细胞呼吸的原理和应用考点复习讲义.pdf
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1、第8讲细胞呼吸的原理和应用考点一细胞呼吸的类型及过程内容比较知考向核心素养提考能内容要求1.说明生物通过呼吸将储存在有机物分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量2.活动:探究酵母菌细胞呼吸的方式生命观念通过学习细胞呼吸的过程,建立物质与能量观科学思维影响细胞呼吸因素的分析,细胞呼吸类型的判断及相关计算科学探究探究酵母菌细胞呼吸方式社会责任细胞呼吸在生产中的应用,关注生产与生活及人体健康与旧教材对比增:细胞呼吸的实质;葡萄糖也能与酸性重铭酸钾发生颜色反应,应将酵母菌培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖;无氧呼吸的概念;储存水果、粮食的条件;思维训练:运用证据和逻辑评价论点。考 点 自主梳理 预
2、习教材夯基础1.呼吸作用的实质及类型实质:殍威宿而而妻欣裒痛丽而看力鬲京花;分 解.并 释 放 能 量,因此也叫细胞呼吸,类型依据是否.需要。2套与 有氧呼吸(。2参与)一无氧呼吸(。2不参与)2.有氧呼吸(1)概念:是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程.(2)过程场所:细胞质基质物质变化:C6H1 2O6-*2 C3H,O3+4 L H J 产能情况:少量能量(丙酮酸)场所:线粒体基质 物质变化:2 C;fHlO:t+6 H O 6 C O2+2()H 产能情况:少量能量冷永与第二附技 场所:线粒体内膜产冬
3、与箪三时段 物质变化:2 4 H +6 O2-1 2 H.O 产能情况:大量能量、,再二的救生成(3)写出有氧呼吸的总反应式,并标出各种元素的来源和去路孰凡2。6+622+6,2。一6c o 2+1 2 2?+能量(4)放能:1 m o l 葡萄糖释放的能量中有9 7 7.28 k J 左右的能量转移至组 _ 中,其余能量则以热能形式散失。(5)与有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸是在温和的条件下进行的;有机物中的能量是逐步释放的;一部分能量储存在组巳中。3.无氧呼吸 微生物的无氧呼吸也叫发酵(1)概念:在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过不完全分解,释放少量能量的过程。(2)场所:全过
4、程是在细胞质基质中进行的。(3)总反应方程式生成乳酸:C 6H l 2。6-2C 3H 6。3(乳酸)+少量熊量生成少量A T P生成酒精:C 6H”O 6 2 2c 2H 50 H(酒精)+2C C 2+少量能量注 无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段相同,无氧呼吸只在第一阶段产生A TP,第二阶段不产生A T P,还要消耗第一阶段产生的 H。人体内产生的C02只能是有氧呼吸的产物,因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸,无CO?。(4)放能:1 mol葡萄糖释放196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量,其中均有61.08kJ左右转移至ATP中。(5)不同生物的无氧呼吸产
5、物 乳酸菌(产物为乳酸)-一儿乎所有动物细胞I植物中的马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根直接原因 酶“不同|_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _根本原因 基因”不同或基因“选择性表达_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ -酵母菌指不同生、指同种生物(产物为迺楂)-一多数植物细胞物之间 不 同毙官或一某些细菌 不同计期提 醒 有氧呼吸与无氧呼吸最大区别是有氧呼吸有氧气参与而无氧呼吸无氧气参与。线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,但部分原核生物无线粒体,也能进行有氧呼吸。无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸,如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。脂肪
6、进行有氧呼吸时消耗。2的量W产生CO2的量。脂肪与葡萄糖相比,含H量高,含O量低,因此有氧呼吸消耗。2的量大于产生CCh的量。易错辨析(1)有氧呼吸时,生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解(X)(2)有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP(X)(3)有氧呼吸产生的 H在线粒体基质中与氧结合生成水(X)(4)有氧呼吸产生的能量全部储存在ATP中(X)(5)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供(X)(6)无氧呼吸不需要。2的参与,该过程最终有 HJ的积累(X)深挖教材1.细胞呼吸中的 H实际上是氧化型辅酶I(NAD*)转化成还原型辅酶I(NADH)。必修P93“相关信息”2.有氧呼吸中
7、的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段利用?产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成?必修P 9 3“图示拓展”提 示 有氧呼吸反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段利用;产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成。3.人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肚脏中再次转化为葡萄糖。必修P 9 4 “相关信息”长句应答1.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其在结构上有哪些特点与功能相适应?提 示(1)线粒体具有内、外两层膜,内膜向内折叠形成靖,扩大了内膜的表面积。(2)线粒体的内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。2.无氧呼吸中葡萄糖中能量去向及释放的能量去向?提示 无氧呼吸中葡萄糖中能量大部
8、分储存在酒精或乳酸中,少部分释放,而释放的能量大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中。重点-疑难突破 突破疑难提考能L有氧呼吸与无氧呼吸的比较:有氧呼吸;:项 目:;无氧呼吸;VVV需要6、温度酹和适宜的反应条件不需要。八需要酶和适宜的温康第一阶段:细胞质基质第二阶段:线粒体基质第一阶段:细胞质基质 第二阶段:细胞质基质第三阶段:线粒体内膜第一阶段:葡萄糖电丙酮酸+H葡第一萄阶糖段睥:丙酮酸+川第一阶段:丙酮酸+HqM cOyHH|变化第二阶段:丁 皿*醐 酒精+CO,第三阶段:丙酮酸+H|91-一O2+HMH2O1或孔取有机物中的化-ATP中活跃一的化学能有机 物中不彻底氧化产物(乳酸一
9、或酒精)中的化学能学能 热能 变化J的化-ATP中活跃的化学能学能 热能有机物彻底氧化分解,特点有,机物不彻底氧化分解.能量完全释放能量没有完全释放 共高点都是分解有机物、释放能量的过程,第一阶段完全相同2.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)(I)有氧呼吸中葡萄糖:02:C O2=1:6 :6 0产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖:C 02:酒精=1:2:2。(3)消耗等量的葡萄糖时,产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的C O?摩尔数之比为1 :3。(4)消耗等量的葡萄糖时,有氧呼吸消耗的C h 摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生C 0 2摩尔数之和的比为3:4。命
10、题-规律探究 感悟高考找规律,考 向 1结合细胞呼吸过程,考查物质和能量观1.(20 20 北京等级模考,3)研究发现,在线粒体内膜两侧存在H 浓度差。H*顺浓度梯度经A T P 合成酶转移至线粒体基质的同时,驱动A T P 的合成(如下图)。H+ATP合成醐ATP ADP线粒体外膜 线粒体内膜根据图示得出的下列结论,错误的是()A.ATP合成酶中存在跨膜的H卡 通道B.H.可直接穿过内膜磷脂双分子层C.此过程发生在有氧呼吸第三阶段D.线粒体的内、外膜功能存在差异答 案 B解析 据题中信息可知,H+可顺浓度梯度经ATP合成酶转移至线粒体基质,推测ATP合成酶中存在跨膜的H*通道,A 正确;H+
11、通过ATP合成酶中的H+通道穿过内膜磷脂双分子层,而不是直接穿过内膜磷脂双分子层,B 错误;有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上,由题图可知H-顺浓度梯度经线粒体内膜上的ATP合成酶转移至线粒体基质的同时驱动ATP的合成,据此推测该过程发生在有氧呼吸第三阶段,C 正确;线粒体内膜能进行有氧呼吸第三阶段,外膜将线粒体与外界分隔开来,二者功能不同,D 正确。2.(2020.山东等级考,2)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是()A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATPC.癌细胞呼
12、吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少答 案 B解析 无氧呼吸消耗1 分子葡萄糖只产生少量A TP,因此癌细胞要满足其生命活动,需大量吸收葡萄糖,A 正确;无氧呼吸的第二阶段,丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成A T P,无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段,B 错误;无氧呼吸过程中丙酮酸转化为乳酸的场所为细胞质基质,C 正确;癌细胞主要进行无氧呼吸,其产生NADH的过程仅发生在第一阶段,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少,D 正确。考向2围绕细胞呼吸类型的判断,考查科学思维能力3.(2020江苏海安
13、中学模拟)“格瓦斯”是由酵母菌和乳酸菌双菌发酵的传统谷物发酵饮料。传统做法是以俄式大面包为基质,加入相关菌种发酵,生成微量乙醵、一定量的CO2以及丰富的有机酸等。下列叙述正确的是()A.发酵过程需要密闭条件B.两菌种的细胞呼吸方式相同C.CO2由两菌种共同产生D.两菌种细胞呼吸的场所均只有细胞质基质答 案 A解析 根据题干中的关键词“乙醇”一定量的CO2”“丰富的有机酸”可知,醉母菌和乳酸菌主要进行的是无氧呼吸,因此发酵过程需要密闭条件,A 正确;乳酸菌只能进行无氧呼吸,酵母菌是兼性厌氧微生物,两菌种的细胞呼吸方式不完全相同,B 错误;乳酸菌的无氧呼吸产物是乳酸,不产生CO2,C 错误;乳酸菌
14、只能进行无氧呼吸,场所是细胞质基质,而酵母菌既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸,有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中,无氧呼吸发生在细胞质基质中,D 错误。4.(2021.安徽合肥调研)实验小组将等量的某植物种子分别放在不同Ch浓度的密闭容器中,1小时后,测出容器中02和 CO2的变化情况如下表:02浓度01%2%3%5%7%10%15%20%25%。2吸收量/mol00.10.20.30.40.50.60.70.70.78 2 释放量/mol10.80.60.50.40.50.60.70.70.7据表分析以下叙述中,正确的是()A.在 浓 度 为。3%时只进行无氧呼吸B.有氧呼吸的强度随Ch浓度
15、升高而增强C.在 02浓度为5%时,种子只进行有氧呼吸D.无氧呼吸的产物是乳酸和CO2答 案 C解 析。2浓度为0时,只进行无氧呼吸,表中。2浓度为1%3%时,C02的释放量大于的吸收量,细胞既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸,A错误;0 2浓 度 为15%25%时,随着。2浓度的上升,细胞呼吸强度不变,B错误;在02浓度为5%时,C 02的释放量和。2的吸收量相等,种子只进行有氧呼吸,C正确;该植物种子无氧呼吸的产物有酒精和二氧化碳,D错误。考点二探究酵母菌细胞呼吸的方式考点-自主梳理 预习教材夯基础1.实验原理酵母菌呼吸产物.1有氧r-H20据通流强皮可瀚文产生co,的多夕4检验-澄清石我也 变
16、混浊(现象)无氧漠麝香草酚蓝溶液=-蓝-*绿二黄(现象)1-酒精橙色重铝酸钾溶液:灰绿色 据,变g色的时间(酸性条件下)(现 象)长短可海文产生见的多夕I-C O,-12.实验设计思路对比实验得出结论两种呼吸方式及其产物3.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+馥盥遁溶液)。将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入酵母菌,否则,高温会杀死酵母菌。(2)检测C02的产生,装置如图所示。接橡皮球(或气泵)先咯封放第一锐附间再隹血,肛的美林木6中率与酵母菌培养液酵母菌培养液澄清的石灰水澄清的石灰水;1 质量分数为;1 0%的 N a O H、溶液 的 旻 清 除空气中的c o,装 置 甲 一、此 为
17、 时 比 坡 密 甲,一 装五乙、乙均为 家 族 姐,和五对照注澄清石灰水也可以换为澳麝香草酚蓝溶液。(3)检测酒精的产生葡萄糖也能与酸性重铭酸钾反应发生颜色变化,因 此,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖一 丫 ;自A、B中各取 2 mL 滤液振荡并观察溶液的颜色变化分 别 注 入 编 号 1、2 的两支试管中分 别 滴 加 0.5 mL 溶有().1 g重铭酸钾的浓硫酸溶液4 .实验现象实 验 现 象.-Q-,甲、乙两装置中石 灰 水 都 变 混 浊,且空中混浊程度高且快r_ _C瓶溟孱香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的时间短 于 D瓶-2 号试管中溶液由 橙 色 变 成 灰绿
18、色,1 号试管不变色5 .实验结论(1)酵母菌有氧呼吸可以产生大量C O2孰 乩。)玛(2。式大量)+H?O(2)酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和少量C O2C“HgO6)4 C 2 H.Q H+C O 式少量)重 点.疑难突破 突破疑难提考能1.细胞呼吸方式或类型的判定(1)判断细胞呼吸方式的三大依据消耗O?产生Hq有酒精或乳酸无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乳酸的无氧呼吸c o,=o,只进行有氧呼吸(或同时伴随产生乳酸的无氧呼吸)鹭矍C。9。?两类呼吸并存,差值为无氧呼吸量2 2可能存在脂质类氧化分解据场所.只在细胞质堇质中.无氧呼吸有线粒体参与有氧呼吸(或
19、两类呼吸并存)(2)“实验法”判断生物呼吸类型装置开 关 节开关生物材料红墨水滴一玻璃钟罩2()%NaOH 士物/溶 液 5 m L 靛/1红墨水滴一玻璃钟罩/蒸 播 水5 mL装置甲 装置乙实验原理装置甲(W)-装置乙NaOH溶液的作用是吸收掉细胞呼吸所产生的C 0 2,红墨水滴移动的距离代表细胞呼吸吸诙O2的量红墨水滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO?量与吸收的O2量的差值结果分析与判定甲、乙液滴均不动细胞只进行产乳酸的无氧呼吸A果分甲红墨水滴左移.乙红墨水滴不动则只进行有氧呼吸或同时伴随产乳酸的无氧呼吸甲红墨水滴左移.乙红墨水滴右移则既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸细胞只进行产生酒
20、精的无氧呼吸物理误差的校正为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,设置如图所示的丙装置,(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外其余均与乙装置相同。)红墨水滴杀死的生物材料-十 吟日一玻璃钟罩/蒸f留水装置丙提醒 若所放材料为绿色植物,整个装置必须遮光处理,否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。为防止微生物呼吸对实脸结果的干扰,应将装置及所测材料进行消毒处理。如果实验材料是酵母菌,实脸所用的葡萄糖溶液需煮沸,目的是灭菌,排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。2.发散思维 教材规定实验中的“显色”归纳染色质(体)+醋酸洋红一 红 色还原糖+斐林试剂水浴川?砖红色沉淀CO,+
21、滨麝香草酚蓝水溶 _液由蓝变绿再变黄 (g)脂肪+苏丹in-橘黄色酒精+橙色的重铭酸钾溶 液.罩住条色下 灰绿色蛋白质+双缩胭试剂 点 染色质(体)+甲 紫 溶 液;一 紫 宿 二;-一紫色 j该刊利使用时索先加A 波,见放材,刈争2 P g 练习与应用题再加B 液,且B 液不能过蜃命题-规律探究感悟高考找规律考 向 1 结合酵母菌细胞呼吸方式的探究实验,考查科学探究的能力1.(2 0 1 8 天津卷,5)为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO 2 和。2 传感器的1 0 0 mL锥形瓶中,加入4 0 mL活化酵母菌和6 0 mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中的O?和 CO 2 相
22、对含量变化见题图。有关分析错误的是()培养液气体相对含量/%。2时间A l l 一。酵母菌的有氧呼吸速率不断下降B 心时,培养液中葡萄糖的消耗速率比人时快C.若降低1 0 培养,0 2 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铭酸钾溶液后变成灰绿色答 案 C解 析 据图分析。,2 时段,氧气的含量迅速下降,因此有氧呼吸速率不断下降,A 正确;酵母菌在进行有氧呼吸时可大量增殖,八时刻氧气消耗量大,产生能量多,酵母菌增殖产生的后代数目多,r 3 时刻氧气含量少,酵母菌主要进行无氧呼吸,而在消耗葡萄糖量相等的情况下,有氧呼吸会比无氧呼吸产生更多的C O 2,据图分析,打时刻
23、酵母菌产生CO2的速率与九时刻几乎一致,则说明玄时刻葡萄糖消耗的速率比时刻快,B正确;题中信息说明酵母菌在最适温度条件下进行培养,降低温度则酶的活性下降,氧气相对含量达到稳定所需时间延长,C错误;实验中由于氧气含量的下降,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,酸性重辂酸钾溶液与酒精发生化学反应变成灰绿色,D正确。2.(2021湖南五市十校联考)如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的装置。下列说法错误的是()A.若要探究酵母菌的有氧呼吸,则应选择装置a、b、cB.在有氧或无氧的条件下,酵母菌细胞呼吸都会产生CO2C.b瓶中的溶液也可以换成澳麝香草酚蓝溶液,遇CO2的颜色变化为由黄变绿再变蓝D.检测d瓶中的产物可用
24、酸性的重倍酸钾溶液,现象是出现灰绿色答 案C解析 若要探究酵母菌的有氧呼吸,应选择装置a、b、c,其中c锥形瓶中的10%NaOH溶液用于吸收空气中的CO2,b锥形瓶中的澄清石灰水用于检测有氧呼吸产生的CO2,A正确;酵母菌既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,其中有氧呼吸的产物是CCh和H2。,无氧呼吸的产物是酒精和CO2,B正确;b瓶中澄清的石灰水也可以换成澳麝香草酚蓝溶液,用于检测C C h,凝麝香草酚蓝溶液遇CO2会由蓝变绿再变黄,C错误;d瓶中的酵母菌进行无氧呼吸,产物为酒精和C C h,酒精属于d瓶中的产物,在酸性条件下会使橙色的重铭酸钾溶液变成灰绿色,D正确。考向2生物细胞呼吸方式的
25、探究实验分析3.(2020山东威海一模)如图是探究有活性的水稻种子呼吸作用的实验装置。下列叙述正确的是()广口瓶T-2 0 -1()()1()20橡 胶 塞 红 色 小 液 滴-浸透的种子金属网 K O H溶液A.将种子浸透是为了增加种子细胞中结合水的含量,从而增强种子的代谢作用B.实验开始时,红色小液滴位于0刻度处,在其他条件适宜的情况下,一段时间后,红色小液滴将向右移动C.小液滴停止移动后,种子的呼吸作用方式是有氧呼吸D.为验证红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起,需另设放置煮熟冷却的种子的对照实验装置答 案D解析 细胞新陈代谢的强弱与细胞中自由水的相对含量密切相关,将种子浸透可增加种子
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- 细胞 呼吸 原理 应用 考点 复习 讲义
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