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,第二講 ATP的主要來源——細胞呼吸,,課前自主學(xué)習(xí),,,,課堂互動探究,1．有氧呼吸和無氧呼吸的過程圖解,細胞呼吸類型,,2．有氧呼吸的過程分析： (1)有氧呼吸中氧元素的來源和去路：,(2)反應(yīng)物和產(chǎn)物： ①CO2是在第二階段產(chǎn)生的，是由丙酮酸和水反應(yīng)生成的，場所是線粒體基質(zhì)。 ②O2參與了第三階段，[H]和O2結(jié)合生成水，所以細胞呼吸產(chǎn)生的水中的氧來自于O2，場所是線粒體內(nèi)膜。,③有氧呼吸過程中的反應(yīng)物和生成物中都有水，反應(yīng)物中的水用于第二階段和丙酮酸反應(yīng)，生成物中的水是有氧呼吸第三階段[H]和O2結(jié)合生成的。 ④有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生的[H]用于第三階段與O2結(jié)合生成水；無氧呼吸第一階段產(chǎn)生的[H]用于第二階段將丙酮酸還原為C2H5OH和CO2或乳酸。,(3)能量代謝： ①有氧呼吸三個階段都釋放能量產(chǎn)生ATP，而無氧呼吸只在第一階段釋放能量產(chǎn)生ATP。 ②細胞呼吸釋放的能量大部分以熱能散失，少部分轉(zhuǎn)移到ATP中。,3．有氧呼吸與無氧呼吸的比較,4.細胞呼吸類型的判斷 (1)在以C6H12O6為呼吸底物的情況下，CO2釋放量和O2消耗量是判斷細胞呼吸類型的重要依據(jù)，總結(jié)如下： ①無CO2釋放時，細胞只進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸，此種情況下，容器內(nèi)氣體體積不發(fā)生變化，如馬鈴薯塊莖的無氧呼吸。 ②不消耗O2，但產(chǎn)生CO2，細胞只進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，此種情況下容器內(nèi)氣體體積增大，如酵母菌的無氧呼吸。,③當CO2釋放量等于O2消耗量時，細胞只進行有氧呼吸，此種情況下，容器內(nèi)氣體體積不變化，但若將CO2吸收，可引起氣體體積減小。 ④當CO2釋放量大于O2消耗量時，細胞同時進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2濃度下的細胞呼吸，此種情況下，判斷哪種呼吸方式占優(yōu)勢，可分析如下：,1.(2013·湛江模擬)右圖表示人體呼吸作用過程中葡萄糖分解的兩種途徑。酶1、酶2和酶3依次存在于( ) A．線粒體、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì) B．細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì) C．線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體 D．細胞質(zhì)基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,,解析：有氧呼吸分為三個階段：第一階段將葡萄糖分解為丙酮酸，是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的；第二、三階段在線粒體中將丙酮酸分解為CO2和H2O。無氧呼吸的第一階段與有氧呼吸的第一階段相同，第二階段在細胞質(zhì)基質(zhì)中將丙酮酸分解為乳酸，故B正確。 答案：B,2．將含酵母菌的葡萄糖溶液均分為4份，分別置于甲、乙、丙、丁四種條件下培養(yǎng)，測得CO2和O2體積變化的相對值如圖。下列敘述正確的是 ( ) A．甲條件下，細胞呼吸的產(chǎn)物除CO2外，還有乳酸 B．乙條件下，有氧呼吸比無氧呼吸消耗的葡萄糖多 C．丙條件下，細胞呼吸產(chǎn)生的ATP最少 D．丁條件下，產(chǎn)物中的CO2全部來自線粒體,,解析：,答案：D,1．內(nèi)部因素,影響細胞呼吸的因素,2.外部(環(huán)境)因素 (1)溫度： ①曲線模型：如圖。,,②模型解讀：溫度通過影響與細胞呼吸有關(guān)酶的活性來影響呼吸速率。 a．最適溫度時，細胞呼吸最強。 b．超過最適溫度呼吸酶活性降低，甚至變性失活，細胞呼吸受抑制。 c．低于最適溫度呼吸酶活性下降，細胞呼吸受抑制。 ③應(yīng)用： a．低溫下貯存蔬菜水果。 b．溫室栽培中增大晝夜溫差(降低夜間溫度)，以減少夜間呼吸消耗有機物。,(2)O2濃度： ①曲線模型：如圖。,,②模型解讀： a．O2濃度低時，無氧呼吸占優(yōu)勢。 b．隨O2濃度增大，無氧呼吸逐漸被抑制，有氧呼吸不斷加強。 c．當O2濃度達到一定值后，隨O2濃度增大，有氧呼吸不再加強(受呼吸酶數(shù)量等因素的影響)。 ③應(yīng)用：貯藏水果、蔬菜、種子時降低O2濃度，以減少有機物消耗，但不能無O2，否則產(chǎn)生酒精，導(dǎo)致腐爛。,(3)含水量： ①曲線模型：如右圖。,,②模型解讀：在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。當含水量過多時，呼吸速率減慢，甚至死亡。 ③應(yīng)用：作物栽培中，合理灌溉。,(4)CO2濃度： ①曲線模型：如右圖。 ②模型解讀：CO2是細胞呼吸的產(chǎn)物， 對細胞呼吸具有抑制作用。 ③應(yīng)用：在蔬菜、水果保鮮中，增加CO2濃度(或充入N2)可抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗。,,3．(2013·泉州質(zhì)檢)稻田長期浸水，會導(dǎo)致水稻幼根變黑腐爛。測得水稻幼根從開始浸水到變黑腐爛時細胞呼吸速率的變化曲線如下圖。下列敘述正確的是( ),,A．Ⅰ階段幼根細胞的有氧呼吸速率和無氧呼吸速率皆降低 B．Ⅱ階段幼根細胞的有氧呼吸速率和無氧呼吸速率皆升高 C．Ⅲ階段幼根因無氧呼吸的特有產(chǎn)物丙酮酸積累過多而變黑腐爛 D．從理論上講，為避免幼根變黑腐爛，稻田宜在Ⅱ階段前適時排水,解析：水稻幼根剛開始浸水時，即I階段時由于水中氧氣的含量降低，有氧呼吸降低，有些細胞開始進行無氧呼吸，隨著浸泡時間的延長，在Ⅱ階段時，有氧呼吸越來越弱，而無氧呼吸強度不斷增強，到Ⅲ階段時，由于幼根無氧呼吸產(chǎn)物酒精的積累，使得幼根變黑腐爛，呼吸速率降低。 答案：D,4．有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培養(yǎng)液，當通入不同濃度的氧氣時，其產(chǎn)生的酒精和CO2的量如下表所示：,下列敘述錯誤的是 ( ) A．氧濃度為a時只進行有氧呼吸 B．b值對應(yīng)的氧濃度為零 C．氧濃度為c時，經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為6 mol D．氧濃度為d時，有1/3的葡萄糖用于酒精發(fā)酵,解析：根據(jù)表格信息，結(jié)合有氧呼吸和無氧呼吸的反應(yīng)式可判斷：在氧濃度為a時酵母菌只進行有氧呼吸，b時只進行無氧呼吸，c、d時既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。氧濃度為d時有氧呼吸產(chǎn)生CO2的量為15－ 6＝9(mol)，消耗葡萄糖1.5 mol，無氧呼吸產(chǎn)生CO2的量為6 mol，消耗葡萄糖3 mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精發(fā)酵。 答案：D,,實驗技能提升,(2) CO2可使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。根據(jù)石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2的產(chǎn)生情況。 (3)橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下可與乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。,2．實驗流程 提出問題：酵母菌使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精是在有氧還 是無氧條件下；酵母菌在有氧和無氧條件 下細胞呼吸的產(chǎn)物是什么 作出假設(shè)：針對上述問題，根據(jù)已有的知識和生活經(jīng) 驗 (如酵母菌可用于釀酒、發(fā)面等)作出合理 的假設(shè),,,設(shè)計并 進行實驗,,實驗現(xiàn)象,實驗結(jié)論：,,3．實驗中的關(guān)鍵步驟 (1)通入A瓶的空氣中不能含有CO2，以保證使第三個錐形瓶中的澄清石灰水變渾濁是由酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。 (2)B瓶應(yīng)封口放置一段時間，待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水中。,二、應(yīng)用：探究細胞呼吸的類型 1．實驗裝置,,裝置甲中NaOH溶液的作用是吸收掉呼吸所產(chǎn)生的CO2，紅色液滴移動的距離代表酵母菌細胞呼吸吸收的O2量。裝置乙中紅色液滴移動的距離代表酵母菌細胞呼吸吸收的O2量與產(chǎn)生的CO2量的差值。,2．實驗分析,3.注意事項 (1)為防止微生物呼吸對實驗結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置進行滅菌，所測種子進行消毒處理。 (2)對照組的設(shè)置：為防止氣壓、溫度等物理膨脹因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實驗，將所測定的生物滅活(將種子煮熟)，其他條件均不變。 (3)若選用綠色植物作實驗材料，測定細胞呼吸速率，需將整個裝置進行遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。,5．(2013·嘉興一中月考)下圖為探究酵母菌進行的細胞呼吸類型的裝置圖，下列現(xiàn)象中能說明酵母菌既進行有氧呼吸，同時又進行無氧呼吸的是 ( ),,A．裝置1中液滴左移，裝置2中液滴不動 B．裝置1中液滴左移，裝置2中液滴右移 C．裝置1中液滴不動，裝置2中液滴右移 D．裝置1中液滴右移，裝置2中液滴左移,解析：當裝置內(nèi)部小燒杯裝NaOH溶液時，可除去二氧化碳，若進行無氧呼吸，裝置內(nèi)部氣體體積不變，液滴不動；若進行有氧呼吸，消耗氧氣，產(chǎn)生的二氧化碳被吸收，裝置內(nèi)氣壓變低，液滴左移。當裝置內(nèi)部小燒杯中裝清水時，若進行有氧呼吸，氣壓不變，液滴不動；若進行無氧呼吸，則裝置內(nèi)氣體增多，液滴右移。因此，既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸時，裝置l中液滴左移，裝置2中液滴右移。 答案：B,6．(2013·東莞調(diào)研)有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培養(yǎng)液，當通入不同濃度的氧氣時，其產(chǎn)生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通過對表中數(shù)據(jù)分析可得出的結(jié)論是( ),A.a濃度時酵母菌有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率 B．b濃度時酵母菌有氧呼吸速率大于無氧呼吸速率 C．c濃度時有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵 D．d濃度時酵母菌只進行有氧呼吸未進行無氧呼吸,解析：通過有氧呼吸和無氧呼吸總反應(yīng)式可知，若CO2等于產(chǎn)生酒精的量，則說明此時酵母菌只進行無氧呼吸，而當CO2量大于酒精的量時，則說明此時酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，通過計算可知b濃度時有氧呼吸速率小于無氧呼吸速率，c中67. 7%的酵母菌進行酒精發(fā)酵，d中無酒精產(chǎn)生，則說明此時酵母菌只進行有氧呼吸。 答案：D,1．植物在有氧呼吸時，下列敘述正確的是 ( ) A．全過程必須有氧參與，并且始終在線粒體中進行 B．第一階段葡萄糖分解成丙酮酸，產(chǎn)生大量的[H]和ATP C．第二階段丙酮酸分解成CO2和H2O，產(chǎn)生少量的[H]和ATP D．第三階段[H]和氧結(jié)合產(chǎn)生H2O，同時生成大量的ATP,解析：有氧呼吸的主要場所是線粒體，線粒體中只進行有氧呼吸的第二、三階段，并且只有第三階段需要氧氣的參與；第一階段只產(chǎn)生少量的[H]和ATP，第三階段才產(chǎn)生大量的ATP；第二階段丙酮酸分解成CO2和[H]。 答案：D,2．用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O轉(zhuǎn)移的途徑是( ) A．葡萄糖→丙酮酸→水 B．葡萄糖→丙酮酸→氧 C．氧→氧→水 D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳 解析：在細胞質(zhì)基質(zhì)中，C6H12O6在酶的作用下分解為丙酮酸，丙酮酸進入線粒體徹底分解成CO2。 答案：D,3．(2013·福建四地六校聯(lián)考)在檢驗酵母菌細胞呼吸產(chǎn)物時，常用到一些特殊的反應(yīng)，下列描述不正確的是( ) A．二氧化碳使澄清的石灰水變混濁 B．二氧化碳可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃 C．乙醇在堿性條件下能與灰綠色的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成橙色 D．乙醇在酸性條件下能與橙色的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成灰綠色,解析：在酸性條件下，乙醇與橙色的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成灰綠色，C選項錯誤；二氧化碳使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。 答案：C,4．如圖表示某植物的非綠色器官在O2濃度為a、b、c、d時，CO2釋放量和O2吸收量的變化。下列相關(guān)敘述錯誤的是( ),,A．O2濃度為a時，有氧呼吸最弱 B．O2濃度為b時，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是無氧呼吸的1/5 C．O2濃度為c時，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于無氧呼吸 D．O2濃度為d時，有氧呼吸強度與無氧呼吸強度相等,解析：O2濃度為a時，有氧呼吸強度最弱；O2濃度為b時，細胞呼吸釋放的CO2總量為8，O2的吸收量為3，由此可知，細胞無氧呼吸釋放的CO2量為5，有氧呼吸釋放的CO2量為3，因此細胞無氧呼吸消耗的葡萄糖量為2.5，細胞有氧呼吸消耗的葡萄糖量為0.5，所以O(shè)2濃度為b時，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是無氧呼吸的1/5；同理，O2濃度為c時，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于無氧呼吸；O2濃度為d時，細胞只進行有氧呼吸。 答案：D,5．如圖表示某植物的非綠色器官呼吸時O2的吸收量和CO2的釋放量之間的相互關(guān)系，其中線段XY＝Y(jié)Z，則在氧濃度為a時( ),,A．有氧呼吸比無氧呼吸消耗的有機物多 B．有氧呼吸比無氧呼吸釋放的能量多 C．有氧呼吸比無氧呼吸釋放的二氧化碳多 D．有氧呼吸和無氧呼吸釋放的能量相等 解析：據(jù)圖分析：在氧濃度為a時既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸；XY＝Y(jié)Z，說明有氧呼吸吸收的O2(也反映此時的有氧呼吸釋放的CO2的量)等于無氧呼吸釋放的CO2的量，據(jù)此不難得出A、C、D項是錯誤的。 答案：B,6．下列關(guān)于細胞呼吸原理的應(yīng)用的說法，錯誤的是( ) A．為保存種子和蔬菜，應(yīng)當將其放入低溫條件下儲藏，這樣能夠降低細胞呼吸的速率，減少細胞內(nèi)有機物的損耗 B．對板結(jié)的土壤及時進行松土透氣，可以使根細胞進行充分的有氧呼吸，從而有利于根系的生長和對無機鹽的吸收,C．酵母菌是兼性厭氧微生物，在適宜的氧氣濃度、溫度和pH等條件下，進行有氧呼吸并大量繁殖；在無氧條件下則進行乳酸發(fā)酵 D．選用“創(chuàng)可貼”等包扎傷口，既為傷口敷上了藥物，又為傷口創(chuàng)造了透氣的環(huán)境，可避免厭氧病原菌的繁殖，從而有利于傷口的痊愈,解析：農(nóng)產(chǎn)品在低溫條件下儲藏，是利用低溫影響呼吸酶的活性，從而降低呼吸速率，減少細胞內(nèi)有機物的損耗；對板結(jié)的土壤及時進行松土透氣，可以使根細胞進行充分地有氧呼吸，從而有利于根系的生長和對無機鹽的吸收(對無機鹽的吸收是主動運輸，需要消耗根細胞呼吸產(chǎn)生的ATP)；酵母菌在無氧條件下進行酒精發(fā)酵。 答案：C,7．(2013·金華模擬)呼吸底物不是糖時，有氧呼吸消耗的O2和產(chǎn)生的CO2的體積并不相等，利用如圖所示裝置兩套，設(shè)為甲、乙，測定單位質(zhì)量小麥種子呼吸時CO2釋放量與O2消耗量的比值，下列構(gòu)思可以達到實驗?zāi)康牡氖? ),,A．甲裝置燒杯中盛放清水，在光照下測定O2釋放量，乙裝置在黑暗下測定CO2釋放量 B．甲裝置燒杯中盛放清水，測定CO2釋放量，乙裝置換成CO2吸收劑測定O2消耗量 C．甲裝置燒杯中盛放清水，測定氣體體積變化量，乙裝置換成CO2吸收劑，測定O2消耗量 D．甲裝置燒杯中盛放CO2緩沖劑(可吸收和放出CO2)，測定氣體體積變化量，乙裝置換成CO2吸收劑，測定O2消耗量,解析：小麥種子在光照下和黑暗環(huán)境中都只進行細胞呼吸，因此不會有O2釋放；當甲裝置燒杯中盛放清水時可測定氣體體積變化量，乙裝置換成CO2吸收劑時則測定O2消耗量。 答案：C,8．(2013·商丘模擬)細胞呼吸分有氧呼吸和無氧呼吸，兩者進行的場所、過程等均存在差異。如圖表示細胞部分結(jié)構(gòu)和功能，據(jù)圖回答：,,(1)圖中A是________，B的利用發(fā)生在有氧呼吸的第________階段，B的產(chǎn)生部位是________。 (2)該細胞從相鄰細胞的葉綠體中獲得O2，需通過________層膜結(jié)構(gòu)，其跨膜運輸?shù)姆绞绞莀_______。 (3)該細胞產(chǎn)生CO2的場所是________，如果有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比是________。 (4)線粒體膜的基本支架是________，線粒體膜的功能特性是________。 (5)結(jié)合圖示過程，有氧呼吸的反應(yīng)式可寫成______。,解析：(1)圖示過程為細胞內(nèi)有氧呼吸和無氧呼吸(酒精發(fā)酵)的過程，圖中從葡萄糖到A在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，A能夠進入線粒體被徹底氧化分解，并且在細胞質(zhì)基質(zhì)中可以進行酒精發(fā)酵，則一定是丙酮酸，從圖中可以看出B是水，水的利用發(fā)生在有氧呼吸的第二階段，水的產(chǎn)生發(fā)生在有氧呼吸的第三階段，產(chǎn)生的部位是線粒體內(nèi)膜。(2)相鄰細胞的葉綠體中產(chǎn)生的O2釋放出來需要經(jīng)過3層生物膜，進入該細胞被利用，還需通過3層膜結(jié)構(gòu)，所以共需要以自由擴散的形式通過6層膜結(jié)構(gòu)。,(3)該細胞產(chǎn)生CO2的場所從圖中可以看出，在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行酒精發(fā)酵可以產(chǎn)生，在線粒體中進行有氧呼吸也可以產(chǎn)生，如果有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比是1∶3。(4)線粒體膜的結(jié)構(gòu)和細胞膜的結(jié)構(gòu)相似，基本支架都是磷脂雙分子層，其功能特性是選擇透過性。,