇的 作用是提取光合色素,A符合题意;中和有机酸,保 护叶绿素,这是碳酸钙的作用,B不符合题意;消毒, 避免色素被细菌污染,这是75%酒精的作用,C不符 合题意;使光合色素在滤纸条上分离,这是层析液的 作用,D不符合题意。 例题2 【答案】B 【解析】叶绿体色素能溶解在乙醇或丙酮等有机溶剂 中,所以可用无水乙醇作为溶剂提取叶绿体色素,A 正确;研磨时加入CaCO3 可以防止叶绿素被氧化破 坏,B错误;加入二氧化硅(石英砂)是为了使研磨更 充分,从而使叶绿体中的色素释放出来,C正确;画 滤液细线时应尽量减少样液扩散,防止色素带之间 部分重叠,D正确。 例题3 【答案】A 【解析】分离色素时采用纸层析法,原理是色素在层 析液中的溶解度不同,随着层析液扩散的速度不同, 后的 果是观察到四条色素带,而图中只有两条 色素带,据图可知,只有胡萝卜素和叶黄素,缺少叶 绿素a和叶绿素b, 可能是因为选取的材料不合 适,选的是黄色叶片而非绿色叶片,A符合题意。 例题4 【答案】D 【解析】光合作用中光反应阶段为碳反应阶段的进行 提供的物质是 NADPH和 ATP,用于三碳酸的还原 过程。 例题5 【答案】C 【解析】色素存在于叶绿体类囊体膜上,而非叶绿体 内膜,A错误;光被类囊体膜上的色素吸收并转化,B