2020版高考生物新创新一轮复习通用版讲义：必修①第三单元第2讲ATP与细胞呼吸

第2讲 ATP与细胞呼吸


一、ATP的结构和功能
1．结构简式
ATP分子的结构式可以简写成A－P～P～P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键。
2．结构示意图

3．ATP与ADP相互转化的反应式

4．ATP的主要功能
细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动所需能量的直接来源。
5．ATP的主要来源
(1)生理过程
(2)场所：线粒体、细胞质基质、叶绿体。
二、细胞呼吸
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)实验原理

(2)实验步骤

(3)实验现象
条件
澄清石灰水的变化/出现变化的时间
重铬酸钾—浓硫酸溶液
甲组(有氧)
变混浊/快
无变化
乙组(无氧)
变混浊/慢
出现灰绿色
(4)实验结论
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
②在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
2．细胞的有氧呼吸
(1)过程图解

(2)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路

3．无氧呼吸
(1)反应式
①C6H12O62C3H6O3＋能量(如乳酸菌)
②C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
(2)场所：细胞质基质
[基础微点全练]
1. 判断正误
(1)叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶(√)
(2018·全国卷Ⅰ，T1A)
(2)若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸(×)
(2017·海南卷，T7B)
(3)DNA与ATP中所含元素的种类相同(√)
(2015·全国卷Ⅰ，T1A)
(4)每个ADP分子中含有两个高能磷酸键(×)
(2014·江苏卷T1B)
(5)细胞代谢所需的ATP可在细胞质基质中产生(√)
(6)肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸(√)
(7)呼吸作用产生的能量均以热能释放(×)
(8)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量照样达到动态平衡(√)
(9)ATP≠能量，ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来(√)
2．(2018·全国卷Ⅲ)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
解析：选C　植物体的细胞呼吸在有光或无光条件下都可以进行，氧气充足时进行有氧呼吸，氧气缺少时进行无氧呼吸；在食物链中，某一营养级同化的能量，一部分用于此营养级生物自身的生长、发育和繁殖等生命活动，一部分则通过细胞呼吸以热能的形式散失；有氧呼吸的产物是水和CO2，无氧呼吸的产物是酒精和CO2或者是乳酸；有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生，光合作用的光反应阶段有ATP产生。
3．下列关于真核细胞无氧呼吸的叙述，正确的是(　　)
A．无氧呼吸产生的能量大多用于合成ATP
B．无氧呼吸第一阶段是糖酵解产生丙酮酸和CO2
C．成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行乳酸发酵
D．人体骨骼肌细胞产生的乳酸可运至肝细胞再生成葡萄糖
解析：选D　无氧呼吸产生的能量大多以热能形式散失；无氧呼吸的第一阶段不产生CO2；苹果果肉细胞缺氧时的呼吸产物是乙醇和CO2。
4．下列关于细胞中吸能反应和放能反应的叙述，错误的是(　　)
A．糖的氧化反应是放能反应
B．光合作用的暗反应是吸能反应
C．ATP是吸能反应和放能反应的纽带
D．氨基酸合成蛋白质的过程是放能反应
解析：选D　氨基酸合成蛋白质的过程是吸能反应。
5．细胞中不能合成ATP的部位是(　　)
A．线粒体的内膜
B．叶绿体中进行光反应的膜结构
C．内质网的膜
D．蓝藻中进行光反应的膜结构
解析：选C　有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行，释放大量能量；在光合作用的光反应阶段，叶绿体将光能转化为ATP中活跃的化学能，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜；内质网不能合成ATP；蓝藻进行光反应能产生ATP。
6．ATP是细胞的能量“通货”。下列关于ATP的说法，正确的是(　　)
A．ATP的结构式可写成A—P～P～P，其中A表示腺嘌呤
B．与DNA、RNA相同，组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P
C．ATP的高能磷酸键断裂后释放的能量以热能形式散失
D．细胞内的放能反应一般与ATP的水解相联系
解析：选B　ATP分子中的A表示腺苷，A错误；ATP、DNA和RNA的元素组成都是C、H、O、N、P，B正确；ATP的高能磷酸键断裂后释放的能量一般不以热能形式散失，而是被需能的生命活动所利用，C错误；细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系，D错误。

一、ATP的结构、功能
[试考题·查欠缺]
1．(2015·海南高考)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是(　　)
A．酒精发酵过程中有ATP生成
B．ATP可为物质跨膜运输提供能量
C．ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D．ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
解析：选D　酵母菌进行酒精发酵过程中有ATP生成；ATP可为主动运输提供能量；ATP中远离腺苷的高能磷酸键水解可释放能量，为生命活动供能；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成。
2．(2016·海南高考)下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(　　)
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
解析：选D　ATP中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖；呼吸抑制剂抑制呼吸作用，会使ATP生成减少；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP；光下叶肉细胞的细胞质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP。
3．(2014·全国卷)ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)
A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP
C．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用
解析：选B　呼吸作用产生的ATP可以用于各项生命活动；机体在睡眠时生命活动仍然进行，如细胞分裂、神经传导等，仍需要消耗ATP；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行，均能合成ATP；植物根以主动运输方式吸收矿质离子所需的ATP由呼吸作用产生。
[强知能·补欠缺]
1．类比助记不同化合物中的“A”
化合物
物质结构
A的含义
ATP

腺苷(腺嘌呤＋核糖)
核苷酸

腺嘌呤
DNA

腺嘌呤脱氧核苷酸
RNA

腺嘌呤核糖核苷酸
共同点：所有“A”都含有腺嘌呤
2.归纳记忆能源与能源物质

3．多角度理解ATP的合成与水解

4．总结细胞内产生与消耗ATP 的生理过程
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
消耗ATP：一些需能反应
叶绿体
产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
[练题点·全过关]
1．(2019·孝感模拟)ATP是细胞的能量“通货”，下列有关ATP的说法正确的是(　　)
A．ATP彻底水解可产生3种有机物
B．人成熟的红细胞无细胞核和众多的细胞器，但也能合成ATP
C．虽然所有细胞合成ATP的途径都相同，但它们消耗ATP的途径是不同的
D．细胞内的吸能反应一般与ATP的合成相联系
解析：选B　ATP彻底水解的产物有腺嘌呤、核糖、磷酸，磷酸不属于有机物，A错误；人成熟的红细胞虽无细胞核和众多的细胞器，但可通过无氧呼吸合成ATP，B正确；细胞合成ATP的途径有光合作用和细胞呼吸，所以细胞合成ATP的途径不一定相同，C错误；细胞内的放能反应一般与ATP的合成相联系，D错误。
2.如图为ATP的结构示意图，下列相关叙述中，正确的是(　　)
A．图中①也是构成DNA和RNA的五碳糖
B．图中②指的高能磷酸键，在ATP分子中共有3个
C．图中③是mRNA与质粒共有碱基之一
D．图中④是构成DNA的基本组成单位之一
解析：选C　由图中信息可知，①～④依次是核糖、高能磷酸键、腺嘌呤、腺嘌呤核糖核苷酸。DNA分子中不含核糖，A错误；ATP分子中有3个磷酸键，但高能磷酸键只有2个，B错误；质粒为环状DNA分子，DNA与RNA共有的碱基有腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶，C正确；腺嘌呤核糖核苷酸是构成RNA的基本组成单位之一，D错误。
3.如图为细胞内ATP与ADP相互转化的示意图，下列相关叙述错误的是(　　)
A．过程①所需能量来自有机物分解时释放或叶绿体利用光能时转换的能量
B．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应间循环流通
C．活细胞中ATP与ADP相互转化速率会受到温度和pH的影响
D．吸能反应一般与①过程相联系，放能反应一般与②过程相联系
解析：选D　吸能反应伴随着ATP的分解，即②过程，而放能反应伴随着ATP的合成，即①过程，D错误。
4．如图是玉米叶肉细胞中ATP的合成与分解示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．无氧条件下，光能是叶肉细胞内能量1的唯一来源
B．有氧条件下，合成ATP的场所只有线粒体和叶绿体
C．能量2可以用于叶绿体中H2O的光解
D．能量2可以用于吸能反应
解析：选D　无氧条件下，玉米叶肉细胞合成ATP的能量可以来自光能，也可以来自有机物分解释放的化学能；有氧条件下，玉米叶肉细胞中合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；叶绿体中H2O的光解所需能量来自光能；吸能反应一般与ATP水解的反应相关联，由ATP水解提供能量。
二、细胞呼吸的类型、过程
[试考题·查欠缺]
1．(2019·衡水模拟)下列关于有氧呼吸和无氧呼吸的叙述中，正确的是(　　)
A．有氧呼吸和无氧呼吸的各个阶段均产生ATP
B．有氧呼吸产生的H2O中的氢来自葡萄糖和H2O
C．有氧呼吸时CO2浓度与O2浓度的比值，细胞质基质比线粒体基质高
D．污染物M抑制浮游植物有氧呼吸的各个阶段，但对无氧呼吸无影响
解析：选B　无氧呼吸在第二阶段不产生ATP，A错误；根据有氧呼吸的过程分析，有氧呼吸产生的H2O中的氢来自葡萄糖和H2O，B正确；有氧呼吸过程中，CO2在线粒体基质中产生，所以有氧呼吸时CO2浓度与O2浓度的比值，细胞质基质比线粒体基质低，C错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段是一样的，污染物M抑制浮游植物有氧呼吸的各个阶段，对无氧呼吸也有影响，D错误。
2．(2014·天津高考)如图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是(　　)

A．过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行
B．过程①产生的能量全部储存在ATP中
C．过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O
D．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同
解析：选D　过程①②分别表示有氧呼吸和光合作用。若题中所述细胞为真核细胞，则过程①进行的场所是细胞质基质和线粒体，过程②只发生在叶绿体中；若题中所述细胞为原核细胞，则过程①②均发生在细胞质中，A错误；过程①通过有氧呼吸氧化分解有机物释放的能量大部分以热能的形式散失，只有小部分储存在ATP中，B错误；过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自CO2，而不是H2O，C错误；过程①通过光反应产生的[H]，用于暗反应还原C3，而有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]，用于第三阶段还原O2，生成H2O，因此二者还原的物质不同，D正确。
3．如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化，下列说法正确的是(　　)

A．氧浓度为a时，最适于贮藏该植物的非绿色器官
B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖占呼吸总量的5/6
C．氧浓度为c时，有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2量相等
D．氧浓度为d时，有氧呼吸与无氧呼吸分解的葡萄糖量相等
解析：选B　最适于贮藏器官的氧浓度应该是释放CO2最少时的氧浓度c，因为此时呼吸最弱，消耗有机物最少，A错误；氧浓度为b时，据图可知，释放CO2为8，吸收O2为3，只要二者不等，植物就同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，根据有氧呼吸反应式，1葡萄糖～6O2～6CO2，吸收O2为3，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为0.5，释放CO2为3，则无氧呼吸释放CO2为5，根据无氧呼吸反应式，1葡萄糖～2CO2，无氧呼吸消耗的葡萄糖为2.5，因此无氧呼吸消耗的葡萄糖占呼吸总量的5/6，B正确；氧浓度为c时，O2的吸收量是4，释放的CO2是6，故有氧呼吸释放CO2的量为4，无氧呼吸释放的CO2量为2，C错误；无氧呼吸最弱时应为0，即只有有氧呼吸，应为氧浓度d，D错误。
[强知能·补欠缺]
1．据原子守恒巧记有氧呼吸中各元素的去向

反应物中的C6H12O6、H2O、O2分别在第一、二、三阶段被利用。产物中的CO2和H2O分别在第二、三阶段形成。
2．分析法记忆细胞中反应物、生成物和场所的对应关系



3．比较法助记细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路

来源
去路
[H]
有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6
有氧呼吸：与O2结合生成水；无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP
有氧呼吸：三个阶段都产生；无氧呼吸：只在第一阶段产生
用于各项生命活动
4.理解细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系
(以酵母菌消耗C6H12O6为例)
(1)反应式
有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。
无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量。
(2)比例关系
①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2摩尔数：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。
④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数：
无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
5．掌握判断细胞呼吸方式的三大依据

[练题点·全过关]
1．(2017·海南高考)下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸
C．适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D．利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
解析：选C　与成熟组织细胞相比，分生组织细胞代谢旺盛，呼吸速率快。某些植物组织细胞无氧呼吸产物为乳酸，产生乳酸的无氧呼吸过程，既不吸收O2也不放出CO2。降低氧气浓度，有氧呼吸减弱，有机物消耗减慢。利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同。
2．动物细胞中，葡萄糖的部分代谢过程如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．乙来源于甲和C6H12O6，丙和丁代表不同化合物
B．有氧条件下，过程①②发生在线粒体基质中
C．过程③发生在线粒体内膜上，可产生大量能量
D．用18O标记C6H12O6，在物质丙中可检测到18O
解析：选C　甲、乙、丙分别代表丙酮酸、[H]、水。过程①②③分别代表有氧呼吸的第一、二、三阶段，丁属于第二阶段的底物，代表水，即丙、丁均为水，属于同一种化合物，A错误；过程①是有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中，B错误；过程③为有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，产生大量能量，C正确；有氧呼吸第三阶段产生的丙(水)中的氧全部来自外部的O2，D错误。
3．在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表所示。底物是葡萄糖，则下列叙述正确的是(　　)
条件
a
b
c
d
CO2释放量
10
8
6
7
O2吸收量
0
3
4
7
A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C．c条件下，无氧呼吸最弱
D．d条件下，产物的CO2全部来自线粒体
解析：选D　a条件下，不吸收O2，只产生CO2，故只进行无氧呼吸，呼吸产物除CO2外还有酒精，A错误。b条件下，既有有氧呼吸又有无氧呼吸，有氧呼吸消耗体积为3的O2，产生体积为3的CO2，消耗葡萄糖的相对量为0.5，无氧呼吸产生体积为5的CO2，消耗葡萄糖的相对量为2.5，B错误。c条件下，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，C错误。d条件下，只进行有氧呼吸，无氧呼吸为0，产生的CO2全部来自线粒体，D正确。
4．(2019·大连模拟)如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况，根据所提供的信息，以下判断正确的是(　　)

A．N点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸
B．M点是贮藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低
C．该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解
D．L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
解析：选C　N点之后，O2的吸收量与CO2的释放量不等，说明该植物非绿色器官呼吸作用过程中还有非糖物质的氧化分解，C正确；由于有非糖物质参与氧化分解，故O2的吸收量与CO2的释放量相等不能说明该器官只进行有氧呼吸，A错误；M点细胞的总呼吸强度最低，但无氧呼吸强度并不是最低的，B错误；L点时，细胞只进行无氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质，D错误。
[易错提醒]
警惕呼吸作用的五个易错点
(1)无氧呼吸第一阶段释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中，第二阶段不产生能量。
(2)呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸的产物为乳酸。
(3)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等，一些原核生物无线粒体，但可进行有氧呼吸。
(4)葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中被分解为丙酮酸后才能进入线粒体被分解。
(5)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。　 　
三、影响细胞呼吸的因素
[试考题·查欠缺]
1．(2018·天津高考)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是(　　)

A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
解析：选C　t1→t2，培养液中O2相对含量下降，但与0→t1段相比，下降幅度变小，故酵母菌的有氧呼吸速率不断下降。t3时，培养液中O2相对含量比较低，酵母菌主要进行无氧呼吸；t1时，培养液中O2相对含量较高，酵母菌主要进行有氧呼吸；t3时无氧呼吸产生CO2的速率与t1时产生CO2的速率近似相等，相同量的葡萄糖无氧呼吸产生的CO2量比有氧呼吸少，可见t3时培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快。由题意可知，曲线是在最适温度下获得的，若降低10 ℃培养，则呼吸速率下降，O2相对含量达到稳定所需时间会延长。因酵母菌在后期进行了长时间的无氧呼吸，产生了酒精，故实验后的培养液滤液加入适量橙色的酸性重铬酸钾溶液后，会变成灰绿色。
2．(2019·琼海模拟)下列关于细胞呼吸在生产生活中几个应用的叙述，错误的是(　　)
A．面团“发起”是酵母菌产生CO2所致
B．干燥和无氧的环境有利于蔬菜的长期保鲜
C．利用乳酸菌制作酸奶过程需密闭隔绝空气
D．黑暗条件下绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量不断减少
解析：选B　酵母菌进行呼吸能产生CO2，使面团产生气孔，从而“发起”，A正确；水果蔬菜保鲜需要的条件是零上低温、低氧和一定湿度，B错误；乳酸菌是厌氧型生物，所以利用乳酸菌制作酸奶过程中需密闭隔绝空气，C正确；黑暗条件下绿豆芽不能进行光合作用，而由于呼吸作用的消耗，绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量减少，D正确。
[强知能·补欠缺]
1．用曲线模型分析影响细胞呼吸的环境因素

(1)图中各点表示的生物学意义
Q点：不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸；
P点：消耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸；
QP段(不包含Q、P点)：产生CO2量大于消耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；
R点：产生CO2量最少⇒组织细胞呼吸作用最弱。
(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度。
(3)AB段长度＝BC段长度，说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。
(4)图2中，温度对细胞呼吸的影响是通过影响与细胞呼吸有关酶的活性实现的，因此在贮藏种子、水果、蔬菜时应选取零上低温。
(5)从图3可看出，细胞呼吸速率与自由水含量有关，在储存作物种子时应将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
2．细胞呼吸原理的应用
(1)对有氧呼吸原理的应用
①包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
②提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。
③及时松土有利于植物根系生长。
④稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根因缺氧变黑、腐烂。
(2)对无氧呼吸原理的应用
①利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。
②利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。
③破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。
[练题点·全过关]
1．(2019·大庆模拟)下列是对细胞呼吸的相关叙述，错误的是(　　)
A．同一叶片在不同生长发育时期，其细胞呼吸速率有差异
B．低氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物量少
C．粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏
D．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量
解析：选C　粮食种子应在干燥的环境中储藏。
2.呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标。如图表示酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系，以下叙述正确的是(　　)
A．呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B．b点有氧呼吸强度大于a点
C．为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至c点
D．c点以后细胞呼吸强度不随氧分压的变化而变化
解析：选B　酵母菌氧化分解葡萄糖的过程中，如果只进行有氧呼吸，则放出的CO2量与吸收的O2量相等，即RQ＝1。当放出的CO2量大于吸收的O2量时，表明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且差值越大，无氧呼吸所占的比例越大，即呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强，A错误；因为b点的RQ小于a点的RQ，所以b点的有氧呼吸强度大于a点的有氧呼吸强度，B正确；为延长水果保存时间，应该降低细胞呼吸强度，氧分压为c时细胞有氧呼吸强度很高，不适宜保存水果，C错误；呼吸熵(RQ)表示放出的CO2量/吸收的O2量，并不代表细胞呼吸强度，D错误。
3．细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中。表中有关措施与对应的目的不恰当的是(　　)
选项
应用
措施
目的
A
种子储存
晒干
降低自由水含量，降低细胞呼吸强度
B
乳酸菌制作酸奶
先通气，后密封
加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵
C
水果保鲜
低温
降低酶的活性，降低细胞呼吸
D
栽种农作物
疏松土壤
促进根有氧呼吸，利于吸收无机盐
解析：选B　乳酸菌为异养厌氧型生物，在有氧条件下其代谢会受到抑制，故利用乳酸菌制作酸奶过程中应一直使其处于密封状态。
4．如图表示光照、储藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述错误的是(　　)

A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 ℃时比15 ℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于储存番茄果实
D．储藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
解析：选C　图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以低温、光照条件下更有利于番茄果实的储存，C错误。

一、科学探究——细胞呼吸的方式和呼吸速率的测定
1．种子萌发时细胞呼吸类型的实验探究
(1)实验设计
欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)

(2)实验结果预测和结论
实验现象
结论
装置一液滴
装置二液滴
不动
不动
只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动
右移
只进行产生酒精的无氧呼吸
左移
右移
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移
不动
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸

2．种子萌发时呼吸速率的测定
(1)实验装置

(2)指标及原理
①指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。
②原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液左移。单位时间内着色液左移的距离即表示呼吸速率。
(3)物理误差的校正
①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。
③为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。
(4)实验拓展：呼吸底物与着色液移动的关系
脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生CO2量小于消耗O2量，着色液移动更明显。
3．种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线

(1)在种子吸水的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。
(2)在种子吸水的第Ⅱ阶段，呼吸作用CO2的产生量要比O2的消耗量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸。
(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的吸收量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。
(4)种子萌发后期，O2吸收量大于CO2释放量，说明除了糖类参与氧化分解外，还有其他物质参与氧化分解，如脂肪。
[针对训练]
1．(2019·南昌五校联考)有关“探究酵母菌细胞呼吸方式的实验”的叙述，正确的是(　　)
A．培养液中葡萄糖的浓度过高会影响酵母菌的生长和繁殖
B．重铬酸钾能在碱性条件下与酒精反应变成灰绿色
C．适当降低温度对培养液中气泡的产生速率无影响
D．该实验中有氧组为实验组，无氧组为空白对照组
解析：选A　培养液中葡萄糖浓度过高，会导致酵母菌细胞失水，从而影响酵母菌的生长和繁殖；重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色；温度改变，酶活性改变，会影响酵母菌细胞呼吸速率，从而影响气泡产生速率；该实验为对比实验，有氧组和无氧组均为实验组。
2．如图是探究小鼠在不同温度下呼吸速率(用单位时间的耗氧量表示)的实验装置。打开夹子A，使水检压计左右平齐，关闭夹子A，用注射器向广口瓶中注入5 mL O2，水检压计左侧液面升高，记录左右液面重新平齐时所用的时间。下列说法错误的是(　　)

A．用注射器向广口瓶中注入5 mL O2后要立刻关闭夹子B
B．测定小鼠的呼吸速率需要多次重复进行，最后取平均值
C．小鼠在25 ℃时的呼吸速率高于10 ℃时的呼吸速率
D．NaOH溶液的作用是排除呼吸产生的CO2对实验结果的干扰
解析：选C　用注射器向广口瓶中注入5 mL O2后要立刻关闭夹子B，以确保广口瓶中O2的量；测定小鼠的呼吸速率需要多次重复进行，最后取平均值，以减小误差；小鼠是恒温动物，25 ℃时的呼吸速率低于10 ℃时的呼吸速率；NaOH溶液可吸收呼吸作用产生的CO2，排除对实验结果的干扰。
3．(2014·海南高考)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)据图可知，在12～24 h期间，O2吸收量很少，而CO2释放量很多，表明此时的呼吸作用主要方式是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和CO2。(2)第12 h到胚根长出期间，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)胚根长出后，O2的吸收量明显增多，说明有氧呼吸速率明显升高。
答案：(1)无氧　细胞质基质　酒精和CO2　
(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
[素养提升]
酵母菌呼吸方式探究实验注意事项


(1)通入图甲A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
(2)图乙B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。

二、科学思维——ATP、GTP、CTP、UTP与核酸的关系
1．(2019·济宁一模)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，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断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料
解析：选C　细胞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；ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，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；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，可作为基因转录的原料。
2．(2016·全国卷Ⅰ节选)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
解析：(1)根据题干信息可知，该酶能将ATP水解成ADP和磷酸基团(即Pγ)，同时将Pγ基团转移到DNA末端上。因此需用32P标记到ATP的γ位上。(2)DNA生物合成的原料为脱氧核苷酸。将dATP两个高能磷酸键都水解后产物为dA—Pα(腺嘌呤脱氧核苷酸)，为合成DNA的原料。因此需用32P标记到dATP的α位上。
答案：(1)γ　(2)α
[素养提升]
理解ATP、GTP、CTP、UTP与核酸的关系
1．ATP、GTP、CTP、UTP这四种高能磷酸化合物的组成元素相同，在某种条件下ATP脱去两个磷酸基团后成为RNA的基本单位之一，即AMP的结构与腺嘌呤核糖核苷酸的结构是一样的。
2．GTP、CTP、UTP也是合成RNA的原料，每个NTP在RNA聚合酶的作用下，脱去一分子焦磷酸(P～P，有一个高能磷酸键)，添加到RNA分子上。

一、选择题
1．下列关于叶肉细胞内ATP的描述，正确的是(　　)
A．ATP的结构决定了其在叶肉细胞中不能大量储存
B．光合作用产生的ATP可以为Mg2＋进入叶肉细胞直接提供能量
C．ATP水解失掉两个磷酸基团后，可以作为逆转录的原料
D．葡萄糖分子在线粒体内彻底氧化分解，可以产生大量ATP
解析：选A　ATP的结构决定了其在细胞内的含量很少；植物叶肉细胞吸收Mg2＋的方式是主动运输，需要消耗来自呼吸作用产生的ATP提供能量，光合作用产生的ATP只能用于暗反应；ATP水解，失去两个磷酸后为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为转录的原料之一；葡萄糖水解为丙酮酸发生在细胞质基质中。
2．磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中，是一种高能磷酸化合物，ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化，转化式为，磷酸肌酸(C～P)＋ADPATP＋肌酸(C)
下列相关叙述错误的是(　　)
A．磷酸肌酸是能量的一种储存形式，是细胞内的直接能源物质
B．磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP与ADP的相互转化相偶联
C．肌肉收缩时，在磷酸肌酸的作用下使ATP的含量保持相对稳定
D．可推测生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等
解析：选A　ATP是细胞内的直接能源物质，磷酸肌酸不是细胞内的直接能源物质；据题干可知，磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相偶联；肌肉收缩时，磷酸肌酸可转化为ATP，故可使ATP的含量保持相对稳定；生物体内还存在着其他的高能磷酸化合物，如GTP、CTP等。
3．(2017·海南高考)关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是(　　)
A．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B．人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化
C．叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程
D．硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量
解析：选C　ATP的产生途径包括光合作用和呼吸作用，因此淀粉水解成葡萄糖时没有ATP的生成，A错误；人体大脑活动的能量主要来自糖类的有氧氧化，B错误；叶肉细胞通过光合作用合成葡萄糖，而光合作用的暗反应过程中，C3的还原过程需要能量，C正确；硝化细菌进行化能合成作用时需要的能量来自氨气氧化成亚硝酸盐和硝酸盐过程中释放的能量，D错误。
4．(2019·沈阳模拟)ATP是细胞中的能量通货，下列关于ATP的叙述错误的是(　　)
A．细胞中各种需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的
B．ATP中的“A”与ATP彻底水解后生成的“A”表示不同物质
C．ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能
D．在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质中都能形成ATP
解析：选A　ATP是最主要的直接能源物质，但还有其他物质，如磷酸肌酸等，A错误；ATP中的“A”为腺苷，ATP彻底水解后生成的“A”表示腺嘌呤，B正确；ATP中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能，C正确；在有氧的条件下，细胞质基质在有氧呼吸的第一阶段形成ATP，在缺氧的条件下，细胞质基质在无氧呼吸的第一阶段形成ATP，D正确。
5．(2019·云南师大附中月考)如图是酵母菌呼吸作用实验示意图，相关叙述正确的是(　　)

A．条件X下葡萄糖中能量的最终去向有两处：即ATP中的化学能、散失的热能
B．条件Y下，葡萄糖在线粒体中被分解，并产生CO2和水
C．试剂甲为溴麝香草酚蓝水溶液
D．物质a产生的场所为线粒体基质和细胞质基质
解析：选D　根据产物酒精判断条件X为无氧，无氧呼吸过程中葡萄糖中的能量一部分储存在酒精中，一部分储存在ATP中，大部分以热能形式散失；线粒体不能利用葡萄糖；检测酒精的试剂甲为酸性重铬酸钾溶液；物质a是CO2，图中无氧呼吸产生CO2的场所为细胞质基质，有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体基质。
6．人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种，快肌纤维几乎不含有线粒体，与短跑等剧烈运动有关；慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是(　　)
A．慢跑时慢肌纤维产生的ATP，主要来自线粒体内膜
B．短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸，故产生酸痛感觉
C．两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATP
D．消耗等摩尔葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP多
解析：选D　由题意知，慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关，有氧呼吸的能量主要来自第三阶段，场所是线粒体内膜，A正确；快肌纤维几乎不含有线粒体，主要进行无氧呼吸，无氧呼吸产生大量乳酸，故产生酸痛感觉，B正确；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，都产生丙酮酸、[H]和ATP，C正确；快肌纤维几乎不含有线粒体，所以进行无氧呼吸，消耗等摩尔葡萄糖，无氧呼吸产生的ATP少，D错误。
7．(2019·永定区校级模拟)下列生产措施或生活中所涉及的细胞呼吸知识的叙述，错误的是(　　)
A．提倡慢跑，可防止因无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀乏力
B．用酵母菌发酵生产酒精的过程中，pH发生变化是其死亡率上升的原因之一
C．利用谷氨酸棒状杆菌及发酵罐生产味精的过程中需要严格控制通气(无氧)
D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞呼吸
解析：选C　由于人体细胞无氧呼吸产生乳酸，所以提倡慢跑可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀，A正确；用酵母菌发酵生产酒精的过程中，pH逐渐下降，细胞会因pH不适而死亡，B正确；谷氨酸棒状杆菌是异养需氧型生物，C错误；作物种子贮藏前需要干燥，在晒干的过程中，失去的是自由水，从而抑制细胞有氧呼吸，D正确。
8.(2019·贵阳六校联考)如图表示玉米种子在暗处萌发初期淀粉和葡萄糖含量的变化情况，在此环境中经过20 d左右幼苗死亡，并被细菌感染而腐烂，下列分析正确的是(　　)
A．图中表示葡萄糖变化情况的曲线是乙
B．种子萌发过程中有机物总量的变化趋势为越来越少
C．在此环境下种子萌发过程中会发生光合作用和细胞呼吸
D．幼苗死亡后，便没有CO2释放
解析：选B　玉米种子在暗处萌发初期淀粉转变为葡萄糖，故葡萄糖含量不断增加，为曲线甲，A错误；种子萌发进行新陈代谢，不断消耗有机物，其总量越来越少，B正确；暗处环境下种子萌发过程中只会发生细胞呼吸，无光不能进行光合作用，C错误；幼苗死亡后，微生物会将其分解，有CO2释放，D错误。
9．(2019·永定区校级模拟)下列关于细胞呼吸的叙述正确的是(　　)
A．种子萌发过程中细胞呼吸速率没有明显变化
B．细胞中ATP/ADP的比值下降可促进细胞呼吸
C．酵母菌呼吸过程中产生CO2的场所是线粒体基质
D．人体剧烈运动产生的CO2来自有氧呼吸与无氧呼吸
解析：选B　种子萌发过程中，代谢更旺盛，细胞呼吸速率明显加快，A错误；细胞中ATP/ADP的比值下降，则说明细胞需要消耗能量，可促进细胞呼吸，B正确；酵母菌有氧呼吸过程中产生CO2的场所是线粒体基质，而无氧呼吸过程中产生CO2的场所是细胞质基质，C错误；人体剧烈运动时，肌细胞无氧呼吸产生乳酸，故人体剧烈运动产生的CO2只来自有氧呼吸，D错误。
10．如图所示为生物界部分能量转换关系图解，下列叙述错误的是(　　)

A．①过程可发生在蓝细菌叶绿体类囊体膜上
B．发生②过程的生物在生态系统中称为生产者
C．③过程在动植物细胞中都能发生
D．⑥过程可用于⑤过程
解析：选A　蓝细菌是原核生物，只有核糖体一种细胞器，虽然能够进行光合作用，但没有叶绿体。
11．将一些苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓度的O2时，其O2的消耗量和CO2的产生量如表所示。若细胞呼吸的底物都是葡萄糖，则下列叙述错误的是(　　)
O2浓度(%)
a
b
c
d
e
CO2产生量(mol/min)
1.2
1.0
1.3
1.6
3.0
O2的消耗量(mol/min)
0
0.5
0.7
1.2
3.0
A.O2浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行
B．O2浓度为c时，苹果产生酒精的速率为0.6 mol/min
C．O2浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵
D．O2浓度为b时，较适宜于苹果的储藏
解析：选C　O2浓度为a时，苹果的细胞呼吸为无氧呼吸，只在细胞质基质中进行；O2浓度为c时，无氧呼吸产生CO2的速率为1.3－0.7＝0.6(mol/min)，所以苹果产生酒精的速率为0.6 mol/min；O2浓度为d时，有氧呼吸每分钟产生的CO2的量为1.2 mol，所以有氧呼吸每分钟消耗的葡萄糖的量为0.2 mol，无氧呼吸每分钟产生的CO2的量为0.4 mol，所以无氧呼吸每分钟消耗的葡萄糖的量为0.2 mol，故消耗的葡萄糖中有1/2用于酒精发酵；由表可知，O2浓度为b时，呼吸作用强度最低，此浓度较适合苹果的储存。
12．(2019·盐城期中)在生产生活中广泛运用到细胞呼吸的原理。下列有关叙述错误的是(　　)
A．及时为板结的土壤松土透气能保证根细胞的正常呼吸
B．粮食贮藏时，应降低温度和保持干燥
C．温室种植时，夜间适当降温，以提高农作物产量
D．透气性好的“创可贴”可保证人体细胞有氧呼吸所需O2的供应
解析：选D　对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，A正确；低氧和保持干燥会抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，有利于粮食的贮藏，B正确；温室大棚中，夜间可以通过适当降温来减弱呼吸作用，减少有机物的消耗，进而提高农作物的产量，C正确；选用透气性好的“创可贴”，是为了防止伤口处厌氧菌生存和繁殖，D错误。
二、非选择题
13．地下黑作坊用病死猪肉腌制的腊肉往往含有大量的细菌，可利用“荧光素——荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉含细菌多少进行检测：①将腊肉研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；②记录发光强度并计算ATP含量；③测算出细菌数量。分析并回答下列问题：
(1)荧光素接受________提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成________(填“正比”或“反比”)；根据ATP含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中ATP含量________________。
(2)“荧光素——荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是__________________；生物细胞中ATP的水解一般与__________(填“吸能反应”或“放能反应”)相联系。
(3)研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度的关系如图所示。

其中高浓度盐溶液经稀释后酶活性可以恢复，高温和Hg2＋处理后酶活性不可恢复。若要节省荧光素酶的用量，可以使用________处理；Hg2＋处理后酶活性降低可能是因为________________________________________________________________________。
解析：(1)ATP是直接能源物质，由题意可知，其提供的能量可激活荧光素，ATP越多，被激活的荧光素越多，发光越强，即发光强度与ATP含量成正比；每个细菌的代谢强度基本相同，所产生的ATP含量也大致相同且相对稳定。(2)ATP中的能量是活跃的化学能，氧化荧光素发光时的能量是光能，能量转换为活跃的化学能→光能。ATP水解释放出来的能量可供各种吸能反应所需。(3)Mg2＋处理后荧光素酶活性增强，故若要节省荧光素酶的用量，可用Mg2＋处理，Hg2＋处理后酶活性降低可能是因为Hg2＋破坏了酶的空间结构。
答案：(1)ATP　正比　大致相同且相对稳定　(2)化学能→光能　吸能反应　(3)Mg2＋　Hg2＋破坏了酶的空间结构
14．图甲是细胞内部分生命活动示意图，其中①、②、③、④表示生理过程，A、B、C、D表示生命活动产生的物质。图乙是某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。请据图回答下列相关问题：

(1)图甲中在生物膜上发生的生理过程是________(填数字)，A表示________，D表示________。产生能量最多的生理过程是________(填数字)。
(2)图乙中只完成图甲中生理过程①、②、③的O2浓度是________。图乙中最适合储存水果或蔬菜的O2浓度是________。
(3)O2浓度为b时，植物细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的________倍。
解析：(1)图甲中生理过程①为呼吸作用第一阶段，发生在细胞质基质中；生理过程②为有氧呼吸的第二阶段，发生的场所为线粒体基质；生理过程③为有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，其产生的能量最多；生理过程④为无氧呼吸第二阶段。A物质是丙酮酸，B物质为[H]，C物质为乙醇，D物质为乳酸。(2)图乙中O2浓度为a时，该器官没有吸收O2，只有CO2生成，因此植物细胞只进行无氧呼吸；O2浓度为d时，O2吸收量和CO2释放量相等，植物细胞只进行有氧呼吸；O2浓度为b和c时，CO2的释放量大于O2的吸收量，则植物细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。O2浓度为c时，植物细胞进行呼吸作用释放的CO2量最少，是储存水果或蔬菜的最佳O2浓度。(3)O2浓度为b时，O2吸收量为3，则有氧呼吸产生CO2的量为3，无氧呼吸产生CO2的量为5，根据有氧呼吸与无氧呼吸的化学反应式可知植物细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍。
答案：(1)③　丙酮酸　乳酸　③　(2)d　c　(3)5
15．由于萌发的种子所占体积小，代谢水平高，因此，常用作生物实验材料。下面三个装置以萌发的种子为材料，研究呼吸作用的产物及方式。据图回答下列问题：

(1)为排除微生物对实验结果的干扰，常将萌发的种子进行________处理。
(2)为使实验结果科学严谨，应设置对照实验。结合上述三套实验装置，确定实验目的，并确定对照实验的设置情况(将①～⑥补充完整)：
装置
实验目的
对照实验的设置情况
甲
①
②
乙
③
④
丙
⑤
⑥
①______________________，②___________________________________，
③______________________，④____________________________________，
⑤______________________，⑥_____________________________________。
(3)增设对照实验后，乙组两个装置中有色液滴如何移动，证明萌发的种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸？___________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
解析：(1)为排除微生物呼吸作用的影响，种子必须进行消毒处理。(2)从三个装置中所给的仪器可以判断出待观测指标，再根据待观测指标推断出实验目的，由实验目的确定出对照实验的设置情况。甲装置：温度计→测定萌发种子是否产生热量→根据题目推断出实验目的为“探究呼吸作用是否产生热量”→对照实验应为不能进行呼吸作用的“死种子”。乙装置：有色液滴移动情况→容器内气体体积变化情况→根据题目推断出实验目的为“探究萌发种子的呼吸作用方式”→NaOH溶液吸收CO2，可更换为不吸收CO2的清水作为对照。丙装置：澄清的石灰水能否变混浊→是否产生CO2→根据题目推断出实验目的为“探究种子的呼吸作用是否产生CO2”→对照实验应为不能进行呼吸作用的“死种子”。(3)乙装置增设对照实验后，在含NaOH溶液的装置中，无论有氧呼吸还是无氧呼吸所产生的CO2都被NaOH溶液吸收，而O2消耗会使装置中气体体积减小，故有色液滴左移。在含清水的装置中进行的有氧呼吸不会引起装置中气体体积变化，但是无氧呼吸会使装置中气体体积变大，故有色液滴右移。
答案：(1)消毒　(2)①探究呼吸作用是否产生热量　②等量的加热杀死并冷却至常温的萌发种子　③探究萌发种子的呼吸作用方式　④将NaOH溶液换成等量的清水　⑤探究种子的呼吸作用是否产生CO2　⑥等量的加热杀死的萌发的种子　(3)含NaOH溶液的装置中有色液滴左移，含清水的装置中有色液滴右移