2024年高考生物一轮复习(新人教版) 第3单元 第3课时 细胞呼吸的方式和过程.docx
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1、第3课时细胞呼吸的方式和过程学习目标1.通过探究酵母菌的细胞呼吸方式,说出细胞呼吸类型(重点)。2.描述有氧呼吸的过程(重、难点)。考点一探究酵母菌细胞呼吸的方式1细胞呼吸(1)概念:是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放能量并生成ATP的过程。(2)类型:有氧呼吸和无氧呼吸。2探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)酵母菌是一类单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌,因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。(2)科学的研究方法对比实验设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验,也叫相互对照实验。(
2、3)实验过程及结果连接装置(甲为有氧呼吸实验装置,乙为无氧呼吸实验装置)注意B瓶应封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。实验结果和结论观察项目有氧呼吸装置无氧呼吸装置澄清石灰水出现混浊所需时间及混浊程度比较短且混浊程度较大长且混浊程度较小溴麝香草酚蓝溶液变色情况比较变黄且时间短变黄且时间长酸性重铬酸钾检验情况比较不变色由橙色变成灰绿色实验结论酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,产生大量的CO2酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸,无氧呼吸的产物有酒精,同时也产生少量的CO2(4)本实验为对比实验,分析各种变量:自变量为氧气的有无。因变量为CO2产生的速率;酒精产生的速率。CO2的鉴定:CO2
3、可使澄清石灰水变混浊,也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。酒精的鉴定:酒精与橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下发生化学反应,变成灰绿色。无关变量:温度、试剂用量等,要遵循等量原则。(1)源于必修1 P91:由于葡萄糖也能与酸性重铬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。(2)源于必修1 P92“科学方法”:对比实验中两组都是实验组,两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有(填序号)。探究酵母菌细胞呼吸的方式;鲁宾和卡门的同位素标记法实验;赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验;比较过氧化氢在不同条件下的分解。1配制酵母菌培养液时,必须将煮沸
4、的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入新鲜酵母菌,煮沸的目的是什么?提示一方面杀死葡萄糖溶液中的微生物,可以排除其他微生物对实验结果的影响,另一方面也可以排出溶液中的O2。2教材“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验装置中:为什么B瓶应封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶?提示消耗完B瓶中的O2,确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。1下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置,下列有关分析错误的是()A质量分数为10%的NaOH溶液能够吸收空气中的CO2B可用溴麝香草酚蓝溶液代替澄清的石灰水来检测呼吸产物CO2C与B瓶酵母菌相比,A瓶中酵母菌的细胞呼吸需要水的参与,而且也有水的生成DB瓶酵
5、母菌细胞呼吸产生的能量少,葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失答案D解析B瓶酵母菌进行的是无氧呼吸,其细胞呼吸产生的能量少,葡萄糖中的能量大部分储存在产物酒精中,D错误。2(2023河北唐县高三模拟)酸性重铬酸钾既能将酒精中的羟基氧化成羧基,也能将葡萄糖中的醛基氧化成羧基,因此酸性重铬酸钾溶液与酒精和葡萄糖都会出现由橙色变为灰绿色的颜色变化。在探究酵母菌无氧呼吸产物时,下列检测或鉴定不一定能成功的是()A可在B瓶中加入澄清石灰水检测CO2的产生B培养一段时间后,向A瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,观察颜色变化C可用斐林试剂检测葡萄糖是否消耗完D适当延长酵母菌培养时间,充分耗尽葡萄糖后再进行鉴定答案B解
6、析该装置的B瓶中可加入澄清石灰水,根据是否变混浊检测CO2的产生;培养一段时间后,从A瓶中取少许培养液,加入酸性重铬酸钾溶液,观察颜色变化来判断有无酒精产生;斐林试剂可检测葡萄糖的有无,故可用斐林试剂检测葡萄糖是否消耗完;酸性重铬酸钾既能将酒精中的羟基氧化成羧基,也能将葡萄糖中的醛基氧化成羧基,故应适当延长酵母菌培养时间,充分耗尽葡萄糖后再进行酒精的鉴定。考点二细胞呼吸的方式和过程1有氧呼吸(1)过程图解(2)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源和去向)(3)有氧呼吸过程的总结H是指NADH(还原型辅酶)。有氧呼吸过程中,水的利用发生在第二阶段,水的产生发生在第三阶段,氧的利用发生在第三阶段
7、,CO2的产生发生在第二阶段。因此,CO2中的氧来自葡萄糖和水,生成物水中的氧来自O2。有氧呼吸过程的三个阶段都释放能量,释放能量最多的是第三阶段。能产生H的步骤有第一、二阶段,产生的H能与氧气结合形成水,并释放大量能量。在有氧呼吸过程中H的转移途径为细胞质基质、线粒体基质到线粒体内膜;而NAD相反。2无氧呼吸(1)过程(2)不同生物无氧呼吸产物类型及原因3无氧呼吸与有氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸区别场所细胞质基质和线粒体细胞质基质条件氧气,多种酶无氧气,多种酶物质变化葡萄糖彻底氧化分解,生成CO2和H2O葡萄糖分解不彻底,生成乳酸或酒精和CO2能量变化释放大量能量,产生大量ATP释放少量能量
8、,产生少量ATP特点受O2和温度等因素的影响有氧气存在时,无氧呼吸受抑制联系二者第一阶段反应完全相同,并且都在细胞质基质中进行;本质都是氧化分解有机物、释放能量,产生ATP(1)源于必修1 P94“小字部分”:蛋白质、糖类和脂质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(2)源于必修1 P96“思维训练”:科学家就线粒体的起源,提出了一种解释:有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌,二者在共同繁衍的过程中,需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。有氧运动是指人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼,比如慢跑、骑自行车等。在有氧运动时,体内积存的糖分会被氧化而消耗,同时脂肪也会加快“燃烧”,
9、是健康的减肥方法,并且能增加心肺功能。无氧运动是肌肉在缺氧的状态下高速剧烈的运动,例如,举重、百米冲刺、摔跤等。无氧运动过后能增大肌肉和脂肪的比率,增加肌肉新陈代谢率,提高身体免疫力。两种运动过程中有氧呼吸和无氧呼吸的供能比例不同。1有氧呼吸与有机物在体外燃烧有什么不同?对生物体有何意义?提示(1)与体外燃烧相比,有氧呼吸过程温和,能量经过一系列的化学反应逐级释放;有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中,大部分以热能形式散失。(2)对生物体的意义:使有机物中的能量逐步转移到ATP中,逐步缓慢释放能量,保证有机物中的能量得到最充分的利用,而且有利于维持细胞的相对稳定状态。2“百米冲刺”后运
10、动员感觉肌肉酸胀乏力的原因是什么?提示在无氧运动中,肌细胞因氧气不足,要靠乳酸发酵来获取能量,因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢,所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。3无氧呼吸过程中能量的去路有哪些?提示(1)大部分储存在酒精或乳酸中。(2)释放的能量中大部分以热能形式散失。(3)释放的能量中少部分储存在ATP中。4若分解底物均为葡萄糖,则无氧运动中肌肉细胞CO2产生量大于O2消耗量,是否正确?为什么?提示不正确,由于人体细胞无氧呼吸不产生CO2,只有有氧呼吸才能产生CO2,因此肌肉细胞O2的消耗量都会与CO2的产生量相等。3下图为酵母菌和人体细胞呼吸流程图,下列叙述正确的是()A若用18O标记葡
11、萄糖,则物质a中会检测到18OB条件Y下,产生的物质a使溴麝香草酚蓝溶液变黄色C酵母菌产生物质b的场所有线粒体基质、细胞质基质D条件X下酵母菌细胞呼吸时,葡萄糖中的能量主要以热能形式散失答案C解析有氧呼吸过程中产生的水中的O来自O2,若用18O标记葡萄糖,则物质a(水)中不会检测到18O,A错误;条件Y为有氧条件,物质a为水,物质b为二氧化碳,二氧化碳才能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,B错误;物质b为二氧化碳,酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质,无氧呼吸产生二氧化碳的场所是细胞质基质,C正确;条件X为无氧条件,酵母菌细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分存留在酒精中,D错误。4下列有
12、关细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的叙述中,正确的是()A无氧呼吸时,葡萄糖中能量的主要去向是以热能形式散失B剧烈运动时,人体产生的CO2来自细胞质基质和线粒体基质C进行有氧呼吸的生物不一定具有线粒体D无氧呼吸过程中有H积累,有氧呼吸过程中没有H积累答案C解析无氧呼吸时,葡萄糖中的能量主要储存在酒精或乳酸中,释放的能量的主要去向是以热能形式散失,A错误;人体细胞只能通过有氧呼吸产生二氧化碳,而有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质,B错误;进行有氧呼吸的生物不一定具有线粒体,如蓝细菌,无线粒体,因有与有氧呼吸有关的酶,可进行有氧呼吸,C正确;无氧呼吸和有氧呼吸过程中都没有H积累,D错误。归纳总结细胞
13、呼吸的3点注意(1)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸,如蛔虫细胞、哺乳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,如蓝细菌、硝化细菌等,因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。(3)人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体;酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质。考点三细胞呼吸类型的判断及相关计算1判断细胞呼吸方式的三大依据2细胞呼吸反应中各物质量的比例关系(1)反应式有氧呼吸C6H12O66O26H2O6CO212H2O能量。无氧呼吸C6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2少量能量;C6H12O62C3H6O3(乳酸)少量能量。(2)
14、相关物质间量的比例关系有氧呼吸:C6H12O6O2CO2166。无氧呼吸:C6H12O6CO2C2H5OH122或C6H12O6C3H6O312。有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量:有氧呼吸需要的O2有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和34。产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量:无氧呼吸有氧呼吸31。欲确认某植物种子的细胞呼吸方式,应设置两套实验装置,如图所示:(1)装置1中加入NaOH溶液的目的是_,根据着色液滴移动的距离可测出呼吸作用消耗的氧气的体积。(2)装置2中着色液滴移动的距离代表呼吸作用_。(3)实验结果分析判定呼吸方式时,底物一般是葡萄糖。分
15、析如下:装置1装置2结果着色液滴左移着色液滴不动_着色液滴不动着色液滴右移_着色液滴左移着色液滴右移_着色液滴不动着色液滴不动_(4)为了排除环境因素对实验结果的干扰,需要设置对照实验,该对照组的设置方法是_。(5)若装置1、2中的着色液滴均左移,则可能的原因是_。提示(1)吸收二氧化碳(2)消耗的氧气和释放的二氧化碳的体积的差值(3)只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产生乳酸的无氧呼吸只进行产生酒精的无氧呼吸既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸细胞已死亡或只进行产生乳酸的无氧呼吸(4)在装置中装入煮熟的种子,其他条件不变(5)种子进行有氧呼吸时,底物中除糖类外还含有脂肪5有一瓶含有酵母菌
16、的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的物质的量如图所示。据图中信息推断,正确的是()A当O2浓度为a时,酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸B当O2浓度为c时,有2/5的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸C当O2浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸方式有所不同Da、b、c、d不同O2浓度下,细胞呼吸各阶段都能产生H和ATP答案C解析分析曲线可知,O2浓度为a时,产生酒精的量与释放二氧化碳的量相等,说明酵母菌只进行无氧呼吸,不进行有氧呼吸,A错误;当O2浓度为c时,无氧呼吸产生的酒精量为6 mol,根据无氧呼吸反应式可知,无氧呼吸消耗的葡萄糖是3 mol,此时有氧呼吸产生的二氧化碳量为15
17、69(mol),则有氧呼吸消耗的葡萄糖是1.5 mol,所以用于无氧呼吸的葡萄糖占2/3,B错误;O2浓度为b时,酵母菌既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸,O2浓度为d时,不产生酒精,只进行有氧呼吸不进行无氧呼吸,C正确;有氧呼吸过程中各阶段都能产生ATP,但第三阶段不能产生H,而进行无氧呼吸时,第二阶段不能产生H和ATP,D错误。6为探究酵母菌的细胞呼吸方式而设计的实验装置如图。下列有关分析错误的是()A若装置1和装置2有色液滴均不移动,则表明酵母菌无生命力B若酵母菌只进行无氧呼吸,则装置1中有色液滴不移动,装置2中有色液滴向右移动C装置1和装置2酵母菌培养液中酵母菌的数量会影响有色液滴的移动D
18、若装置1和装置2有色液滴向左、右移动距离均为3个单位,则两个装置内的酵母菌共消耗葡萄糖2个单位答案D解析若装置1中液滴向左移动3个单位的距离,则其有氧呼吸消耗葡萄糖0.5个单位,装置2中液滴向右移动3个单位,说明释放的二氧化碳量与消耗氧气量的差值为3,则无氧呼吸消耗葡萄糖1.5个单位,装置1中酵母菌也可能会进行无氧呼吸而消耗葡萄糖,因此两个装置内的酵母菌共消耗葡萄糖可能会大于2个单位,D错误。1(2022山东,4)植物细胞内10%25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是()A磷酸戊
19、糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成答案C解析正常生理条件下,只有10%25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径,其余的葡萄糖会参与其他代谢反应,例如,有氧呼吸,所以用14C标记葡萄糖,除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物外,还会追踪到参与其他代谢反应的含碳产物,C错误。2(2022江苏,8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是()A光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化B供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中将丙
20、酮酸转化为乙醇C蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATPD供氧充足时,真核生物在线粒体外膜上氧化H产生大量ATP答案B解析光照下,叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸,光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化,有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解,A错误;供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸,将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳,B正确;蓝细菌属于原核生物,没有线粒体,但可以进行有氧呼吸,C错误;供氧充足时,真核生物在线粒体内膜上氧化H产生大量ATP,D错误。3(2022江苏,15改编)下图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述不正确的是()A三羧酸循环是代谢网
21、络的中心,可产生大量的H和CO2并消耗O2B生物通过代谢中间物,将物质的分解代谢与合成代谢相互联系C乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位D物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中,一部分以热能形式散失答案A解析由题图分析可知,三羧酸循环是代谢网络的中心,可产生大量的H和CO2,但不消耗O2,呼吸链会消耗O2,A错误。4(2020山东,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
22、葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少答案B解析与有氧呼吸相比,产生相同ATP的情况下,无氧呼吸消耗的葡萄糖的量远大于有氧呼吸,癌细胞主要进行无氧呼吸,需要吸收大量葡萄糖,A正确;癌细胞中丙酮酸转化为乳酸为无氧呼吸的第二阶段,无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP,B错误;癌细胞主要依赖无氧呼吸产生ATP,进行无氧呼吸第一阶段和第二阶段的场所均为细胞质基质,C正确;无氧呼吸只在第一阶段产生少量NADH,癌细胞主要进行无氧呼吸,消耗等量的葡萄糖产生的NADH比正常细胞少,D正确。5(2022河北,4)下列关于呼吸作用的叙述,正确的是()A酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体B种
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