浙江专用2014金榜生物教师用书配套必修1第三章第四节课件

第四节细胞呼吸

一、细胞呼吸的概念及分类1.概念细胞内进行的将糖类等有机物分解成_____________________,并且___________的过程。2.分类分类依据:呼吸过程中是否有___参加类型:需氧呼吸和_________无机物或小分子有机物释放出能量氧厌氧呼吸2.反应式_____________________________三、厌氧呼吸1.场所:_________2.条件:_____和_______酶C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量细胞溶胶无氧多种酶3.两种类型(1)产物为乙醇:①反应式:_______________________________。②代表生物:_______。(2)产物为乳酸:①反应式:__________________________。②代表生物:_________。C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量酶酵母菌C6H12O62C3H6O3+少量能量酶乳酸细菌四、细胞呼吸是细胞代谢的中心1.原因(1)细胞内_____________以细胞呼吸为中心。(2)细胞内_________________也以细胞呼吸为中心。2.对厌氧呼吸的几点认识(1)乳酸发酵和乙醇发酵所产生的ATP仅为需氧呼吸的1/15左右,___________中含有可利用的能量。(2)许多生物能够专门依靠厌氧呼吸维持生命,_____对它们甚至是有毒的。(3)在无氧或缺氧条件下,细胞通过_________可以快速地利用葡萄糖产生____,在短时间内维持生命。有机物的分解有机物的生物合成乳酸和乙醇氧气厌氧呼吸ATP3.有H2O产生的细胞呼吸一定是需氧呼吸。()【分析】厌氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳或乳酸,只有需氧呼吸的产物有水。4.(2009全国卷T1D)叶肉细胞在光照下进行光合作用,不进行呼吸作用。()【分析】叶肉细胞在光下既进行光合作用,又进行呼吸作用。5.(2010福建T1B)及时排涝,能防止豌豆根细胞受酒精毒害。()【分析】积水过多,根细胞的厌氧呼吸可产生酒精,对细胞有害,及时排涝可以减少酒精毒害。√×√6.保存蔬菜水果时为了降低有机物的消耗应放在完全无氧的环境中。()【分析】生物体各项生命活动需要的能量来自细胞呼吸,厌氧呼吸释放等量的能量消耗有机物多,而且产生的酒精或乳酸对蔬菜水果也有一定的毒害作用,故应该在低氧环境下保存蔬菜水果。7.(2012福建T1C)进入夜间,豌豆叶肉细胞内ATP合成停止。()【分析】夜间光反应停止,不合成ATP,但是细胞呼吸没有停止,仍继续合成ATP。××考点一需氧呼吸和厌氧呼吸的过程

1.过程图解

3.需氧呼吸和厌氧呼吸的比较【高考警示】(1)需氧呼吸不一定都在线粒体内进行原核生物无线粒体,但有些生物仍能进行需氧呼吸,如蓝细菌、硝化细菌等,与需氧呼吸有关的酶分布在细胞溶胶和细胞膜上。(2)厌氧呼吸并非都叫发酵微生物的厌氧呼吸也称为发酵,但动植物的厌氧呼吸不能称为发酵。(3)细胞呼吸能产生NADH但无NADH的积累需氧呼吸前两个阶段均产生NADH,这些NADH在第三阶段与O2反应,生成水,释放大量的能量。厌氧呼吸在第一阶段产生NADH,并在第二阶段用于还原丙酮酸。

【考查角度1】细胞呼吸的过程【典例1】(2012·江苏高考)如图表示细胞呼吸作用的过程,其中①～③代表有关生理过程发生的场所,甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选)()A.①和③都具有双层生物膜B.①和②所含酶的种类不同C.②和③都能产生大量ATPD.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]

【互动探究】(1)上题图中“C6H12O6→①→乙→③→H2O”表示哪种细胞呼吸类型?包括哪些阶段?提示:需氧呼吸;包括第一阶段和第三阶段。(2)总体分析上题图形,图中“②→乙→③”表示哪种细胞呼吸类型?包括哪些阶段?提示:需氧呼吸;包括第二阶段和第三阶段。【变式训练】细胞呼吸为生物生命活动提供了能量,是所有生物体最重要的生理过程之一。下面有关叙述正确的是()A.厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸的第一阶段不完全相同B.厌氧呼吸因为分解糖类的效率低,所以释放的能量少C.线粒体中能产生CO2的场所是内膜D.需氧呼吸第三阶段生成水的同时,伴随着大量能量的释放【解析】选D。厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸的第一阶段完全相同;厌氧呼吸因为分解糖类不彻底,大部分能量储存在未分解的有机物中,所以释放的能量少;线粒体中能产生CO2的场所是线粒体基质。【考查角度2】酵母菌在不同条件下的细胞呼吸【典例2】如图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。

(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是

,这是控制实验的

变量。(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量,还需要增加一个C装置。请写出C装置的实验步骤。(4)实验预测:在适宜条件下实验,30分钟后记录实验结果,若装置A、B、C温度大小关系是

(用“<”“=”“>”表示),则假设成立。【解析】本题以“探究酵母菌细胞呼吸的方式”为背景,考查实验设计的相关原则(对照原则、单一变量原则、科学性原则)及对实验结果的预测能力。具体分析如下:根据实验假设可知A、B两组实验装置要形成对照,分别研究酵母菌的需氧呼吸和厌氧呼吸,因此两组实验装置的唯一变量应该是溶液中是否含有氧气,而其他条件均应相同,所以在B装置的步骤二中也应加入10g活性干酵母。从B装置的实验步骤看,葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除溶液中的氧气,而在液面上铺满石蜡油也是为了隔绝空气,所以B装置用于研究酵母菌的厌氧呼吸。那么A装置的步骤三中应不加入石蜡油,用于研究酵母菌的需氧呼吸。为了证实B装置的温度变化是由呼吸作用引起的,应设置一个空白对照组,里面除了不加入活性干酵母外,其余的步骤与B装置相同。如果30分钟后测量的实验结果是A>B>C,那么实验假设成立。【变式训练】按下表设计进行实验。分组后,在相同的适宜条件下培养8～10小时,并对实验结果进行分析。下列叙述正确的是()A.甲组不产生CO2而乙组产生B.甲组的酒精产量与丙组相同C.丁组能量转换率与丙组相同D.丁组的氧气消耗量大于乙组【解析】选D。在无氧的情况下,酵母菌的细胞溶胶可以进行厌氧呼吸产生CO2和酒精。由于细胞作为基本的生命系统,其结构复杂而精巧,各组分之间分工合作,使生命活动能够自我调控、高效有序地进行,因此当细胞结构遭到破坏以后,其代谢的速率会受到影响。【思维拓展】果蔬和种子的储藏条件(1)低氧:不能选择无氧条件储藏水果、蔬菜和种子,无氧条件虽然完全抑制了需氧呼吸,却促进了厌氧呼吸,既损耗了部分有机物,又产生了酒精或乳酸导致果蔬、种子腐败变质。(2)低温:以不破坏植物组织细胞为标准,一般为零上低温。(3)湿度:储藏种子需要干燥环境。储藏蔬菜、水果时,为了保鲜,应保持适度水分。总之,蔬菜、水果和种子在储藏时都应在低温、低氧条件下,种子还应保持干燥。

【典例3】如图是外界条件对细胞呼吸速率的影响曲线图,请根据图分析说明。(1)由甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度在_________________

,AB段说明

。(2)若乙图表示酵母菌的呼吸情况,则曲线Ⅱ表示____________呼吸类型。如果在瓶中培养酵母菌时,测定出瓶中放出CO2的体积与吸收O2的体积比为5∶4,酵母菌进行曲线Ⅰ所示的细胞呼吸类型消耗的葡萄糖所占比例为

。(3)由甲、乙两图可知,贮存水果时应选择

的条件。

【解析】(1)由图甲可以看出,B点是细胞呼吸的相对速率的最高点,因此,在B点对应的温度时,细胞呼吸最旺盛。AB段曲线逐渐升高,说明随温度的升高(一定范围内)呼吸速率加快。(2)乙图中曲线Ⅱ随氧气浓度的升高,呼吸强度逐渐增强,后来稳定,则曲线Ⅱ代表需氧呼吸。曲线Ⅰ随氧气浓度增加而下降,说明代表厌氧呼吸。需氧呼吸O2消耗与CO2产生比为1∶1,由题意知有4份CO2是需氧呼吸产生的,1份为厌氧呼吸产生的。根据反应式,需氧呼吸消耗的C6H12O6为4/6份,厌氧呼吸消耗的C6H12O6为1/2份。所以,进行厌氧呼吸的酵母菌消耗的葡萄糖所占比例为1/2÷(1/2+2/3)=3/7。(3)贮存水果时,应抑制水果的细胞呼吸,由甲、乙两图可知应选择低温、低氧的条件。答案:(1)B点对应的温度在一定范围内,随温度升高,细胞呼吸增强(2)需氧3/7(3)低温、低氧【互动探究】(1)若曲线Ⅰ描述的是水稻根细胞的呼吸作用,DE段时根内积累的细胞呼吸产物可能是什么?提示:酒精。(2)曲线Ⅰ为什么会与横轴交叉?提示:曲线Ⅰ代表厌氧呼吸,随着氧气浓度的增加,对厌氧呼吸有抑制作用,曲线Ⅰ与横轴的交点是厌氧呼吸的消失点。【变式训练】利用地窖储藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高,有利于()A.降低呼吸强度B.降低水分吸收C.促进果实成熟D.促进光合作用【解析】选A。储藏种子和果蔬,主要是防止有机物呼吸消耗,CO2是呼吸作用的产物,产物浓度高,降低呼吸强度。细胞呼吸类型的判断方法【典例】如图所示是测定发芽种子的呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖,并且不考虑外界条件的影响),下列有关说法中错误的是()【解析】选C。本题考查细胞呼吸的类型。甲装置中的液体是NaOH,能吸收发芽种子产生的CO2,所以着色液滴的移动只和O2体积的变化有关,如果着色液滴左移,则说明发芽种子进行了需氧呼吸,如果着色液滴不移动,说明发芽种子没有进行需氧呼吸。乙装置中的液体是蒸馏水,着色液滴的移动和O2的消耗量与CO2的产生量的差有关,如果发芽种子只进行需氧呼吸,则着色液滴不移动;如果着色液滴右移,则说明发芽种子同时进行了需氧呼吸和厌氧呼吸或只进行了厌氧呼吸。根据C项的结论,若“只进行需氧呼吸”,则甲装置着色液滴应左移,现象与结论不符。【方法归纳】细胞呼吸分为需氧呼吸和厌氧呼吸两种类型,关于这两种类型的判断可根据CO2与O2变化量及细胞呼吸场所来判断。(1)根据CO2释放量与O2消耗量判断细胞呼吸类型(以葡萄糖为底物的细胞呼吸):①不消耗O2,释放CO2→只进行产生酒精的厌氧呼吸。②无CO2释放→只进行产生乳酸的厌氧呼吸。③酒精产生量等于CO2量→只进行产生酒精的厌氧呼吸。④CO2释放量等于O2的吸收量→只进行需氧呼吸。⑤CO2释放量大于O2的吸收量→既进行需氧呼吸,又进行产生酒精的厌氧呼吸;多出的CO2来自厌氧呼吸。⑥酒精产生量小于CO2量→既进行需氧呼吸,又进行产生酒精的厌氧呼吸,多出的CO2来自需氧呼吸。

(2)根据细胞呼吸场所判断呼吸类型:试题中有时会画出相关细胞图解,可以作出如下判断:①真核细胞:若整个呼吸过程均在细胞溶胶中进行,则为厌氧呼吸;若部分过程在线粒体中进行,则为需氧呼吸。②原核细胞:原核细胞没有线粒体,故原核细胞的细胞呼吸在细胞溶胶中和细胞膜上进行,其呼吸方式的判断应根据产物判断,若只有二氧化碳和水产生则为需氧呼吸,若还有乳酸或酒精产生,则还存在厌氧呼吸。【易错提醒】(1)若呼吸作用的产物中有水,则一定发生了需氧呼吸。(2)需氧呼吸及产生酒精的厌氧呼吸均产生CO2,不能依据CO2的有无判断细胞呼吸类型。(3)测定细胞呼吸的生物材料一般用萌发的种子、根等。若用幼苗或叶片,应当在遮光条件下进行。

【变式训练】如图表示某植物的非绿色器官在O2浓度为a、b、c、d时,CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是()A.O2浓度为a时细胞呼吸最弱B.O2浓度为b时,厌氧呼吸消耗葡萄糖的量是需氧呼吸的3倍C.O2浓度为c时,需氧呼吸强度与厌氧呼吸相等D.O2浓度为d时,该器官只进行需氧呼吸【解析】选D。据图可知,当O2浓度为a、b、c、d时,细胞呼吸消耗的葡萄糖依次为5、3、10/6、7/6,所以d时细胞呼吸最弱。O2浓度为b时,O2的吸收量为3,CO2的释放量为8,计算可知厌氧呼吸消耗葡萄糖的量是需氧呼吸的5倍。O2浓度为c时,需氧呼吸强度与厌氧呼吸强度不相等,此时O2的吸收量为4,CO2的释放量为6,计算可知厌氧呼吸消耗葡萄糖的量是需氧呼吸的1.5倍。O2浓度为d时,O2的吸收量与二氧化碳的释放量相等,说明只进行需氧呼吸,厌氧呼吸被完全抑制。1.下列细胞中,其呼吸过程会产生乙醇的是()A.缺氧条件下的马铃薯块茎细胞B.剧烈运动时的人骨骼肌细胞C.酸奶生产中的乳酸菌D.受涝的植物根细胞【解析】选D。动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行厌氧呼吸可产生乳酸。植物的常态根细胞在受涝(缺氧)条件下呼吸作用产生乙醇。

2.如图为线粒体的结构示意图,其中不可能发生的反应是()A.②处发生丙酮酸的分解B.①处产生ATPC.②处产生CO2D.③处发生NADH与O2的结合反应【解析】选B。①②③分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质、线粒体内膜。丙酮酸分解产生CO2发生在线粒体基质②中;NADH与O2的结合反应在线粒体内膜上完成;物质氧化分解过程不能在①处进行,①处也不能产生ATP。3.需氧呼吸全过程的三个阶段中,相同的产物是()A.ATPB.H2O和CO2C.H2O和丙酮酸 D.乳酸和ATP【解析】选A。需氧呼吸的第一阶段产生NADH、丙酮酸和能量,第二阶段产生NADH、CO2和能量,第三阶段产生H2O和能量,三个阶段产生的能量均有一部分转移到ATP中贮存,因此需氧呼吸全过程的三个阶段中相同的产物是ATP。

4.在酿酒时,为保证发酵效果,以便获得更多酒精,应采取以下哪种办法()A.保持空气流通B.保持缺氧环境C.只通气、不搅拌D.先通气,再密封【解析】选D。酵母菌是兼性厌氧微生物,既能进行需氧呼吸也能进行厌氧呼吸。需氧呼吸时代谢旺盛,酵母菌大量繁殖,不产生酒精,厌氧呼吸时产生酒精,因此应先通气一段时间后,再密封发酵,以产生大量的酒精。5.进行细胞呼吸的生物体,最重要的结果是()A.把ADP转化成ATPB.把ATP转化成ADPC.合成葡萄糖D.产生CO2和H2O【解析】选A。细胞呼吸的重要意义是为生物体的各项生命活动提供能量,即分解有机物合成ATP,ATP能作为生命活动的直接能源物质。6.关于细胞呼吸的叙述,正确的是()A.种子风干脱水后呼吸强度增强B.土壤淹水可导致根系发生厌氧呼吸C.厌氧呼吸的终产物是丙酮酸D.需氧呼吸产生的NADH在线粒体基质中与氧结合生成水【解析】选B。种子风干脱水后,细胞中自由水的含量降低,代谢缓慢,因此呼吸强度降低,不是增强,A错误。土壤淹水后,土壤中氧气含量降低,根系进行厌氧呼吸,B正确。厌氧呼吸的终产物是酒精和二氧化碳或乳酸,而丙酮酸是厌氧呼吸和需氧呼吸第一阶段的共同产物,C错误。需氧呼吸产生的NADH在线粒体内膜上与氧结合生成水,D错误。7.细胞呼吸是生物体极为重要的一个生理过程,伴随着物质变化和能量变化。图Ⅰ表示人体有氧呼吸的过程(①～③表示相关过程,甲、乙表示相应物质);图Ⅱ表示人体血液中乳酸浓度的变化曲线。请据图分析回答下列问题:(1)图Ⅰ中物质甲是

;物质乙表示

。(2)图Ⅰ过程①发生的场所是

;过程②发生的场所是

。(3)图Ⅰ中产生“热能”的生理意义在于___________________

。(4)剧烈运动后感觉肌肉酸痛,原因是肌细胞中产生了乳酸,图Ⅱ中代表乳酸浓度变化的曲线是

。(5)现代健身提倡进行有氧运动,可避免肌肉酸痛,原因是_____________________________________________________________________________________________________________。

【解析】(1)从图Ⅰ可知,物质甲是O2与NADH结合的产物,因此是水;物质乙为需氧呼吸第二阶段产物,故为CO2。(2)过程①是将C6H12O6分解成丙酮酸的过程,此过程在细胞溶胶内完成;丙酮酸进入线粒体基质,经过程②分解产生二氧化碳。(3)图Ⅰ中有热能的产生,其生理意义是可用于体温的维持。(4)运动需要大量能量,初期由于氧气供应不足,导致人体进行厌氧呼吸产生乳酸,而且随跑步的进行,乳酸的量渐高,跑步结束后,厌氧呼吸减弱,乳酸的量逐渐减少,直至消失,因此对应图Ⅱ曲线C。(5)进行有氧运动,可避免厌氧呼吸产生较多的乳酸,从而避免肌肉酸痛。答案:(1)水二氧化碳(2)细胞溶胶线粒体基质(3)维持人体正常的体温(4)C(5)避免细胞因厌氧呼吸产生大量乳酸,使肌肉酸痛乏力8.(2011·海南高考)细胞内糖分解代谢过程如图,下列叙述错误的是()A.植物细胞能进行过程①和③或者过程①和④B.真核细胞的细胞溶胶中能进行过程①和②C.动物细胞内,过程②比过程①释放的能量多D.乳酸菌细胞内,过程①产生NADH,过程③消耗NADH【解题指南】解答本题应明确图中①②为需氧呼吸过程,①③和①④为厌氧呼吸过程,然后联系细胞呼吸过程的各阶段产物得出答案。【解析】选B。植物细胞可以进行厌氧呼吸产生酒精和CO2,某些植物器官(如马铃薯块茎、甜菜块根)可以产生乳酸;真核细胞的细胞溶胶只进行需氧呼吸的第一阶段和厌氧呼吸,因此能进行过程①③或①④,不能进行过程②;需氧呼吸第三阶段释放的能量最多,过程②为第二、三阶段,释放的能量多于①;乳酸菌厌氧呼吸产生乳酸,第一阶段产生NADH,第二阶段消耗NADH。9.(2011·安徽高考)某种蔬菜离体叶片在黑暗中不同温度条件下呼吸速率和乙烯产生量的变化如图所示,t1、t2表示10℃～30℃之间的两个不同温度。下列分析正确的是()A.与t1相比,t2时呼吸速率高峰出现时间推迟且峰值低,不利于叶片贮藏B.与t2相比,t1时乙烯产生量高峰出现时间提前且峰值高,有利于叶片贮藏C.t1、t2条件下呼吸速率的变化趋势相似,t1>t2,t1时不利于叶片贮藏D.t1、t2条件下乙烯产生量的变化趋势相似,t1<t2,t1时不利于叶片贮藏【解析】选C。A项,与t1相比,t2时呼吸速率高峰出现时间推迟且峰值低,因此t2时有利于叶片贮藏;B项,与t2相比,t1时乙烯产生量高峰出现时间提前且峰值高,但乙烯的作用是促进器官的成熟,会使细胞较快衰老,因此t1时不利于叶片贮藏;C项,t1、t2条件下呼吸速率的变化趋势相似,但同一时刻t1比t2时呼吸速率都高,有机物消耗都多,因此t