内容正文:
考情分析
考点 由高考知核心知识点 预测
细胞呼吸的原理和应用 考点一:探究酵母菌细胞呼吸的方式(3年10考,全国卷3年1考) (2023·浙江)酵母菌呼吸方式
(2022·江苏)酵母菌呼吸方式
(2022·重庆)酵母菌呼吸方式 题型:选择题、解答题
内容:
(1)主要呼吸作用的类型、或结合课本其他基础实验考查课本内结本实验知识
(2)常结合物质出入细胞方式、光合作用、生物技术等综合考查
考点二:细胞呼吸的方式及过程(3年40考,全国卷3年4考)
(2024·甘肃、2024·安徽)呼吸作用的过程
(2023·广东、2023·浙江、2023·山东、2023·全国)呼吸作用的过程
(2022·全国、2022·浙江、2022·山东、2022·北京)呼吸作用的过程
考点三:细胞呼吸的影响因素及应用(3年38考,全国卷3年3考) (2024·山东、2024·广东、2024·安徽)细胞呼吸的影响因素
(2023·湖南)呼吸作用的应用
(2023·山东)细胞呼吸的影响因素
(2022·海南)呼吸作用的应用
实验5 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1
科学方法系列7 对比实验
2
细胞呼吸的方式和过程
3
细胞呼吸类型的判断及相关计算
4
细胞呼吸的影响因素及其应用
5
第8讲 细胞呼吸
目录
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
O2
O2
CO2
CO2
肺泡
细胞呼吸
毛细血管
O2
呼吸
呼吸: 机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
【注意】呼吸≠细胞呼吸
实验5 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.概念: 是指________在________经过一系列的__________,生成
__________或其他产物,释放______并生成_____的过程。
2.类型: ______呼吸和______呼吸。
有机物
细胞内
氧化分解
二氧化碳
能量
有氧
无氧
一. 细胞呼吸
1. 实验原理
(1)酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌为 型微生物,其细胞呼吸方式为 。
(2)细胞呼吸产物的检测
②酒精的检测:
在 条件下,橙色的 溶液会与酒精发生化学反应,变成 。
兼性厌氧
有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
酸性
重铬酸钾
灰绿色
实验5 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1. 实验原理
实验5 探究酵母菌细胞呼吸的方式
(3)实验变量
自变量: ____________。
因变量: _____________________________。
CO2的多少检测指标:
_________________________________________________________。
无关变量: ________________等,要遵循______原则。
氧气的有无
产生CO2的多少及是否生成酒精
澄清石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变黄色的时间长短
温度、试剂用量
等量
2. 实验步骤
(1)配制酵母菌培养液
①葡萄糖溶液煮沸的目的:
加热杀死杂菌;排除其他微生物的呼吸作用。
②葡萄糖溶液煮沸后冷却的目的:
防止酵母菌体在高温下死亡。
(2)设计对比实验
①图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是:
让酵母菌将瓶中氧气耗尽,保证通入澄清石灰水的是无氧呼吸产生的CO2。
去除空气中的CO2,避免对实验结果的干扰。
②图乙中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是:
3.产物检测与实验现象
4.实验结论
(2)酵母菌在有氧条件下进行 ,产生大量的 ,在无氧条件下进行 ,无氧呼吸的产物有 和 。
有氧呼吸
CO2和水
无氧呼吸
酒精
CO2
条件 澄清石灰水的变化/
出现变化的快慢 重铬酸钾—
浓硫酸溶液
甲组(有氧) 无变化
乙组(无氧) 出现_________
灰绿色
变混浊程度高/快
变混浊程度低/慢
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
【深挖教材】
1. 实验设计需遵循对照原则,此实验为何不设置对照组?
此实验为对比实验,对比实验不设对照组,而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对照得出实验结论。
2.若通过比较两装置相同时间内溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化,能否判断酵母菌的呼吸方式?
能
有氧呼吸比无氧呼吸产生更多的CO2,可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄的时间短于无氧呼吸所需的时间。
3.由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
【检测】判断正误
(1)在酸性条件下,乙醇可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。( )
(2)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水是否变混浊判断细胞呼吸的方式。( )
(3)探究细胞呼吸方式的实验中可用绿色植物代替萌发的种子。( )
(4)探究酵母菌呼吸方式过程中,将装有酵母菌培养液的锥形瓶连接后即可进行实验。( )
×
×
√
×
CO2
混浊程度
无氧呼吸时,先密封放置一段时间
11
科学方法系列7 对比实验
对比实验是设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,
来探究某种因素与实验对象的关系。对比实验一般不需要单独的对
照组。
科学方法系列7 对比实验
1.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鲁宾和卡门用同位素示踪的
方法研究光合作用中氧气来源的实验 ③赫尔希和蔡斯采用放射性
同位素标记 噬菌体侵染细菌的实验 ④恩格尔曼用水绵、需氧细
菌等材料做实验发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 ⑤
科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接实验 ⑥探究温度对酶
活性的影响 ⑦质壁分离实验中探究洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液
的大致浓度
科学方法系列7 对比实验
① 探究酵母菌细胞呼吸方式
设有氧(实验组)与无氧(对照组),直接对比产物差异,典型对比实验。
② 鲁宾和卡门的同位素实验
分别标记H₂O(组1)和CO₂(组2),对比O₂来源,实验组间对照。
③ 赫尔希和蔡斯的噬菌体实验
标记蛋白质(S)和DNA(P),两组互相对照,明确对比遗传物质作用。
④ 恩格尔曼的水绵实验
不同光波区域(如红光、蓝紫光)处理,通过细菌聚集位置推断光反应效率,隐含对比实验(不同光条件组间比较)。
科学方法系列7 对比实验
⑤ 伞藻嫁接实验
交换细胞核,对比伞帽形态,直接验证细胞核作用,实验组间对照。
⑥ 温度对酶活性的影响
设置不同温度梯度(如0℃、37℃、100℃),通过各组反应速率差异得出结论。若视为多组互相比对(而非仅与“最适温度”对照),则符合对比实验。
⑦ 质壁分离测细胞液浓度
不同浓度外界溶液处理,通过细胞形态变化推断细胞液浓度。若将各浓度组视为相互对照(而非仅与初始状态对照),则符合对比实验。
考点一 细胞呼吸的方式和过程
一. 有氧呼吸
1.概念: 细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机
物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量 的过程。
能进行有氧呼吸的细胞
场所
底物
含有有氧呼吸相关酶的细胞;真核生物细胞并非都能进
行有氧呼吸,如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能
进行无氧呼吸;原核生物无线粒体,但有些原核生物含
有有氧呼吸相关的酶也可进行有氧呼吸。
真核细胞: 细胞质基质和线粒体(主要场所)
原核细胞: 细胞质基质和细胞膜
底物为有机物,包括糖类、脂肪、蛋白质等
考点一 细胞呼吸的方式和过程
与体外燃烧的不同: 有氧呼吸过程较_______;有机物中的能量经过一系
列的化学反应__________;这些能量有相当一部分储存在_____中。
温和
逐步释放
2. 线粒体结构
ATP
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
基质
分布有氧呼吸的酶
3. 线粒体适应于有氧呼吸的主要特点:
(1)线粒体内膜向内折叠形成嵴, 大大增加了线粒体的内膜表面积;
(2)线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
考点一 细胞呼吸的方式和过程
4. 有氧呼吸的过程与场所
细胞质基质
少量能量
线粒体基质
少量能量
线粒体内膜
大量能量
(合成2个ATP)
(合成2个ATP)
(合成28ATP)
考点一 细胞呼吸的方式和过程
【检测】①有氧呼吸过程中,水的利用发生在第 阶段,水的产生发生在第 阶段,氧的利用发生在第 阶段,CO2的产生发生在第 阶段。因此,CO2中的氧来自 ,生成物水中的氧来自 。
②有氧呼吸过程中在线粒体内进行的有第 阶段,释放能量最多的是第 阶段。
③有氧呼吸过程中能产生[H]的步骤有第 阶段,产生的[H]的作用是 。
二
三
三
二
葡萄糖和水
O2
二、三
三
一、二
与氧气结合形成水,并释放大量能量
考点一 细胞呼吸的方式和过程
(必修 “思维训练”)科学家就线粒体的起源,提出了一种解释:
有一种真核细胞吞噬了原始的__________,二者在共同繁衍的过程
中,__________进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
需氧细菌
需氧细菌
(1) [H]是指______________________。
NADH (还原型辅酶Ⅰ)
(2) 写出有氧呼吸的总反应简式并标出各种元素的来源和去路。
考点一 细胞呼吸的方式和过程
5. 能量的释放与去向
①有氧呼吸 个阶段都释放能量,产生ATP。
②细胞呼吸释放的能量大部分以 形式散失,少部分转移到 中。
3
热能
ATP
1moL
C6H12O6
能量
(2870kJ)
大部分1892.72kJ以热能形式散失
(约66%)
小部分977.28kJ储存在ATP中
(约34%)
有氧 呼吸
考点一 细胞呼吸的方式和过程
二. 无氧呼吸
1.概念: 在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过________
分解,释放______能量的过程。
不完全
少量
2. 无氧呼吸
(1)场所: ____________。
(2)条件: 无氧和多种酶。
(3)过程
第一阶段: 与有氧呼吸__________完全相同。
细胞质基质
第一阶段
考点一 细胞呼吸的方式和过程
A.乳酸发酵
酶
2C3H6O3(乳酸)
B.酒精发酵
酶
2C2H5OH(酒精)
+2CO2
2C3H4O3+4[H]
2C3H4O3+4[H]
2. 无氧呼吸
第二阶段: 丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成______________,或转化成________。
CO2和酒精
乳酸
(第二阶段为丙酮酸不彻底分解)
无氧呼吸的第二阶段不再释放能量。
考点一 细胞呼吸的方式和过程
(4)无氧呼吸的总反应式:
C6H12O6
酶
2 C3H6O3
(乳酸)
+ 少量能量
如: 动物、乳酸菌、高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等)
C6H12O6
2 C2H5OH
(酒精)
+ 2CO2+少量能量
酶
如: 大多数植物、酵母菌
考点一 细胞呼吸的方式和过程
(5)无氧呼吸能量的释放与去向
①只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP。
②葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或乳酸中
1moL
C6H12O6
释放的能量
(196.65kJ)
大部分136.57kJ以热能形式散失
(约69%)
小部分61.08kJ储存在2ATP中
(约31%)
无氧 呼吸
考点一 细胞呼吸的方式和过程
(6)不同生物无氧呼吸产物不同的直接原因和根本原因
乳酸
酒精
【特别提醒】
(2)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是:
(3)有氧呼吸与无氧呼吸产物最大的区别是:
(4)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸,
无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。
有氧呼吸有水生成,而无氧呼吸无水生成。
如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。
(1)若分解底物均为葡萄糖,则人在剧烈运动和静息状态下CO2产生量与O2吸收量大小关系是否相同?CO2产生场所有无变化?为什么?
相同。
无变化。
因为人在无氧呼吸时不产生CO2,
只有有氧呼吸时在线粒体基质中产生CO2。
28
(5)原核生物无线粒体,但有些原核生物仍可进行有氧呼吸,如蓝细菌、硝化细菌等,为什么?
(6)人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是 ;酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是 。
(7)有氧呼吸的底物主要是葡萄糖,但脂肪、蛋白质等也可作底物进行细胞呼吸。
因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。
线粒体
线粒体和细胞质基质
当脂肪作为底物时,因为含C、H比例比较高,单位质量的耗氧量多,因此吸收的O2量大于产生的CO2量。
底物是葡萄糖,有氧呼吸消耗的O2量才等于产生的CO2量。
29
考点一 细胞呼吸的方式和过程
(必修 正文拓展)所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能
量,细胞呼吸还被称为细胞代谢的枢纽,原因是 _______________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________ 。
细胞呼吸的中间
产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质,非糖物质代谢形成的某
些物质可以形成葡萄糖,糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细
胞呼吸过程联系起来
【检测】判断正误
(1)植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸。( )
(2)有氧和无氧时,酵母菌呼吸作用产物不完全相同。( )
(3)肺炎链球菌无线粒体,但能进行有氧呼吸。( )
(4)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞的有氧呼吸过程中。( )
(5)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。( )
(6)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供。( )
√
√
√
×
×
×
×
也可发生在细胞的无氧呼吸过程中
线粒体内膜
由葡萄糖分解提供, 而乳酸不能再分解供能
1.判断细胞呼吸方式的三大依据
有氧
有氧
无氧
产生乳酸
考点二 细胞呼吸类型的判断及相关计算
一. 细胞呼吸方式的判断
1.判断细胞呼吸方式的三大依据
无氧呼吸
脂质
A.若产生的CO2与酒精的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞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
【检测】种子贮藏过程中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
D
D项: 若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数;若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少。
解析:此题解题的切入点是对有氧呼吸和无氧呼吸过程的理解。由题干可知,种子呼吸作用消耗的底物为葡萄糖。有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生
6 mol CO2,无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol酒精和2 mol CO2,因此,若呼吸作用产生的CO2与酒精的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸,A项正确。有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖和6 mol O2产生6 mol CO2,因此,若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等,B项正确。产乳酸的无氧呼吸,既不消耗O2,也不产生CO2,因此,若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放,C项正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数;若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少,D项错误。
2. “液滴移动法”判断生物呼吸类型(以葡萄糖为底物)
(1)装置
(2)实验原理
NaOH溶液的作用是
,红墨水滴移动的距离代表:
。
吸收细胞呼吸产生的CO2
细胞呼吸消耗O2的量
(2)实验原理
红墨水滴移动的距离代表:
细胞呼吸产生CO2的量与吸收O2的量的差值
【(若以葡萄糖为底物)即无氧呼吸产生的CO2量】
(3)结果分析与判定
①若甲组液滴_____,乙组液滴_____,则种子只进行以葡萄糖为底物的 或同时伴随产生 ;
②若甲组液滴_____,乙组液滴_____,则种子只进行了 ;
左移
不动
不动
右移
乳酸的无氧呼吸
有氧呼吸
产酒精的无氧呼吸
(3)结果分析与判定
③若甲组液滴_____,乙组液滴______,则种子中既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸;
④若甲组液滴_____,乙组液滴______,则种子进行了以脂肪等非糖物质的为底物的有氧呼吸。
左移
右移
左移
左移
(3)结果分析与判定
⑤若甲组液滴_____,乙组液滴______,则只进行产生乳酸的
无氧呼吸;
不动
不动
(4)物理误差的校正
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差, 要设置校对组。
①当只有甲或乙一套装置时,除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外, 其余均与装置甲或乙相同)。校对组与上述实验组的数据根据“同向相减, 反向相加”的原则进行校正。
(4)物理误差的校正
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差, 要设置校对组。
①当只有甲或乙一套装置时,除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外, 其余均与装置甲或乙相同)。校对组与上述实验组的数据根据“同向相减, 反向相加”的原则进行校正。
②当只有甲、乙两套装置同时存在时,除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外, 其余均与装置乙相同。校对组与上述实验组的数据根据“同向相减, 反向相加”的原则进行校正。
【检测】不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常通过呼吸熵【RQ=(释放的CO2的体积/消耗的O2体积)】推测生物用于有氧呼吸的能源物质。下图是测定发芽种子呼吸熵的两个装置,25 ℃下经20 min后装置一、二着色液滴分别向左移动x和y(mm),请回答:
(1)装置1中加入NaOH溶液的目的是__ 。
(2)x代表 ,
y代表的 。
吸收二氧化碳
细胞呼吸消耗氧气的体积
消耗氧气和释放二氧化碳的体积之差
(4)若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ,则应将该装置放于
条件下进行?原因是 。
(5)为使测得的x和y值更精确,还应再设置另一对照装置。对照装置的容器和小瓶中应分别放入 。设对照装置的目的是 。
遮光(黑暗)
避免幼苗进行光合作用,干扰呼吸作用产生的气体量的变化
死的发芽种子和蒸馏水
用于校正装置1和装置2内因物理因素引起的气体体积变化
(3)若测得x=200 mm,y=30 mm,则该发芽种子的呼吸熵是 。
0.85
(6)按上述两装置正确操作,某同学发现开始的一段时间内装置1中的着色液滴向左移动,而装置2中的着色液滴位置却不发生改变,则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是 ,理由是
;
若发现装置1和装置2中的着色液滴均向左移动,则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是 ,理由是 。
葡萄糖
以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时,吸收的氧气量等于释放的二氧化碳量
脂肪
脂肪富含氢,在被氧化分解时吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量
考点二 细胞呼吸类型的判断及相关计算
(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置进行______
处理,将所测种子进行______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____________处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸
速率的测定。
灭菌
消毒
遮光(黑暗)
考点二 细胞呼吸类型的判断及相关计算
相关物质间量的比例关系(说明: 以葡萄糖为底物,此处的量指物
质的量)
1.释放总量有氧呼吸释放的量无氧呼吸释放 的量。
2.吸收量有氧呼吸释放 的量。
3.酒精产生量无氧呼吸释放 的量。
二. 细胞呼吸相关的计算
4. 反应式
①有氧呼吸: <m></m> 能量。
②无氧呼吸: <m></m> (酒精) <m></m> 少量能量; <m></m> (乳酸) <m></m> 少量能量。
5. 相关物质间量的比例关系(说明: 以葡萄糖为底物,此处的量指物质的量)
①有氧呼吸时, <m></m> 。
②无氧呼吸时, <m></m> : 酒精 <m></m> 或葡萄糖:乳酸 <m></m> 。
考点二 细胞呼吸类型的判断及相关计算
二. 细胞呼吸相关的计算
【检测】有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的氧气时,其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通过对表中数据分析,可得出的结论是( )
A.a 浓度时,酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B.b 浓度时,酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率
C.c 浓度时,有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D.d 浓度时,酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸
氧浓度/% a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
D
酵母菌只进行无氧呼吸
C项: c浓度时,有6÷2=3(mol)葡萄糖用于无氧呼吸,有(15-6)÷6=1.5(mol)葡萄糖用于有氧呼吸,故用于酒精发酵的葡萄糖约占66.7%,
B项: b 浓度时,有6.5÷2=3.25(mol)葡萄糖用于无氧呼吸,有(12.5-6.5)÷6=1(mol)葡萄糖用于有氧呼吸,酵母菌有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率。
呼吸速率一般用葡萄糖的消耗量来表示。
解析:酵母菌无氧呼吸时产生的C2H5OH(酒精)和CO2的量相等,故a浓度时,酵母菌只进行无氧呼吸,没有进行有氧呼吸,A项错误;b浓度时,有6.5÷2=3.25(mol)葡萄糖用于无氧呼吸,有(12.5-6.5)÷6=1(mol)葡萄糖用于有氧呼吸,酵母菌有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率,B项错误;c浓度时,有6÷2=3(mol)葡萄糖用于无氧呼吸,有(15-6)÷6=1.5(mol)葡萄糖用于有氧呼吸,故用于酒精发酵的葡萄糖约占66.7%,C项错误;d浓度时,没有酒精产生,说明酵母菌只进行有氧呼吸,D项正确。
考点三 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
1.温度
通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
①影响原理:
a
●
a点:
所对应的温度为最适温度
此时细胞呼吸最强。
③应用:
在生产实践上利用低温(0℃以上低温)贮藏蔬菜和水果;
在大棚蔬菜栽培中夜间适当降温,以减少有机物的消耗,提高产量。
②坐标曲线:
考点三 细胞呼吸的影响因素及其应用
二. 影响细胞呼吸的外部因素
2. O2浓度
(1)对于无氧呼吸: 随氧气浓度增加而受抑制, 氧气浓度越高, 抑制作用越强, 氧气浓度达到一定值时,被完全抑制,如图1所示:
(2)对于有氧呼吸: 氧气是有氧呼吸的原料之一, 在一定范围内, 随着氧气浓度的增加, 有氧呼吸速率增强, 但当氧气浓度增加到一定值时,有氧呼吸速率不再增加。如图2所示:
①影响原理:
②坐标曲线:
影响呼吸的类型和强度
温度、PH和呼吸酶的数量和活性等
①O2浓度=0时,
只进行无氧呼吸。
②0<O2浓度<10%时,
同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
③O2浓度≥10%时,
只进行有氧呼吸。
④O2浓度=5%时,
细胞呼吸最弱。
③应用:
①F点对应的O2浓度, 有机物的消耗最少, 因此常利用适当降低O2浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。
F
②选用透气的消毒纱布包扎伤口,抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
④提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸,避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸。
③作物栽培中及时松土,有利于植物根系生长。
⑤稻田定期排水有利于根系有氧呼吸,抑制无氧呼吸产生酒精,防止酒精中毒,烂根死亡。
【检测】如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2释放量和O2吸收量的变化,请据图回答:
(1)判断细呼吸的方式:
①氧气浓度为B时 。
②氧气浓度为B到G(不包括B点和G点)时: 。
只有无氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
只有有氧呼吸
③氧气浓度大于G(包括G点)时 。
(2)绿色区域代表的含义是: 。
不同氧气浓度下无氧呼吸的强度
【检测】甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。相关叙述不正确的是( )
无
有
有无同时进行
无
有
有无同时进行
A.甲图中氧浓度为a时的情况对应于乙图中的A点
B.甲图中氧浓度为b时的情况对应于乙图中的CD段
C.甲图的a、b、c、d中c对应的氧浓度最适合贮藏植物器官
D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
B
AC段
呼吸商(RQ)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标;RQ=放出的CO2量/吸收的O2量。
【拓展】依据呼吸商(RQ)来判断细胞呼吸方式
(1)若RQ>1,表明CO2释放量 O2吸收量,应为什么呼吸类型?
(2)若RQ=1,则细胞进行 ,可能存在产物为 的
无氧呼吸且呼吸底物为 。
(3)若RQ<1,则细胞中O2吸收量 CO2释放量,表明此时呼吸底物可能有 。
应为无氧呼吸、有氧呼吸并存,且无氧呼吸也产生CO2。
>
有氧呼吸
乳酸
葡萄糖
大于
“脂质”(因脂质氧化分解时耗氧量较大)
【检测】呼吸商(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。下图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸商的关系。以下叙述中,正确的是( )
D.C点以后,细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化
B
A项: 呼吸商越大,细胞有氧呼吸越弱,无氧呼吸越强
C点是只进行有氧呼吸的最低氧分压点,不是呼吸作用最弱的点
C点以后细胞呼吸强度在一定的范围内会随氧分压变化而变化
A.呼吸商越大,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.为了减少有机物的损耗,最好将氧分压调至C点
3. CO2浓度
①影响原理:
②坐标曲线:
高浓度的CO2对细胞呼吸有明显的抑制效应。
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,可提高蔬菜和水果的保鲜效果。
4. 水分
①影响原理:
②坐标曲线:
一定范围内,细胞中自由水含量越多,代谢越______,细胞呼吸越强。
③应用:
贮藏作物种子时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗;贮藏蔬菜和水果时,要保持一定湿度。
思考: 水果、蔬菜和种子储存条件有何不同?
水果、蔬菜需要低温(零上)、低氧、高CO2浓度、适宜水分条件下储存;
种子需要低温、低氧、高CO2浓度、干燥条件储存
旺盛
【检测】下列各项应用中,不是利用细胞呼吸原理的是( )
A.储存种子
B.中耕松土
C.糖渍、盐渍食品
D.用透气的消毒纱布包扎伤口
糖渍、盐渍食品主要是利用渗透作用的原理
C
【检测】(2022海南卷)缺氧是指组织氧供应减少或不能充分利用氧,导致组织代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程。动脉血氧分压与肺泡通气量(基本通气量为1)之间的关系如图。下列有关叙述错误的是( )
A. 动脉血氧分压从60mmHg降至20mmHg的过程中,肺泡通气量快速增加,以增加组织供氧
B. 生活在平原的人进入高原时,肺泡通气量快速增加,过度通气可使血液中CO2含量降低
C. 缺氧时,人体肌细胞可进行无氧呼吸产生能量
D. 缺氧时,机体内产生的乳酸与血液中的H2CO3发生反应,以维持血液pH的稳定
D
HC03-
思维训练
关于真核细胞线粒体的起源,科学家提出了一种解释: 约几十亿年前,有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌,被吞噬的细胞不仅没有被消化分解,反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里得到丙酮酸,宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中,需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
运用证据和逻辑评价论点
以下哪些证据支持这一论点,哪些不支持这一论点?
1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA
2.线粒体内的蛋白质,有少数几种由线粒体DNA指导合成,绝大多数由核DNA指导合成。
3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应,线粒体DNA和细菌的却不是这样。
4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。
支持:___________ 不支持:_________
1、3、4
2
必1P80
【检测】内共生起源学说认为,线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞吞噬的进行有氧呼吸的细菌和进行光能自养的蓝细菌。由于后者没有被分解消化,它们逐渐过渡到共生,最终共同进化融为一体,成为宿主细胞里面的细胞器。下列事实不支持内共生学说观点的是( )
A. 叶绿体与线粒体均有双链环状DNA分子,不含有染色体
B. 线粒体和叶绿体中的核糖体,可自主进行部分蛋白质的合成C. 植物细胞的细胞核可控制线粒体和叶绿体中的部分蛋白质的合成D. 叶绿体和线粒体的外膜与真核细胞的细胞膜相似,内膜与原核细胞相似
C
E.线粒体和叶绿体分裂方式与细菌类似,与真核细胞有所不同
C项:植物细胞的细胞核可控制线粒体和叶绿体中的部分蛋白质的合成,说明两种细胞器受到细胞核的调控,不支持内共生学说观点
C6H12O62C3H4O3+4[H]
2C3H4O3+6H2O6CO2+20[H]
24[H]+6O212H2O
C6H12O62C3H4O3+4[H]
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