浙江省2021高考生物一轮复习第三单元第7讲细胞呼吸课件 54页

第7讲　细胞呼吸 教材研读 知识1　细胞呼吸的原理 一、细胞呼吸 1.含义: 细胞内进行的将糖类等有机物分解为①      无机物或者小分子有机物      ,并且②      释放出能量      的过程。 2.分类   二、需氧呼吸 1.含义: 细胞在①      氧气      的参与下,把糖分子氧化成②      二氧化碳和水      ,并 释放能量,生成大量③      ATP      的过程。 2.反应式: ④      C 6 H 12 O 6 +6O 2 +6H 2 O   6CO 2 +12H 2 O+能量      。 3.过程 第一阶段 第二阶段 第三阶段 名称 糖酵解 柠檬酸循环 电子传递链 场所 ⑤      细胞溶胶      ⑦      线粒体基质、嵴      ⑨      线粒体内膜      物质变化(反应式) ⑥      C 6 H 12 O 6        丙酮酸+[H]      ⑧      丙酮酸+H 2 O   CO 2 + [H]    [H]+O 2   H 2 O 产能情况 少量ATP 少量ATP ⑩      大量ATP      4.特点: 在常温下发生,所产生的能量中有相当一部分贮存在        ATP      中,能 量利用率比现代机械        很高      。 5.实质: 葡萄糖中的碳氧化为        二氧化碳      ,其中的氢被氧化成        水      。 三、厌氧呼吸 1.含义: 细胞在①      无氧      条件下,将糖分子分解成②      乳酸(或乙醇和二氧 化碳)      ,并释放能量,生成③      少量ATP      的过程。 2.乳酸发酵和乙醇发酵 场所 反应物 生成物 第一阶段: 糖酵解 ④      细胞溶胶      葡萄糖 丙酮酸、[H]和少量能量 第二阶段 乳酸发酵 丙酮酸、[H] ⑤      乳酸      乙醇发酵 丙酮酸、[H] ⑥      乙醇和二氧化碳      知识2　影响细胞呼吸的因素及应用 1. 细胞呼吸的意义 : 为生物体的生命活动提供①      能量      , 为其他化合物的合 成提供②      碳骨架      。 2.影响细胞呼吸的因素: 内因包括物种、发育阶段、部位等因素,外因主要有 ③      温度、O 2 浓度、CO 2 浓度、水      ,其中,在一定范围内,呼吸作用强度随着 ④      温度或O 2 浓度      的增加而增强;环境中⑤      CO 2       的浓度越高,细胞呼吸 作用越弱;细胞的⑥      含水量      越高,细胞呼吸作用越强。 3.细胞呼吸原理的应用 (1)粮食的储存:⑦      低温、低氧、干燥等      。 (2)蔬菜水果的保鲜:⑧      零上低温、适当的湿度、低氧等      。   1. 下列关于细胞呼吸的叙述,正确的是   (　 A 　) A.细胞呼吸必须在酶的催化下进行 B.需氧呼吸的三个阶段都产生了[H] C.线粒体是进行需氧呼吸的唯一场所 D.叶肉细胞在光照下不进行呼吸作用 答案    A      2. (2019绍兴选考模拟)需氧呼吸包括3个阶段,下列关于柠檬酸循环的叙述,正 确的是   (　 C 　) A.形成大量ATP B.相关的酶全分布在线粒体基质中 C.该阶段有CO 2 生成 D.释放出少量氢原子 答案    C 　柠檬酸循环产生少量ATP,电子传递链产生大量ATP,A错误;与柠 檬酸循环有关的酶分布在线粒体基质和嵴上,B错误;该阶段的产物有二氧化 碳、[H]和ATP,C正确;糖酵解释放少量氢原子,柠檬酸循环释放大量氢原子, D错误。 3. (2019绍兴段考)下列关于人体细胞呼吸的叙述,正确的是(　 D 　) A.在柠檬酸循环中已有彻底氧化产物CO 2 产生,故有大量ATP生成 B.需氧呼吸的第三阶段是特殊分子所携带的H + 在线粒体基质中与氧形成水 C.人剧烈运动后,产生酸痛是厌氧呼吸产生的酒精刺激神经末梢引起的 D.是否产生CO 2 可以作为区分人体细胞进行需氧呼吸与厌氧呼吸的标志 答案    D 　在柠檬酸循环中已经彻底氧化有机物,产生CO 2 ,但释放的能量不 多,生成的ATP较少,A错误;需氧呼吸产生的[H]实际是一部分氢原子形成的 NADH,其中的H在线粒体内膜上与氧结合生成水,B错误;剧烈运动时,部分骨 骼肌细胞进行厌氧呼吸产生乳酸,但不能产生酒精,C错误;人体厌氧呼吸不产 生CO 2 ,而需氧呼吸会产生CO 2 ,所以可以通过CO 2 区分两种人体细胞呼吸方 式,D正确。 4. (2019温州期中)下列关于人体细胞厌氧呼吸的叙述,错误的是       (　 A 　) A.产生的乳酸运至肝脏后被分解 B.产生ATP时伴有[H]的生成 C.剧烈运动时CO 2 的产生与厌氧呼吸无关 D.肌肉细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施 答案    A 　产生的乳酸运至肝脏后再生成葡萄糖,A错误;厌氧呼吸第一阶段 能够释放能量,产生ATP,同时有[H]的生成,B正确;人体细胞厌氧呼吸只能产 生乳酸,因此剧烈运动时CO 2 的产生与厌氧呼吸无关,C正确;肌肉细胞进行厌 氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施,D正确。 考点一　需氧呼吸和厌氧呼吸   需氧呼吸和厌氧呼吸过程的分析与比较 考点突破 比较项目 需氧呼吸 厌氧呼吸 过程模型   不同点 反应条件 需O 2 、酶和适宜的温度 不需O 2 ,需要酶和适宜的温度 场所 第一阶段:细胞溶胶 第二阶段:线粒体基质、嵴 第三阶段:线粒体内膜 第一阶段:细胞溶胶 第二阶段:细胞溶胶 物质变化 第一阶段:C 6 H 12 O 6   丙酮酸+[H] 第二阶段:丙酮酸+H 2 O   CO 2 + [H]第三阶段: [H]+O 2   H 2 O 第一阶段:C 6 H 12 O 6   丙酮酸+[H] 第二阶段:丙酮酸在不同酶的催化 作用下,分解成乙醇和CO 2 或转化成乳酸 不同点 能量变化   有机物中 的化学能   释放 能量 较多,1 mol葡萄糖释放的能量可生 成约 30 mol ATP 较少,1 mol葡萄糖释放的能量可生 成约 2 mol ATP 相同点 过程 第一阶段都是在细胞溶胶中发生糖酵解过程,产物都为丙酮酸和[H] 实质 分解有机物,释放能量 意义 为生命活动提供能量,为物质转化提供原料 联系 厌氧呼吸   需氧呼吸   知识归纳      细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路分析 项目 来源 去路 需氧呼吸 厌氧呼吸 需氧呼吸 厌氧呼吸 [H] 葡萄糖、丙酮 酸和水 葡萄糖 与O 2 结合 生成H 2 O 还原丙酮酸 ATP 三个阶段都产生 只在第一 阶段产生 用于各项生命活动(绿色植物光合作用的碳反应等除外) 一、细胞呼吸类型的判断方法 1.根据O 2 消耗与CO 2 产生的量来判断 在以C 6 H 12 O 6 为呼吸底物的情况下,CO 2 释放量和O 2 消耗量是判断细胞呼吸类 型的重要依据,总结如下: CO 2 释放和 O 2 消耗情况 密闭容器内气体体积变化 呼吸类型 不消耗O 2 , 无CO 2 释放 此种情况下,容器内气体体积不发生变化 细胞只进行产生乳酸的厌氧呼吸 不消耗O 2 , 有CO 2 释放 此种情况下,容器内气体体积增大。但若将CO 2 吸收,容器内气体体积不变 细胞只进行产生乙醇和CO 2 的厌氧呼吸 O 2 的消耗量 等于CO 2 释放量 此种情况下,容器内气体体积不发生变化。但若将CO 2 吸收,可引起容器内气体体积减小 细胞只进行需氧呼吸 O 2 的消耗量 小于CO 2 释放量 此种情况下,容器内气体体积增大。但若将CO 2 吸收,容器内气体体积变小 细胞同时进行需氧呼吸和产生乙醇和二氧化碳的厌氧呼吸 2.依据反应场所判断 注意真核生物与原核生物需氧呼吸场所的区别。 3.通过实验来判断 欲确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图所示(以发芽种子为例): 实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产乳酸的厌氧呼吸 不动 右移 只进行产乙醇和CO 2 的厌氧呼吸 左移 右移 进行需氧呼吸以及产乙醇和CO 2 的厌氧呼吸 左移 不动 只进行需氧呼吸或进行需氧呼吸和产乳酸的厌氧呼吸 实验结果预测和结论: 　　为使实验结果精确、减少无关变量的干扰,还应设置对照装置。对照装 置与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相 同。 二、细胞呼吸速率的测定方法 1.测定原理 细胞呼吸速率通常用CO 2 生成速率或O 2 消耗速率来表示,一般用如图装置进 行测定。细胞呼吸既产生CO 2 使装置内气压升高,又消耗O 2 使装置内气压降 低。为了测定真实的呼吸情况,应只对其中一种气体变化进行测定。为此,往 往向装置内添加NaOH溶液或KOH溶液以吸收其中的CO 2 。用单位时间内液 滴向左移动的距离代表细胞呼吸消耗O 2 的速率。 2.测定装置 若以绿色植物为实验材料,整个装置必须做遮光处理,否则植物的光合作用会 干扰呼吸速率的测定。如图所示:   3.物理实验误差的校对 为了防止气压、温度等非呼吸因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测的 生物材料灭活(如种子煮熟),其他条件均不变。 如果对照组液滴发生了移动,说明存在实验误差。若对照组液滴移动方向与 实验组相同,则需要用实验组数据减去校对出的误差。若对照组液滴移动方 向与实验组相反,则需要用实验组数据加上校对出的误差。 典例 1 　　图示为乙醇发酵的实验装置 , 滴管下部装有酵母菌与苹果汁的混 合液 , 试管中装满水。下列叙述中 , 错误的是   ( 　 D 　 ) A.试管中装满水有利于实验现象的观察 B.试管中装满水为实验提供无氧环境 C.若向混合液中通入空气,则乙醇发酵会受抑制 D.实验过程中丙酮酸被氧化分解产生乙醇和CO 2 答案    D 解析 　乙醇发酵的产物是乙醇和CO 2 ,试管中装满水有利于观察CO 2 的产生,A 正确。试管中装满水可以隔绝空气,为实验提供无氧环境,B正确。氧气会抑 制无氧呼吸的过程,因此若向混合液中通入空气,则乙醇发酵会受抑制,C正 确。实验过程中葡萄糖被氧化分解产生乙醇和CO 2 ,D错误。 1-1 　 如图装置可用于测定动物的呼吸速率。下列关于该装置的叙述错误的 是   ( 　 D 　 ) A.试管内加入的试剂是NaOH溶液 B.温水的作用是使瓶内温度相对稳定 C.实验中玻璃管内的红墨水向右移动 D.该装置直接测定动物呼吸释放的CO 2 量 答案    D 解析 　该装置通过瓶内的气压变化来测定动物的呼吸速率。由于呼吸作用 过程中有CO 2 和O 2 两种气体的变化,因此通过在试管内放NaOH溶液来吸收 CO 2 ,消除CO 2 对瓶内气压的影响,测出动物呼吸时所消耗的氧气量,而不是直 接测得动物呼吸时所释放的CO 2 量,A正确,D错误;将广口瓶放入盛有温水的 水槽内是为了使瓶内温度恒定,B正确;动物呼吸消耗氧气会使瓶内的气压降 低,因此红墨水会向右移动,C正确。 1-2      种子萌发时可能进行需氧呼吸 , 也可能进行产生酒精的厌氧呼吸。为探 究两种呼吸的情况 , 现设计如图装置 , 假设呼吸底物均为葡萄糖 , 同时关闭活 塞 , 经过 20 min 后再观察红色液滴移动情况 , 下列对实验结果的分析不符合实 际的是   (　 C 　) A. 装置 1 液滴向左移动的体积是细胞呼吸消耗 O 2 的体积 , 装置 2 液滴向右移动 的体积是细胞呼吸释放 CO 2 和消耗 O 2 的体积之差 B.若装置1液滴左移,装置2液滴不移动,则说明萌发的种子只进行需氧呼吸 C.若装置1的液滴左移,装置2的液滴也左移,则说明萌发的种子既进行需氧呼 吸也进行厌氧呼吸 D.若装置1液滴不移动,装置2液滴右移,则说明萌发的种子只进行厌氧呼吸 答案    C 解析 　根据题意可知,装置1的红色液滴向左移动的体积是细胞需氧呼吸消 耗O 2 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CO 2 和需氧呼 吸消耗O 2 的体积之差,A正确;根据以上分析,若装置1的红色液滴左移,装置2 的红色液滴不移动,才能说明萌发的种子只进行需氧呼吸,B正确;根据题意分 析可知,若装置1的红色液滴左移(进行了需氧呼吸),装置2的红色液滴右移(进 行了厌氧呼吸),则说明萌发的种子既进行需氧呼吸也进行厌氧呼吸,C错误; 若装置1的红色液滴不移动(没有进行需氧呼吸),装置2的红色液滴右移(进行 了厌氧呼吸),则说明萌发的种子只进行厌氧呼吸,D正确。 考点二　细胞呼吸过程中原子的转移   需氧呼吸各元素来源及去路   　　(1)CO 2 是在第二阶段产生的,是丙酮酸和水反应生成的,CO 2 中的氧来自 丙酮酸和水,这个过程在线粒体基质、嵴上进行。 (2)O 2 参与反应的阶段是第三阶段,[H]和O 2 结合生成水,所以呼吸作用产物水 中的氧来自O 2 ,这个过程在线粒体内膜上进行。 (3)需氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水在第二阶段与 丙酮酸反应,生成物中的水是需氧呼吸第三阶段[H]和O 2 结合生成的。   需氧呼吸与厌氧呼吸混合时的计算 对比需氧呼吸与产生酒精和二氧化碳的厌氧呼吸反应式 , 可发现如下规律 : (1) 若消耗等量的葡萄糖 , 需氧呼吸与厌氧呼吸产生 CO 2 的摩尔数之比为 3∶ 1 。 (2) 若消耗等量的葡萄糖 , 细胞呼吸消耗的 O 2 与产生的 CO 2 摩尔数之比为 3∶ 4。 (3)若需氧呼吸与厌氧呼吸产生等量的CO 2 ,则需氧呼吸与厌氧呼吸消耗葡萄 糖之比为1∶3。 典例2 　真核细胞需氧呼吸的基本过程示意图如图。下列叙述正确的是   (　 D 　) A.阶段A为糖酵解,该阶段的产物有丙酮酸、物质①和[H] B.阶段B为柠檬酸循环,该代谢途径只存在于真核细胞中 C.阶段C为电子传递链,该阶段产生少量ATP D.一个柠檬酸循环可以产生2个物质①   解题关键　理解下列呼吸作用的具体过程,尤其是反应物C 6 H 12 O 6 、H 2 O、 O 2 中各原子的转移途径,和产物CO 2 、H 2 O各原子的来源。 答案    D 解析 　阶段A为糖酵解,该阶段的产物有丙酮酸、ATP和[H],A错误;阶段B为 柠檬酸循环,该代谢途径存在于真核细胞的线粒体中,但在需氧型原核生物的 细胞溶胶中,也可以进行该过程,B错误;阶段C为电子传递链,发生在线粒体内 膜上,该阶段产生大量ATP,C错误;物质①是二氧化碳,二碳化合物进入柠檬酸 循环,与草酰乙酸(C 4 酸)合成为C 6 酸(柠檬酸),然后C 6 酸经过多个反应,脱掉2个 二氧化碳,又形成一个草酰乙酸,于是柠檬酸循环的第二轮开始,故一个柠檬 酸循环可以产生2个二氧化碳,D正确。 2-1 　下列关于人体细胞呼吸的叙述,正确的是   (　 D 　) A.糖酵解的产物丙酮酸在卡尔文循环中被分解为CO 2 分子 B.与柠檬酸循环有关的酶多数分布在嵴上 C.产生CO 2 的场所为线粒体和细胞溶胶 D.电子传递链最终将氧还原成水并产生较多ATP 答案    D 解析　 本题考查细胞呼吸。需氧呼吸分成三个阶段,第一阶段糖酵解的产物 丙酮酸在柠檬酸循环中被分解为CO 2 分子,A错误;与第二阶段柠檬酸循环有 关的酶多数分布在线粒体的基质中,少量分布在嵴上,B错误;人体中需氧呼吸 产生CO 2 的场所为线粒体,厌氧呼吸发生在细胞溶胶中,但发生在人体细胞内 的厌氧呼吸不产生CO 2 ,C错误;电子传递链最终将氧还原成水并产生较多 ATP,D正确。 2-2 　如图为某同学构建的需氧呼吸过程图,4、7均为水,下列说法正确的是   (　 D 　)   A.催化2→3过程的酶存在于线粒体内膜上 B.产生的8主要用于合成ATP C.3必定全部释放到大气中 D.6可来自叶绿体 答案    D 解析　 2→3过程为需氧呼吸第二阶段,主要发生在线粒体基质中,A错误;需氧 呼吸产生的能量大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中,B错误;对于植 物,3还可以被叶绿体吸收,C错误;6为氧气,可来自叶绿体,D正确。 考点三　影响细胞呼吸的因素及应用 影响细胞呼吸的因素及应用 1.内部因素 项目 规律 举例 遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物弱于水生植物,阴生植物弱于阳生植物 生长发育时期 同一植物的不同生长发育时期呼吸速率不同 幼苗期、开花期呼吸速率较高,成熟期呼吸速 率较低 器官类型 同一植物不同器官呼吸速率不同 生殖器官大于营养器官 2.外部因素 名称 曲线 解读 生产生活应用 温 度   温度主要影响呼吸酶的活性。一般而言,在一定范围内,呼吸强度随着温度的升高而增强 (1)冰箱中果实和蔬菜的保鲜 (2)大棚蔬菜栽培时,夜间适当降温,抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,可达到提高产量的目的 O 2 浓 度   O 2 浓度为零时只进行厌氧呼吸;O 2 浓度为零以上10%以下,既进行需氧呼吸又进行厌氧呼吸;O 2 浓度为10%以上,只进行需氧呼吸 选用透气消毒纱布包扎伤口,抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的厌氧呼吸 CO 2 浓 度   增加 CO 2 的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度分析解释 增加CO 2 的浓度有利于蔬菜和水果的保鲜 水   在一定范围内细胞呼吸强度随含 水量的增加而加强 种子的贮藏,必须降低含水量,使细胞呼吸速率降至最低,以减少有机物消耗   名师点拨      细胞呼吸原理的应用 (1)包扎伤口:选用透气消毒纱布,其目的是抑制厌氧细菌的厌氧呼吸。 (2)酵母菌酿酒:先通气,后密封。其原理是先让酵母菌进行需氧呼吸,大量繁 殖,再进行厌氧呼吸产生乙醇。 (3)花盆经常松土:促进植物根部需氧呼吸,有利于吸收矿质离子。 (4)稻田定期排水:抑制水稻厌氧呼吸产生乙醇,防止乙醇中毒,烂根死亡。 (5)提倡慢跑:防止剧烈运动时肌细胞厌氧呼吸产生乳酸。 (6)种子的贮藏:必须降低含水量,使种子呈风干状态,使细胞呼吸速率降至最 低,以减少有机物消耗。 (7)果蔬保鲜:(零上)低温、低氧、高CO 2 和保湿。 酵母菌呼吸类型及呼吸速率的判断 (1)若只产生CO 2 ,不消耗O 2 ,则只进行厌氧呼吸(图中A点)。 (2)若产生的CO 2 的物质的量比吸收的O 2 的物质的量多,则两种呼吸同时存在 (图中AC段,不包括A、C两点)。 (3)若产生的CO 2 的物质的量与吸收的O 2 的物质的量相等,则只进行需氧呼吸 (图中C点以后,包括C点)。 (4)B点表示厌氧呼吸与需氧呼吸速率相等(用CO 2 释放量表示)。D点表示O 2 浓度超过一定值(10%)时,厌氧呼吸消失,细胞只进行需氧呼吸。 (5)D点之后,氧气浓度越高,酵母菌的需氧呼吸越强,直到呼吸速率达到最大 值。   典例3　 长期浸水会导致树根变黑腐烂。树根从开始浸水到变黑腐烂的过程 中,细胞呼吸速率的变化曲线如图所示。下列叙述错误的是   (　 D 　)   A.Ⅰ阶段根细胞的需氧呼吸速率下降 B.Ⅱ阶段根细胞的厌氧呼吸速率上升 C.Ⅲ阶段曲线下降的主要原因与Ⅰ阶段不同 D.细胞在a点的厌氧呼吸强度大于b点   解题关键     知能拓展 　(1)提高温室中栽培农作物产量的措施有提高光合作用强度和 降低呼吸消耗。影响细胞呼吸的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、 含水量等,但在农业生产中主要考虑的是温度,因为其他几个因素不容易控 制。 (2)绿色植物细胞呼吸的最适温度总比光合作用的最适温度高。一般情况下, 植物细胞呼吸的最适温度为30 ℃,而光合作用的最适温度为25 ℃。 答案    D 解析 　长期浸水过程中,氧气逐渐减少,Ⅰ阶段根细胞的需氧呼吸速率下降, Ⅱ阶段根细胞的厌氧呼吸速率上升,A、B正确;Ⅲ阶段曲线下降的主要原因 是厌氧呼吸产生的酒精积累,酒精对细胞有毒害作用,与Ⅰ阶段原因不同,C正 确;随着氧气浓度的减少,细胞在a点的厌氧呼吸强度小于b点,D错误。 A.a~b段,温度升高促进了线粒体内的糖酵解过程 B.b~c段,与细胞呼吸有关的酶发生热变性的速率加快 C.b点时,氧与葡萄糖中的碳结合生成的二氧化碳最多 D.c点时,细胞呼吸产生的绝大部分能量贮存在ATP中 3-1     (2018浙江11月选考,22,2分)温度对某植物细胞呼吸速率影响的示意图 如下。下列叙述正确的是   (　 B 　) 答案    B 解析 　糖酵解的场所在细胞溶胶,A错误;b~c段,与细胞呼吸有关的酶发生热 变性的速率加快,酶活性降低,因而细胞呼吸的相对速率下降,B正确;氧气与 需氧呼吸一、二阶段产生的还原氢结合生成水,不生成CO 2 ,C错误;细胞呼吸 产生的能量大部分以热能形式散失,少部分能量贮存在ATP中,D错误。