高三生物二轮复习课件专题4《细胞呼吸》知识解读及实例分析

《细胞呼吸》知识解读及实例分析一、探究酵母菌细胞呼吸的方式1、实验装置分析：10%NaOH的作用是：吸收空气中的CO2；澄清的石灰水作用是：检测CO2的产生（2）如何说明CO2产生的多少？根据石灰水的浑浊程度（1）以上锥形瓶中的溶液在实验中的作用分别是什么？（3）B瓶应封口放置一段时间后，在连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？瓶口密封放置一段时间,可以让酵母菌消耗完瓶中原有氧气,造成无氧环境。（4）怎样鉴定（检测）因变量?（1）自变量:细胞呼吸的条件（2）因变量:细胞呼吸的产物（3）无关变量:影响实验结果的可变因素无关变量有温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等。2、变量分析CO2的检测：①通入澄清的石灰水：澄清→浑浊；

②使溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：橙色→灰绿色条件澄清的石灰水的变化/出现变化的时间重铬酸钾-浓硫酸溶液甲组(有氧)乙组(无氧)变浑浊，速度快变浑浊，速度慢无变化出现灰绿色+A装置的2ml酵母菌滤液+B装置的2ml酵母菌滤液不变灰绿色溶有重铬酸钾浓硫酸灰绿色3、实验结果4、实验结论酵母菌：呼吸作用的类型：有氧条件下产生大量CO2无氧条件下产生酒精和少量CO2有氧呼吸无氧呼吸1、实验过程：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液和沉淀物两部分，与未离心、处理过的酵母菌培养液分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。2、实验结果：葡萄糖的量不变，没有荧光出现。葡萄糖的量减少，有丙酮酸(C3H4O3)生成，微弱荧光出现葡萄糖的量减少，有CO2生成以及较强的荧光出现二、探究有氧呼吸的场所及产物（一）探究有氧呼吸第一阶段反应场所及产物只含线粒体只含细胞质基质有线粒体和细胞质基质1232葡萄糖的量减少，有丙酮酸(C3H4O3)生成，微弱荧光出现只含线粒体只含细胞质基质有线粒体和细胞质基质1232推论1:推论2:推论3:推论4:葡萄糖不能被线粒体分解。葡萄糖在细胞质基质中分解,生成丙酮酸,生成了少量ATP。丙酮酸在线粒体中分解产生CO2,生成了较多ATP。ATP中活跃的化学能来自葡萄糖中稳定的化学能,说明反应释放了能量。葡萄糖酶12丙酮酸少量能量〔H〕++第1阶段反应：（细胞质基质）3、这个实验的自变量是什么?荧光素和荧光素酶的作用是什么?自变量是试管中添加的物质种类；荧光素和荧光素酶的作用是检测ATP的生成量。4、推论1、实验过程：使用超声波将线粒体破碎,分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况456有线粒体膜状结构只含线粒体基质有线粒体膜状结构和基质2、实验结果：丙酮酸的量不变，没有荧光出现。丙酮酸减少，产生CO2,微弱荧光出现。丙酮酸减少，产生CO2,较强的荧光出现（二）探究有氧呼吸第二阶段反应场所及产物CO2H2O酶2丙酮酸少量能量

〔H〕+++第2阶段反应：（线粒体基质）推论1:推论2:丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2释放了少量的能量。线粒体基质分解丙酮酸后，在线粒体膜状结构继续发生反应合成较多的ATP。3、实验推论1、实验过程：关于[H]的研究有一个非常有趣的实验。超声波震碎了线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是一系列线粒体内膜上的酶。通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生了有氧呼吸的第三阶段反应。2、实验推论：线粒体内膜上氧气与[H]发生了反应O2H2O酶3大量能量〔H〕++第3阶段反应：（线粒体内膜）（三）探究有氧呼吸第三阶段反应场所及产物例析1、研究影响豌豆幼苗细胞线粒体耗氧速率的因素,按图示顺序依次向测定仪中加入线粒体及相应物质,测定氧气浓度的变化,结果如图(注:图中呼吸底物是指在呼吸过程中被氧化的物质)。下列分析正确的是()A.加入的呼吸底物是葡萄糖B.过程①没有进行有氧呼吸第三阶段C.过程②比⑤耗氧速率低的主要原因是[H]不足D.过程④比③耗氧速率低的主要原因是呼吸底物不足点评：有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，第二阶段是丙酮酸和水反应形成二氧化碳和还原氢，第三阶段是还原氢与氧气结合形成水；真核细胞中有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，第二、第三阶段发生在线粒体中；有氧呼吸的三个阶段都释放能量，释放的能量大部分以热能的形式散失，一部分转移到ATP中。C例析2、如图表示线粒体内膜上ATP形成的机理：线粒体内膜上先通过电子传递，使NADH脱下的H+进入到内膜外的间隙中，造成内膜内外的质子浓度差，然后质子顺浓度梯度从膜间隙经内膜上的通道（ATP合成酶）返回到线粒体基质中，在ATP合成酶的作用下，所释放的能量使ADP与磷酸结合生成了ATP。下列有关分析错误的是（）A.H+以协助扩散的方式从膜间隙进入线粒体基质B.

图中该过程表示有氧呼吸的第二、三阶段C.图示中合成ATP的能量来自膜内外H+的浓度差D.图中ATP合成酶既具有催化作用又具有运输功能B点评：由题图可知，通过ATP合成酶形成的通道从胞间隙进入线粒体基质是从高浓度向低浓度运输，属于协助扩散；由题图和题意可知，ATP合成需要的能量是由膜内外的浓度差提供的；由题意知，ATP合成酶形成的通道可以运输氢离子，也可以催化ADP和Pi形成ATP；该图过程是展示线粒体内膜上ATP合成过程，不包括有氧呼吸第二阶段，有氧呼吸第二阶段是线粒体基质中，丙酮酸经过三羧酸循环脱羧形成二氧化碳和还原氢的过程。例析3、下列5支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下，会产生CO2的试管有（）①葡萄糖+已破裂的细胞②葡萄糖+线粒体③丙酮酸+线粒体④葡萄糖+细胞质基质（隔绝空气）⑤丙酮酸+细胞质基质（隔绝空气）

A.①③④⑤B.①②④⑤C.①③④D.②③④C点评：①细胞破裂,但有细胞质基质和线粒体,所以葡萄糖仍然可以正常分解,产生CO2;②线粒体不能直接分解葡萄糖,所以不可以产生CO2,箭萄糖需要先存细胞质基质中分解为丙酮酸,才能进入线粒体继续分解;③丙酮酸在有氧的情况下,可以进入线粒体,分解产生CO2;④葡萄糖可以在细胞质基质中进行无氧分解,产生CO2;⑤无氧条件下,丙酮酸在细胞质基质中因缺乏[H],不能完成无氧呼吸第二阶段产生CO2。例析4、为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）。（1）会产生CO2和H2O的试管有

，会产生酒精的试管有

，根据试管

的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所（均填试管编号）。（2）有氧呼吸产生的［H］，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2,4－二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在

的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解

（填“能”或“不能”）继续进行。试管编号加入的物质细胞质基质A

B

线粒体

C

D酵母菌EF葡萄糖－＋－＋

＋＋丙酮酸＋－＋－

－－氧气

＋－

＋

－

＋－C、EB、FB、D、F线粒体内膜能注：“＋”表示加入了相关物质，“－”表示没加入了相关物质依据一根据反应物和产物消耗O2产生H2O产生酒精或乳酸无CO2释放一定存在有氧呼吸一定存在有氧呼吸一定存在无氧呼吸一定为产生乳酸的无氧呼吸三、细胞呼吸方式的判断依据二根据物质的量关系C2O=O2C2O＜O2C2O＞O2只进行有氧呼吸；或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸两类呼吸并存，差值为无氧呼吸的CO2产生量只进行有氧呼吸时，可能存在脂肪的氧化分解依据三根据反应场所只在细胞质基质有线粒体参与无氧呼吸有氧呼吸（或两类呼吸并存）2、指标及原理：①指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。1、实验分析：装置一：实质是测定氧气的消耗量，即测定有氧呼吸速率；装置二：实质是测定释放CO2量与O2消耗量的差值。

O2CO2O2CO2四、萌发种子呼吸作用类型探究（呼吸底物仅为葡萄糖）实验结果结论装置一装置二不动不动只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子死亡不动右移只产生乙醇的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2＋12H2O+能量C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量酶无氧呼吸：有氧呼吸：②原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的着色液左移，单位时间内着色液左移的距离即表示呼吸速率。3、结果及结论

（1）如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。（2）如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。（3）为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变，与装置二相同。4、注意问题例析1、某研究小组为了探究酵母菌的呼吸类型，设计了以下实验装置（不考虑外界环境条件的影响），酵母菌的能量只来自培养液中的葡萄糖。以下说法错误的是（

）

A．甲装置有色液滴单位时间内移动的距离代表了有氧呼吸速率B．乙装置有色液滴单位时间内移动的距离代表了无氧呼吸速率C．若甲乙装置向左、右移动距离均为3个单位，则两个装置内的酵母菌共消耗葡萄糖2个单位D．若甲乙装置液滴均不移动，则表明酵母菌无生命力

C例析2、下面三个装置可用于研究萌发种子的呼吸作用方式及其产物，有关分析不正确的是（）A.甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量B.乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸C.丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验B例析3、某同学利用装置一、二、三来探究绿色植物的代谢过程。据图回答下列问题：(1)若要探究植物呼吸作用的类型，可选择实验装置

。若植物只进行无氧呼吸，则观察到的实验现象是

。(2)若要验证CO2是植物进行光合作用的必需原料，可选择实验装置

。实验中给植物提供H2O后，在装置内检测到含18O的气体有

。(3)以植物作为实验材料，在暗室内探究光照强度和光合速率的关系时，可选择实验装置

，其中，红色液滴移动的距离代表

(物质)的变化量。现有一个100W的白炽灯，你认为如何创造不同的光照强度？

。一、二装置一红色液滴不移动、装置二红色液滴右移一、三O2和CO2

三

O2

植物距离100W白炽灯的远近（二）呼吸类型测定装置五、探究呼吸底物类型--呼吸熵（只进行有氧呼吸）脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生CO2量小于消耗O2量，着色液移动更明显。甲组乙组1.若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸。2.若甲组液滴________，乙组液滴________，则种子只进行了无氧呼吸。左移不动不动右移3.甲组测定_________,记为x，乙组测定

，记为y。O2吸收量与CO2释放量的差甲组乙组O2吸收量————呼吸熵=Vco2Vo2=————|x-y|x例析、在科学研究中常用呼吸熵（RQ＝释放的二氧化碳体积／消耗的氧体积）表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如下图。

关闭活塞，在25℃下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x和y（mm）。x和y值反映了容器内气体体积的减少。请回答：（1）装置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是

。（2）x代表

值，y代表

数值。（3）若测得x＝200（mm），y＝30（mm），则该发芽种子的呼吸熵是

。（4）若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ值，则应将该装置放于何种条件下进行，为什么？

。（5）为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置。对照装置的容器和小瓶中应分别放入

。设对照的目的是

。吸收呼吸作用产生的二氧化碳消耗氧的体积消耗氧和释放二氧化碳的体积之差

0.85黑暗。避免因为幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用的气体量的变化

死的发芽种子和蒸馏水用于校正装置1和2内因物理因素（非生物因素）引起的容积变化六、酵母菌的呼吸作用问题分析1、呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6。(2)无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。(3)消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为1∶3。2、氧气浓度对酵母菌呼吸作用的影响3、不同条件下，酵母菌两种呼吸作用分解葡萄糖的比较（1）当VCO2/VO2=4/3,有氧呼吸分解的葡萄糖等于无氧呼吸分解的葡萄糖（2）当VCO2/VO2>4/3,有氧呼吸分解的葡萄糖小于于无氧呼吸分解的葡萄糖（3）当VCO2/VO2<4/3,有氧呼吸分解的葡萄糖大于无氧呼吸分解的葡萄糖例析、现有甲酵母菌进行有氧呼吸,乙酵母菌进行发酵,若它们消耗等量的葡萄糖,则它们放出CO2和吸收的O2之比是()A.3:1B.1:2C.4:3D.2:3C点评：当VCO2/VO2=4/3,有氧呼吸分解的葡萄糖等于无氧呼吸分解的葡萄糖。呼吸速率（呼吸强度）：是呼吸作用强弱的指标通常以单位时间内分解有机物的速率来衡量。还可以测定释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。七、影响呼吸速率的因素（一）内因：遗传特性、器官种类、生长时期等规律：（1）不同植物呼吸速率不同，如阳生大于阴生植物。（2）同一植物在生长发育不同时期呼吸速率不同，如生长期高于成熟期。（3）同一植物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。(1)原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率

（二）外因粮食水果、蔬菜(零上低温)(3)应用低温储存种植大棚作物白天：适当升温夜间：适当降温1、温度(2)曲线模型(如右图)(1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。②随着O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。③当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强，受呼吸酶数量、温度等因素的影响。2、O2浓度(2)曲线模型(如下图)①适当降低O2浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间。②透气纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。③作物栽培中的中耕松土，保证根正常呼吸促进矿质元素的吸收④提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。⑤稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根⑥最佳储存条件：零上低温、低氧、高二氧化碳（3）应用(3)应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。(1)原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。.33、CO2浓度(2)曲线模型(如图)(1)原理：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。3.含水量(2)特点：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(如图)。例析1、某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：⑴在12～24h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是

呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是

，其产物是

。⑵从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会

，主要原因是

。⑶胚根长出后，萌发种子的

呼吸速率明显升高。无氧细胞质基质酒精和二氧化碳减少种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降有氧例析2、每年八月份是葡萄成熟的季节,人们发现受到碰撞损伤的葡萄易烂.易烂可能与碰撞损伤引起葡萄呼吸速率升高有关。有人利用图一实验装置设计实验探究碰撞损伤引起葡萄呼吸速率升高。(1)实验自变量是

。