第3单元第8讲2细胞呼吸

第三单元　细胞的能量供应和利用第8讲　ATP的主要来源——细胞呼吸【考纲备考】　1.细胞呼吸(Ⅱ)。　2.实验：探究酵母菌的呼吸方式。【要点突破】细胞呼吸1．实质：氧化分解有机物、释放能量、合成ATP。2．意义(1)为生物体的生命活动提供能量。(2)是体内各物质相互转化的枢纽(丙酮酸)，为体内其他化合物的合成提供原料。一、细胞呼吸的类型及过程(5年15考)细胞呼吸1．实质：氧化分解有机物、释放能量、合成ATP。2．意义(1)为生物体的生命活动提供能量。(2)是体内各物质相互转化的枢纽(丙酮酸)，为体内其他化合物的合成提供原料。（一）、有氧呼吸1．反应式：2．过程图解：分析：(1)细胞呼吸产生的水中的氧全部来自于O2。(2)CO2中的氧来自葡萄糖和水。(3)[H]的来源和用途：有氧呼吸来自葡萄糖和水用于生成水，无氧呼吸来自葡糖糖用于生成酒精或乳酸（二）、无氧呼吸1．反应式(1)C6H12O6eq\o(――→,\s\up7(酶))2C3H6O3＋能量(如乳酸菌)。(2)C6H12O6eq\o(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量(如酵母菌)。2．阶段①第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同。②第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成CO2和酒精或者转化为乳酸。无能量释放【典例透析】典例1(2012·安徽理综，29)为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。试管编号加入的物质细胞质基质AB线粒体CD酵母菌EF葡萄糖－＋－＋＋＋丙酮酸＋－＋－－－氧气＋－＋－＋－注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。(1)会产生CO2和H2O的试管有______________，会产生酒精的试管有____________，根据试管____________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2,4­二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)继续进行。答案　(1)C、E　B、F　B、D、F　(2)线粒体内膜　能【归纳提升】1．比较有氧呼吸和无氧呼吸项目有氧呼吸无氧呼吸不同点场所细胞质基质和线粒体细胞质基质条件需O2、酶不需O2、需酶产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量特点有机物彻底分解，能量完全释放有机物未彻底分解，能量未完全释放相同点联系葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同实质分解有机物，释放能量，合成ATP意义为生物体的各项生命活动提供能量[易错清零]易错点1　真核生物细胞呼吸场所并非只是线粒体：①有氧呼吸的第一阶段，在细胞质基质中进行；第二、三阶段在线粒体中进行。②无氧呼吸始终在细胞质基质中进行。③无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无氧呼吸，如成熟红细胞，蛔虫等。④原核细胞生物无线粒体，也可能进行有氧呼吸，如好氧性细菌等。易错点2　不产生CO2的呼吸一定是无氧呼吸，如乳酸发酵；产生CO2的细胞呼吸不一定就是有氧呼吸，如无氧呼吸产生酒精和CO2；人体产生CO2的细胞呼吸一定是有氧呼吸。易错点3　有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。易错点4　有O2参与的有氧呼吸过程是氧化分解过程；没有O2参与的无氧呼吸过程也是物质氧化分解过程。易错点5　脂肪与葡萄糖相比，含H量高，因此有氧呼吸消耗O2量大于产生CO2量。二、影响细胞呼吸的因素及应用(5年12考)1．呼吸速率指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率。它是呼吸作用强弱的指标，一般以测定释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。2.影响因素(1)内因：不同生物之间、同种生物的不同器官、不同发育期呼吸速率存在差异。内部因素也就是遗传因素，主要决定着与呼吸作用有关的酶的种类和数量。(2)外因：温度、O2浓度、CO2浓度、水等。3.影响细胞呼吸的外部因素分析因素影响机理曲线模型实践应用温度影响呼吸酶的活性：低温下贮存蔬菜、水果；温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物；温水和面发得快。氧气氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。)低氧仓储粮食、水果和蔬菜，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精过多，导致腐烂；中耕松土促进植物根部有氧呼吸；无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。CO2浓度增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，有利于水果和蔬菜的保鲜。H2O在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱作物栽培中，合理灌溉；粮食在收仓前要进行晾晒处理；干种子萌发前进行浸泡处理。特别提醒O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为细胞可进行无氧呼吸。4．氧浓度与细胞呼吸间关系的曲线图(1)曲线ADB：无氧呼吸释放的CO2量。(2)曲线ODCE：有氧呼吸释放的CO2量。(3)曲线AFCE：细胞呼吸释放的CO2量。(4)A点：只进行无氧呼吸且无氧呼吸强度最大。(5)B点：无氧呼吸终止点，氧气浓度再增大，只进行有氧呼吸。(6)C点：该点再向右的CE段产生的CO2全部为有氧呼吸产生。(7)D点：无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量相同，但葡萄糖消耗速率不同。(8)F点：细胞呼吸产生的CO2总量最小，该点的氧气浓度一般作为贮存水果、蔬菜的最佳氧气浓度。【思维激活】1．对有氧呼吸原理的应用(1)包扎伤口应选用透气的纱布，以抑制(抑制、促进)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以避免肌细胞产生大量乳酸。(3)及时松土有利于根系生长，其作用在于促进根细胞有氧呼吸。(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。【易错清零】易错点1　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、高氧等 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ；若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。易错点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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，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。易错点3　O2浓度为零时，有氧呼吸强度为0，细胞呼吸强度并不为0，此时细胞还进行无氧呼吸。【典例透析】细胞呼吸原理的应用考查典例1．(2013·海南单科，9)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(　D　)。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．呼吸作用产生的能量均以热能释放D．呼吸作用的产物对其产生毒害作用【互动探究】(1)本题D选项所述“毒害”作用的物质是什么？请写出该反应的反应式。(2)本题C选项所述热能是否为呼吸放能的全部？若不是其余能量呢？能否写出其反应式？提示ADP＋Pi＋能量eq\o(――→,\s\up7(酶))ATP。影响呼吸作用的因素(5年12考)典例2．(2013·福建理综，26)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。请回答相关问题。(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________，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)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的[H]和______减少；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。______________________。答案　(1)线粒体基质　A　(2)减缓　30　(3)ATP　不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2四、实验7　细胞呼吸的相关实验探究(5年8考)　(2013广东理综、海南卷、安徽卷、江苏，2012安徽，2012山东、江苏……)【要点突破】一、酵母菌细胞呼吸方式的探究1．实验原理(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和少量CO2。(2)CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。2．实验流程eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还,是无氧条件下；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的,产物是什么)))↓eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(针对上述问题，根据已有的知识和生活经验如,酵母菌可用于酿酒、发面等作出合理的假设)))↓↓eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，且甲中浑浊　程度高且快,2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管　不变色)))↓eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(―→))3．注意事项(1)通入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浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)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，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。[特别提醒]　该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都为实验组。二、植物细胞呼吸方式的探究1．实验装置及原理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)装置一中NaOH溶液的作用是吸收掉呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表植物细胞呼吸吸收的O2量。装置二中红色液滴移动的距离代表植物细胞呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。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生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生乳酸的无氧呼吸3.注意事项(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)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。三、组织细胞呼吸速率的测定1．测定组织细胞呼吸速率的装置与原理(1)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，刻度管内的水滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。2．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。【知能拓展】用脂肪(或脂质)含量高的种子，如油料种子做测定实验，则液滴移动更明显(因其消耗O2量更大)。【典例透析】【典例1】(2013·江苏单科，17)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是(　B　)。A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀aB．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通解析　管口3只能检测非气态的产物，如酒精等，B错误。【典例2】(2013·广东理综，29)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精，他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图所示。(1)向发酵瓶中加入5g酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于____________________________；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，目的是_______________________________。(2)第3天，取出少量发酵液，滴加含有__________的浓硫酸溶液来检测酒精。(3)检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确，发酵温度和pH适宜，但酒精含量(＋)比预期低。他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如_____________________，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用 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形式呈现；用“＋”表示酒精量，最高含量为“＋＋＋＋＋”)。(4)请对预测的结果进行分析，并得出结论。__________________________。答案　(1)提供氧气使酵母菌大量繁殖　排出产生的二氧化碳以维持溶液pH稳定(2)重铬酸钾(3)随着酒精浓度增大，酵母菌无氧呼吸受阻产生酒精量减少实验设计：①取五只锥形瓶，标号为1、2、3、4、5，分别加入等量的酵母粉、葡萄糖培养液和缓冲液。②向锥形瓶中分别加入蒸馏水进行稀释：各加入0mL、20mL、40mL、60mL、80mL的水，密封在相同的条件下培养相同的时间。③一段时间后测定溶液中的酒精含量。编号12345酒精含量＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋(4)溶液稀释倍数越高，产生的酒精的量越大，说明了酒精浓度越小，越有利于酵母菌的无氧呼吸的进行。【对点强化】下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，你觉得不可能出现的是(　　)。A．甲、乙装置水滴都左移B．甲、乙装置水滴都右移C．甲装置水滴不动，乙装置水滴左移D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移答案　B【对点训练】1．(2015·潍坊联考)测定下列哪一项，可简便而且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式(　D　)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2．下列关于呼吸作用的叙述，正确的是(　D　)A．细胞供糖不足时，无氧呼吸可将脂肪氧化为乳酸或酒精B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水C．无氧呼吸不需要O2，导致该过程最终有[H]的积累D．质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多3．下列叙述符合生物学原理的是(　B　)A．水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境B．快速登山时，人体的能量主要来自有机物分解产生二氧化碳的过程C．蔬菜在低氧、干燥、低温的环境中，可延长保鲜时间D．淀粉经发酵可产生酒精，是通过乳酸菌的无氧呼吸实现的4．(2015·武汉调研)如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中不正确的是(　C　)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贮存番茄果实D．贮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5．某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物时，设计了如下实验：取新鲜马铃薯块茎，洗净，切成碎屑。向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，装置如图。下列说法不正确的是(B　　)A．向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境B．若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵C．实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒D．溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水6.不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常用RQ(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)来表示生物的有氧呼吸的能源物质的不同。下面是测定发芽种子呼吸商的两个装置图：(1)装置一中的小瓶中加入NaOH溶液的目的是_______。(2)若发芽的种子已长出幼苗，进行该实验时，则应将装置放置在何种条件下进行？________；原因是__________。(3)小琪同学来做这个实验，她将同一种正在发芽的种子等量分装入两个装置。假定其他操作步骤无误，她发现装置一中的着色液向左移动，而装置二中的着色液位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是________，理由是____________________________________；若发现装置一与装置二中的着色液均向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是________，理由是________________________________________________________________________。(4)装置二的作用是_______________________________。答案　(1)吸收发芽种子呼吸产生的二氧化碳(2)黑暗条件　避免幼苗进行光合作用，干扰细胞呼吸的气体量变化　(3)葡萄糖(或糖类)　以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气等于释放出的二氧化碳　脂肪(或脂质)　脂肪中碳氢百分比含量较高，吸收的氧气大于释放的二氧化碳　(4)对照实验7.(2014·天津卷，2)下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D(CH2O)＋O2①②CO2＋H2O＋能量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H2OD．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同8.　(2015·杭州联考)下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。下列相关叙述正确的是(　D　)A．氧浓度为a时细胞呼吸最弱B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的3倍C．氧浓度为c时，有氧呼吸强度与无氧呼吸相等D．氧浓度为d时，该器官只进行有氧呼吸9．(如图是[H]随化合物在生物体内转移的过程，下列分析中正确的是(　D　)A．①产生的[H]可在②过程中将五碳化合物还原B．[H]经⑤转移到水中，其过程需CO2参与C．能形成ATP的过程有①②④⑤⑥⑦D．晴天时小麦①过程比在阴雨天时旺盛考情二　影响呼吸作用的因素10.(2013·安徽卷，3)下图为每10粒水稻种子在成熟过程中于物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是(　D　)A．种子干物质快速积累时期，呼吸作用旺盛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11.(2013·江苏卷，24)将江苏某地当年收获的小麦秸秆剪成小段，于7月20日开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，3次重复，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果见下图。下列分析合理的是(多选)(　AB　)A．秸秆还田后翻耕土埋应是利用秸秆的合理方法B．土壤中的空气和水分条件有利于多种微生物对秸秆的分解C．如果将处理开始时间提早30天，则3条曲线的位置将呈现上移趋势D．从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧性微生物分解能力高于厌氧性微生物