第四节从化学能到生物能 一 细胞呼吸的主要场所 线粒体1 写出图中标号的结构名称 1 2 3 4 2 写出下列结构中含有的化学成分 3 中分布着 少量的 4 上分布着 3 线粒体的功能 外膜 内膜 基质 嵴 与有氧呼吸有关的酶 DNA和RNA 与有氧呼吸有关的酶 有氧呼吸的主要场所 点拨 线粒体内膜向内折叠形成嵴 扩大了内膜的面积 有利于附着更多的酶 有利于有氧呼吸的进行 二 细胞呼吸的类型1 有氧呼吸 1 过程 2 反应式 点拨 1 线粒体是进行有氧呼吸的主要场所 但原核生物无线粒体 仍能进行有氧呼吸 2 有氧呼吸三个阶段均释放能量 第三阶段释放的能量最多 2 无氧呼吸 1 场所 2 生成物 或 3 反应式 产物为酒精 产物为***酸 点拨 1 无氧呼吸释放的能量少 因为还有大部分能量储存在酒精或***酸中 2 不同生物的无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同 细胞质基质 酒精和二氧化碳 ***酸 思维判断 1 有氧呼吸的酶全部存在于线粒体中 分析 真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体 因此其相关的酶存在于细胞质基质 线粒体基质和线粒体内膜中 2 无氧呼吸对生物体都有害 分析 有的生物只能进行无氧呼吸 通过无氧呼吸获得生命活动所需的能量 进行有氧呼吸的生物也可以进行短时间的无氧呼吸 但长时间进行无氧呼吸会对机体造成危害 3 有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸 分析 无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳或***酸 只有有氧呼吸的产物中有水 4 人的成熟红细胞无线粒体 不产生ATP 分析 人的成熟红细胞无线粒体 但可通过无氧呼吸产生ATP 5 保存蔬菜水果时为了降低有机物的消耗应放在完全无氧的环境中 分析 生物体各项生命活动需要的能量来自细胞呼吸 无氧时 细胞呼吸消耗大量有机物 而且产生的酒精对蔬菜水果也有一定的***害作用 故应在低氧环境下保存蔬菜水果 有氧呼吸和无氧呼吸的过程1 过程图解 2 分析 1 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***酸还原为C2H5OH和CO2或***酸 2 有氧呼吸中H2O既是反应物 又是生成物 且生成的H2O中的氧全部来自O2 3 有氧呼吸中氧元素的来源和去路 3 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 主要在线粒体中进行 在细胞质基质中进行 氧气 多种酶 无氧气 多种酶 葡萄糖彻底氧化分解 生成CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底 生成***酸或酒精和CO2 释放大量能量 释放少量能量 受O2和温度等因素的影响 有氧气存在时 无氧呼吸受抑制 二者第一阶段反应完全相同 并且都在细胞质基质中进行 二者的本质都是氧化分解有机物 释放能量 高考警示钟 1 真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸 如蛔虫细胞 哺***动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸 2 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 硝化细菌等 典例训练1 2011 海南高考 细胞内糖分解代谢过程如图 下列叙述错误的是 A 植物细胞能进行过程 和 或者过程 和 B 真核细胞的细胞质基质中能进行过程 和 C 动物细胞内 过程 比过程 释放的能量多D ***酸菌细胞内 过程 产生 H 过程 消耗 H 解题指南 1 知识储备 1 掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程 2 明确不同细胞呼吸作用的代谢产物 2 解题思路 首先明确图中 为有氧呼吸过程 为无氧呼吸过程 然后联系细胞呼吸过程的各阶段产物得出答案 解析 选B 植物细胞可以进行无氧呼吸产生酒精和CO2 某些植物*** 如马铃薯块茎 甜菜块根 可以产生***酸 真核细胞的细胞质基质中能进行有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸 因此能进行过程 不能进行过程 有氧呼吸第三阶段释放的能量最多 过程 为第二 三阶段 释放的能量多于过程 ***酸菌无氧呼吸产生***酸 第一阶段产生 H 第二阶段消耗 H 变式训练 如图表示真核生物细胞呼吸的部分过程 可在细胞质基质中发生的是 A B C D 解析 选B 是有氧呼吸第二 三阶段 发生在线粒体中 和 表示两种类型的无氧呼吸 均发生在细胞质基质中 可表示第一阶段ATP的合成 发生在细胞质基质中 影响细胞呼吸的因素及在农业上的应用 最适温度时 细胞呼吸最强 超过最适温度呼吸酶活性降低 甚至变性失活 细胞呼吸受抑制 低于最适温度酶活性下降 细胞呼吸受抑制 低温下贮存蔬菜 水果 夜间适当降温提高大棚蔬菜产量 O2浓度低时 无氧呼吸占优势 随O2浓度增大 无氧呼吸逐渐被抑制 有氧呼吸不断加强 O2浓度达到一定值后 随O2浓度增大 有氧呼吸不再加强 受呼吸酶数量等因素的影响 蔬菜 水果的保鲜 医用 创可贴 从化学平衡的角度分析 CO2浓度增大 呼吸速率下降 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 低氧高CO2条件下保存蔬菜 水 干燥的种子有利于贮藏 技巧点拨台 细胞呼吸的曲线识别技巧 1 钟 型曲线 典型的酶促反应曲线 影响该曲线变化的因素是温度 pH 2 下降型曲线 呼吸反应速率逐渐减缓 一般受生成物含量的影响 随生成物的增多而减缓 如CO2浓度 3 上升型曲线 呼吸反应速率逐渐加快 一般受反应物含量的影响 随反应物的增多而增加 如含水量 典例训练2 溴麝香草酚蓝水溶液是一种指示剂 较低浓度的CO2使其由蓝变绿 较高浓度的CO2使其由蓝变绿再变黄 一实验小组用图示的实验装置 在25 条件下 多次进行如下操作 打开阀门A和B 推注射器1的活塞 然后关闭A和B 一段时间后 拉注射器2的活塞 促进两个瓶中的气体流动 观察溴麝香草酚蓝水溶液的变***况 阀门A和B关闭时 整个装置是密封的 请完成下列问题 1 此实验的目的是探究25 条件下 2 如果向有苹果的瓶中注入一定量的N2 一段时间后溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿 这种情况下苹果的代谢特点是 3 当向有苹果的瓶内注入的氮气很少或很多时 溴麝香草酚蓝水溶液都将会变黄 其原因是 向有苹果的瓶内注入的氮气很少时 向有苹果的瓶内注入的氮气很多时 4 此实验结果可在实际生活中用于 解题指南 1 考查实质 有苹果的瓶内氧气浓度不同 苹果细胞呼吸的方式不同 2 解题关键 明确当有苹果的瓶内N2量少时 O2较多 苹果主要进行有氧呼吸 产生大量CO2 当瓶内N2量多时 O2较少 苹果主要进行无氧呼吸 也会产生较多的CO2 解析 打开阀门A和B 推注射器1的活塞 然后关闭A和B 可以更新装置中的空气 因此可知此实验的目的是探究25 条件下氧气浓度对苹果呼吸作用的影响 溴麝香草酚蓝水溶液是一种指示剂 较低浓度的CO2使其由蓝变绿 如果向有苹果的瓶中注入一定量的N2 一段时间后溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿 则说明细胞呼吸弱 当向瓶内注入的氮气很少时 氧气浓度很高 苹果有氧呼吸强 放出的CO2多 当向瓶内注入的氮气很多时 氧气浓度很低 苹果无氧呼吸强 放出的CO2也较多 所以溴麝香草酚蓝水溶液也将会变黄 以上实验说明苹果 或其他水果或粮食等 贮藏时 应适当控制环境中氧气的浓度 并不是氧气浓度越低越好 答案 1 氧气浓度对苹果呼吸作用的影响 2 细胞呼吸弱 3 有苹果的瓶内氧气浓度很高 苹果有氧呼吸强 放出的CO2多 有苹果的瓶内氧气浓度很低 苹果无氧呼吸强 放出的CO2也较多 4 苹果 或其他水果或粮食等 贮藏时 适当控制环境中氧气的浓度 变式训练 蔬菜和水果长时间贮藏 保鲜所需要的条件应为 A 低温 干燥 低氧B 低温 湿度适中 低氧C 高温 干燥 高氧D 高温 湿度适中 高氧 解析 选B 一般在贮藏植物时要尽可能降低植物的呼吸作用 以减少有机物的消耗 而植物的呼吸作用主要与温度及氧气浓度有关 因此在低温和低氧的情况下有利于减弱植物的呼吸作用以减少有机物的消耗 对于一般的种子 如小麦 玉米等可以在干燥的条件下贮藏 尽量降低水分含量 以减弱种子的呼吸作用 但对于蔬菜和水果则不同 它们本身就含有很多水分 如果在干燥条件下贮藏 水分散失过多 细胞会失水而死亡 因此要有适中的湿度才能保鲜 变式备选 将水果放在密封的地窖里 可以保存较长时间 地窖影响水果代谢的原因是 A 温度恒定 水果抵抗病虫害的能力强B 温度适宜 水分容易保持C 黑暗无光 不易引起早熟D 二氧化碳浓度增加 抑制呼吸作用 解析 选D 地窖中通风差 二氧化碳浓度高能够抑制水果细胞的呼吸作用 主要是抑制有氧呼吸 减少有机物的消耗 光合作用与有氧呼吸的关系1 区别 无机物有机物 有机物无机物 光能化学能 储能 化学能ATP中活跃的化学能 热能 放能 合成有机物 储存能量 分解有机物 释放能量 供细胞利用 叶绿体 活细胞 主要在线粒体 只在光下进行 有光 无光都能进行 2 联系 1 物质方面 C CO2 CH2O C3H4O3CO2O H2OO2H2OH H2O H CH2O H H2O 2 能量方面 光能ATP中活跃化学能 CH2O 热能ATP中活跃化学能各项生命活动 暗反应 呼吸 呼吸 光反应 呼吸 3 光合速率与呼吸速率 1 曲线 2 曲线解读 呼吸速率 可用黑暗实验装置中CO2增加量 O2减少量或有机物减少量表示 净光合速率 用有光条件下实验装置中O2增加量 CO2减少量或有机物增加量来表示 3 净光合速率和真正光合速率的判定方法 若为坐标曲线形式 当光照强度为0时 CO2吸收值为0 则为真正 实际 光合速率 若是负值则为净光合速率 若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值 则为净光合速率 有机物积累量一般为净光合速率 制造量一般为真正 实际 光合速率 技巧点拨台 图解细胞内与细胞外气体的交换过程 1 光合作用速率大于细胞呼吸速率 叶绿体产生的O2的去向 供给线粒体 释放到叶片外 叶绿体需要的CO2的来源 线粒体产生 外界吸收 过程如图1所示 2 光合作用速率等于细胞呼吸速率 叶绿体产生的O2供给线粒体进行细胞呼吸 线粒体产生的CO2供给叶绿体进行光合作用 叶片与外界环境不进行气体交换 过程如图2所示 3 光合作用速率小于细胞呼吸速率 叶绿体产生的O2全部供给线粒体利用 线粒体产生的CO2除供给叶绿体利用外 其余释放到叶片外 过程如图3所示 4 不进行光合作用 只进行细胞呼吸 叶片从外界吸收O2 释放CO2 过程如图4所示 典例训练3 2012 聊城模拟 将某绿色植物放在特定的实验装置中 研究温度对光合作用和细胞呼吸的影响 其他实验条件都是理想的 实验以CO2的吸收量与释放量为指标 实验结果如表所示 单位 mg h 下面对该表数据分析正确的是 A 昼夜不停地光照 在35 时该植物不能生长B 昼夜不停地光照 在20 时该植物生长得最快C 每天光照12小时 20 时该植物积累有机物最多D 每天光照12小时 30 时积累的有机物是10 时的2倍 解题指南 1 知识储备 光照下吸收CO2代表的是净光合作用速率 黑暗中释放的CO2代表的是细胞呼吸速率 实际光合速率等于二者的和 2 解题关键 昼夜不停地光照时只比较净光合作用速率 每天光照12小时时 需将净光合作用速率减去呼吸作用速率 解析 选C 由于光照下吸收CO2代表的是净光合作用速率 黑暗中释放的CO2代表的是细胞呼吸速率 实际光合速率等于二者的和 通过计算和分析知 在35 时由于有净光合作用速率 昼夜不停地光照 该植物能生长 昼夜不停地光照 在25 时该植物生长得最快 每天光照12小时 10 时积累的有机物是30 时的2倍 变式训练 绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系 如图表示两者之间的部分关系 下列相关分析中 错误的是 A 过程中发生的能量变化是光能转变成活跃的化学能B 阳光下正常生长的植物迅速移入暗室 X物质含量增加C 过程中能使ADP含量增多的是 过程D 图中 过程进行的部位是细胞质基质 解析 选C 由图分析知 过程表示光合作用过程 水的光解过程中发生的能量变化是光能转变成活跃的化学能 阳光下正常生长的植物迅速移入暗室 X C3 物质含量增加 过程中能使ADP含量增多的是 过程都消耗ADP产生ATP 实验变量的确定与控制 酵母菌在不同条件下的呼吸作 案例 如图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置 某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况 材料用具 保温桶 500mL 温度计 活性干酵母 质量浓度为0 1g mL的葡萄糖溶液 棉花 石蜡油 实验假设 酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多 1 取A B两装置设计实验如下 请补充表中内容 2 B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是 这是控制实验的 变量 3 要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量 还需要增加一个C装置 请写出C装置的实验步骤 4 实验预期 在适宜条件下实验 30分钟后记录实验结果 若装置A B C温度大小关系是 用 表示 则假设成立 命题人透析 1 分析影响 呼吸产热 的因素找准 变量 氧气影响呼吸产热 据实验的假设可知 不同的条件是 有氧 与 无氧 确定 有无氧气 是实验的自变量 实验过程中必须加以控制 从表中给予的步骤可以确定 B装置中步骤三 加入石蜡油 铺满液面 的目的是隔绝空气中的氧气 也就是说B装置是控制无氧的环境 以观察实验中能量释放情况 所以A装置是用于观察有氧条件下呼吸作用释放能量的情况 方法步骤三中应该不加入石蜡油 以便空气能与溶液中的酵母菌接触 溶液的量 细胞的数量对产热量的影响 葡萄糖溶液的量和酵母菌细胞的数量是本实验的无关变量 同样能影响产热的多少 这些对于实验结果有影响的因素 都要严格控制 因此实验组和对照组加入的葡萄糖溶液浓度和体积要一致 方法步骤二中加入的干酵母的量要相同 避免无关变量对实验结果的干扰 变量 随实验目的改变而改变 测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量 呼吸作用 就成了实验的自变量 装置中酵母菌是可以进行呼吸作用的 那么需要设置的C装置当然就应该是不进行呼吸作用的 与B装置相比 方法步骤二中不加入活性干酵母或加入10g无活性干酵母 其余的操作都应该与B装置保持相同 2 煮沸 是灭菌还是除氧 据题中信息 B装置对葡萄糖溶液进行了煮沸处理 煮沸容易让我们联想到是为了除去溶液中的杂菌 如果是以此为目的 A B两装置应进行同样的操作 否则实验变量不惟一 因此 B装置煮沸是为了去除葡萄糖溶液中的氧气 保证初始状态下酵母菌就能在无氧条件下进行呼吸 标准答案 1 不加入石蜡油 加入10g活性干酵母 2 去除氧气自 3 加入240mL煮沸后***的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母或加入10g无活性干酵母 4 A B C 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现 10g 活性 2 第一个空必须体现 氧气 3 必须体现 240mL 煮沸后*** 不加入活性干酵母 或 加入10g无活性干酵母 二答其一都对 失分案例 1 错答成 加入石蜡油 铺满液面 错答成 加入10g无活性干酵母 2 错答成 杀菌 或 去除气体 第二问错答成 无关 3 错答成 加入240mL的葡萄糖溶液 错答成 加入10g活性干酵母 4 错答为 C B A 1 有氧呼吸全过程的三个阶段中 相同的产物是 A ATPB H2O和CO2C H2O和***酸D ***酸和ATP 解析 选A 有氧呼吸的第一阶段产生 H ***酸和能量 第二阶段产生 H CO2和能量 第三阶段产生H2O和能量 三个阶段产生的能量均有一部分转移到ATP中贮存 因此有氧呼吸全过程的三个阶段中相同的产物是ATP 2 无氧呼吸与有氧呼吸相比 下列叙述肯定不正确的是 A 需酶参与B 能释放CO2C 是一个逐步释放能量的过程D 能生成大量的ATP 解析 选D 无氧呼吸与有氧呼吸在细胞内均是一个逐步释放能量的过程 但有氧呼吸比无氧呼吸产生的能量多 3 2012 淄博模拟 关于有氧呼吸的过程 以下叙述正确的是 A 全过程必须有氧参与 并且始终在线粒体中进行B 第一阶段是葡萄糖分解成***酸 产生大量的 H 和ATPC 第二阶段是***酸分解成CO2和H2O 产生少量的 H 和ATPD 第三阶段是 H 和氧结合产生水 同时生成大量的ATP 解析 选D 有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行 第二 三阶段在线粒体中进行 只有第三阶段需要氧气 A错误 第一阶段产生少量ATP和 H B错误 第二阶段是***酸分解成CO2 产生少量的 H 和ATP C错误 4 进行细胞呼吸的生物体 最重要的结果是 A 把ADP转化成ATPB 把ATP转化成ADPC 合成葡萄糖D 产生CO2和H2O 解析 选A 细胞呼吸的重要意义是为生物体的各项生命活动提供能量 即分解有机物释放能量贮存在ATP中 5 如图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径 酶1 酶2和酶3依次分别存在于 A 线粒体 线粒体和细胞质基质B 线粒体 细胞质基质和线粒体C 细胞质基质 线粒体和细胞质基质D 细胞质基质 细胞质基质和线粒体 解析 选C 由图分析可知酶1 酶2和酶3依次分别存在于细胞质基质 线粒体和细胞质基质 6 如甲图为不完整的呼吸作用示意图 乙图为线粒体结构模式图 请据图回答 1 甲图中X代表的物质是 E代表的物质可能是 2 甲图中有氧呼吸的途径是 其中产生能量最多的是 阶段 填字母 3 甲图中C D阶段发生的场所依次对应于乙图中的 填序号 4 A阶段与E物质产生阶段的反应属于 写出有关的反应式 5 叶绿体中产生的氧气进入到相邻细胞中被利用的过程中 氧气分子通过的生物膜共有 层 通过这些膜的方式是 解析 由图分析可知乙图中的 是线粒体内膜 是线粒体基质 是线粒体外膜 甲图中的A C D分别代表了细胞呼吸第一阶段反应 有氧呼吸第二阶段反应 在线粒体基质中进行 有氧呼吸第三阶段反应 在线粒体内膜上进行 有氧呼吸第三阶段释放的能量最多 图中的X应为***酸 E为酒精和二氧化碳 叶绿体中产生的氧气通过自
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