第15讲细胞呼吸.docx
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第15讲细胞呼吸
第15讲细胞呼吸
走进高考第一关：
教材关
合作梳理知识体系
一、有氧呼吸概念：
指细胞在①________的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生②________,同时释放③______________的过程
场所：
④________________________
过程
第一阶段：
第二阶段：
第三阶段：
总反应式：
⑤______________________________
能量：
1molC6H12O6彻底氧化分解
2870kJ1161kJ→ATP其余→热能散失
二、无氧呼吸概念：
指细胞在⑥________条件下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物，分解为⑦____________，同时释放⑧____________的过程
场所：
⑨______________
过程第一阶段：
第二阶段：
2C3H6O3
总反应式：
C6H12O6酶10________（高等植物、酵母菌等）
11________（人和高等动物及某些植物的某些器官如12________）
能量：
（以产生乳酸为例）
1molC6H12O6196.65kJ61.08kJATP其余热能散失
三、呼吸作用的意义13______________________________
14______________________________
自我校对：
①O2②CO2和H2O③大量能量④细胞质基质和线粒体⑤C6H12O6+6O2+6H2O酶6CO2+12H2O+能量⑥无氧⑦不彻底的氧化产物⑧少量能量⑨细胞质基质⑩2C2H5OH+2CO2+能量112C3H6O3+能量12马铃薯块茎、甜菜块根13为生命活动提供能量14为体内其他化合物的合成提供原料
解读高考第二关：
考点关
考点1有氧呼吸的过程
怎样理解和认识有氧呼吸的过程？
在有氧呼吸的过程中，葡萄糖分子并不像燃烧那样一下子就氧化生成二氧化碳和水，而是要经过一系列复杂的化学反应逐步氧化分解。
有氧呼吸的全过程可分为三个阶段：
如下图。
我们应当从物质变化、能量变化、发生场所等方面来具体把握每一阶段的特点。
第一阶段：
葡萄糖无氧酵解（简称为糖酵解）
1.从物质变化方面看：
一分子葡萄糖（C6H12O6）分解成2分子丙酮酸（C3H4O3），并且发生氧化（脱氢），产生4个［H］。
2.从能量变化方面看：
由于葡萄糖初步分解，故释放能量少，形成2分子ATP。
3.从上图可以看出，这一阶段不是在线粒体而是在细胞质的基质中进行。
（2ATP）
第二阶段：
丙酮酸氧化（脱氢）脱羧（生成CO2）
1.从物质变化方面看：
2分子丙酮酸分解（需要6H2O参与反应）产生6分子CO2，同时脱下20个［H］。
2.从能量变化看：
释放少量能量，形成2分子ATP。
3.这一步发生在线粒体的基质中，要有大量相关的酶参与催化。
反应式如下：
第三阶段：
水的生成
1.从物质变化方面看：
前两个阶段脱下的24［H］经过一系列物质的传递与6分子O2结合成12分子H2O。
2.从能量变化看：
在氧化氢的过程中，释放大量能量，形成34分子ATP。
3.这一阶段发生在线粒体的内膜。
该阶段产能多。
反应式如下：
，因此，呼吸作用的总反应式为：
例析1-1（2008·上海生物，12）1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m，其中40%用于ADP转化为ATP，若1个高能磷酸键所含能量为n，则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为（）
A.2n/5m
B.2m/5n
C.n/5m
D.m/5n
解析：
由题干信息知：
1个葡萄糖分子有氧呼吸产生的能量中用于ADP转化成ATP为40%m，而1个高能磷酸键所含能量为n，40%m的能量可产生ATP分子数为2m/5n。
答案：
B
例析1-2（2010·潍坊质量检测）使人吸入有放射性的18O2，检验其体内代谢物质，在下列哪项中能找到18O（）
A.丙酮酸
B.二氧化碳
C.三磷酸腺苷
D.尿液和汗液
解析：
人体吸入的O2直接与有氧呼吸第一、二阶段产生的［H］结合生成H2O并放出大量能量，所以会在排出的尿和汗液的水中找到放射性氧的存在。
而此阶段的水也可用于有氧呼吸的第二阶段，即丙酮酸和水共同产生CO2和［H］的过程，所以有氧呼吸产生的CO2中也可检测到放射性氧的存在。
答案：
BD
互动探究1-1
有氧呼吸全过程的三个阶段中，相同的产物是（）
A.CO2
B.H2O
C.［Ｈ］
D.ＡＴＰ
解析：
首先考虑有氧呼吸过程中三个阶段的特点、产物，才能正确选择。
有氧呼吸全过程分为三个阶段，第一阶段由C6H12O6生成丙酮酸，同时产生少量的［H］和ATP；第二阶段是丙酮酸彻底分解生成CO2，同时产生［H］和少量ATP；第三阶段是前两个阶段产生的［H］传递给氧生成水，同时产生大量ATP的过程。
从上述分析中就可以明确三个阶段中相同的产物是ATP。
答案：
D
互动探究1-1右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：
酶1、酶2和酶3控制的过程分别是有氧呼吸的第一阶段，有氧呼吸第二、三阶段和无氧呼吸，这三个过程发生的场所依次是细胞质基质、线粒体和细胞质基质。
答案：
C
互动探究1-2在活细胞中1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸的反应错误的是（）
A.既可以在原核细胞中进行，也可以在真核细胞中进行
B.既可以在线粒体中进行，也可以在细胞质基质中进行
C.既可以在有氧条件下进行，也可以在无氧条件下进行
D.既可以在有光条件下进行，也可以在无光条件下进行
解析：
题干所述：
有氧呼吸和无氧呼吸相同的第一步，可发生在所有类型的细胞中，和有无光线无关。
但此过程发生在细胞质基质，不能发生于真核细胞的线粒体内。
答案：
B
考点2有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析及比较
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
特别提醒：
（1）不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。
（2）原核生物无线粒体，有些原核生物仍可进行有氧呼吸。
（3）微生物的无氧呼吸也称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。
例析2-1将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液（细胞质基质）和沉淀物（含线粒体），把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。
下列叙述正确的是（）
A.甲试管中最终产物为CO2和H2O
B.乙试管中不发生反应
C.丙试管中有大量的ATP产生
D.丙试管中无CO2产生
解析：
甲试管中有细胞质基质，在加入葡萄糖、隔绝空气的条件下进行的是无氧呼吸，其产物为酒精和CO2。
乙试管中含线粒体（有氧呼吸的主要场所）和葡萄糖，但在隔绝空气的条件下无法进行呼吸作用。
丙试管中只进行酵母菌的无氧呼吸，产生酒精和CO2，但无氧呼吸产生ATP较少。
答案：
B
点评：
容易错选的原因是对有氧呼吸进行的条件理解不到位，酵母细胞内各种呼吸酶都是存在的，是否进行有氧呼吸关键是看是否有氧气，有氧气则丙酮酸可以进入线粒体继续进行彻底的分解，否则就在细胞质基质中进行不彻底的氧化分解，释放较少的能量。
在分析有氧呼吸和无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律（底物为葡萄糖时）：
不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸；
O2吸收量=CO2释放量只进行有氧呼吸；
O2吸收量＜CO2释放量两种呼吸方式同时进行，多余CO2来自无氧呼吸；
酒精量=CO2量只进行无氧呼吸；
酒精量＜CO2量两种呼吸方式同时进行，多余CO2来自有氧呼吸。
例析2-2有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示（两种细胞呼吸速率相等），在氧浓度为a时（）
A.酵母菌只进行无氧呼吸
B.2/3的葡萄糖用于无氧呼吸
C.1/3的葡萄糖用于无氧呼吸
D.酵母菌停止发酵
解析：
解答本题首先根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式，判断氧浓度为a时的无氧呼吸和有氧呼吸产生的CO2量，进而判断呼吸类型及其分解葡萄糖的比例。
酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2的摩尔数之比是11。
位于a点时酒精的产量是6mol，CO2的生成量也为6mol。
图中实际CO2的生成量为15mol，用CO2的总生成量减去无氧呼吸产生CO2的量，等于有氧呼吸产生CO2的量（15mol-6mol=9mol）。
有氧呼吸每消耗1mol的葡萄糖产生6molCO2，生成9molCO2则消耗了1.5mol的葡萄糖；无氧呼吸每消耗1mol葡萄糖产生2molCO2，生成6molCO2则消耗了3mol的葡萄糖。
因此，有氧呼吸与无氧呼吸共消耗了4.5mol葡萄糖，用于无氧呼吸的葡萄糖是3mol，占2/3。
答案：
B
互动探究2-1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：
酶1、酶2和酶3控制的过程分别是有氧呼吸的第一阶段，有氧呼吸第二、三阶段和无氧呼吸，这三个过程发生的场所依次是细胞质基质、线粒体和细胞质基质。
答案：
C
互动探究2-2下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（呼吸底物均为葡萄糖）。
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4倍
C.氧浓度为c时，无氧呼吸最弱
D.氧浓度为d时，CO2产生的场所只有线粒体
解析：
植物器官储藏应选择CO2释放总量最少时对应的氧浓度，如图中氧浓度c，A项错误；按有氧呼吸C6H12O6～6O2～6CO2，氧浓度为b时有氧呼吸消耗的葡萄糖为1/2mol，无氧呼吸按C6H12O6～2CO2,当释放CO2量8-3=5mol时，消耗葡萄糖量为5/2mol。
故氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5/2÷1/2=5倍，B项错误；氧浓度为d时，CO2释放总量与O2吸收量几乎相等，即此时几乎不进行无氧呼吸，C项错误。
答案：
D
考点3影响呼吸速率的因素及实践应用
1.内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量）
（1）不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
（2）同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。
（3）同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
2.环境因素
（1）温度
①呼吸作用在最适温度（25～35℃）时最强，超过最适温度，呼吸酶的活性降低甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受抑制。
②生产上常用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。
在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。
（2）O2的浓度
①在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。
②生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
（3）CO2浓度
从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。
（4）含水量
①在一定范
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