内容正文:
高考总复习 生物学
第三单元 细胞的
能量供应和利用
第4课时
细胞呼吸的影响因素及其应用
1.通过分析细胞呼吸产生CO2的曲线模型,理解影响细胞呼吸的因素。(科学思维)
2.运用模型与建模的方法分析细胞呼吸的过程及环境条件变化对细胞呼吸方式的影响。(科学思维)
3.结合细胞呼吸的原理,解释生产和生活中相关实例蕴含的生物学原理。(社会责任)
考点 细胞呼吸的影响因素及其应用
一、影响细胞呼吸的内部因素
影响因素 规律 举例
遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物的呼吸速率弱于水生植物,阴生植物的呼吸速率弱于阳生植物
影响因素 规律 举例
生长发育时期 同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同 幼苗期、开花期呼吸速率较高,成熟期呼吸速率____
器官类型 同一植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官的呼吸速率____营养器官
较低
大于
二、影响细胞呼吸的外部因素
1.温度
2.O2浓度
3.CO2浓度
4.水
[易错提醒] 储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同
(1)蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。
(2)种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。
(必修1 P95“思考·讨论”拓展)密封地窖能长时间储存水果、红薯、马铃薯等的原因是___________________________________________
_____________________。
密封的地窖CO2浓度高,能够抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗
(正确的画“√”,错误的画“×”)
1.酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。( )
提示:酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸而大量繁殖。
2.慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。( )
提示:慢跑时,氧气供应不足,但此时肌细胞主要进行的仍为有氧呼吸。
×
×
3.破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,原因是伤口深处缺乏氧气。( )
4.严格的无氧环境有利于水果保鲜。( )
提示:低氧会抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,有利于水果保鲜,而水果在无氧条件下进行无氧呼吸会产生酒精,不利于保鲜。
5.密封塑料袋中储藏的马铃薯块茎会因无氧呼吸积累酒精而造成腐烂。( )
提示:马铃薯块茎进行产生乳酸的无氧呼吸,不产生酒精。
√
×
×
6.人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。( )
7.与风干前相比,风干后种子中细胞的呼吸作用强度高。( )
提示: 风干种子的细胞中自由水/结合水的值降低,细胞呼吸强度减弱。
√
×
8.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生。( )
提示:马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会抑制无氧呼吸,减少酸味的产生。
9.农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收。( )
√
×
如图表示大豆种子萌发过程中吸水量、O2吸收量和CO2释放量的变化过程。
(1)种子萌发过程中鲜重不断增加,干重的变化为________________,原因是__________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
(2)种子萌发第 Ⅰ 阶段的细胞呼吸方式以________为主,理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)第 Ⅲ 阶段后,O2的吸收量大于CO2释放量的原因是___________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
答案:(1)先增大后减小 增大的原因是大分子有机物水解,减小的原因是细胞呼吸消耗有机物
(2)无氧呼吸 CO2释放速率远大于O2吸收速率
(3)脂肪等参与了氧化分解
解析:(1)大豆种子萌发过程中,储能的大分子有机物先水解为小分子有机物,干重增加,然后小分子有机物通过细胞呼吸氧化分解为无机物,干重减小。(2)据图可知,种子萌发第一阶段CO2释放速率远大于O2吸收速率,说明同时存在有氧呼吸和无氧呼吸,且以无氧呼吸为主。(3)由于脂肪的C、H比例高,O的比例低,故脂肪氧化分解消耗的O2多,因此,第三阶段后,脂肪参与细胞呼吸,导致O2吸收量大于CO2释放量。
“模型法”分析种子萌发时吸水和细胞呼吸方式的变化
(1)在种子萌发的第 Ⅰ 阶段,由于吸水(吸胀吸水),呼吸速率上升。
(2)在种子萌发的第 Ⅱ 阶段,细胞产生CO2的量要比消耗O2的量多得多,说明在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)。
(4)O2吸收量超过CO2释放量的原因是细胞呼吸的底物不只是糖类,还有脂肪等。
考向一 基于影响细胞呼吸的因素,考查科学思维及科学探究
1.如图是在密闭容器中不同质量浓度的戊二醛(不影响溶液pH)对大水榕和香蕉草两种沉水植物呼吸作用影响的实验结果图(不考虑无氧呼吸),下列有关分析正确的是( )
D
A.该实验中各组应在温度相同且有光的条件下进行
B.随着戊二醛质量浓度升高,两种沉水植物的呼吸速率在不断上升
C.有氧呼吸前两个阶段产生的NADPH与氧气结合生成水
D.实验过程中每一组密闭容器内水体pH逐渐减小
解析:为避免光合作用和其他无关因素对实验结果的干扰,该实验中各组应在温度相同且无光的条件下进行,A错误;随着戊二醛质量浓度的增大,溶解氧减少速率逐渐降低,说明两种沉水植物有氧呼吸的强度在不断减弱,B错误;在有氧呼吸过程中,氧气与有氧呼吸前两个阶段产生的NADH结合生成水,C错误;两种植物的细胞呼吸均产生CO2,CO2溶于水会使水体pH减小,D正确。
2.(2025·重庆模拟)图1表示某水稻种子萌发的细胞呼吸过程中,O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线,其中线段XY=YZ;图2是水稻种子萌发的RQ值(CO2产生量与O2消耗量的比值)变化。下列有关叙述正确的是( )
A
A.图1中O2浓度为a时,水稻种子有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
B.图1中P点与图2中b点时水稻种子有氧呼吸消耗葡萄糖量相等
C.图2中c点以后,水稻种子有氧呼吸速率不再继续增加
D.同一O2浓度下,花生种子的RQ值大于水稻种子
解析:分析图1可知,O2浓度为a时,有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2的量相等,此时水稻种子有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多,A正确;图1中P点水稻种子只进行有氧呼吸,图2中b点水稻种子还存在无氧呼吸,所以图1中P点的有氧呼吸强度大于图2中b点的有氧呼吸强度,B错误;图2中c点对应图1的P点,由此可知,O2浓度大于c点后水稻种子的有氧呼吸仍会在一定范围内增强,C错误;水稻种子中富含淀粉,而花生种子富含脂肪,等质量的脂肪比糖类的氢含量高、氧含量低,细胞呼吸消耗氧气多,故同一O2浓度下花生种子的RQ值小于水稻种子,D错误。
建模分析O2浓度影响细胞呼吸的“四点、三线”
[归纳总结]
大多数植物细胞的无氧呼吸产生酒精和CO2,环境O2浓度对它们的呼吸强度有明显的影响。以CO2的释放量为指标,可以构建O2浓度影响细胞呼吸的“四点、三线”模型,如图:
“四点” ①A点时:O2浓度为零,细胞只进行无氧呼吸。
②B点时:有氧呼吸和无氧呼吸CO2释放量相等,无氧呼吸的强度是有氧呼吸的3倍(以消耗葡萄糖为指标)。
③C点时:无氧呼吸停止,细胞只进行有氧呼吸。
④D点时:CO2释放量最少(注意:消耗葡萄糖不是最少),较有利于储存粮食、蔬菜和水果
“三线” ①在同一坐标系中画出细胞呼吸CO2释放总量、无氧呼吸CO2释放量和有氧呼吸CO2释放量(或O2吸收量)三条曲线。
②变化规律:随O2浓度的升高,细胞呼吸速率先减慢后加快,最后趋于稳定
考向二 基于细胞呼吸的应用,考查科学思维及社会责任
3.农耕文化是我国劳动人民几千年生产生活的结晶,浸透着历代先贤的血汗,凝聚着民族的智慧。下列相关叙述错误的是( )
A.“追肥在雨前,一夜长一拳”,一般在雨前施肥是因为矿质元素溶解在水中更容易被植物吸收
B.“干燥无氧储藏水果”,能减弱水果细胞呼吸,延长保质期
B
C.“今冬麦盖三层被,来年枕着馒头睡”,作物需要保暖和水分,且低温能冻死害虫,故而能增加作物产量
D.“耘田烤田”,烤田即为晒田,能促进根系细胞呼吸,有利于吸收土壤中的无机盐
解析:矿质元素大多数是溶解在水中以离子形式被植物吸收的,所以一般在雨前施肥,A正确;储存水果时不能完全无氧,因为水果细胞无氧呼吸会产生酒精,反而不利于水果保鲜,B错误;“今冬麦盖三层被,来年枕着馒头睡”,冬雪覆盖可以减少地面辐射,减少土壤热量的散失,阻挡雪面上寒气的侵入,起到保温和提供水分的作用,且低温能冻死害虫,故而能增加作物产量,C正确;晒田能为根系提供更多O2,促进根细胞的有氧呼吸,释放更多的能量,有利于根吸收更多的无机盐,D正确。
4.(2025·广东东莞模拟)细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中,下表中有关措施与目的的叙述,正确的是( )
C
选项 应用 措施 目的
A 储藏种子 晒干 降低有机物含量,降低细胞呼吸强度
B 酵母菌酿酒 密封 加快酵母菌繁殖,有利于酒精发酵
C 水果保鲜 低温 降低酶的活性,降低细胞呼吸
D 水稻生长 定期排水 提高酶的活性,促进有氧呼吸
解析:种子的储藏,必须降低含水量,使种子处于风干状态,从而使呼吸作用降至最低,以减少有机物的消耗,而不是降低有机物的含量,A错误;酵母菌在有氧条件下能快速繁殖,而在无氧条件下,有利于酒精发酵,B错误;水果保鲜的目的是既要保持水分,又要降低呼吸作用,所以低温是最好的方法,C正确;水稻定期排水,可以提高土壤中氧气的含量,有利于根细胞的有氧呼吸,但不能提高酶的活性,D错误。
1.(2024·甘肃卷)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是( )
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
B
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解析:大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程,这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量,因此浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少,从而使养分吸收所需的能量不足,A正确;根系吸收水分是被动运输,不消耗能量,B错误;浇水过多会使土壤含氧量减少,抑制了根细胞的有氧呼吸,但促进了无氧呼吸的进行,C正确;根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中,会产生酒精或乳酸等有害物质,D正确。
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2.(2024·山东卷改编)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法不正确的是( )
C
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A.p点为种皮被突破的时间点
B. Ⅱ 阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C. Ⅲ 阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
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解析:种皮会限制O2进入种子,p点是子叶耗氧量下降后突然上升的时间点,推测p点是种皮被突破的时间点,A正确; Ⅱ 阶段子叶耗氧量下降,原因是种皮限制O2进入种子,且 Ⅰ 阶段种子不断消耗O2导致其内O2浓度降低,故 Ⅱ 阶段种子内O2浓度降低导致有氧呼吸被限制,B正确;结合题图可知,Ⅲ 阶段乙醇脱氢酶活性下降,无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐减小,C错误;q处种子有氧呼吸和无氧呼吸过程中被氧化的NADH相等,但无氧呼吸需要消耗更多的葡萄糖,故q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多,D正确。
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3.(2023·湖南卷)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是( )
A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长
B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖
C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利
D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
C
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解析:干制能降低食品中的含水量,使微生物不易生长和繁殖,进而延长食品保存时间,A正确;腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖,B正确;低温保存可以抑制微生物的生命活动,但不是温度越低越好,一般果蔬的保存温度为零上低温,C错误;高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并通过破坏食品中的酶类,降低酶类对食品中有机物的分解,有利于食品保存,D正确。
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1.(必修1 P95)包扎伤口时,需要选用____的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
2.(必修1 P95)中耕松土、适时排水,就是通过改善________来促进作物根系的________,以利于作物的生长。
3.(必修1 P95)在储藏水果、蔬菜时,往往需要采取________、____________等措施减弱果蔬的________,以减少____________。
透气
氧气供应
呼吸作用
降低温度
降低氧气含量
呼吸作用
有机物的消耗
题后反思 基础落实
4.(必修1 P95)破伤风由______________引起,这种病菌只能进行________。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,病菌就容易________。
5.(必修1 P95)提倡慢跑等有氧运动的原因之一是有氧运动能避免肌细胞__________________________________。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。
破伤风芽孢杆菌
无氧呼吸
大量繁殖
因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸
题后反思 基础落实
6.科学思维与长句表达专练
(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作
用有______________________________________________________
__________________________(答出2点即可)。
(2)同一植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱,其内部原因最可能是__________________________________。
减少杂草与作物对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系细胞的呼吸
同一植株的底部叶片衰老,酶活性降低
题后反思 基础落实
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