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适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢情境突破课2细胞呼吸过程的深入探究课件新人教版
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这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢情境突破课2细胞呼吸过程的深入探究课件新人教版，共13页。PPT课件主要包含了命题情境，突破训练，答案C，多维解题等内容，欢迎下载使用。
在真核细胞中,丙酮酸是在线粒体基质中氧化分解的。1分子丙酮酸(化学式C3H4O3)首先脱去1分子CO2和部分[H],生成1分子C2化合物。该化合物再经过多种形式的转化,最终产生2分子CO2。后来科学家发现,向鸽子胸肌悬浮液中加入柠檬酸(C6化合物)、α- 酮戊二酸(C5化合物)、琥珀酸(C4化合物)和草酰乙酸(C4化合物)等有机酸,都能大大提高丙酮酸的氧化分解速率,而且线粒体中存在柠檬酸→α- 酮戊二酸→琥珀酸→草酰乙酸的反应途径。如果向悬浮液中加入一种能与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶的物质,阻断琥珀酸向草酰乙酸的转化,则琥珀酸堆积,丙酮酸的氧化分解停止。令科学家意外的是,在这一情况下向悬浮液中加入草酰乙酸,也会使琥珀酸的堆积量增加。
[命题设计](1)根据上述实验结果,推测丙酮酸氧化分解产生CO2的整个过程是一个由多种有机酸参与的“环状”途径还是“直链状”途径?请尝试用箭头和文字构建此途径。
(2)根据各种有机酸的结构特点,推测该过程的哪些环节有CO2生成。提示:丙酮酸变成C2化合物的时候产生1分子CO2,C6化合物转化为C5化合物产生1分子CO2,C5化合物转化为C4化合物产生1分子CO2
1.(2022潍坊模拟)丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解需要经过系列脱氢过程,其中间产物琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化下,脱下的氢可将蓝色的甲烯蓝(一种指示剂)还原成无色的甲烯白。丙二酸和琥珀酸分子结构相似,可以竞争性与琥珀酸脱氢酶结合,但不会脱氢。试设计实验方案探究丙二酸对琥珀酸脱氢反应是否有抑制作用,下列叙述不合理的是( )A.实验假设:丙二酸对琥珀酸脱氢反应有抑制作用B.实验取材:大白鼠心肌细胞含有较多的线粒体,可从其研磨液中提取琥珀酸脱氢酶C.实验分组:对照组加琥珀酸、实验组加丙二酸,两组都加入甲烯蓝和琥珀酸脱氢酶D.观察指标:蓝色的甲烯蓝还原成无色的甲烯白时间的长短
2.心肌细胞中葡萄糖氧化分解产生的NADH不能穿过线粒体膜,NADH与草酰乙酸反应生成NAD+和苹果酸,苹果酸可以穿过线粒体膜,并与线粒体基质中的NAD+反应重新产生NADH。下列说法错误的是( )A.葡萄糖氧化分解过程有能量释放B.线粒体基质中NADH都来自葡萄糖的氧化分解C.丙酮酸可以进入线粒体基质D.NADH可在线粒体内膜上被消耗答案:B解析:葡萄糖氧化分解过程有能量释放,且释放的能量大部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中,A项正确;线粒体基质中NADH来自葡萄糖和水,B项错误;丙酮酸可以进入线粒体基质进一步氧化分解,C项正确;NADH可在线粒体内膜上与氧气结合形成水,D项正确。
糖酵解和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP,有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的,这是一个怎样的过程呢?20世纪60年代,米切尔(Peter Mitchell,1920—1992)在研究细菌的跨膜质子运输过程中获得灵感,提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H+泵到线粒体内膜和外膜的间隙中,H+再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质,推动该酶催化ATP的合成。之后,科学家检测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人工脂质体上,人为控制脂质体膜内、外两侧形成H+浓度梯度时,脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。
[命题设计](1)[H]氧化过程中释放的电子和H+的最终受体是 。 提示:O2(2)线粒体内膜在生成ATP的过程中起的作用是 。 提示:线粒体内膜上通过呼吸链进行电子传递使[H]脱下H+进入到内膜外的腔中,造成内膜内外的质子浓度差。线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H+泵入内膜和外膜的间隙中,构建了跨内膜的H+浓度梯度(质子浓度差)(3)资料中的蛋白质A对应米切尔假说中的 。 提示:ATP合成酶
1.(2022山东高考改编)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法错误的是( )A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
答案:A解析:与25 ℃时相比,4 ℃时耗氧量增加,有氧呼吸第三阶段增强,故线粒体内膜上的电子传递过程未受阻,A项错误。与25 ℃时相比,短时间4 ℃处理,耗氧量较多,ATP生成量较少,说明4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多,释放的能量较多的用于产热, B、C两项正确。DNP可使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,ATP合成减少, D项正确。
2.(2022石家庄模拟)在酵母菌线粒体内,呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员,从前面的成员接受氢或电子,又传递给下一个成员,最后传递给氧。在电子传递的过程中,逐步释放自由能,同时将其中部分能量,通过氧化磷酸化作用贮存在ATP分子中,具体过程如图。下列说法错误的是( ) A.H+通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高B.F1是载体蛋白,在线粒体内膜上只起运输作用C.在硝化细菌中,也有与酵母菌类似的电子传递系统D.在分解脂肪时,通过该电子传递链消耗的氧将增加
在真核细胞中,丙酮酸是在线粒体基质中氧化分解的。1分子丙酮酸(化学式C3H4O3)首先脱去1分子CO2和部分[H],生成1分子C2化合物。该化合物再经过多种形式的转化,最终产生2分子CO2。后来科学家发现,向鸽子胸肌悬浮液中加入柠檬酸(C6化合物)、α- 酮戊二酸(C5化合物)、琥珀酸(C4化合物)和草酰乙酸(C4化合物)等有机酸,都能大大提高丙酮酸的氧化分解速率,而且线粒体中存在柠檬酸→α- 酮戊二酸→琥珀酸→草酰乙酸的反应途径。如果向悬浮液中加入一种能与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶的物质,阻断琥珀酸向草酰乙酸的转化,则琥珀酸堆积,丙酮酸的氧化分解停止。令科学家意外的是,在这一情况下向悬浮液中加入草酰乙酸,也会使琥珀酸的堆积量增加。
[命题设计](1)根据上述实验结果,推测丙酮酸氧化分解产生CO2的整个过程是一个由多种有机酸参与的“环状”途径还是“直链状”途径?请尝试用箭头和文字构建此途径。
(2)根据各种有机酸的结构特点,推测该过程的哪些环节有CO2生成。提示:丙酮酸变成C2化合物的时候产生1分子CO2,C6化合物转化为C5化合物产生1分子CO2,C5化合物转化为C4化合物产生1分子CO2
1.(2022潍坊模拟)丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解需要经过系列脱氢过程,其中间产物琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化下,脱下的氢可将蓝色的甲烯蓝(一种指示剂)还原成无色的甲烯白。丙二酸和琥珀酸分子结构相似,可以竞争性与琥珀酸脱氢酶结合,但不会脱氢。试设计实验方案探究丙二酸对琥珀酸脱氢反应是否有抑制作用,下列叙述不合理的是( )A.实验假设:丙二酸对琥珀酸脱氢反应有抑制作用B.实验取材:大白鼠心肌细胞含有较多的线粒体,可从其研磨液中提取琥珀酸脱氢酶C.实验分组:对照组加琥珀酸、实验组加丙二酸,两组都加入甲烯蓝和琥珀酸脱氢酶D.观察指标:蓝色的甲烯蓝还原成无色的甲烯白时间的长短
2.心肌细胞中葡萄糖氧化分解产生的NADH不能穿过线粒体膜,NADH与草酰乙酸反应生成NAD+和苹果酸,苹果酸可以穿过线粒体膜,并与线粒体基质中的NAD+反应重新产生NADH。下列说法错误的是( )A.葡萄糖氧化分解过程有能量释放B.线粒体基质中NADH都来自葡萄糖的氧化分解C.丙酮酸可以进入线粒体基质D.NADH可在线粒体内膜上被消耗答案:B解析:葡萄糖氧化分解过程有能量释放,且释放的能量大部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中,A项正确;线粒体基质中NADH来自葡萄糖和水,B项错误;丙酮酸可以进入线粒体基质进一步氧化分解,C项正确;NADH可在线粒体内膜上与氧气结合形成水,D项正确。
糖酵解和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP,有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的,这是一个怎样的过程呢?20世纪60年代,米切尔(Peter Mitchell,1920—1992)在研究细菌的跨膜质子运输过程中获得灵感,提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H+泵到线粒体内膜和外膜的间隙中,H+再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质,推动该酶催化ATP的合成。之后,科学家检测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人工脂质体上,人为控制脂质体膜内、外两侧形成H+浓度梯度时,脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。
[命题设计](1)[H]氧化过程中释放的电子和H+的最终受体是 。 提示:O2(2)线粒体内膜在生成ATP的过程中起的作用是 。 提示:线粒体内膜上通过呼吸链进行电子传递使[H]脱下H+进入到内膜外的腔中,造成内膜内外的质子浓度差。线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H+泵入内膜和外膜的间隙中,构建了跨内膜的H+浓度梯度(质子浓度差)(3)资料中的蛋白质A对应米切尔假说中的 。 提示:ATP合成酶
1.(2022山东高考改编)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法错误的是( )A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
答案:A解析:与25 ℃时相比,4 ℃时耗氧量增加,有氧呼吸第三阶段增强,故线粒体内膜上的电子传递过程未受阻,A项错误。与25 ℃时相比,短时间4 ℃处理,耗氧量较多,ATP生成量较少,说明4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多,释放的能量较多的用于产热, B、C两项正确。DNP可使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,ATP合成减少, D项正确。
2.(2022石家庄模拟)在酵母菌线粒体内,呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员,从前面的成员接受氢或电子,又传递给下一个成员,最后传递给氧。在电子传递的过程中,逐步释放自由能,同时将其中部分能量,通过氧化磷酸化作用贮存在ATP分子中,具体过程如图。下列说法错误的是( ) A.H+通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高B.F1是载体蛋白,在线粒体内膜上只起运输作用C.在硝化细菌中,也有与酵母菌类似的电子传递系统D.在分解脂肪时,通过该电子传递链消耗的氧将增加
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