内容正文:
第8讲
第二单元 细胞的能量供应和利用
细胞呼吸的原理和应用
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课
标
内
容
1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。2.实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式。
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微考点 大突破
内容
索引
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微真题 重体悟
考点一 细胞呼吸方式及过程
考点二 探究酵母菌细胞呼吸的方式
考点三 影响细胞呼吸的因素及应用
内容索引
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赢在微点 生物 大一轮
考点一 细胞呼吸方式及过程
微考点/大突破
第一部分
内容索引
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1.细胞呼吸
细胞内
有机物的氧化分解
为生物体提供能量
有氧呼吸和无氧呼吸
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2.有氧呼吸
(1)过程图解。
细胞质基质
线粒体基质
大量能量
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(2)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向):
___________________________________________。
(3)能量的释放与特点。
①释放:葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以________形式散失,少部分储存在________中。
②特点:在温和的条件下进行,能量_______释放,彻底氧化分解。
热能
ATP
逐步
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3.无氧呼吸
(1)场所:全过程是在____________中进行的。
(2)过程。
细胞质基质
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(3)不同生物无氧呼吸产物类型及原因。
乳酸
基因
酒精和CO2
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(4)无氧呼吸过程中能量的去路。
①大部分储存在________或________中。
②释放的能量中大部分以________形式散失,少部分储存在ATP中。
(5)无氧呼吸在能量供应中的意义。
①生物在缺氧环境下,可以通过无氧呼吸释放少量能量维持生命活动。
②无氧呼吸产生ATP的速度非常快,可以使肌肉在短暂的剧烈活动期间获得所需能量。
酒精
乳酸
热能
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提醒 进行有氧呼吸不一定需要线粒体。真核生物进行有氧呼吸需要线粒体,无线粒体的真核生物或真核细胞只能进行无氧呼吸,如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等;原核生物没有线粒体,但有些原核生物含有与有氧呼吸有关的酶,也可以进行有氧呼吸,如硝化细菌、蓝细菌等。
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教材基础辨析
(1)原核细胞无线粒体,不能进行有氧呼吸。(源自必修1 P92)( )
(2)葡萄糖在线粒体基质中氧化分解产生NADH,并与氧气结合生成水。(必修1 P93“图5-9”)( )
(3)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。
(必修1 P93“图5-9”)( )
×
×
×
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(4)癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。
(源自必修1 P94)( )
(5)若细胞以葡萄糖为底物同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多。(必修1 P94“反应式”)( )
(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。(必修1 P94“相关信息”)( )
×
×
√
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教材素材拓展
有氧呼吸的第三阶段:NADH在酶的催化作用下释放电子和H+,电子被镶嵌在内膜上的特殊蛋白质捕获和传递,O2为最终的电子受体,生成H2O。
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请据图分析ATP生成的过程是什么?
答:_______________________________________________________
________________________________________________________________________________。
内膜上特殊蛋白质利用电子给予的能量将H+泵出,构建H+浓度梯度,H+通过线粒体内膜上的ATP合酶顺浓度梯度进入线粒体基质,推动ATP合成
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1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
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2.细胞呼吸中各物质的量的比例关系分析(以葡萄糖为底物)
(1)有氧呼吸:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6⇒O2消耗量=CO2生成量。
(2)无氧呼吸:①C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2⇒酒精生成量=CO2生成量;②C6H12O6∶乳酸=1∶2。
(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的量:无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
(4)在有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中,若O2吸收量∶CO2释放量=3∶4,说明此条件下有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等。
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能力一 细胞呼吸的过程(考查物质和能量观)
1.(2022·全国甲卷,T4)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现,经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述,错误的是( )
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
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有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质,第二、三阶段的场所是线粒体,三个阶段均可产生ATP,故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP,A项正确;线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,该阶段氧气和[H]反应生成水,该过程需要酶的催化,B项正确;丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段,场所是线粒体基质,该过程需要水的参与,不需要O2的直接参与,C项错误;线粒体是半自主性细胞器,其中含有少量DNA,可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D项正确。
解析
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2.(不定项)(2022·山东卷,T16)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是( )
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A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
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与25 ℃相比,4 ℃耗氧量增加,根据题意,电子经线粒体内膜最终传递给O2,说明电子传递未受阻,A项错误;与25 ℃相比,短时低温4 ℃处理,ATP生成量较少,耗氧量较多,说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多地用于产热,消耗的葡萄糖量多,B、C两项正确;DNP使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,导致ATP生成减少,D项正确。
解析
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能力二 有氧呼吸和无氧呼吸的过程辨析(考查科学思维)
3.(2023·浙江6月选考,T11)小曲白酒的酿造过程中,酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用,下列叙述正确的是
( )
A.有氧呼吸产生的[H]与O2结合,无氧呼吸产生的[H]不与O2结合
B.有氧呼吸在线粒体中进行,无氧呼吸在细胞质基质中进行
C.有氧呼吸有热能的释放,无氧呼吸没有热能的释放
D.有氧呼吸需要酶催化,无氧呼吸不需要酶催化
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在有氧呼吸的第三阶段,前两阶段产生的[H]与O2结合,无氧呼吸没有O2参与反应,产生的[H]不与O2结合,A项正确;有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行,B项错误;有氧呼吸和无氧呼吸都有热能的释放,C项错误;有氧呼吸和无氧呼吸都需要酶催化,D项错误。
解析
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(1)(必修1 P93“相关信息”)细胞呼吸过程中产生的[H]是______________________的简化表示方法。
(2)(必修1 P94“相关信息”)无氧呼吸过程中,葡萄糖中的能量主要储存在____________中;而氧化分解释放的能量主要以______的形式散失了。
还原型辅酶Ⅰ(NADH)
乳酸或酒精
热能
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4.(2022·北京卷,T3)在北京冬奥会的感召下,一队初学者进行了3个月高山滑雪集训,成绩显著提高,而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度,结果如图。与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内( )
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A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
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由题意可知,受训者滑雪时单位时间的摄氧量无明显变化,说明其有氧呼吸强度不变;再分析题图可知,与集训前相比,集训后受训者血浆中乳酸浓度增加,由此可知,与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内消耗的ATP增多,无氧呼吸增强,所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多,B项正确,A、C两项错误。消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸,而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强,故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少,D项错误。
解析
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赢在微点 生物 大一轮
考点二 探究酵母菌细胞呼吸的方式
微考点/大突破
第一部分
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1.实验原理
溴麝香草酚蓝
灰绿色
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2.实验设计思路——________实验
对比
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3.实验步骤
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。
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(2)检测CO2的产生,装置如图所示。
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(3)检测酒精的产生。
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4.实验现象
(1)甲、乙两装置中石灰水都变浑浊,且装置________中浑浊程度高且快。
(2)2号试管中溶液由橙色变成灰绿色,1号试管________。
5.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)酵母菌在有氧条件下产生CO2多且快,在无氧条件下进行细胞呼吸产生____________。
甲
不变色
酒精和CO2
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教材基础辨析
(1)在测试无氧呼吸产物的一般装置中,密封后酵母菌只进行无氧呼吸。(必修1 P90、91“探究·实践”)( )
(2)无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖,所以产生CO2速度较
慢。(必修1 P90、91“探究·实践”)( )
(3)酵母菌在有氧和无氧条件下的细胞呼吸产物都有酒精和CO2。(必修1 P90、91“探究·实践”)( )
×
√
×
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教材素材拓展
对比实验中两组都是实验组,两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有________(填序号)。
①探究酵母菌细胞呼吸的方式;②鲁宾和卡门的同位素标记法实验;③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验;④比较过氧化氢在不同条件下的分解。
①②③
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“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
(1)实验装置(以萌发的种子为例)。
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(2)结果与结论。
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经死亡
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
左移 左移 种子进行有氧呼吸时,底物中除糖类外还含有脂肪
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(3)误差校正:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置三。装置三与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。
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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。
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能力 “探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验(考查科学探究)
1.(2023·浙江1月选考,T16)为探究酵母菌的细胞呼吸方式,可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述,正确的是( )
A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
B.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
C.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
D.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
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酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的无关变量,A项错误;酵母菌可利用的氧气量是本实验的自变量,B项错误;等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底,释放的能量多,无氧呼吸氧化分解不彻底,大部分能量还储存在酒精中,释放能量少,D项错误。
解析
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2.(不定项)某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式,设计了如图所示的实验装置(不考虑其他因素的影响)。下列说法错误的是( )
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A.甲装置有色液滴不动,乙装置中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸
B.甲装置有色液滴左移,说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.甲装置有色液滴左移,乙装置有色液滴不动,说明酵母菌只进行无氧呼吸
D.乙装置有色液滴右移,说明酵母菌中一定存在无氧呼吸
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甲中有NaOH溶液,该装置中酵母菌产生的CO2全部被NaOH溶液吸收,液滴的移动表示氧气的消耗量,有色液滴不动说明没有氧气的消耗,没有进行有氧呼吸,乙装置中有清水,清水既不吸收气体也不释放气体,若乙装置中液滴右移,说明进行了无氧呼
吸,A项正确;只要甲装置中的酵母菌进行有氧呼吸,则其中的O2含量会减少,有色液滴一定左移,因此甲装置有色液滴左移,
解析
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说明酵母菌进行了有氧呼吸,但不能说明没有进行无氧呼吸,B项错误;若乙装置有色液滴不动,说明其中的酵母菌吸收的氧气体积和产生的二氧化碳体积相等,甲装置有色液滴左移,说明消耗了氧气,即酵母菌只进行有氧呼吸,C项错误;乙装置有色液滴右移,说明酵母菌产生的CO2体积大于消耗的氧气体积,因此一定存在无氧呼吸,D项正确。
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教材规定实验中的“显色”归纳
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赢在微点 生物 大一轮
考点三 影响细胞呼吸的因素及应用
微考点/大突破
第一部分
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1.内部因素
种类
不同生长发育
较低
不同
器官
大于
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2.外部因素
有机物
抑制
无氧呼吸
烂根死亡
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抑
制
有机物
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提醒 储存蔬菜和水果与储存种子的条件
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。
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教材基础辨析
(1)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。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
(2)粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
(3)慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
×
×
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(4)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,原因是伤口深处氧气缺乏。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
(5)耕种松土有利于油料种子萌发,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
(6)高原训练时运动员骨骼肌所需的能量主要由分解乳酸产生,产生的CO2可由无氧呼吸产生。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
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结合O2浓度影响细胞呼吸的曲线分析。
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(1)O2浓度为C时,AB=BC,此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖________(填“是”或“不是”)一样多,理由是______________________
______________________________________________________________________________________。
(2)在保存蔬菜、水果时,应选择________点对应的O2浓度,理由是_________________________________________。
(3)低氧环境下,有机物消耗少的原因是_________________________
___________________________________________________________________________________________。
不是
根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出,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1∶3
R
此时总CO2释放量最少,有机物的损耗最少
在低氧条件下,无氧呼吸受到抑制,呼吸强度较弱,有氧呼吸因O2不足,呼吸强度也比较小,故总的CO2释放量少,呼吸强度弱
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能力一 影响细胞呼吸因素的分析(考查科学思维)
1.(不定项)(2023·山东卷,T17)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是( )
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A.甲曲线表示O2吸收量
B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
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单位时间内O2吸收量应该随着环境中O2浓度的增加而增加,因此甲曲线表示CO2释放量,乙曲线表示O2吸收量,A项错误。O2浓度为b时,两曲线相交,说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等,而且细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,故此时该器官只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,B项正确。O2浓度为0时,该器官只进行无氧呼吸;O2浓度为a时,该器官同时进行有氧呼吸和无氧呼吸;O2浓度为b时,该器官只进行有氧呼吸,故O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C项正确。O2浓度
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为a时并非一定最适合保存该器官,因为无氧呼吸会产生酒精,不一定能满足某些生物组织的储存。据题图可知,此时气体交换相对值CO2为0.6,O2为0.3,其中CO2有0.3是有氧呼吸产生、0.3是无氧呼吸产生,按有氧呼吸时C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6,无氧呼吸时C6H12O6∶CO2=1∶2,算得葡萄糖的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。而无氧呼吸消失点时,O2和CO2的相对值为0.7,算得葡萄糖的相对消耗量约为0.117,明显比a点时要低。所以a点时葡萄糖的消耗速率一定不是最小,D项错误。
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2.IRP(铁调节蛋白)基因被敲除后,
线粒体的呼吸功能明显减弱,但细
胞中的HIF1a和HIF2a两种蛋白的含
量明显高于正常细胞,且细胞有氧
呼吸的耗氧速率明显降低。对敲除IRP基因的细胞加入PX-478(HIF1a的抑制剂)后,其耗氧速率无明显恢复,加入PT-2385(HIF2a的抑制剂)后,其耗氧速率基本恢复正常。同时测量参与细胞呼吸第一阶段的酶LdhA的表达量结果如图,下列叙述错误的是( )
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A.LdhA蛋白发挥作用的场所是细胞质基质
B.HIF2a蛋白含量的提高,可能提高了线粒体对氧气的利用率
C.HIF1a蛋白能促进LdhA的合成,HIF2a蛋白对LdhA的合成无明显影响
D.氧气的存在是保证有氧呼吸的第二、三阶段顺利进行的前提
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LdhA是参与细胞呼吸第一阶段的酶,反应的场所是细胞质基质,A项正确;氧气是在线粒体内膜被利用的,分析题意,IRP(铁调节蛋白)基因被敲除后,线粒体的呼吸功能明显减弱,但细胞中的HIF1a和HIF2a两种蛋白的含量明显高于正常细胞,说明HIF2a蛋白含量的提高不会提高线粒体对氧气的利用率,B项错误;据题图可知,与IRP敲除组相比,IRP敲除+PX-478组LdhA相对表达量降低,而IRP敲除+PT-2385组LdhA相对表达量与IRP敲除组差别不
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大,说明IRP敲除小鼠的HIF1a蛋白能促进LdhA的表达,HIF2a蛋白对LdhA的合成无明显影响,C项正确;氧气参与有氧呼吸第三阶段,但若氧气不足,在线粒体中进行的第二阶段也会受影响,故氧气的存在是保证有氧呼吸的第二、三阶段顺利进行的前提,D项正确。
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能力二 细胞呼吸原理的应用(考查社会责任)
3.(2023·新课标卷,T2)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、生活经验,并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存,即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理,即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏,即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理,即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
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⑤合理密植,即栽种作物时做到密度适当,行距、株距合理
⑥间作种植,即同一生长期内,在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施,下列说法合理的是( )
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
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措施②春化处理是为了促进花芽形成,反映了低温与作物开花的关系,措施④光周期处理,反映了昼夜长短与作物开花的关系,A项正确;措施③风干储藏可以减少自由水含量,从而减弱细胞呼吸,降低有机物的消耗,措施⑤合理密植的主要目的是提高光能利用率,促进光合作用,B项错误;措施②春化处理是为了促进花芽形成,措施⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用,C项错误;措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度,措施④光周期处理,目的是促进或抑制植物开花,D项错误。
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(1)有氧呼吸和无氧呼吸的共同点是:在酶的催化作用下,分解________,释放________。
(2)水分、________、氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素。自由水与结合水的比值越高,细胞呼吸越________。
(3)储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、__________等措施延长储藏时间,而种子采取零上低温、________、低氧等措施延长储存时间。
有机物
能量
温度
旺盛
低氧
干燥
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4.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。
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(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。
低温降低了细胞呼吸相关酶的活性
CO2
O2
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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.______________________________________。
选取的果实成熟度应一致
每个温度条件下至少有3组平行重复实验
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(1)依题图可知,0.5 ℃条件下蓝莓果实的CO2生成速率较25 ℃条件下低,其原因是低温条件下细胞呼吸相关酶的活性降低,细胞呼吸减弱,果实的CO2生成速率降低。随着果实储存时间的增加,密闭容器中CO2浓度升高;可通过检测CO2生成量或O2消耗量来计算呼吸速率。(2)为使实验结果更可靠,应从无关变量相同且适宜、设置平行重复实验等角度分析,即可选用成熟度相同的蓝莓果实进行实验,也可通过在每个温度条件下增设至少3组的平行重复实验来提高实验结果的可信度。
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赢在微点 生物 大一轮
微真题/重体悟
第二部分
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1.(2022·河北卷,T4)下列关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
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能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是二氧化碳,酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳,A项错误;种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解,可为新器官的发育提供原料和能量,B项正确;有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段,场所是线粒体内膜,C项错误;酸性的重铬酸钾与酒精发生化学反应,呈现灰绿色,而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸,不产生酒精,故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色,D项错误。
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2.(2023·山东卷,T4)水淹时,玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是( )
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
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玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量,为主动运输,逆浓度梯度,液泡中H+浓度高,正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质,A项错误;玉米根部短时间水淹,根部氧气含量少,部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2,检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判
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断是否有酒精生成,B项正确;无论是产酒精的无氧呼吸还是产乳酸的无氧呼吸,都只在第一阶段释放少量能量,第二阶段无能量释放,C项错误;丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]的量相同,D项错误。
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3.(2024·广东卷,T5)研究发现,敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中,线粒体出现碎片化现象,且数量减少。下列分析错误的是( )
A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下,WT比△sqr的生长速度快
D.无氧条件下,WT比△sqr产生更多的ATP
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有氧呼吸的主要场所在线粒体,碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸,A项正确;有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体,线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱,B项正确;与△sqr相比,WT正常线粒体数量更多,有氧条件下,WT能获得更多的能量,生长速度比△sqr快,C项正确;无氧呼吸的场所在细胞质基质,与线粒体无关,所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同,D项错误。
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4.(2024·安徽卷,T3)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时,ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.在细胞质基质中,PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快
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细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸,需要一系列酶促反应即需要多种酶参与,而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶,因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸,A项错误;由题意可知,当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶的活性,说明PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变,但仍具有活性,B项错误;由题意可知,ATP/AMP浓度
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比变化是为了保证细胞中能量的供求平衡,说明其调节属于负反馈调节,C项错误;运动时肌细胞消耗ATP增多,细胞中ATP减少,
ADP和AMP会增多,则AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快,细胞中ATP含量增多,从而维持能量供应,D项正确。
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5.(2023·全国乙卷,T3)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
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植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放,在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,可推知在时间a之前,植物根细胞只进行无氧呼吸产生乳酸,A项正确;分析题图可知,在无氧条件下,a~b时间内植物根细胞CO2的释放速率逐渐增大,推测该时段内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程,B项正确;无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸,都只在第一
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阶段释放少量能量,第二阶段无能量释放,故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同,C项错误;酒精跨膜运输方式是自由扩散,该过程不需要消耗ATP,D项正确。
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把握高考微点,实现素能提升
完成——课时微练(八)
本部分内容讲解结束
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