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线粒体基质
第三阶段:
线粒体内膜
产物
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
能量
大量
少量
释放能量
1mol葡萄糖释放2870kJ的能量,其中1161kJ左右转移至ATP中
1mol葡萄糖释放196.65kJ(生成乳酸)或225kJ(生成酒精)的能量,其中均有61.08kJ转移至ATP中
特点
有机物彻底氧化分解,能量完全释放
有机物没有彻底氧化分解,能量未完全释放
相同点
实质
分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动利用
意义
①为生命活动提供能量
②为体内其他化合物的合成提供原料
联系
第一阶段完全相同
3.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路
来源
去路
[H]
有氧呼吸:
C6H12O6和H2O;
无氧呼吸:
C6H12O6
与O2结合生成水;
还原丙酮酸
ATP
三个阶段都产生
只在第一阶段产生
用于各项生命活动
4.细胞呼吸中能量的释放与去向
5.细胞呼吸过程中有关物质参与的阶段及场所总结
(1)水:
生成于有氧呼吸第三阶段,场所为线粒体内膜;
以反应物参与有氧呼吸第二阶段,场所为线粒体基质中。
而无氧呼吸中不存在水的生成与参与。
(2)CO2:
在有氧呼吸的第二阶段、线粒体基质中产生,或者在无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质中产生。
动植物体内均可产生二氧化碳。
(3)酒精或乳酸:
在无氧呼吸的第二个阶段、细胞质基质中产生。
(4)葡萄糖:
只以反应物的形式参与有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段,场所为细胞质基质。
(5)丙酮酸:
其作为中间产物,在有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段产生,场所为细胞质基质;
以反应物可参与有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸第二阶段,前者场所为线粒体基质,后者场所为细胞质基质。
(6)氧气:
只以反应物的形式参与有氧呼吸的第三阶段,场所为线粒体内膜。
命题点一 细胞呼吸过程中物质和能量分析
1.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①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期,其中e为ATP
D.①④③过程为有氧呼吸的三个阶段,其中物质a、d分别是丙酮酸和O2
2.(2016·
安徽三校联考)下表描述的是真核细胞中有氧呼吸和无氧呼吸的位置及主要产物,相关选项正确的是( )
呼吸类型
有氧呼吸位置及产物
无氧呼吸位置及产物
时间
第一阶段
第二阶段
第三阶段
位置
主要产物
C3H4O3
CO2
H2O
C3H6O3或
C2H5OH+CO2
A.有氧呼吸各阶段在细胞不同位置进行与细胞中酶的种类及分布有关
B.人体在剧烈运动过程中产生的CO2有部分来自无氧呼吸
C.产生C3H6O3的无氧呼吸释放能量比产生C2H5OH的无氧呼吸多
D.细胞进行无氧呼吸产生C3H6O3还是C2H5OH的根本原因是细胞中酶的种类有差异
命题点二 细胞呼吸类型的判断
疑难精讲
判断细胞呼吸方式的三大依据
3.测定下列哪一项,可简便而且准确地判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式( )
A.有无酒精生成B.有无水生成C.有无有机物消耗D.O2消耗量与CO2生成量的比值
4.(2016·
滕州一中检测)不同种类的生物在不同的条件下,呼吸作用方式不同。
若分解底物是葡萄糖,下列对呼吸作用方式的判断不正确的是( )
A.若只释放CO2,不消耗O2,则细胞只进行无氧呼吸B.若既不吸收O2同时也不释放CO2,则说明该细胞已经死亡
C.若CO2的释放量多于O2的吸收量,则细胞既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸
D.若CO2的释放量等于O2的吸收量,则细胞只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
命题点三 有氧呼吸与无氧呼吸的相关计算
5.有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的物质的量如下图所示。
据图中信息推断,错误的是( )
A.当O2浓度为a时,酵母菌没有有氧呼吸,只有无氧呼吸
B.当O2浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程有所不同
C.当O2浓度为c时,有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D.a、b、c、d4种不同氧浓度下,细胞都能产生[H]和ATP
6.现有一瓶葡萄糖液,内置有适量的酵母菌,经测定瓶中放出CO2的体积与吸收O2的体积比为7∶6,这是因为(假设两种呼吸作用消耗葡萄糖的速率相等)( )
A.有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸B.有6/7的酵母菌在进行有氧呼吸
C.有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸D.有1/7的酵母菌在进行有氧呼吸
细胞呼吸反应式中各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸:
葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸:
葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
(4)消耗等量的葡萄糖时,有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。
考点二 影响细胞呼吸的外界因素及其应用
1.温度
(1)原理:
细胞呼吸是一系列__反应,温度通过影响____而影响细胞呼吸速率。
(2)曲线模型(如下图)
(3)应用
2.O2浓度
O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸过程有__作用。
(2)曲线模型
①O2浓度低时,__呼吸占优势。
②随O2浓度增大,__呼吸逐渐被抑制,__呼吸不断加强。
③当O2浓度达到一定值后,随O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
①选用透气消毒纱布包扎伤口,抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
②作物栽培中的中耕松土,保证根的正常细胞呼吸。
③提倡慢跑,防止肌细胞无氧呼吸产生__。
④稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生__,防止__中毒,烂根死亡。
3.CO2浓度
CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会__(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
(3)应用:
在蔬菜和水果保鲜中,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。
4.含水量
水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。
(2)特点:
在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而__,随含水量的减少而__(如图)。
特别提醒
(1)O2浓度为零时,细胞呼吸强度并不为零,因为此时细胞进行无氧呼吸。
(2)储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。
蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下,低温以不破坏植物组织为标准,一般为零上低温;
种子储存时应保持干燥,而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。
(3)影响细胞呼吸的因素并不是单一的。
若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度,可采取供水、升温、增氧等措施;
若需降低细胞呼吸强度,可以采取干燥、低温、低氧等措施。
命题点一 氧浓度对细胞呼吸的影响及应用分析
1.(2017·
宁夏固原一中检测)呼吸熵(RQ=CO2释放量/O2吸收量)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标。
下图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下的O2吸收量和CO2释放量。
根据所给信息,判断下列说法正确的是( )
A.c点时,呼吸熵为1,说明该植物器官只进行有氧呼吸
B.该植物器官细胞呼吸过程中可能有非糖物质氧化分解
C.a点时,产生CO2的场所是细胞质基质或线粒体基质
D.b点时,无氧呼吸强度最低,最适合储藏该植物器官
安徽示范高中第三次联考)甲、乙两图均表示氧浓度对呼吸作用(底物为葡萄糖)的影响,下列相关叙述中正确的是( )
A.甲图中,氧浓度为a时只进行无氧呼吸,呼吸产物中有乳酸或酒精
B.甲图中,氧浓度为d时只进行有氧呼吸
C.乙图中,储存种子或水果时,A点对应的氧浓度最适宜
D.根据乙图可知,氧浓度较低时抑制有氧呼吸,氧浓度较高时促进有氧呼吸
解读植物细胞呼吸曲线图
(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:
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>耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸;
R点:
产生CO2最少⇒组织细胞呼吸最弱点。
(2)在保存蔬菜、水果时,应选择R点对应的O2浓度,同时保持低温条件。
命题点二 温度、CO2等其他因素对细胞呼吸的影响
3.科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响,结果如图。
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浓度会增加
C.50h后,30℃的有氧呼吸速率比2℃和15℃慢,是因为温度高使酶活性降低
D.实验结果说明温度越高,果肉细胞有氧呼吸速率越大
4.将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48h后,贮藏在温度为1℃的冷库内,另一份则始终在1℃的冷库内贮藏。
从采摘后算起每10天取样一次,测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol),计算二者的比值得到如图所示的曲线。
下列结论正确的是( )
A.贮藏前用CO2处理后的蓝莓无法进行无氧呼吸
B.第10d时,细胞中的ATP完全来自线粒体
C.第20d未处理组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组
D.第40d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
5.为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响,设四组盆栽甜樱桃,其中一组淹入清水,其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液,保持液面高出盆土表面,每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率,结果如图。
请据图回答:
(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________________,CO2排出细胞外,需要通过________层磷脂分子,其跨膜运输方式是________。
分析图中A、B、C三点,可知________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。
(2)图中结果显示,淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用,其中________mmol·
L-1的KNO3溶液作用效果最好。
(3)根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强,实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标?
请分析说明:
________________________________。
细胞呼吸的曲线识别技巧
(1)“钟”型曲线:
典型的酶促反应曲线,通过影响酶的活性影响细胞呼吸,凡可影响酶活性的因素都可影响该曲线的变化,如温度、pH。
(2)下降型曲线:
呼吸反应速率逐渐减缓,一般受生成物含量的影响,随生成物的增多而减缓,如CO2浓度。
(3)上升型曲线:
呼吸反应速率逐渐加快,一般受反应物含量的影响,随反应物的增多而增加,如O2含量。
命题点三 多种因素对细胞呼吸速率的影响分析
6.如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响,有关叙述错误的是( )
A.O2浓度为0时,细胞中能够产生[H]的场所是细胞质基质
B.O2浓度低于20%时,30℃、35℃两温度对有氧呼吸速率影响不大
C.由图可知,细胞有氧呼吸的最适温度位于30℃和35℃之间
D.与b点相比,限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度
7.(2016·
福建四地六校联考)为了探究植物呼吸强度的变化规律,研究者在遮光状态下,测得了相同的新鲜菠菜叶在不同温度和O2含量条件下的CO2释放量,结果如下表(表中数据为相对值)。
下列有关分析错误的是( )
O2含量
温度
0.1%
1.0%
3.0%
10.0%
20.0%
40.0%
3℃
6.2
3.6
1.2
4.4
5.4
5.3
10℃
31.2
53.7
5.9
21.5
33.3
32.9
20℃
46.4
35.2
6.4
38.9
65.5
56.2
30℃
59.8
41.4
8.8
56.6
100.0
101.6
A.根据变化规律,表中10℃、1.0%条件下的数据很可能是错误的
B.温度为3℃、O2含量为3.0%是贮藏菠菜叶的最佳环境条件组合
C.O2含量从20.0%上升至40.0%时,O2含量限制了呼吸强度的继续升高
D.在20℃条件下,O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中,细胞无氧呼吸逐渐减弱
一、探究酵母菌的呼吸方式的教材实验分析
1.实验原理
(1)酵母菌:
酵母菌是一种单细胞真菌,其代谢类型是兼性厌氧型,可用于研究细胞呼吸的不同方式。
(2)细胞呼吸产物的检测
①CO2的检测
②酒精的检测:
在酸性条件下,橙色的重铬酸钾溶液会与酒精发生化学反应,变成灰绿色。
2.实验步骤
(1)配制酵母菌培养液。
(2)设计对比实验
①图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是消除CO2。
②图乙中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽氧气。
3.产物检测与实验现象
条件
澄清的石灰水的变化/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.为了探究酵母菌细胞呼吸的方式,某同学将实验材料和用具按如图所示安装好。
以下关于该实验的说法,不正确的是( )
A.甲、乙两组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式
B.加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
C.将橙色的重铬酸钾溶液滴入B瓶中变成灰绿色,证明有酒精产生
D.乙组中B瓶先封口放置一段时间的目的是耗尽B瓶中的O2以形成无氧环境
厦门双十中学期中)下图为探究酵母菌呼吸方式的实验设计装置。
A.实验自变量为温度B.实验因变量为CO2的多少
C.空气泵泵入的气体应先除去O2D.乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去CO2
二、细胞呼吸方式的实验探究
1.细胞呼吸方式的探究
欲确认某生物的呼吸方式,应设置两套实验装置,如图所示(以发芽种子为例):
实验结果和结论
实验结果
结论
装置一液滴
装置二液滴
不动
只进行产生乳酸的无氧呼吸
右移
只进行产生乙醇的无氧呼吸
左移
进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
2.物理误差的校正
为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。
对照装置与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。
特别提醒
(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置进行灭菌,所测种子进行消毒处理。
(2)若选用绿色植物作实验材料,测定细胞呼吸速率,需将整个装置进行遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
3.(2016·
山东齐鲁教科研协作体第一次联考)如图是探究酵母菌呼吸方式类型的装置,下列说法正确的是( )
A.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸
B.装置一中液滴不移,装置二中液滴右移,说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动,说明酵母菌死亡
D.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸
4.下面三个装置可用于研究萌发种子的呼吸作用方式及其产物,有关分析不正确的是( )
A.装置甲可用于探究呼吸作用是否产生热量
B.装置乙的有色液滴向左移动,说明种子萌发只进行有氧呼吸
C.装置丙可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生二氧化碳
D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理,都需要设置对照实验
三、细胞呼吸速率的测定
1.实验装置
2.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。
3.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,刻度管内的液滴左移。
单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。
4.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。
特别提醒 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,产生的CO2量小于消耗的O2量,水滴移动更明显。
5.某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。
实验所用毛细管横截面积为1mm2,实验开始时,打开软管夹,将装置放入25℃水浴中,10min后关闭软管夹,随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置,结果如下表所示。
下列分析正确的是( )
实验时间(min)
10
15
20
25
30
35
液滴移动距离(mm)
32.5
65
100
130
162.5
A.图中X为NaOH溶液,软管夹关闭后液滴将向右移动
B.在20~30min内氧气的平均吸收速率为6.5mm3/min
C.如将X换为清水,并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D.增设的对照实验只需将装置中的X换成清水,并将该装置置于相同的环境中
6.下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5mLO2,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5mLO2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溶液的作用是排除小鼠呼吸作用产生的CO2对实验结果的干扰
[构建知识网络]
[必背答题语句]
1.有氧呼吸的表述是:
___________________。
2.无氧呼吸的特点是:
__________________________。
3.有氧呼吸和无氧呼吸的实质是:
__________________。
4.有氧呼吸三个阶段的场所分别是_________________。
重温高考 演练模拟
1.(2013·
新课标Ⅱ,3)下列与微生物呼吸有关的叙述,错误的是( )
A.肺炎双球菌无线粒体,但能进行有氧呼吸B.与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码
C.破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中D.有氧和无氧时,酵母菌呼吸作用产物不同
临沂模拟)在有氧呼吸过程中,进入细胞内的氧( )
A.将丙酮酸氧化成二氧化碳B.参与ATP的形成C.将葡萄糖分解成丙酮酸D.接受反应中脱下的氢生成水
大庆实验中学开学考)比较植物有氧呼吸和无氧呼吸,下列相关叙述正确的是( )
A.葡萄糖是有氧呼吸的主要底物,不是无氧呼吸的主要底物
B.CO2是有氧呼吸的产物,不是无氧呼吸的产物
C.有氧呼吸逐步释放能量,无氧呼吸瞬间释放能量
D.有氧呼吸产生还原氢,无氧呼吸过程中也能产生还原氢
4.(2014·
海南,26)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12~24h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12h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。
5.(2015·
安徽,29Ⅰ)科研人员探究了不同温度(25℃和0.5℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化,结果见图1和图2。
(1)由图可知,与25℃相比,0.5℃条件下果实的CO2生成速率较低,主要原因是_______________________________;
随着果实储存时间的增加,密闭容器内的________浓度越来越高,抑制了果实的细胞呼吸。
该实验还可以通过检测________浓度变化来计算呼吸速率。
(2)某同学拟验证上述实验结果,设计如下方案:
①称取两等份同一品种的蓝莓果实,分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内,然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃条件下储存,每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠,请给出两条建议,以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。
a
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