内容正文:
第2章 植物体内的物质与能量变化
第3节 呼吸作用
(必会知识+难点强化+必刷好题,三层提升)
必会知识一 呼吸作用概述
1. 呼吸作用表达式
2. 呼吸作用物质与能量的转化
(1) 物质:有机物→无机物
(2) 能量:化学能→生命活动需要的能量形式(但多数以热的形式散失)
3. 呼吸作用实质:为生命活动提供能量,呼吸作用停止,即细胞的生活动停止,整体的生命也会随之结束。
补充:呼吸作用的主要场所为细胞内的线粒体,但呼吸作用不是必须在线粒体内发生,细胞质基质能也可以完成部分呼吸作用过程。此外,氧气也并非呼吸作用的必须原料,没有氧气的情况下,细胞仍然可以进行无氧呼吸。
[例1](2025广东广州)绿色开花植物进行呼吸作用的实质是( )
A.制造有机物,储存能量
B.制造有机物,释放能量
C.分解有机物,储存能量
D.分解有机物,释放能量
【答案】D
【解析】细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,供生命活动利用,这个过程叫作呼吸作用。呼吸作用的实质是分解有机物,释放能量。
[例2](2025四川遂宁)下面是呼吸作用概念模型图,其中不恰当的有几处( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】D
【解析】呼吸作用的过程,可以用下列式子表示:有机物(储存着能量)+氧→二氧化碳+水+能量。题图中不恰当的地方有:呼吸作用分解的是有机物,不能用细胞内的物质来代替,细胞内的物质包括有机物和无机物;箭头表示的是物质变化方向,应该由呼吸作用的原料指向呼吸作用的产物;呼吸作用主要是在线粒体内进行的,并不是都在线粒体内进行,所以不应在箭头上写出线粒体。故不恰当的有3处。
必会知识二 呼吸作用的实验探究
1. 实验:种子萌发过程中释放能量
(1) 实验过程
(2)实验结果:甲瓶内萌发的活种子,经过一段时间的呼吸作用,温度明显高于乙瓶煮熟的死种子,说明呼吸作用会释放能量。
2.实验:种子萌发过程中释放二氧化碳
(1)实验过程
(2)实验结果:瓶内萌发的活种子,经过一段时间的呼吸作用产生了大量二氧化碳,打开阀门后,使试管内原本澄清的石灰水变浑浊,说明呼吸作用会产生二氧化碳。
3.实验:种子萌发过程中吸收氧气
(1)实验过程
(2)实验结果:甲瓶内萌发的活种子,经过一段时间的呼吸作用,消耗掉了瓶内的氧气,使蜡烛无法继续在瓶内燃烧,而乙瓶中已经煮熟的死种子,并没有消耗瓶内的氧气,蜡烛得以继续燃烧,这说明呼吸作用会消耗氧气。
补充:燃烧,是一种典型的化学反应,主要反应物为氧和碳。
[例1]【新特色·教材变式】(2025北京西城)将等量萌发的种子与干燥的种子分别装入甲、乙两个保温瓶中,测量两个保温瓶内的温度,确保实验开始时温度相同,塞紧瓶塞。一段时间后,再次测量两个保温瓶内温度,如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.甲保温瓶内的热量来自种子的呼吸作用
B.甲保温瓶内的温度上升比较多
C.甲保温瓶中的氧气含量减少更多
D.乙保温瓶中的种子不进行呼吸作用
【答案】D
【解析】乙保温瓶中是干燥的种子,干燥的种子能进行呼吸作用,只是呼吸作用较弱,释放的能量少,温度上升不明显。
[例2]【新课标·探究实践】(2025湖北武汉黄陂期中)如图所示,玻璃瓶里装着萌发的黄豆种子,试管里装有澄清的石灰水。开始时,玻璃瓶和试管之间的阀门关闭,一段时间后取下棉花,通过漏斗往瓶子里注入清水并打开阀门,不久发现澄清的石灰水变浑浊。以下有关说法错误的是( )
A.萌发的黄豆种子在玻璃瓶里进行呼吸作用
B.澄清的石灰水变浑浊说明种子萌发时释放出二氧化碳
C.种子萌发过程中释放的能量会使瓶内的温度升高
D.种子萌发过程中将有机物分解时不需要氧气
【答案】D
【解析】种子萌发过程中将有机物彻底分解成二氧化碳和水时,需要氧的参与。
必会知识三 呼吸作用原理的应用
1. 提升呼吸作用强度:在农业生产中,农田松土可以增强植物根部细胞的呼吸作用速率,加速植物体对水和无机盐的运输,从而提高产量。
2. 降低呼吸作用强度:在食物储藏方面,通常通过降低湿度、温度和氧浓度,来达到保存食物的目的。
[例1](2025江苏苏州中考)气雾栽培是利用喷雾装置将营养液雾化后直接喷施到植物根系的一种无土栽培技术,如图所示。根系直接与空气接触,有利于植物的根进行( )
A.光合作用
B.呼吸作用
C.蒸腾作用
D.吸收作用
【答案】B
【解析】植物根系直接与空气接触,可扩大根系与空气的接触面积,有利于植物的根进行呼吸作用。
[例2]【新特色·生活情境】(2025湖南邵阳)冬天打过霜的蔬菜吃起来特别甜,经检测发现打过霜的蔬菜中葡萄糖含量显著升高。对此现象的解释中,符合科学道理的是( )
A.打过霜的蔬菜不再消耗葡萄糖
B.低温时蔬菜的呼吸作用减弱
C.低温时蔬菜的光合作用增强
D.打过霜的蔬菜更易吸收土壤中的葡萄糖
【答案】B
【解析】冬天打过霜的蔬菜更甜,是因为低温导致蔬菜的呼吸作用减弱,葡萄糖消耗减少,从而使积累在蔬菜中的葡萄糖增多,B符合题意。
必会知识四 呼吸作用与光合作用的对比
比较项目
光合作用
呼吸作用
区别
部位
叶绿体
线粒体(主要位置)
条件
光照
无需条件
原料
二氧化碳+水
有机物+氧气
产物
有机物+氧气
二氧化碳+水+能量
能量转化
合成有机物储存能量
分解有机物释放能量
联系
光合作用合成的有机物,是呼吸作用分解的有
机物的根本来源,呼吸作用释放的能量正是光合作
用储存在有机物中的能量。
[例1](2025黑龙江齐齐哈尔)如图中的①、②分别代表某植物细胞内的两个生理活动,甲、乙分别为该细胞的某种结构。下列叙述错误的是( )
A.植物的每个细胞都能进行①、②过程
B.甲是线粒体,①过程能够分解有机物
C.乙是叶绿体,②过程需要有光才能进行
D.①和②过程既有物质变化又有能量变化
【答案】A
【解析】光合作用的场所是叶绿体,通常只有植物体绿色部分的细胞才有叶绿体,只要是活细胞就能进行呼吸作用。
[例2]【新课标·科学思维】(2025江苏南京)学习了绿色植物的光合作用和呼吸作用后,小延同学设计了如图甲、乙两个装置(氢氧化钠溶液可以吸收环境中的二氧化碳,二氧化碳缓冲液可以补充环境中的二氧化碳)进行相关实验,图丙为图乙内植物释放氧气的量随光照强度变化的曲线。下列叙述错误的是( )
A.在黑暗条件下,图甲中的红色液滴向右移动
B.在图丙的A点光照强度下,图乙中的红色液滴不移动
C.在图丙的B点光照强度下,图乙中的红色液滴向右移动
D.在黑暗条件下,图甲中的红色液滴在单位时间内移动的距离可代表呼吸作用速率
【答案】A
【解析】在黑暗条件下,图甲中的绿色植物不能进行光合作用,但能进行呼吸作用,呼吸作用消耗氧气,释放二氧化碳,而释放的二氧化碳被装置中的氢氧化钠溶液吸收,使装置内的气压小于外界气压,红色液滴会向左移动。
难点知识一 呼吸作用与呼吸运动的区别与联系
呼吸运动与呼吸作用是生命活动中两个本质不同但又紧密协作的过程。区别在于,呼吸运动是生物体与外界进行气体交换的宏观物理过程,通过呼吸器官(如肺)的机械动作实现氧气吸入和二氧化碳排出;而呼吸作用是细胞内的微观化学反应,在线粒体中将有机物氧化分解以释放能量(ATP)。它们的联系则构成了一个完整的生命支持循环:呼吸运动为呼吸作用提供了必需的氧气原料,并清除了其产生的二氧化碳废物;反过来,呼吸作用释放的能量又为驱动呼吸运动的肌肉收缩等活动提供了动力。二者通过循环系统高效连接,共同维持着生物体的气体交换与能量代谢平衡。
名师点睛
28.如下图为人体进行气体交换示意图,a、b分别表示一种气体,①②③表示气体交换的过程。下列叙述错误的选项是( )
A.a表示氧气, b表示二氧化碳
B.①过程为肺与外界的气体交换
C.过程②③是通过气体扩散实现的
D.经过③后血液中氧含量增加
【答案】D
【解析】(1)呼吸运动的结果实现了肺与外界的气体交换(即肺的通气)。呼吸运动包括吸气和呼气两个过程。膈肌与肋间肌收缩,引起胸腔前后、左右及上下径均增大,膈肌顶部下降,胸廓的容积扩大,肺随之扩张,造成肺内气压减小,小于外界大气压,外界气体进入肺内,完成吸气;当膈肌和肋间肌舒张时,肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位,膈肌顶部升高,结果胸廓容积缩小,肺也随之回缩,造成肺内气压大于外界气压,肺内气体排出肺,完成呼气。
(2)图中a表示氧气,①表示肺与外界的气体交换过程,②表示肺泡与血液的气体交换过程,③表示血液与组织细胞的气体交换过程。
A.在呼吸全过程中,a是进入组织细胞,被细胞呼吸作用利用的气体,而b是排出组织细胞的气体,所以,a表示氧气,b表示二氧化碳,A正确。B.过程①表示人体与外界气体交换过程,气体进入肺,即肺通气,B正确。C.过程②是肺泡与血液的气体交换,肺泡中的氧气扩散到血液,血液中的二氧化碳扩散到肺泡;③是血液与组织细胞的气体交换,血液中的氧气扩散到组织细胞,组织细胞通过呼吸作用产生的二氧化碳扩散到血液中。两种气体运动的方向均从浓度高一侧扩散到浓度低一侧,所以,过程②③都是通过气体扩散实现的,C正确。D.③是血液与组织细胞的气体交换,组织细胞获得氧气进行呼吸作用,为生命活动提供动力。在这一过程中,氧气进入组织细胞,血液中氧气含量降低,所以,组织细胞处血液由含氧丰富的动脉血变成含氧少的静脉血,经过③后血液中氧含量减少,D错误。
难点知识二 无氧呼吸
无氧呼吸,也称厌氧呼吸,是指细胞在无氧气(O₂)参与的条件下,将有机物(主要是葡萄糖)进行不彻底的氧化分解,释放少量能量并生成不同代谢产物的过程。
无氧呼吸的意义与适应
1.提供紧急能量:对于需氧生物(如人类),在氧气供应不足时(如剧烈运动),肌肉细胞通过乳酸发酵快速获取ATP,是一种应急机制,但效率低且产物乳酸会导致疲劳。
2.某些生物的生存方式:对于专性厌氧菌(如破伤风杆菌、部分肠道细菌),无氧呼吸是其唯一的能量获取方式,氧气对其反而有毒害作用。
3.工业与食品应用:利用酵母菌的酒精发酵来酿酒、制作面包;利用乳酸菌的乳酸发酵来制作酸奶、奶酪、泡菜、青贮饲料。
1.【新情境】果实采收后放置一段时间会出现呼吸高峰,这是果实成熟的标志。如图为不同温度条件下果实呼吸速率与贮藏时间的关系,下列说法不正确的是( )
A.6℃条件更有利于果实贮藏
B.12℃条件下贮藏的果实最先成熟
C.贮藏过程中,果实细胞内有机物分解释放能量
D.随着贮藏时间的延长,果实的呼吸速率最终会减弱
【答案】B
【分析】呼吸作用指的是细胞内有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水,同时释放能量的过程,一部分转化为热能。实质是:在氧气的参与下,分解有机物释放能量,供生物的各项生命活动利用。
A.6℃条件下,果实的呼吸作用弱,利于果实贮藏,A正确。B.据图中曲线图可见:20℃条件下贮藏的果实最先成熟,B错误。C.呼吸作用指的是细胞内有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水,同时释放能量的过程,贮藏过程中,果实细胞进行呼吸作用,有机物分解释放能量,C正确。D.随贮藏时间的延长,有机物逐渐被消耗,果实的呼吸速率最终会因有机物的不足而减弱,D正确。故选B。
2.【新情境】蒲城酥梨细脆多汁,酸甜爽口,深受大家喜爱。下列储存酥梨的方案中,不合理的是( )
A.向仓库通入适量二氧化碳 B.降低仓库内的氧气含量
C.适当升高仓库内的温度 D.将酥梨制作成罐头
【答案】C
【分析】呼吸作用是指细胞内的有机物在氧气的作用下被分解成二氧化碳、水并释放能量的过程,影响呼吸作用的因素有温度、湿度和氧气浓度等。
植物进行呼吸作用吸收氧气释放二氧化碳。增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应,据此原理,在蔬菜和水果的保鲜中,增加CO2的浓度和降低仓库内的氧气含量可以抑制水果蔬菜的呼吸作用,以减少有机物的呼吸消耗、可延长保鲜时间,将酥梨制作成罐头可以利用高温和真空环境延长保存时间,而适当升高仓库内的温度会加速酥梨的变质,故ABD正确,C错误。
3.在国家作物种质库里,储存着来自全国各地的作物种子。种质库里适于保存作物种子的条件是( )
①高温 ②低温 ③干燥 ④潮湿 ⑤空气流通 ⑥密封
A.①④⑤ B.①③⑥ C.②③⑥ D.②④⑤
【答案】C
【解析】种子寿命的延长对优良农作物的种子保存有着重要意义。干燥、低温是保存种子的适宜的环境条件,目的是减少有机物的消耗,延长保存期。
①高温条件会加速种子的呼吸作用,消耗更多的营养物质,同时增加霉变和虫害的风险,因此高温不利于谷物的长期保存,①错误。②低温条件可以减缓种子的呼吸作用,延长储存寿命,同时减少霉变和虫害的发生,因此低温是适于保存谷物的条件之一,②正确。③干燥条件可以减少种子中的水分含量,从而降低呼吸作用强度,延长储存时间,因此干燥也是适于保存种子的条件之一,③正确。④潮湿条件会增加种子中的水分含量,加速呼吸作用,同时增加霉变和虫害的风险,因此潮湿不利于谷物的保存,④错误。⑤种子需要一定的密封性以防止外界污染,且空气流通可能带来湿度和温度的变化,不利于种子保存,⑤错误。⑥密封可以防止外界的水分、氧气和微生物进入,从而延长种子的保存时间,⑥正确。综上所述,种质库中适于保存作物种子的条件是:②低温、③干燥和⑥密封,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
4.【新情境】植物炭疽病是由真菌感染引起的,当真菌侵袭叶子时,会破坏叶绿体的功能,导致叶绿素合成受阻,进而引发叶片黄化,影响植物生长。植物炭疽病主要影响植物的生理过程是( )
A.蒸腾作用 B.呼吸作用 C.光合作用 D.运输作用
【答案】C
【解析】叶光合作用的场所是叶绿体,叶绿素可吸收光能,是光合作用的关键物质。一旦叶绿体功能受损或叶绿素合成受影响,光能吸收、转化等光合作用关键步骤就会受干扰,进而直接阻碍光合作用的正常进行。
A.蒸腾作用是指水分以气体状态从植物体内散失到体外的过程,主要通过叶片上的气孔进行,其过程与叶绿体、叶绿素无关。所以植物炭疽病破坏叶绿体功能、影响叶绿素合成,不会直接影响蒸腾作用,A不符合题意。B.呼吸作用主要是在线粒体中进行,是细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来的过程,与叶绿体、叶绿素没有直接关联。因此植物炭疽病对叶绿体功能的破坏,不会直接影响呼吸作用,B不符合题意。C.光合作用的场所是叶绿体,叶绿素能够吸收光能,是光合作用中捕获光能的重要物质。当真菌侵染叶子破坏叶绿体功能,导致叶绿素合成受阻时,会直接影响光合作用的进行,因为光合作用需要叶绿体和叶绿素来完成光能的吸收、转化以及有机物的合成等一系列关键过程,C符合题意。D.运输作用主要依靠植物体内的导管和筛管等输导组织,来运输水分、无机盐和有机物等物质,和叶绿体、叶绿素没有直接的联系。所以植物炭疽病对叶绿体和叶绿素的影响,不会直接作用于运输作用用,D不符合题意。故选C。
5.【新情境】为了探究绿色植物和种子的生命活动,某兴趣小组的同学设计并实施了以下实验。下列相关叙述正确的是 ( )
A.图一甲蜡烛熄灭说明种子呼吸作用产生了二氧化碳
B.图二在实验前选叶遮光,遮光部分为对照组
C.图三实验装置收集到的气体可使带火星的木条复燃,
说明光合作用释放了氧气
D. 取图四中A、B叶片脱色漂洗后染色,B变蓝,A不变蓝
【答案】C
【解析】(1)光合作用实质上是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并释放氧气的过程。
(2)呼吸作用是指细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并将储存在有机物中的能量释放出来,供生命活动需要的过程。
(3)对照实验是指在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除了这种条件不同之外,其他条件都相同的实验。
A.图一实验中:甲瓶蜡烛熄灭,说明萌发的种子呼吸作用旺盛,消化了大量氧气;乙瓶蜡烛能够燃烧,说明干燥的种子呼吸作用弱,消耗的氧气少,并不能说明种子呼吸作用产生了二氧化碳。因此,A错误。B.图二实验的变量使光,一般来说,对实验变量进行处理的,就是实验组;没有处理的就是对照组。因此,遮光部分为实验组,见光部分为对照组,B错误。C.图三实验中试管收集的气体可以使带火星的细木条复燃,氧气具有助燃性,因此说明光合作用释放了氧气,C正确。D.图四中,B叶由于氢氧化钠溶液吸收二氧化碳而无法进行光合作用,不会产生淀粉,染色后不能变蓝;而A叶由于清水不吸收二氧化碳而能够正进行常光合作用,可产生淀粉,染色后变蓝。因此A、B叶片脱色漂洗后染色,A变蓝,B不变蓝,D错误。故选C。
6.某同学探究植物的呼吸作用,设计了下图的实验装置,遮光一段时间后,红墨水会( )
A.向左移动 B.向右移动
C.静止不动 D.先向左后向右
【答案】A
【解析】细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,供给生命活动的需要,这个过程叫做呼吸作用。
植物进行呼吸作用,产生二氧化碳。二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收了,瓶内气压降低,玻璃管中的红墨水向左移动,A正确,BCD错误。故选A。
7.下列说法正确的是( )。
A.糖类和蛋白质是人体重要的能源物质 B.人体所需能量约70%来源于脂肪
C.糖类是人体内贮存能量的物质 D.人体产生的部分能量用于维持体温
【答案】D
【解析】食物中含有六大类营养物质:蛋白质、糖类、脂肪、维生素、水和无机盐,每一类营养物质都是人体所必需的。
A.糖类是主要能源物质,蛋白质主要用于构建细胞结构,供能是次要功能,故A错误。B.人体约70%能量来源于糖类(如葡萄糖),脂肪是备用能源,故B错误。C.脂肪是人体内贮存能量的主要物质(如皮下脂肪),糖类主要提供即时能量,故C错误。D.能量释放时部分转化为热能维持体温,符合生物学原理,故D正确。故选D。
8.【新情境】和田大枣,新疆维吾尔自治区和田地区特产,中国国家地理标志产品。关于和田大枣甜度高的原因的分析,错误的是( )
A.沙质土壤,利于根向深处生长
B.土地肥沃,有利于进行蒸腾作用
C.白天温度高、日照时间长,光合作用增强
D.晚间气温低,降低了呼吸作用对有机物的消耗
【答案】B
【解析】果实甜度高主要与光合作用积累的有机物多于呼吸作用消耗有关。沙质土壤利于根部吸收养分;白天高温和长日照促进光合作用;夜间低温减少呼吸消耗。
A.沙质土壤透气性好,且新疆地区降水较少,枣树根系为吸收水分和养分,会向深处生长,有利于积累营养物质,A正确。B.蒸腾作用是水分通过叶片气孔散失的过程,与土地肥沃程度无关(肥沃土壤影响的是养分供应,而非蒸腾作用)。此外,和田大枣甜度高的核心是有机物积累多,而非蒸腾作用强,B错误。C.新疆白天光照充足、日照时间长,且温度较高,能促进光合作用的进行,使枣树制造更多有机物(糖类),为甜度积累奠定基础,C正确。D.夜间温度低,枣树的呼吸作用减弱,消耗的有机物(糖类)减少,使得白天光合作用制造的有机物能更多地积累在果实中,提高甜度,D正确。故选B。
9.呼吸作用是生物的共同特征,其根本原因在于( )
A.生命活动每时每刻都需要氧气
B.呼吸作用释放的能量是生命活动所必需的
C.呼吸作用产生的水是生命活动所必需的
D.生命活动产生的二氧化碳必须及时排出
【答案】B
【解析】生物细胞利用氧将植物体内的有机物分解产生二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,为生命活动提供动力,这个过程叫呼吸作用,呼吸作用在生物体的线粒体中进行的。
A.虽然呼吸作用需要氧气,但某些生物(如厌氧菌)可通过无氧呼吸生存,氧气并非根本原因,故A错误。B.呼吸作用的主要意义在于为生命活动提供能量。无论是运动、生长还是维持基本生理功能,所有生命活动都需要能量作为动力,故B正确。C.水是代谢产物之一,但生命活动所需的水可通过其他途径获取,并非呼吸作用的根本意义,故C错误。D.二氧化碳是代谢废物,排出是维持内环境稳定的需求,与呼吸作用的根本目的无关,故D错误。故选B。
10.玉米是东北的主要农作物之一,你认为贮藏玉米的最佳环境条件是( )
A.高温、潮湿 B.低温、潮湿 C.低温、干燥 D.高温、干燥
【答案】C
【解析】呼吸作用要消耗小麦种子内储存的有机物,因此在种子的储藏过程中要设法抑制种子的呼吸作用。
A.种子的呼吸作用要消耗有机物,在高温、潮湿的环境下,种子的呼吸作用强,消耗的有机物多,不利于小麦的储藏,A不符合题意。B.低温、潮湿的环境中水分较多,容易引起小麦霉烂,B不符合题意。C.低温、干燥的环境能够减弱种子的呼吸作用,利于小麦的储藏,C符合题意。D.高温促进种子的呼吸作用,增强种子自身的有机物的消耗,不利于小麦的储藏,D不符合题意。故选C。
11.将燃烧的蜡烛分别放入甲、乙两瓶,观察到甲瓶的蜡烛熄灭,乙瓶蜡烛继续燃烧,该实验证明种子的呼吸作用( )
A.消耗了二氧化碳 B.消耗了氧气
C.产生了水 D.消耗了能量
【答案】B
【解析】细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,供给生命活动的需要,这个过程叫做呼吸作用。
A.种子呼吸作用会产生二氧化碳,而不是消耗二氧化碳,且从蜡烛熄灭这一现象不能直接证明二氧化碳被消耗,A错误。 B.蜡烛燃烧需要氧气,甲瓶中蜡烛熄灭,说明瓶内氧气不足,这是因为种子进行呼吸作用消耗了瓶内的氧气,从而使蜡烛无法继续燃烧,而乙瓶蜡烛继续燃烧,表明乙瓶内有充足氧气,该实验证明种子的呼吸作用消耗了氧气,B正确。 C.该实验中蜡烛熄灭这一现象并不能直接体现种子呼吸作用产生了水,C错误。 D.此实验通过蜡烛燃烧情况来反映氧气的变化,不能直接证明种子呼吸作用消耗了能量,D错误。 故选B。
12.呼吸是生命的标志。下列有关植物体呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.植物只在黑夜进行呼吸作用
B.植物只在白天进行呼吸作用
C.植物在白天和黑夜都进行呼吸作用
D.植物在光照不足的情况下进行呼吸作用
【答案】C
【解析】生物细胞利用氧将植物体内的有机物分解产生二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,供给生命活动的需要,这个过程叫呼吸作用。
呼吸作用是指在线粒体里把有机物分解出二氧化碳和水,释放出能量的过程,可见只要是活细胞就要进行呼吸作用;呼吸作用不需要光。呼吸作用为生物的基本特征,不管白天和黑夜都能进行,光合作用只在白天有光的条件下进行,故ABD错误,C正确。故选C。
13.如图是绿色植物生理活动示意图,下列说法错误的是( )
A.若a表示二氧化碳,b表示氧气,则此过程表示植物的光合作用
B.若a表示氧气,b表示二氧化碳,它们都是通过气孔进出叶片的
C.若c表示水分,则它在植物体内上升的动力主要来自蒸腾作用
D.若d表示有机物,则它通过导管向下运输
【答案】D
【解析】根据图中信息可知,a是通过气孔进入叶片,b通过气孔出叶片,a、b为气体,c、d通过输导组织进出叶片,c、d应该是无机物和有机物。
A.若a表示二氧化碳,b表示氧气,二氧化碳是光合作用的原料,通过光合作用,释放氧气,则此过程表示植物的光合作用,故A正确。B.若a表示氧气,b表示二氧化碳,则可以表示植物呼吸作用,气体都是通过气孔进出叶片,故B正确。C.c是进入叶片的物质,若c表示水分,水分在植物体内的运输的动力来自蒸腾作用,植物通过蒸腾作用产生蒸腾拉力,促进水分和无机盐在植物体内的运输,故C正确。D.若d表示有机物,有机物是通过筛管向下运输的,而导管运输的是水分和无机盐 ,故D错误。故选D。
14.【传统文化】我国北方乡村地区的人们会在地窖中储存大量蔬菜来度过寒冷的冬天。若地窖密封时间较长,人进入前需要先通风,这是因为地窖中植物的呼吸作用产生了大量( )
A.二氧化碳 B.一氧化碳 C.氧气 D.氮气
【答案】A
【解析】呼吸作用的反应式是:有机物(贮存能量)+氧气→二氧化碳+水+能量。 呼吸作用的实质是:分机有机物,释放能量,为生物的生命活动提供能量。
生物的活细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,供给生命活动的需要,这个过程叫做呼吸作用。呼吸作用主要场所是细胞中的线粒体。可见,蔬菜在地窖里,不断进行着呼吸作用,消耗了地窖中大量的氧气,产生了大量的二氧化碳。打开地窖门先通风,是为了提高地窖内的氧气含量,防止人进入地窖后因为缺氧而受到伤害。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
15.【新考法】在“互联网+新农业应用”中,通过控制系统对大棚内的温度、水分、二氧化碳等实时监控,为西瓜提供最佳的生长环境。以下相关措施与光合作用原理无关的是( )
A.合理密植,使西瓜植株叶片充分接受光照,提高光能利用效率
B.阴雨连绵的天气,棚内采取人工照明适度增加光照强度和时间
C.在大棚内安装二氧化碳发生装置,适时适当提高二氧化碳浓度
D.夜间适当降低棚内温度,减弱呼吸作用强度、减少有机物消耗
【答案】D
【解析】光合作用利用光能将二氧化碳和水转化为有机物,影响因素包括光照、二氧化碳浓度等;呼吸作用分解有机物,受温度影响。
A.合理密植,有利于农作物充分利用光能,提高光合作用效率。种植过密,植物叶片相互遮盖,只有上部叶片进行光合作用,种植过稀,部分光能得不到利用,光能利用率低。只有合理密植才是最经济的做法,故A不符合题意。B.光照是光合作用的必需条件,人工补光增强光照,提升光合效率,故B不符合题意。C.二氧化碳是光合作用的原料,提高二氧化碳浓度促进光合作用的暗反应,故C不符合题意。D.夜间降温抑制呼吸作用,减少有机物消耗,与光合作用无关,故D符合题意。故选D。
16.【新情境】温室是栽培植物的常用设施,一般都配有温控系统、通风系统、监测系统等系统。如图为某段时间温室内氧含量的变化曲线,下列相关叙述正确的是( )
A.a点时,呼吸作用中断,光合作用开始
B.b点时,呼吸作用强度等于光合作用强度
C.c点时,光合作用强度小于呼吸作用强度
D.d点有机物的储存量小于e点的储存量
【答案】B
【解析】(1)绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水合成储存着能量的有机物(如淀粉),同时释放出氧气的过程,叫光合作用。二氧化碳和水是进行光合作用的原料,有机物和氧气是光合作用的产物,光是进行光合作用的必要条件,叶绿体是进行光合作用的场所。
(2)细胞内的有机物在氧气的参与下,分解成二氧化碳和水,同时释放出能量的过程,叫呼吸作用。有机物和氧气是进行呼吸作用的原料,二氧化碳和水是呼吸作用的产物,线粒体是呼吸作用的主要场所。
A.活的植物的呼吸作用每时每刻都在进行,a点时,呼吸作用不会中断,故A错误。B.在一天中,当光合作用强度等于呼吸作用强度时,植物吸收和释放的氧气量相等,此时温室内氧气浓度保持相对稳定。从曲线图中可以看出,b点和d点时温室内氧气浓度既不上升也不下降,处于相对稳定状态,这说明此时呼吸作用强度等于光合作用强度,故B正确。C.当光合作用强度大于呼吸作用强度时,呼吸作用吸收的氧气量少于光合作用释放的氧气量,就会导致温室内氧气浓度升高。由图可以看出,在b~d段,温室内氧气浓度逐渐升高,说明b~d段光合作用强度大于呼吸作用强度,即c点时,光合作用强度大于呼吸作用强度,故C错误。D.从d点到e点氧含量降低,说明呼吸作用强度大于光合作用强度,会消耗储存的有机物,因此d点有机物的储存量大于e点的储存量,故D错误。故选B。
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第2章 植物体内的物质与能量变化
第3节 呼吸作用
(必会知识+难点强化+必刷好题,三层提升)
必会知识一 呼吸作用概述
1. 呼吸作用表达式
2. 呼吸作用物质与能量的转化
(1) 物质:有机物→无机物
(2) 能量:化学能→生命活动需要的能量形式(但多数以热的形式散失)
3. 呼吸作用实质:为生命活动提供能量,呼吸作用停止,即细胞的生活动停止,整体的生命也会随之结束。
补充:呼吸作用的主要场所为细胞内的线粒体,但呼吸作用不是必须在线粒体内发生,细胞质基质能也可以完成部分呼吸作用过程。此外,氧气也并非呼吸作用的必须原料,没有氧气的情况下,细胞仍然可以进行无氧呼吸。
[例1](2025广东广州)绿色开花植物进行呼吸作用的实质是( )
A.制造有机物,储存能量
B.制造有机物,释放能量
C.分解有机物,储存能量
D.分解有机物,释放能量
[例2](2025四川遂宁)下面是呼吸作用概念模型图,其中不恰当的有几处( )
A.0 B.1 C.2 D.3
必会知识二 呼吸作用的实验探究
1. 实验:种子萌发过程中释放能量
(1) 实验过程
(2)实验结果:甲瓶内萌发的活种子,经过一段时间的呼吸作用,温度明显高于乙瓶煮熟的死种子,说明呼吸作用会释放能量。
2.实验:种子萌发过程中释放二氧化碳
(1)实验过程
(2)实验结果:瓶内萌发的活种子,经过一段时间的呼吸作用产生了大量二氧化碳,打开阀门后,使试管内原本澄清的石灰水变浑浊,说明呼吸作用会产生二氧化碳。
3.实验:种子萌发过程中吸收氧气
(1)实验过程
(2)实验结果:甲瓶内萌发的活种子,经过一段时间的呼吸作用,消耗掉了瓶内的氧气,使蜡烛无法继续在瓶内燃烧,而乙瓶中已经煮熟的死种子,并没有消耗瓶内的氧气,蜡烛得以继续燃烧,这说明呼吸作用会消耗氧气。
补充:燃烧,是一种典型的化学反应,主要反应物为氧和碳。
[例1]【新特色·教材变式】(2025北京西城)将等量萌发的种子与干燥的种子分别装入甲、乙两个保温瓶中,测量两个保温瓶内的温度,确保实验开始时温度相同,塞紧瓶塞。一段时间后,再次测量两个保温瓶内温度,如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.甲保温瓶内的热量来自种子的呼吸作用
B.甲保温瓶内的温度上升比较多
C.甲保温瓶中的氧气含量减少更多
D.乙保温瓶中的种子不进行呼吸作用
[例2]【新课标·探究实践】(2025湖北武汉黄陂期中)如图所示,玻璃瓶里装着萌发的黄豆种子,试管里装有澄清的石灰水。开始时,玻璃瓶和试管之间的阀门关闭,一段时间后取下棉花,通过漏斗往瓶子里注入清水并打开阀门,不久发现澄清的石灰水变浑浊。以下有关说法错误的是( )
A.萌发的黄豆种子在玻璃瓶里进行呼吸作用
B.澄清的石灰水变浑浊说明种子萌发时释放出二氧化碳
C.种子萌发过程中释放的能量会使瓶内的温度升高
D.种子萌发过程中将有机物分解时不需要氧气
必会知识三 呼吸作用原理的应用
1. 提升呼吸作用强度:在农业生产中,农田松土可以增强植物根部细胞的呼吸作用速率,加速植物体对水和无机盐的运输,从而提高产量。
2. 降低呼吸作用强度:在食物储藏方面,通常通过降低湿度、温度和氧浓度,来达到保存食物的目的。
[例1](2025江苏苏州中考)气雾栽培是利用喷雾装置将营养液雾化后直接喷施到植物根系的一种无土栽培技术,如图所示。根系直接与空气接触,有利于植物的根进行( )
A.光合作用
B.呼吸作用
C.蒸腾作用
D.吸收作用
[例2]【新特色·生活情境】(2025湖南邵阳)冬天打过霜的蔬菜吃起来特别甜,经检测发现打过霜的蔬菜中葡萄糖含量显著升高。对此现象的解释中,符合科学道理的是( )
A.打过霜的蔬菜不再消耗葡萄糖
B.低温时蔬菜的呼吸作用减弱
C.低温时蔬菜的光合作用增强
D.打过霜的蔬菜更易吸收土壤中的葡萄糖
必会知识四 呼吸作用与光合作用的对比
比较项目
光合作用
呼吸作用
区别
部位
叶绿体
线粒体(主要位置)
条件
光照
无需条件
原料
二氧化碳+水
有机物+氧气
产物
有机物+氧气
二氧化碳+水+能量
能量转化
合成有机物储存能量
分解有机物释放能量
联系
光合作用合成的有机物,是呼吸作用分解的有
机物的根本来源,呼吸作用释放的能量正是光合作
用储存在有机物中的能量。
[例1](2025黑龙江齐齐哈尔)如图中的①、②分别代表某植物细胞内的两个生理活动,甲、乙分别为该细胞的某种结构。下列叙述错误的是( )
A.植物的每个细胞都能进行①、②过程
B.甲是线粒体,①过程能够分解有机物
C.乙是叶绿体,②过程需要有光才能进行
D.①和②过程既有物质变化又有能量变化
[例2]【新课标·科学思维】(2025江苏南京)学习了绿色植物的光合作用和呼吸作用后,小延同学设计了如图甲、乙两个装置(氢氧化钠溶液可以吸收环境中的二氧化碳,二氧化碳缓冲液可以补充环境中的二氧化碳)进行相关实验,图丙为图乙内植物释放氧气的量随光照强度变化的曲线。下列叙述错误的是( )
A.在黑暗条件下,图甲中的红色液滴向右移动
B.在图丙的A点光照强度下,图乙中的红色液滴不移动
C.在图丙的B点光照强度下,图乙中的红色液滴向右移动
D.在黑暗条件下,图甲中的红色液滴在单位时间内移动的距离可代表呼吸作用速率
难点知识一 呼吸作用与呼吸运动的区别与联系
呼吸运动与呼吸作用是生命活动中两个本质不同但又紧密协作的过程。区别在于,呼吸运动是生物体与外界进行气体交换的宏观物理过程,通过呼吸器官(如肺)的机械动作实现氧气吸入和二氧化碳排出;而呼吸作用是细胞内的微观化学反应,在线粒体中将有机物氧化分解以释放能量(ATP)。它们的联系则构成了一个完整的生命支持循环:呼吸运动为呼吸作用提供了必需的氧气原料,并清除了其产生的二氧化碳废物;反过来,呼吸作用释放的能量又为驱动呼吸运动的肌肉收缩等活动提供了动力。二者通过循环系统高效连接,共同维持着生物体的气体交换与能量代谢平衡。
名师点睛
28.如下图为人体进行气体交换示意图,a、b分别表示一种气体,①②③表示气体交换的过程。下列叙述错误的选项是( )
A.a表示氧气, b表示二氧化碳
B.①过程为肺与外界的气体交换
C.过程②③是通过气体扩散实现的
D.经过③后血液中氧含量增加
难点知识二 无氧呼吸
无氧呼吸,也称厌氧呼吸,是指细胞在无氧气(O₂)参与的条件下,将有机物(主要是葡萄糖)进行不彻底的氧化分解,释放少量能量并生成不同代谢产物的过程。
无氧呼吸的意义与适应
1.提供紧急能量:对于需氧生物(如人类),在氧气供应不足时(如剧烈运动),肌肉细胞通过乳酸发酵快速获取ATP,是一种应急机制,但效率低且产物乳酸会导致疲劳。
2.某些生物的生存方式:对于专性厌氧菌(如破伤风杆菌、部分肠道细菌),无氧呼吸是其唯一的能量获取方式,氧气对其反而有毒害作用。
3.工业与食品应用:利用酵母菌的酒精发酵来酿酒、制作面包;利用乳酸菌的乳酸发酵来制作酸奶、奶酪、泡菜、青贮饲料。
1.【新情境】果实采收后放置一段时间会出现呼吸高峰,这是果实成熟的标志。如图为不同温度条件下果实呼吸速率与贮藏时间的关系,下列说法不正确的是( )
A.6℃条件更有利于果实贮藏
B.12℃条件下贮藏的果实最先成熟
C.贮藏过程中,果实细胞内有机物分解释放能量
D.随着贮藏时间的延长,果实的呼吸速率最终会减弱
2.【新情境】蒲城酥梨细脆多汁,酸甜爽口,深受大家喜爱。下列储存酥梨的方案中,不合理的是( )
A.向仓库通入适量二氧化碳 B.降低仓库内的氧气含量
C.适当升高仓库内的温度 D.将酥梨制作成罐头
3.在国家作物种质库里,储存着来自全国各地的作物种子。种质库里适于保存作物种子的条件是( )
①高温 ②低温 ③干燥 ④潮湿 ⑤空气流通 ⑥密封
A.①④⑤ B.①③⑥ C.②③⑥ D.②④⑤
4.【新情境】植物炭疽病是由真菌感染引起的,当真菌侵袭叶子时,会破坏叶绿体的功能,导致叶绿素合成受阻,进而引发叶片黄化,影响植物生长。植物炭疽病主要影响植物的生理过程是( )
A.蒸腾作用 B.呼吸作用 C.光合作用 D.运输作用
5.【新情境】为了探究绿色植物和种子的生命活动,某兴趣小组的同学设计并实施了以下实验。下列相关叙述正确的是 ( )
A.图一甲蜡烛熄灭说明种子呼吸作用产生了二氧化碳
B.图二在实验前选叶遮光,遮光部分为对照组
C.图三实验装置收集到的气体可使带火星的木条复燃,
说明光合作用释放了氧气
D. 取图四中A、B叶片脱色漂洗后染色,B变蓝,A不变蓝
6.某同学探究植物的呼吸作用,设计了下图的实验装置,遮光一段时间后,红墨水会( )
A.向左移动 B.向右移动
C.静止不动 D.先向左后向右
7.下列说法正确的是( )。
A.糖类和蛋白质是人体重要的能源物质 B.人体所需能量约70%来源于脂肪
C.糖类是人体内贮存能量的物质 D.人体产生的部分能量用于维持体温
8.【新情境】和田大枣,新疆维吾尔自治区和田地区特产,中国国家地理标志产品。关于和田大枣甜度高的原因的分析,错误的是( )
A.沙质土壤,利于根向深处生长
B.土地肥沃,有利于进行蒸腾作用
C.白天温度高、日照时间长,光合作用增强
D.晚间气温低,降低了呼吸作用对有机物的消耗
9.呼吸作用是生物的共同特征,其根本原因在于( )
A.生命活动每时每刻都需要氧气
B.呼吸作用释放的能量是生命活动所必需的
C.呼吸作用产生的水是生命活动所必需的
D.生命活动产生的二氧化碳必须及时排出
10.玉米是东北的主要农作物之一,你认为贮藏玉米的最佳环境条件是( )
A.高温、潮湿 B.低温、潮湿 C.低温、干燥 D.高温、干燥
11.将燃烧的蜡烛分别放入甲、乙两瓶,观察到甲瓶的蜡烛熄灭,乙瓶蜡烛继续燃烧,该实验证明种子的呼吸作用( )
A.消耗了二氧化碳 B.消耗了氧气
C.产生了水 D.消耗了能量
12.呼吸是生命的标志。下列有关植物体呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.植物只在黑夜进行呼吸作用
B.植物只在白天进行呼吸作用
C.植物在白天和黑夜都进行呼吸作用
D.植物在光照不足的情况下进行呼吸作用
13.如图是绿色植物生理活动示意图,下列说法错误的是( )
A.若a表示二氧化碳,b表示氧气,则此过程表示植物的光合作用
B.若a表示氧气,b表示二氧化碳,它们都是通过气孔进出叶片的
C.若c表示水分,则它在植物体内上升的动力主要来自蒸腾作用
D.若d表示有机物,则它通过导管向下运输
14.【传统文化】我国北方乡村地区的人们会在地窖中储存大量蔬菜来度过寒冷的冬天。若地窖密封时间较长,人进入前需要先通风,这是因为地窖中植物的呼吸作用产生了大量( )
A.二氧化碳 B.一氧化碳 C.氧气 D.氮气
15.【新考法】在“互联网+新农业应用”中,通过控制系统对大棚内的温度、水分、二氧化碳等实时监控,为西瓜提供最佳的生长环境。以下相关措施与光合作用原理无关的是( )
A.合理密植,使西瓜植株叶片充分接受光照,提高光能利用效率
B.阴雨连绵的天气,棚内采取人工照明适度增加光照强度和时间
C.在大棚内安装二氧化碳发生装置,适时适当提高二氧化碳浓度
D.夜间适当降低棚内温度,减弱呼吸作用强度、减少有机物消耗
16.【新情境】温室是栽培植物的常用设施,一般都配有温控系统、通风系统、监测系统等系统。如图为某段时间温室内氧含量的变化曲线,下列相关叙述正确的是( )
A.a点时,呼吸作用中断,光合作用开始
B.b点时,呼吸作用强度等于光合作用强度
C.c点时,光合作用强度小于呼吸作用强度
D.d点有机物的储存量小于e点的储存量
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