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第9讲细胞呼吸【考纲解读】最新考纲细解考点核心素养1.细胞呼吸(Ⅱ)2.实验:探究酵母菌的呼吸方式1.说出细胞的有氧呼吸和无氧呼吸的过程和场所2.写出细胞的有氧呼吸和无氧呼吸的反应式3.说明环境因素对细胞呼吸的影响的原理及应用4.说明探究酵母菌细胞呼吸方式的原理和方法1.生命观念——物质与能量观:细胞呼吸是有机物氧化分解,释放能量的过程2.科学思维——分类与比较:比较有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程的不同3.科学探究——实验设计与结果分析:探究有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的方式4.社会责任——社会应用:细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用考点一细胞呼吸的方式和过程研析教材内化基本概念1.有氧呼吸(1)过程及场所细胞质基质6126343CHO2CHO+4H酶线粒体343222CHO+6HO6CO+20H酶线粒体内膜2224H+6O12HO酶大量能量____________细胞质基质(2)总反应式及元素转移2.无氧呼吸(1)场所:。(2)过程:①第一阶段:与有氧呼吸完全相同。②第二阶段:丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成或转化成。第一阶段酒精和CO2乳酸2C2H5OH+2CO2+少量能量(3)反应式:①产物为酒精:C6H12O6。②产物为乳酸:C6H12O6。2C3H6O3+少量能量(4)能量:①只在释放少量能量,生成少量ATP。②葡萄糖分子的大部分能量存留在中。第一阶段酒精或乳酸【深挖教材】(1)有氧呼吸中葡萄糖能直接被线粒体利用吗?为什么?提示:不能,因为线粒体膜上不含运输葡萄糖的载体蛋白,葡萄糖不能进入线粒体。(2)人体剧烈运动时,吸收的氧气与释放的CO2量相等吗?为什么?提示:相等,因为人体无氧呼吸的产物是乳酸,无CO2产生,而有氧呼吸吸入氧气的量等于释放的CO2的量。1.比较有氧呼吸与无氧呼吸O2、酶思考探究培养科学思维项目有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要___________不需要O2,需要酶呼吸场所细胞质基质、_________________、_________________________________产物__________________酒精和CO2或乳酸能量释放有机物彻底氧化分解,释放大量能量有机物分解不彻底,能量释放较少线粒体基质线粒体内膜细胞质基质CO2、H2O各项生命活动相同点实质分解有机物,释放能量,生成ATP意义①为提供能量;②为体内其他化合物的合成提供原料联系第阶段相同一2.细胞呼吸中[H]与ATP的来源与去路葡萄糖类型项目有氧呼吸无氧呼吸[H]来源和_______葡萄糖去路第阶段与O2结合生成水第二阶段还原___________ATP来源第一、二、三阶段均产生只在第阶段产生去路用于各项生命活动水三丙酮酸一3.据图综合分析细胞呼吸(1)反应①②③④中,必须在有氧条件下进行的是,可在人体细胞中进行的是。(填序号)(2)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象,其原因是什么?________。(3)如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2,所消耗的葡萄糖之比为。①②④种子在有氧呼吸过程中产生了水1∶3②【深度思考】动物细胞无氧呼吸产生乳酸,多数植物细胞无氧呼吸产生酒精和CO2,有些植物细胞无氧呼吸产生乳酸,其原因是什么?提示:无氧呼吸的产物不同的原因是酶的种类不同,根本上是基因不同。剖析题型提升核心素养题型一细胞呼吸的类型和过程1.(2018·全国Ⅲ卷)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述,错误的是()A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATPC解析:植物体的细胞呼吸在有光或无光条件下都可以进行,氧气充足时进行有氧呼吸,氧气缺少时进行无氧呼吸;在食物链中,输入某一营养级的能量,一部分用于此营养级生物自身的生长、发育和繁殖等生命活动,绝大部分则通过细胞呼吸以热能的形式散失;有氧呼吸的产物是水和CO2,无氧呼吸的产物是酒精和CO2或者是乳酸;有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生,光合作用的光反应阶段有ATP产生。2.(2018·山东青岛模拟)如图是酵母菌有氧呼吸过程图,①～③代表有关生理过程的场所,甲、乙代表有关物质,下列叙述正确的是()A.③处释放的能量全部储存在ATP中B.①和②处产生乙的量相等C.②中的生理过程需要H2OD.缺氧条件下甲可以转化为乳酸解析:图中①～③分别代表有氧呼吸三个阶段的发生场所,甲、乙分别为丙酮酸和[H]。有氧呼吸第三阶段释放的能量大部分以热能的形式散失,只有一小部分储存在ATP中;有氧呼吸第一、第二阶段产生[H]的量不同;有氧呼吸第二阶段需要水的参与;酵母菌在缺氧的条件下进行无氧呼吸生成酒精和二氧化碳。C提后提升关于细胞呼吸的3个易错点(1)有氧呼吸的场所并非只是线粒体。①真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。②原核细胞无线粒体,有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。(2)无氧呼吸只在第一阶段产生ATP,第二阶段不产生ATP。(3)人体内产生的CO2只是有氧呼吸产生的,人无氧呼吸的产物是乳酸,无CO2。3.(2018·天津卷)为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO2和O2传感器的100mL锥形瓶中,加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是()A.t1→t2,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降B.t3时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快C.若降低10℃培养,O2相对含量达到稳定所需时间会缩短D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶C题型二有氧呼吸和无氧呼吸的综合解析:t1→t2,培养液中O2相对含量仍不断下降,但t2之后O2相对含量基本不变,故在t1→t2时酵母菌的有氧呼吸速率不断下降。t3时,培养液中O2相对含量比较低,酵母菌只进行无氧呼吸;t1时,培养液中O2相对含量较高,酵母菌主要进行有氧呼吸。t3时无氧呼吸产生CO2的速率比t1时产生CO2的速率快,等量的葡萄糖无氧呼吸产生的CO2量比有氧呼吸少,可见t3时培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快。由题意可知,曲线是在最适温度下获得的,若降低10℃培养,则呼吸速率下降,O2相对含量达到稳定所需时间会延长。因酵母菌在后期进行了长时间的无氧呼吸,产生了酒精,故实验后的培养液滤液加入适量橙色的酸性重铬酸钾溶液后会变成灰绿色。4.(2018·湖南株洲高三质检)下图是向含有酵母菌的葡萄糖培养液中通入不同浓度的O2后,O2的消耗量和CO2的产生量变化曲线。据图判断,下列分析正确的是()A.曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示O2的消耗量和CO2的产生量B.O2浓度为b时,约有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵C.O2浓度为c时,酵母菌产生的CO2全部来自线粒体基质D.O2浓度为d时,细胞呼吸形成的ATP全部来自线粒体B解析:酵母菌为兼性厌氧菌,其进行有氧呼吸时消耗氧气,产生二氧化碳;进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳,当氧气浓度小于d时,曲线Ⅱ均低于曲线Ⅰ,说明曲线Ⅰ为总的呼吸产生的二氧化碳,曲线Ⅱ为有氧呼吸氧气的消耗量。O2浓度为b时,O2的消耗量为6mol,CO2的产生量为10mol,说明有氧呼吸消耗的葡萄糖为1mol,无氧呼吸CO2的产生量为4mol,无氧呼吸消耗的葡萄糖为2mol,即约有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵。O2浓度为c时,O2的消耗量为10mol,CO2的产生量为12mol,说明酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,其产生的CO2来自细胞质基质和线粒体基质。O2浓度为d时,O2的消耗量和CO2的产生量相等,说明其只进行有氧呼吸,细胞呼吸形成的ATP来自细胞质基质和线粒体。题后提升细胞呼吸方式的判断依据考点二影响细胞呼吸的因素及应用1.温度(1)影响原理:温度通过影响影响细胞呼吸速率。(2)曲线分析:酶的活性研析教材内化基本概念最适温度①a点为该酶的,细胞呼吸速率最快。②温度低于a时,随温度降低,酶活性,细胞呼吸受。③温度高于a时,随温度升高,酶活性,甚至变性失活,细胞呼吸受抑制。下降抑制降低(3)实际应用①保鲜:水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中,可延长保鲜时间。②促进生长:温室中栽培蔬菜时,夜间适当温度,可降低细胞呼吸,减少有机物的消耗,提高蔬菜的产量。2.氧气(1)影响原理:O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸过程有作用。下降抑制(2)曲线模型①O2浓度低时,呼吸占优势。②随O2浓度增大,呼吸逐渐被抑制,呼吸不断加强。③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)。(3)应用①选用透气消毒纱布包扎伤口,抑制等厌氧细菌的呼吸。②作物栽培中的中耕松土,保证根的正常细胞呼吸。③提倡慢跑,防止肌细胞无氧呼吸产生。④稻田定期排水,抑制呼吸产生酒精,防止酒精中毒,烂根死亡。无氧无氧有氧破伤风杆菌无氧乳酸无氧抑制3.二氧化碳(1)影响原理:CO2是细胞呼吸的终产物,积累过多会细胞呼吸。(2)曲线分析(3)实际应用保鲜:地窖中CO2浓度高,有利于蔬菜水果的储存。加快4.水含量(1)影响原理①主要是间接影响:许多生化反应需在水中才能进行,自由水含量升高,细胞呼吸。②直接影响:水是有氧呼吸的之一。(2)实际应用①抑制细胞呼吸:晒干的种子水含量降低,细胞呼吸减慢,更有利于储存。②促进细胞呼吸:浸泡种子有利于种子的萌发。反应物自由1.氧气影响细胞呼吸的曲线分析思考探究培养科学思维(1)O2浓度在2.5%～10%之间时、在10%以上时,该器官的细胞呼吸方式有什么不同?提示:O2浓度在2.5%～10%之间时,进行有氧呼吸和无氧呼吸;O2浓度在10%以上时,只进行有氧呼吸。(2)O2浓度为C时,AB=BC,此时有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等,两者消耗的葡萄糖是不是也一样多?提示:不是。根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出:有氧呼吸时,1C6H12O6→6CO2;无氧呼吸时,1C6H12O6→2CO2所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时,两者消耗的葡萄糖之比是1∶3。(3)在保存蔬菜、水果时,应选择哪一点对应的O2浓度?为什么?提示:应选择R点对应的O2浓度,因为此时总CO2释放量最少,有机物的损耗最少。2.夏季,池塘中的鱼在黎明时分常出现浮头现象,原因是什么?提示:黎明时分水中的溶解氧不足,水体表层的溶解氧相对较高,因此池塘中的鱼常在黎明时分出现浮头现象。【深度思考】为什么黎明时,水中的溶解氧不足?提示:水体中的溶解氧主要来自水体中藻类植物的光合作用,夜间藻类植物的光合作用停止,藻类和鱼经一夜消耗,溶解氧黎明时最低。题型一环境因素对细胞呼吸的影响1.(2018·河北石家庄模拟)呼吸熵(RQ=放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖的过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中正确的是()A.呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越强,无氧呼吸越弱B.b点有氧呼吸的强度大于a点有氧呼吸的强度C.为延长水果保存的时间,最好将氧分压调至c点D.c点以后,细胞的呼吸强度不随氧分压的变化而变化B剖析题型提升核心素养解析:当RQ1时,表明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,且呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越弱,无氧呼吸越强;b点氧分压较a点的大,因此b点的有氧呼吸强度大于a点的有氧呼吸强度;为延长水果保存的时间,最好将氧分压调至b点,因为此时有氧呼吸和无氧呼吸均较弱;c点以后,只进行有氧呼吸,在一定范围内,呼吸强度会随氧分压的升高而升高。2.(2018·安徽合肥模拟)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.20h内,果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体B.50h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.50h后,30℃条件下的有氧呼吸速率比2℃和15℃慢,是因为温度高使酶活性降低D.实验结果说明温度越高,果肉细胞有氧呼吸速率越大B解析:果肉细