2020版高考生物新导学大一轮复习第三单元细胞的能量代谢第8讲细胞呼吸讲义(含解析)北师大版.docx
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1、1第 8 讲 细胞呼吸考纲要求 1.细胞呼吸()。2.实验:探究酵母菌的呼吸方式。考点一 细胞呼吸的方式与过程1细胞呼吸:是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成 CO2或其他产物,并且释放出能量的过程。2有氧呼吸(1)概念:是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。(2)过程(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)。(4)放能:细胞通过有氧呼吸,葡萄糖中有 30%40%的能量贮存在 ATP 中,其余能量则以热能形式散失。(5)与有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸是在温和的条件下进行的;有
2、机物中的能量是逐步释放的;一部分能量贮存在 ATP 中。3无氧呼吸(1)场所:全过程是在胞质溶胶中进行的。2(2)过程第一阶段 葡萄糖丙酮酸、H和少量能量酒精发酵 丙酮酸酒精CO 2 实例:植物、酵母菌等第二阶段乳酸发酵 丙酮酸乳酸实例:高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌等(3)放能:在无氧呼吸中,由于产物(酒精、乳酸)中还储存着许多能量,所以葡萄糖在无氧条件下氧化分解所释放的能量,比有氧呼吸少得多。1判断关于有氧呼吸的叙述(1)有氧呼吸时,生成物 H2O 中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解( )(2)有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量 ATP( )(3)有氧呼吸产生的H在线粒体基质中
3、与氧结合生成水( )(4)有氧呼吸产生的能量全部储存在 ATP 中( ) 2判断关于无氧呼吸的叙述(1)细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和H的反应,只发生在细胞有氧时( ) (2)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供( )(3)无氧呼吸的终产物是丙酮酸( )(4)无氧呼吸不需要 O2的参与,该过程最终有H的积累( )据图分析有氧呼吸和无氧呼吸过程(1)反应中,必须在有氧条件下进行的是,可在人体细胞中进行的是(填序号)。(2)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象,其原因是什么?提示 种子在有氧呼吸过程中产生了水。(3)不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因和根本原因分别是什么?提示 直接原因是催
4、化反应的酶不同,根本原因是基因的选择性表达。3(4)如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸,消耗 O2的量要大于产生 CO2的量,其原因是什么?提示 与葡萄糖相比,脂肪含 H 量高,因此有氧呼吸消耗 O2的量大于产生 CO2的量。1有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解2细胞呼吸中H和 ATP 的来源与去向项目 来源 去向H有氧呼吸:C 6H12O6和 H2O;无氧呼吸:C 6H12O6有氧呼吸:与 O2结合生成水;无氧呼吸:还原丙酮酸ATP有氧呼吸:三个阶段都产生;无氧呼吸:只在第一阶段产生用于几乎各项生命活动(除光合作用的碳反应)3.细胞呼吸过程中有关物质参与的阶段及场所总结(1)水:生成于有氧呼吸第三阶段
5、,场所为线粒体内膜;以反应物参与有氧呼吸第二阶段,场所为线粒体基质。而无氧呼吸中不存在水的生成与消耗。(2)二氧化碳:在有氧呼吸的第二阶段、线粒体基质中产生,或者在无氧呼吸的第二阶段、胞质溶胶中产生。动植物体内均可产生二氧化碳。(3)酒精或乳酸:在无氧呼吸的第二个阶段、胞质溶胶中产生。(4)葡萄糖:只以反应物的形式参与有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段,场所为胞质溶胶。(5)丙酮酸:其作为中间产物,在有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段产生,场所为胞质溶胶;以反应物可参与有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸第二阶段,前者场所为线粒体基质,后者场所为胞质溶胶。(6)氧气:只以反应物的形式参与有氧呼吸的第三阶段,场所为线
6、粒体内膜。4命题点一 细胞呼吸过程中物质和能量分析1.下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程,ae 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胞质溶胶中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答案 D解析 题图中过程为无氧呼吸,过程为有氧呼吸,a、b、c、d、e 分别表示丙酮酸、CO 2、H、O 2、酒精,D 项正确;催化反应和的酶分别存在于胞质溶胶和线粒体基质中,A 项错误;无氧呼吸的第一阶段也产生H,B 项错误;过程表示无氧
7、呼吸,其中e 为酒精,C 项错误。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( )Aa 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解析 a 过程可表示有氧呼吸与无氧呼吸过程,无氧呼吸过程不产生 H2O,且无氧呼吸产生乳酸的过程也不产生 CO2,A 项错误;在人体剧烈运动过程中,肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸,B 项错误;c 过程表示 ATP 水解释放能量,用于各项生命活动,而线粒体是细胞的“动力车间” ,是主要的产
8、能场所,不是主要的耗能场所,C 项错误;在人体内,肾上腺素、甲状腺激素可以使机体细胞代谢加快,故 a 过程会受到二者的影响,D 项正确。5命题点二 细胞呼吸类型的判断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两种肌纤维均可在胞质溶胶中产生丙酮酸和 ATPC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
9、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,都是葡萄糖在胞质溶胶中产生丙酮酸、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。4下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发,测得的气体量(相对值)的变化结果(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列说法正确的是( )项目 CO2释放量 O2吸收量甲 12 0乙 8 6丙 10 10A.在甲条件下进行的是产生 CO2和乳酸的无氧呼吸B在乙条件
10、下有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值D在乙条件下释放的 CO2来自胞质溶胶和线粒体答案 D解析 甲条件下只释放 CO2,不吸收氧气,进行的是产生 CO2和酒精的无氧呼吸,不产生乳酸,A 错误;乙条件下消耗氧气的量为 6,则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为 1,无氧呼吸产生二氧化碳的量为 862,无氧呼吸消耗葡萄糖的量为 1,有氧呼吸消耗的葡萄糖和无氧呼吸相等,B 错误;丙条件下只进行有氧呼吸,但不能判断有氧呼吸强度是否达到了最大值,C 错误;乙条件下释放的 CO2来自胞质溶胶和线粒体,D 正确。6判断细胞呼吸方式的三大依据命题点三 有氧呼吸与无氧呼吸的相关计算5现有一
11、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 76,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 11,无氧呼吸中不消耗 O2,消耗 1mol 葡萄糖生成 2molCO2。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6 X2(1 X)(6 X)76,解得 X2/3,故有 2/3 的酵母菌在进行有氧呼吸。
12、6(2018唐山一中高三第一次模拟)研究人员使用血糖仪定量测量酵母菌在不同细胞呼吸方式下的葡萄糖浓度值,计算出有氧呼吸或无氧呼吸的速率。实验中得到数据如下表:序号时间(min)稀释 10 倍葡萄糖摩尔浓度(mmol/L)1 0 初始 24.50有氧 1 18.602 15 无氧 121.30有氧 2 9.903 30 无氧 213.50(条件:35下,1g 干酵母/10mL 葡萄糖溶液)7(1)计算有氧呼吸、无氧呼吸的反应速率、的值分别为_、_。时段(min)呼吸方式 葡萄糖消耗速率(mmol/Lmin)有氧呼吸 1 3.93015无氧呼吸 1 2.13有氧呼吸 2 1630无氧呼吸 2 (2
13、)分析表中数据可知:相同时间段,有氧呼吸的葡萄糖消耗速率_(填“大于” “小于”或“等于”)无氧呼吸的葡萄糖消耗速率;无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,015min 时段细胞呼吸消耗的葡萄糖速率_(填“大于” “小于”或“等于”)1630min 时段的速率。(3)本实验得出的结论是_。答案 (1)5.80 5.20 (2)大于 小于 (3)在一定时间范围内,酵母菌进行有氧呼吸时消耗的葡萄糖比无氧呼吸的要多(或酵母菌细胞的有氧呼吸强度大于无氧呼吸的强度);在适宜的条件下,无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,酵母菌细胞的代谢速率都会增加解析 (1)根据题意和表格数据可知,有氧呼吸的反应速率为(18.69.90)
14、10155.80 mmol/(Lmin);无氧呼吸的反应速率为(21.313.5)10155.20 mmol/(Lmin)。(2)分析表中数据可知,相同时间段,有氧呼吸的葡萄糖消耗速率大于无氧呼吸的葡萄糖消耗速率;无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,015 min 时段细胞呼吸的葡萄糖消耗速率小于1630 min 时段的速率。(3)本实验得出的结论:在一定时间范围内,酵母菌进行有氧呼吸时消耗的葡萄糖比无氧呼吸的要多(或酵母菌细胞的有氧呼吸强度大于无氧呼吸的强度);在适宜的条件下,无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,酵母菌细胞的代谢速率都会增加。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
15、吸时:C 6H12O6O 2CO 2166。(2)无氧呼吸时:C 6H12O6CO 2酒精122 或葡萄糖乳酸12。(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 13。(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 34。8考点二 影响细胞呼吸的外界因素及其应用1温度(1)原理:细胞呼吸是一系列酶促反应,温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。(2)曲线模型(如下图)(3)应用Error!2O 2浓度(1)原理:O 2是有氧呼吸所必需的,且 O2对无氧呼吸过程有抑制作用。(2)曲线模型(如图)
16、O 2浓度低时,无氧呼吸占优势。随 O2浓度增大,无氧呼吸逐渐被抑制,有氧呼吸不断加强。当 O2浓度达到一定值后,随 O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。(3)应用选用透气消毒纱布包扎伤口,抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。作物栽培中的中耕松土,保证根的正常细胞呼吸。提倡慢跑,防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。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。3CO 2浓度(1)原理:CO 2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。9(2)曲线模型(如图)(3)应用:在蔬菜和水果保鲜中,增加 CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物
17、的消耗。4含水量(1)原理:水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。(2)特点:在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而加快(如图)。(3)应用Error!(1)同一叶片在不同生长发育时期,其细胞呼吸速率有差异( )(2)严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少( )(3)粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏( )(4)温室大棚中,可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量( )(5)皮肤破损较深的患者,应及时到医院注射破伤风抗毒血清( )氧气影响细胞呼吸的曲线分析(1)O2浓度在 2.5%10%之间时、在 10%以上时,该器官的细胞呼吸方式有什么
18、不同?提示 O 2浓度在 2.5%10%之间时,进行有氧呼吸和无氧呼吸;O 2浓度在 10%以上时,只进行有氧呼吸。(2)O2浓度为 C 时,ABBC,此时有氧呼吸和无氧呼吸释放的 CO2量相等,二者消耗的葡萄糖是不是也一样多?提示 不是。根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出:有氧呼吸时,1C 6H12O66CO 2;无氧呼吸时,1C 6H12O62CO 2。所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的 CO2量相等时,二者消耗的葡萄糖之比是 13。(3)在保存蔬菜、水果时,应选择哪一点对应的 O2浓度?为什么?10提示 应选择 R 点对应的 O2浓度,因为此时总 CO2释放量最少 , 有机物的损耗最少。
19、命题点一 单因素对细胞呼吸的影响分析1 “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( )Aab 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形式散失,其余贮存在 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
20、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,乳酸中仍贮存有部分能量,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。2将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的 CO2处理 48h 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 CO
21、2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 10d 时,细胞中的 ATP 完全来自线粒体C第 20d 未处理组蓝莓产生的乙醇量高于 CO2处理组D第 40d 未处理组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多11答案 C解析 根据曲线中第 10d 后 CO2/O2的值大于 1 可知,两组蓝莓均可进行无氧呼吸,A 项错误;第 10 d 时 CO2/O2的值等于 1,细胞只进行有氧呼吸,此时细胞中的 ATP 来自线粒体和胞质溶胶,B 项错误;第 20d 未处理组蓝莓 CO2/O2的值更大,说明未处
22、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 CO2/O2的值为 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。命题点二 多因素对细胞呼吸的影响分析3(2019铜川质检)如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图,以下分析错误的是( )A从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是 B 点对应的温度B乙图中曲线表示有氧呼吸,曲线表示无氧呼吸C乙图中曲线表示的生理过程所利用的有机物
23、主要是葡萄糖D乙图中曲线最终趋于平衡,可能是受到温度或呼吸酶数量的限制答案 B解析 甲图中 B 点温度下植物细胞呼吸相对速率最大,说明该温度下细胞呼吸最旺盛;随着氧气浓度增大有氧呼吸增强,无氧呼吸减弱,故乙图中曲线表示无氧呼吸,曲线表示有氧呼吸;细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖;有氧呼吸需要酶的参与,温度会影响酶的活性,故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量限制,使曲线最终趋于平衡。4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%
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