必修 第三单元 第三讲 细胞呼吸

一、细胞呼吸的概念[填空]主要是指、和等有机物在活细胞内氧化分解为或分解为一些不彻底的氧化产物，且伴随着的过程。二、细胞呼吸类型糖类脂质蛋白质二氧化碳和水能量释放二、有氧呼吸[填空]1.有氧呼吸[填空]（1）反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O――→酶6CO2＋12H2O＋能量（2）过程(3)能量释放：1mol葡萄糖彻底氧化分解后，共释放约能量，其中约有储存在ATP中，其余主要以的形式散失掉。(4)意义：是大多数生物特别是人和高等动植物的主要途径。热能2870kJ1161kJ获取能量2.无氧呼吸[判断正误]1．酵母菌无氧呼吸的反应式为C6H12O6――→酶2C2H5OH＋2CO2＋能量。(√)2．马铃薯储藏久了会有酒味产生。(×)3．人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。(×)4．无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，产生少量ATP。(√)1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解2．有氧呼吸过程中各元素的来源和去路(1)CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。(2)O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2，场所是线粒体内膜。(3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成的。3．有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸场所细胞质基质和线粒体始终在细胞质基质条件需O2、酶不需O2，需酶产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸不同点能量大量少量联系葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同，以后阶段不同实质分解有机物，释放能量，合成ATP相同点意义为生物体的各项生命活动提供能量细胞呼吸类型的判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2的释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据，方法如下：气体变化特点判断方法实例无CO2释放细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积不发生变化马铃薯块茎的无氧呼吸不消耗O2，但产生CO2细胞只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积增大酵母菌的无氧呼吸CO2释放量等于O2的消耗量细胞只进行有氧呼吸。此种情况下，容器内气体体积不发生变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小人体细胞的有氧呼吸气体变化特点判断方法实例CO2释放量大于O2的消耗量/＝4/3有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸/＞4/3无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸/＜4/3有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸2COV2OV2COV2OV2COV2OV[特别提醒]由于脂肪含氢量高于糖类，因此耗氧量多。若以脂肪为呼吸底物，进行有氧呼吸，会出现耗O2量＞CO2释放量的情况。1．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①②两物质依次是H2O和O2B．图解中(一)(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体C．图解中(三)阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖D．1分子丙酮酸经过(二)(三)两阶段可产生6分子水解析：从题图所示的过程及参与的物质分析可知，该过程表示的是细胞的有氧呼吸过程，(一)表示有氧呼吸的第一阶段，在细胞质基质中`完成，在酶的作用下将葡萄糖分解为丙酮酸和少量[H]，释放少量能量。(二)表示有氧呼吸的第二阶段，在线粒体中丙酮酸和水(即图中①)彻底分解成CO2并产生大量的[H]，释放少量能量。(三)表示有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H]与O2(即图中②)结合生成水，释放大量能量。答案：A2．(2011·无锡质检)将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是()A．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸B．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多C．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少D．丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体解析：甲条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生的是CO2和酒精。乙条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸消耗的葡萄糖少。丙条件下产生的ATP不是最少的，产生ATP最少的是甲条件下。丁条件下，吸收的O2与释放的CO2一样多，酵母菌只进行有氧呼吸，所以产生CO2全部来自线粒体。答案：D1．呼吸速率与温度的关系(如图)(1)温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。(2)应用：温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。2．呼吸速率与O2浓度的关系(如图)(1)O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。(2)应用：贮藏水果、蔬菜、种子时降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精，导致腐烂。3．呼吸速率与含水量的关系(如图)(1)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。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(2)应用：作物栽培中，合理灌溉。植物组织细胞呼吸速率的测定与探究(1)植物细胞呼吸的指标：植物细胞呼吸吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，毛细管内的水滴左移(实验装置如下图)。根据单位时间内液滴左移的体积即可计算呼吸速率。(2)条件：整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。(3)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测种子进行消毒处理。(4)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。3．现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密闭的棕色广口瓶内，各加入适量(等量)的水。在25℃条件下，瓶内O2含量变化如图所示，下列有关该实验的分析错误的一项是()A．在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的细胞呼吸引起的B．A种子比B种子的呼吸速率低C．A、B种子释放CO2的变化趋势是逐渐减少D．在0～t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是微生物进行了无氧呼吸解析：图中纵坐标为密闭环境中氧气的含量，所以下降速率可以表示消耗氧气的速率，A种子比B种子呼吸速率要高。答案：B命题角度——细胞呼吸过程及方式探究(1)从高考试题看，细胞呼吸方式的探究是近几年高考命题的热点，如2009年江苏卷T11,2009年天津卷T6。细胞呼吸的种类、过程、场所及能量应用一直是高考命题的热点，如2010年新课标全国卷T2。(2)细胞呼吸内容往往是综合性试题的命题材料，单纯考查细胞呼吸的题目多以选择题形式出现，但也会出现结合细胞呼吸过程，考查有关细胞呼吸的实验分析题。呼吸商(RQ)指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)。下图1表示萌发小麦种子中发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。图2表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸商的实验装置。请分析回答：(1)图1中，催化过程①②的酶存在于细胞的____________，物质E表示____________________。(2)图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是________________。(3)假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25℃下经10min观察墨滴的移动情况，如发现甲装置中墨滴不动，乙装置中墨滴左移，则10min内小麦种子发生图1中的_______(填序号)过程；如发现甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，则10min内小麦种子发生图1中的________(填序号)过程。(4)在25℃下10min内，如果甲装置中墨滴左移30mm，乙装置中墨滴左移200mm，则萌发小麦种子的呼吸商是__________。这说明该小麦种子发芽过程中所消耗的能源物质除糖类外还应有______________，理由是_________________________________________________________。(5)为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置的大试管和小烧杯中应分别放入_____________________________________________。[解析](1)图1中A、B、C、D、E分别是丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精。①④③依次为有氧呼吸的第一、二、三阶段，①②分别是无氧呼吸的第一、二阶段，无氧呼吸的场所为细胞质基质，其中含无氧呼吸有关的酶。(3)KOH溶液扩散到筒状滤纸上，增大吸收CO2的面积。(3)葡萄糖作呼吸底物时，有氧呼吸产生的CO2体积与消耗的O2体积相等。甲装置中墨滴不移动，说明产生的CO2体积与消耗的O2体积相等，只进行有氧呼吸(过程①④③)。乙装置墨滴左移是因为产生的CO2被KOH溶液吸收，有氧呼吸消耗了O2使装置内压强减小。(4)乙装置中墨滴左移200mm是消耗的氧气的体积，与甲装置对照分析可知释放的二氧化碳体积为170mm，所以呼吸商为170/200＝0.85。氧化分解脂肪时，因脂肪中的氢占的比例较高，所以耗氧量比二氧化碳的释放量多。(5)对照实验的设置应放入等量的死种子和清水。[答案](1)细胞质基质酒精(2)增大吸收二氧化碳的面积(3)①③④①②(4)0.85脂肪脂肪中氢百分含量较高，吸收的O2大于释放的CO2。(5)煮沸杀死的小麦种子、清水本讲实验——探究酵母菌细胞呼吸方式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浑浊，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。2．实验流程某同学在研究马铃薯块茎细胞呼吸方式时，设计了如下实验：实验一：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶中分别加入适量的马铃薯块茎碎屑，安装成下图甲。每隔一段时间，从分液漏斗向锥形瓶A中注入适量过氧化氢溶液，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化。实验二：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶C中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向C瓶充入N2，替代瓶中空气，安装成下图乙，一段时间后，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化。请回答下列问题：(1)实验一的原理是_________________________________________________________________________________；当实验一中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由绿变黄时，是否可以说明马铃薯的呼吸作用在逐渐增强？___________。为什么？_________________________。(2)已知植物细胞无氧呼吸有两种类型，一种是能够产生酒精的无氧呼吸，另一种是能够产生乳酸的无氧呼吸。并且马铃薯块茎在只有N2的条件下可以进行无氧呼吸。则实验二的目的是_________________；若实验二中溴麝香草酚蓝水溶液____________，则说明马铃薯块茎细胞进行的是产生乳酸的无氧呼吸，其反应式为___________。(3)实验一和实验二在设计上均有不够严谨之处，可能会干扰对马铃薯块茎细胞呼吸类型的判断，请给予修正。________________________________________________修正的理由是___________________________________。[解析](1)马铃薯块茎中含有过氧化氢酶，催化过氧化氢分解产生O2，以此促进马铃薯块茎进行有氧呼吸。CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液发生颜色变化。(2)马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2，故不能使溴麝香草酚蓝变色。(