摘要:
**基本信息**
以细胞呼吸概念为起点,通过过程推导-实验验证-方式判断-影响因素-应用拓展的逻辑链,系统整合知识与方法,突出生命观念和科学思维。
**综合设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|概念与过程|考点梳理+选择1-4|阶段物质能量变化梳理|从定义到三阶段场所、物质及能量转化|
|实验探究|考点实验+填空21-24|变量控制与结果分析|基于酵母菌实验理解呼吸类型验证|
|方式判断|考点判断方法+选择5-7、11|O2/CO2/酒精关系判断规则|通过气体交换比值推导呼吸方式|
|影响因素|考点因素分析+选择8-10、12-15|曲线模型与实践应用|内外因对呼吸速率的调控及曲线解读|
|应用与计算|考点应用+选择16-20|呼吸商计算及工农业应用|从能量转换到生产生活实际应用|
内容正文:
细胞呼吸基本考点
基础知识
一 概念
1.细胞呼吸: 是指有机物在细胞内经过一系列的 分解,生成 或 产物,释放出能
量并生成 的过程。
2.有氧呼吸:指细胞在 的参与下,通过多种酶的催化作用,把 等有机物 氧化分解,产生二
氧化碳和水,释放能量,生成大量 的过程。
3.无氧呼吸:无氧呼吸:一般是指细胞在 的条件下,通过酶的催化作用,把等有机物分解为不
的氧化产物,同时释放出 能量的过程。
4. 呼吸商:生物体在同一时间内,释放 与吸收 的体积之比或_________________,即指呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2的分子比。
二 基础知识
(一).【探究】探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌是一种单细胞 ,属于 (真核/原核)生物。在有氧和无氧条件下都能生存,属于 菌。
(2)CO2和酒精的检测
①CO2可使澄清 变浑浊,也可使 水溶液由 变 再变 。
②酒精在 性条件下与 色的 反应变成 色。
(3)配制酵母菌培养液的葡萄糖溶液要 ,煮沸的目的是 ,冷却是为了防止 。
(4)实验装置:
① 10%NaOH溶液应放在 瓶中,作用是 。
② 酵母菌培养液应放在 瓶中。
③ 澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在 瓶中。
④ D瓶封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,目的是 。
⑤ CO2检测时, 瓶的石灰水浑浊度高, 瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。
⑥ 酒精检测时检测液应取自 瓶,其中只有取自 瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。
(5)在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 和 。
在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生 和少量的 。
(二)细胞呼吸
1.有氧呼吸总方程式:
2.有氧呼吸过程(三个阶段)
第一阶段:糖酵解:
文字阐述: 一分子葡萄糖分解成二分子 4分子[H],同时释放出 能量,形成少量的 ( 个),此阶段是在 中进行的。
反应式: C6H12O6 → 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量
第二阶段:丙酮酸彻底氧化分解:
文字阐述:二分子丙酮酸和 水彻底氧化分解,开成6分子 ,20分子[H],同时释放出少量能量,形成少量的ATP,此阶段是在 中进行的。
反应式:2C3H4O3 + 6H2O → 20[H] + 6CO2 + 少量能量
第三阶段: 还原态氢的氧化
文字阐述:前两阶段产生的 分子[H]与 氧结合形成 分子水,同时释放出大量能量,形成大量的ATP,此阶段是在 上进行的。
方程式: 24[H] + 6O2 → 12H2O + 大量能量
说明:
(1) [H]是一种十分简化的表示方式。这一过程中实际上是氧化型 (NAD+)转化成_____________ (NADH)
(2) 产物H2O中的H来自 中的H和 中,H2O中 来自 中的O。
(3) 产物CO2中的C来自C6H12O6的C, 来自 和 的O。
(4) 一、二、三阶段相同点:均有 放,且都有 形成。
3.有氧呼吸过程中有关能量计算:
细胞内1mol葡萄糖彻底氧化分解以后,可释放 KJ能量,其中有 KJ能量贮存在ATP中 ,可形成 个ATP.能量转换率为34%
4.无氧呼吸总方程式:
(1) 产生 的无氧呼吸:
(2) 产生 的无氧呼吸:
5.无氧呼吸过程(二个阶段)
第一阶段: 与有氧呼吸第一阶段完全相同 ( 61.08KJ)
第二阶段: 丙酮酸+4[H] →C2H5OH(酒精)+CO2
或 丙酮酸+4[H] →C3H6 O3(乳酸)
放能情况:无论哪种无氧呼吸都只在 释放少量能量,生成少量ATP(2个).葡萄中大部分能量则存留在不彻底的氧化产物中.
6.无氧呼吸过程中有关能量计算:
(1)生成酒精无氧呼吸:225.95 KJ 可利用能量61.08KJ,可形成 个ATP
(2)生成乳酸的无氧呼吸:196.65 KJ 可利用能量61.08KJ,可形成 个ATP
7.有氧呼吸与无氧呼吸比较
类型
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
反应条件
需要O2
不需要O2
反应场
第一阶段:
第二、三阶段在
全过程都在 中
分解产物
CO2和H2O
CO2、酒精或
释放能量
释放 能量
释放 能量
特点
有机物彻底分解,能量 释放
有机物 彻底分解,能量没有完全释放,末释放能量贮藏在 或 中
相互联系
1.其实质都是分解 ,释放 ,生成ATP供生命活动
2.第一阶段 相同
(1)相同点:有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同.
(2)不同点: 第二阶段:丙酮酸在不同酶催化作用下,分解成酒精和CO2或转化成乳酸
8.呼吸作用意义:
①为生命活动提供 ②为其他化合物的合成提供
9. 细胞呼吸拓展分析
(1)细胞呼吸过程中:葡萄糖只能在 中被利用;丙酮酸在有氧条件下进入 中被利用,无氧条件下在 中被利用。
(2)细胞呼吸的实质是 ,其中大部分能量以
形式散失,只有少部分能量储存在 中,用于生物体的各项生命活动。
(3)① 有氧呼吸有机物 (彻底/不彻底)氧化分解,因此释放的能量 (多/少)。
② 无氧呼吸有机物 (彻底/不彻底)氧化分解,因此释放的能量 (多/少),大部分能量存留在 中。
(4)① 分解等量葡萄糖,有氧呼吸和无氧呼吸CO2生成量之比为 。
② 产生等量CO2,有氧呼吸和无氧呼吸葡萄糖消耗量之比为 。
(5)好氧菌(有氧呼吸)、厌氧菌(无氧呼吸)细胞呼吸的场所在 。
10.呼吸作用在工农业生产上应用
(1)包扎伤口,选用透气消毒纱布,抑制细菌 呼吸
(2)酵母菌酿酒:选通气,后密封。先让酵母菌有氧呼吸,大量繁殖,再无氧呼吸产生
(3)花盆经常松土:促进根部 呼吸,有利于吸收无机盐等
(4)稻田定期排水:抑制无氧呼吸产生酒精,防止 中毒,烂根死亡
(5)提倡慢跑:防止剧烈运动,肌细胞无氧呼吸产生
(6)破伤风杆菌感染伤口:须及时清洗伤口,以防 呼吸
(7)疏松土壤、稻田定期排水,促进根系的 呼吸,防止根系无氧呼吸而引起 中毒。
(8)向发酵罐通入无菌空气,利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的 呼吸生产味精。
(9)食品真空包装、充加CO2能抑制 呼吸,延长保存期。
11. 细胞呼吸方式的判断(以葡萄糖为底物)
(1)消耗O2或产生H2O⇒存在 呼吸。
(2)不消耗O2,只产生CO2⇒只进行 呼吸。
(3)O2吸收量=CO2产生量⇒只进行 呼吸。
O2吸收量<CO2产生量⇒ 。
O2吸收量>CO2产生量⇒呼吸底物中存在 ,因为 。
(4)酒精量=CO2产生量⇒只进行 呼吸。
酒精量<CO2产生量⇒ 。
(5)VCO2/ VO2=4/3⇒有氧呼吸与无氧呼吸强度 ,葡萄糖消耗量一样多;
VCO2/ VO2>4/3⇒ 呼吸占优势,消耗葡萄糖多;
VCO2/ VO2<4/3⇒ 呼吸占优势,消耗葡萄糖多。
12.影响呼吸作用因素
(1)内因:酶的 、 、
(2)外因:温度、氧气、CO2浓度、H2O
因素
影晌机理
曲线模型
实践应用
温度
影晌 的活性:最适温度时,细胞呼吸酶活性最高,超过最适温度呼吸酶活性 ,甚至变性失活,呼吸受抑制,低于最适温度酶活性 ,呼吸受抑制。
(1)低温下贮存蔬菜、水果、种子;
(2)在大棚载培过程中 适当降低温度,以降低细胞 ,减少有机物的消耗, 产量。
(低温: 度)
氧气
氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的 和 (在O2浓度为0时只进行无氧呼吸;氧气浓度大于0小于10%时,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;氧气浓度大于10%时只进行有氧呼吸。
适当降低氧气浓度能够 细胞呼吸,减少有机物消耗,以延长蔬菜、水果保鲜和种子的 时间。
(低氧: )
CO2浓度
增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的 效应,这可以从化学平衡的角度得到解释。
在蔬菜和水果保鲜中,增加CO2的浓度,可以提高 效果。
H2O
在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的 而 ,随含水量的减少而 。
将种子 ,以减弱细胞呼吸,从而减少有机物的 ,以延长作物种子 时间。
课后练习
1.下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程,a~e表示物质,①~④表示过程。下列有关叙述正确的是( )
A.催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中 B.图中物质c为[H],它只在有氧呼吸过程中产生
C.图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期,其中e为ATP
D.①④③过程为有氧呼吸的三个阶段,其中物质a、d分别是丙酮酸和O2
2.下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是( )
A.a过程的完成一定伴随H2O和CO2的生成
B.在人体剧烈运动过程中,肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸
C.人体细胞中完成c过程的场所主要是线粒体
D.人体内的a过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响
3.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.消耗等物质的量的葡萄糖,快肌纤维比慢肌纤维产生的[H]少
B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸和ATP
C.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸,故产生酸痛感觉
D.慢跑时慢肌纤维产生的ATP,主要来自线粒体基质
4.不同种类的生物在不同的条件下,细胞呼吸方式不同。若分解底物是葡萄糖,下列对细胞
呼吸方式的判断不正确的是( )
A.若只释放CO2,不消耗O2,则细胞只进行无氧呼吸
B.若既不吸收O2同时也不释放CO2,则说明该细胞已经死亡
C.若CO2的释放量多于O2的吸收量,则细胞既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸
D.若CO2的释放量等于O2的吸收量,则细胞只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无
氧呼吸
5.现有一瓶葡萄糖液,内置有适量的酵母菌,经测定瓶中放出CO2的体积与吸收O2的体积比为7∶6,
这是因为(假设两种呼吸作用消耗葡萄糖的速率相等)( )
A.有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸 B.有6/7的酵母菌在进行有氧呼吸
C.有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸 D.有1/7的酵母菌在进行有氧呼吸
6.有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的物质的
量如下图所示。据图中信息推断,错误的是( )
A.当O2浓度为a时,酵母菌没有进行有氧呼吸,只进行无氧呼吸
B.当O2浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程有所不同
C.当O2浓度为c时,有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D.a、b、c、d 4种不同O2浓度下,细胞都能产生[H]和ATP
7. “有氧运动”近年来成为一个很流行的词汇,得到很多学者和专家的推崇,它是指人体吸入的氧气与需求的相等,达到生理上的平衡状态。下图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。结合所学知识,分析下列说法正确的是( )
A.ab段为有氧呼吸,bc段为有氧呼吸和无氧呼吸,cd段为无氧呼吸
B.运动强度大于c后,肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量
C.无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能散失,其余储存在ATP中
D.若运动强度长时间超过c,会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力
8.将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48 h后,贮藏在温度为1 ℃的冷库内,另一份则始终贮藏在1 ℃的冷库内。从采摘后算起每10天取样一次,测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol),计算二者的比值得到如图所示的曲线。下列结论正确的是( )
A.贮藏前用CO2处理后的蓝莓无法进行无氧呼吸
B.第10 d时,细胞中的ATP完全来自线粒体
C.第20 d未处理组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组
D.第40 d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
9.如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响,有关叙述错
误的是( )
A.O2浓度为0时,细胞中能够产生[H]的场所是细胞质基质
B.O2浓度低于20%时,30 ℃、35 ℃两温度对有氧呼吸速率影响不大
C.由图可知,细胞有氧呼吸的最适温度位于30 ℃和35 ℃之间
D.与b点相比,限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度
10.为了探究植物呼吸强度的变化规律,研究者在遮光状态下,测得了相同的
新鲜菠菜叶在不同温度和O2含量条件下的CO2释放量,结果如下表(表中
数据为相对值)。下列有关分析错误的是( )
O2 含量
温度
0.1%
1.0%
3.0%
10.0%
20.0%
40.0%
3 ℃
6.2
3.6
1.2
4.4
5.4
5.3
10 ℃
31.2
53.7
5.9
21.5
33.3
32.9
20 ℃
46.4
35.2
6.4
38.9
65.5
56.2
30 ℃
59.8
41.4
8.8
56.6
100.0
101.6
A.根据变化规律,表中10 ℃、O2含量为1.0%条件下的数据很可能是错误的
B.温度为3 ℃、O2含量为3.0%是贮藏菠菜叶的最佳环境条件组合
C.O2含量从20.0%上升至40.0%时,O2含量限制了呼吸强度的继续升高
D.在20 ℃条件下,O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中,细胞无氧呼吸逐渐减弱
11.有些作物的种子入库前需要经过风干处理,与风干前相比,下列说法错误的是( )
A.风干种子中有机物的消耗减慢 B.风干种子上微生物不易生长繁殖
C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高 D.风干种子中结合水与自由水的比值大
12.为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO2和O2传感器的100mL锥形瓶中,加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是( )
A.t1→t2,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降 B.t3时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C.若降低10℃培养,O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
13.下列有关植物细胞呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B.若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸
C.适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
14.人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体,适合无氧呼吸、进行剧烈运动。白肌细胞内
葡萄糖氧化分解的产物有
①酒精②乳酸③CO2④H2O ⑤ATP
A.①③⑤ B.②④⑤ C.①③④⑤ D.②③④⑤
15.突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用。下图为呼吸链突变酵母呼吸过程,下列相关叙述错误的是
A 突变酵母乙醇代谢途径未变 B.突变酵母产生[H]少
C.氧气充足时,野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后,突变酵母产生ATP的主要部位是线粒体
16.葡萄糖的无氧分解过程中,选项中各产物出现的先后顺序正确的是( )
①酒精 ②CO2 ③H2O ④ATP ⑤乳酸 ⑥H+ ⑦丙酮酸
A.⑥⑦⑤① B.③②①⑤ C.④⑦②① D.③④②⑤
17.如图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是( )
A.种子干物质快速积累时期,呼吸作用旺盛
B.种子成熟后期自由水减少,呼吸速率下降
C.种子成熟后期脱落酸含量较高,呼吸速率下降
D.种子呼吸速率下降有利于干物质合成
18.细胞呼吸包含复杂的物质与能量变化,图示为酵母菌细胞呼吸中部分代谢过程,①②表示不同反应步骤。下列叙述中正确的是( )
A.过程①发生在细胞质基质,过程②发生在线粒体中
B.有氧呼吸中发生过程①②,无氧呼吸只发生过程①
C.过程②中合成ATP的能量来自过程①中ATP的分解
D.完成②后,ATP和C3H4O3只含有C6H12O6中的部分能量
19.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度O2时,其产生的酒精和CO2的量如下图所示。据图中的信息推断错误的是( )
A.氧浓度为a时酵母菌没有有氧呼吸,只进行无氧呼吸
B.当氧浓度为c时,2/5的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵
C.当氧浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程会不同
D.a、b、c、d不同氧浓度下,细胞都产生[H]和ATP
20.下图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼吸与氧浓度的关系,下列叙述正确的是( )
A.当氧气浓度为b时,该器官只进行有氧呼吸
B.当氧气浓度为a时,该器官有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖相等
C.曲线Ⅲ中该器官细胞呼吸发生的场所是线粒体
D.曲线Ⅰ也可以表示酵母菌的细胞呼吸与氧浓度的关系
21.种子萌发指干种子从吸收水到胚根(或胚芽)突破种皮期间所发生的一系列生理变化过程。
(1) 种子能否正常萌发,除了与 等外界因素有关,还受到种子是否具有生活力等内部因素制约。测定种子的生活力常用TTC法,其原理是有生活力的种子能够进行细胞呼吸,在细胞呼吸中底物经脱氢酶催化所释放的氢可以将无色的2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)还原为红色的三苯甲腙,使种胚染为红色。死亡的种子由于没有 ,TTC不能被还原为三苯甲腙,种胚不被染成红色。
(2) 干燥种子最初的吸水不能像根的成熟区细胞那样发生 吸水,而是依靠吸胀作用吸水,吸胀作用的大小与细胞内原生质凝胶物质对水的亲和性有关,蛋白质、淀粉和纤维素对水的亲和性依次递减。因此,含 较多的豆类种子的吸胀作用大于含淀粉较多的禾谷类种子。
(3) 种子萌发时的吸水过程和细胞呼吸可以分为3个阶段(如图),图中曲线1表示种子吸水过程的变化,曲线2表示CO2释放的变化,曲线3表示O2的吸收变化。在吸水的第一阶段和第二阶段,CO2的产生量_ _(填“大于”“等于”或“小于”)O2的消耗量,到吸水的第三阶段,O2的消耗则大大增加。这说明种子萌发初期的细胞呼吸主要是 。吸水的第三阶段,细胞呼吸迅速增加,因为胚根突破种皮后, ,且新的呼吸酶和线粒体已大量形成。
22. BTB是一种酸碱指示剂,BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的绿色溶液分别加入到7支试管中,其中6支加入生长状况一致的等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离(cm)
20
遮光*
100
80
60
40
20
50min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题:
(1)本实验中,50min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至7号试管的实验结果是由 引起的;若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试管的实验结果是 (填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为 (填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”),判断依据是
______________________________________________。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草____________________________
_____________________________________________________________。
23.某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题。
(1) 在12~24 h期间,呼吸速率逐渐增强,在此期间呼吸作用的主要方式是 呼吸,该呼吸方式在细胞中发生的部位是 ,其产物是 。
(2) 从第12 h到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会 ,主要原因是
___________________________________________________________________________ 。
(3) 胚根长出后,萌发种子的 呼吸速率明显升高。
24为了探究酵母菌所进行的呼吸作用的类型(即异化类型),请根据所给的材料和用具设计实验。
(1) 实验目的: 。
(2) 实验原理:酵母菌如果只进行有氧呼吸,则吸收的氧气量和放出的二氧化碳量相等;如果只进行无氧呼吸,则不吸收氧气,能放出二氧化碳;如果既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,则吸收的氧气量小于放出的二氧化碳量。
(3) 实验材料和用具:酵母菌培养液、带橡皮塞的玻璃钟罩两只、100 mL烧杯4个、两根弯曲的其中带有红色液滴的刻度玻璃管、NaOH溶液、清水、凡士林。
(4) 实验方法:将实验材料和用具按图示配好实验装置一,如想得到实验结论还必须同时设计另一个实验,请指出另一个实验装置应如何设计。(在方框内装置图表示,并注上文字)
(5) 实验结果及结论:
① 。
②_
③
细胞呼吸基本考点
基础知识
一 概念
1.细胞呼吸: 是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其它产物,释放出能
量并生成ATP的过程。
2.有氧呼吸:指细胞在氧的参与下,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ATP的过程。
3.无氧呼吸:无氧呼吸:一般是指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把等有机物分解为不彻底
的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。
4. 呼吸商:生物体在同一时间内,释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比,即指呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2的分子比。
二 基础知识
(一).【探究】探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌是一种单细胞真菌 ,属于真核(真核/原核)生物。在有氧和无氧条件下都能生存,属于 兼性厌氧 菌。
(2)CO2和酒精的检测
①CO2可使澄清 石灰水 变浑浊,也可使 溴麝香草酚蓝水溶液由 蓝 变 绿 再变 黄 。
②酒精在 酸 性条件下与 橙 色的 重铬酸钾 反应变成 灰绿 色。
(3)配制酵母菌培养液的葡萄糖溶液要 煮沸冷却 ,煮沸的目的是 杀菌除氧 ,冷却是为了防止 高温杀死酵母菌 。
(4)实验装置:
① 10%NaOH溶液应放在 A 瓶中,作用是 除去空气中的CO2/排除空气中CO2对实验结果的干扰 。
② 酵母菌培养液应放在 B、D 瓶中。
③ 澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在 C、E 瓶中。
④ D瓶封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,目的是 消耗瓶中的O2,防止酵母菌的有氧呼吸对实验结果的干扰 。
⑤ CO2检测时, C 瓶的石灰水浑浊度高, C 瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。
⑥ 酒精检测时检测液应取自 B、D 瓶,其中只有取自 D 瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。
(5)在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 二氧化碳 和 水 。
在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生 酒精 和少量的 二氧化碳 。
(二)细胞呼吸
1.有氧呼吸总方程式:
2.有氧呼吸过程(三个阶段)
第一阶段:糖酵解:
文字阐述: 一分子葡萄糖分解成二分子丙酮酸,4分子[H],同时释放出少量能量,形成少量的ATP(2个),此阶段是在细胞质基质中进行的。
反应式: C6H12O6 → 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量
第二阶段:丙酮酸彻底氧化分解:
文字阐述:二分子丙酮酸和6分子水彻底氧化分解,开成6分子二氧化碳,20分子[H],同时释放出少量能量,形成少量的ATP,此阶段是在线粒体基质中进行的。
反应式:2C3H4O3 + 6H2O → 20[H] + 6CO2 + 少量能量
第三阶段: 还原态氢的氧化
文字阐述:前两阶段产生的24分子[H]与6分子氧结合形成12分子水,同时释放出大量能量,形成大量的ATP,此阶段是在线粒体内膜上进行的。
方程式: 24[H] + 6O2 → 12H2O + 大量能量
说明:
(1) [H]是一种十分简化的表示方式。这一过程中实际上是氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化成还原性辅酶Ⅰ(NADH)
(2) 产物H2O中的H来自H2O中的H和C6H12O6中,H2O中O来自氧气中的O。
(3) 产物CO2中的C来自C6H12O6的C,O来自H2O和C6H12O6的O。
(4) 一、二、三阶段相同点:均有能量释放,且都有ATP形成。
3.有氧呼吸过程中有关能量计算:
细胞内1mol葡萄糖彻底氧化分解以后,可释放2870 KJ能量,其中有977.28KJ能量贮存在ATP中 ,可形成32个ATP.能量转换率为34%
4.无氧呼吸总方程式:
(1) 产生酒精的无氧呼吸: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量
(2) 产生乳酸的无氧呼吸: C6H12O6 → 2C3H6O3 + 少量能量
5.无氧呼吸过程(二个阶段)
第一阶段: 与有氧呼吸第一阶段完全相同 ( 61.08KJ)
第二阶段: 丙酮酸+4[H] →C2H5OH(酒精)+CO2
或 丙酮酸+4[H] →C3H6 O3(乳酸)
放能情况:无论哪种无氧呼吸都只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP(2个).葡萄中大部分能量则存留在不彻底的氧化产物中.
6.无氧呼吸过程中有关能量计算:
(1)生成酒精无氧呼吸:225.95 KJ 可利用能量61.08KJ,可形成2个ATP
(2)生成乳酸的无氧呼吸:196.65 KJ 可利用能量61.08KJ,可形成2个ATP
7.有氧呼吸与无氧呼吸比较
类型
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
反应条件
需要O2
不需要O2
反应场
第一阶段:细胞质基质
第二、三阶段在线粒体
全过程都在细胞质基质中
分解产物
CO2和H2O
CO2、酒精或乳酸
释放能量
释放大量能量
释放少量能量
特点
有机物彻底分解,能量完全释放
有机物没有彻底分解,能量没有完全释放,末释放能量贮藏在酒精或乳酸中
相互联系
1.其实质都是分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动需要
2.第一阶段完全相同
(1)相同点:有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同.
(2)不同点: 第二阶段:丙酮酸在不同酶催化作用下,分解成酒精和CO2或转化成乳酸
8.呼吸作用意义:
①为生命活动提供能量 ②为其他化合物的合成提供原料
9. 细胞呼吸拓展分析
(1)细胞呼吸过程中:葡萄糖只能在 细胞质基质 中被利用;丙酮酸在有氧条件下进入 线粒体 中被利用,无氧条件下在 细胞质基质 中被利用。
(2)细胞呼吸的实质是 氧化分解有机物,释放能量,合成ATP ,其中大部分能量以热能
形式散失,只有少部分能量储存在 ATP 中,用于生物体的各项生命活动。
(3)① 有氧呼吸有机物 彻底 (彻底/不彻底)氧化分解,因此释放的能量 多 (多/少)。
② 无氧呼吸有机物 不彻底 (彻底/不彻底)氧化分解,因此释放的能量 少 (多/少),大部分能量存留在 酒精或乳酸 中。
(4)① 分解等量葡萄糖,有氧呼吸和无氧呼吸CO2生成量之比为 3:1 。
② 产生等量CO2,有氧呼吸和无氧呼吸葡萄糖消耗量之比为 1:3 。
(5)好氧菌(有氧呼吸)、厌氧菌(无氧呼吸)细胞呼吸的场所在 细胞质 。
10.呼吸作用在工农业生产上应用
(1)包扎伤口,选用透气消毒纱布,抑制细菌无氧呼吸
(2)酵母菌酿酒:选通气,后密封。先让酵母菌有氧呼吸,大量繁殖,再无氧呼吸产生酒精
(3)花盆经常松土:促进根部有氧呼吸,有利于吸收无机盐等
(4)稻田定期排水:抑制无氧呼吸产生酒精,防止酒精中毒,烂根死亡
(5)提倡慢跑:防止剧烈运动,肌细胞无氧呼吸产生乳酸
(6)破伤风杆菌感染伤口:须及时清洗伤口,以防无氧呼吸
(7)疏松土壤、稻田定期排水,促进根系的 有氧 呼吸,防止根系无氧呼吸而引起酒精 中毒。
(8)向发酵罐通入无菌空气,利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的 有氧 呼吸生产味精。
(9)食品真空包装、充加CO2能抑制 细胞 呼吸,延长保存期。
11. 细胞呼吸方式的判断(以葡萄糖为底物)
(1)消耗O2或产生H2O⇒存在有氧 呼吸。
(2)不消耗O2,只产生CO2⇒只进行无氧 呼吸。
(3)O2吸收量=CO2产生量⇒只进行 有氧 呼吸。
O2吸收量<CO2产生量⇒ 有氧呼吸和无氧呼吸都进行,多于CO2来自无氧呼吸 。
O2吸收量>CO2产生量⇒呼吸底物中存在 脂肪 ,因为 脂肪中H多O少,氧化分解时耗O2多。
(4)酒精量=CO2产生量⇒只进行 无氧 呼吸。
酒精量<CO2产生量⇒ 有氧呼吸和无氧呼吸都进行,多于CO2来自有氧呼吸 。
(5)VCO2/ VO2=4/3⇒有氧呼吸与无氧呼吸强度 相同 ,葡萄糖消耗量一样多;
VCO2/ VO2>4/3⇒ 无氧 呼吸占优势,消耗葡萄糖多;
VCO2/ VO2<4/3⇒ 有氧 呼吸占优势,消耗葡萄糖多。
12.影响呼吸作用因素
(1)内因:酶的种类、数量、活性
(2)外因:温度、氧气、CO2浓度、H2O
因素
影晌机理
曲线模型
实践应用
温度
影晌呼吸酶的活性:最适温度时,细胞呼吸酶活性最高,超过最适温度呼吸酶活性降低,甚至变性失活,呼吸受抑制,低于最适温度酶活性下降,呼吸受抑制。
(1)低温下贮存蔬菜、水果、种子;
(2)在大棚载培过程中夜间适当降低温度,以降低细胞呼吸,减少有机物的消耗,提高产量。
(低温:1~4度)
氧气
氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为0时只进行无氧呼吸;氧气浓度大于0小于10%时,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;氧气浓度大于10%时只进行有氧呼吸。
适当降低氧气浓度能够抑制细胞呼吸,减少有机物消耗,以延长蔬菜、水果保鲜和种子的保存时间。
(低氧:3%~5%)
CO2浓度
增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应,这可以从化学平衡的角度得到解释。
在蔬菜和水果保鲜中,增加CO2的浓度,可以提高保鲜效果。
H2O
在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而加强,随含水量的减少而减弱。
将种子风干,以减弱细胞呼吸,从而减少有机物的消耗,以延长作物种子储藏时间。
课后练习
D1.下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程,a~e表示物质,①~④表示过程。下列有关叙述正确的是( )
A.催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中
B.图中物质c为[H],它只在有氧呼吸过程中产生
C.图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期,其中e为ATP
D.①④③过程为有氧呼吸的三个阶段,其中物质a、d分别是丙酮酸和O2
答案 D
解析 题图中①②过程为无氧呼吸,①④③过程为有氧呼吸,a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精,D项正确;催化反应②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体基质中,A项错误;无氧呼吸的第一阶段也产生[H],B项错误;①②过程表示无氧呼吸,其中e为酒精,C项错误。
D2.下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是( )
A.a过程的完成一定伴随H2O和CO2的生成
B.在人体剧烈运动过程中,肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸
C.人体细胞中完成c过程的场所主要是线粒体
D.人体内的a过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响
答案 D
D3.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.消耗等物质的量的葡萄糖,快肌纤维比慢肌纤维产生的[H]少
B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸和ATP
C.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸,故产生酸痛感觉
D.慢跑时慢肌纤维产生的ATP,主要来自线粒体基质
答案 D
解析 快肌纤维几乎不含线粒体,说明快肌纤维主要进行无氧呼吸,消耗等物质的量的葡萄糖,快肌纤维进行无氧呼吸比慢肌纤维进行有氧呼吸产生的[H]少,A项正确;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同,都是葡萄糖在细胞质基质中产生丙酮酸、少量ATP和[H],B项正确;短跑时快肌纤维进行无氧呼吸,从而产生大量乳酸,使人体产生酸痛感觉,C项正确;有氧呼吸在第三阶段产生大量ATP,这一阶段发生的场所是在线粒体内膜上,D项错误。
B4.不同种类的生物在不同的条件下,细胞呼吸方式不同。若分解底物是葡萄糖,下列对细胞
呼吸方式的判断不正确的是( )
A.若只释放CO2,不消耗O2,则细胞只进行无氧呼吸
B.若既不吸收O2同时也不释放CO2,则说明该细胞已经死亡
C.若CO2的释放量多于O2的吸收量,则细胞既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸
D.若CO2的释放量等于O2的吸收量,则细胞只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无
氧呼吸
答案 B
解析 细胞只进行无氧呼吸,释放CO2,不消耗O2,A项正确;若既不吸收O2也不释放CO2,也有可能是进行无氧呼吸中的乳酸发酵,B项错误;细胞进行有氧呼吸时释放的CO2量等于O2的吸收量,若CO2的释放量多于O2的吸收量,则细胞既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸,C项正确;细胞只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸时,CO2的释放量等于O2的吸收量,D项正确。学科@网
C5.现有一瓶葡萄糖液,内置有适量的酵母菌,经测定瓶中放出CO2的体积与吸收O2的体积比为7∶6,
这是因为(假设两种呼吸作用消耗葡萄糖的速率相等)( )
A.有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸
B.有6/7的酵母菌在进行有氧呼吸
C.有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸
D.有1/7的酵母菌在进行有氧呼吸
答案 C
解析 有氧呼吸中吸收的O2与生成的CO2的物质的量之比为1∶1,无氧呼吸中不消耗O2,消耗1 mol葡萄糖生成2 mol CO2。假设进行有氧呼吸的酵母菌的比例为X,则进行无氧呼吸的酵母菌的比例为1-X,故[6X+2(1-X)]∶(6X)=7∶6,解得X=2/3,故有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸。
C6.有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的物质的
量如下图所示。据图中信息推断,错误的是( )
A.当O2浓度为a时,酵母菌没有进行有氧呼吸,只进行无氧呼吸
B.当O2浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程有所不同
C.当O2浓度为c时,有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D.a、b、c、d 4种不同O2浓度下,细胞都能产生[H]和ATP
答案 C
【归纳总结】细胞呼吸反应式中各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸时:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸时:C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
(3)消耗等量的C6H12O6时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
(4)消耗等量的C6H12O6时,有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。
D7. “有氧运动”近年来成为一个很流行的词汇,得到很多学者和专家的推崇,它是指人体吸入的氧气与需求的相等,达到生理上的平衡状态。下图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。结合所学知识,分析下列说法正确的是( )
A.ab段为有氧呼吸,bc段为有氧呼吸和无氧呼吸,cd段为无氧呼吸
B.运动强度大于c后,肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量
C.无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能散失,其余储存在ATP中
D.若运动强度长时间超过c,会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力
答案 D
解析 从图中乳酸含量和O2消耗速率变化可判断,ab段为有氧呼吸,bc段开始出现无氧呼吸,cd段有氧呼吸和无氧呼吸并存,但bc段有氧呼吸占优势,cd段有氧呼吸强度不再增加,无氧呼吸强度逐渐上升,A项错误;运动强度大于c后,虽然无氧呼吸增强,但人体无氧呼吸不产生CO2,有氧呼吸中CO2的产生量等于O2的消耗量,B项错误;无氧呼吸的产物是乳酸,乳酸中仍储存有部分能量,C项错误;当运动强度长时间超过c点时,无氧呼吸产生的乳酸增加,会使肌肉酸胀乏力,D项正确。
C8.将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48 h后,贮藏在温度为1 ℃的冷库内,另一份则始终贮藏在1 ℃的冷库内。从采摘后算起每10天取样一次,测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol),计算二者的比值得到如图所示的曲线。下列结论正确的是( )
A.贮藏前用CO2处理后的蓝莓无法进行无氧呼吸
B.第10 d时,细胞中的ATP完全来自线粒体
C.第20 d未处理组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组
D.第40 d未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
答案 C
解析 根据曲线中第10 d后二氧化碳与氧气的比值大于1可知,两组蓝莓均可进行无氧呼吸,A项错误;第10 d时二氧化碳与氧气的比值等于1,细胞只进行有氧呼吸,此时细胞中的ATP来自线粒体和细胞质基质,B项错误;第20 d,未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值更大,说明未处理组蓝莓无氧呼吸释放的二氧化碳量更多,因此,未处理组蓝莓无氧呼吸产生的乙醇量高于CO2处理组,C项正确;第40 d,未处理组蓝莓的二氧化碳与氧气的比值为2,假设有氧呼吸吸收的氧气量为a,则无氧呼吸释放的二氧化碳量也为a,根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式,可以得出有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量分别为a/6、a/2,D项错误。
C9.如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响,有关叙述错误的是( )
A.O2浓度为0时,细胞中能够产生[H]的场所是细胞质基质
B.O2浓度低于20%时,30 ℃、35 ℃两温度对有氧呼吸速率影响不大
C.由图可知,细胞有氧呼吸的最适温度位于30 ℃和35 ℃之间
D.与b点相比,限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度
答案 C
解析 O2浓度为0时,细胞只能进行无氧呼吸,此时产生[H]的场所只有细胞质基质,A项正确;O2浓度低于20%时,30 ℃和35 ℃两曲线重合在一起,说明此O2浓度下两温度对有氧呼吸速率影响不大,B项正确;由图可知,细胞有氧呼吸的最适温度在30 ℃左右,C项错误;与b点相比,限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度,D项正确。学科&网
C10.为了探究植物呼吸强度的变化规律,研究者在遮光状态下,测得了相同的新鲜菠菜叶在不
同温度和O2含量条件下的CO2释放量,结果如下表(表中数据为相对值)。下列有关分析错误的是( )
O2 含量
温度
0.1%
1.0%
3.0%
10.0%
20.0%
40.0%
3 ℃
6.2
3.6
1.2
4.4
5.4
5.3
10 ℃
31.2
53.7
5.9
21.5
33.3
32.9
20 ℃
46.4
35.2
6.4
38.9
65.5
56.2
30 ℃
59.8
41.4
8.8
56.6
100.0
101.6
A.根据变化规律,表中10 ℃、O2含量为1.0%条件下的数据很可能是错误的
B.温度为3 ℃、O2含量为3.0%是贮藏菠菜叶的最佳环境条件组合
C.O2含量从20.0%上升至40.0%时,O2含量限制了呼吸强度的继续升高
D.在20 ℃条件下,O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中,细胞无氧呼吸逐渐减弱
答案 C
C11.有些作物的种子入库前需要经过风干处理,与风干前相比,下列说法错误的是( )
A.风干种子中有机物的消耗减慢 B.风干种子上微生物不易生长繁殖
C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高 D.风干种子中结合水与自由水的比值大
【答案】C
【解析】风干的种子中自由水含量极少,细胞呼吸作用强度非常弱,因此有机物消耗减慢,A正确,C错误;风干的种子含水量少,不利于微生物的生长繁殖,B正确;风干的种子中自由水含量极少,导致结合水与自由水的比值增大,D正确。
C12.为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO2和O2传感器的100mL锥形瓶中,加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是( )
A.t1→t2,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B.t3时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C.若降低10℃培养,O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
【答案】C
【解析】在t1~t2时刻,单位时间内氧气的减少速率越来越慢,说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降,A正确;t3时刻,培养液中氧气的含量不再发生变化,说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸,此时主要进行无氧呼吸,t1和t3产生CO2的速率相同,所以单位时间内产生相同量的CO2,所以单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍,因此t3时,溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快,B正确;图示所给温度是最适温度,此时酶的活性最高,反应速率最快,因此若降低温度,氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长,C错误;据图可知,酵母菌进行了无氧呼吸,无氧呼吸过程会产生酒精,酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色,D正确。学*科网
C13.下列有关植物细胞呼吸作用的叙述,正确的是( )
A.分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B.若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸
C.适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
答案 C
解析 与成熟组织细胞相比,分生组织细胞代谢旺盛,呼吸速率快,A项错误;某些植物组织细胞无氧呼吸产物为乳酸,产生乳酸的无氧呼吸过程中,既不吸收O2也不放出CO2,B项错误;适当降低氧气浓度,有氧呼吸减弱,有机物消耗减慢,C项正确;利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收O2与释放CO2的摩尔数相同,D项错误。
D14.人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体,适合无氧呼吸、进行剧烈运动。白肌细胞内
葡萄糖氧化分解的产物有
①酒精②乳酸③CO2④H2O ⑤ATP
A.①③⑤ B.②④⑤ C.①③④⑤ D.②③④⑤
【答案】D
【解析】白肌细胞含少量线粒体,可以进行有氧呼吸和无氧呼吸,无氧呼吸的产物为乳酸和ATP,有氧呼吸的产物为CO2 、H2O 、ATP。
D15.突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用。下图为呼吸链突变酵母呼吸过程,下列相关叙述错误的是
A 突变酵母乙醇代谢途径未变 B.突变酵母产生[H]少
C.氧气充足时,野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后,突变酵母产生ATP的主要部位是线粒体
【答案】D
C16.葡萄糖的无氧分解过程中,选项中各产物出现的先后顺序正确的是( )
①酒精 ②CO2 ③H2O ④ATP ⑤乳酸 ⑥H+ ⑦丙酮酸
A.⑥⑦⑤① B.③②①⑤ C.④⑦②① D.③④②⑤
【答案】C
【解析】葡萄糖无氧分解过程中,先是葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸产生少量的ATP,接着丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳或乳酸。即在无氧呼吸第一阶段生成丙酮酸、ATP,无氧呼吸第二阶段产生酒精和二氧化碳或乳酸;葡萄糖的无氧分解过程中,选项中各产物出现的先后顺④⑦②①或④⑦⑤,答案选C。
D17.如图为每10粒水稻种子在成熟过程中干物质和呼吸速率变化的示意图。下列分析不正确的是( )
A.种子干物质快速积累时期,呼吸作用旺盛
B.种子成熟后期自由水减少,呼吸速率下降
C.种子成熟后期脱落酸含量较高,呼吸速率下降
D.种子呼吸速率下降有利于干物质合成
【答案】D
D18.细胞呼吸包含复杂的物质与能量变化,图示为酵母菌细胞呼吸中部分代谢过程,①②表示不同反应步骤。下列叙述中正确的是( )
A.过程①发生在细胞质基质,过程②发生在线粒体中
B.有氧呼吸中发生过程①②,无氧呼吸只发生过程①
C.过程②中合成ATP的能量来自过程①中ATP的分解
D.完成②后,ATP和C3H4O3只含有C6H12O6中的部分能量
【答案】D
【解析】①过程是消耗ATP形成六碳糖再产生ATP形成三碳糖,都是发生在细胞质基质中的,故A错误;有氧呼吸和无氧呼吸都发生①和②两个过程,故B错误;过程②中合成ATP的能量来自有机物的分解,故C错误;完成②后,ATP和丙酮酸中只含有葡萄糖中的部分能量,有部分以热能形式散失掉了,故D正确。
B19.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度O2时,其产生的酒精和CO2的量如下图所示。据图中的信息推断错误的是( )
A.氧浓度为a时酵母菌没有有氧呼吸,只进行无氧呼吸
B.当氧浓度为c时,2/5的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵
C.当氧浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程会不同
D.a、b、c、d不同氧浓度下,细胞都产生[H]和ATP
【答案】B
A20.下图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼吸与氧浓度的关系,下列叙述正确的是( )
A.当氧气浓度为b时,该器官只进行有氧呼吸
B.当氧气浓度为a时,该器官有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖相等
C.曲线Ⅲ中该器官细胞呼吸发生的场所是线粒体
D.曲线Ⅰ也可以表示酵母菌的细胞呼吸与氧浓度的关系
【答案】A
【解析】图中曲线Ⅰ表示该器官进行无氧呼吸产生的CO2量,曲线Ⅲ表示进行有氧呼吸产生的CO2量,曲线Ⅱ表示该器官进行细胞呼吸产生的CO2总量。当氧浓度为b时无氧呼吸速率为0,该器官只进行有氧呼吸;当氧气浓度为a时有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2量相等,但无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗的葡萄糖的3倍;该器官有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体;酵母菌是兼性厌氧菌,其细胞呼吸与氧浓度的关系应如曲线Ⅱ所示。
21.种子萌发指干种子从吸收水到胚根(或胚芽)突破种皮期间所发生的一系列生理变化过程。
(1) 种子能否正常萌发,除了与充足的水分、适宜的温度和足够的氧气 等外界因素有关,还受到种子是否具有生活力等内部因素制约。测定种子的生活力常用TTC法,其原理是有生活力的种子能够进行细胞呼吸,在细胞呼吸中底物经脱氢酶催化所释放的氢可以将无色的2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)还原为红色的三苯甲腙,使种胚染为红色。死亡的种子由于没有细胞呼吸,TTC不能被还原为三苯甲腙,种胚不被染成红色。
(2) 干燥种子最初的吸水不能像根的成熟区细胞那样发生渗透作用吸水,而是依靠吸胀作用吸水,吸胀作用的大小与细胞内原生质凝胶物质对水的亲和性有关,蛋白质、淀粉和纤维素对水的亲和性依次递减。因此,含蛋白质较多的豆类种子的吸胀作用大于含淀粉较多的禾谷类种子。
(3) 种子萌发时的吸水过程和细胞呼吸可以分为3个阶段(如图),图中曲线1表示种子吸水过程的变化,曲线2表示CO2释放的变化,曲线3表示O2的吸收变化。在吸水的第一阶段和第二阶段,CO2的产生量_大于_(填“大于”“等于”或“小于”)O2的消耗量,到吸水的第三阶段,O2的消耗则大大增加。这说明种子萌发初期的细胞呼吸主要是无氧呼吸。吸水的第三阶段,细胞呼吸迅速增加,因为胚根突破种皮后,氧气供应得到改善,且新的呼吸酶和线粒体已大量形成。
答案 (1)充足的水分、适宜的温度和足够的氧气 细胞呼吸 (2)渗透作用 蛋白质 (3)大于 无氧呼吸 氧气供应得到改善
解析 (1)种子的萌发通常需要充足的水分、适宜的温度和足够的氧气等外界条件。细胞呼吸中底物经脱氢酶催化所释放的氢可以将无色的2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)还原为红色的三苯甲腙,使种胚染为红色。死亡的种子由于没有细胞呼吸,底物无法被脱氢酶催化,故使TTC不能被还原为三苯甲腙,种胚不能被染成红色。
(2)根的成熟区细胞通过渗透作用吸水。依据题意可得出含蛋白质较多的豆类种子的吸胀作用较大。
(3)种子萌发初期主要进行无氧呼吸,故在种子萌发的第一阶段和第二阶段CO2的释放量大于O2的消耗量,胚根突破种皮后,O2供应得到改善,新陈代谢旺盛,且新的呼吸酶和线粒体已大量形成,此时生长较快。
【归纳总结】种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线
(1)在种子吸水的第Ⅰ阶段,由于(吸胀)吸水,呼吸速率上升。
(2)在种子吸水的第Ⅱ阶段,细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多,说明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)。
22. BTB是一种酸碱指示剂,BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的绿色溶液分别加入到7支试管中,其中6支加入生长状况一致的等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离(cm)
20
遮光*
100
80
60
40
20
50min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题:
(1)本实验中,50min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至7号试管的实验结果是由光合作用与呼吸作用引起的;若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为黄色(填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”),判断依据是水草不能进行光合作用,只能进行呼吸作用,溶液中CO2浓度高于3号管。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草光合作用强度等于呼吸作用强度,吸收与释放的CO2量相等。
【答案】(8分)(1)光合作用与呼吸作用 不可靠的
(2)黄色 水草不能进行光合作用,只能进行呼吸作用,溶液中CO2浓度高于3号管
(3)光合作用强度等于呼吸作用强度,吸收与释放的CO2量相等
23.某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题。
(1) 在12~24 h期间,呼吸速率逐渐增强,在此期间呼吸作用的主要方式是无氧呼吸,该呼吸方式在细胞中发生的部位是细胞质基质,其产物是酒精和二氧化碳。
(2) 从第12 h到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会减少,主要原因是种子不进行光合作用制造有机物,同时进行呼吸作用消耗有机物,使有机物的总量下降 。
(3) 胚根长出后,萌发种子的有氧呼吸速率明显升高。
【解析】(1)在12~24 h期间,O2的吸收速率很低且几乎不变,而CO2的释放速率在增大,说明在此期间呼吸作用的主要方式是无氧呼吸,其进行的场所是细胞质基质,种子萌发过程中无氧呼吸的产物是乙醇和CO2。(2)从第12 h至胚根长出期间,萌发的种子不进行光合作用制造有机物,只进行呼吸作用分解有机物,故萌发种子的干物质总量会减少。(3)胚根长出后O2的吸收速率迅速上升,说明萌发种子的有氧呼吸速率明显升高。
【答案】(1)无氧 细胞质基质 酒精和二氧化碳 (2)减少 种子不进行光合作用制造有机物,同时进行呼吸作用消耗有机物,使有机物的总量下降 (3)有氧
24为了探究酵母菌所进行的呼吸作用的类型(即异化类型),请根据所给的材料和用具设计实验。
(1) 实验目的:探究酵母菌所进行的呼吸作用类型。
(2) 实验原理:酵母菌如果只进行有氧呼吸,则吸收的氧气量和放出的二氧化碳量相等;如果只进行无氧呼吸,则不吸收氧气,能放出二氧化碳;如果既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,则吸收的氧气量小于放出的二氧化碳量。
(3) 实验材料和用具:酵母菌培养液、带橡皮塞的玻璃钟罩两只、100 mL烧杯4个、两根弯曲的其中带有红色液滴的刻度玻璃管、NaOH溶液、清水、凡士林。
(4) 实验方法:将实验材料和用具按图示配好实验装置一,如想得到实验结论还必须同时设计另一个实验,请指出另一个实验装置应如何设计。(在方框内装置图表示,并注上文字)
(5) 实验结果及结论:
①装置一中的液滴左移,装置二中的液滴不移动,则说明酵母菌只进行有氧呼吸。
②_装置一中的液滴不动,装置二中的液滴右移,则说明酵母菌只进行无氧呼吸
③装置一中的液滴左移,装置二中的液滴右移,则说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
【答案】
(1)探究酵母菌所进行的呼吸作用类型
(4)如图
说明:强调等量酵母菌培养液和用等量的清水代替NaOH,观察红色液滴的移动情况。
(5)①装置一中的液滴左移,装置二中的液滴不移动,则说明酵母菌只进行有氧呼吸
②装置一中的液滴不动,装置二中的液滴右移,则说明酵母菌只进行无氧呼吸
③装置一中的液滴左移,装置二中的液滴右移,则说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
学科网(北京)股份有限公司
$