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第11讲ATP的主要来源细胞呼吸,考点1 细胞呼吸的过程分析及比较 1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析图,2.有氧呼吸与无氧呼吸比较,特别提醒 有氧呼吸三个阶段都产生ATP,无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。 不同生物无氧呼吸的产物不同,其原因在于催化反应的酶不同。 原核生物无线粒体,有些原核生物仍可进行有氧呼吸。 微生物的无氧呼吸也称为发酵,但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。 即时突破 1.如图是有氧呼吸过程图解, 请据图回答问题: (1)在长方框内依次写出1、2、3 所代表的物质。 (2)在椭圆框内依次填出4、5、6所 代表的能量的多少(“大量”或 “少量”)。,丙 酮 酸,H2O,C2O,少量,少量,大量,(3)有氧呼吸的主要场所是 线粒体 ,进入该场所的呼吸底物是 丙 酮酸 。 (4)人体内血红蛋白携带的O2进入组织细胞的线粒体内至少要通过 6 层生物膜。 (5)如果O2供应不足,则人体内C6H12O6的分解产物是 乳酸 ,释 放的能量 少 ,反应场所是 细胞质基质 。 解析:据图解分析1、2、3分别为丙酮酸、H2O和CO2;4、5为有氧 呼吸的第一、二阶段产生的能量(少量),6为第三阶段产生的能量 (大量);线粒体是丙酮酸彻底分解的场所;氧气从红细胞(1层)出 来,穿过毛细血管上皮细胞(2层),进入组织细胞(1层),再进入 线粒体(2层),其至少要通过6层生物膜;如果O2供应不足,则人 体部分组织进行无氧呼吸产生乳酸。,考点2 影响细胞呼吸的因素及在生产中的应用 1.影响细胞呼吸的内部因素 (1)不同种类的植物呼吸速率不同,如一般情况下,旱生植物小于 水生植物,阴生植物小于阳生植物。 (2)同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官。 (3)同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同,如幼苗期、开 花期呼吸速率升高,成熟期呼吸速率下降。,2.影响细胞呼吸的外部因素,特别提醒 种子、蔬菜和水果在贮藏时都应在低温、低氧条件下,不同的是种子还应保持干燥,而蔬菜和水果应保持一定湿度,低温以不破坏植物组织为标准,一般为零上低温。 即时突破 2.为了探究植物体呼吸强度的变化规律,研究人员在不同的温度 和不同的氧含量下,测定了一定大小的新鲜菠菜叶的二氧化碳释 放量,其数据如表所示(表中为相对值)。请据此分析回答:,(1)为了能使实验数据真实地反映呼吸强度的变化,在实验环境条 件上应特别注意的是什么?为什么? 遮光处于黑暗状态。 防止叶片进行光合作用干扰呼吸强度的测定。 (2)研究人员在对数据分析时,发现在温度、O2含量分别为 10、 1.0% 的条件下所测数据最可能是错误的。 (3)图中数据反映出当O2含量从20%上升到40%时,植物的呼吸强 度一般 保持相对稳定 。其原因是 酶的数量限制(或线粒体数量限 制) 。 (4)就图中数据分析,蔬菜长期贮藏的最佳环境控制条件是 温度、 O2含量分别为3、3.0% 。此条件下植物细胞内CO2的产生场所 是 细胞质基质、线粒体 。,解析:解读表格时首先要注意纵横表头,然后依次纵向或横向解 读,注意观察其变化规律和变化趋势,如果出现像10、1.0%时 的异常数据时,要注意分析其原因。本题要观察呼吸强度的变 化,采用的观察指标是测定CO2的含量,但是光合作用会吸收 CO2,为避免光合作用的干扰,所以实验时要遮光。呼吸作用最弱 的时候,消耗有机物最少,最利于保存蔬菜。据表分析在3、 3.0%时释放CO2最少,但是此时因为有O2,所以蔬菜仍然会进行有 氧呼吸,同时也进行无氧呼吸,产生CO2的场所是细胞质基质、线 粒体。,命题视角1 细胞呼吸过程的考查 【例1】 (2009上海卷,30)在a、b、c、d条件下,测得某植物种 子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表所示。若底物是葡萄 糖,则下列叙述中正确的是 (),A.a条件下,呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸 B.b条件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多 C.c条件下,无氧呼吸最弱 D.d条件下,产生的CO2全部来自线粒体 思路点拨:种子有氧呼吸吸收O2量与释放CO2量相等,无氧呼吸时 不吸收O2但放出CO2,有氧呼吸与无氧呼吸同时存在时,吸收O2量 小于放出CO2量,可知a条件下只进行无氧呼吸,植物无氧呼吸产 物是酒精,很少产生乳酸;b条件和c条件下既有有氧呼吸,又有 无氧呼吸;d条件下只进行有氧呼吸。 答案:D,规律方法:在分析有氧呼吸和无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律: 不消耗O2,释放CO2只进行无氧呼吸; O2吸收量CO2释放量只进行有氧呼吸; O2吸收量CO2释放量两种呼吸方式同时进行,多余CO2来自 无氧呼吸; 酒精量CO2量只进行无氧呼吸; 酒精量CO2量两种呼吸方式同时进行,多余CO2来自有氧呼 吸; 有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成一定不是乳酸发酵。,命题视角2 呼吸作用相关曲线的考查 【例2】 如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸 收量和CO2生成量的变化,请据图回答: (1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是 氧气浓度增加,无氧呼吸受抑制 。 (2) P 点的生物学含义是无氧呼吸消失点,由纵轴、CO2生成量 和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是 氧浓度逐渐增 大的过程中,无氧呼吸生成的CO2总量 。,(3)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲 线。 如图(点线)所示(所绘曲线应能表现下降趋势,并经过Q、B以及P 点在x轴上的投影点)。 (4)若图中的AB段与BC段的距离等长,说明此时有氧呼吸释放的 CO2与无氧呼吸释放的CO2相比 一样多 (填“一样多”或“更多”或 “更少”),有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的 1/3 。,(5)在长途运输新鲜蔬菜时,常常向塑料袋中充入氮气,目的是 降低氧浓度,减少有机物的消耗 。你认为氧浓度应调节到 R 点的对应浓度,更有利于蔬菜的运输,试说明理由: 此时有氧呼吸强度较低,同时又抑制了无氧呼吸,蔬菜中的有机物消耗最少 。 思路点拨:本题以细胞呼吸的两种类型为核心命题点,考查了有氧呼吸、无氧呼吸随O2浓度变化的特点,综合考查了学生解读曲线、根据已知曲线画未知曲线的能力以及解决相关实际问题的能力。解题时应注意:Q点只进行无氧呼吸,P点只进行有氧呼吸,B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等,R点释放的CO2量最少,此时有利于蔬菜运输。,探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 (1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。 酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2,在进行无氧呼吸时能产 生酒精和CO2。 (2)CO2可使澄清的石灰水变混浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由 蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成 黄色的时间长短,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。 (3)橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下可与乙醇发生化学反 应,变成灰绿色。,3.实验中的关键步骤 (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 澄清石灰水变混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。 特别提醒 该实验为对比实验,有氧和无氧条件下的实验都为实验组。 【例】 (2010深圳九校联考)两个生物兴趣小组分别对酵母菌细胞 呼吸方式进行了如下的探究实验。请据题分析作答: (1)甲兴趣小组想探究的具体问题是:酵母菌是否在有氧、无氧条 件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置,如 图(AD)所示:,请根据实验目的选择装置序号,并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号:CAB(或CBAB) ;无氧条件下的装置序号:DB 。 装置中C瓶的作用是 吸收空气中的CO2,排除其对实验结果的干扰(其它合理答案亦可) ,B瓶中澄清的石灰水还可用 溴麝香草酚蓝水溶液(不可有错别字) 代替。,(2)乙兴趣小组利用图所示装置(橡皮塞上的弯管为带有红色液滴 的刻度玻璃管),探究酵母菌的细胞呼吸类型。 如果想得到实验结论,还必须同时设置对照实验,请问对照实 验装置(假设该装置编号为)如何设计? 装置除用等量清水代替10%NaOH溶液外,其它设计与装置 相同 。 请预测与结论相符合的现象,并填写下表:,a向左移,d向右移,f向右移,e向左移,若酵母菌消耗的O2为3 mol,而释放的CO2为9 mol,则酵母菌 无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的 6 倍。 思路点拨: (1)在探究酵母菌进行有氧呼吸产生CO2时,检验产生的CO2可以用 澄清的石灰水,在向装置中通入空气时,为排除空气中CO2对实验 结果的干扰,需要先通过10%的NaOH溶液除去CO2,所以实验装置的 顺序为CAB(或CBAB)。在无氧条件下,不需要通入不含 CO2的空气,所以装置只需要DB即可。,(2)在探究酵母菌的细胞呼吸 类型时,可以根据液滴是否移动及移动方向来判断细胞呼吸 的类型。在设计对照实验时,可以将10%的 NaOH溶液换成 蒸馏水,其他设计同装置。若酵母菌进行有氧呼吸,消耗 氧气,产生的CO2被NaOH溶液吸收,导致装置内气压下 降,液滴左移;若酵母菌进行无氧呼吸,不消耗氧气,产生 的CO2被NaOH溶液吸收,不会引起装置内气压的改变, 液滴不动。根据有氧呼吸的反应式可知,每消耗1 mol氧气 产生1 molCO2,消耗1/6 mol葡萄糖;根据无氧呼吸的反应 式可知,每产生1 molCO2需消耗1/2 mol葡萄糖。根据题目 信息,消耗3 mol O2,释放CO2 9 mol,可知有氧呼吸产生 CO2为3 mol,无氧呼吸产生CO2为6 mol。则酵母菌有氧呼 吸消耗的葡萄糖量为1/2 mol,无氧呼吸消耗的葡萄糖量为 3 mol。故无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的6倍。,1.如图表示有氧呼吸过程,下列有关说法正确的是 (),A.中数值最大的是 B.代表的物质名称是氧气 C.产生的场所是线粒体 D.某些原核生物能完成图示全过程,解析:图中分别是有氧呼吸第一、二、三阶段产生的 ATP,其中第三阶段产生的ATP最多;第二阶段是丙酮酸和H2O反 应生成CO2和H,因此是H2O;第一、二、三阶段的场所分别 是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜;原核生物也可以进行 有氧呼吸。 答案:D,2.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,18O的转移途 径是 () A.葡萄糖丙酮酸水 B.葡萄糖丙酮酸氧 C.葡萄糖氧水 D.葡萄糖丙酮酸CO2 解析:葡萄糖的有氧呼吸分三个阶段,葡萄糖中氧的转变过程 为C6H12O6丙酮酸CO2。第三阶段产生的H2O中的氧全部来自 于O2。 答案:D,3.如图所示装置测定种子萌发时进行的细胞呼吸类型。同时关闭 活塞,在25下经过20 min再观察红色液滴的移动情况,下列 对实验结果的分析不符合实际的是 (),A.装置1的红色液滴向左移动的体积是细胞呼吸消耗O2的体积,装 置2的红色液滴向右移动的体积是细胞呼吸释放CO2和消耗O2的 体积之差 B.若装置1的红色液滴左移,装置2的红色液滴不移动,则说明萌 发的种子既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸 C.若装置1的红色液滴左移,装置2的红色液滴不移动,则说明萌 发的种子只进行有氧呼吸 D.若装置1的红色液滴不移动,装置2的红色液滴右移,则说明萌 发的种子只进行无氧呼吸,解析:装置1中没有CO2,因此红色液滴向左移动的体积就是细胞 呼吸消耗O2的体积。装置2不断释放CO2,同时又不断消耗O2,因此红色液滴向右移动的体积是细胞呼吸释放CO
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