第1部分分子與細胞專題5細胞呼吸高考

生物新高考專用考點1有氧呼吸和無氧呼吸一、探究酵母菌細胞呼吸的方式項目有氧呼吸無氧呼吸實驗材料

實驗原理

實驗裝置

實驗現(xiàn)象(1)澄清石灰水渾濁程度高,且速度快;(2)澄清石灰水換成溴麝香草酚藍溶液,結(jié)果由藍→綠→黃,且變黃時間短、速度快;(3)酸性重鉻酸鉀溶液無變化(1)澄清石灰水渾濁程度低,且速度慢;(2)澄清石灰水換成溴麝香草酚藍溶液,結(jié)果由藍→綠→黃,且變黃時間長、速度慢;(3)酸性重鉻酸鉀溶液變灰綠色小表達

探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中,NaOH溶液和澄清石灰水有何作用(或目

的)?

答案:(1)質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液可吸收空氣中的CO2,確保使澄清石灰水變渾濁

的CO2都來自酵母菌的有氧呼吸。(2)乙裝置中,B瓶應(yīng)封口放置一段時間,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶,目的是使酵

母菌消耗盡瓶中的O2,保證CO2是由酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的。知識拓展

1.葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化,應(yīng)適當延長酵母菌培養(yǎng)

時間以耗盡溶液中的葡萄糖。2.實驗所用的葡萄糖溶液應(yīng)在使用前煮沸,目的是滅菌,排除其他微生物的呼吸作用對

實驗結(jié)果造成的干擾。二、細胞呼吸的類型1.有氧呼吸(有O2參與)(1)反應(yīng)式:C6H12O6+6O2+6H2O

6CO2+12H2O+能量。(2)過程(真核生物)

(3)能量變化:有機物中的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能+熱能(大部分)。易錯易混

1.葡萄糖不能直接進入線粒體被分解,必須在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸,

丙酮酸進入線粒體被分解。2.有氧呼吸中產(chǎn)生的[H](主要是NADH,還原型輔酶Ⅰ)用于還原O2生成水。3.線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,增大了內(nèi)膜的表面積,增大了有氧呼吸第三階段酶的附

著位點。場所細胞質(zhì)基質(zhì)過程類別產(chǎn)生酒精產(chǎn)生乳酸第一階段葡萄糖

2丙酮酸+4[H]+少量能量第二階段2丙酮酸+4[H]

2酒精+2CO22丙酮酸+4[H]

2乳酸總反應(yīng)式C6H12O6

2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量C6H12O6

2C3H6O3(乳酸)+少量能量能量變化有機物中的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能+熱能+不徹底氧化產(chǎn)物(酒精或乳酸)中的化學(xué)能(大量)實例酵母菌、大多數(shù)植物等高等動物、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、乳酸菌等2.無氧呼吸(無O2參與)注意

有氧呼吸和無氧呼吸釋放的能量均主要以熱能的形式散失,少部分儲存在ATP中。知識歸納

細胞呼吸中,各物質(zhì)間的數(shù)量關(guān)系(1)以葡萄糖為呼吸底物時①有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6;②無氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶

2或葡萄糖∶乳酸=1∶2;③消耗等量的葡萄糖時,產(chǎn)酒精的無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生

的CO2的物質(zhì)的量之比為1∶3。(2)以脂肪為底物時,因其C、H比例較高,單位質(zhì)量耗氧量多,吸收的O2量大于產(chǎn)生的

CO2量。易混易錯

判斷細胞呼吸方式的依據(jù)考點2影響細胞呼吸的因素與應(yīng)用一、主要外部影響因素因素原理及曲線應(yīng)用O2濃度O2是有氧呼吸所必需的,且O2對無氧呼吸有抑制作用(1)稻田定期排水,抑制無氧呼吸產(chǎn)生酒精,防止水稻爛根死亡;(2)作物栽培中進行中耕松土溫度溫度主要影響酶活性(1)零上低溫儲存水果、蔬菜,減少有機物消耗;(2)溫室栽培中增大晝夜溫差,增加有機物積累CO2濃度

CO2是細胞呼吸的產(chǎn)物,積累過多會抑制細胞呼吸的進行對蔬菜、水果進行保鮮時,增加CO2濃度(或充入N2)可抑制細胞呼吸,減少有機物消耗水水作為有氧呼吸的原料,且自由水含量較高時細胞呼吸旺盛(1)糧食儲藏要求干燥,減少有機物消耗;(2)干種子萌發(fā)前進行浸泡處理知識歸納

土壤松土對農(nóng)作物生長的影響(1)有利于好氧微生物的生長繁殖,促使這些微生物對土壤有機物進行分解,產(chǎn)生礦質(zhì)

元素和CO2等,為植物生長所利用。(2)可提高土壤含氧量,促進根細胞有氧呼吸,為主動運輸?shù)V質(zhì)元素提供能量。(3)避免根細胞無氧呼吸產(chǎn)生大量酒精(或乳酸),對根系造成毒害。二、細胞呼吸原理的其他應(yīng)用1.用透氣紗布或創(chuàng)可貼包扎傷口:抑制破傷風(fēng)芽孢桿菌的無氧呼吸。2.提倡慢跑等有氧運動,避免肌細胞進行無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸。新鏈接

發(fā)酵工程與微生物的細胞呼吸(1)制酒:酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精。(2)制醋:醋酸菌有氧條件下產(chǎn)生乙酸。(3)泡菜:乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。呼吸作用的過程深挖教材(1)有氧呼吸:第一個階段是,1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,產(chǎn)生少量的[H],[H]

主要是指

;第二個階段是,丙酮酸和

徹底分解成

和[H],

并釋放出少量的能量;第三個階段是,

經(jīng)過線粒體內(nèi)膜上電子傳遞鏈的傳遞,與

氧結(jié)合形成水,同時釋放出大量的能量;經(jīng)有氧呼吸1mol葡萄糖大約能使32molADP

轉(zhuǎn)化為ATP(必修1P86、P92—93)(2023廣東,7,2分)(2022山東,16,3分)(2022全國甲,4,6

分)。還原型輔酶Ⅰ(NADH)水二氧化碳

[H](2)無氧呼吸:第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同。第二個階段是,丙酮酸

在酶(與催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下,分解成

和二氧化碳,或者轉(zhuǎn)化成

。ATP只在第

階段產(chǎn)生,1mol葡萄糖大約產(chǎn)生2molATP(必修1P8

6、P94)(2023山東,4,2分)(2023全國乙,3,6分)。(3)細胞呼吸在細胞物質(zhì)代謝中的作用:細胞呼吸除了能為生物體提供能量,還是生物

體

的樞紐。

的代謝,都可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來(必修1P94)。酒精乳酸一代謝蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)真題演練

(2022全國甲,4,6分)線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)

常運動的人肌細胞中線粒體數(shù)量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關(guān)的敘述,

錯誤的是(

)A.有氧呼吸時細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中都能產(chǎn)生ATPB.線粒體內(nèi)膜上的酶可以參與[H]和氧反應(yīng)形成水的過程C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與D.線粒體中的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成C考法1糖酵解、三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化和電子傳遞鏈項目糖酵解三羧酸循環(huán)(也稱檸檬酸循環(huán))氧化磷酸化和電子傳遞鏈與細胞呼吸關(guān)系細胞的有氧呼吸是一個復(fù)雜的氧化還原反應(yīng),可以概括為糖酵解、三羧酸

循環(huán)(檸檬酸循環(huán))和氧化磷酸化三個階段場所真核生物和原核生物:細

胞質(zhì)基質(zhì)真核生物:線粒體基質(zhì)原核生物:細胞質(zhì)真核生物:線粒體內(nèi)膜原核生物:細胞膜過程描述糖酵解是1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸的過程三羧酸循環(huán)的起始物乙酰CoA可來自糖酵解的丙酮酸、脂肪的甘油和脂肪酸以及蛋白質(zhì)的某些氨基酸代謝,乙酰CoA在有氧條件下通過三羧酸循環(huán)徹底氧化分解產(chǎn)生大量的NADH,并形成CO2等物質(zhì)(1)電子傳遞鏈:呼吸代謝中間產(chǎn)物的電子和質(zhì)子沿電子傳遞途徑傳遞到分子氧的過程。(2)氧化磷酸化:有氧呼吸中通過電子傳遞鏈將H+運至線粒體膜間隙,導(dǎo)致線粒體膜間隙中H+濃度升高,線粒體基質(zhì)中H+濃度降低,質(zhì)子流再通過ATP合酶進入線粒體基質(zhì),驅(qū)動ATP合成產(chǎn)物丙酮酸、NADH和ATPCO2、NADH和ATP等ATP、H2O能量少量能量少量能量大量能量重要過程圖解

例1

(2021浙江6月選考,10,2分)需(有)氧呼吸必須有氧的參加,此過程中氧的作用是

(

)A.在細胞溶膠(細胞質(zhì)基質(zhì))中,參與糖酵解過程B.與丙酮酸反應(yīng),生成CO2C.進入檸檬酸循環(huán),形成少量ATPD.電子傳遞鏈中,接受氫和電子生成H2O

解析

需(有)氧呼吸第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,O2接受氫和電子生成H2O,同時釋放出大量的能量,合成大量的ATP,D正確。

答案

D例2

(2023天津南開一模,4)如圖為線粒體結(jié)構(gòu)及功能示意圖,下列敘述錯誤的是

(

)A.在細胞質(zhì)基質(zhì)中葡萄糖分解產(chǎn)生丙酮酸,丙酮酸進入線粒體參與三羧酸循環(huán)B.線粒體中生成的ATP向細胞質(zhì)基質(zhì)運送,需要與細胞質(zhì)基質(zhì)中的ADP進行交換C.三羧酸循環(huán)只能以丙酮酸為分解底物,產(chǎn)生的

以自由擴散的方式釋放D.NADH和FADH2分解產(chǎn)生的e-在線粒體內(nèi)膜上經(jīng)電子傳遞鏈最終傳遞給O2

解析

據(jù)圖可知,線粒體中生成的ATP向細胞質(zhì)基質(zhì)運送,同時細胞質(zhì)基質(zhì)中的ADP進入線粒體,兩者會交換,B正確;據(jù)圖可知,丙酮酸(來自葡萄糖的分解)、脂肪酸等物質(zhì)

進入線粒體參與三羧酸循環(huán),產(chǎn)生的CO2以自由擴散的方式釋放,A正確,C錯誤;據(jù)圖可

知,有氧呼吸前兩個階段產(chǎn)生的NADH和FADH2分解產(chǎn)生的e-在線粒體內(nèi)膜上經(jīng)電子

傳遞鏈最終傳遞給O2,O2和H+、e-結(jié)合生成H2O,D正確。

答案

C考法2磷酸戊糖途徑過程細胞中的葡萄糖大部分進行糖酵解,少數(shù)葡萄糖通過磷酸戊糖途徑氧化分解,葡萄糖直接氧化脫氫和脫羧等,產(chǎn)生NADPH、CO2和多種中間產(chǎn)物的過程場所主要在細胞質(zhì)基質(zhì)條件需要多種酶(比如脫氫酶等)、不需要氧氣特點(1)產(chǎn)物NADPH作為還原劑以供生物體內(nèi)物質(zhì)的合成使用,如非光合細胞中硝酸鹽和亞硝酸鹽的還原、脂肪酸和固醇的合成等;(2)中間產(chǎn)物為許多重要化合物合成提供原料,如核酮糖-5-磷酸是合成核苷酸的原料例

(2022山東,4,2分)植物細胞內(nèi)10%~25%的葡萄糖經(jīng)過一系列反應(yīng),產(chǎn)生NADPH、

CO2和多種中間產(chǎn)物,該過程稱為磷酸戊糖途徑。該途徑的中間產(chǎn)物可進一步生成氨

基酸和核苷酸等。下列說法錯誤的是

(

)A.磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的NADPH與有氧呼吸產(chǎn)生的還原型輔酶不同B.與有氧呼吸相比,葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的能量少C.正常生理條件下,利用14C標記的葡萄糖可追蹤磷酸戊糖途徑中各產(chǎn)物的生成D.受傷組織修復(fù)過程中所需要的原料可由該途徑的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化生成

解析

有氧呼吸產(chǎn)生的NADH是還原型輔酶Ⅰ,磷酸戊糖途徑