1、第3讲 细胞呼吸,-2-,自主梳理,核心突破,考向感悟,细胞呼吸的方式 1.有氧呼吸 (1)过程,细胞质基质,C6H12O6 丙酮酸+H,少量,线粒体基质,丙酮酸+H2O CO2+H,少量,线粒体内膜,H+O2 H2O,大量,-3-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)反应式: 。 (3)对有氧呼吸过程中有关问题的理解(连一连),C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量,-4-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.无氧呼吸 (1)场所: 。 (2)条件: 。 (3)生成物: 。 (4)反应式 产物为乙醇: 。 产物为乳酸: 。,细胞质基质,无氧和多种酶,乙醇和二氧化碳或乳酸,
2、-5-,自主梳理,核心突破,考向感悟,错混辨析(1)有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同,并且都在细胞质基质中进行。两者的实质都是氧化分解有机物,释放能量,形成ATP。 (2)无氧呼吸释放的能量少,因为还有大部分能量储存在酒精或乳酸中。 (3)不同生物的无氧呼吸产物不同,直接原因是不同生物细胞内催化反应的酶不同,根本原因是不同生物细胞内控制无氧呼吸所需酶合成的基因不同。,-6-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)有氧呼吸产生的能量全部储存在ATP中。 ( )(2)肺炎双球菌无线粒体,但能进行有氧呼吸。 ( ) (3)细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和H的反应,只发生在有氧时。( )(4)有氧呼吸第二
3、、三阶段都能产生大量ATP。 ( )(5)乳酸菌细胞内,细胞呼吸第一阶段产生H,第二阶段消耗H。( ),提示:有氧呼吸产生的能量约60%以热能的形式散失了。,提示:无氧时细胞内也可发生葡萄糖分解成丙酮酸和H的反应。,提示:能产生大量ATP的是有氧呼吸第三阶段。,-7-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(6)无氧呼吸不需要氧参与,因而其底物的分解不属于氧化反应。( )(7)酵母菌既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸。 ( ) (8)无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量,产生少量ATP。( ),提示:无氧呼吸底物的分解仍属于氧化反应。,-8-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.有氧呼吸和无氧呼吸过程图解,
4、(1)细胞呼吸过程中H的来源和去路 有氧呼吸第一、二阶段产生的H用于第三阶段与O2结合生成水。 无氧呼吸第一阶段产生的H用于第二阶段将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或C3H6O3。(2)有氧呼吸中氧元素的来源和去路 (3)有氧呼吸中H2O既是反应物,又是生成物,且生成的H2O中的氧全部来自O2。,-9-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-10-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系,-11-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.过程分析 (1)无氧呼吸的全过程、有氧呼吸第一阶段进行的场所都是细胞质基质,而有氧呼吸第二、三阶段在线粒体内完成。 (2)进行无氧呼吸产生乙醇
5、和CO2的生物有酵母菌、水稻等大多数植物;进行无氧呼吸产生乳酸的有乳酸菌、人和动物、马铃薯块茎、玉米胚等。 (3)无氧呼吸只在第一阶段合成ATP,而有氧呼吸的三个阶段都有ATP合成。,-12-,自主梳理,核心突破,考向感悟,错混辨析(1)有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成一定不是乳酸发酵。 (2)无氧呼吸只释放少量能量,其余的能量储存在分解不彻底的产物乙醇或乳酸中。 (3)水稻等植物长期水淹后烂根的原因:无氧呼吸的产物乙醇对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因:无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。 (4)原核生物无线粒体,有些仍可进行有氧呼吸,如蓝藻、硝化细菌等。,-13-,自主梳理,核心
6、突破,考向感悟,考向1 细胞呼吸的方式 1.(2018天津理综) 为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中,加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见右上图。有关分析错误的是( ),A.t1t2,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降 B.t3时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快 C.若降低10 培养,O2相对含量达到稳定所需时间会缩短 D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色,答案,解析,-14-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.下列关于“葡萄糖 丙酮酸 CO2”的物质转化过程的叙述
7、,不正确的是( ) A.蓝藻细胞中可以同时存在过程和过程 B.过程可在同一场所进行,也可在不同场所进行 C.过程可在细胞质基质中进行,也可在线粒体中进行 D.过程可在植物细胞中进行,也可在动物细胞中进行,答案,解析,考向2 细胞呼吸的过程,-15-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.(2017海南)下列有关植物细胞呼吸作用的叙述,正确的是( ) A.分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小 B.若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸 C.适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗 D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收O2与释放CO2的量不同,答案,解析,-16-
8、,自主梳理,核心突破,考向感悟,影响细胞呼吸的环境因素及应用 1.影响细胞呼吸的环境因素 (1)温度 通过影响与呼吸有关的 来影响呼吸强度。 (2)O2浓度 在一定范围内,随着O2浓度增加,有氧呼吸强度 。 随着O2浓度的增加,无氧呼吸受到的 作用加强。 (3)CO2浓度 CO2是有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸的产物,当CO2浓度过高时会 细胞呼吸。,酶的活性,增强,抑制,抑制,(4)水分 水为细胞呼吸提供原料和反应环境,一定范围内随水含量的增加细胞呼吸 。,增强,-17-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.细胞呼吸原理的应用 (1)包扎伤口应选用 的敷料。 (2)提倡慢跑等有氧运动使细胞进行
9、,避免肌细胞产生大量 。 (3)及时松土有利于 。 (4)稻田定期排水有利于根系 ,防止幼根因缺氧变黑、腐烂。 (5)通过 的发酵利用粮食可以生产各种酒。 (6)利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产 或味精。 (7)破伤风芽孢杆菌可通过 进行大量繁殖,较深的伤口需及时清理并注射破伤风抗毒血清等。,透气,有氧呼吸,乳酸,根系生长,有氧呼吸,酵母菌,食醋,无氧呼吸,-18-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)种子呼吸速率下降有利于干物质合成。( )(2)肌肉细胞中的线粒体比脂肪细胞含量多,是因为肌肉收缩需要消耗大量的能量。( ) (3)马铃薯储藏久了会有酒味产生。( )(4)人体剧烈运动时
10、,CO2/O21,即CO2既可在线粒体中产生,又可在细胞质基质中产生。( ),提示:光合作用合成干物质,细胞呼吸速率下降只能减少干物质的消耗。,提示:马铃薯无氧呼吸产生乳酸。,提示: 人体剧烈运动时,CO2只可在线粒体中产生,不会出现CO2/O21的情况。,(5)细胞呼吸的产物中如果没有H2O的产生,就一定是无氧呼吸。( ),-19-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.内部因素遗传因素(决定酶的种类和数量) (1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同,如旱生植物小于水生植物,阴生植物小于阳生植物。 (2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同,如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高,成熟期细胞呼吸速
11、率较低。 (3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官。,-20-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.外部因素,-21-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-22-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-23-,自主梳理,核心突破,考向感悟,错混辨析(1)O2浓度为零时,细胞呼吸强度并不为零,因为细胞可进行无氧呼吸。 (2)随着O2浓度的增加,无氧呼吸受到抑制,有氧呼吸也因氧气浓度较低而较弱,细胞呼吸的总强度较低;但随着氧气浓度的升高,有氧呼吸逐渐增强,细胞呼吸总强度增大。 (3)从化学平衡的角度分析,高浓度的CO2在一定程度上可以抑制细胞呼吸。,-24-,自主梳理,核心突破,考向感
12、悟,考向1 影响细胞呼吸的环境因素 1.下表是某哺乳动物CO2产生量随环境温度变化的测量值,下列推断不合理的是( ),A.产生的CO2中的O元素部分来自细胞中参加反应的H2O B.产生的CO2大部分产生于线粒体,少部分产生于细胞质基质 C.不同温度环境条件下,CO2产生量相对值不同,相关酶的活性基本相同 D.从40 移至10 环境时,该动物体内促甲状腺激素释放激素分泌增多,答案,解析,-25-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.(2018吉林长春期末考试)甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与氧气浓度的关系(呼吸底物为葡萄糖)。据图分析回答下列问题。,-26-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)
13、图甲所示细胞的呼吸方式最可能是 ,如果呼吸强度不能用CO2的释放量表示,原因是 。 (2)图乙中B点的CO2量来自 ,当O2浓度达到M点以后,CO2释放量不再继续增加的内因是 。 (3)图丙中YZZX=41,则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的 ,图中无氧呼吸强度降为0时其对应的氧气浓度为 。 (4)丙图中细胞呼吸对有机物中能量的利用率最低的点对应的氧气浓度是 。,答案 (1)无氧呼吸 该生物无氧呼吸不产生CO2 (2)无氧呼吸 呼吸酶的数量有限 (3)1/13 I (4)0,-27-,自主梳理,核心突破,考向感悟,解析 (1)分析图甲可知,该细胞的呼吸强度与O2浓度的变化无关,所以进行的呼吸方
14、式最可能是无氧呼吸;若呼吸强度不能用CO2的释放量表示,最可能是因为该生物无氧呼吸不产生CO2,可能是产生乳酸的无氧呼吸。(2)分析图乙可知,图乙中B点O2浓度为0,但有CO2释放,说明此时进行无氧呼吸产生CO2;当O2浓度达到M点以后,CO2释放量不再继续增加的内因是呼吸酶的数量有限。(3)图丙中YZZX=41,由图可知,YZ表示无氧呼吸的CO2释放量,设为4a,ZX表示有氧呼吸的CO2释放量,设为a,则有氧呼吸消耗的葡萄糖为1/6a,无氧呼吸消耗的葡萄糖为2a,所以有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的比例为1/6a(2a+1/6a)=1/13;由图可知,无氧呼吸强度降为0时,其对应的O2浓度是
15、I。(4)图丙中细胞呼吸对有机物中能量的利用率最低的点所对应的O2浓度是0,此时只进行无氧呼吸,能量大部分储存在酒精或乳酸中,部分以热能的形式散失,只有少数储存在ATP中被利用。,-28-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2 细胞呼吸的应用 3.科研人员探究了不同温度(25 和0.5 )条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化,结果见图1和图2。,-29-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)由图可知,与25 相比,0.5 条件下果实的CO2生成速率较低,主要原因是 ;随着果实储存时间的增加,密闭容器内的 浓度越来越高,抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测 的浓度变化来检测呼吸速
16、率。 (2)某同学拟验证上述实验结果,设计如下方案。 称取两等份同一品种的蓝莓果实,分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内,然后密封。 将甲、乙瓶分别置于25 和0.5 条件下储存,每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。 记录实验数据并计算CO2生成速率。 为使实验结果更可靠,请给出两条建议,以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。 a. 。 b. 。,-30-,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案: (1)低温降低了细胞呼吸相关酶的活性 CO2 O2 (2)选取果实的成熟度应一致 每个温度条件下至少有3个平行重复实验 解析: (1)酶的活性受温度的影响,低温下酶活性降低,细胞呼吸减弱。细胞呼吸过程中消耗
17、O2,产生CO2,故可以通过检测CO2的增加量或O2的减少量来检测细胞呼吸速率。 (2)对实验材料的选择,要尽量统一,包括生理状态、成熟程度等方面。另外要进行平行重复实验,提高实验的准确性和可信度。,-31-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(实验) 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 ,在进行无氧呼吸时能产生 。 (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 ,根据_ _,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 。,大量的C
18、O2,乙醇和CO2,由蓝变绿再变黄,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,灰绿色,-32-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.探究过程,-33-,自主梳理,核心突破,考向感悟,知识拓展(1)该实验是对比实验。此类实验一般设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究各种因素与实验对象的关系。对比实验不设对照组,均为实验组,是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照实验”。 (2)实验中严格控制O2的有无,使检测的CO2只来源于细胞呼吸是实验成功的关键。,-34-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)乙醇与酸性重铬酸钾溶液发生反应,变成橙色。 ( )(2)根据石灰水
19、混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短,可检测酵母菌产生CO2的多少。( ),提示:乙醇与酸性重铬酸钾溶液发生反应,变成灰绿色。,-35-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.本实验的鉴定试剂及现象,-36-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.实验分析 (1)实验装置,-37-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-38-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)实验结论(4)注意事项 通入锥形瓶B的空气中不能含有CO2,以保证锥形瓶C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。 锥形瓶D应封口放置一段时间,待酵母菌将锥形瓶D中的氧气消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,确保通入澄清石
20、灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。,-39-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向 探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验分析 1.(2018福建普通高中毕业班综合质量检查)在锥形瓶中加入葡萄糖溶液和活化的酵母菌,密闭瓶口,置于适宜条件下培养,用传感器分别测定溶解氧和二氧化碳含量。实验结果如下图: 下列分析正确的是( ) A.酵母菌属于自养兼性厌氧生物 B.100 s时,O2的吸收量等于CO2的释放量 C.200 s后,丙酮酸分解主要发生在细胞质基质中 D.300 s后,抽取培养液与重铬酸钾反应呈橙色,答案,解析,-40-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.某同学为了研究酵母菌呼吸作用的类型,制作了如下
21、图所示的实验装置。甲、乙中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液,并加等量的酵母菌,乙内用液体石蜡隔绝空气。对该实验的分析,错误的是( ),A.该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的细胞呼吸类型 B.将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染,以免影响实验结果 C.甲和乙比较,说明酵母菌在不同的条件下有不同的细胞呼吸类型 D.乙为甲的空白对照实验,以排除无关因素对酵母菌细胞呼吸的影响,答案,解析,-41-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.下图是某同学为了研究酵母菌的细胞呼吸所设计的一个实验装置。锥形瓶中装满质量分数为5%的葡萄糖溶液和适量的酵母菌,密封并静置一段时间后,记录下初始液面的数据。实验过程中
22、液体会进入玻璃管,从玻璃管的刻度上可以读出进入玻璃管的液体量。下表中是该同学在不同的温度条件下进行实验时所记录的数据与初始液面数据的差值。(单位:mL),-42-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)根据实验数据该同学作了以下四种假设,你认为最合理的假设是 。 A.温度对酵母菌有氧呼吸有影响 B.氧浓度对酵母菌有氧呼吸有影响 C.温度对酵母菌无氧呼吸有影响 D.氧浓度对酵母菌无氧呼吸有影响,-43-,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案:(1)C (2)CO2 (3)35 酶失活(酶的空间结构发生改变或酶空间结构被破坏) (4)消耗装置中的O2,保证无氧环境 (5)生产乙醇(制作果酒、白酒等),
23、(2)假设实验的过程中产生的气体在溶液中的溶解度很低,则表中数据可以反映酵母菌细胞呼吸产生的 的量。 (3)从表中数据分析得知最有利于酵母菌发酵的温度是 。90 时,温度过高,导致 ,酵母菌无法呼吸,所以没有气体量的变化。 (4)实验开始前,实验装置必须密封并静置一段时间的目的是 。 (5)该实验条件下酵母菌细胞代谢的原理在生产实践中最常见的应用是 。,-44-,自主梳理,核心突破,考向感悟,解析: (1)锥形瓶中酵母菌进行的是无氧呼吸,由表格可知本实验的自变量是温度,因此该实验合理的假设是温度对酵母菌无氧呼吸有影响。 (2)酵母菌无氧呼吸产生乙醇和CO2,所以表中数据可以反映酵母菌呼吸作用产
24、生的CO2的量。 (3)由表中数据可知,35 是最有利于酵母菌发酵的温度。90 时,温度过高,酶的空间结构遭到破坏,失去活性,所以不会产生气体,液面不会升高。 (4)实验开始前,实验装置必须密封并静置一段时间,以便消耗装置中的O2,确保酵母菌进行无氧呼吸。 (5)该实验条件下酵母菌进行的是无氧呼吸,产生乙醇,所以其原理在生产实践中最常见的应用是生产乙醇(制作果酒)。,-45-,一、细胞呼吸方式的判断方法 1.根据气体变化特点判断 在以C6H12O6为呼吸底物的情况下,CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据,方法如下:,应用体验1下图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下,O2的吸收
25、量和CO2的释放量的变化情况,根据所提供的信息,以下判断正确的是( )A.N点时,该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等,说明其只进行有氧呼吸 B.M点是储藏该器官的最适O2浓度,此时无氧呼吸的强度最低 C.该器官细胞呼吸过程中有非糖物质氧化分解 D.O点时,该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质,答案,解析,2.通过实验装置中红色液滴移动方向判断,应用体验2某同学用如下所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1 mm2,实验开始时,打开软管夹,将装置放入25 水浴中,10 min后关闭软管夹,随后每隔 5 min 记录一次毛细管中液滴移动的位置,结果如下表所示。下列分
26、析正确的是( ),A.图中X为NaOH溶液,软管夹关闭后液滴将向右移动 B.在2030 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/min C.如将X换为清水,并将试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率 D.增设的对照实验只需将装置中的X换成清水,并将该装置置于相同的环境,答案,解析,二、光合作用和细胞呼吸中相关曲线拓展 1.曲线各点的含义及形成原因分析 A点:凌晨34时,温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放较之前减少。 B点:上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用。 BC段:光合作用速率小于细胞呼吸速率。 C点:上午7时左右,光合作用速率等于细胞呼吸速率。 CE段:光合作用速率大于细胞呼吸
27、速率。 D点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象。 E点:下午6时左右,光合作用速率等于细胞呼吸速率。 EF段:光合作用速率小于细胞呼吸速率。 FG段:太阳落山,光合作用停止,只进行细胞呼吸。,2.曲线中有机物情况分析 (1)积累有机物时间段:CE段; (2)制造有机物时间段:BF段; (3)消耗有机物时间段:OG段; (4)一天中有机物积累最多的时间点:E点; (5)一昼夜有机物的积累量:S2-S1-S3。,应用体验3下图是某植物在夏季晴天一段时间内的光合作用曲线。下列相关说法,正确的是( )A.B点和F点时,二氧化碳净同化量为0,植物不进行光合作用 B.C点以前光合作用持续增强,E点以后光合作用持续减弱,是受光照强度影响的结果 C.CD段和E点以后的光合作用减弱,是植物体内C3的含量下降使暗反应减弱所致 D.DE段,光合作用逐渐增强,此时体内C3的积累开始增多,答案,解析,
