细胞呼吸原理的应用

观察温度对呼吸速率影响的曲线，回答下列问题。牛牛文库文档分享（1）试阐述呼吸速率在不同温度下发生的变化。（2）温度影响呼吸速率的实质是什么？提示：温度通过影响酶的催化活性影响呼吸速率。结合［自主预习］中氧浓度与呼吸速率的关系曲线，思考氧浓度值变化时，细胞呼吸的类型如何变化？提示：O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度在10%以下时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度在10%以上时，只进行有氧呼吸。3.储藏的粮食若含水量较高，会出现粮食发热，最终导致霉变的现象。（1）发热的根本原因是什么？提示：细胞呼吸放热。牛牛文库文档分享（2）水影响细胞呼吸的哪个阶段？提示：水既是细胞呼吸的原料，又为细胞呼吸提供液体环境，因为细胞呼吸是酶促反应，必须在水环境中进行。因此就反应物来说，水影响有氧呼吸的第二阶段；但就反应条件来说，水影响整个反应过程。（3）影响细胞呼吸的水是自由水还是结合水？提示：自由水。．呼吸速率呼吸速率是指单位数量的活体组织，在单位时间内，消耗的氧气量或释放的CO2量。2.O2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响（1）对无氧呼吸的影响：在一定范围内，随着氧气浓度的增加无氧呼吸的强度不断降低，当氧气的浓度达到一定值时，无氧呼吸被完全抑制。（2）对有氧呼吸的影响：在一定范围内，随着氧气浓度的增加有氧呼吸的强度不断增大，当氧气的浓度达到一定值时，有氧呼吸的强度达到最大值。牛牛文库文档分享典例如图表示某植物幼根的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY＝YZ，则在氧浓度为a时说法正确的是A．有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多B．有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等C．有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多D．有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多牛牛文库文档分享解答本题需注意题眼“XY=YZ”，表示有氧呼吸释放的CO2量与无氧呼吸释放的CO2量相等，并且有氧呼吸是有机物彻底氧化分解的方式，释放的能量比无氧呼吸多。牛牛文库文档分享【规范解答】选C。YZ为有氧呼吸的O2吸收量，也就是有氧呼吸释放的CO2量。因为XY＝YZ，有氧呼吸放出的CO2量等于无氧呼吸释放的CO2量。根据C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O＋2870kJ能量和C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋196.65kJ能量，可计算出有氧呼吸消耗的有机物量是无氧呼吸的1/3，释放的能量却约是无氧呼吸的5倍。农业生产中为什么要进行中耕松土、黏土掺沙、改良土壤结构等措施？提示：是为了改善土壤通气条件，提高土壤中氧含量，促进根的有氧呼吸。2.在粮食储藏过程中，为什么要降低呼吸速率?提示：若呼吸速率太快，会引起有机物的大量消耗，呼吸释放的水分和能量(使种子温度增高)，都会使呼吸作用进一步加强，最后导致发热霉变，使粮食变质。水果和蔬菜储藏时常采用低温的方法，是温度越低越好吗？提示：储藏果蔬的普通措施就是维持低温，但也不是越低越好，否则会冻伤果蔬而影响口感。因此，在储藏中要选择最适宜的储藏温度，同时还要保证温度恒定，因为温度的起伏变化会促进细胞呼吸的进行，增加物质的消耗。为什么选用“创可贴”等敷料包扎伤口？提示：既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境，避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。牛牛文库文档分享细胞呼吸原理的应用分析（1）种子的贮藏，必须降低含水量，使种子呈风干状态，使细胞呼吸降至最低，以减少有机物消耗。若种子含水量过高，呼吸加强，会使种子堆中温度上升，反过来又进一步促进种子的细胞呼吸，使种子品质变坏。（2）某些水果和蔬菜可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度，减弱细胞呼吸，使整个器官代谢水平降低，延缓衰老。牛牛文库文档分享典例在可以调节温度的温室里栽培番茄，以研究昼夜温差对番茄生长的影响，实验结果如图所示。曲线A是根据番茄植株在日温为26℃、夜温如横坐标所示的温度范围内测定的数据绘制的。曲线B是根据番茄植株在昼夜恒温的情况下，如横坐标所示的温度范围内测定的数据绘制的。牛牛文库文档分享(1)夜间温度为5℃时，曲线A反映出的茎的生长速率比曲线B反映出的要快，你认为其中的原因是什么？(2)从曲线A中可以看出，茎在夜间温度为20℃时的生长速率比在10℃时要快，你认为其中的原因是什么？(3)是否昼夜温差越大，对番茄的生长就越有利？能够证明你的观点的是哪一条曲线？牛牛文库文档分享解答本题要突破以下两点：（1）茎的生长速率与有机物的积累量成正比，即与净光合作用强度成正比。净光合作用=实际光合作用—细胞呼吸（2）黑暗条件下，植物体只进行细胞呼吸，不进行光合作用，所测CO2释放量表示细胞呼吸强度。牛牛文库文档分享【规范解答】(1)在夜温相同的情况下，适当提高白天的温度利于有机物积累。(2)植物生长需要物质和能量，代谢旺盛的条件下，可为植物生长提供较多的物质和能量。(3)从曲线A可以看出，并非昼夜温差越大，茎的生长速率就越快。牛牛文库文档分享答案：(1)夜温相同，夜间消耗有机物量相同；在该夜温时，A曲线比B曲线的日温高，利于有机物积累，利于茎的生长。(2)日温相同，有机物积累量相同；植物代谢强度在夜温20℃时比夜温10℃时旺盛，生成的植株生长所需的代谢产物和能量等都比较多，从而利于茎的生长。(3)否；曲线A。牛牛文库文档分享【拓展延伸】(1)由曲线A可以看出，在日温为26℃的情况下，夜温为多少度时对番茄茎的生长最有利？提示：25℃左右。(2)若光合作用的最适温度为25℃，植物细胞呼吸的最适温度为40℃，请预测曲线B随温度继续升高的走势。提示：超过25℃，随日夜温度继续升高，茎的生长速率将减慢。细胞呼吸和光合作用是可逆反应吗？试分析原因。提示：不是，两者反应场所、条件不同，能量的来源、去路以及所需的酶也不同。观察光合速率与呼吸速率的关系图示，试着回答下列问题：（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值表示的是上图哪一生理作用的速率？提示：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。牛牛文库文档分享（2）绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为哪一生理作用速率？提示：绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。（3）如何用真正光合速率、净光合速率、呼吸速率表示三者的关系？提示：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。的两个来源（1）呼吸作用产生的。（2）从周围空气中吸收的（若是水生植物，则是从周围的水中吸收的）。2.光合作用释放的O2的两个去向（1）用于细胞呼吸。（2）细胞呼吸用不完的，才释放到周围的空气中。3.光合作用制造（生产、合成）的葡萄糖的两个去向（1）用于细胞呼吸消耗。（2）细胞呼吸消耗不完的，才用于积累。牛牛文库文档分享【特别提醒】①光合作用的场所是叶绿体，有氧呼吸的主要场所是线粒体。即叶绿体可独立完成光合作用，而线粒体则不能独立完成有氧呼吸，因为有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质。②光合作用光反应阶段产生的ATP只用于暗反应阶段；而细胞呼吸产生的ATP则可用于生物体各项生命活动。牛牛文库文档分享典例(2010·上海高考)在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如下表，据表中数据回答问题。牛牛文库文档分享（1）与B植物相比，A植物是在_____光照条件下生长的植物，判断的依据是_____________。（2）当光照强度超过9千勒克司时，B植物光合速率_____，造成这种现象的实质是跟不上_________反应。（3）当光照强度为9千勒克司时，B植物的总光合速率是______（mgCO2/100cm2叶·小时）。当光照强度为3千勒克司时，A植物与B植物固定的CO2量的差值为________（mgCO2/100cm2叶·小时）。牛牛文库文档分享（1）阴生植物呼吸作用较弱，需要的最大光照强度也较弱；（2）光合速率受到光照强度等外界环境因素和植物自身的生理因素的影响；（3）植物的总（真正）光合速率等于呼吸速率与表观光合速率之和。牛牛文库文档分享【规范解答】（1）从表中数据可以看出，与B植物相比，A植物光合速率与呼吸速率相等时光照强度较弱，光饱和时的光照强度也较弱，因此A属于阴生植物。（2）B植物光饱和时的光照强度为9千勒克司，即当光照强度超过9千勒克司时，B植物光合速率不再继续增加，原因是暗反应中酶的数量有限，跟不上光反应的反应速度。牛牛文库文档分享（3）植物的总光合速率等于呼吸速率与表观光合速率之和。当光照强度为9千勒克司时，B植物CO2的吸收量为30mgCO2/100cm2叶·小时，此时B植物细胞呼吸产生的CO2量为15mgCO2/100cm2叶·小时，故B植物总光合速率是30+15=45（mgCO2/100cm2叶·小时）。当光照强度为3千勒克司时，A植物固定的CO2量=光饱和时CO2的吸收量+黑暗条件下CO2释放量=11+5.5=16.5（mgCO2/100cm2叶·小时）；当光照强度为3千勒克司时，B植物的光合速率等于呼吸速率，所以B植物固定的CO2量为15mgCO2/100cm2叶·小时。故二者的差值为1.5mgCO2/100cm2叶·小时。牛牛文库文档分享答案：（1）弱光A植物在光饱和时的光照强度低于B植物（A植物在光合速率与呼吸速率相等时的光照强度低于B植物）（2）不再增加暗反应光（3）451.5牛牛文库文档分享光照条件下，植物的CO2吸收量表示的是净光合作用，而非实际光合作用。注意：光照条件下，植物体同时进行光合作用和细胞呼吸，实验测得的数据应为净光合作用。（2011·滨海高一检测）贮藏水果时抽取空气或加入N2、CO2可延长贮藏时间，其原因主要是（）A.抑制有氧呼吸B.促进有氧呼吸C.抑制无氧呼吸D.促进无氧呼吸【解析】选A。氮气、二氧化碳抑制有氧呼吸，减少了有机物的氧化分解，有利于水果保鲜。酒厂利用酵母菌酿酒的过程中，检测发现活菌数量较多却不产生酒精，应采取的措施是（）A.降低温度B.加缓冲液C.添加液体培养基D.隔绝空气【解析】选D。酿酒应用的原理是酵母菌无氧呼吸过程中产生酒精，要想产生酒精，应隔绝空气，创造无氧环境，使酵母菌进行无氧呼吸。与细胞呼吸原理的应用无关的是（）A.晒干小麦种子以延长保存期限B.适当延长