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适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢第12讲细胞呼吸课件新人教版
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这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢第12讲细胞呼吸课件新人教版，共60页。PPT课件主要包含了素养目标，内容索引，强基础·增分策略，提能力·精准突破，练高考·衍生训练，O2的有无，将液体与空气隔绝，CO2的多少，除去CO2，不能进入线粒体等内容，欢迎下载使用。
1 强基础·增分策略
一、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.实验原理
2.实验设计思路——对比实验
3.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+ 葡萄糖 溶液)。 (2)检测CO2的产生,装置如图所示。
提醒:澄清石灰水也可以换为溴麝香草酚蓝溶液。
(3)检测酒精的产生
4.实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下产生CO2多而快,在无氧条件下进行细胞呼吸产生 酒精和CO2 。
延伸拓展酵母菌呼吸方式测定的实验装置分析
(1)酵母菌为兼性厌氧菌,既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸,接空气泵的乙端会进行有氧呼吸,产生大量CO2,实验的自变量应为____________。 (2)石蜡或油膜密封玻璃容器的目的是_______________________,丙端进行无氧呼吸,产生少量CO2,实验的因变量为________________________。(3)酵母菌和葡萄糖溶液、温度等环境因素在该实验中为无关变量。为了使乙端进行有氧呼吸,空气泵进入的气体应含有O2,实验的因变量为____________,因此应先__________________ 。
易错辨析(1)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2,可判断其呼吸方式。(必修1 P90“探究·实践”)( × )(2)在酸性条件下,酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。(必修1 P90“探究·实践”)( × )(3)检测CO2的产生除澄清石灰水外,还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。(必修1 P90“探究·实践”)( √ )(4)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的浑浊程度判断细胞呼吸的方式。(必修1 P90“探究·实践”)( √ )
(5)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。(必修1 P90“探究·实践”)( × )(6)对比实验一般是两个或两个以上的实验组与对照组相对比。(必修1 P92“科学方法”)( × )
二、细胞呼吸的方式及过程1.细胞呼吸的概念:有机物在细胞内经过一系列的 氧化分解 ,生成二氧化碳或其他产物,释放能量并生成 ATP 的过程。 2.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ATP 的过程。
(2)过程图解(以葡萄糖为底物)
3.无氧呼吸(1)概念:是指在没有 氧气 参与的情况下,葡萄糖等有机物经过 不完全分解 ,释放少量能量的过程。 (2)场所:全过程是在 细胞质基质 中进行的。 (3)过程
(4)反应式 ①产物为酒精:
(5)能量:只在第 一 阶段释放少量能量,生成少量ATP。 葡萄糖分子中的大部分能量存留在 酒精或乳酸 中。
高等动物、乳酸菌、少数植物器官
4.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
5.细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路
旁栏边角1.(必修1 P93正文、“思考·讨论”拓展)呼吸作用和有机物的燃烧都是分解有机物、释放能量的过程,不同的是有氧呼吸是在 条件下进行的;有机物中的能量是 ;有一部分能量 ,这种方式保证了 ,有利于 。 提示:温和的 逐步释放的 储存在ATP中 有机物中的能量得到最充分的利用 维持细胞的相对稳定状态2.(必修1 P93图5-9拓展)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在 阶段被利用,产物中的CO2和水分别在 阶段形成。 提示:第一、二、三 第二、三
易错辨析(1)呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解,并储存能量。(必修1 P90正文)( × )(2)有氧呼吸第二、三阶段所需的酶都分布在线粒体内膜的嵴上。(必修1 P92正文)( × )(3)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。(必修1 P93“相关信息”)( √ )(4)有氧呼吸中的能量是逐步释放出来的,其中有相当一部分储存在ATP中。(必修1 P93正文)( √ )
(5)无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP。(必修1 P94正文)( √ )(6)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。(必修1 P94“相关信息”)( √ )(7)细胞呼吸是生物体代谢的枢纽,蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(必修1 P94正文)( √ )(8)所有生物的生存,都离不开细胞呼吸释放的能量。(必修1 P94正文)( √ )
三、影响细胞呼吸的因素及应用1.温度对细胞呼吸的影响
2.氧气浓度对细胞呼吸的影响
3.二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响
4.水对细胞呼吸的影响
延伸拓展影响细胞呼吸的内部因素
旁栏边角1.(必修1 P95“思考·讨论”拓展)水果、蔬菜和种子储藏条件有何异同点?提示:水果、蔬菜和种子都需要在低温、低氧、高CO2浓度条件下储藏。但水果、蔬菜需要在适宜水分条件(一定湿度)下储藏且需要零上低温;种子需要在干燥条件下储藏。2.(必修1 P95“思考·讨论”拓展)包扎伤口时,选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点是什么?提示:为伤口创造了透气的环境,避免厌氧病菌的繁殖,从而有利于伤口的痊愈。
3.(必修1 P95“思考·讨论”拓展)如图所示为人体慢跑过程中运动强度与血液中乳酸水平、氧气消耗速率的关系。判断图中不同阶段的细胞呼吸类型。 ab: ;bc: ;cd: ;d点: 。 提示:有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸
易错辨析(1)中耕松土、适时排水都是通过改善氧气供应来促进作物根系的细胞呼吸。(必修1 P95正文)( √ )(2)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,原因是伤口深处氧气缺乏。(必修1 P95“思考·讨论”)( √ )(3)酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。(必修1 P95“思考·讨论”)( × )(4)慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(必修1 P95“思考·讨论”)( × )
2 提能力·精准突破
考向1 结合细胞呼吸过程,考查物质和能量观1.(2022辽宁模拟)金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天,肌细胞和其他组织细胞中无氧呼吸的产物不同。如图表示金鱼在缺氧状态下,细胞中部分代谢途径,已知乳酸可在乳酸脱氢酶的作用下生成丙酮酸。下列相关叙述正确的是( )
A.过程②不需要O2的参与,产生的“物质X”是丙酮酸,由4种元素组成B.过程①②均有能量释放,大部分用于合成ATPC.过程③⑤无氧呼吸产物不同是因为细胞内反应的场所不同D.若给肌细胞提供18O标记的O2,会在CO2中检测到18O答案:D解析:“物质X”是丙酮酸,由C、H、O 3种元素组成,过程②为细胞呼吸第一阶段,不需要O2参与,A项错误;过程①②均有能量释放,少部分用于合成ATP,B项错误;过程③⑤是无氧呼吸的第二阶段,场所均是细胞质基质,C项错误;有氧条件下,肌细胞也可以进行有氧呼吸,若给肌细胞提供18O标记的O2,则产生的水含有18O,含有18O的水参与有氧呼吸的第二阶段,产生的CO2中能检测到18O,D项正确。
2.(2022滨海新区模拟)为探究酵母菌的细胞呼吸,将酵母菌破碎并进行差速离心处理,得到细胞质基质和线粒体,与酵母菌分别装入 A~F 试管中,加入不同的物质,进行了如下实验(见表)。据实验分析以下说法正确的是( )
注:“+”表示加入了适量的相关物质,“-”表示未加入相关物质。
A.B、C、E试管会产生 CO2 和 H2OB.根据试管B、D、F的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所C.在同一细胞内无氧呼吸能够同时产生酒精和乳酸D.氧气的产生发生在线粒体内膜答案:B解析:C、E试管中能产生CO2 和 H2O,B试管产生酒精和CO2,不能产生水,A项错误;研究酵母菌无氧呼吸的场所,需要在无氧条件下进行对照实验,故根据B、D、F试管的实验结果可判断酵母菌无氧呼吸的场所,B项正确;同一细胞内无氧呼吸仅能产生酒精或乳酸,C项错误;氧气的消耗发生在线粒体内膜,酵母菌不能进行光合作用不能产生氧气,D项错误。
拓展提升分析法比较细胞中反应物、生成物和场所的对应关系
考向2 根据细胞呼吸过程判断细胞呼吸的类型3.(2020全国高考Ⅰ卷)种子贮藏中需要控制细胞呼吸以减少有机物的消耗。若作物种子细胞呼吸所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子细胞呼吸的叙述,错误的是( )A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,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的多答案:D
解析:由于有氧呼吸产生CO2,不产生乙醇,若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则说明细胞只进行无氧呼吸,A项正确;若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等,B项正确;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和无氧呼吸,若为有氧呼吸和酒精式无氧呼吸,则释放CO2的分子数比吸收O2的分子数多,若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,且为有氧呼吸和乳酸式无氧呼吸,则释放CO2的分子数等于吸收O2的分子数,D项错误。
规律方法判断细胞呼吸方式的三大依据
考向3 结合细胞呼吸类型的相关计算,考查科学思维4.用葡萄糖溶液培养酵母菌。下面是根据培养液中酵母菌代谢物的生成量绘成的曲线图。以下分析不正确的是( )
A.在O2浓度为c时,有氧呼吸吸收的O2与释放CO2物质的量相等B.在O2浓度为a时,无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的比为3∶5C.图中实线可以表示不同O2浓度下酵母菌进行有氧呼吸时CO2的生成量D.图中虚线可以表示不同O2浓度下酵母菌进行无氧呼吸的强弱变化
答案:C解析:在O2浓度小于c时,酵母菌的代谢物中有酒精,说明存在无氧呼吸,无氧呼吸有CO2的生成,因此图中实线表示的应该是不同O2浓度下,酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸共同的CO2的生成量,C项错误。
拓展归纳归纳总结细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系
考向1 围绕实验原理、现象,考查科学探究能力1.(2022五华模拟)为探究酵母菌的细胞呼吸方式,将100 mL含酵母菌的培养液加入250 mL的锥形瓶中,密封后在最适温度下培养。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的CO2释放速率随时间变化情况如图所示。下列有关分析错误的是( )A.a曲线表示有氧呼吸的CO2释放速率随时间的变化情况B.9 h时细胞内合成ATP所需能量可来自丙酮酸的分解C.6 h时培养基滤液中能检测到酒精D.t1时,无氧呼吸消耗葡萄糖的速率更大
答案:B解析:a曲线表示有氧呼吸的CO2释放速率随时间的变化情况,A项正确;9 h时细胞内只进行无氧呼吸,无氧呼吸第二阶段丙酮酸分解成酒精和CO2时,不产生ATP,B项错误;6 h时酵母菌已进行无氧呼吸,所以在培养基滤液中能检测到酒精,C项正确;t1时,有氧呼吸释放二氧化碳与无氧呼吸释放二氧化碳的速率相等,所以无氧呼吸消耗葡萄糖的速率更大,D项正确。
考向2 围绕实验拓展应用,考查科学探究2.怎样证明无氧呼吸比有氧呼吸释放能量少?某同学设计了相应的实验(如图所示),其中石蜡可以隔绝空气,且A试管中葡萄糖溶液经过煮沸。下列叙述正确的是( )A.A试管中葡萄糖溶液煮沸冷却后与酵母菌混合B.A试管中葡萄糖溶液煮沸的主要目的是灭菌C.在A试管中直接加重铬酸钾溶液会变成灰绿色D.反应结束后,A试管温度计示数高于B试管答案:A
解析:A试管葡萄糖溶液应煮沸冷却后与酵母菌混合,否则酵母菌会被杀死而不能进行细胞呼吸,A项正确;A试管中葡萄糖溶液煮沸的主要目的是排出溶液中溶解的氧气,B项错误;在A试管中应先加浓硫酸,再加重铬酸钾溶液才会变成灰绿色,C项错误;反应结束后,A试管温度计示数低于B试管,因为无氧呼吸释放的能量低于有氧呼吸,D项错误。
3.某兴趣小组设计了如下实验装置,探究绿豆种子的细胞呼吸方式。已知在溴麝香草酚蓝(BTB)溶液中缓慢通入CO2,可逐渐发生以下颜色变化:蓝色→绿色→黄色。下列叙述错误的是( )
A.甲瓶中加入氢氧化钠以除去空气中的CO2B.乙、丙瓶中共有的代谢物一定有丙酮酸C.丙瓶中葡萄糖分解后能量大多释放并转化为热能D.试管1中的BTB溶液变为黄色所需时间比试管2短答案:C
解析:丙瓶进行无氧呼吸,葡萄糖中的能量大多储存在有机物中,释放的能量占少部分,C项错误。
(1)在保存蔬菜、水果时,应选择R点对应的O2浓度。(2)AB段长度=BC段长度,说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等,则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量为无氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。
2.图2中,温度对细胞呼吸的影响是通过影响与细胞呼吸有关酶的活性实现的,因此在储藏种子、水果、蔬菜时应选择零上低温。3.从图3可看出,细胞呼吸速率与自由水含量有关,在储藏作物种子时应将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。
考向1围绕影响细胞呼吸因素的分析,考查科学思维1.(2022邯郸一模)“有氧运动”是一种运动时间不低于30分钟的低强度富“韵律性”运动,生理上是指人体吸入的氧气与需求相等的平衡状态。如图表示人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系,下列相关分析错误的是( )
A.进行有氧运动时,细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量少数储存在ATP中B.在运动强度为b时,肌细胞CO2的产生量明显大于O2的消耗量C.在运动强度为c时,血浆中积累的部分乳酸能被缓冲物质所中和D.随着人体运动强度的增大,细胞的有氧呼吸和无氧呼吸都会增强
答案:B解析:有氧运动时,细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失,还有少部分储存在ATP中,为生命活动提供能量,A项正确;有氧呼吸吸收O2的量与释放CO2的量相等,人体细胞无氧呼吸既不吸收O2,也不释放CO2,因此运动强度等于b时,肌细胞CO2的产生量始终等于O2的消耗量,B项错误;在运动强度为c时,血液中乳酸含量高于血液中乳酸含量的正常值,血浆中积累的部分乳酸能被缓冲物质所中和变成乳酸钠和碳酸,C项正确;随着人体运动强度的增大,细胞需要消耗的能量增多,氧气消耗速率增加,有氧呼吸和无氧呼吸都会增强,D项正确。
2.(2022泰州模拟)如图表示某油料作物种子萌发为幼苗过程中CO2释放、O2吸收相对速率的变化。下列有关叙述不正确的是( )
A.油料作物种子细胞中不含蛋白质和糖类B.第Ⅰ、Ⅱ阶段种子细胞以无氧呼吸为主C.第Ⅲ阶段种子细胞中的自由水含量比第Ⅰ阶段高D.第Ⅳ阶段呼吸速率因贮存物质被消耗而显著下降答案:A
解析:油料作物种子细胞脂肪含量丰富,但也含有蛋白质和糖类,A项错误;第Ⅰ、Ⅱ阶段几乎不吸收氧气,CO2的释放速率远大于氧气的吸收速率,此时种子细胞以无氧呼吸为主,B项正确;与第Ⅰ阶段相比,第Ⅲ阶段种子细胞代谢旺盛,自由水含量较高,C项正确;第Ⅳ阶段由于现有的有机物不断消耗,呼吸速率逐渐降低,D项正确。
拓展归纳种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线
考向2 围绕细胞呼吸的应用,考查科学思维与社会责任3.(2021河北高考改编)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述错误的是( )
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间答案:B解析:荫坑和气调冷藏库均可降低温度,降低酶的活性,同时降低O2浓度,降低细胞呼吸强度,减少有机物和风味物质的分解,A项正确;有氧呼吸中第三阶段受抑制,第一、二阶段也会被抑制,B项错误;低温可以降低细胞质基质和线粒体中呼吸酶的活性,C项正确;乙烯会促进果实的成熟,清除乙烯可延长果蔬保鲜时间,D项正确。
4.(2022湖北模拟)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。下列措施与对应原理或目的错误的是( )A.农田施肥的同时,往往需要适当补水,此时补水的原因之一是让肥料中的矿质元素充分溶解,利于作物根系吸收B.稻田定期排水,可抑制水稻根部细胞无氧呼吸产生乳酸,防止植株烂根死亡C.在作物生长期进行中耕松土,可促进根系的有氧呼吸,利于矿质营养的吸收D.农业生产常采用间作套种,可满足不同作物对不同光强的需求,提高了光能利用率
答案:B解析:矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,所以在农田施肥的同时,往往需要适当补水,此时补水的原因之一是让肥料中的矿质元素充分溶解,有利于作物根系吸收,A项正确;稻田定期排水,可抑制水稻根部细胞无氧呼吸产生酒精,防止植株烂根死亡,B项错误;在作物生长期进行中耕松土,可增加土壤中的氧气量,促进根系的有氧呼吸,有利于根细胞通过主动运输对矿质营养的吸收,C项正确;农业生产常采用间作套种,可满足不同作物对不同光强的需求,提高了光能利用率,从而达到增加农作物产量等目的,D项正确。
3 练高考·衍生训练
角度1 细胞呼吸的类型和过程1.(2022浙江选考)下列关于细胞呼吸的叙述,错误的是( )A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2C.梨果肉细胞无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATPD.酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量答案:B
解析:人体骨骼肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸,人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸,A项正确;乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸,不会产生CO2,B项错误;无氧呼吸和有氧呼吸产生的能量都是大部分以热能形式散失,少部分用于合成ATP,C项正确;酵母菌既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,随O2浓度升高,无氧呼吸强度逐渐减弱,进而影响乙醇的生成量,D项正确。
2.(2022山东高考)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成答案:C
解析:有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH,A项正确。葡萄糖经磷酸戊糖途径氧化分解不彻底,因此产生的能量少,B项正确。磷酸戊糖途径产生的中间代谢产物可能有不含C的物质(如水等),故不能利用14C标记的葡萄糖追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成,C项错误。氨基酸和核苷酸等物质是受伤组织修复过程中所需要的原料,可由该途径的中间产物转化生成,D项正确。
角度2 影响细胞呼吸的因素及应用3.(2022广东高考)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5%TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是( )A.该反应需要在光下进行B.TTF可在细胞质基质中生成C.TTF生成量与保温时间无关D.不能用红色深浅判断种子活力高低答案:B
解析:由题意可知,TTC(无色)进入活细胞后可被细胞呼吸产生的[H]还原成TTF(红色),细胞呼吸在有光、无光条件下都可以进行,A项错误;细胞呼吸第一、二阶段都可以产生[H],其场所分别为细胞质基质和线粒体基质,因此在细胞质基质中TTC可被[H]还原成TTF,B项正确;保温时间较长时,会有较多的TTC进入活细胞,生成较多的TTF,因此TTF生成量与保温时间有关,C项错误;细胞呼吸产生的[H]越多,则产生的TTF越多,红色越深,D项错误。
1 强基础·增分策略
一、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.实验原理
2.实验设计思路——对比实验
3.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+ 葡萄糖 溶液)。 (2)检测CO2的产生,装置如图所示。
提醒:澄清石灰水也可以换为溴麝香草酚蓝溶液。
(3)检测酒精的产生
4.实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下产生CO2多而快,在无氧条件下进行细胞呼吸产生 酒精和CO2 。
延伸拓展酵母菌呼吸方式测定的实验装置分析
(1)酵母菌为兼性厌氧菌,既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸,接空气泵的乙端会进行有氧呼吸,产生大量CO2,实验的自变量应为____________。 (2)石蜡或油膜密封玻璃容器的目的是_______________________,丙端进行无氧呼吸,产生少量CO2,实验的因变量为________________________。(3)酵母菌和葡萄糖溶液、温度等环境因素在该实验中为无关变量。为了使乙端进行有氧呼吸,空气泵进入的气体应含有O2,实验的因变量为____________,因此应先__________________ 。
易错辨析(1)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2,可判断其呼吸方式。(必修1 P90“探究·实践”)( × )(2)在酸性条件下,酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。(必修1 P90“探究·实践”)( × )(3)检测CO2的产生除澄清石灰水外,还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。(必修1 P90“探究·实践”)( √ )(4)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的浑浊程度判断细胞呼吸的方式。(必修1 P90“探究·实践”)( √ )
(5)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。(必修1 P90“探究·实践”)( × )(6)对比实验一般是两个或两个以上的实验组与对照组相对比。(必修1 P92“科学方法”)( × )
二、细胞呼吸的方式及过程1.细胞呼吸的概念:有机物在细胞内经过一系列的 氧化分解 ,生成二氧化碳或其他产物,释放能量并生成 ATP 的过程。 2.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ATP 的过程。
(2)过程图解(以葡萄糖为底物)
3.无氧呼吸(1)概念:是指在没有 氧气 参与的情况下,葡萄糖等有机物经过 不完全分解 ,释放少量能量的过程。 (2)场所:全过程是在 细胞质基质 中进行的。 (3)过程
(4)反应式 ①产物为酒精:
(5)能量:只在第 一 阶段释放少量能量,生成少量ATP。 葡萄糖分子中的大部分能量存留在 酒精或乳酸 中。
高等动物、乳酸菌、少数植物器官
4.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
5.细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路
旁栏边角1.(必修1 P93正文、“思考·讨论”拓展)呼吸作用和有机物的燃烧都是分解有机物、释放能量的过程,不同的是有氧呼吸是在 条件下进行的;有机物中的能量是 ;有一部分能量 ,这种方式保证了 ,有利于 。 提示:温和的 逐步释放的 储存在ATP中 有机物中的能量得到最充分的利用 维持细胞的相对稳定状态2.(必修1 P93图5-9拓展)有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在 阶段被利用,产物中的CO2和水分别在 阶段形成。 提示:第一、二、三 第二、三
易错辨析(1)呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解,并储存能量。(必修1 P90正文)( × )(2)有氧呼吸第二、三阶段所需的酶都分布在线粒体内膜的嵴上。(必修1 P92正文)( × )(3)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。(必修1 P93“相关信息”)( √ )(4)有氧呼吸中的能量是逐步释放出来的,其中有相当一部分储存在ATP中。(必修1 P93正文)( √ )
(5)无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量,生成少量ATP。(必修1 P94正文)( √ )(6)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。(必修1 P94“相关信息”)( √ )(7)细胞呼吸是生物体代谢的枢纽,蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(必修1 P94正文)( √ )(8)所有生物的生存,都离不开细胞呼吸释放的能量。(必修1 P94正文)( √ )
三、影响细胞呼吸的因素及应用1.温度对细胞呼吸的影响
2.氧气浓度对细胞呼吸的影响
3.二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响
4.水对细胞呼吸的影响
延伸拓展影响细胞呼吸的内部因素
旁栏边角1.(必修1 P95“思考·讨论”拓展)水果、蔬菜和种子储藏条件有何异同点?提示:水果、蔬菜和种子都需要在低温、低氧、高CO2浓度条件下储藏。但水果、蔬菜需要在适宜水分条件(一定湿度)下储藏且需要零上低温;种子需要在干燥条件下储藏。2.(必修1 P95“思考·讨论”拓展)包扎伤口时,选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点是什么?提示:为伤口创造了透气的环境,避免厌氧病菌的繁殖,从而有利于伤口的痊愈。
3.(必修1 P95“思考·讨论”拓展)如图所示为人体慢跑过程中运动强度与血液中乳酸水平、氧气消耗速率的关系。判断图中不同阶段的细胞呼吸类型。 ab: ;bc: ;cd: ;d点: 。 提示:有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸
易错辨析(1)中耕松土、适时排水都是通过改善氧气供应来促进作物根系的细胞呼吸。(必修1 P95正文)( √ )(2)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,原因是伤口深处氧气缺乏。(必修1 P95“思考·讨论”)( √ )(3)酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。(必修1 P95“思考·讨论”)( × )(4)慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(必修1 P95“思考·讨论”)( × )
2 提能力·精准突破
考向1 结合细胞呼吸过程,考查物质和能量观1.(2022辽宁模拟)金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天,肌细胞和其他组织细胞中无氧呼吸的产物不同。如图表示金鱼在缺氧状态下,细胞中部分代谢途径,已知乳酸可在乳酸脱氢酶的作用下生成丙酮酸。下列相关叙述正确的是( )
A.过程②不需要O2的参与,产生的“物质X”是丙酮酸,由4种元素组成B.过程①②均有能量释放,大部分用于合成ATPC.过程③⑤无氧呼吸产物不同是因为细胞内反应的场所不同D.若给肌细胞提供18O标记的O2,会在CO2中检测到18O答案:D解析:“物质X”是丙酮酸,由C、H、O 3种元素组成,过程②为细胞呼吸第一阶段,不需要O2参与,A项错误;过程①②均有能量释放,少部分用于合成ATP,B项错误;过程③⑤是无氧呼吸的第二阶段,场所均是细胞质基质,C项错误;有氧条件下,肌细胞也可以进行有氧呼吸,若给肌细胞提供18O标记的O2,则产生的水含有18O,含有18O的水参与有氧呼吸的第二阶段,产生的CO2中能检测到18O,D项正确。
2.(2022滨海新区模拟)为探究酵母菌的细胞呼吸,将酵母菌破碎并进行差速离心处理,得到细胞质基质和线粒体,与酵母菌分别装入 A~F 试管中,加入不同的物质,进行了如下实验(见表)。据实验分析以下说法正确的是( )
注:“+”表示加入了适量的相关物质,“-”表示未加入相关物质。
A.B、C、E试管会产生 CO2 和 H2OB.根据试管B、D、F的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所C.在同一细胞内无氧呼吸能够同时产生酒精和乳酸D.氧气的产生发生在线粒体内膜答案:B解析:C、E试管中能产生CO2 和 H2O,B试管产生酒精和CO2,不能产生水,A项错误;研究酵母菌无氧呼吸的场所,需要在无氧条件下进行对照实验,故根据B、D、F试管的实验结果可判断酵母菌无氧呼吸的场所,B项正确;同一细胞内无氧呼吸仅能产生酒精或乳酸,C项错误;氧气的消耗发生在线粒体内膜,酵母菌不能进行光合作用不能产生氧气,D项错误。
拓展提升分析法比较细胞中反应物、生成物和场所的对应关系
考向2 根据细胞呼吸过程判断细胞呼吸的类型3.(2020全国高考Ⅰ卷)种子贮藏中需要控制细胞呼吸以减少有机物的消耗。若作物种子细胞呼吸所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子细胞呼吸的叙述,错误的是( )A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,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的多答案:D
解析:由于有氧呼吸产生CO2,不产生乙醇,若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则说明细胞只进行无氧呼吸,A项正确;若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等,B项正确;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和无氧呼吸,若为有氧呼吸和酒精式无氧呼吸,则释放CO2的分子数比吸收O2的分子数多,若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,且为有氧呼吸和乳酸式无氧呼吸,则释放CO2的分子数等于吸收O2的分子数,D项错误。
规律方法判断细胞呼吸方式的三大依据
考向3 结合细胞呼吸类型的相关计算,考查科学思维4.用葡萄糖溶液培养酵母菌。下面是根据培养液中酵母菌代谢物的生成量绘成的曲线图。以下分析不正确的是( )
A.在O2浓度为c时,有氧呼吸吸收的O2与释放CO2物质的量相等B.在O2浓度为a时,无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的比为3∶5C.图中实线可以表示不同O2浓度下酵母菌进行有氧呼吸时CO2的生成量D.图中虚线可以表示不同O2浓度下酵母菌进行无氧呼吸的强弱变化
答案:C解析:在O2浓度小于c时,酵母菌的代谢物中有酒精,说明存在无氧呼吸,无氧呼吸有CO2的生成,因此图中实线表示的应该是不同O2浓度下,酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸共同的CO2的生成量,C项错误。
拓展归纳归纳总结细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系
考向1 围绕实验原理、现象,考查科学探究能力1.(2022五华模拟)为探究酵母菌的细胞呼吸方式,将100 mL含酵母菌的培养液加入250 mL的锥形瓶中,密封后在最适温度下培养。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的CO2释放速率随时间变化情况如图所示。下列有关分析错误的是( )A.a曲线表示有氧呼吸的CO2释放速率随时间的变化情况B.9 h时细胞内合成ATP所需能量可来自丙酮酸的分解C.6 h时培养基滤液中能检测到酒精D.t1时,无氧呼吸消耗葡萄糖的速率更大
答案:B解析:a曲线表示有氧呼吸的CO2释放速率随时间的变化情况,A项正确;9 h时细胞内只进行无氧呼吸,无氧呼吸第二阶段丙酮酸分解成酒精和CO2时,不产生ATP,B项错误;6 h时酵母菌已进行无氧呼吸,所以在培养基滤液中能检测到酒精,C项正确;t1时,有氧呼吸释放二氧化碳与无氧呼吸释放二氧化碳的速率相等,所以无氧呼吸消耗葡萄糖的速率更大,D项正确。
考向2 围绕实验拓展应用,考查科学探究2.怎样证明无氧呼吸比有氧呼吸释放能量少?某同学设计了相应的实验(如图所示),其中石蜡可以隔绝空气,且A试管中葡萄糖溶液经过煮沸。下列叙述正确的是( )A.A试管中葡萄糖溶液煮沸冷却后与酵母菌混合B.A试管中葡萄糖溶液煮沸的主要目的是灭菌C.在A试管中直接加重铬酸钾溶液会变成灰绿色D.反应结束后,A试管温度计示数高于B试管答案:A
解析:A试管葡萄糖溶液应煮沸冷却后与酵母菌混合,否则酵母菌会被杀死而不能进行细胞呼吸,A项正确;A试管中葡萄糖溶液煮沸的主要目的是排出溶液中溶解的氧气,B项错误;在A试管中应先加浓硫酸,再加重铬酸钾溶液才会变成灰绿色,C项错误;反应结束后,A试管温度计示数低于B试管,因为无氧呼吸释放的能量低于有氧呼吸,D项错误。
3.某兴趣小组设计了如下实验装置,探究绿豆种子的细胞呼吸方式。已知在溴麝香草酚蓝(BTB)溶液中缓慢通入CO2,可逐渐发生以下颜色变化:蓝色→绿色→黄色。下列叙述错误的是( )
A.甲瓶中加入氢氧化钠以除去空气中的CO2B.乙、丙瓶中共有的代谢物一定有丙酮酸C.丙瓶中葡萄糖分解后能量大多释放并转化为热能D.试管1中的BTB溶液变为黄色所需时间比试管2短答案:C
解析:丙瓶进行无氧呼吸,葡萄糖中的能量大多储存在有机物中,释放的能量占少部分,C项错误。
(1)在保存蔬菜、水果时,应选择R点对应的O2浓度。(2)AB段长度=BC段长度,说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等,则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量为无氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3。
2.图2中,温度对细胞呼吸的影响是通过影响与细胞呼吸有关酶的活性实现的,因此在储藏种子、水果、蔬菜时应选择零上低温。3.从图3可看出,细胞呼吸速率与自由水含量有关,在储藏作物种子时应将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。
考向1围绕影响细胞呼吸因素的分析,考查科学思维1.(2022邯郸一模)“有氧运动”是一种运动时间不低于30分钟的低强度富“韵律性”运动,生理上是指人体吸入的氧气与需求相等的平衡状态。如图表示人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系,下列相关分析错误的是( )
A.进行有氧运动时,细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量少数储存在ATP中B.在运动强度为b时,肌细胞CO2的产生量明显大于O2的消耗量C.在运动强度为c时,血浆中积累的部分乳酸能被缓冲物质所中和D.随着人体运动强度的增大,细胞的有氧呼吸和无氧呼吸都会增强
答案:B解析:有氧运动时,细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失,还有少部分储存在ATP中,为生命活动提供能量,A项正确;有氧呼吸吸收O2的量与释放CO2的量相等,人体细胞无氧呼吸既不吸收O2,也不释放CO2,因此运动强度等于b时,肌细胞CO2的产生量始终等于O2的消耗量,B项错误;在运动强度为c时,血液中乳酸含量高于血液中乳酸含量的正常值,血浆中积累的部分乳酸能被缓冲物质所中和变成乳酸钠和碳酸,C项正确;随着人体运动强度的增大,细胞需要消耗的能量增多,氧气消耗速率增加,有氧呼吸和无氧呼吸都会增强,D项正确。
2.(2022泰州模拟)如图表示某油料作物种子萌发为幼苗过程中CO2释放、O2吸收相对速率的变化。下列有关叙述不正确的是( )
A.油料作物种子细胞中不含蛋白质和糖类B.第Ⅰ、Ⅱ阶段种子细胞以无氧呼吸为主C.第Ⅲ阶段种子细胞中的自由水含量比第Ⅰ阶段高D.第Ⅳ阶段呼吸速率因贮存物质被消耗而显著下降答案:A
解析:油料作物种子细胞脂肪含量丰富,但也含有蛋白质和糖类,A项错误;第Ⅰ、Ⅱ阶段几乎不吸收氧气,CO2的释放速率远大于氧气的吸收速率,此时种子细胞以无氧呼吸为主,B项正确;与第Ⅰ阶段相比,第Ⅲ阶段种子细胞代谢旺盛,自由水含量较高,C项正确;第Ⅳ阶段由于现有的有机物不断消耗,呼吸速率逐渐降低,D项正确。
拓展归纳种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线
考向2 围绕细胞呼吸的应用,考查科学思维与社会责任3.(2021河北高考改编)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述错误的是( )
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间答案:B解析:荫坑和气调冷藏库均可降低温度,降低酶的活性,同时降低O2浓度,降低细胞呼吸强度,减少有机物和风味物质的分解,A项正确;有氧呼吸中第三阶段受抑制,第一、二阶段也会被抑制,B项错误;低温可以降低细胞质基质和线粒体中呼吸酶的活性,C项正确;乙烯会促进果实的成熟,清除乙烯可延长果蔬保鲜时间,D项正确。
4.(2022湖北模拟)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。下列措施与对应原理或目的错误的是( )A.农田施肥的同时,往往需要适当补水,此时补水的原因之一是让肥料中的矿质元素充分溶解,利于作物根系吸收B.稻田定期排水,可抑制水稻根部细胞无氧呼吸产生乳酸,防止植株烂根死亡C.在作物生长期进行中耕松土,可促进根系的有氧呼吸,利于矿质营养的吸收D.农业生产常采用间作套种,可满足不同作物对不同光强的需求,提高了光能利用率
答案:B解析:矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,所以在农田施肥的同时,往往需要适当补水,此时补水的原因之一是让肥料中的矿质元素充分溶解,有利于作物根系吸收,A项正确;稻田定期排水,可抑制水稻根部细胞无氧呼吸产生酒精,防止植株烂根死亡,B项错误;在作物生长期进行中耕松土,可增加土壤中的氧气量,促进根系的有氧呼吸,有利于根细胞通过主动运输对矿质营养的吸收,C项正确;农业生产常采用间作套种,可满足不同作物对不同光强的需求,提高了光能利用率,从而达到增加农作物产量等目的,D项正确。
3 练高考·衍生训练
角度1 细胞呼吸的类型和过程1.(2022浙江选考)下列关于细胞呼吸的叙述,错误的是( )A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2C.梨果肉细胞无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATPD.酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量答案:B
解析:人体骨骼肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸,人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸,A项正确;乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸,不会产生CO2,B项错误;无氧呼吸和有氧呼吸产生的能量都是大部分以热能形式散失,少部分用于合成ATP,C项正确;酵母菌既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,随O2浓度升高,无氧呼吸强度逐渐减弱,进而影响乙醇的生成量,D项正确。
2.(2022山东高考)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成答案:C
解析:有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH,A项正确。葡萄糖经磷酸戊糖途径氧化分解不彻底,因此产生的能量少,B项正确。磷酸戊糖途径产生的中间代谢产物可能有不含C的物质(如水等),故不能利用14C标记的葡萄糖追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成,C项错误。氨基酸和核苷酸等物质是受伤组织修复过程中所需要的原料,可由该途径的中间产物转化生成,D项正确。
角度2 影响细胞呼吸的因素及应用3.(2022广东高考)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5%TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是( )A.该反应需要在光下进行B.TTF可在细胞质基质中生成C.TTF生成量与保温时间无关D.不能用红色深浅判断种子活力高低答案:B
解析:由题意可知,TTC(无色)进入活细胞后可被细胞呼吸产生的[H]还原成TTF(红色),细胞呼吸在有光、无光条件下都可以进行,A项错误;细胞呼吸第一、二阶段都可以产生[H],其场所分别为细胞质基质和线粒体基质,因此在细胞质基质中TTC可被[H]还原成TTF,B项正确;保温时间较长时,会有较多的TTC进入活细胞,生成较多的TTF,因此TTF生成量与保温时间有关,C项错误;细胞呼吸产生的[H]越多,则产生的TTF越多,红色越深,D项错误。
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