高中生物浙科版分子与细胞第三章细胞的代谢第四节细胞呼吸

第四节细胞呼吸1．概述需氧呼吸及厌氧呼吸的概念、反应式和反应过程。(重难点)2．举例说明细胞呼吸在实践中的应用。3．比较需氧呼吸和厌氧呼吸的异同。(重点)细胞呼吸与糖的氧化1．细胞呼吸(1)概念：细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或小分子有机物，并且释放出能量的过程。(2)种类：根据细胞呼吸过程中是否有氧参与，分为需氧呼吸和厌氧呼吸。需氧呼吸是细胞呼吸的主要方式。2．需氧呼吸(1)概念：细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解产生CO2和H2O，同时释放大量能量的过程。(2)反应式：C6H12O6＋6O2eq\o(→,\s\up14(酶))6CO2＋6H2O＋能量。(3)过程名称场所反应物生成物能量第一阶段糖酵解细胞溶胶葡萄糖丙酮酸、NADH、ATP少量能量第二阶段柠檬酸循环线粒体基质丙酮酸等CO2、NADH、ATP少量能量第三阶段电子传递链线粒体内膜O2、NADHH2O、ATP大量能量3．厌氧呼吸(1)过程：划分为两个阶段，第一阶段，进行糖酵解；第二阶段，丙酮酸在不同酶的催化作用下，形成不同的产物。最常见的产物是乳酸或乙醇和CO2。(2)微生物的厌氧呼吸叫发酵发酵类型：乳酸菌、酵母菌等微生物的厌氧呼吸称为发酵，最常见的发酵类型是乳酸发酵和乙醇发酵。(3)场所：细胞溶胶。(4)eq\a\vs4\al(反应式)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(乳酸发酵：C6H12O6＋2ADP＋2Pi→,2CH3CHOHCOOH＋2ATP,乙醇发酵：C6H12O6＋2ADP＋2Pi\o(→,\s\up14()),2C2H5OH＋2CO2＋2ATP))eq\a\vs4\al([合作探讨])探讨eq\a\vs4\al(1)：分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？提示：线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有许多种与需氧呼吸有关的酶。探讨eq\a\vs4\al(2)：分析糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行需氧呼吸的第二、三阶段？提示：因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。探讨eq\a\vs4\al(3)：细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？提示：细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在ATP的高能磷酸键中活跃化学能和热能。探讨eq\a\vs4\al(4)：在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，请分析其中的原因？提示：苹果厌氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。探讨eq\a\vs4\al(5)：所有生物厌氧呼吸的产物相同吗？说明理由。提示：不同。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。探讨eq\a\vs4\al(6)：厌氧呼吸为什么产生的能量是少量的？提示：因为厌氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。eq\a\vs4\al([思维升华])1．需氧呼吸和厌氧呼吸的过程(如图)其中①、④为厌氧呼吸的第一、二阶段；①、②、③分别为需氧呼吸的第一、二、三阶段。2．需氧呼吸和厌氧呼吸的比较项目需氧呼吸厌氧呼吸不同点条件需氧不需氧场所细胞溶胶(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段)细胞溶胶分解程度葡萄糖被彻底分解葡萄糖分解不彻底产物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2能量释放大量能量少量能量相同点反应条件需酶和适宜温度本质氧化分解有机物，释放能量，生成ATP过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同意义为生物体的各项生命活动提供能量3．根据细胞呼吸中物质变化的数量关系来判断细胞呼吸的方式(1)依据O2吸收量和CO2释放量判断①不消耗O2，释放CO2→只进行厌氧呼吸；②O2吸收量＝CO2释放量→只进行需氧呼吸；③O2吸收量<CO2释放量→两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自厌氧呼吸。(2)依据乙醇和CO2生成量判断①乙醇量＝CO2量→只进行厌氧呼吸；②乙醇量<CO2量→两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自需氧呼吸。1．下列有关需氧呼吸的叙述，错误的是()A．在线粒体中葡萄糖被分解为CO2和H2OB．在柠檬酸循环过程中有少量ATP生成C．电子传递发生在线粒体内膜上D．与柠檬酸循环有关的酶分布在线粒体的嵴上和基质中【解析】在线粒体中丙酮酸被分解为CO2和H2O，A错误；柠檬酸循环过程中有关的酶分布在线粒体的嵴上和基质中，有少量ATP生成，电子传递发生在线粒体内膜上，B、C、D正确。【答案】A2．需氧呼吸与厌氧呼吸的相同点是()①都在线粒体中进行②都需要酶③都需要氧④都产生ATP⑤都经过生成丙酮酸的反应A．①②⑤ B．②③④C．②③⑤ D．②④⑤【解析】本题考查需氧呼吸和厌氧呼吸的异同点。需氧呼吸和厌氧呼吸都需要酶的催化；需氧呼吸与厌氧呼吸的第一阶段都是在细胞溶胶中进行的，且都产生丙酮酸；需氧呼吸、厌氧呼吸的实质相同，都是分解有机物、释放能量、形成ATP的过程。【答案】D3．将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质溶液)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()【导学号：36500080】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】根据题目中对酵母菌的处理，甲试管中装入的是细胞质基质，乙试管中装入的是线粒体，丙试管中装入的是未曾离心的酵母菌匀浆。三只试管中都装入葡萄糖，在厌氧条件下，甲试管能够完成厌氧呼吸的整个过程，产生酒精和CO2，释放出少量的能量；乙试管不发生反应；丙试管中能够完成整个的厌氧呼吸过程。【答案】B细胞呼吸的影响因素分析及应用1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。2．O2浓度(1)对需氧呼吸的影响：在一定范围内，随着O2浓度增加，需氧呼吸强度也增加，但由于呼吸酶活性和呼吸底物浓度的限制，O2浓度增加到一定程度，需氧呼吸强度不再增加。(2)对厌氧呼吸的影响：随着O2浓度的增加，厌氧呼吸受到的抑制作用加强。3．CO2浓度：CO2是需氧呼吸和产酒精厌氧呼吸的产物，当CO2浓度过高时会抑制细胞呼吸。4．水分：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。eq\a\vs4\al([合作探讨])探讨eq\a\vs4\al(1)：请从无机盐离子的吸收方面分析，为什么农作物要及时松土？稻田长期不排水幼根为什么会变黑、腐烂？提示：①松土可增大土壤透气量，促进根需氧呼吸，为吸收无机盐离子提供能量。②水淹会使植物根部细胞进行厌氧呼吸，产生的酒精会毒害细胞。探讨eq\a\vs4\al(2)：种子、水果和蔬菜在储存时仍进行细胞呼吸。从影响细胞呼吸的因素方面考虑，应如何保存种子、水果和蔬菜？提示：种子：低温、低氧、干燥保存。水果和蔬菜：零上低温、低氧、一定湿度条件下保存。探讨eq\a\vs4\al(3)：为什么水果、地瓜在密封的地窖中贮存很长时间而不变质？刚打开的密封的地窖不能进，这是为什么？提示：密封的地窖氧气被消耗，CO2浓度很高，高浓度的CO2抑制了水果、地瓜的细胞呼吸。刚打开的地窖由于缺少O2不能进。eq\a\vs4\al([思维升华])影响细胞呼吸的主要外界因素及应用1．温度(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35℃(2)应用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①低温储存食品,②大棚栽培在夜间和阴天适当降温,③温水和面发得快))2．氧气(1)影响(如图)：O2是需氧呼吸所必需的，且O2对厌氧呼吸过程有抑制作用。①O2浓度＝0时，只进行厌氧呼吸。②0<O2浓度<10%时，同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸。③O2浓度≥10%时，只进行需氧呼吸。④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。(2)应用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①中耕松土促进植物根部需氧呼吸,②无氧发酵过程需要严格控制厌氧环境,③低氧仓储粮食、水果和蔬菜))3．水分(1)影响eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①水作为需氧呼吸的反应物可直接参与反应,②水作为生物化学反应的介质影响反应的进行,③在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的,增加而加快，随含水量的减少而减慢))(2)应用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①粮食在入仓前要进行晾晒处理,②干种子萌发前进行浸泡处理))4．CO2(1)影响：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。如图：(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。1．我国加入WTO，提高产品的竞争力是当务之急，其中，延长保鲜期是让产品在竞争中取胜的条件之一。为了延长水果、蔬菜的保鲜期，可采取如下措施()A．充入O2，温度为5B．充入O2，温度为20C．充入N2，温度为5D．充入N2，温度为20【解析】生产中延长水果、蔬菜的保鲜期，实质上是降低其需氧呼吸速率，减少有机物的消耗，因此可采用充入N2，抑制需氧呼吸，控制0℃以上低温，降低酶的活性，【答案】C2．如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。请据图分析说明。甲乙(1)从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度在______点。AB段说明：在一定温度范围内，随着温度升高，细胞呼吸________。温度的变化主要是影响________的活性。(2)乙图中曲线Ⅰ表示________呼吸类型。如果曲线Ⅱ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________。曲线Ⅱ表示的生理过程所利用的有机物主要是________。【解析】分析甲图可知，B点反应速率最快，AB段上升，BC段下降。温度主要是通过影响酶活性来影响反应速率。分析乙图可知，Ⅰ曲线随着O2浓度升高，呼吸速率下降，应为厌氧呼吸；Ⅱ曲线随O2浓度的升高而升高，是需氧呼吸。【答案】(1)B加快酶(2)厌氧酒精葡萄糖1．下列关于人体细胞厌氧呼吸的叙述，错误的是()【导学号：36500081】A．厌氧呼吸全过程在细胞溶胶中进行B．产生的乳酸被运至肝脏后可再生成葡萄糖C．产生的CO2会刺激神经末梢使人产生酸痛感D．细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施【解析】厌氧呼吸的两个阶段均在细胞溶胶中进行，A正确；厌氧呼吸产生的乳酸被运至肝脏后可再生为葡萄糖，B正确；产生的乳酸会刺激神经末梢使人产生酸痛感，C错误；厌氧呼吸只能利用葡萄糖中的一小部分能量，而乳酸再转变成葡萄糖又要消耗能量，因此，人体进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施，D正确。【答案】C2．下列细胞中，其厌氧呼吸过程会以乳酸为主要产物的是()A．密闭塑料袋中苹果的细胞B．用于制作酒精的酵母菌C．剧烈奔跑时的马骨骼肌细胞D．浇水过多的青菜根部细胞【解析】苹果厌氧呼吸产物是酒精和二氧化碳；A错误。酵母菌厌氧呼吸产物是酒精和二氧化碳；B错误。动物细胞厌氧呼吸产物是乳酸；C正确。浇水过多的青菜根部细胞厌氧呼吸产物主要是酒精和二氧化碳；D错误。【答案】C3．雨水过多时，农作物发生烂根现象的原因是()A．土壤中有毒物质溶解到水中，使根遭到毒害B．土壤中水分充足，微生物繁殖而引起烂根C．土壤中缺乏氧气，根进行厌氧呼吸产生酒精，对根细胞有毒害作用D．土壤因水涝温度低，使根受到低温损害【解析】土壤长期被水淹，导致土壤中缺少氧气，根进行厌氧呼吸，由于根的厌氧呼吸会产生酒精，对细胞有毒害作用而导致烂根，C正确。【答案】C4．如图是酵母菌细胞需氧呼吸过程的图解。请根据图回答下列问题。(1)图中②③所代表的物质分别是________、________。(2)依次写出图中④、⑤、⑥所代表的能量多少：________(选填“少量”或“大量”)。(3)如果氧气供应不足，其产物是________，反应的场所是________，该反应可以写成：________________。【解析】(1)根据图示物质转化关系及需氧呼吸过程中的物质变化过程判断，①是葡萄糖，②是丙酮酸，③是氧气，④⑤⑥都是能量。(2)需氧呼吸第一阶段、第二阶段都释放出少量能量，第三阶段则释放出大量能量。(3)若氧气供应不足，酵母菌进行厌氧呼吸，产生酒精和CO2，其反应场所是细胞溶胶。【答案】(1)丙酮酸O2(2)少量、少量、大量(3)C2H5OH(酒精)和CO2细胞溶胶C6H12O6eq\o(→,\s\up