生物第2单元 细胞的代谢 第7讲 细胞呼吸.ppt

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1、第7讲细胞呼吸突破突破3 3实验实验探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式突破突破1 1细胞呼吸的方式及过程细胞呼吸的方式及过程突破突破2 2影响细胞呼吸的因素及其应用影响细胞呼吸的因素及其应用总纲目录总纲目录一、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.酵母菌细胞呼吸的方式2.产物的检测试剂现象(颜色变化)CO2澄清的石灰水变混浊溴麝香草酚蓝水溶液蓝色绿色黄色酒精在酸性条件下,橙色的重铬酸钾灰绿色1.分类二、细胞呼吸的方式2.有氧呼吸(1)反应式:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。(2)过程(3)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

2、放的;一部分能量储存在ATP中。3.无氧呼吸(1)场所:全过程是在细胞质基质中发生的。(2)过程:第一阶段葡萄糖丙酮酸、H和少量能量第二阶段 乙醇发酵丙酮酸酒精+CO2绝大多数植物、酵母菌等乳酸发酵丙酮酸乳酸高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌等1.氮气环境中植物幼根细胞吸收离子不消耗ATP。()2.有氧呼吸产生的能量全部储存在ATP中。()3.肺炎双球菌无线粒体,但能进行有氧呼吸。()4.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和H的反应,只发生在细胞有氧呼吸时。()5.无氧呼吸过程会以乳酸为主要产物的是浇水过多的青菜根部细胞。()6.有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。()7.乳酸菌细胞内,

3、细胞呼吸第一阶段产生H,第二阶段消耗H。()8.无氧呼吸不需要氧参与,因而其底物的分解不属于氧化反应。()9.根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短,可检测酵母菌产生CO2的 多 少。()10.种子呼吸速率下降有利于干物质合成。()11.肌肉细胞中的线粒体比脂肪细胞含量多,是因为肌肉收缩需要消耗大 量 的 能 量。()12.马铃薯储藏久了会有酒味产生。()13.人体剧烈运动时,CO2/O21,即CO2既可在线粒体中又可在细胞质基质 中 产 生。()14.细胞呼吸的产物中如果没有H2O的产生,就一定是无氧呼吸。()15.人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物。(

4、)突破突破1 1细胞呼吸的方式及过程细胞呼吸的方式及过程1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较类型有氧呼吸无氧呼吸过程模型必需条件O2和酶不需O2,但必须有酶催化场所细胞质基质(第一阶段);线粒体(第二、三阶段)细胞质基质产物CO2和H2O酒精、CO2(或乳酸)能量释放1mol葡萄糖彻底氧化分解释放2870kJ能量,可合成38molATP(1161kJ)1mol葡萄糖分解产生乳酸时释放196.65kJ能量,合成2molATP(61.08kJ)特点有机物彻底氧化分解,能量完全释放出来有机物不彻底氧化分解,能量没有完全释放出来联系第一阶段完全相同;实质相同:氧化分解有机物,释放能量(并合成ATP满足细胞生命

5、活动的需要);有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来的2.有氧呼吸和无氧呼吸的有关计算(1)规律1:消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数无氧呼吸有氧呼吸=13(2)规律2:消耗等量的葡萄糖时消耗的氧气和产生的CO2摩尔数有氧呼吸消耗的氧气有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和=34(3)规律3:产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数无氧呼吸有氧呼吸=313.有氧呼吸过程中各元素的来源和去路(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

6、有水,反应物中的水参与第二阶段反应,生成物中的水是有氧呼吸第三阶段由H和O2结合生成的。失分警示失分警示(1)无氧呼吸第一阶段产生的H用于还原丙酮酸。在不同的植物细胞中,由于酶的种类不同,丙酮酸被还原的产物也不同,有的是乳酸,有的是酒精和二氧化碳。(2)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,绝大部分随血液进入肝脏,在肝细胞中转变成丙酮酸。丙酮酸可以氧化分解,也可以形成新的肝糖原或葡萄糖,少量的乳酸可通过血液循环到达肾脏,随尿液排出体外。细胞呼吸类型的判断方法在以C6H12O6为呼吸底物的情况下,CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据,总结如下:1.无CO2释放时,细胞只进行产生乳酸的无氧

7、呼吸,此种情况下,容器内气体体积不发生变化,如马铃薯块茎的无氧呼吸。2.不消耗O2,但产生CO2,细胞只进行产生酒精的无氧呼吸,此种情况下容器内气体体积增大,如酵母菌的无氧呼吸。3.当CO2释放量等于O2消耗量时,细胞只进行有氧呼吸,此种情况下,容器内气体体积不变化,但若将CO2吸收,可引起气体体积减小。4.当CO2释放量大于O2消耗量时,细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸,如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸,此种情况下,判断哪种呼吸方式占优势,可接以下步骤分析:(1)若=,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。(2)若,无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸,无氧呼吸占优势。(3)若,

8、有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸,有氧呼吸占优势。考向1以物质代谢过程图为信息载体,考查细胞呼吸的过程、场所、物质和能量变化1.(2018北京东城期末)下列关于细胞呼吸的叙述,正确的是()A.葡萄糖分解为丙酮酸需在有氧条件下进行B.无氧呼吸过程能产生ATP,但没有H的生成C.有氧呼吸过程中H在线粒体内膜与氧结合生成水D.若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞呼吸已经停止C答案答案C葡萄糖分解为丙酮酸在有氧无氧条件下均可进行,A错误;无氧呼吸第一阶段会产生少量ATP和H,B错误;有氧呼吸第三阶段是在线粒体内膜上进行的,有氧呼吸第一、二阶段产生的H与O2结合生成H2O,C正确;若细胞既不吸

9、收O2也不放出CO2,此时细胞可进行产生乳酸的无氧呼吸,D错误。2.下图所示为H随化合物在生物体内代谢转移的过程,下列分析合理的是()A.过程发生在核糖体上,水中的H只来自NH2B.在缺氧的情况下,过程中不会发生脱氢反应C.M物质应该是丙酮酸,过程不会发生在线粒体中D.在氧气充足的情况下,、过程发生在线粒体中C答案答案C分析图形可知,过程为氨基酸脱水缩合,发生在核糖体上,水中的H来自NH2和COOH,A错误;过程为细胞呼吸第一阶段,在缺氧的情况下,也会发生脱氢反应,B错误;M物质是丙酮酸,过程是无氧呼吸第二阶段,发生在细胞质基质中,C正确;过程是有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体中,过程发生在细胞

10、质基质中,D错误。考向考向2以实验分析或曲线分析的形式以实验分析或曲线分析的形式,考查呼吸方式的判断考查呼吸方式的判断3.(2017北京平谷期末)如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为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.氧浓度为a时,最适于贮藏该植物器官B.氧浓度为b时,无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍C.氧浓度为c时,无氧呼吸最弱D.氧浓度为d时,有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等答案答案B氧浓度为a时,植物只进行无氧呼吸,会产生大量的酒精,因此氧浓度为a时不适于贮藏该植物器官,故A错误;氧浓度为b时,无氧呼吸消耗葡萄糖的量为(8-3)2=2.5,

11、而有氧呼吸消耗葡萄糖的量为36=0.5,可见该浓度下,无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍,故B正确;氧浓度为c时,植物既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,氧浓度为d时无氧呼吸最弱,为0故C错误;氧浓度为d时,植物只进行有氧呼吸,故D错误。4.将一份刚采摘的新鲜蓝莓用高浓度的CO2处理48h后,贮藏在温度为1的冷库内。另一份则始终在1的冷库内贮藏。从采后算起每10天取样测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量,计算二者的比值得到下图所示曲线。下列结论不正确的是()A.比值大于1,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸B.第20天对照组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组C.第40天对照组蓝莓有氧呼吸

12、比无氧呼吸消耗的葡萄糖多D.贮藏蓝莓前用CO2短时处理,能抑制其在贮藏时的无氧呼吸答案答案C有氧呼吸氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等,无氧呼吸不吸收氧气只释放二氧化碳。CO2释放量和O2吸收量的比值大于1,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,A正确;分析题图曲线知,第20天,对照组CO2释放量和O2吸收量的比值大于CO2处理组,说明对照组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组,B正确;分析题图曲线知,第40天,对照组CO2释放量和O2吸收量的比值接近2,设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y,则有关系式(6x+2y)6x2,解得xy13,无氧呼吸消耗的葡萄糖多,C错误;分析题图曲

13、线知,储藏蓝莓前用CO2短时处理,能抑制其在贮藏时的无氧呼吸,D正确。突破突破2 2影响细胞呼吸的因素及其应用影响细胞呼吸的因素及其应用1.影响细胞呼吸的外部因素分析项目温度氧气浓度水分影响原理影响酶活性决定呼吸类型和强度自由水含量较高时呼吸旺盛坐标曲线实践应用在零上低温下贮藏蔬菜、水果;在大棚蔬菜的栽培过程中,增加昼夜温差以减少有机物的消耗,提高产量常利用降低氧的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间贮藏作物种子时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗2.植物组织细胞呼吸速率的测定(1)测定植物组织细胞呼吸速率的指标:植物呼吸作用吸收O2,释放CO2,CO

14、2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。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。(2)条件:整个装置必须遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。(3)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置及所测材料进行消毒处理。(4)为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测定的生物材料灭活(将种子煮熟),其他条件均不变。(1)图中点的含义(AB=BC):Q点:只进行无氧呼吸;P点及其以后:只进行有氧呼吸;O2浓度为C时:有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等,有氧呼吸消耗的葡萄糖量等于无氧呼吸消耗的葡萄糖量的1/3;R点:释放的CO2量最少,此条件

15、最有利于蔬菜的储存。细胞呼吸曲线的识别技巧(2)图中线的含义:两种呼吸方式同时存在的区段是QRP;QR区段CO2生成量急剧减少的原因是随着O2浓度增加,无氧呼吸受到抑制;T点之前引起曲线发生变化的因素是O2浓度,T点之后限制因素为温度等外在因素和酶等内在因素。根据区域OQP的面积表示无氧呼吸产生的CO2量,可画出无氧呼吸产生的CO2量随O2浓度变化的曲线为QBE。1.(2018北京海淀第一学期期末)细胞内的磷酸果糖激酶(酶P)催化下列反 应:果 糖-6-磷 酸+A T P果糖-1,6-二磷酸+ADP,这是细胞有氧呼吸第一阶段的重要反应。下图为高、低两种ATP浓度下酶P与果糖-6-磷酸浓度的关系

16、。下列叙述不正确的 是()考向考向1以曲线模型为信息载体以曲线模型为信息载体,考查影响细胞呼吸的因素考查影响细胞呼吸的因素A.细胞内酶P催化的反应发生在细胞质基质中B.一定范围内,果糖-6-磷酸浓度与酶P活性呈正相关C.低ATP浓度在一定程度上抑制了酶P的活性D.酶P活性受到有氧呼吸产物ATP的反馈调节答案答案C由题意可知,细胞内酶P催化的反应是细胞有氧呼吸第一阶段的重要反应,所以该反应发生在细胞质基质中,A正确;由图可知,一定范围内,果糖-6-磷酸浓度与酶P活性呈正相关,B正确;由图可知,低ATP浓度下,酶P活性随果糖-6-磷酸浓度增大而升高至出现最大值,比高ATP浓度下更快达到同一最大值,

17、说明低ATP浓度在一定程度上促进了酶P的活性,C错误;由图可知,高ATP浓度下,酶P活性随果糖-6-磷酸浓度增大而升高至出现最大值,比低ATP浓度下增速小,所以酶P活性受到有氧呼吸产物ATP的反馈调节,D正确。2.以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的 变 化,下 列 相 关 叙 述 不 正 确 的 是()A.甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点B.甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的D点C.甲图的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生答案答案B甲图中氧浓度为a时,细胞只释放CO2不吸收O2,说明细胞只进行无氧呼吸,对应

18、乙图中的A点;甲图中氧浓度为b时,CO2的释放量远远大于O2的吸收量,说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,且无氧呼吸强度大,应在乙图中的AC段之间;贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(甲图中的c)对应的氧浓度情况;氧浓度为d时,CO2释放量与O2的吸收量相等,细胞只进行有氧呼吸,因此没有酒精产生。考向考向2以实验分析的形式以实验分析的形式,考查影响细胞呼吸的因素考查影响细胞呼吸的因素3.(2017北京东城期末)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中,经过一段时间处理后,测定根对某种无机盐离子的相对吸收量。培养条件及实验结果如表。编号培养瓶中气体温

19、度()离子相对吸收量(%)1空气171002氮气17103空气328下列相关叙述中,不正确的是()A.有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B.有氧条件下温度升高,幼根对该离子相对吸收量增加C.在第2组条件下,幼根细胞吸收该离子所需能量来自无氧呼吸D.1、2组幼根吸收该无机盐离子的方式分别是主动运输和协助扩散答案答案D第1组和第2组对比说明,有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收,A正确;第1组和第3组对比说明,幼根对该离子的吸收与温度的变化有关,温度较高时,离子相对吸收量较大,B正确;氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子,需要无氧呼吸供能,C正确;第1组和第2组对比说明,氮气环境不利于该植物幼

20、根对该离子的吸收,据此推不出幼根吸收该无机盐离子的方式不同,D错误。4.为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响,设四组盆栽甜樱桃,其中一组淹入清水,其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液,保持液面高出盆 土 表 面,每 天 定 时 测 定 甜 樱 桃 根 有 氧 呼 吸 速 率,结 果 如 图。下 列 说 法正确的是()A.樱桃根细胞无氧呼吸生成CO2的场所是线粒体B.图中A、B、C三点,在单位时间内与氧结合的还原氢最多的是点CC.淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用D.实验过程中可以改用CO2的产生量作为检测有氧呼吸速率的指标答案答案C樱桃根细胞无氧呼吸生成CO2的场所是细胞

21、质基质,有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体,A错误;图中A、B、C三点,在单位时间内与氧结合的还原氢最多的是点A,B错误;由图示可见KNO3浓度越高,有氧呼吸速率越强,说明淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用,C正确;植物有氧呼吸和无氧呼吸都可以产生CO2,所以实验过程中不可以改用CO2的产生量作为检测有氧呼吸速率的指标,D错误。突破突破3 3实验实验探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式1.实验原理2.实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。(2)检测CO2的产生,装置如图所示。(3)检测酒精的产生:自B、D中各取2mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支

22、试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液振荡并观察溶液的颜色变化。3.实验现象条件澄清石灰水的变化1、2两试管的变化甲组变混浊快无变化乙组变混浊慢出现灰绿色4.实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下产生CO2多而快,在无氧条件下产生酒精,还产生少量CO2。运用液滴移动情况探究细胞呼吸方式的方法(1)欲确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图所示(以发芽种子为例):实验现象结论装置1液滴装置2液滴不动不动只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有

23、氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸(2)实验结果预测和结论(见下表):考向以实验分析的形式考向以实验分析的形式,考查细胞呼吸方式的实验探究与分析考查细胞呼吸方式的实验探究与分析1.为了探究酵母菌的呼吸作用类型,某同学设置了如下图所示的实验方案。下 列 说 法 中,正 确 的 是()A.甲组探究酵母菌的有氧呼吸,乙组探究酵母菌的无氧呼吸B.加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的水分C.甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊,乙组混浊程度更大D.乙组B瓶封口放置一段时间后,还要确保瓶内有足够的O2A答案答案A由图可知,甲组探究酵母菌的有氧呼吸,乙组探究酵母菌的无氧呼吸,A正确;加入质量分数为10%的

24、NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2,以防止其对实验的干扰,B错误;甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊,由于甲组酵母菌进行有氧呼吸,产生的CO2多,所以甲组混浊程度更大,C错误;乙组B瓶封口放置一段时间,目的是让酵母菌将瓶内的O2消耗完,防止其对实验造成干扰,D错误。2.下图是探究活的酵母菌呼吸作用的实验装置图。装置中底物(葡萄糖)充足且温度适宜。A、B表示着色液滴,可随容器中气体量的变化而发生移动。下列现象不可能发生的是()A.A不动而B右移B.A左移而B不动C.A左移B右移D.A不动B不动D答案答案D如果A不动说明没有气体的消耗,酵母菌不进行有氧呼吸,B右移说明酵母菌进行呼吸作用时CO2释放量大于氧气消耗量,综上分析,满足此种情况的是酵母菌只进行无氧呼吸,A正确;A左移说明有气体(O2)的消耗,即酵母菌进行了有氧呼吸,B不动说明消耗气体(O2)的量与产生气体(CO2)的量相同,满足此情况的是酵母菌只进行有氧呼吸,B正确;如果A左移,说明有气体(O2)的消耗,即酵母菌进行有氧呼吸,B右移说明消耗气体(O2)的量小于产生气体(CO2)的量,满足此情况的是酵母菌同时进行有氧和无氧呼吸,C正确;如果A不动说明没有气体的消耗,只进行无氧呼吸,B不动说明消耗气体(O2)的量与产生气体(CO2)的量相同,此时只进行有氧呼吸,这种现象是不可能发生的,D错误。核心构建核心构建