厌氧呼吸
目标导航 1.理解厌氧呼吸过程。2.比较需氧呼吸、厌氧呼吸的异同,解释细胞呼吸在实践中的应用。3.明确细胞呼吸的实质和意义。
一、厌氧呼吸
1.条件:________。
2.场所:________________。
3.过程
(1)糖酵解。
(2)丙酮酸在不同________________________下,形成________或______________。
4.反应式
(1)乳酸发酵反应式:
_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)乙醇发酵反应式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
5.特点:乳酸发酵和乙醇发酵所产生的ATP均为需氧呼吸的________。
二、细胞呼吸的实质和意义
1.实质:分解________,释放________,合成________。
2.意义:为生物体的各项生命活动提供________。
三、影响细胞呼吸的因素
影响细胞呼吸的外界因素有________、________、CO2的浓度和水。
知识点一 厌氧呼吸
1.在a、b、c、d条件下,测得某小麦种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表,若底物是葡萄糖,则下列叙述中错误的是 ( )
A.a条件下,呼吸产物除CO2外还有酒精
B.b条件下,需氧呼吸消耗的葡萄糖比厌氧呼吸少
C.c条件下,厌氧呼吸消耗的葡萄糖是需氧呼吸消耗的3倍
D.d条件下,产生的CO2全部来自线粒体
2.下列关于呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.厌氧呼吸的终产物是丙酮酸
B.需氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C.厌氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时,油脂比糖元有氧氧化释放的能量多
知识点二 细胞呼吸是细胞代谢的中心
3.下图表示氢随着化合物在生物体内的代谢转移过程,请分析回答(X为代谢中间产物),下列叙述错误的是 ( )
A.氢在马铃薯块茎细胞中,经④⑥转移时所释放出的能量较少,未释放的能量贮存在乳酸或酒精中
B.若人体内实现③过程转移,则此过程主要发生在骨骼肌和肝细胞中
C.若洋葱根尖分生区的细胞正在进行细胞分裂,要实现③过程的转移,则主要与高尔基体有关
D.进行④⑤过程的场所是细胞溶胶和线粒体
知识点三 影响细胞呼吸的环境因素及细胞呼吸原理的应用
4.下列各项利用了细胞呼吸原理的是 ( )
①真空包装的水果可延长保存期 ②粮食晒干后储存 ③利用葡萄、粮食和酵母菌制酒 ④温室大棚适当增加CO2浓度、肥料
A.②③④ B.①②③ C.①③ D.①③④
5.贮藏苹果时既要保持其口感又要减少水分的消耗,下列最适宜的贮藏条件是( )
A.高CO2浓度、低氧浓度和零下低温
B.低CO2浓度、高氧浓度和零下低温
C.低氧浓度、高CO2浓度和零上低温
D.完全无氧、高CO2浓度和零上低温
基础落实
1.下列过程存在厌氧呼吸的是 ( )
A.植物叶片在光下放出O2
B.动物细胞内的糖分解为H2O和CO2
C.酵母细胞不产酒精的呼吸过程
D.苹果贮藏期间果肉积累酒精
2.将水果放在地窖里,可较长时间保存。从植物生理的角度分析,其原因是 ( )
A.温度恒定,水果抵抗病虫害的能力强
B.湿度适宜,水分容易保持
C.黑暗无光,新陈代谢缓慢
D.二氧化碳浓度增加,抑制呼吸
3.植物根对矿质元素的吸收和根的细胞呼吸有关,下列哪种条件更有利于根对矿质元素的吸收 ( )
A.疏松的土壤 B.板结的土壤
C.水淹的土壤 D.缺氧的土壤
4.酵母菌发酵产生CO2的摩尔数为N。在安静情况下,人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的CO2量是 ( )
A. N mol B.3N mol
C.6N mol D.12N mol
5.水稻根尖细胞呼吸过程中,若单位时间内CO2的释放量与O2的吸收量的比值大于1,其原因是 ( )
A.分解了油脂
B.需氧呼吸强度大于厌氧呼吸
C.只进行厌氧呼吸
D.进行了厌氧呼吸
6.需氧呼吸与厌氧呼吸的相同点是 ( )
①都在线粒体中进行 ②都需要酶 ③都需要氧 ④都产生ATP ⑤都经过生成丙酮酸的反应
A.①②⑤ B.②④③ C.②③⑤ D.②④⑤
7.人体剧烈运动时,肌细胞进行细胞呼吸的产物是 ( )
A.CO2、酒精、H2O、ATP
B.CO2、乳酸、ATP
C.CO2、H2O、乳酸
D.H2O、CO2、乳酸、ATP
能力提升
8.下列关于在活细胞中1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸的反应的叙述,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,也可以在细胞溶胶中进行
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
9.有关植物需氧呼吸和厌氧呼吸的比较,正确的是 ( )
A.葡萄糖是需氧呼吸的主要能源,不是厌氧呼吸的主要能源
B.二氧化碳是需氧呼吸的产物,不是厌氧呼吸的产物
C.需氧呼吸逐步释放能量,厌氧呼吸瞬间释放能量
D.需氧呼吸产生还原氢,厌氧呼吸过程中也能产生还原氢
10.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、线粒体和细胞溶胶
B.线粒体、细胞溶胶和线粒体
C.细胞溶胶、线粒体和细胞溶胶
D.细胞溶胶、细胞溶胶和线粒体
11.将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份,分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养,测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是 ( )
A.甲条件下,细胞呼吸的产物除CO2外,还有乳酸
B.乙条件下,需氧呼吸比厌氧呼吸消耗的葡萄糖多
C.丙条件下,细胞呼吸产生的ATP最少
D.丁条件下,产物中的CO2全部来自线粒体
12.下列关于植物细胞呼吸的叙述中,正确的是 ( )
A.细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜
B.是否产生二氧化碳是需氧呼吸与厌氧呼吸的主要区别
C.高等植物进行需氧呼吸,不进行厌氧呼吸
D.种子库中贮藏的风干种子不进行细胞呼吸
13.下列各类生物的细胞呼吸作用产物正确的是 ( )
A.乳酸菌呼吸产生CO2和乳酸
B.人体呼吸可产生CO2和酒精
C.马铃薯厌氧呼吸产生CO2
D.甜菜呼吸可产生CO2和乳酸
综合拓展
14.如图表示大气中氧的浓度对植物非绿色器官、组织内二氧化碳产生量的影响。试据图回答:
(1)A点表示植物组织释放的二氧化碳较多,这些二氧化碳主要是____________的产物。
(2)由A到B,二氧化碳的释放量急剧减少,其原因是___________________________。
(3)由B到C,二氧化碳的释放量又不断增加,其主要原因是_____________________。
(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果,贮藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度?______,采取这一措施的理由是____________________________________________。
答案 知识清单
一、1.无氧 2.细胞溶胶 3.(2)酶的催化作用 乳酸 乙醇和二氧化碳 4.(1)C6H12O6+2ADP+2Pi2CH3CHOHCOOH+2ATP (2)C6H12O6+2ADP+2Pi2C2H5OH+2CO2+2ATP 5.1/15左右
二、.1.有机物 能量 ATP 2.能量
三、温度 O2浓度
对点训练
1.C [本题考查了需氧呼吸和厌氧呼吸的判断方法,解析如下:
(1)a条件下无O2吸收 只进行厌氧呼吸,产生酒精和CO2。
(2)b条件下O2吸收为3 mol,CO2释放为8 mol 需氧呼吸消耗葡萄糖mol;厌氧呼吸释放CO2为8 mol-3 mol=5 mol,厌氧呼吸消耗葡萄糖mol,则厌氧呼吸消耗的葡萄糖比需氧呼吸多。
(3)c条件下O2吸收为4 mol,CO2释放为6 mol厌氧呼吸释放CO2为6 mol-4 mol=2 mol,则相对来说需氧呼吸消耗mol葡萄糖而厌氧呼吸消耗1 mol葡萄糖。
(4)d条件下,O2吸收量=CO2释放量只进行需氧呼吸。]
方法点拨 根据细胞呼吸物质变化的数量关系来判断细胞呼吸方式
(1)依据O2吸收量和CO2释放量判断
①不消耗O2,释放CO2―→只进行厌氧呼吸;
②O2吸收量=CO2释放量―→只进行需氧呼吸;
③O2吸收量
(2)依据酒精和CO2生成量判断
①酒精量=CO2量―→只进行厌氧呼吸;
②酒精量
2.D [厌氧呼吸的最终产物是乳酸或酒精和CO2,需氧呼吸前两个阶段产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。厌氧呼吸不需要O2的参与,该过程并没有[H]的积累,[H]只在细胞溶胶中参与反应,产生厌氧呼吸的产物。质量相同的油脂和糖元,油脂贮存的能量更多,因此有氧氧化释放的能量多。]
知识链接 需氧呼吸与厌氧呼吸的比较
3.A [马铃薯块茎厌氧呼吸的产物是乳酸而不是酒精;人体内糖元合成的主要场所是肝脏和肌肉;高尔基体与植物细胞壁的形成有关,而细胞壁的主要成分是纤维素;细胞需氧呼吸的场所是细胞溶胶和线粒体。]
方法点拨 三大能源物质
糖类、油脂和蛋白质这三类物质都可作为呼吸过程中能量的来源,其中糖类是主要能源物质(约占70%),但人和动物极度饥饿时也可利用油脂和蛋白质作为能源。糖类中的多糖首先水解为单糖,然后以单糖形式进行糖酵解。
(1)糖类:糖类中的多糖首先水解为单糖,然后以单糖形式进行糖酵解,最后被完全氧化。
(2)油脂
油脂先分解成甘油和脂肪酸。由甘油形成一个三碳的中间物进入糖酵解过程,而脂肪酸则被多次分解后以二碳化合物的形式进入柠檬酸循环。如:
①甘油→C3(三碳化合物)→糖酵解途径→柠檬酸循环。
②脂肪酸→C2(二碳化合物)→柠檬酸循环。
(3)蛋白质
与油脂的氧化相比,蛋白质的氧化过程要复杂些。蛋白质被用于呼吸作用时,首先被分解成氨基酸,氨基酸脱去氨基后变成含三、四、五个碳的分子,分别进入柠檬酸循环的不同位点,最终被完全氧化。
以丙氨酸为例:丙氨酸→丙酮酸→C2(二碳化合物)→柠檬酸循环。
(4)总结:①细胞内有机物分解以细胞呼吸为中心。②细胞内有机物:生物合成也以细胞呼吸为中心,因为细胞呼吸为生物合成反应提供能量(ATP),同时为合成反应提供碳骨架。
4.B [真空包装可降低袋内含氧量,抑制霉菌、好氧细菌的细胞呼吸,防止蔬菜水果变质,达到保鲜、保质的目的;粮食晒干过程中降低了细胞的含水量,降低了细胞呼吸强度;用粮食制酒利用的是酵母菌在无氧条件下发酵(厌氧呼吸)产生酒精;温室大棚适当增加CO2浓度、肥料能提高光合作用效率,与细胞呼吸无关。]
方法点拨 影响细胞呼吸的环境因素
(1)温度:温度影响呼吸作用,主要是影响呼吸酶的活性。一般而言,在一定的温度范围内,呼吸强度随着温度的升高而增强,但超过一定的温度,酶的活性会下降,甚至会变性失活,从而使呼吸作用停止。一般呼吸作用的最适温度为25~35℃。温度对呼吸速率的影响如下图所示。
(2)氧气:氧气直接影响呼吸速率和呼吸的性质。O2浓度为零时只进行厌氧呼吸;O2浓度在10%以下,既进行需氧呼吸又进行厌氧呼吸;O2浓度在10%以上,只进行需氧呼吸。O2浓度对呼吸作用方式及速率的影响可用下图表示。
(3)CO2:CO2是呼吸作用的产物,对细胞呼吸有抑制作用。实验证明,在CO2浓度升高到1%~10%时,呼吸作用明显受到抑制。
(4)呼吸速率与含水量的关系(如图)
在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而加强,随含水量的减少而减弱。在作物种子储藏时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。
5.C [影响细胞呼吸的因素主要有水分、氧气和温度。题干中要求减少水分的消耗,所以只能从氧浓度和温度两方面考虑。酶活性在一定温度范围内,随温度的升高而增强,故低温是贮藏行之有效的方法之一,但零下低温会引起冻伤而失去苹果的口感。氧气是需氧呼吸的原料,二氧化碳是细胞呼吸的产物,降低反应物浓度或增加产物浓度都会降低细胞呼吸的速率。完全无氧条件下,细胞可进行厌氧呼吸,而氧气的存在可以起到抑制厌氧呼吸的作用,因此氧气应调节到一个合适的浓度,在这个浓度下,氧气对厌氧呼吸起抑制作用,而需氧呼吸又很弱,有机物的消耗达到最低。]
思路导引 本题为实践应用题。解答此题应理解影响细胞呼吸的因素及原理,然后综合分析得出正确答案。
方法点拨 水果、蔬菜、粮食的储存条件
粮食的贮藏条件为:低温、低氧、干燥,以降低细胞呼吸对有机物的消耗,还要定期通风,排热排湿;水果蔬菜的储存要考虑保鲜,其储存条件为:低温、低氧、适宜的湿度。
课后作业
1.D [一般情况下,动、植物细胞通过需氧呼吸来获得能量,但在缺氧状态下,也可以通过厌氧呼吸获得少量能量。植物叶片在光下放出O2属于光合作用光反应过程;动物细胞内糖分解为H2O和CO2以及酵母细胞不产生酒精的呼吸过程均是需氧呼吸过程;苹果在贮藏期间积累酒精是通过厌氧呼吸产生的。]
2.D [细胞呼吸受到温度、pH、CO2浓度等多种因素的影响。密封地窖透气性差,空气不流通,内储水果通过呼吸作用使CO2逐渐增加,O2逐渐减少,致使呼吸作用受到抑制,代谢速率降低,保存时间变长。]
3.A 4.B
5.D [水稻根尖细胞厌氧呼吸的产物是酒精和CO2,因此若出现厌氧呼吸,会导致O2的吸收量比CO2的释放量少。]
6.D [生物体的任何化学反应都需要酶的催化;需氧呼吸与厌氧呼吸的第一阶段都是在细胞溶胶中进行,且都产生丙酮酸;需氧呼吸、厌氧呼吸的实质相同,都是分解有机物、释放能量、产生ATP的过程。]
7.D [人体剧烈活动时,肌细胞同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸,厌氧呼吸的产物是乳酸,而不是酒精和CO2。]
8.B [上述过程是需氧呼吸和厌氧呼吸中共有的过程,在细胞溶胶中进行。]
9.D [细胞呼吸是指生物体内有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放出能量的过程。无论需氧呼吸还是厌氧呼吸,糖类都是主要的能源物质。需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段完全相同,都能产生还原氢和丙酮酸。植物厌氧呼吸产生酒精的过程也产生二氧化碳。]
10.C [酶1催化的反应是细胞呼吸的第一阶段,在细胞溶胶中进行;酶2催化的反应是需氧呼吸的第二、三阶段,在线粒体中进行;酶3催化的反应是厌氧呼吸的第二阶段,在细胞溶胶中进行。]
11.D
12.A [需氧呼吸分为三个阶段。第一个阶段是葡萄糖的初步分解,分解成丙酮酸,产生少量[H]和少量能量。第二、第三阶段在线粒体中进行。丙酮酸进入线粒体彻底分解成CO2和H2O,所以A正确。厌氧呼吸在不同生物体内产物是不同的,所以B错误。]
13.D [甜菜需氧呼吸可产生CO2和水,其块根厌氧呼吸可产生乳酸。]
14.(1)厌氧呼吸 (2)随氧浓度增加,厌氧呼吸受抑制而需氧呼吸较微弱 (3)随氧浓度增加,需氧呼吸不断加强
(4)B 此时呼吸作用最弱,有机物分解量最少
解析 本题主要考查以下内容:
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