考点规范练9 细胞的能量“货币”ATP、细胞呼吸的原理和应用
一、选择题
1.ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内4种高能磷酸化合物,它们的结构只有碱基不同。下列叙述错误的是( )
A.ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应
B.1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
C.CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的
D.UTP断裂两个特殊的化学键后可作为基因转录的原料
2.下图是生物界中的能量“货币”ATP的“循环”示意图。下列有关叙述正确的是( )
A.图中的“M”指的是腺苷,“N”指的是核糖
B.食物为ATP“充电”指的是细胞呼吸分解有机物
C.图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐
D.ATP的“充电”需要酶的催化,而“放能”不需要
3.人的骨骼肌细胞中,ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中,肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.AB段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩
B.BC段ATP的合成速率大于ATP的水解速率,ATP含量上升的能量来源主要是有氧呼吸
C.跑步后可能会感觉肌肉酸痛,主要是无氧呼吸产生的乳酸引起的
D.无论是AB段还是BC段,都既有ATP的合成,又有ATP的分解
4.有氧呼吸分为三个阶段,无氧呼吸分为两个阶段。下列有关叙述正确的是( )
A.有氧呼吸的第三阶段反应极易进行,不需要酶的催化
B.有氧呼吸的第二阶段无ATP生成,第三阶段生成较多的ATP
C.有氧呼吸的第一、二阶段能为其他化合物的合成提供原料
D.有氧呼吸的第一阶段与无氧呼吸的第一阶段不同
5.有氧呼吸全过程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,正确的是( )
A.有氧呼吸与无氧呼吸都能发生①②两个阶段
B.若用18O标记O2,一段时间后,有氧呼吸最终的产物中能找到18O的只有H2O
C.第③阶段反应所需要的[H]都来自丙酮酸
D.叶肉细胞中第③阶段的反应发生在生物膜上
6.很多生活实例中都蕴含着生物学原理。下列实例和生物学原理对应错误的是( )
A.醋浸泡制成的腊八蒜不易腐败——pH过低抑制杂菌生长
B.温室种植时,夜间适当降温——减少有机物的消耗
C.果酒制作后期密封发酵——无氧呼吸促进酵母菌繁殖
D.低温下冷藏蔬菜——降低微生物的繁殖速率
7.某同学为了探究酵母菌的细胞呼吸方式,将少量的酵母菌混入适量的面粉中,再将面粉揉成光滑面团后均等分装在2个洁净的塑料袋中,一组充满空气(甲组),另一组则排净空气(乙组),扎紧袋口后放在相同且适宜的环境下观察20~30min。下列叙述错误的是( )
A.一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现,面团变湿润
B.该实验中甲组为实验组,乙组为对照组
C.若放置的时间足够长,则甲组也会产生酒精
D.该实验应选择大小合适、气密性良好的塑料袋
8.下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程,a~e表示物质,①~④表示反应过程。下列有关叙述正确的是( )
A.催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中
B.图中物质c为[H],它只在有氧呼吸过程中产生
C.图中过程①②主要发生在小麦种子萌发的早期,其中物质e为ATP
D.过程①④③为有氧呼吸的三个阶段,其中物质a、d分别是丙酮酸和O2
9.下页左上图表示影响细胞呼吸速率的几个因素。根据图示判断,下列说法错误的是( )
A.超过最适温度,呼吸酶活性降低,细胞呼吸受抑制
B.O2的体积分数为10%时,CO2的释放总量最少
C.适当提高CO2含量有利于储藏水果和蔬菜
D.种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重要因素
10.科研人员探究了温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响,结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.20h内,果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
B.50h后,30℃条件下果肉细胞没有消耗O2,密闭罐中CO2含量会增加
C.50h后,30℃条件下果肉细胞的有氧呼吸速率比2℃和15℃条件下慢,是因为温度过高使酶活性降低
D.实验结果说明,温度越高,果肉细胞有氧呼吸速率越大
11.研究表明,线粒体功能异常与细胞衰老密切相关。科研人员研究中药党参对某种衰老模型小鼠肝细胞线粒体中酶活性的影响,以此了解其对延缓细胞衰老的作用及机制,实验结果如下表所示。下列有关分析错误的是( )
注a酶存在于线粒体基质中,b酶存在于线粒体内膜上,二者均与细胞呼吸相关。
A.在细胞呼吸中,a酶与b酶催化的反应均需消耗O2
B.本实验中的正常小鼠组和模型小鼠组均为对照组
C.随着党参提取物剂量的升高,a酶和b酶的活性均逐渐增强
D.高剂量党参提取物可通过增强酶活性改善衰老小鼠细胞中线粒体的功能
二、非选择题
12.下图是真核细胞内细胞呼吸过程的图解。请据图回答下列问题。
(1)物质X是 ,它可以通过植物的 作用产生。
(2)物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液发生颜色变化,由蓝色变成绿色再变成 。②和⑤过程中物质Y产生的场所分别是 。
(3)人体内不能进行 (填序号)过程,原因是 。
(4)在细胞呼吸过程中,实现的能量转换是有机物中稳定的化学能转化成 。
(5)花盆里的土壤板结后,需要及时松土,其目的是促进 (填序号)过程的进行,从而产生大量能量,有利于 的吸收。
13.甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与O2含量的关系(呼吸底物为葡萄糖)。据图分析并回答下列问题。
(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释放量表示,原因是 。
(2)图乙中B点的CO2量来自 ,当O2含量达到M点以后,CO2释放量不再继续增加的内因是 。
(3)图丙中YZ∶ZX=4∶1,则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的 ,图中无氧呼吸强度降为0时其对应的O2含量为 点对应的值。
(4)图丙中细胞呼吸对有机物中能量的利用率最低的点对应的O2含量是 。
答案：
1.C 细胞内的吸能反应常伴随着ATP的水解,放能反应总是与ATP的合成相关联,A项正确。ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内4种高能磷酸化合物,它们的结构只有碱基不同,1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质——磷酸、核糖和碱基,B项正确。CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的,C项错误。UTP断裂两个特殊的化学键后是尿嘧啶核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,可作为基因转录的原料,D项正确。
2.B 题图中的“M”指的是腺嘌呤,A项错误。生物会吸收食物中的有机物,有机物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能,需通过细胞呼吸来完成,B项正确。如果ATP来自光反应,则这部分ATP只能用于暗反应,不能用于胞吞和胞吐,C项错误。ATP的合成和分解均需要酶的催化,D项错误。
3.B 根据题意可知,运动员参加短跑比赛,AB段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩,A项正确。人体剧烈运动需要消耗大量能量,有氧呼吸产生的能量较多,BC段ATP含量上升的能量来源主要是有氧呼吸,但此时ATP的合成与水解仍处于动态平衡之中,B项错误。人剧烈运动时,既进行无氧呼吸,又进行有氧呼吸,无氧呼吸产生的乳酸会引起肌肉酸痛,C项正确。ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生,并且处于动态平衡之中,故AB段、BC段均既有ATP的合成,又有ATP的分解,D项正确。
4.C 有氧呼吸的三个阶段都需要酶的催化,A项错误。有氧呼吸第二阶段产生ATP,只是产生ATP的量较少,B项错误。有氧呼吸第一、二阶段能产生中间产物,为其他化合物的合成提供原料,C项正确。有氧呼吸的第一阶段与无氧呼吸的第一阶段相同,D项错误。
5.D ②为有氧呼吸第二阶段,无氧呼吸不能发生,A项错误。18O2参与有氧呼吸第三阶段,生成O,O参与有氧呼吸第二阶段,生成C18O2,B项错误。第③阶段反应所需要的[H]来自葡萄糖、丙酮酸和H2O,C项错误。叶肉细胞中第③阶段表示有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜上,D项正确。
6.C 果酒制作过程中,前期通入空气(或留有一定的空间)有利于酵母菌的有氧呼吸,促进其大量繁殖;后期密封发酵,有利于酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
7.B 甲组充满空气,因此其中的酵母菌进行的是有氧呼吸,而有氧呼吸能产生水,因此一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现,面团变湿润,A项正确。该实验中甲和乙为相互对照,故甲和乙都是实验组,同时又都是对方的对照组,B项错误。若放置的时间足够长,甲组中的O2被消耗完,酵母菌会因缺氧进行无氧呼吸而产生酒精,C项正确。该实验应选择大小合适、气密性良好的塑料袋,D项正确。
8.D 题图中过程①②为无氧呼吸,过程①④③为有氧呼吸,a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精,C项错误,D项正确。催化反应②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体基质中,A项错误。无氧呼吸的第一阶段也产生[H],B项错误。
9.B 温度影响酶的活性,超过最适温度时,呼吸酶活性降低,细胞呼吸受抑制,A项正确。由题图乙可知,O2的体积分数为5%时,CO2的释放总量最少,B项错误。由题图丙可知,随着CO2含量升高,细胞呼吸速率下降,故适当提高CO2含量有利于储藏水果和蔬菜,C项正确。由题图丁可知,含水量影响细胞呼吸速率,随着含水量的增加,细胞呼吸速率先上升后下降,故种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重要因素,D项正确。
10.B 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和线粒体,A项错误。50h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消耗殆尽,之后仅进行无氧呼吸,故密闭罐中CO2含量会增加,B项正确,C项错误。在一定的温度范围内,温度越高,果肉细胞有氧呼吸速率越大,D项错误。
11.A 据题表下方的注释可知,a酶存在于线粒体基质中,参与有氧呼吸的第二阶段,所以a酶催化的反应不需要消耗O2;b酶存在于线粒体内膜上,参与有氧呼吸的第三阶段,所以b酶催化的反应需要O2的参与,A项错误。本实验中正常小鼠组和模型小鼠组均为对照组,B项正确。由题表实验数据可直接推知C、D两项正确。
12.答案:(1)O2 光合
(2)黄色 线粒体基质和细胞质基质
(3)⑤ 人体缺乏该过程所需的酶
(4)ATP中活跃的化学能和热能
(5)③ 无机盐
解析:(1)在有氧呼吸的第三阶段,[H]和O2结合生成水,植物的光合作用可以产生O2。(2)CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变成绿色再变成黄色,②和⑤分别是有氧呼吸的第二阶段和无氧呼吸的第二阶段,对应的场所分别是线粒体基质和细胞质基质。(3)人体无氧呼吸的代谢产物是乳酸,不能产生酒精和CO2,因为人体缺乏该过程所需要的酶。(4)细胞呼吸过程中实现的能量转换是有机物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能和热能。(5)及时松土,有利于根部细胞吸收O2,用于有氧呼吸的第三阶段。有氧呼吸产生的ATP为无机盐的主动运输提供能量。
13.答案:(1)无氧呼吸 该生物无氧呼吸不产生CO2 (2)无氧呼吸 呼吸酶的数量有限 (3)1/13 I (4)0
解析:(1)由题图甲可知,该细胞的呼吸强度与O2含量的变化无关,所以进行的呼吸方式最可能是无氧呼吸;若呼吸强度不能用CO2释放量表示,最可能是因为该生物无氧呼吸不产生CO2,可能是产生乳酸的无氧呼吸。(2)由题图乙可知,图乙中B点O2含量为0,但有CO2释放,说明此时进行无氧呼吸产生CO2;当O2含量达到M点以后,CO2释放量不再继续增加的内因是呼吸酶的数量有限。(3)题图丙中YZ∶ZX=4∶1,由题图可知,YZ表示无氧呼吸的CO2释放量,设为4a,ZX表示有氧呼吸的CO2释放量,设为a,则有氧呼吸消耗的葡萄糖为1/6a,无氧呼吸消耗的葡萄糖为2a,所以有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的比例为1/6a÷(2a+1/6a)=1/13;由题图丙可知,无氧呼吸强度降为0时,其对应的O2含量是I点对应的值。(4)题图丙中细胞呼吸对有机物中能量的利用率最低的点所对应的O2含量是0,此时只进行无氧呼吸,能量大部分储存在酒精或乳酸中,部分以热能的形式散失,只有少数储存在ATP中。
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