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第二讲 ATP的主要来源细胞呼吸,一、有氧呼吸动漫演示更形象 1写出有氧呼吸的反应式,知识梳理,2填写有氧呼吸的过程图解,细胞质基质,少量能量,线粒体基质,少量能量,线粒体内膜,大量能量,3对有氧呼吸过程中有关问题的理解,【点拨】 线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、好氧细菌等。 二、无氧呼吸 1写出两种类型无氧呼吸的反应式,2填写无氧呼吸的场所和过程 (1)场所： 。 (2)过程： 第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同。 第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成 或者转化为 。 (3)产生能量：无论哪种无氧呼吸都只在 阶段释放少量能量，生成少量ATP，葡萄糖分子中大部分能量则存留在不彻底的氧化产物中。,细胞质基质,酒精和二氧化碳,乳酸,第一,【思考】 作物栽培时要及时松土透气，稻田需要定期排水，这样有什么好处？ 提示：作物栽培时要及时松土透气，有利于根系的有氧呼吸，促进根对无机盐的吸收；稻田需要定期排水，否则会因根进行无氧呼吸产生大量的酒精，对细胞产生毒害作用，使根腐烂。,三、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1酵母菌的代谢类型和细胞呼吸方式,兼性厌氧型,有氧呼吸,无氧呼吸,2填写产物检测的试剂和现象,变浑浊,溴麝香草酚蓝,由蓝变绿再变黄,灰绿色,重铬酸钾,3.探究过程,酶母菌,葡萄糖,澄清石,灰水,溴麝香草酚,蓝水,重铭酸,钾,酸性,灰绿色,NaOH,酶母菌,石灰水,石灰水,判断下列有关细胞呼吸的叙述。 1有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水。(2010课标卷)( ) 2有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不同。(2013课标)( ) 3检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。(2013重庆卷) ( ),自主检测,4葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在有氧时细胞的呼吸作用。(2012上海卷)( ) 5无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有H的积累。(2010课标卷)( ) 6及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。(2012福建卷) ( ) 7无氧和零下低温环境有利于水果保鲜。(2009浙江卷) ( ) 8破伤风杆菌适宜生活在有氧的环境中。(2013新课标) ( ),考点一 有氧呼吸与无氧呼吸的过程,【核心突破】,细胞呼吸过程分析 1有氧呼吸中氧元素的来源和去路,2反应物和产物 (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。 (4)有氧呼吸第一、二阶段产生的H用于第三阶段与O2结合生成水；无氧呼吸第一阶段产生的H用于第二阶段将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸。,3能量代谢 (1)有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。 (2)细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。,【易混易错】 有关细胞呼吸的4个易错点 (1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸发酵。 (2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。,(3)无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。 (4)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。,【命题预测】,考向预测一 以流程图的形式考查细胞呼吸的过程,1(2012江苏高考)下图表示细胞呼吸作用的过程，其中13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),A1和3都具有双层生物膜 B1和2所含酶的种类不同 C2和3都能产生大量ATP D甲、乙分别代表丙酮酸、H 【解题关键】,解析 图示中1表示有氧呼吸第一阶段的场所细胞质基质，葡萄糖在此被分解为丙酮酸和H，并产生少量ATP，所以甲表示丙酮酸；2表示有氧呼吸第二阶段的场所线粒体基质，丙酮酸和水反应生成CO2和H，并产生少量ATP，所以乙表示H；3表示有氧呼吸第三阶段的场所线粒体内膜，H与O2反应生成H2O，同时产生大量ATP。1表示的细胞质基质无双层生物膜，A项错误；细胞质基质和线粒体基质中进行的化学反应不同，所含酶的种类也不同，B项正确；2所表示的线粒体基质中不能产生大量ATP，C项错误；据上述分析可知甲表示丙酮酸，乙表示H，D项正确。 答案 BD,考向预测二 以流程图的形式考查有氧呼吸与无氧呼吸的异同点 2下图表示某绿色植物细胞内部分物质的转变过程，有关叙述正确的是,A图中、两物质依次是H2O和O2 B图中(二)、(三)两阶段产生H的场所都是线粒体 C图中(三)阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖 D该过程只能在有光的条件下进行，无光时不能进行,解析 图中(一)、(二)、(三)分别表示有氧呼吸的第一、二、三阶段，前两个阶段产生H，第三个阶段消耗H；丙酮酸在水的参与下彻底分解成CO2和H，所以有氧呼吸第三阶段消耗的H最终来源于葡萄糖和水；有无光照，不影响呼吸作用。 答案 A,考点二 影响呼吸速率的因素及实践应用,【核心突破】,影响细胞呼吸的外部因素分析,【易考明示】 不同氧气浓度对呼吸速率的影响 (1)O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为细胞可进行无氧呼吸。 (2)随着O2浓度的增加，无氧呼吸受到抑制，有氧呼吸也因氧气浓度较低而较弱，细胞呼吸的总强度较低；但后来随着氧气浓度的升高，有氧呼吸逐渐增强，细胞呼吸总强度又增大。,(3)从化学平衡的角度分析，高浓度的CO2在一定程度时可以抑制细胞呼吸。,【命题预测】,考向预测一 结合坐标曲线图考查影响细胞呼吸的因素,3. (2015杭州月考)如图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述正确的是,A当氧气浓度为b时，该器官只进行有氧呼吸 B当氧气浓度为a时，该器官有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖相等 C曲线中该器官细胞呼吸发生的场所是线粒体 D曲线I也可以表示酵母菌的细胞呼吸与氧浓度的关系,【思路点拨】,解析 曲线表示该器官进行无氧呼吸产生的CO2量，曲线表示进行有氧呼吸产生的CO2量，曲线表示该器官进行细胞呼吸产生的CO2总量。当氧浓度为b时，无氧呼吸速率为0，该器官只进行有氧呼吸，A正确；当氧气浓度为a时，有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2量相等，但无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗的葡萄糖的3倍，B错误；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，C错误；酵母菌是兼性厌氧菌，其细胞呼吸与氧浓度的关系如曲线所示，D错误。 答案 A,4如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中，不正确的是,A番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质 B光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 时比15 时更强 C低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实 D贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关,解析 番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生二氧化碳，有氧呼吸第二阶段在线粒体中产生二氧化碳，无氧呼吸在细胞质基质中产生二氧化碳，A项正确。计算“8 时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”与“15 光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”，进行比较可知，B项正确。图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于果实的贮存，C项错误。温度降低会使与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D项正确。 答案 C,【易混易错】 蔬菜、水果与种子储藏条件的区别 蔬菜和水果应放置在零上低温、湿度适中、低氧的条件下，而种子应储藏在零上低温、干燥、低氧条件下，其目的都是降低呼吸作用，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故造成它们在储藏条件上的差异。,考向预测二 以种子萌发为背景考查细胞呼吸原理及影响因素 5(2014海南)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：,(1)在1224h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_。 (2)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 _。 (3)胚根长出后，萌发种子的_呼吸速率明显升高。,解析 (1)据图可知，在1224h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸方式主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。(2)第12h到胚根长出期间不进行光合作用，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。(3)胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸速率明显提高。,答案 (1)无氧 细胞质基质 酒精和二氧化碳 (2)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 (3)有氧,考点三 探究酵母菌细胞的呼吸方式,1实验分析 (1)该实验是对比实验。此类实验一般设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究各种因素与实验对象的关系。对比实验不设对照组，均为实验组，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。,【核心突破】,(2)实验中严格控制O2有无和检测的CO2只来源于细胞呼吸是实验成功的关键。,2本实验的鉴定试剂及现象,3探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1)步骤,检查酒精的产生橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生反应，变成灰绿色,【核心突破】,考向预测一 实验装置,6(2013江苏单科)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是,A探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a B经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况 C实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查 D改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通,解析 图中管口1为进气口，管口2为排气孔，管口3可以检查液体中的成分，因此探究有氧条件下酵母菌的呼吸，应打开阀门a通入氧气，A正确；管口3可以检测酒精，管口2可以与澄清石灰水相连以检查CO2，因此B错误。 答案 B,考向预测二 实验过程分析 7(2013广东理综)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图。,(1)向发酵瓶中加入5g酵母菌开始试验，发酵初期，通气阀需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于_；实验过程中，通气阀需要偶尔短时间打开，但目的是_。 (2)第3天，取出少量发酵液，滴加含有_的浓硫酸溶液来检测酒精。,(3)检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和PH值适宜，但酒精含量()比预期低，我们展开了讨论，认为还有其它影响因素，如_，请设计试验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现；用“”表示酒精量，最高含量为“ ”)。 (4)请对预测的结果进行分析，并得出结论。 _,解析 (1)图中的发酵装置通气阀1是进气口，发酵初期，通气阀需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于酵母菌进行有氧呼吸，代谢快，增殖快，繁殖大量酵母菌利于后期发酵；实验过程中，酵母菌进行酒精发酵，产生二氧化碳，装置内气压升高，通气阀需要偶尔短时间打开，排出部分气体保持装置内气压平衡。 (2)重络酸钾在酸性条件下与酒精发生颜色反应(灰绿色)，用来鉴定有酒精生产。 (3)影响酵母菌发酵的因素除了菌种、淀粉酶,解物充足、操作正确、发酵温度和PH值外，还有酵母菌数量等因素，可以通过以加入的酵母菌种数量为自变量，以生产的酒精含量为因变量设置实验进行探究，在表格设计中要注意对照原则，等量原则和单一变量原则。 (4)根据实验探究过程，其结果应该有两种情况，即如果随着酵母菌种数量增加，酒精含量也增加，则酵母菌数量是影响发酵的因素。如果随着酵母菌种数量增加，酒精含量没有增加，则酵母菌数量不是影响发酵的因素。,答案 (1)提供氧气使酵母菌大量繁殖 排出产生的二氧化碳以维持溶液PH稳定 (2)重铬酸钾 (3)酒精浓度 实验设计： 取五只锥形瓶，标号为1、2、3、4、5，分别加入等量的酵母粉、葡萄糖培养液和缓冲液。向锥形瓶中分别加入蒸馏水进行稀释各加入0ml、20ml、40ml、60ml、80ml的水密封，在相同的条件下培养相同的时间，一段时间后测定溶液中的酒精的量。,(4)溶液稀释倍数越高，产生的酒精的量越大，说明了酒精浓度越小，越有利于酵母菌的无氧呼吸的进行。, 图示解读,细胞呼吸方式的判断方法 根据气体变化特点判断细胞呼吸方式 在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2的释放量和O2的消耗量是判断细胞呼吸方式的重要依据，方法如下：,【特别提醒】 由于脂肪含H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O2消耗量CO2释放量的情况。,【典例训练】 1将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1小时后，测定O2的吸收量和CO2释放量如下表所示。下列分析正确的是,A.O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 BO2浓度为3%时，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的2倍 C苹果果肉细胞在O2浓度为3%和7%时，消耗的葡萄糖量相等 D苹果果肉细胞在O2浓度为5%25%时，只进行有氧呼吸,解析 从表格看出，O2浓度达到5%以后即只进行有氧呼吸，且达到20%后即不再随O2浓度升高而有氧呼吸加强了；O2浓度为3%时，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的1/2倍；苹果果肉细胞在O2浓度为3%时进行有氧呼吸和无氧呼吸，而在7%时，只进行有氧呼吸，消耗的萄糖量不相等。 答案 D,组织细胞呼吸速率的测定 1测定组织细胞呼吸速率的装置与原理, 实验探究,(1)装置(如图) (2)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。 (3)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，刻度管内的水滴左移。单位时间内水滴左移的体积即表示呼吸速率。,2物理误差的校正 (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。 【知能拓展】 用脂肪(或脂质)含量高的种子，如油料种子做测定实验，则水滴移动更明显(因其消耗O2量更大)。,【典例训练】 2. (2014沈阳质检)图1表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，AE表示物质，表示过程。图2的实验装置用来探究消毒过的小麦种子在萌发过程中的细胞呼吸方式(假定：葡萄糖为种子细胞呼吸过程中的唯一底物)。请分析回答下列问题。,(1)图1中，产生物质B的过程和的酶分别存在于细胞的_、_；物质C、D、E的名称依次是_、_、_。 (2)图1中细胞呼吸的中间代谢过程、均有能量释放，其中释放能量最多的是_(填序号)。,(3)图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是_。实验装置甲中，清水中放置筒状滤纸的目的是_。 (4)若实验后，乙装置的墨滴左移，甲装置的墨滴不动，则小麦种子萌发的过程中进行的细胞呼吸方式是_；若实验后，乙装置的墨滴左移，甲装置的墨滴右移，则小麦种子萌发的过程中进行的细胞呼吸方式是_。,(5)为校正装置甲、乙中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置对照装置。对照装置应如何设置？_。 解析 图1中物质B代表CO2，和分别代表无氧呼吸和有氧呼吸的第二阶段。有氧呼吸第三阶段过程释放的能量最多。图2中若乙装置墨滴左移，说明存在有氧呼吸吸收了氧气；甲装置墨滴不动，说明仅进行有氧呼吸；若甲装置墨滴右移，说明存在无氧呼吸释放二氧化碳。为校正物理因素对实验结果的影响，应该设置一组不进行呼吸(萌发的种子换成等量死亡的种子)的对照装置。,答案 (1)细胞质基质 线粒体 H O2 酒精 (2) (3)增大吸收二氧化碳的面积 消除无关变量对实验结果的干扰 (4)有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 (5)将甲、乙两装置中萌发的小麦种子换成等量的煮沸杀死的小麦种子,有氧呼吸,无氧呼吸,温度、氧浓度、水分和 矿质离子等,高考体验,1(2014重庆卷)题图为乙醇在人体内主要的代谢过程。下列相关叙述，正确的是,A乙醇转化为乙酸发生的氧化反应，均由同一种氧化酶催化 B体内乙醇浓度越高，与乙醇分解相关的酶促反应速率越快 C乙醇经代谢产生的H可与氧结合生成水，同时释放能量 D正常生理情况下，人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关,解析 酶具有专一性，在乙醇转化为乙酸的代谢过程中至少经历两个步骤，需要不同的酶催化，A错误。当底物浓度较低时，酶促反应速率会随着底物浓度增加而加快，当达到一定值后，由于酶量有限，反应速率不再随意底物浓度增加而加快，B错误。乙醇经代谢后可参与有氧呼吸，在有氧呼吸第三阶段产生H，与氧气结合后生成水释放大量能量 ，C正确。人是恒温动物，环境温度不影响体内温度，不会影响分解乙醇的速率，D错误。 答案 C,2(2012上海高考)下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式。下列关于该过程的说法正确的是,A只发生在细胞有氧时 B.只发生在细胞缺氧时 C只发生在线粒体内 D.只发生在细胞质基质内,解析 题干反应式可表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，两者都发生在细胞质基质内。 答案 D,3(2013江苏单科)将江苏某地当年收获的小麦秸秆剪成小段，于7月20日开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，3次重复，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果见下图。下列分析合理的是(多选),A秸秆还田后翻耕土埋应是利用秸秆的合理方法 B土壤中的空气和水分条件有利于多种微生物对秸秆的分解 C如果将处理开始时间提早30天，则3条曲线的位置将呈现上移趋势 D从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧性微生物分解能力高于厌氧性生物,解析 由图可知土埋方式下残留物下降最快，即分解最快，因此是还田后合理的处理方式，A正确；微生物分解作用包括体外有机物分解和体内细胞呼吸作用，土壤中一定的空气和水分条件有利于细胞呼吸，B正确；如果处理时间提前，则处理期间的平均温度比原处理的平均温度要高，微生物分解作用强，故秸秆的残留量会呈现下移趋势，C项错误；堆放时氧气较为充足，而残留物的减少速率最慢，可推测好氧型微生物的分解能力弱于厌氧性微生物，D错误。 答案 AB,4(2014江苏卷)某同学设计了下图所示的发酵装置，下列有关叙述正确的是(多选),A该装置可阻止空气进入，用于果酒发酵 B该装置便于果酒发酵中产生的气体排出 C去除弯管中的水，该装置可满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸 D去除弯管中的水后，该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用相似,解析 该装置中注水的弯曲部分可阻止空气进入，能用于果酒发酵，A正确；果酒发酵产生的CO2可溶解在弯管的水中，进一步通过水排出，B正确；醋酸菌是好氧菌，因没有通入无菌空气，去除弯管中的水后也不能满足底层发酵液中醋酸菌的呼吸需求，C错误；去除弯管中的水后，该装置的弯管部分也能防止空气中的微生物进入，与巴斯德的鹅颈烧瓶作用类似，D正确。 答案 ABD,5. (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 Ct1、t2条件下呼吸速率的变化趋势相似，t1t2，t1时不利于叶片贮藏 Dt1、t2条件下乙烯产生量的变化趋势相似，t1t2，t1时不利于叶片贮藏,解析 本题考查细胞代谢(呼吸作用)和植物的激素调节等有关知识，意在考查获取信息的能力。依图示可知，与t2相比，t1温度条件下，叶片的呼吸速率和乙烯产生量的高峰出现时间提前且峰值高，不利于叶片贮藏。 答案 C,
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