内容正文:
第二单元
细胞物质的运输、能量的供应和利用
第7课 细胞呼吸
考点1 细胞呼吸的过程及影响因素
回顾课本,梳理考点
判断正误,测试基础
例析考向,总结方法
题型突破,真题体验
一、有氧呼吸
1.定义
指细胞在____的参与下,通过________的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生_____和水,释放能量,生成大量______的过程。
氧
多种酶
CO2
ATP
2.主要场所——线粒体
外膜
内膜
嵴
基质
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一、有氧呼吸
3.过程
反应阶段 变化 场所
物质变化 能量释放
原料 产物
1 葡萄糖 丙酮酸、_________ 少量 ____________
2 ____________ __________、大量 [H] 少量 线粒体基质
3 [H] 、氧气 水 ______ ____________
少量 [H]
细胞质基质
丙酮酸、水
二氧化碳
大量
线粒体内膜
4.总反应式
结合有氧呼吸三个阶段的反应式,归纳:____________________________________________
C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量
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一、有氧呼吸
5.有氧呼吸与燃烧的比较
作用条件 能量释放 能量去向
有氧呼吸 温和 逐步释放 部分储存______中
体外燃烧 剧烈 一下子释放 全部热能散失
ATP
6. 1 mol 葡萄糖彻底氧化分解,共释放出______ kJ 的能量,其中有 977.28 kJ 左右的能量储存在______中,其余的能量以______形式散失。
2 870
ATP
热能
3.发酵:微生物的__________也叫发酵,产生酒精的叫__________,产生乳酸的叫__________。
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二、无氧呼吸
1.场所:____________
细胞质基质
2.过程:(1)同有氧呼吸第一步反应;(2) 2C3H4O3+4[H]→ ________________(或_________)。
2C2H5OH+2CO2
2C3H6O3
无氧呼吸
酒精发酵
乳酸发酵
4.细胞呼吸
发生场所 ________
实质 有机物的__________
物质变化 有机物生成CO2 或其他产物
能量变化 释放能量并生成______
细胞内
氧化分解
ATP
(2) ______呼吸作用,减少有机物消耗。如储藏果实、蔬菜。
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三、细胞呼吸原理的应用
1.生活中应用:馒头、面包、泡菜等食品的制作。
2.__________中应用:青霉素、味精、酒精、醋的生产。
工业生产
3.农业生产中应用:
(1) ______呼吸作用,有利于作物生长。如中耕松土、适时排水。
促进
减弱
1.酿酒、做面包都利用酵母菌进行无氧呼吸的原理。( )
2.有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失。( )
3.有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中。( )
4.有氧呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要 O2 参与。( )
5.在线粒体基质中 [H] 与 O2 结合生成水。( )
6.无氧呼吸不需要 O2 的参与,该过程最终有 [H] 的积累。( )
7.肺炎链球菌无线粒体,但能进行有氧呼吸。( )
8.破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖,较深的伤口需进行清理、注射破伤
风抗毒血清等。( )
9.某同学剧烈运动后感到肌肉酸痛,主要原因是肌细胞无氧呼吸产生并大量积累了酒
精。( )
10. 植物无氧呼吸的产物为 CO2 和酒精,但也有例外,如玉米的胚、马铃薯的块茎和甜菜的块根无氧呼吸的产物为乳酸。( )
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√
×
×
×
×
√
√
√
√
√
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考向一 有氧呼吸的过程
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考向一 有氧呼吸的过程
1.总反应式 能量
2.有氧呼吸的实质
(1)物质变化:有机物→无机物( CO2 和 H2O )。
(2)能量变化:有机物中稳定的化学能→热能和ATP中活跃的化学能。
3.有氧呼吸过程中元素的来源和去路
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考向一 有氧呼吸的过程
有氧呼吸的易错点
(1)误认为葡萄糖进入线粒体内被彻底氧化分解。
(2)能量不可写成ATP,ATP是物质。有氧呼吸的能量大部分以热能散失,少量转移到ATP中。
(3)误认为有氧呼吸一定需要线粒体,没有线粒体的原核生物也能进行有氧呼吸,其场所是细胞质和细胞膜上。
(4)误认为人和动物细胞都进行有氧呼吸,无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸,如哺乳动物成熟红细胞和蛔虫等。
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考向一 有氧呼吸的过程
典例1 如图表示有氧呼吸过程,下列有关说法正确的是( )
A.①②④中数值最大的是①
B.③代表的物质名称是氧气
C.线粒体能完成图示全过程
D.原核生物能完成图示全过程
[解析] 本题考查的是有氧呼吸过程中能量和物质的变化。图中①②④表示有氧呼吸三个阶段产生的能量,其中[H]+O2反应的④过程释放能量最多。而作为反应物的 O2参与的是第三阶段,是图中⑤,图中③是另一种反应物水。线粒体只能完成有氧呼吸的二、三阶段。具有与有氧呼吸有关的酶的原核生物如蓝细菌可完成有氧呼吸的全过程。
D
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考向一 有氧呼吸的过程
变式训练1 下图是有氧呼吸过程的图解。请据图回答下列问题。
(1) 图中②③所代表的物质分别是________、____。
(2) 图中④、⑤、⑥阶段中,____阶段释放能量最多。
⑥
(3) 图中④、⑤、⑥阶段所发生的具体场所分别是_______________、_______________、_______________。
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
丙酮酸
O2
(4)1 mol葡萄糖经过图示过程后约释放2 870 kJ能量,其中大约 1 892.72 kJ 的能量以热能散失,其余的能量转换为ATP中________________能。
(活跃的)化学
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
1.无氧呼吸的过程
(1)场所:全过程都是在细胞质基质中进行的。
(2)过程
项目 反应过程
第一阶段(与有氧呼吸第一个阶段完全相同) C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量
无氧呼吸只在第一阶段产生ATP和[H]
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
1.无氧呼吸的过程
项目 反应过程
第二阶段 产生酒精 2C3H4O3+4[H]2C2H5OH(酒精)+2CO2
大多数植物、酵母菌等
产生乳酸 2C3H4O3+4[H]2C3H6O3(乳酸)
高等动物、乳酸菌和少数植物器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等)
总反应式 酒精发酵 C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+ 少量能量
乳酸发酵 C6H12O6<m>2C3H6O3(乳酸)+少量能量
不同生物或同种生物不同器官甚至不同时期的无氧呼吸产物不同的原因。
①直接原因:酶不同。
②根本原因:基因不同,或基因选择性表达。
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
2.生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解
(1)图中A是丙酮酸,其产生的部位是细胞质基质。
(2)反应①②③④中,必须在有氧条件下进行的是②,可在人体细胞中进行的是①②④。
(3)苹果贮藏久了,会有酒味产生,其原因是发生了图中①③过程;而马铃薯块茎贮藏久了却没有酒味产生,其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中①④过程。
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
2.生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解
(4)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?
种子在有氧呼吸过程中产生了水。
(5)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?
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。
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
3.归纳总结细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系
(1)反应式
①有氧呼吸: 能量。
②无氧呼吸: 少量能量;
少量能量。
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
(2)有氧呼吸和无氧呼吸(酒精)各种物质间的比例
①有氧呼吸:C6H12O6 : O2 : CO2=1:6:6 。
②无氧呼吸:C6H12O6 : CO2 : C2H5OH=1:2:2 或 C6H12O6 : C3H6O3=1:2 。
③消耗等量的葡萄糖时需要的 O2 和产生的CO2 的物质的量:有氧呼吸需要的 O2: 有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2 之和 =3:4 。
④产生等量的 CO2 时消耗的葡萄糖的物质的量:无氧呼吸 : 有氧呼吸 =3:1。
3.归纳总结细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
判断细胞呼吸方式的三大依据
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O2 浓度影响细胞呼吸的曲线分析
(1)图中各点表示的生物学意义
Q点:不耗O2,产生 CO2⇒只进行无氧呼吸;
P点:耗 O2 量=产生 CO2量 ⇒只进行有氧呼吸;
QP段(不包含 Q、P点):产生 CO2量大于耗 O2量 ⇒ 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸;
R点:产生 CO2 量最少 ⇒组织细胞的细胞呼吸最弱,有机物消耗量最少。
考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
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(2)在保存蔬菜、水果时,应选择 R 点对应的 O2 浓度,即低氧而不是无氧环境。
(3)AB段长度 =BC 段长度,说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放 CO2量相等,则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量为无氧呼吸消耗葡萄糖量的 1/3。
O2 浓度影响细胞呼吸的曲线分析
考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
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O2 浓度影响细胞呼吸的曲线分析
某科学兴趣小组以酵母菌作为实验材料,以葡萄糖作为能量来源,在一定条件下,通过控制氧气浓度的变化,得到了酵母菌进行细胞呼吸时二氧化碳产生速率(Ⅰ)、氧气消耗速率(Ⅱ)以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线,实验结果如图所示, t1 时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合, S1 、S2 、S3 、 S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验,实验装备和条件不变,得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是 ( )
考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
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O2 浓度影响细胞呼吸的曲线分析
A. t1 时刻,氧气浓度较高,无氧呼吸消失
B.如果改变温度条件,t1 会左移或右移,但是 S1 和 S2 的值始终相等
C.若 S2:S3=2:1 , S4:S1=8:1 时, O∼t1 时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为 2:1
D.若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合,则 O∼t1 时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等
√
考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
1.不是所有植物细胞无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳,玉米胚、甜菜块根、马铃薯块茎等植物细胞无氧呼吸的产物是乳酸。人体细胞无氧呼吸产物是乳酸,因此人体细胞产生二氧化碳只能通过有氧呼吸。
2.无氧呼吸只有第一阶段释放能量,第二阶段不释放能量。无氧呼吸葡萄糖中能量大部分储存在酒精或乳酸中,少部分释放。
3.有氧条件下葡萄糖中能量的去向有两个:大部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中。无氧条件下葡萄糖中能量的去向有三个:①未释放的能量储存在酒精或乳酸中;②释放的能量大部分以热能的形式散失;③释放的能量少部分储存在ATP中。
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
典例2 (2022·湖北重点高中模拟)人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种,快肌纤维几乎不含有线粒体,与短跑等剧烈运动有关;慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是 ( )
A.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、 [H] 和ATP
B.消耗等摩尔葡萄糖,快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP少
C.短跑时,快肌纤维中ATP的消耗速率远高于它的合成速率
D.慢跑时,慢肌纤维产生的ATP主要来自线粒体内膜
C
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
变式训练2 甲图为某种植物的非绿色器官不完整的细胞呼吸示意图,乙图为线粒体结构模式图。请据图回答:
甲
乙
(1)甲图中 X 代表的物质是________,E代表的物质可能是_______________。
丙酮酸
酒精和二氧化碳
(2) 甲图中有氧呼吸的途径是__________,其中产生能量最多的是___阶段(填字母)。
A、C、D
D
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
变式训练2 甲图为某种植物的非绿色器官不完整的细胞呼吸示意图,乙图为线粒体结构模式图。请据图回答:
甲
乙
(3)甲图中C、D阶段发生的场所依次对应于乙图中的________(填序号)。
②、①
(4)A阶段与 E 物质产生阶段的反应属于__________,写出有关的反应式
_______________________________________________。
无氧呼吸
少量能量
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考向二 无氧呼吸的过程、细胞呼吸两种方式的比较
(5)丙图为该器官在不同氧浓度下 CO2的释放量和 O2 吸收量的变化。则图中曲线说明无氧呼吸强度与 O2 浓度之间的关系是_______________________________________。实线和虚线相交于C点,则B点进行
__________________________(填“无氧呼吸和有氧呼吸”“无氧呼吸”或“有氧呼吸”)
无氧呼吸强度随 O2 浓度的升高而逐渐减弱
无氧呼吸和有氧呼吸
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考向三 细胞呼吸原理的应用
影响细胞呼吸的环境因素
环境
因素 温度 O2 浓<m>度 CO2浓 度 含水量
原理 温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率 O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸过程有抑制作用 CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行 一定范围内,细胞中自由水含量越多,代谢越旺盛,细胞呼吸越强
图像
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考向三 细胞呼吸原理的应用
环境因素 温度 O2 浓度 CO2浓度 含水量
应用 储存水果、蔬菜时应选取零上低温;温室栽培,应增大昼夜温差 选用透气的消毒纱布包扎伤口,抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸;作物栽培中及时松土,保证根的正常有氧呼吸;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,防止酒精毒害根部 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 粮食储存前要进行晒
干处理,目的是降低
粮食中的自由水含量,降低细胞呼吸强
度,减少储存时有机
物的消耗;水果、蔬
菜储存时保持一定的
湿度
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考向三 细胞呼吸原理的应用
内共生假说
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考向三 细胞呼吸原理的应用
典例3 买罐头食品时,发现罐头盖上印有“如发现盖子鼓起,请勿选购”的字样。引起盖子鼓起最可能的原因是( )
A.需氧型细菌细胞呼吸,产生 CO2 和 H2O
B.微生物细胞呼吸,产生 CO2 和 C2H5OH
C.乳酸菌细胞呼吸,产生 CO2 和乳酸
D.酵母菌细胞呼吸,产生 CO2 和 H2O
[解析] 需氧型细菌只进行有氧呼吸,产生CO2 和 H2O ,而罐头内是无氧环境,A错误;微生物进行无氧呼吸,可产生 CO2 和 C2H5OH ,B正确;乳酸菌进行无氧呼吸只产生乳酸,不生成 CO2 ,不会引起盖子鼓起,C错误;酵母菌进行无氧呼吸产生 CO2 和 C2H5OH ,进行有氧呼吸产生 CO2 和 H2O ,D错误。
B
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考向三 细胞呼吸原理的应用
变式训练3 下列有关细胞呼吸的应用,错误的是( )
A.提倡有氧运动,避免肌细胞产生大量乳酸
B.创可贴要透气,促进伤口细胞有氧呼吸有利于伤口愈合
C.马铃薯块茎应低氧条件贮存,减少厌氧呼吸产生乳酸
D.中耕松土有利于有氧呼吸,促进植物根细胞对土壤中离子的吸收
[解析] 提倡有氧运动,避免肌细胞因缺氧而进行无氧呼吸,从而产生大量乳酸,A正确;创可贴要透气,目的是抑制厌氧菌(如破伤风杆菌)的繁殖,B错误;马铃薯块茎应低氧条件贮存,减少厌氧呼吸产生乳酸,C正确;中耕松土有利于有氧呼吸,有氧呼吸能释放大量的能量,从而促进植物根细胞对土壤中离子的吸收,D正确。
B
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例析考向,总结方法
题型突破,真题体验
1.下列有关呼吸作用的叙述,正确的是( )。
A.真核细胞的线粒体能够利用葡萄糖进行有氧呼吸生成 CO2 和水
B.无氧呼吸过程中,葡萄糖中的大部分能量都以热能的形式散失
C.花生种子萌发时如只进行有氧呼吸,吸收 O2 的量会大于释放的 CO2 量
D.只进行无氧呼吸的细胞无线粒体,有线粒体的细胞只进行有氧呼吸
C
2.下图表示有氧呼吸过程,下列有关说法正确的是( )。
A.①②④中数值最大的是①
B.③代表的物质是氧气
C.①②产生的场所是线粒体
D.某些原核生物能完成图示全过程
D
$