2020年苏教版高中生物一轮复习学案:第10讲 细胞呼吸
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1、第第 10 讲讲 细胞呼吸细胞呼吸 考纲要求 1.细胞呼吸()。2.实验:探究酵母菌的呼吸方式。 考点一考点一 呼吸作用的方式与过程呼吸作用的方式与过程 1.细胞呼吸:主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为二氧化碳或其他 产物,释放出能量并生成 ATP 的过程。 2.有氧呼吸 (1)概念:是指细胞在氧气的参与下,通过多种酶的催化作用,彻底氧化分解有机物,产生 二氧化碳和水,同时释放出大量能量的过程。 (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)。 3.无氧呼吸 (1)场所:全过程是在细胞质基质中进行的。 (2)过程 (3)反应式 C6H12O6 酶 2C3H
2、6O3(乳酸)能量(少量)(如乳酸菌)。 C6H12O6 酶 2C2H5OH(乙醇)2CO2能量(少量)(如酵母菌)。 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 O
3、2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? 提示 种子在有氧呼吸过程中产生了水。 (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? 提示 直接原因是催化反应的酶不同,根本原因是基因的选择性表达。 (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? 提示 与葡萄糖相比,脂肪含 H 量高,因此有氧呼吸消耗 O2的量大于产生 CO2的量。 1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 2.
4、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
5、碳。 (3)乙醇或乳酸: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; 作为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 细胞呼吸过程的综合分析 1.(2018 乌鲁木齐高三第二次诊断)下列与细胞呼吸有关的叙述正确的是( ) A.进行无氧呼吸的细胞不含线粒体 B.破伤风杆菌的大量繁殖需要有氧
6、呼吸提供能量 C.人体无氧呼吸形成乙醇的过程发生在细胞质基质中 D.糖类彻底氧化分解的产物可通过自由扩散运出细胞 答案 D 解析 酵母菌细胞含有线粒体,但是在无氧条件下也可以进行无氧呼吸,A 错误;破伤风杆 菌是厌氧菌,其繁殖需要的能量来自于无氧呼吸,B 错误;人体无氧呼吸产生乳酸,不产生 乙醇,C 错误;糖类彻底氧化分解的产物是二氧化碳和水,都可通过自由扩散运出细胞,D 正确。 生命观念 线粒体和细胞呼吸的关系 (1)有线粒体的真核细胞(生物)一定能进行有氧呼吸,无氧条件下也可进行无氧呼吸。 (2)无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟的红细胞和蛔虫等。 (3)无线粒体的
7、原核生物,有些也能进行有氧呼吸,如蓝藻、硝化细菌等,原核生物的有氧 呼吸发生在细胞质和细胞膜上。 2.如图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程,ae 表示物质,表示过程。 下列有关叙述正确的是( ) A.催化反应和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.图中过程主要发生在小麦种子萌发的早期,其中 e 为 ATP D.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 答案 D 解析 题图中过程为无氧呼吸,过程为有氧呼吸,a、b、c、d、e 分别表示丙酮 酸、CO2、H、O2、乙醇,D 项正确;催化反应和的酶分别存在于细胞质基质和线粒
8、体基质中,A 项错误;无氧呼吸的第一阶段也产生H,B 项错误;过程表示无氧呼吸, 其中 e 为乙醇,C 项错误。 3.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 答案 D 解析 a 过程可表示有氧呼吸与无氧呼吸过程,无氧呼吸过程不产生 H2O,且产生乳酸的无 氧呼吸过程也不产生 CO2,A 项错误;在人体剧烈运动过程中,肌肉细胞进行无氧呼吸产生 乳酸,B
9、 项错误;c 过程表示 ATP 水解释放能量用于各项生命活动,而线粒体是细胞的“动 力车间”,是合成 ATP 的主要场所,不是主要的耗能场所,C 项错误;在人体内,肾上腺 素、甲状腺激素可以使机体细胞代谢加快,故 a 过程会受到二者的影响,D 项正确。 命题点二 细胞呼吸类型的判断和有关计算 4.下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发,测得的气体量(相对值)的变化 结果(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列说法正确的是( ) 项目 CO2释放量 O2吸收量 甲 12 0 乙 8 6 丙 10 10 A.在甲条件下进行的是产生 CO2和乳酸的无氧呼吸 B.在乙条件下有氧呼吸消耗的葡萄
10、糖比无氧呼吸多 C.在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值 D.在乙条件下释放的 CO2来自细胞质基质和线粒体 答案 D 解析 甲条件下只释放 CO2,不吸收氧气,进行的是产生 CO2和乙醇的无氧呼吸,不产生 乳酸,A 错误;乙条件下消耗氧气的量为 6,则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为 1,无氧呼吸产 生二氧化碳的量为 862,无氧呼吸消耗葡萄糖的量为 1,有氧呼吸消耗的葡萄糖和无氧 呼吸相等, B 错误; 丙条件下只进行有氧呼吸, 但不能判断有氧呼吸强度是否达到了最大值, C 错误;乙条件下释放的 CO2来自细胞质基质和线粒体,D 正确。 科学思维 结合三大依据判断细胞的呼吸方式 5.(2018 唐山
11、一中高三第一次模拟)研究人员使用血糖仪定量测量酵母菌在不同细胞呼吸方 式下的葡萄糖浓度值,计算出有氧呼吸或无氧呼吸的速率。实验中得到数据如下表: 序号 时间(min) 稀释 10 倍葡萄糖摩尔浓度(mmol/L) 1 0 初始 24.50 2 15 有氧 1 18.60 无氧 1 21.30 3 30 有氧 2 9.90 无氧 2 13.50 (条件:35 下,1 g 干酵母/10 mL 葡萄糖溶液) (1)计算有氧呼吸、无氧呼吸的反应速率、的值分别为_。 时段(min) 呼吸方式 葡萄糖消耗速率mmol/(L min) 015 有氧呼吸 1 3.93 无氧呼吸 1 2.13 1630 有氧呼
12、吸 2 无氧呼吸 2 (2)分析表中数据可知:相同时间段,有氧呼吸的葡萄糖消耗速率_(填“大于”“小 于”或“等于”)无氧呼吸的葡萄糖消耗速率;无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,015 min 时 段细胞呼吸消耗的葡萄糖速率_(填“大于”“小于”或“等于”)1630 min 时 段的速率。 (3)本实验得出的结论是_ _。 答案 (1)5.80 5.20 (2)大于 小于 (3)在一定时间范围内, 酵母菌进行有氧呼吸时消耗的 葡萄糖比无氧呼吸的要多(或酵母菌细胞的有氧呼吸强度大于无氧呼吸的强度);在适宜的条 件下,无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,酵母菌细胞的代谢速率都会增加 解析 (1)根据题意和表格数
13、据可知,有氧呼吸的反应速率为(18.69.90)10 155.80 mmol/(L min);无氧呼吸的反应速率为(21.313.5)10 155.20 mmol/(L min)。 (2)分析表中数据可知,相同时间段,有氧呼吸的葡萄糖消耗速率大于无氧呼吸的葡萄糖消 耗速率;无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,015 min 时段细胞呼吸的葡萄糖消耗速率小于 1630 min 时段的速率。 (3)本实验得出的结论:在一定时间范围内,酵母菌进行有氧呼吸时消耗的葡萄糖比无氧呼 吸的要多(或酵母菌细胞的有氧呼吸强度大于无氧呼吸的强度);在适宜的条件下,无论是有 氧呼吸还是无氧呼吸,酵母菌细胞的代谢速率都会增加
14、。 考点二考点二 影响细胞呼吸的外界因素及其应用影响细胞呼吸的外界因素及其应用 1.温度 (1)原理:细胞呼吸是一系列酶促反应,温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。 (2)曲线模型(如下图) (3)应用 低温储存 粮食 水果、蔬菜零上低温 种植大棚作物 白天:适当升温 夜间:适当降温 2.O2浓度 (1)原理:O2是有氧呼吸所必需的,且 O2对无氧呼吸过程有抑制作用。 (2)曲线模型(如下图) O2浓度低时,无氧呼吸占优势。 随着 O2浓度增大,无氧呼吸逐渐被抑制,有氧呼吸不断加强。 当O2浓度达到一定值后, 随着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
15、 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。 作物栽培中的中耕松土,保证根的正常细胞呼吸。 提倡慢跑,防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。 稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生酒精,防止酒精中毒,烂根死亡。 3.CO2浓度 (1)原理:CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会抑制(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加快,随含水量的减少而减慢 (如图
16、)。 (3)应用 粮食:干燥储藏,降低细胞呼吸,减少有机物消耗 水果、蔬菜:一定的湿度 (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
17、么不同? 提示 O2浓度在 2.5%10%之间时,进行有氧呼吸和无氧呼吸;O2浓度在 10%以上时,只 进行有氧呼吸。 (2)O2浓度为 C 时,ABBC,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? 提示 不是。 根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出: 有氧呼吸时, 1C6H12O66CO2; 无氧呼吸时,1C6H12O62CO2。所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的 CO2量相等时,二者消 耗的葡萄糖之比是 13。 (3)在保存蔬菜、水果时,应选择哪一点对应的 O2浓度?为什么? 提示 应选择 R 点对应的 O2浓度,因为此时总 CO2释放量最少,有机物的损耗
18、最少。 命题点一 细胞呼吸影响因素的相关曲线分析 1.如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图,以下分析错误的是( ) A.从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是 B 点对应的温度 B.乙图中曲线表示有氧呼吸,曲线表示无氧呼吸 C.乙图中曲线表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖 D.乙图中曲线最终趋于平衡,可能是受到温度或呼吸酶数量的限制 答案 B 解析 甲图中 B 点温度下植物细胞呼吸相对速率最大,说明该温度下细胞呼吸最旺盛;随 着氧气浓度增大有氧呼吸增强,无氧呼吸减弱,故乙图中曲线表示无氧呼吸,曲线表示 有氧呼吸;细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖;有氧呼吸需要酶的参与,温度会影响酶的
19、活性,故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量限制,使曲线最终趋于平衡。 2.(2018 洛阳一模)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氧气 供应状态的一种指标。 如图是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 述中正确的是( ) A.呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越强,无氧呼吸越弱 B.B 点有氧呼吸的强度大于 A 点有氧呼吸的强度 C.为延长水果保存的时间,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 答案 B 解析 由于有氧呼吸吸收的 O2量与释放的 CO2量相等,无氧呼吸不吸收 O2,释放 CO2,所 以放出的 CO2量/吸
20、收的 O2量1 时,只进行有氧呼吸,放出的 CO2量/吸收的 O2量大于 1 时,既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸,呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越弱,无氧呼吸越强,A 错误; B 点氧气浓度大于 A 点,所以 B 点有氧呼吸强度大于 A 点,B 正确;C 点是只进行 有氧呼吸的最低氧分压,不是细胞呼吸最弱时的氧分压,若要延长水果的保存时间,不能将 氧分压调至 C 点,C 错误;C 点不是有氧呼吸氧气的饱和点,C 点以后细胞呼吸强度在一定 范围内会随氧分压变化而变化,D 错误。 命题点二 细胞呼吸影响因素的探究实验分析 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,结果如图所示。下列叙述
21、正确的是( ) A.20 h 内,果肉细胞产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体 B.50 h 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.50 h 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 答案 B 解析 果肉细胞不能进行光合作用, 其产生 ATP 的场所有细胞质基质、 线粒体, A 项错误; 50 h 后,30 条件下果肉细胞没有消耗 O2,是由于此温度条件下酶的活性较高,有氧呼吸 已将 O2消耗殆尽,以后仅进行无氧呼吸,故密闭罐中 CO2浓度会增加,B 项正确、C 项错
22、 误;由于酶具有最适温度,若超过最适温度,有氧呼吸速率会降低,D 项错误。 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.
23、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%是储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 答案 C 解析 根据表中数据的变化规律可知,在 10 、O2含量为 1.0%条件下的数据应大于 3.6 小 于 35.2,所以 53.7 这个数据很可能是错误的,A 项正确;温度为 3 、O2含量为 3.0%时, CO2的释放量最少,是储藏菠菜叶的最佳环境条件组合,B 项正确;3
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