高考生物一轮第8讲细胞呼吸学生版.docx
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高考生物一轮第8讲细胞呼吸学生版
第8讲 细胞呼吸
[考纲要求] 1.细胞呼吸(Ⅱ)。
2.实验:
探究酵母菌的呼吸方式。
考点一 细胞呼吸的方式与过程
1.细胞呼吸:
是指有机物在细胞内经过一系列的,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成的过程。
2.有氧呼吸
(1)概念:
是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生,释放能量,生成的过程。
(2)过程
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)
(4)放能:
1mol葡萄糖释放的能量中有1161kJ左右的能量转移至中,其余能量则以热能形式散失。
(5)与有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸是在的条件下进行的;有机物中的能量是的;一部分能量储存在中。
3.无氧呼吸
(1)场所:
全过程是在中进行的。
(2)过程
第一阶段
葡萄糖→丙酮酸、[H]和少量能量
第
二
阶
段
酒精发酵
丙酮酸→
实例:
植物、酵母菌等
乳酸发酵
丙酮酸→
实例:
高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌等
(3)放能:
1mol葡萄糖释放kJ(生成乳酸)或225.94kJ(生成酒精)的能量,其中均有kJ左右转移至ATP中。
1.判断关于有氧呼吸的叙述
(1)有氧呼吸时,生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解( )
(2)有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP( )
(3)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水( )
(4)有氧呼吸产生的能量全部储存在ATP中( )
2.判断关于无氧呼吸的叙述
(1)细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的反应,只发生在细胞有氧时( )
(2)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供( )
(3)无氧呼吸的终产物是丙酮酸( )
(4)无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累( )
据图分析有氧呼吸和无氧呼吸过程
(1)反应①②③④中,必须在有氧条件下进行的是,可在人体细胞中进行的是(填序号)。
(2)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象,其原因是什么?
(3)不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因和根本原因分别是什么?
(4)如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸,消耗O2的量要大于产生CO2的量,其原因是什么?
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向
项目
来源
去向
[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
用于几乎各项生命活动(除光合作用的暗反应)
3.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。
而无氧呼吸中不存在水的生成与消耗。
(2)二氧化碳:
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.下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。
下列有关叙述正确的是( )
A.a过程的完成一定伴随H2O和CO2的生成
B.在人体剧烈运动过程中,肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸
C.人体细胞中完成c过程的场所主要是线粒体
D.人体内的a过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响
命题点二 细胞呼吸类型的判断
3.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.消耗等物质的量的葡萄糖,快肌纤维比慢肌纤维产生的[H]少
B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸和ATP
C.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸,故产生酸痛感觉
D.慢跑时慢肌纤维产生的ATP,主要来自线粒体基质
4.不同种类的生物在不同的条件下,细胞呼吸方式不同。
若分解底物是葡萄糖,下列对细胞呼吸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
判断细胞呼吸方式的三大依据
命题点三 有氧呼吸与无氧呼吸的相关计算
5.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
6.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,酵母菌没有进行有氧呼吸,只进行无氧呼吸
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O2浓度下,细胞都能产生[H]和ATP
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)有氧呼吸时:
C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸时:
C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
(3)消耗等量的C6H12O6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C6H12O6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,温度通过影响进而影响细胞呼吸速率。
(2)曲线模型(如下图)
(3)应用
2.O2浓度
(1)原理:
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)。
(3)应用
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
(1)原理:
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。
(2)曲线模型(如图)
(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
(1)原理:
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)。
(3)应用
(1)同一叶片在不同生长发育时期,其细胞呼吸速率有差异( )
(2)严格的无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最少( )
(3)粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏( )
(4)温室大棚中,可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量( )
(5)皮肤破损较深的患者,应及时到医院注射破伤风抗毒血清( )
(6)剧烈运动时,氧气供应不足,肌肉细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸( )
氧气影响细胞呼吸的曲线分析
(1)O2浓度在2.5%~10%之间时、在10%以上时,该器官的细胞呼吸方式有什么不同?
(2)O2浓度为C时,AB=BC,此时有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等,二者消耗的葡萄糖是不是也一样多?
(3)在保存蔬菜、水果时,应选择哪一点对应的O2浓度?
为什么?
命题点一 单因素对细胞呼吸的影响分析
1.“有氧运动”近年来成为一个很流行的词汇,得到很多学者和专家的推崇,它是指人体吸入的氧气与需求的相等,达到生理上的平衡状态。
下图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。
结合所学知识,分析下列说法正确的是( )
A.ab段为有氧呼吸,bc段为有氧呼吸和无氧呼吸,cd段为无氧呼吸
B.运动强度大于c后,肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量
C.无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能散失,其余储存在ATP中
D.若运动强度长时间超过c,会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力
2.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,另一份则始终贮藏在1℃的冷库内。
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
命题点二 多因素对细胞呼吸的影响分析
3.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
4.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℃、O2含量为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
命题点三 种子萌发过程中细胞呼吸的变化分析
5.种子萌发指干种子从吸收水到胚根(或胚芽)突破种皮期间所发生的一系列生理变化过程。
(1)种子能否正常萌发,除了与______________________________________________等外界因素有关,还受到种子是否具有生活力等内部因素制约。
测定种子的生活力常用TTC法,其原理是有生活力的种子能够进行细胞呼吸,在细胞呼吸中底物经脱氢酶催化所释放的氢可以将无色的2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)还原为红色的三苯甲腙,使种胚染为红色。
死亡的种子由于没有__________,TTC不能被还原为三苯甲腙,种胚不被染成红色。
(2)干燥种子最初的吸水不能像根的成熟区细胞那样发生________吸水,而是依靠吸胀作用吸水,吸胀作用的大小与细胞内原生质凝胶物质对水的亲和性有关,蛋白质、淀粉和纤维素对水的亲和性依次递减。
因此,含__________较多的豆类种子的吸胀作用大于含淀粉较多的禾谷类种子。
(3)种子萌发时的吸水过程和细胞呼吸可以分为3个阶段(如图),图中曲线1表示种子吸水过程的变化,曲线2表示CO2释放的变化,曲线3表示O2的吸收变化。
在吸水的第一阶段和第二阶段,CO2的产生量__________(填“大于”“等于”或“小于”)O2的消耗量,到吸水的第三阶段,O2的消耗则大大增加。
这说明种子萌发初期的细胞呼吸主要是________。
吸水的第三阶段,细胞呼吸迅速增加,因为胚根突破种皮后,__________________________,且新的呼吸酶和线粒体已大量形成。
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,细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多,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的进入量,种子以有氧呼吸为主,同时胚根大量吸水(渗透吸水)。
矫正易错 强记长句
1.有氧呼吸的场所并非只是线粒体:
真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体;原核细胞无线粒体,有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。
2.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分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。
3.无氧呼吸只在第一阶段产生ATP,第二阶段不产生ATP,还要消耗第一阶段产生的[H]。
4.人体内产生的CO2只是有氧呼吸产生的,人无氧呼吸的产物是乳酸,无CO2。
5.无氧呼吸有机物氧化分解不彻底,还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。
6.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。
7.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。
8.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。
9.内部因素也会影响细胞呼吸的强度,如生物的遗传特性、器官种类、生长时期等。
(2014·海南卷改编)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。
请据图回答下列问题:
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和产物是:
以无氧呼吸为主,产生酒精和二氧化碳,据此分析豆科植物种子掩埋过深导致腐烂的原因是:
掩埋过深时氧气供应不足,种子进行无氧呼吸产生的酒精积累过多,对细胞有毒害作用,导致腐烂。
2.从第12h到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会减少,主要原因是种子不进行光合作用制造有机物,但进行细胞呼吸消耗有机物,使有机物的总量下降。
3.种子萌发48小时后,氧气的消耗量大于二氧化碳的释放量,分析其原因是豆科植物富含脂肪,等质量的脂肪与葡萄糖相比,含H量高,因此进行有氧呼吸时消耗O2的量大于产生CO2的量。
重温高考 演练模拟
1.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
2.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
3.下图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示意图。
下列分析不正确的是( )
A.种子干物质快速积累时期,细胞呼吸旺盛
B.种子成熟后期自由水减少,呼吸速率下降
C.种子成熟后期脱落酸含量较高,呼吸速率下降
D.种子呼吸速率下降有利于干物质合成
4.)在温度、光照等适宜条件下,将消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中,会使种子死亡。
下列对种子死亡原因的分析,合理的是( )
A.缺乏胚芽生长所必需的营养物质
B.不能通过光合作用合成有机物
C.细胞呼吸产生的能量均以热能释放
D.细胞呼吸的产物对其产生毒害作用
5.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.________________________________________________________________________;
b.________________________________________________________________________。
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