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第3講　細胞呼吸 考綱考情 考查內(nèi)容 等級要求 考查詳情 細胞呼吸及其原理的應(yīng)用 C 17年—多選—T25結(jié)合圖像考查細胞呼吸原理的應(yīng)用 16年—多選—T23結(jié)合圖像考查細胞呼吸的過程 15年—非選—T26結(jié)合圖像考查細胞呼吸的場所 14年—非選—T27考查有氧呼吸的生理意義 13年—非選—T33考查有氧呼吸中氧的去處 探究酵母菌的呼吸方式 c 17年—單選—T6考查探究酵母菌呼吸方式和場所 15年—多選—T24考查探究酵母菌的呼吸方式 13年—單選—T17考查探究酵母菌的呼吸方式 知識整合 一、細胞呼吸 1.有氧呼吸 2.無氧呼吸 第一階段：葡萄糖酶,Ｆ丙酮酸＋少量[H]＋少量能量；場所：________________。 第二階段：丙酮酸酶,Ｆ________或乳酸；場所：________________。 二、探究酵母菌的呼吸方式(實驗) 1.原理 酵母菌屬于________菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，便于用來研究呼吸方式。 2.檢測產(chǎn)物 (1)CO2可使澄清的石灰水變________，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變________再變________。 (2)橙色的重鉻酸鉀溶液，在________條件下，與乙醇發(fā)生反應(yīng)，變成________。 3.對比實驗 設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的________，來探究某種因素與________的關(guān)系的實驗。 4.酵母菌細胞呼吸類型的判斷 (1)若只產(chǎn)生CO2，不消耗O2，則只進行________。 (2)若產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量與吸收O2的物質(zhì)的量相等，則只進行________。 (3)若產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量比吸收O2的物質(zhì)的量多，則進行________________。 考點突破 考點1　細胞呼吸 1.細胞呼吸概念 細胞呼吸是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成為二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。 2.有氧呼吸 (1)反應(yīng)式：C6H12O6＋6H2O＋6O2酶,Ｆ6CO2＋12H2O＋能量。 (2)過程 第一階段 第二階段 第三階段 場所 細胞質(zhì)基質(zhì) 線粒體基質(zhì) 線粒體內(nèi)膜 反應(yīng)物 葡萄糖 丙酮酸和水 [H]和氧氣 生成物 丙酮酸、ATP CO2、[H]、ATP H2O、ATP 能量 少量 少量 大量 3.無氧呼吸 (1)反應(yīng)式 ①轉(zhuǎn)化成乳酸的反應(yīng)式：C6H12O6酶,Ｆ2C3H6O3＋能量。 ②分解成酒精的反應(yīng)式：C6H12O6酶,Ｆ2C2H5OH＋2CO2＋能量。 (2)過程：第一階段與有氧呼吸第一階段相同。第二階段的產(chǎn)物是酒精和二氧化碳或乳酸。其全過程都在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行。 4.有氧呼吸與無氧呼吸的比較 類型 有氧呼吸 無氧呼吸 不同點 反應(yīng)條件 需要O2、酶和適宜的溫度 不需要O2，需要酶和適宜的溫度 反應(yīng)場所 第一階段在細胞質(zhì)基質(zhì)中，第二、三階段在線粒體內(nèi) 全過程都在細胞質(zhì)基質(zhì)中 分解產(chǎn)物 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸 釋放能量 釋放大量能量 釋放少量能量 特點 有機物徹底分解，能量完全釋放 有機物沒有徹底分解，能量沒完全釋放 相互聯(lián)系 其實質(zhì)都是分解有機物，釋放能量，生成ATP供生命活動需要； 第一階段(從葡萄糖到丙酮酸)完全相同 例1　(2016江蘇高考) (多選)突變酵母的發(fā)酵效率高于野生型，常在釀酒工業(yè)發(fā)酵中使用。如圖為呼吸鏈突變酵母呼吸過程，下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A.突變酵母乙醇代謝途徑未變 B.突變酵母幾乎不能產(chǎn)生[H] C.氧氣充足時，野生型酵母種群增殖速率大于突變體 D.通入氧氣后，突變酵母產(chǎn)生ATP的主要部位是線粒體 1.(2016北京高考)葡萄酒釀制期間，酵母細胞內(nèi)由ADP轉(zhuǎn)化為ATP的過程(　　) A.在無氧條件下不能進行 B.只能在線粒體中進行 C.不需要能量的輸入 D.需要酶的催化 考點2　影響呼吸作用的因素及其 在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用　　1.內(nèi)部因素——遺傳因素(決定酶的種類和數(shù)量) (1)不同種類的植物細胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。 (2)同一植物在不同的生長發(fā)育時期細胞呼吸速率不同，如幼苗期、開花期細胞呼吸速率較高，成熟期細胞呼吸速率較低。 (3)同一植物的不同器官細胞呼吸速率不同，如生殖器官大于營養(yǎng)器官。 2.外部因素 因素 影響機理 曲線模型 實踐應(yīng)用 溫度 影響呼吸酶的活性：最適溫度時，細胞呼吸最強；超過最適溫度呼吸酶活性降低，甚至變性失活，呼吸受抑制；低于最適溫度酶活性下降，呼吸受抑制 ①低溫下貯存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)降溫，增加晝夜溫差，以降低細胞呼吸，減少有機物的消耗，提高產(chǎn)量 氧氣 氧氣作為有氧呼吸的原料而影響細胞呼吸的速率和性質(zhì)(在O2濃度為零時只進行無氧呼吸；濃度為大于零小于10%時，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸；濃度為10%以上時，只進行有氧呼吸。) 適當(dāng)降低氧氣濃度能夠抑制細胞呼吸，減少有機物消耗，以延長蔬菜、水果的保鮮時間 CO2濃度 增加CO2的濃度對細胞呼吸有明顯的抑制效應(yīng)。這可以從化學(xué)平衡的角度得到解釋 在蔬菜和水果的保鮮中，增加CO2的濃度，可提高保鮮效果 H2O 在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸強度隨含水量的增加而加強，隨含水量的減少而減弱 將種子風(fēng)干，以減弱細胞呼吸，從而減少有機物的消耗，延長作物種子儲藏時間 3.規(guī)律總結(jié) (1)一般來說，凡是生長迅速的植物種類、器官組織和細胞，其呼吸均較旺盛，如幼根、幼葉的呼吸強于老根、老葉，生殖器官的呼吸強于營養(yǎng)器官。 (2)O2濃度為零時，細胞呼吸強度并不為零，因為細胞可進行無氧呼吸。 (3)隨著O2濃度的增加，無氧呼吸受到抑制，有氧呼吸也因氧氣濃度較低而較弱，細胞呼吸的總強度較低；但后來隨著氧氣濃度的升高，有氧呼吸逐漸增強，細胞呼吸總強度又增大。 (4)從化學(xué)平衡的角度分析，高濃度的CO2在一定程度上可以抑制細胞呼吸。 例2　(2017北京高考)某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關(guān)系如圖。據(jù)此，對該植物生理特性理解錯誤的是(　　) A.呼吸作用的最適溫度比光合作用的高 B.凈光合作用的最適溫度約為25℃ C.在0～25℃范圍內(nèi)，溫度變化對光合速率的影響比對呼吸速率的大 D.適合該植物生長的溫度范圍是10～50℃ 2.科研人員探究溫度對密閉罐中水蜜桃果肉細胞呼吸速率的影響，結(jié)果如圖。下列敘述正確的是(　　) A.20 h內(nèi)，果肉細胞產(chǎn)生ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體 B.50 h后，30℃條件下果肉細胞沒有消耗O2，密閉罐中CO2濃度會增加 C.50 h后，30℃的有氧呼吸速率比2℃和15℃慢，是因為溫度高使酶活性降低 D.實驗結(jié)果說明溫度越高，果肉細胞有氧呼吸速率越大 考點3　光合作用與細胞呼吸 1.光合作用與細胞呼吸的區(qū)別與聯(lián)系 光合作用 細胞呼吸 場所 葉綠體 細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體或細胞質(zhì)基質(zhì) 條件 只在光下進行 有光、無光都能進行 物質(zhì)變化 無機物合成有機物 有機物分解無機物 能量變化 光能→ATP中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能 有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能＋熱能 實質(zhì) 合成有機物，貯存能量 分解有機物，釋放能量 代謝類型 同化作用(或合成作用) 異化作用(或分解作用) 范圍 綠色植物細胞 活細胞 聯(lián)系 　　2.[H]和ATP來源、去路的比較 來源 去路 [H] 光合作用 光反應(yīng)中水的光解 作為暗反應(yīng)階段的還原劑，用于還原C3合成有機物等 有氧呼吸 第一階段、第二階段 用于第三階段還原氧氣產(chǎn)生水，同時釋放大量能量 ATP 光合作用 在光反應(yīng)階段合成ATP 其合成所需能量來自色素吸收轉(zhuǎn)換的太陽能，用于暗反應(yīng)階段C3還原時的能量之需，以穩(wěn)定的化學(xué)能形式貯存在有機物中 有氧呼吸 三個階段均產(chǎn)生，其中第三階段產(chǎn)生最多，能量來自有機物的分解 作為能量直接用于各項生命活動 3.據(jù)圖探究真正光合速率、凈光合速率和呼吸速率三者之間的關(guān)系 (1)真正光合速率、凈光合速率、呼吸速率三者之間的關(guān)系為：真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。 (2)三種速率的表示方法 項目 表示方法 凈光合速率(又稱表觀光合速率) O2的釋放量、CO2的吸收量、有機物的積累量 真正光合速率(又稱實際光合速率) O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機物的制造量 呼吸速率(黑暗中測量) CO2的釋放量、O2的吸收量、有機物的消耗量 例3　將三組生理狀態(tài)相同的某植物幼根分別培養(yǎng)在含有相同培養(yǎng)液的密閉培養(yǎng)瓶中，一段時間后，測定根吸收某一礦質(zhì)元素離子的量。培養(yǎng)條件及實驗結(jié)果見下表： 培養(yǎng)瓶中氣體 溫度/℃ 離子相對吸收量/% 空氣 17 100 氮氣 17 10 空氣 3 28 　　下列分析正確的是(　　) A.有氧條件有利于該植物幼根對該離子的吸收 B.該植物幼根對該離子的吸收與溫度的變化無關(guān) C.氮氣環(huán)境中該植物幼根細胞吸收該離子不消耗ATP D.與空氣相比，氮氣環(huán)境有利于該植物幼根對該離子的吸收 3.在適宜溫度和大氣CO2濃度條件下，測得某森林中林冠層四種主要喬木的幼苗葉片的生理指標(見下表)。下列分析正確的是(　　) 物種/指標　　 馬尾松 苦櫧 石櫟 青岡 光補償點(μmolm－2s－1) 140 66 37 22 光飽和點(μmolm－2s－1) 1 425 1 255 976 924 　　(光補償點：光合速率等于呼吸速率時的光強；光飽和點：達到最大光合速率所需的最小光強) A.光強大于140 μmolm－2s－1，馬尾松幼苗葉肉細胞中產(chǎn)生的O2全部進入線粒體 B.光強小于1255 μmolm－2s－1，影響苦櫧幼苗光合速率的環(huán)境因素是CO2濃度 C.森林中生產(chǎn)者積累有機物的能量總和，即為輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 D.在群落演替過程中，隨著林冠密集程度增大青岡的種群密度將會增加 考點4　探究酵母菌細胞的呼吸方式 1.實驗原理 (1)酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。酵母菌進行有氧呼吸能產(chǎn)生大量的CO2和H2O，在進行無氧呼吸時能產(chǎn)生酒精和少量CO2。 (2)CO2可使澄清石灰水變渾濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產(chǎn)生情況。 (3)橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下可與乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。 2.實驗步驟 (1)配制酵母菌培養(yǎng)液 (2)檢測CO2的產(chǎn)生，裝置如圖所示： 　　　　　　　　甲　　　　 　　　　乙 3.實驗現(xiàn)象：甲、乙兩裝置中石灰水都變渾濁，且甲中渾濁程度高且快。 4.注意事項 (1)通入A瓶的空氣中不能含有CO2的原因 保證使第三個錐形瓶中的澄清石灰水變渾濁完全是由酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。 (2)B瓶應(yīng)封口放置一段時間后再連通盛有澄清石灰水錐形瓶的原因 B瓶應(yīng)封口放置一段時間，待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保通入澄清石灰水中的CO2是由無氧呼吸產(chǎn)生的。 例4　(2017江蘇高考)(多選)如圖是探究果酒與果醋發(fā)酵的裝置示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A.改變通入氣體種類，可以研究呼吸作用類型對發(fā)酵的影響 B.果酒發(fā)酵中期通入氮氣，酵母菌將從有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧呼吸 C.果醋的發(fā)酵周期與實驗設(shè)定的溫度密切相關(guān) D.氣體入口與氣體出口可以交換使用 4.為研究酵母菌的呼吸方式，某生物小組制作了如圖a～f所示裝置，下列判斷不合理的是(　　) 　 A.若a裝置液滴不移動，b裝置液滴右移，說明酵母菌僅進行無氧呼吸 B.若a裝置液滴左移，b裝置液滴右移，說明酵母菌僅進行有氧呼吸 C.連接e→c→d，給裝置通空氣，d中石灰水變渾濁，可驗證酵母菌進行了有氧呼吸 D.f放置一段時間后，連接f→d，d中石灰水變渾濁，可驗證酵母菌進行了無氧呼吸 請根據(jù)下列關(guān)鍵詞的提示，歸納構(gòu)建本課時知識體系。 細胞呼吸　有氧呼吸　無氧呼吸　反應(yīng)式　場所　第一階段　第二階段　第三階段　研究酵母菌呼吸方式　原理　過程　產(chǎn)物檢測　現(xiàn)象及結(jié)論 隨堂演練 1.(2016上海高考)人骨骼肌內(nèi)的白肌細胞含少量線粒體，適合無氧呼吸、進行劇烈運動。白肌細胞內(nèi)葡萄糖氧化分解的產(chǎn)物有(　　) ①酒精?、谌樗帷、跜O2　④H2O?、軦TP A.①③⑤ B.②④⑤ C.①③④⑤ D.②③④⑤ 2.下圖是某研究小組在探究酵母菌的細胞呼吸方式時的兩套實驗裝置圖，下列分析合理的是(　　) 甲 　乙 第2題圖 A.為檢驗空氣中的二氧化碳是否被A瓶完全吸收，可在B瓶前加一個盛有澄清石灰水的錐形瓶 B.實驗中發(fā)現(xiàn)C瓶先變渾濁后又澄清了，說明實驗不成功 C.實驗進行一段時間后用酸性的重鉻酸鉀檢測E瓶中物質(zhì)會出現(xiàn)灰綠色 D.D瓶封口后應(yīng)立即接通E瓶，防止D瓶中的培養(yǎng)液被分解完 3.葉肉細胞內(nèi)的下列生理過程，一定在生物膜上進行的是(　　) A.O2的產(chǎn)生 B.H2O的生成 C.[H]的消耗 D.ATP的合成 4.(多選)如圖表示光照、貯藏溫度對蘋果果實呼吸強度變化的影響。下列有關(guān)敘述中正確的是(　　) 第4題圖 A.蘋果果實細胞產(chǎn)生CO2的場所是線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì) B.光照對蘋果果實呼吸的抑制作用8℃時比15℃時更強 C.低溫、黑暗條件下更有利于貯存蘋果果實 D.貯藏溫度下降時果實呼吸減弱，可能與細胞內(nèi)酶活性降低有關(guān) 5.(2018百校聯(lián)考)下列是關(guān)于生物學(xué)實驗的敘述，正確的是(　　) A.葉綠體中的色素隨層析液在濾紙條上擴散的速度與分子大小無關(guān) B.探究加酶洗衣粉在不同溫度下的洗滌效果，設(shè)置0℃是沒有必要的 C.探究酶母菌的呼吸方式可以用是否產(chǎn)生CO2來確定 D.鑒定蛋白質(zhì)需要的試劑是NaOH和CuSO4溶液，并加熱至沸騰 6.(2018百校聯(lián)考)(多選)下表是植物不同器官的呼吸速率(單位鮮重在單位時間的耗氧量，單位：μLg－1h－1)。下列說法正確的是(　　) 植物器官 呼吸速率 植物器官 呼吸速率 胡蘿卜 根 25 大麥 種子(浸泡15h) 胚 715 葉 440 胚乳 75 蘋果 果肉 30 葉 266 果皮 95 根 960～1480 A.種同一種植物的不同器官或組織呼吸速率有明顯差異 B.子內(nèi)胚的呼吸速率比胚乳高，表明胚的能量代謝較旺盛 C.測定大麥種子呼吸速率前先浸泡，是為了提高種子內(nèi)自由水的含量 D.不同植物的同類器官呼吸速率不同，與其結(jié)構(gòu)和功能無關(guān) 7.某豆科植物種子萌發(fā)過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢如圖所示。請據(jù)圖回答問題： 第7題圖 (1)在12～24 h期間，呼吸速率逐漸增強，在此期間呼吸作用的主要方式是________呼吸，該呼吸方式在細胞中發(fā)生的部位是________，其產(chǎn)物是________。 (2)從第12 h到胚根長出期間，萌發(fā)種子的干物質(zhì)總量會________，主要原因是________________________________________________________________。 (3)胚根長出后，萌發(fā)種子的________呼吸速率明顯升高。