2020版生物新导学浙江选考大一轮讲义:第7讲 细胞呼吸 Word版含解析.pdf
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1、第第 7 讲 细胞呼吸讲 细胞呼吸 考纲要求 1.需氧呼吸与厌氧呼吸的概念和过程(b)。2.需氧呼吸与厌氧呼吸的异同(b)。3.细 胞呼吸在实践中的应用(b)。 考点一 需氧呼吸与厌氧呼吸考点一 需氧呼吸与厌氧呼吸 1.细胞呼吸 2.需氧呼吸 (1)反应式:C6H12O66O26CO26H2O能量。 酶 (2)过程 (3)需氧呼吸的实质和能量利用 实质:葡萄糖的氧化分解过程就是氢的得失过程,是一个氧化还原反应,其中的碳被氧化 为二氧化碳,其中的氢被氧化为水,并将葡萄糖分子化学键中贮存的能量通过氧化还原作用 释放出来的过程。 能量的利用:细胞中每彻底分解 1 个葡萄糖分子,可以合成约 30 个
2、ATP 分子,其中 26 个 ATP 分子是在线粒体内膜上产生的。 细胞中葡萄糖的能量利用效率大约为 30%, 与现有机 械相比,细胞的能量利用效率较高。 提醒 蓝细菌需氧呼吸的场所 真核细胞需氧呼吸的场所是细胞溶胶和线粒体;蓝细菌属于原核生物,只有核糖体一种细胞 器,没有线粒体等具有膜结构的细胞器。蓝细菌细胞膜的内表面含有与需氧呼吸有关的酶, 其需氧呼吸的场所是质膜。 3.厌氧呼吸 (1)反应式 分解成乙醇的反应式:C6H12O62ADP2Pi2C2H5OH2CO22ATP。 酶 转化成乳酸的反应式:C6H12O62ADP2Pi2CH3CHOHCOOH2ATP。 酶 (2)过程:第一阶段与需
3、氧呼吸第一阶段完全相同;其全过程都在细胞溶胶中进行。 (3)乳酸发酵和乙醇发酵 类型场所条件第一阶段产物第二阶段产物代表生物 乳酸发酵丙酮酸和 NADH乳酸乳酸细菌 乙醇发酵 细胞 溶胶 酶、无氧 丙酮酸和 NADH乙醇和 CO2酵母菌 (4)有些生物直接将丙酮酸还原成乳酸,如人和动物的骨骼肌细胞、玉米胚、马铃薯块茎、乳 酸细菌等;也有些生物先将丙酮酸脱去二氧化碳形成乙醛,再将其还原为乙醇,如绝大多数 植物细胞(苹果果实)、酵母菌等。 (1)与需氧呼吸有关的酶存在于细胞溶胶、线粒体内膜、线粒体基质中( ) (2)细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和 NADH 的反应,只发生在细胞需氧呼吸时( ) (3)
4、厌氧呼吸不需 O2参与,该过程最终有H的积累( ) (4)人剧烈运动时产生的 CO2是需氧呼吸和厌氧呼吸共同的产物( ) (5)酵母菌在乙醇发酵中产生的丙酮酸直接被 NADH 还原为乙醇( ) (6)细胞呼吸过程中不是每个阶段都有 ATP 的合成( ) 如图表示真核生物细胞呼吸过程图,请思考: (1)图中、过程的场所分别是什么? 提示 、过程及过程的第一阶段均在细胞溶胶中进行,过程的第二、三阶段在线粒 体中进行。 (2)人和动物细胞呼吸过程中 CO2的产生场所与酵母菌有何不同? 提示 人和动物细胞呼吸产生 CO2的场所是线粒体;酵母菌细胞呼吸产生 CO2的场所是线粒 体和细胞溶胶。 (3)与平
5、静状态相比较,人体剧烈运动时 CO2/O2比值有何不同? 提示 人体厌氧呼吸产生乳酸,无 CO2产生,即 CO2只能通过需氧呼吸在线粒体中产生,故 人体剧烈运动时,CO2/O21。 (4)不同生物厌氧呼吸的产物不同,其原因是什么? 提示 原因在于催化反应的酶不同。 (5)厌氧呼吸的两个阶段都产生 ATP 吗? 提示 不是。厌氧呼吸只在第一阶段产生 ATP。 (6)厌氧呼吸第一阶段产生的 NADH 与需氧呼吸第一、二阶段产生的 NADH 的用途相同吗? 提示 不同。需氧呼吸第一、二阶段产生的 NADH 用于第三阶段与 O2结合生成水;厌氧呼 吸第一阶段产生的 NADH 用于第二阶段将丙酮酸还原为
6、 C2H5OH 和 CO2或乳酸。 命题点一 需氧呼吸的过程 1.(2018稽阳联谊学校 3 月选考模拟)下列有关需氧呼吸第二阶段柠檬酸循环的叙述,正确的 是( ) A.将 CO2还原成 C3酸 B.释放的能量大部分转变成了热能 C.为第三阶段电子传递链提供大量 NADH 和 ATP D.其产物 CO2中的氧原子全部来自丙酮酸 答案 B 解析 需氧呼吸第二阶段将 C3酸转化为二氧化碳,A 错误;需氧呼吸第二阶段释放的能量大 部分转变成了热能,B 正确;需氧呼吸第二阶段为第三阶段提供 NADH,但不提供 ATP,其 产物 CO2中的氧原子来自丙酮酸和水,C、D 错误。 2.(2018温州第二次模
7、考)如图所示为某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程,下列相关叙述 中正确的是( ) A.图解中的两物质依次是 H2O 和 O2 B.图解中(一)(二)两阶段产生 NADH 的场所都是线粒体 C.图解中(三)阶段产生的 H2O 中的氢最终都来自葡萄糖 D.1 分子丙酮酸经过(二)(三)两阶段产生的能量一样多 答案 A 解析 图解中,阶段(二)有物质 H2O 参与,阶段(三)有物质 O2参与,A 正确;阶段(一) 产生 NADH 的场所是细胞溶胶, B 错误 ; 阶段(三)产生的 H2O 中的氢最终来自葡萄糖和水, C 错误;1 分子丙酮酸经过阶段(二)产生少量能量,经过阶段(三)产生大量能量,D
8、错误。 线粒体与需氧呼吸过程的解读 (1)图一中表示线粒体外膜和内膜的间隙,表示线粒体基质,表示线粒体内膜,表示 细胞溶胶。与需氧呼吸有关的酶分布在中;需氧呼吸的三个阶段都能产生 ATP,其中 电子传递链阶段产生 ATP 最多。 (2)图二中表示 ATP,表示 H2O,表示 ATP,表示 ATP,表示 O2,表示 H2O。 还原氢的产生部位是细胞溶胶(对应图一中的)和线粒体基质(对应图一中的)、嵴;还原氢 的消耗部位是线粒体内膜(对应图一中的)。 命题点二 厌氧呼吸的过程 3.(2018台州中学第一次通练)下列关于厌氧呼吸的叙述,错误的是( ) A.一定需要酶的催化 B.定在细胞溶胶中进行 C
9、.一定是有机物的不彻底氧化分解 D.一定是克服暂时缺氧的应急措施 答案 D 解析 厌氧呼吸不一定是克服暂时缺氧的应急措施, 如乳酸菌就是只能进行厌氧呼吸的生物。 4.下列关于人体肌肉细胞厌氧呼吸的叙述中,正确的是( ) A.会有特殊分子携带氢和电子传递给氧生成水 B.葡萄糖分解产生乙醇和二氧化碳 C.产物在肌肉细胞中再生成葡萄糖 D.全过程都在细胞溶胶中进行 答案 D 解析 厌氧呼吸过程中 NADH 不与氧结合生成水, A 错误 ; 动物和人的厌氧呼吸生成乳酸, B 错误;乳酸生成后运输到肝脏中再生成葡萄糖,C 错误。 命题点三 需氧呼吸与厌氧呼吸的异同 5.(2018浙江五校第一次联考)下列
10、反应在细胞溶胶和线粒体内均能完成的是( ) A.葡萄糖丙酮酸 B.丙酮酸乙醇CO2 C.ADPPi能量ATP D.H2ONADPHO2 答案 C 解析 在细胞溶胶中,葡萄糖在酶的作用下分解成丙酮酸,同时释放能量并合成 ATP。在线 粒体内,丙酮酸彻底氧化分解释放出能量并合成 ATP。 6.细胞呼吸的过程如图所示, 其中代表有关生理过程发生的场所, 甲、 乙代表有关物质。 下列叙述中错误的是( ) A.是细胞溶胶,是线粒体 B.甲进入的前提是有 O2存在 C.若乙是乳酸,则中都能够产生 ATP D.本图所示的生理过程如果发生在酵母菌体内,那么乙一定是乙醇和 CO2 答案 C 解析 表示细胞呼吸第
11、一阶段的发生场所,即细胞溶胶,表示需氧呼吸第二和第三阶段 的发生场所,即线粒体,A 正确 ; 甲是丙酮酸,只有在有 O2存在的条件下才能进入线粒体 进行需氧呼吸的第二和第三阶段, B 正确 ; 若乙是乳酸, 则表示厌氧呼吸, 中不能产生 ATP, C 错误;酵母菌厌氧呼吸的产物是乙醇和 CO2,D 正确。 命题点四 细胞呼吸类型的判断与相关计算 7.下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为 a、b、c、d 时,CO2释放量和 O2吸收量的变化。 下列相关叙述正确的是( ) A.氧浓度为 a 时最适于贮藏该植物器官 B.氧浓度为 b 时,厌氧呼吸消耗葡萄糖的量是需氧呼吸的 5 倍 C.氧浓度为 c
12、时,厌氧呼吸最弱 D.氧浓度为 d 时,需氧呼吸强度与厌氧呼吸强度相等 答案 B 解析 氧浓度为 a 时,植物只进行厌氧呼吸,会产生大量乙醇,因此在 a 浓度下不适于贮藏 该植物器官,故 A 错误;氧浓度为 b 时,厌氧呼吸消耗葡萄糖的量为(83)22.5,而需氧 呼吸消耗葡萄糖的量为 360.5,可见该浓度下,厌氧呼吸消耗葡萄糖的量是需氧呼吸的 5 倍,故 B 正确;氧浓度为 d 时,植物只进行需氧呼吸,此时无厌氧呼吸,即厌氧呼吸最弱, 故 C、D 错误。 8.将等量且足量的苹果肉分别放在不同O2浓度的密闭容器中, 1 h后, 测定O2的吸收量和CO2 的释放量,结果如下表。下列有关叙述正确
13、的是( ) O2浓度(%)01235710152025 O2吸收量(mol)00.10.20.30.40.50.60.70.80.8 CO2释放量(mol)10.80.60.50.40.50.60.70.80.8 A.苹果果肉细胞在 O2浓度为 0%3%和 5%25%时,分别进行厌氧呼吸和需氧呼吸 B.贮存苹果时,应选择 O2浓度为 5%的适宜环境条件 C.O2浓度越高,苹果果肉细胞需氧呼吸越旺盛,产生 ATP 越多 D.苹果果肉细胞进行厌氧呼吸时,产生乳酸和 CO2 答案 B 解析 苹果果肉细胞在 O2浓度为 0%3%时既进行需氧呼吸也进行厌氧呼吸,在 O2浓度为 5%25%时只进行需氧呼吸
14、,A 错误 ; 分析表格中的几个 O2浓度可知,O2浓度为 5%时 CO2 释放量最少,此时只进行需氧呼吸,消耗的有机物最少,是贮藏苹果的最佳 O2浓度,B 正确 ; 当 O2浓度大于 20%以后,O2浓度增高,苹果果肉细胞需氧呼吸不再增强,产生的 ATP 数量 不再增多,C 错误;苹果果肉细胞进行厌氧呼吸时,产生酒精和 CO2,不产生乳酸,D 错误。 1.判断细胞呼吸方式的三大依据 2.需氧呼吸和厌氧呼吸(产生乙醇)的有关计算 (1)消耗等量的葡萄糖时产生的 CO2摩尔数: 厌氧呼吸需氧呼吸13。 (2)消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的 CO2摩尔数: 需氧呼吸需要的氧气需氧呼吸和厌氧呼
15、吸产生的 CO2之和34。 (3)产生等量的 CO2时消耗的葡萄糖摩尔数: 厌氧呼吸需氧呼吸31。 考点二 影响细胞呼吸的外界因素及在实践中的应用考点二 影响细胞呼吸的外界因素及在实践中的应用 1.温度对细胞呼吸的影响 (1)原理:通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。 (2)曲线分析 在最适温度时,呼吸速率最大。 超过最适温度,呼吸酶活性降低甚至变性失活,呼吸速率下降。 低于最适温度,酶活性下降,呼吸速率下降。 (3)应用 低温下贮存蔬菜和水果。 蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗,提高产量。 2.氧气浓度对细胞呼吸的影响 (1)原理:O2是需氧呼吸所必需的,且 O2对厌氧呼吸过程
16、有抑制作用。 (2)曲线分析(如下图) O2浓度0 时,只进行厌氧呼吸。 0O2浓度10%时,同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸。 O2浓度10%时,只进行需氧呼吸。 O2浓度5%时,有机物消耗最少。 (3)应用 中耕松土促进植物根部需氧呼吸。 厌氧发酵过程需要严格控制无氧环境。 低氧储存粮食、水果和蔬菜。 3.CO2浓度对细胞呼吸的影响 (1)原理:CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 (2)曲线 (3)应用:在蔬菜和水果保鲜中,增加 CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。 4.含水量对细胞呼吸的影响 (1)原理:水作为需氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。 (2)
17、特点:在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而加快,随含水量的减少而减慢。 (3)应用 粮食在收仓前要进行晾晒处理。 干种子萌发前要进行浸泡处理。 5.呼吸原理在实践应用中常见实例归纳 (1)厌氧呼吸应用实例 制作酸奶、泡菜(乳酸菌厌氧呼吸产生乳酸)。 酿酒(酵母菌厌氧呼吸产生乙醇)。 透气纱布包扎(抑制破伤风杆菌的厌氧呼吸)。 (2)需氧呼吸应用实例 提倡慢跑等有氧运动使细胞进行需氧呼吸以避免肌细胞产生大量乳酸。 酿醋(醋化醋杆菌需氧呼吸将乙醇氧化为醋酸)。 稻田定期排水有利于根系需氧呼吸,防止幼根因缺氧变黑、腐烂。 低温、低氧贮藏果蔬、种子,抑制呼吸强度,减少有机物消耗。 松土:使土壤疏
18、松、促进植物根细胞需氧呼吸进而促进矿质离子吸收。 (1)贮藏水果时为减少有机物的消耗,应放在完全无氧的环境中( ) (2)O2浓度为零时,细胞呼吸强度等于零( ) (3)包扎伤口时用透气性好的松软创可贴,能抑制厌氧病菌的繁殖( ) (4)及时排涝,以防止豌豆根细胞受酒精毒害( ) (5)破伤风杆菌是厌氧细菌,在皮肤深处缺氧的情况下容易大量繁殖( ) 下图表示某植物的非绿色器官 CO2释放量和 O2吸收量的变化,回答相关问题。 (1)在横线上填写呼吸类型 Error! (2)水果、蔬菜和种子的贮存条件有哪些不同? 提示 蔬菜和水果应贮存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。种子应贮藏在 “零上
19、低温、干燥、低氧”的条件下。两种贮存手段均需降低细胞呼吸,减少有机物的消耗, 但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度,故二者在贮藏条件上存在差 异。 命题点一 依托坐标图考查影响细胞呼吸的外界因素 1.如图表示光照、贮藏温度对番茄果实细胞呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中不正确的 是( ) A.番茄果实细胞产生 CO2的场所是线粒体和细胞溶胶 B.光照对番茄果实细胞呼吸的抑制作用 8 时比 15 时更强 C.低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实 D.贮藏温度下降时果实呼吸减弱,可能与细胞内酶活性降低有关 答案 C 解析 图示信息表明,光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱,所
20、以光照条件下更有 利于番茄果实的贮存,C 项错误。 2.科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响,结果如图。下列叙述正确 的是( ) A.20 h 内,果肉细胞产生 ATP 的场所有细胞溶胶、线粒体、叶绿体 B.50 h 后,30 条件下果肉细胞没有消耗 O2,密闭罐中 CO2浓度会增加 C.50 h 后,30 的需氧呼吸速率比 2 和 15 慢,是因为高温使酶活性降低 D.实验结果说明温度越高,果肉细胞需氧呼吸速率越大 答案 B 解析 果肉细胞不能进行光合作用,其产生 ATP 的场所有细胞溶胶、线粒体,A 项错误;50 h 后, 30 条件下果肉细胞没有消耗 O2, 是由于此温
21、度条件下酶的活性较高, 需氧呼吸已将 O2 消耗殆尽,以后仅进行厌氧呼吸,故密闭罐中 CO2浓度会增加,B 项正确、C 项错误;由于 酶具有最适温度,若超过最适温度,需氧呼吸速率会降低,D 项错误。 命题点二 细胞呼吸原理的应用 3.(2019台州模拟)下列有关细胞呼吸在生产生活中运用的实例中,正确的是( ) A.蔬菜水果的贮存尽量保持低温、无氧 B.农田适当松土改善根部细胞氧气供应 C.泡菜坛初期不密封促进乳酸菌繁殖 D.包扎伤口选用完全不透气的胶布密封 答案 B 解析 蔬菜水果贮存的条件:零上低温、温度适中、低氧,A 错误;对于板结的土壤及时进 行松土透气, 可以使根细胞进行充分的需氧呼吸
22、, 从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收, B 正确;乳酸菌只能进行厌氧呼吸,C 错误;包扎伤口选用透气性好的创可贴,是为了防止 伤口处厌氧菌的生存和繁殖,D 错误。 4.细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中,下表中有关措施与目的正确的是( ) 选项应用措施目的 A玉米种子晒干降低有机物含量,降低细胞呼吸 B酵母菌酿酒密封加快酵母菌繁殖, 有利于乙醇发酵 C水果保鲜低温降低酶的活性,降低细胞呼吸 D玉米生长松土提高酶的活性,促进需氧呼吸 答案 C 解析 玉米种子的贮藏,必须降低含水量,使种子处于风干状态,从而使细胞呼吸速率降至 最低,以减少有机物的消耗,而不是降低有机物含量,A 错误;酵母菌在有氧
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