2021版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第3單元 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第4講 細(xì)胞呼吸學(xué)案 蘇教版必修1
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1、 第4講 細(xì)胞呼吸 1.細(xì)胞呼吸(Ⅱ) 2.實驗:探究酵母菌的呼吸方式 1.細(xì)胞呼吸是有機(jī)物氧化分解,釋放能量的過程(生命觀念) 2.比較有氧呼吸和無氧呼吸的場所和過程的不同(科學(xué)思維) 3.探究有氧和無氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸的方式(科學(xué)探究) 4.細(xì)胞呼吸的原理在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用(社會責(zé)任) 細(xì)胞呼吸的類型和過程 1.細(xì)胞呼吸 (1)概念:指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產(chǎn)物,釋放出能量并生成ATP的過程。 (2)類型:有氧呼吸和無氧呼吸。 2.有氧呼吸 (1)第一階段:葡萄糖的酵解。 ①場所:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。
2、 ②過程:一分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,產(chǎn)生少量[H],并釋放少量能量。 ③反應(yīng)式: C6H12O62丙酮酸+4[H]+少量熱能。 (2)第二階段:丙酮酸的分解。 ①場所:線粒體基質(zhì)。 ②過程:丙酮酸和水徹底分解,生成二氧化碳和[H],并釋放少量能量。 ③反應(yīng)式:2丙酮酸+6H2O6CO2+ 20[H]+少量熱能。 (3)第三階段:H2O的生成。 ①場所:線粒體內(nèi)膜。 ②過程:前兩個階段產(chǎn)生的[H]和O2結(jié)合生成水,并釋放大量能量。 ③反應(yīng)式:6O2+24[H]12H2O+大量能量。 (4)總反應(yīng)式及各元素來源與去路 ①各反應(yīng)物參與的階段:葡萄糖在第一階段參與,H2
3、O在第二階段參與,O2在第三階段參與。 ②各生成物產(chǎn)生的階段:[H]在第一、二階段都產(chǎn)生,CO2在第二階段產(chǎn)生,H2O在第三階段產(chǎn)生。 3.無氧呼吸 (1)概念:細(xì)胞在無氧條件下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機(jī)物不徹底地氧化分解,產(chǎn)生C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸),釋放出少量能量,生成少量ATP的過程。 (2)過程 ①第一階段:和有氧呼吸第一階段相同。 a.場所:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。 b.過程:一分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,產(chǎn)生少量[H],并釋放少量能量。 c.反應(yīng)式:C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量。 ②第二階段 a.場所:細(xì)
4、胞質(zhì)基質(zhì)。 b.過程:第一階段產(chǎn)生的丙酮酸在不同酶的催化作用下,分別生成酒精和二氧化碳,或轉(zhuǎn)化成乳酸,無ATP形成。 c.反應(yīng)式: (3)總反應(yīng)式 ①產(chǎn)生酒精:C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量。 ②產(chǎn)生乳酸:C6H12O62C3H6O3+少量能量。 1.有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水。(×) [提示] [H]與氧結(jié)合生成水的過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上。 2.線粒體將葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。(×) [提示] 在線粒體中參與氧化分解的是丙酮酸。 3.檢測酵母菌培養(yǎng)過程中是否產(chǎn)生CO2可判斷其呼吸方式。(×) [提示] 酵母菌有氧
5、呼吸和無氧呼吸都能產(chǎn)生CO2。 4.有氧呼吸第二、三階段都能產(chǎn)生大量ATP。(×) [提示] 有氧呼吸第二階段產(chǎn)生少量ATP。 5.無氧呼吸不需要O2參與,最終有[H]的積累。(×) [提示] 無氧呼吸第二階段消耗[H],[H]被用于還原丙酮酸。 6.人在劇烈運(yùn)動時產(chǎn)生的CO2全部來自有氧呼吸。(√) 1.有氧呼吸與無氧呼吸的比較 項目 有氧呼吸 無氧呼吸 不同點(diǎn) 反應(yīng)條件 需要O2,需要酶 不需要O2,需要酶 呼吸場所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 產(chǎn)物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量釋放 有機(jī)物徹底氧化分解,釋放大量
6、能量 有機(jī)物分解不徹底,能量釋放較少 相同點(diǎn) 實質(zhì) 分解有機(jī)物,釋放能量,生成ATP 意義 為各項生命活動提供能量;為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料 聯(lián)系 第一階段相同 2.細(xì)胞呼吸中[H]和ATP的來源與去向 項目 來源 去向 [H] 有氧呼吸:C6H12O6和H2O; 無氧呼吸:C6H12O6 有氧呼吸:與O2結(jié)合生成水; 無氧呼吸:還原丙酮酸 ATP 有氧呼吸:三個階段都產(chǎn)生; 無氧呼吸:只在第一階段產(chǎn)生 用于幾乎各項生命活動(除光合作用的暗反應(yīng)) 3.細(xì)胞呼吸中能量的釋放與去向 1.1 mol葡萄糖徹底氧化分解及分解成乳酸時分別釋
7、放多少能量?其中有多少能量儲存于ATP中?兩者有何差異及共性?熱能散失是否是能源浪費(fèi)? [提示] 1 mol葡萄糖徹底氧化分解釋放的能量2 870 kJ中有1 161 kJ左右的能量轉(zhuǎn)移至ATP中,其余能量則以熱能形式散失。而1 mol葡萄糖分解成乳酸時釋放196.65 kJ能量,有61.08 kJ左右轉(zhuǎn)移至ATP中。兩者的共性是多數(shù)能量以熱能形式散失,差異是徹底氧化分解釋放能量較多,熱能散失是維持體溫所必需的,并非能源浪費(fèi)。 2.動物細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸,多數(shù)植物細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2,有些植物細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸,其原因是什么? [提示] 無氧呼吸的產(chǎn)物不同的原因是酶的種類
8、不同,根本上是基因不同。 3.如果是以脂肪為底物進(jìn)行有氧呼吸,消耗O2的量要大于產(chǎn)生CO2的量,其原因是什么? [提示] 與葡萄糖相比,脂肪含H量高,因此有氧呼吸消耗O2的量大于產(chǎn)生CO2的量。 4.某同學(xué)做了如下實驗:取A、B兩支試管。在A管中加入煮熟的蠶豆子葉,B管中加入發(fā)芽的蠶豆子葉。在兩管中分別加入甲烯藍(lán)溶液(注:甲烯藍(lán)氧化態(tài)為藍(lán)色,接受氫后為無色),一段時間后倒出溶液,兩管中的子葉都呈藍(lán)色,然后,兩管分別加水淹沒子葉、抽氣、在水面上覆蓋適量石蠟油,37 ℃保溫一段時間后,發(fā)現(xiàn)A管中的子葉不變色,B管中的子葉藍(lán)色變淺。請思考分析: (1)B管中子葉藍(lán)色變淺的原因是什么?
9、(2)A管子葉為什么不變色?實驗中設(shè)置A管的目的是什么? [提示] (1)B管中子葉在無氧呼吸過程中產(chǎn)生的氫能使甲烯藍(lán)還原。 (2)A管中子葉細(xì)胞的酶失活,無呼吸作用。實驗中設(shè)置A管的目的是作對照實驗。 考查細(xì)胞呼吸的過程 1.(2019·廣州一模)如圖為有氧呼吸過程示意圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是( ) A.過程①②③均可產(chǎn)生ATP B.過程②產(chǎn)生的CO2中的O均來自甲 C.乙來自C6H12O6、甲和丁 D.丙和丁屬于同一種物質(zhì) B [過程①②③分別表示有氧呼吸的第一、第二和第三階段,這三個階段都可以產(chǎn)生ATP,A項正確;有氧呼吸第二階段(②)產(chǎn)生的CO2中的O一部分
10、來自丁(H2O),另一部分來自甲(丙酮酸),B項錯誤;乙是[H],一部分來自C6H12O6,另一部分來自甲和丁,C項正確;丙和丁都是H2O,D項正確。] 2.(2019·深圳模擬)如圖表示人體中細(xì)胞呼吸的過程,數(shù)字代表反應(yīng)過程。下列敘述正確的是( ) A.過程①代表人體細(xì)胞中糖原或淀粉的水解 B.過程②后,葡萄糖分子中少部分化學(xué)能存在于丙酮酸中 C.過程③只發(fā)生在線粒體中 D.過程④產(chǎn)生的乳酸可在原細(xì)胞中再生成葡萄糖 C [人體細(xì)胞沒有淀粉的水解過程,A項錯誤;過程②后,葡萄糖分子中大部分化學(xué)能存在于丙酮酸中,B項錯誤;人體細(xì)胞中過程③只發(fā)生在線粒體中,C項正確;肌肉細(xì)胞中產(chǎn)
11、生的乳酸能在肝臟細(xì)胞中再生成葡萄糖,不能在肌肉細(xì)胞中再生成葡萄糖,D項錯誤。] 細(xì)胞呼吸的場所與過程的四點(diǎn)提醒 (1)線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的主要場所,但部分原核生物無線粒體,也能進(jìn)行有氧呼吸。 (2)無線粒體的真核生物(或細(xì)胞)只能進(jìn)行無氧呼吸,如蛔蟲、哺乳動物成熟的紅細(xì)胞等。 (3)細(xì)胞呼吸釋放的能量,大部分以熱能的形式散失,少部分以化學(xué)能的形式儲存在ATP中。 (4)人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2只來自有氧呼吸,人體無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,無CO2。 考查細(xì)胞呼吸方式的判斷與綜合 判斷細(xì)胞呼吸方式的三大依據(jù) 3.下列關(guān)于細(xì)胞呼吸的敘述,正確的是( ) A.細(xì)胞的有氧呼吸產(chǎn)生C
12、O2,無氧呼吸不產(chǎn)生CO2 B.有H2O產(chǎn)生的細(xì)胞呼吸方式一定是有氧呼吸 C.若細(xì)胞既不吸收O2也不放出CO2,說明細(xì)胞呼吸已停止 D.分生組織細(xì)胞的呼吸速率通常比成熟組織細(xì)胞的小 B [無氧呼吸也能產(chǎn)生CO2 ,A項錯誤;有H2O產(chǎn)生的細(xì)胞呼吸方式一定是有氧呼吸,B項正確;若細(xì)胞既不吸收O2也不放出CO2,也可能進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸,C項錯誤;分生組織細(xì)胞的呼吸速率通常比成熟組織細(xì)胞的大,D項錯誤。] 4.將酵母菌置于20 ℃和40 ℃的條件下,分別培養(yǎng)6 h和12 h后,酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量的情況如下表所示。下列有關(guān)分析錯誤的是( ) 溫度 20 ℃ 40 ℃
13、 培養(yǎng)時間 6 h 12 h 6 h 12 h CO2產(chǎn)生量 ++ +++ +++++ +++++ (“+”的多少與CO2產(chǎn)生量成正比) A.一定條件下,酵母菌的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體能同時產(chǎn)生CO2 B.在一定的范圍內(nèi),溫度升高,細(xì)胞呼吸酶的活性變大,相同時間內(nèi)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量增多 C.20 ℃條件下,酵母菌在前6 h消耗的葡萄糖的量比后6 h消耗的多 D.40 ℃條件下培養(yǎng)酵母菌6 h,培養(yǎng)液中的葡萄糖可能已經(jīng)被消耗完 C [在一定條件下,酵母菌能進(jìn)行無氧呼吸,也能進(jìn)行有氧呼吸,CO2產(chǎn)生的場所分別為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,A正確;一定溫度范圍內(nèi),呼吸酶的活性隨
14、著溫度升高而升高,細(xì)胞呼吸速率隨之加快,B正確;20 ℃下,隨著CO2產(chǎn)生量的增多,酵母菌無氧呼吸速率增大,不知道無氧呼吸和有氧呼吸的比率,因而無法確定消耗的葡萄糖量,C錯誤;40 ℃條件下,6 h和12 h產(chǎn)生的CO2量相同,所以可能是葡萄糖被消耗完,D正確。 ] 影響細(xì)胞呼吸的因素及應(yīng)用 1.溫度對細(xì)胞呼吸的影響 (1)影響(如圖):細(xì)胞呼吸是一系列酶促反應(yīng),溫度通過影響酶的活性而影響細(xì)胞呼吸速率。細(xì)胞呼吸的最適溫度一般在25~35 ℃之間。 (2)應(yīng)用 2.氧氣對細(xì)胞呼吸的影響 (1)影響(如圖):O2是有氧呼吸所必需的,且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。
15、①O2濃度為0時,只進(jìn)行無氧呼吸。 ②O2消耗曲線與CO2生成曲線重合以后(圖中P點(diǎn)以后),只進(jìn)行有氧呼吸。 ③O2消耗曲線與CO2生成曲線重合之前(圖中P點(diǎn)之前,不包括0點(diǎn)),既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸。 ④陰影部分的相對值表示不同氧濃度下無氧呼吸中CO2的釋放量。 (2)應(yīng)用 3.水分對細(xì)胞呼吸的影響 (1)影響 (2)應(yīng)用 4.CO2濃度對細(xì)胞呼吸的影響 (1)影響:CO2是細(xì)胞呼吸的最終產(chǎn)物,積累過多會抑制細(xì)胞呼吸的進(jìn)行,如圖。 (2)應(yīng)用:適當(dāng)增加CO2濃度,有利于水果和蔬菜的保鮮。 1.同一葉片在不同生長發(fā)育時期,其細(xì)胞呼吸速率有差異。(√
16、) 2.嚴(yán)格的無氧環(huán)境有利于水果保鮮是因為此條件下細(xì)胞呼吸分解有機(jī)物最少。(×) [提示] 無氧環(huán)境中,細(xì)胞無氧呼吸消耗的有機(jī)物較多。 3.糧食種子適宜在零上低溫、低氧和中等濕度的環(huán)境中儲藏。(×) [提示] 糧食種子應(yīng)儲藏在干燥環(huán)境中。 4.溫室大棚中,可以通過夜間適當(dāng)降溫來提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。(√) 5.破傷風(fēng)桿菌易在銹釘扎過的傷口深處繁殖,原因是傷口深處氧氣缺乏。(√) 6.劇烈運(yùn)動時,氧氣供應(yīng)不足,肌細(xì)胞主要進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。(×) [提示] 劇烈運(yùn)動時,肌細(xì)胞主要進(jìn)行有氧呼吸。 1.某豆科植物種子萌發(fā)過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢如圖所示。據(jù)圖思
17、考。 (1)在12~24 h期間,呼吸速率逐漸增強(qiáng),在此期間呼吸作用的主要方式是什么?該呼吸方式在細(xì)胞中發(fā)生的部位是什么?其產(chǎn)物是什么? (2)從第12 h到胚根長出期間,萌發(fā)種子的干物質(zhì)總量會有什么變化?主要原因是什么? (3)胚根長出后,萌發(fā)種子明顯升高的細(xì)胞呼吸方式是哪一種? [提示] (1)無氧呼吸;細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);酒精和二氧化碳。 (2)減少;種子不進(jìn)行光合作用,不能制造有機(jī)物,同時細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物,使有機(jī)物總量下降。 (3)有氧呼吸。 2.魚在夏季黎明時分常常浮頭的原因是什么? [提示] 黎明時分水中溶解氧不足。 3.密封地窯能長時間儲存水果、地瓜、馬鈴薯的
18、原因是什么? [提示] 密封的地窯CO2濃度高,能夠抑制細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物的消耗。 4.大豆種子萌發(fā)過程中,氧氣消耗量等于CO2釋放量時,是無氧呼吸的消失點(diǎn)嗎? [提示] 大豆種子富含脂肪,而脂肪氧化分解時耗氧量大于CO2釋放量,故當(dāng)二者相等時,大豆種子應(yīng)該還在進(jìn)行微弱的無氧呼吸。 考查環(huán)境因素對細(xì)胞呼吸的影響 1.(2019·曲靖一中期末)研究發(fā)現(xiàn),冬小麥在秋冬受低溫襲擊時,呼吸速率先升高后降低。持續(xù)的冷害使根生長遲緩,吸收能力下降,但細(xì)胞內(nèi)可溶性糖的含量有明顯的提高。下列推斷錯誤的是( ) A.冷害初期呼吸作用增強(qiáng),有利于抵御寒冷 B.持續(xù)低溫使根細(xì)胞呼吸減弱,吸收礦
19、質(zhì)營養(yǎng)能力下降 C.低溫時細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水的比例上升,有利于適應(yīng)低溫環(huán)境 D.持續(xù)低溫使線粒體內(nèi)氧化酶活性增強(qiáng),促進(jìn)淀粉分解為可溶性糖 D [冷害初期呼吸作用增強(qiáng),釋放能量增加,利于抵御寒冷,A正確;持續(xù)低溫使線粒體內(nèi)氧化酶活性減弱,使細(xì)胞呼吸減弱,供能減少,吸收礦質(zhì)營養(yǎng)能力下降,B正確; 低溫使細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水含量增加,自由水含量降低,細(xì)胞液濃度升高,有利于適應(yīng)低溫環(huán)境,C正確; 持續(xù)低溫使線粒體內(nèi)氧化酶活性減弱,使細(xì)胞呼吸減弱,氧化酶與淀粉分解無關(guān),D錯誤。] 2.(2018·天津高考)為探究酵母菌的呼吸方式,在連通CO2和O2傳感器的100 mL錐形瓶中,加入40 mL活化酵母菌和60
20、mL葡萄糖培養(yǎng)液,密封后在最適溫度下培養(yǎng)。培養(yǎng)液中的O2和CO2相對含量變化見如圖。有關(guān)分析錯誤的是( ) A.t1→t2,酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降 B.t3時,培養(yǎng)液中葡萄糖的消耗速率比t1時快 C.若降低10 ℃培養(yǎng),O2相對含量達(dá)到穩(wěn)定所需時間會縮短 D.實驗后的培養(yǎng)液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色 C [在t1~t2時刻,單位時間內(nèi)氧氣的減少速率越來越慢,說明酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降,A正確;t3時刻,培養(yǎng)液中氧氣的含量不再發(fā)生變化,說明酵母菌基本不再進(jìn)行有氧呼吸,此時主要進(jìn)行無氧呼吸,t1和t3產(chǎn)生CO2的速率相同,即單位時間內(nèi)產(chǎn)生相同量的CO2,所
21、以單位時間內(nèi)無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍,因此t3時,溶液中消耗葡萄糖的速率比t1時快,B正確;圖示所給溫度是最適溫度,此時酶的活性最高,反應(yīng)速率最快,因此若降低溫度,氧氣相對含量達(dá)到穩(wěn)定時所需要的時間會變長,C錯誤;據(jù)圖可知,酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸,無氧呼吸過程會產(chǎn)生酒精,酒精與酸性重鉻酸鉀溶液反應(yīng)后變成灰綠色,D正確。] 細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用 3.(2019·濰坊期中)下列關(guān)于細(xì)胞呼吸原理應(yīng)用的敘述,錯誤的是( ) A.稻田需要定期排水,防止幼根缺氧變黑腐爛 B.提倡慢跑有助于避免肌細(xì)胞通過無氧呼吸大量積累乳酸和CO2 C.利用乳酸菌制作酸奶的過程需隔絕空氣 D.皮膚破損
22、較深的患者,應(yīng)及時到醫(yī)院注射破傷風(fēng)抗毒血清 B [稻田需要定期排水,防止幼根缺氧進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精傷害細(xì)胞,使根變黑腐爛,A項正確;提倡慢跑有助于避免肌細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸,但肌細(xì)胞無氧呼吸不會產(chǎn)生CO2,B項錯誤;乳酸菌是厭氧菌,因此利用乳酸菌制作酸奶的過程需隔絕空氣,C項正確;皮膚破損較深的患者,易感染厭氧型破傷風(fēng)桿菌,應(yīng)及時到醫(yī)院注射破傷風(fēng)抗毒血清,D項正確。] 4.(2019·山西名校聯(lián)考)細(xì)胞呼吸原理廣泛用于生產(chǎn)實踐中。下表中有關(guān)措施與對應(yīng)目的不搭配的是( ) 選項 應(yīng)用 措施 目的 A 種子貯存 曬干 降低自由水含量,降低細(xì)胞呼吸 B 乳酸菌制作酸奶 先通
23、氣,后密封 加快乳酸菌繁殖,有利于乳酸發(fā)酵 C 水果保鮮 低溫 降低酶的活性,降低細(xì)胞呼吸 D 栽種莊稼 疏松土壤 促進(jìn)根有氧呼吸,利于吸收礦質(zhì)離子 B [種子的貯藏,必須降低含水量,使種子處于風(fēng)干狀態(tài),從而使呼吸作用降至最低,以減少有機(jī)物的消耗,A正確;乳酸菌是厭氧型微生物,所以整個過程要嚴(yán)格密封,B錯誤;水果保鮮的目的是既要保持水分,又要降低呼吸作用,所以低溫是最好的方法,C正確;植物根對礦質(zhì)元素的吸收過程是一個主動運(yùn)輸過程,需要能量和載體蛋白,植物生長過程中的松土,可以提高土壤中氧氣的含量,有利于根細(xì)胞的有氧呼吸作用,從而為根吸收礦質(zhì)離子提供更多的能量,D正確。]
24、 細(xì)胞呼吸的相關(guān)實驗 探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式 1.實驗原理 2.實驗步驟 (1)配制酵母菌培養(yǎng)液(酵母菌+葡萄糖溶液)。 (2)檢測CO2的產(chǎn)生,裝置如圖所示。 甲 乙 3.實驗結(jié)論 酵母菌既能進(jìn)行有氧呼吸,也能進(jìn)行無氧呼吸。 1.檢測酵母菌培養(yǎng)過程中是否產(chǎn)生CO2,可判斷其呼吸方式。(×) [提示] 酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的產(chǎn)物中都有CO2。 2.在酸性條件下,酒精會使重鉻酸鉀溶液由藍(lán)變綠再變黃。(×) [提示] 應(yīng)該是由橙色變成灰綠色。 3.檢測CO2的產(chǎn)生除澄清石灰水外,還可以用溴麝香草酚藍(lán)水溶液檢測。(√) 4.在探究酵
25、母菌細(xì)胞呼吸方式的實驗中可直接向酵母菌培養(yǎng)液中添加酸性的重鉻酸鉀溶液檢測酒精。 (×) [提示] 應(yīng)各取2 mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液,分別注入2支試管中,加酸性的重鉻酸鉀溶液檢測。 5.在探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實驗中可依據(jù)澄清石灰水的混濁程度判斷細(xì)胞呼吸的方式。 (√) 1.細(xì)胞呼吸速率的測定 (1)實驗裝置 (2)實驗原理:組織細(xì)胞呼吸作用吸收O2,釋放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,刻度管內(nèi)的液滴左移。單位時間內(nèi)液滴左移的體積即表示呼吸速率。 (3)誤差的校正 為排除溫度、氣壓等無關(guān)變量的干擾,可設(shè)置對照裝置。對照裝置與上述裝置相比
26、,不同點(diǎn)是用等量的死亡的種子代替萌發(fā)的小麥種子,其余均相同。 2.細(xì)胞呼吸方式的實驗探究 (1)實驗裝置(以發(fā)芽種子為例) (2)實驗原理 ①裝置一中NaOH溶液的作用是吸收細(xì)胞呼吸所產(chǎn)生的CO2,著色液滴移動的距離代表發(fā)芽種子細(xì)胞呼吸吸收O2的量。 ②裝置二中著色液滴移動的距離代表植物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的量與吸收O2量的差值。 (3)實驗現(xiàn)象和結(jié)論 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 裝置一液滴 裝置二液滴 不動 不動 只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸 不動 右移 只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸 左移 右移 進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸 左移 不動 進(jìn)行有氧呼吸或進(jìn)行有氧呼
27、吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸 1.用酵母菌使葡萄汁發(fā)酵產(chǎn)生葡萄酒,當(dāng)酒精含量達(dá)到12%~16%時,發(fā)酵就停止了,試分析其原因是什么。 [提示] 酵母菌在無氧及其他條件合適的情況下,隨著發(fā)酵產(chǎn)物(如酒精)增多,營養(yǎng)物質(zhì)的減少及酸堿度發(fā)生變化等影響,其繁殖速度逐漸下降,死亡率逐漸上升,酒精發(fā)酵最終會停止。 2.為驗證酵母菌細(xì)胞中線粒體對相關(guān)物質(zhì)的利用情況,現(xiàn)從酵母菌細(xì)胞中分離得到的具有活性的線粒體為實驗材料進(jìn)行如下實驗。 組別 步驟一 步驟二 步驟三 1 加入線粒體 加入葡萄糖 加入溴麝香草酚藍(lán)水溶液,一段時間后觀察溶液顏色的變化情況 2 加入線粒體 加入丙酮酸
28、 (1)從酵母菌細(xì)胞中分離得到線粒體常用的實驗方法是什么? (2)請預(yù)期兩組實驗的實驗結(jié)果,并簡述判斷理由。 [提示] (1)差速離心法。 (2)第1組溶液為藍(lán)色,第2組溶液顏色由藍(lán)變綠再變黃,第1組中由于葡萄糖不能進(jìn)入線粒體被利用,所以無CO2生成;第2組丙酮酸可進(jìn)入線粒體被利用,生成CO2,使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。 考查探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的拓展實驗 1.(2019·濰坊期末)某研究小組為了探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式,設(shè)計了如圖的實驗裝置(不考慮其他因素的影響)。以下說法錯誤的是( ) 甲 乙 A.甲裝置有色液滴不動,說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸
29、 B.甲裝置有色液滴左移,說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸 C.乙裝置有色液滴不動,說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸 D.乙裝置有色液滴右移,說明酵母菌中一定存在無氧呼吸 B [甲裝置中放入的是NaOH溶液和酵母菌葡萄糖培養(yǎng)液,NaOH溶液能吸收CO2,有色液滴的移動量代表O2的吸收量。乙裝置放入的是清水和酵母菌葡萄糖培養(yǎng)液,清水不能吸收CO2,乙裝置中酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,吸收的O2和釋放的CO2量相等,有色液滴不移動,乙裝置中酵母菌進(jìn)行無氧呼吸,釋放CO2會造成有色液滴右移。] 2.如圖為探究酵母菌呼吸方式的實驗設(shè)計裝置。下列敘述正確的是( ) A.實驗自變量為溫度 B.實驗因變量為CO2
30、的多少 C.空氣泵泵入的氣體應(yīng)先除去O2 D.乙、丙兩試管加入干酵母后應(yīng)煮沸冷卻除去CO2 B [該實驗的自變量是氧氣的有無,溫度屬于無關(guān)變量,A錯誤;該實驗通過Ca(OH)2溶液檢測CO2的產(chǎn)生量,B正確;空氣泵通入氣體是為有氧呼吸提供O2,但應(yīng)先除去泵入氣體中的CO2,C錯誤;乙、丙兩試管的培養(yǎng)液需煮沸(除去CO2)冷卻后再加入干酵母,避免高溫殺死酵母菌,D錯誤。] 考查細(xì)胞呼吸速率的測定及其他實驗 3.(2019·淄博模擬)某同學(xué)用如圖所示實驗裝置測定果蠅幼蟲的呼吸速率。實驗所用的毛細(xì)管橫截面積為1 mm2,實驗開始時,打開軟管夾,將裝置放入25 ℃水浴中,10 min后關(guān)閉軟
31、管夾,隨后每隔5 min記錄一次毛細(xì)管中液滴移動的位置,結(jié)果如下表所示。下列分析正確的是( ) 實驗時間(min) 10 15 20 25 30 35 液滴移動距離(mm) 0 32.5 65 100 130 162.5 A.圖中X為NaOH溶液,軟管夾關(guān)閉后液滴將向右移動 B.在20~30 min內(nèi)氧氣的平均吸收速率為6.5 mm3/min C.如將X換為清水,并向試管充入N2即可測定果蠅幼蟲無氧呼吸速率 D.增設(shè)的對照實驗只需將裝置中的X換成清水,并將該裝置置于相同的環(huán)境中 B [題圖中X為NaOH溶液,軟管夾關(guān)閉后液滴將向左移動,A項錯誤;在2
32、0~30 min內(nèi)氧氣的平均吸收速率為(130-65)×1÷10=6.5(mm3/min),B項正確;果蠅幼蟲無氧呼吸產(chǎn)生乳酸不產(chǎn)生CO2,無論是否進(jìn)行無氧呼吸液滴都不會移動,C項錯誤;對照實驗中應(yīng)將裝置中的果蠅幼蟲換成等數(shù)量的死幼蟲,并將該裝置置于相同環(huán)境中,重復(fù)上述實驗,D項錯誤。] 4.某研究小組利用檢測氣壓變化的密閉裝置來探究微生物的呼吸。實驗設(shè)計如下:關(guān)閉活栓后,U形管右管液面高度變化反映瓶中的氣體體積變化。實驗開始時將右管液面高度調(diào)至參考點(diǎn),實驗中定時記錄右管液面高度相對于參考點(diǎn)的變化(忽略其他原因引起的容積變化)。下列有關(guān)說法不正確的是( ) 甲組
33、 乙組 A.甲組右管液面變化,表示的是微生物呼吸時氧氣的消耗量 B.乙組右管液面變化,表示的是微生物呼吸時CO2的釋放量和O2消耗量之間的差值 C.甲組右管液面升高,乙組不變,說明微生物只進(jìn)行有氧呼吸 D.甲組右管液面不變,乙組下降,說明微生物進(jìn)行乳酸發(fā)酵 D [甲組實驗裝置中NaOH的作用是吸收CO2,有氧呼吸過程消耗O2,產(chǎn)生的CO2被NaOH吸收,甲組右管液面變化,表示的是微生物呼吸時氧氣的消耗量,A正確;乙組實驗裝置中無NaOH吸收CO2,氣體的變化是O2減少量與CO2的生成量的綜合,因此乙組右管液面變化,表示的是微生物呼吸時CO2的釋放量和O2消耗量之間的差值,B
34、正確;甲組右管液面升高,說明細(xì)胞呼吸消耗O2,進(jìn)行有氧呼吸,乙組不變,說明CO2的釋放量等于O2的消耗量,因此微生物只進(jìn)行有氧呼吸,C正確;甲組右管液面不變,說明微生物不消耗O2,即進(jìn)行無氧呼吸,乙組下降,說明有CO2的釋放,因此微生物進(jìn)行乙醇發(fā)酵,不是乳酸發(fā)酵,D錯誤。] 1.有氧呼吸的場所并非只是線粒體:真核細(xì)胞有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體;原核細(xì)胞無線粒體,有氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)中和細(xì)胞膜上進(jìn)行。 2.葡萄糖分子不能直接進(jìn)入線粒體被分解,必須在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸才能進(jìn)入線粒體被分解。 3.無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生ATP,第二階段不產(chǎn)生ATP,還要消耗第一階段產(chǎn)生的[H
35、]。 4.人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2只能是有氧呼吸的產(chǎn)物,人體細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,無CO2。 5.無氧呼吸有機(jī)物氧化分解不徹底,還有大量能量儲存在乳酸或者酒精中。 6.O2濃度為零時,細(xì)胞呼吸強(qiáng)度并不為零,因為此時細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸。 1.有氧呼吸反應(yīng)式:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。 2.無氧呼吸反應(yīng)式:C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量,C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量。 3.有氧呼吸三個階段均能產(chǎn)生ATP,第三階段產(chǎn)生ATP最多。 4.有水產(chǎn)生的細(xì)胞呼吸一定是有氧呼吸。 5.有氧呼吸和無氧呼吸的實質(zhì)都是氧化分
36、解有機(jī)物,釋放能量,形成ATP。 6.不同生物細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)物不同的直接原因是所含酶的種類不同。 7.O2抑制細(xì)胞無氧呼吸,促進(jìn)細(xì)胞有氧呼吸。 真題體驗| 感悟高考 淬煉考能 1.(2019·全國卷Ⅲ)若將n粒玉米種子置于黑暗中使其萌發(fā),得到n株黃化苗。那么,與萌發(fā)前的這n粒干種子相比,這些黃化苗的有機(jī)物總量和呼吸強(qiáng)度表現(xiàn)為( ) A.有機(jī)物總量減少,呼吸強(qiáng)度增強(qiáng) B.有機(jī)物總量增加,呼吸強(qiáng)度增強(qiáng) C.有機(jī)物總量減少,呼吸強(qiáng)度減弱 D.有機(jī)物總量增加,呼吸強(qiáng)度減弱 A [種子在黑暗中萌發(fā)得到黃化苗,該過程中細(xì)胞代謝增強(qiáng),呼吸強(qiáng)度增加,由于整個過程中不能進(jìn)行光合作用,
37、而且細(xì)胞呼吸需要消耗有機(jī)物,所以有機(jī)物總量減少,A正確,B、C、D錯誤。] 2.(2019·全國卷Ⅱ)馬鈴薯塊莖儲藏不當(dāng)會出現(xiàn)酸味,這種現(xiàn)象與馬鈴薯塊莖細(xì)胞的無氧呼吸有關(guān)。下列敘述正確的是( ) A.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸和葡萄糖 B.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸是由丙酮酸轉(zhuǎn)化而來 C.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATP D.馬鈴薯塊莖儲藏庫中氧氣濃度的升高會增加酸味的產(chǎn)生 B [在馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸的第一階段,葡萄糖分解成丙酮酸,第二階段在相應(yīng)酶的催化下,丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸,B選項正確;馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,葡萄糖是細(xì)胞呼吸的原
38、料而不是產(chǎn)物,A選項錯誤;在馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸的第一階段,1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,并且釋放出少量能量,C選項錯誤;一般來說,氧氣濃度的升高會抑制細(xì)胞的無氧呼吸,故馬鈴薯塊莖儲藏庫中氧氣濃度的升高不會增加酸味的產(chǎn)生,D選項錯誤。] 3.(2019·海南高考)下列關(guān)于綠色植物的敘述,錯誤的是( ) A.植物細(xì)胞在白天和黑夜都能進(jìn)行有氧呼吸 B.植物細(xì)胞中ATP的合成都是在膜上進(jìn)行的 C.遮光培養(yǎng)可使植物葉肉細(xì)胞的葉綠素含量下降 D.植物幼莖的綠色部分能進(jìn)行光合作用和呼吸作用 B [有氧呼吸不需要光照,植物細(xì)胞在白天和黑夜都能進(jìn)行有氧呼吸,A正確;植物細(xì)胞中ATP不一定
39、都是在膜上合成的,如細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)也可以合成ATP,B錯誤;合成葉綠素需要光照,遮光培養(yǎng)會導(dǎo)致光照減弱,會導(dǎo)致葉肉細(xì)胞的葉綠素含量下降,C正確;植物幼莖的綠色部分含有葉綠體,能進(jìn)行光合作用,所有的活細(xì)胞都能進(jìn)行呼吸作用,D正確。] 4.(2018·全國卷Ⅲ)下列關(guān)于生物體中細(xì)胞呼吸的敘述,錯誤的是( ) A.植物在黑暗中可進(jìn)行有氧呼吸也可進(jìn)行無氧呼吸 B.食物鏈上傳遞的能量有一部分通過細(xì)胞呼吸散失 C.有氧呼吸和無氧呼吸的產(chǎn)物分別是葡萄糖和乳酸 D.植物光合作用和呼吸作用過程中都可以合成ATP C [植物在黑暗中既可進(jìn)行有氧呼吸也可進(jìn)行無氧呼吸,A正確;食物鏈上某一營養(yǎng)級
40、同化的能量大部分用于呼吸消耗,B正確;對于以糖類為底物的呼吸作用來說,有 氧呼吸的產(chǎn)物是CO2和H2O,無氧呼吸的產(chǎn)物為乳酸或者酒精和CO2,C錯誤;植物光合作用的光反應(yīng)階段、有氧呼吸的第一、第二、第三階段以及無氧呼吸第一階段都可以合成ATP,D正確。] 5.(2017·海南高考)下列有關(guān)植物細(xì)胞呼吸作用的敘述,正確的是( ) A.分生組織細(xì)胞的呼吸速率通常比成熟組織細(xì)胞的小 B.若細(xì)胞既不吸收O2也不放出CO2,說明細(xì)胞已停止無氧呼吸 C.適當(dāng)降低氧濃度可降低果實的有氧呼吸進(jìn)而減少有機(jī)物的消耗 D.利用葡萄糖進(jìn)行有氧呼吸時,吸收O2與釋放CO2的摩爾數(shù)不同 C [分生組織細(xì)胞
41、進(jìn)行旺盛的分裂,呼吸速率通常比成熟組織細(xì)胞的大,A錯誤;若細(xì)胞既不吸收O2也不放出CO2,可能是產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸,如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根,B錯誤;適當(dāng)降低氧濃度可降低果實的有氧呼吸進(jìn)而減少有機(jī)物的消耗,C正確;利用葡萄糖進(jìn)行有氧呼吸時,吸收O2與釋放CO2的摩爾數(shù)相同,D錯誤。] 6.(2017·海南高考)某染料(氧化型為無色,還原型為紅色)可用于種子生活力的鑒定。某同學(xué)將吸脹的小麥種子平均分成甲、乙兩組,并進(jìn)行染色實驗來了解種子的生活力,結(jié)果如表所示。 分組 甲組 乙組 處理 種子與染料混合保溫 種子煮沸后與染料混合保溫 結(jié)果 種子中的胚呈紅色 種子中的胚未呈紅色 下
42、列敘述錯誤的是( ) A.甲組的胚發(fā)生了氧化還原反應(yīng) B.呼吸作用產(chǎn)生的NADH使染料變成紅色 C.乙組胚細(xì)胞膜上的載體蛋白能將染料運(yùn)出細(xì)胞 D.種子中胚細(xì)胞代謝活動的強(qiáng)弱會影響染色效果 C [依題意染料可用于種子生活力的鑒定,染料若被氧化則呈無色,被還原則呈紅色,活細(xì)胞有細(xì)胞呼吸產(chǎn)生還原劑,染料被還原,故呈紅色,死種子沒有代謝,不能將染料還原。甲組細(xì)胞是活細(xì)胞,胚會發(fā)生氧化還原反應(yīng),A正確;呼吸作用產(chǎn)生的NADH作為還原劑使染料變成紅色,B正確;乙組中的種子煮沸后細(xì)胞已經(jīng)死亡,細(xì)胞膜上的載體蛋白變性失活,細(xì)胞失去了選擇透過性,不能將染料運(yùn)出細(xì)胞,C錯誤;依題意“染料可用于種子生活力的鑒定”可知,種子中胚細(xì)胞代謝活動的強(qiáng)弱會影響染色效果,D正確。] 17
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