高考生物大一轮复习细胞的能量供应和利用

第9讲细胞呼吸,考纲要求(1)细胞呼吸()(2)探究酵母菌的呼吸方式(实验),教材导学一、探究酵母菌的呼吸方式1.酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于_菌。2.检测CO2的产生：可使用澄清石灰水或_水溶液，CO2可使后者发生的颜色变化是_。3.检测酒精的产生：可使用橙色的_溶液，在酸性条件下其与酒精发生化学反应，变成_。,二、有氧呼吸1.反应式_,2.过程,三、无氧呼吸1.反应式(1)分解成酒精的反应式为：_。(2)转化成乳酸的反应式为：_。2.过程第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同，第二阶段的产物是_，其全过程都在_中进行。,自我校对,基础自测判断正误(1)有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同。()(2)肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸。()(3)乳酸菌细胞内，细胞呼吸第一阶段产生H，第二阶段消耗H。()(4)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在有氧时细胞的呼吸作用。()(5)种子风干脱水后呼吸强度增强。(),(6)无氧呼吸的终产物是丙酮酸。()(7)有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水。()(8)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有H的积累。()(9)有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。()(10)细胞呼吸必须在酶的催化下进行。(),(11)需氧型细菌有氧呼吸的主要场所是线粒体。()(12)人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。()(13)进行有氧呼吸的细胞中肯定含有与有氧呼吸有关的酶。(),【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13),考点突破考点一有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析及比较1.有氧呼吸和无氧呼吸过程图解,2.过程分析(1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路：(2)反应物和产物：CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。,O2参与了第三阶段，H和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2，场所是线粒体内膜。有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段H和O2结合生成的。,(4)能量代谢：有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。,【注意】(1)有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。(2)无氧呼吸只释放少量能量，其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。(3)水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因：无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。(4)原核生物无线粒体，仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等。,【例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，-表示过程。下列有关叙述正确的是(),A.催化反应和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.图中过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATPD.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,【解析】图为细胞呼吸的全过程，为无氧呼吸，为有氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、H、O2、酒精，故C项错误，D项正确；催化反应和的酶分别存在于细胞质基质和线粒体中，故A项错误；无氧呼吸的第一阶段也产生H，故B项错误。【答案】D,【例2】将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是()A.甲试管中最终产物为CO2和H2OB.乙试管中不发生反应C.丙试管中有大量的ATP产生D.丙试管中无CO2产生,【解析】由题干可获取的主要信息有：甲试管中含细胞质基质，乙试管中含有线粒体，丙试管中含有细胞质基质和线粒体；三支试管均处于无氧环境，即只发生无氧呼吸。解答本题应先理解细胞呼吸每一阶段的场所及其反应式，再根据以上信息予以逐项分析。酵母菌无氧呼吸的第一阶段是由葡萄糖生成丙酮酸，第二阶段是丙酮酸生成酒精和CO2，两个阶段的场所都是细胞质基质。甲试管中含有细胞质基,质，可进行无氧呼吸生成酒精和CO2，但无氧呼吸不生成H2O，选项A错误；乙试管中只含线粒体，由于在无氧条件下，且葡萄糖不在线粒体发生反应，因此乙试管内不发生反应，选项B正确；丙试管中含有线粒体和细胞质基质，可发生无氧呼吸生成酒精和CO2，但只产生少量ATP，因此选项C、D错误。【答案】B,考点二影响呼吸速率的因素及实践应用1.内部因素遗传因素(决定酶的种类和数量)(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。,【注意】(1)O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为细胞可进行无氧呼吸。(2)随着O2浓度的增加，无氧呼吸受到抑制，有氧呼吸也因氧气浓度较低而较弱，细胞呼吸的总强度较低；但后来随着氧气浓度的升高，有氧呼吸逐渐增强，细胞呼吸总强度又增大。(3)从化学平衡的角度分析，高浓度的CO2在一定程度上可以抑制细胞呼吸。,【例3】下列叙述符合生物学原理的是()A.水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境B.快速登山时，人体的能量主要来自有机物分解产生二氧化碳和水的过程C.蔬菜在低氧、干燥、低温的环境中，可延长保鲜时间D.淀粉经发酵可产生酒精，是通过乳酸菌的无氧呼吸实现的,【解析】氧气从水稻中空的茎可到达根部细胞，水稻根部主要进行的是有氧呼吸，故A项错；蔬菜储藏环境应该是低氧、零上低温和具有一定湿度，故C项错；淀粉先水解成葡萄糖，再由酵母菌进行无氧呼吸，才能产生酒精，故D项错；剧烈运动时，人体的能量供应主要是来自有氧呼吸将有机物分解成二氧化碳和水的过程，故B项正确。【答案】B,精要点拨细胞呼吸原理的应用主要体现在指导生产生活方面，其主要目的是根据人们的需要改变环境条件，从而改变呼吸作用强度。储存粮食、水果蔬菜时，要注意把握呼吸作用原理的应用：(1)从氧气角度看，不能采用无氧的环境，不然会使有机物消耗得更多，因此常采用低氧环境，一般以释放二氧化碳最少的氧气浓度为最适浓度。,(2)从湿度角度看，储存种子和储存水果蔬菜对外界湿度的要求不同，储存种子时要求种子和储存环境干燥，储存水果蔬菜时求环境低湿。水果蔬菜如果在干燥环境中储存会影响其新鲜度。(3)从温度角度看，一般种子的储存需要低温，水果蔬菜需要零上低温。综上所述，可以得出：储存种子需要低氧、低温、干燥的环境，储存水果蔬菜需要低氧、零上低温、低湿的环境，以减少有机物的消耗。,【例4】恒温条件下，测得某密闭容器中苹果细胞呼吸强度(用CO2的释放量来表示)随氧气浓度的变化情况如下图，下列有关说法错误的是(),A.该温度下，苹果只进行无氧呼吸时释放的CO2比只进行有氧呼吸时多B.氧气浓度为6%时，苹果只进行有氧呼吸C.氧气浓度大于18%后，氧气不再是有氧呼吸的限制因素D.随着氧气浓度的增加，CO2的释放量先减少，后增加，最后趋于稳定,【解析】解题关键一是正确地识别图解，二是对有氧呼吸与无氧呼吸的区别分析透彻。氧气浓度为6%时，释放二氧化碳最少，此时有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，即仍存在无氧呼吸。【答案】B,【例5】下图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。以下分析不正确的是(),A.从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度在B点。AB段可说明在一定的温度范围内，随着温度升高，细胞呼吸加快B.乙图中曲线表示无氧呼吸类型，曲线表示有氧呼吸类型C.如果乙图中曲线描述的是水稻根细胞的呼吸，那么在DE段根细胞内积累的物质是乳酸D.曲线表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖,【解析】甲图表示温度对呼吸作用的影响，B点是呼吸最适温度，乙图表示呼吸类型，曲线表示无氧呼吸类型，曲线表示有氧呼吸类型，在DE段无氧呼吸随O2浓度的增加逐渐减弱，但还是有无氧呼吸，积累的物质是酒精，呼吸底物主要是葡萄糖。【答案】C,考点三呼吸作用类型判断和相关计算“三看法”判断细胞呼吸的类型(1)一看反应物和产物：消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。产物中有酒精或乳酸，一定有无氧呼吸。,(2)二看物质的量的关系：无CO2产生只进行乳酸型无氧呼吸。不耗O2，但产生CO2只进行酒精型无氧呼吸。消耗的O2等于释放的CO2只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸。,CO2释放量大于O2吸收量既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，其关系如下：,【例6】如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是(),A.氧浓度为a时，有氧呼吸最弱B.氧浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5C.氧浓度为c时，适于贮藏该植物器官D.氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等,【解析】由题图可以看出，当氧浓度为a时，只有CO2释放量，说明此时只进行无氧呼吸；氧浓度为b时，CO2释放量=8，O2吸收量=3，所以无氧呼吸释放CO2=8-3=5，消耗葡萄糖=2.5，有氧呼吸释放的CO2=3，消耗葡萄糖=0.5，B项正确；氧浓度为c时，呼吸作用最弱适于贮藏该植物器官；当氧浓度为d时，CO2释放量=O2吸收量，说明只进行有氧呼吸，D项错误。【答案】D,【例7】有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示(两种细胞呼吸速率相等)，在氧浓度为a时()A.酵母菌只进行无氧呼吸B.2/3的葡萄糖用于无氧呼吸C.1/3的葡萄糖用于无氧呼吸D.酵母菌停止发酵,【解析】解答本题首先根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式，判断氧浓度为a时的无氧呼吸和有氧呼吸产生的CO2量，进而判断呼吸类型及其分解葡萄糖的比例。酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2的摩尔数之比是11。位于a点时酒精的产生量是6mol，则CO2的生成量也为6mol。图中实际CO2的生成量为15mol，用CO2的总生成量减去无氧呼吸产生CO2的量等于有氧呼吸产生CO2的量(15mol-6mol=9mol)。有氧,呼吸每消耗1mol的葡萄糖产生6molCO2，生成9molCO2则消耗了1.5mol的葡萄糖；无氧呼吸每消耗1mol葡萄糖产生2molCO2，生成6molCO2则消耗了3mol的葡萄糖。因此，有氧呼吸与无氧呼吸共消耗了4.5mol的葡萄糖，用于无氧呼吸的葡萄糖是3mol，占2/3。【答案】B,2.实验关键步骤(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。,(1)本实验的自变量是_。进行有氧呼吸的实验装置是_。(2)如果实验设计中缺少了质量分数为10%的NaOH溶液，而装置一中的澄清的石灰水变浑浊，则不一定说明_产生了二氧化碳，因为无法排除_使澄清的石灰水变浑浊的可能。,(3)橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应能使溶液变成灰绿色。利用这一原理可以鉴定酒精的存在。上图中装置_的酵母菌培养液取样鉴定，一定会使重铬酸钾溶液变成灰绿色。如果两装置的酵母菌培养液取样鉴定都能使重铬酸钾溶液变成灰绿色，请分析装置一产生该结果的原因是_。(4)装置一中的酵母菌消耗和产生气体的场所分别是_和_。,【解析】本题考查酵母菌细胞呼吸方式的实验探究，考查实验能力。(1)图中的装置一是研究酵母菌的有氧呼吸，装置二是研究酵母菌的无氧呼吸，实验的自变量是有无氧气。(2)装置一中的10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中的CO2对实验结果的影响，缺少了质量分数为10%的NaOH溶液，而装置一中的澄清的石灰水变浑浊，则不一定说明有氧呼吸产生了二氧化碳。,(3)装置二中酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精，会使酸性条件下重铬酸钾溶液变成灰绿色。如果两装置的酵母菌培养液取样鉴定都能使重铬酸钾溶液变成灰绿色，说明装置一中的酵母菌也进行了无氧呼吸，说明装置一氧气供应不足。(4)装置一酵母菌进行有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜；产生CO2的场所是线粒体基质。,【答案】(1)有无氧气(氧气)一(2)有氧呼吸空气中的CO2(3)二通入的氧气量不足(4)线粒体内膜线粒体基质(不可以互换顺序),(2)实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。装置乙为对照。,装置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。,3.注意事项(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)对照组的设置：为防止气压、温度等物理因素(或非生物因素)所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。,(3)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。4.探究细胞呼吸过程场所的实验(一般是探究第二阶段的场所)常见方法是用离心的方法把动物细胞的细胞质基质和线粒体分开，分别加入丙酮酸，检测CO2的产生。,【例9】下图是探究酵母菌进行呼吸方式的装置，下面叙述错误的是(),A.假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸B.假设装置一中的液滴不移动，装置二中的液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸C.假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸D.假设装置一、二中的液滴均不移动说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸,【解析】装置一中因为有NaOH溶液，细胞呼吸释放的CO2被吸收，因此红色液滴的移动代表氧气的消耗。装置二中的水溶液不能吸收呼吸作用释放的CO2，因此红色液滴的移动代表释放的CO2与氧气的消耗的差值。酵母菌有氧呼吸消耗的氧气与释放的CO2相等，无氧呼吸不消耗氧气，但产生CO2。因此装置一中的液滴只能左移或不动，不动则只进行无氧呼吸，若左移，必然存在有氧呼吸。若装置二中的液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸。若装置二中的液滴右移，则是产生CO2大于消耗的氧气，这说明有氧呼吸和无氧呼吸都存在。但当装置一、二中的液滴均不移动时，只能说明一个情况：酵母菌已死亡。【答案】D,【例10】为探究动物细胞内有氧呼吸时二氧化碳的产生场所，现有如下试剂：含丙酮酸的完全营养液(不含C6H12O6)、含C6H12O6的完全营养液、清水、吸管若干、新配制的澄清石灰水。甲、乙二人分别做了如下实验：甲：步骤一：用胰蛋白酶处理适量的新鲜肝脏组织，使其分散成为单个细胞。步骤二：用含C6H12O6的完全营养液培养肝细胞一段时间。步骤三：离心得到细胞质基质及线粒体基质，分装在标号为1、2的两支试管中。,步骤四：取新配制的澄清石灰水适量，分别滴入1、2两支试管内。现象：1、2两支试管均变浑浊。结论：二氧化碳的产生既发生在细胞质基质中，又发生在线粒体基质中。乙：第一步同甲步骤一，第二步同甲步骤三，第三步待续，第四步同甲步骤四。,请回答下列问题。(1)实验完成后，老师指出甲同学的实验步骤是错误的，乙同学的实验步骤是正确的。请你补全乙同学的步骤三：_。(2)预测乙同学的实验现象及结论：a现象：_。结论：_。b现象：_。结论：_。c现象：_。结论：_。,【答案】(1)取等量的丙酮酸完全营养液分别加入试管1、试管2中(2)a现象：试管1变浑浊，试管2无明显变化结论：二氧化碳只在细胞质基质中产生b现象：试管1无明显变化，试管2变浑浊结论：二氧化碳只在线粒体基质中产生c现象：1、2两支试管均变浑浊结论：二氧化碳既可以在细胞质基质中，又可以在线粒体基质中产生,课堂练习1.教材原话填空。(1)CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使_由_变_再变_。根据_或_，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。_色的_溶液，在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应，变成_色。,(2)无论是分解成_或者是转化成_，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量_。(3)线粒体是有氧呼吸的_。线粒体的_中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。,答案(1)溴麝香草酚蓝水溶液蓝绿黄石灰水浑浊程度溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短橙重铬酸钾灰绿(2)酒精和二氧化碳乳酸存留在酒精或乳酸中(3)主要场所内膜和基质,2.(2010全国新课标)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是()A.无氧呼吸的终产物是丙酮酸B.有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水C.无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有H的积累D.质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多,解析无氧呼吸的最终产物应该是乳酸或者酒精和二氧化碳。有氧呼吸前两阶段产生的H在线粒体内膜上与氧结合生成水。无氧呼吸不需要O2参与，但是并没有H的积累，H只在细胞质基质中参与反应，产生了无氧呼吸的产物。质量相同的脂肪和糖类，脂肪所储存的能量更多，因此脂肪是主要的储能物质。答案D,3.“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相等，达到生理上的平衡状态。如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗率的关系。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.若运动强度长期超过c，会因为乳酸大量积累而使肌肉酸胀乏力,解析由图可知ab段有乳酸，乳酸是无氧呼吸的产物，ab段应该就有无氧呼吸，bc段无氧呼吸速率增加，cd段有氧呼吸速率不再增加，但无氧呼吸速率较大，故A项错误。运动强度大于c后肌肉细胞无氧呼吸比值较大，但其不产生二氧化碳，有氧呼吸产生的二氧化碳和氧气消耗量相同，故B项错误。无氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，还有大量能量储存于有机物中未释放出来，故C项错误。若运动强度长期超过c，人体的自我调节能力是有限的，会因为乳酸大量积累而使肌肉出现酸胀乏力的现象，故D项正确。答案D,4.一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1小时后测得该容器中O2减少了24mL，CO2增加了48mL，则在1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的()A.1/3倍B.1/2倍C.2倍D.3倍,答案D,5.为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如下图中a-f所示装置，下列判断不合理的是(),A.若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸B.若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸C.连接edcd，并从e左侧通气，可验证酵母菌进行了有氧呼吸D.连接fd，d中石灰水变浑浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸,解析a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌既进行了有氧呼吸，又进行了无氧呼吸。答案B,6.某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是(),A.滴管中冒出气泡是反应产生CO