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1、细胞的代谢（细胞呼吸）一、需氧呼吸细胞溶胶(1)需氧呼吸的过程： 呼吸作用过程：（填写1-7的内容）酶H2OCO2H2O丙酮酸O2乳酸丙酮酸ATP酶酶2丙酮酸+6H2O6CO2+20H24H+6O212H2O线粒体内膜少量能量（2ATP+热能）大量能量（26ATP+热能）线粒体基质和嵴C6H12O62丙酮酸+4H少量能量（2ATP+热能）(2)写出需氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路。C6H12O6 + 6H2O + 6O2 12H2O + 6CO2 + 能量(3)葡萄糖的氧化分解过程就是 氢 的得失过程，是一个 氧化还原 反应，其中的碳被氧化为 CO2 ，其中的 氢 被氧化为水，并
2、将糖分子 化学键 中贮存的能量通过氧化还原作用释放出来的过程。(4)能量的利用：细胞中每彻底分解1个葡萄糖分子，可以合成约 30 个ATP分子，其中26个ATP分子是在 电子传递链 中产生。细胞中葡萄糖的能量利用效率大约为30%，与现有的机械相比，细胞利用能量的效率 较高 。二、厌氧呼吸(1)产生乳酸的厌氧呼吸和产生乙醇的厌氧呼吸：类型场所条件第一阶段的物质变化及产能情况第二阶段的物质变化及产能情况代表生物产生乳酸的厌氧呼吸细胞溶胶无氧条件、酶与需氧呼吸的第一阶段相同，均为糖酵解反应物：葡萄糖产物：2丙酮酸、4H产能：产生少量能量 (2ATP+热能)反应物：2丙酮酸、4H产物：2乳酸产能：不产
3、生能量马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌、哺乳动物、人产生乙醇的厌氧呼吸反应物：2丙酮酸、4H产物：2酒精、2CO2产能：不产生能量大多数植物细胞、酵母菌【细节把握】： 乳酸发酵：丙酮酸在 乳酸脱氢酶 的催化下被 NADH 还原为乳酸。酒精发酵：丙酮酸先经过 脱去CO2 反应形成乙醛，乙醛再被 NADH 还原为乙醇。(2)不同生物厌氧呼吸的产物不同，直接原因是 催化反应的酶不同 ，根本原因是 控制酶合成的基因不同(基因选择性表达) (3)厌氧呼吸第一阶段产生的NADH的用途 用于第二阶段将丙酮酸还原成乙醇和CO2 或 乳酸 需氧呼吸第一、二阶段产生NADH的用途 用于第三阶段与O2 结合生成水 关于
4、需氧呼吸和厌氧呼吸的注意事项：(1)真核生物的细胞并非都能进行需氧呼吸。如蛔虫细胞生活在肠道无氧的环境中，细胞内无线粒体，只能进行厌氧呼吸。哺乳动物成熟的红细胞内无核、无细胞器，被血红蛋白填充，只能进行厌氧呼吸。(2)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行需氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌、空气中的细菌等。原核生物的需氧呼吸发生在细胞溶胶和细胞膜上。(3)人的厌氧呼吸生成乳酸，乳酸生成后运输到 肝脏 中 再生葡萄糖 ，该过程 需要 消耗能量。(4)需氧呼吸三个阶段 均 产生能量（大量能量在第 三 阶段产生），但绝大部分能量 以热能形式散失 ，仅有一小部分能量转移到ATP中；厌氧呼吸仅在第一阶段 产
5、生少量能量 ，第二阶段 不产生能量 ，但绝大部分能量 仍贮存在小分子有机物（酒精或乳酸）中 。(5)肌肉细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的 应急 措施。注：剧烈运动时同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸，但主要能量来源是需氧呼吸(6)需氧呼吸一定需要O2的参与。虽然需氧呼吸第二阶段（柠檬酸循环）并没有O2的直接参与，但没有O2的环境，丙酮酸无法进入线粒体。故阻断电子传递链阶段的反应，柠檬酸循环的反应 将不能持续 ，糖酵解的反应 仍能持续 。(7)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 线粒体和细胞溶胶 。拓展：乙醇发酵实验(P78-79)(1)取10%葡萄糖溶液
6、注入广口瓶，置于 35 水浴中预热：为以后酵母菌发酵提供良好的温度条件。(2)取干酵母，用 30 的温水化开后，立即倒入预热过的广口瓶中，充分振荡，使葡萄糖与酵母混匀，混合液应占广口瓶容积的 1/3 左右：防止培养液溅出。(3)广口瓶混合液表面需滴加一薄层液体 石蜡 ：为酵母菌发酵保证 无氧 环境。且将广口瓶置于 30 左右的水浴中。三、细胞呼吸类型的判断与计算1.细胞呼吸方式的判断(1)呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)：需氧呼吸：葡萄糖O2CO2 1：6：6 厌氧呼吸：葡萄糖CO2酒精 1：2：2 （酵母菌）葡萄糖乳酸 1：2 （乳酸菌）(2)细胞呼吸方式的判定方法
7、：不消耗O2a.无CO2产生： 只进行产生乳酸的厌氧呼吸或种子已死亡 b.有CO2产生： 只进行产生酒精的厌氧呼吸 消耗O2，产生CO2a. O2消耗量 = CO2产生量 ，细胞只进行需氧呼吸或同时进行需氧呼吸和产生乳酸的厌氧呼吸。 b. O2消耗量 CO2产生量 ，细胞进行需氧呼吸分解的底物中可能有脂肪参与，其原因是 油脂的氧原子含量较糖类中的少，故氧化分解等质量的油脂时，消耗更多的氧气 。c. O2消耗量 CO2产生量 ，细胞同时进行需氧呼吸和产生酒精的厌氧呼吸。四、影响细胞呼吸的外界因素及其应用1.温度对细胞呼吸的影响(1)曲线分析：最适温度时，细胞呼吸 最大 ；超过最适温度呼吸酶活性
8、降低甚至失活 ，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性 降低 ，呼吸受抑制。(2)应用：.温室栽培中增大 昼夜温差 ，以减少 呼吸消耗 。.贮存水果时，适当降低 温度 ，从而延长保存时间。2.O2浓度对细胞呼吸的影响(1)分析呼吸方式：O2浓度0%时，只进行 厌氧呼吸 0%O2浓度10%时， 同时进行厌氧呼吸和需氧呼吸 O2浓度10%时， 只进行需氧呼吸 图中O2浓度5%时，其意义是 CO2释放量最少，呼吸作用消耗有机物最少，最适合水果、蔬菜贮存(2)应用：.酒精发酵时，需要 隔绝空气 。.在蔬菜、水果保鲜中，增加 CO2 浓度(或充入 氮气 )可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。（在蔬菜、水果保鲜中还
9、可以喷洒 细胞分裂素 来保鲜）.选用 透气 消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的厌氧呼吸。.稻田定期排水，抑制其进行厌氧呼吸产生 酒精 ，防止乙醇中毒、烂根死亡等。3.含水量对细胞呼吸的影响(1)曲线分析：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而 增加 ，随含水量的减少而 减小 。当含水过多时， 细胞呼吸速率随含水量的增加而减小 。(2)应用：粮食入仓前进行 晾晒 处理；干种子萌发前进行 浸泡 处理。4.CO2浓度对细胞呼吸的影响(1)曲线分析：产物CO2积累 抑制 细胞呼吸的进行。(2) 应用：在蔬菜和水果保鲜中， 适当增加CO2浓度 。注：水果蔬菜贮存（低温低氧一定湿度）； 粮食
10、贮存（低温低氧干燥）5.分析图形a点氧气吸收量为0，呼吸方式为： 只进行厌氧呼吸 8b点的呼吸方式： 同时进行厌氧呼吸和需氧呼吸 4试分析：此时需氧呼吸强度与厌氧呼吸强度相等吗？ 需氧呼吸：1葡萄糖：6O2：6CO2，根据O2吸收量=4，故葡萄糖消耗量=2/3，CO2释放量=4；厌氧呼吸：1葡萄糖：2CO2，根据总CO2释放量=8，需氧呼吸CO2释放量=4，则厌氧呼吸CO2释放量=4，故葡萄糖消耗量=2 c点的呼吸方式： 同时进行厌氧呼吸和需氧呼吸 d点的呼吸方式： 只进行需氧呼吸 五、细胞呼吸相关实验(1)实验装置：欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例) 实验
11、结果预测和结论：实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产生乳酸的厌氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的厌氧呼吸左移右移进行需氧呼吸和产生酒精的厌氧呼吸左移不动只进行需氧呼吸或进行需氧呼吸和产乳酸的厌氧呼吸(2)如果实验材料是绿色植物，整个装置应 遮光 ，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。(3)如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应 对材料消毒 。(4)为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验：将所测的生物材料灭活（如种子煮熟），其他条件均不变 。(5)如果对照组小液滴发生了移动，说明存在实验误差。若对照组小液滴移动方向与实验组相同，则需要
12、用实验组 减去 （填“减去”或“加上”）校对出的误差。若对照组小液滴移动方向与实验组相反，则需要用实验组 加上 （填“减去”或“加上”）校对出的误差。辨析：NaOH的作用 吸收CO2 ；NaHCO3的作用 提供CO2 。1、如图是细胞代谢过程中某些物质的变化过程，下列叙述正确的是A在酵母菌细胞中，过程都能合成ATPB过程都需要O2的参与才能正常进行C真核细胞中催化过程的酶都位于细胞溶胶中D叶肉细胞中过程产生的ATP可用于过程中三碳酸分子的还原解析：为糖酵解；为产生乳酸的厌氧呼吸的第二阶段；为产生乙醇的厌氧呼吸的第二阶段；为醋酸发酵；为柠檬酸循环和电子传递链；为光合作用过程。A：厌氧呼吸过程只在
13、糖酵解阶段产生ATP； B：糖酵解过程不需要氧气的参与；C：厌氧呼吸过程只在细胞溶胶中进行； D：光合作用中三碳酸还原所需的ATP来自光反应2、为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞溶胶和线粒体，与酵母菌分别装入AF试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。下列说法正确的是 试管编号加入的物质细胞溶胶线粒体酵母菌ABCDEF葡萄糖丙酮酸氧气注：“”表示加入了适量的相关物质，“”表示未加入相关物质。A会产生酒精的只有FB会产生CO2和H2O的试管只有CCA试管中会有CO2产生D根据试管B、D、F的实验结果可判断出酵母菌进行厌氧呼吸的场所解析：试管A：无细胞呼吸；
14、 试管B：厌氧呼吸；试管C：需氧呼吸第二、三阶段 试管D：无细胞呼吸； 试管E：需氧呼吸； 试管F：厌氧呼吸A：能产生酒精的有BF； B：会产生CO2和H2O的有CE C：A试管中不进行细胞呼吸，因此没有CO2产生3、人体运动强度与氧气消耗量和血液中乳酸含量的关系如下图所示。下列说法错误的是A运动状态下，肌肉细胞CO2的产生量等于O2的消耗量B厌氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中C运动强度为c时，厌氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍D若运动强度长时间超过c，肌细胞积累大量乳酸使肌肉有酸痛感解析：A：运动状态下，肌肉细胞同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸，其中需氧呼吸产生的CO2
15、量等于消耗的O2量，而厌氧呼吸既不消化O2也不产生CO2；B：厌氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解过程，葡萄糖中大部分能量储存在有机物中，厌氧呼吸释放的能量，大部分以热能散失，其余的转移到ATP中；C：需氧呼吸消耗1分子葡萄糖需要6分子O2，厌氧呼吸消耗1分子葡萄糖生成2分子乳酸，运动强度为c时，O2的消耗量乳酸生成量，厌氧呼吸消耗的葡萄糖是需氧呼吸的3倍；D：若运动强度长时间超过c，会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力4、将酵母菌破碎离心后获得细胞匀浆（含各种细胞成分）、悬浮液（含细胞溶胶）和沉淀物（含线粒体）。现设置甲、乙、丙三组实验，各加入上述三种中的某一种（设为X、Y、Z），具体如下：甲组，葡萄
16、糖溶液无菌水X；乙组，葡萄糖溶液无菌水ATPY；丙组，葡萄糖溶液无菌水氧气Z。各装置中各物质剂量均适宜，实验条件合适。检测三组实验中有无CO2产生。（注：在有氧条件下酵母菌的厌氧呼吸会受到抑制）。下列有关叙述错误的是A本实验中加入三组实验中的X、Y、Z应该都是悬浮液B本实验的目的是探究抑制酵母菌厌氧呼吸的因素是氧气还是ATPC本实验的各装置中不加细胞匀浆是为了排除需氧呼吸的干扰 D本实验的唯一自变量应是加入三个装置中的酵母菌提取物质（X、Y、Z）的种类解析.AD:葡萄糖的氧化分解发生在细胞溶胶，不能直接在线粒体中反应，且实验设计要保证单一变量，所以X、Y、Z三种物质相同，都是细胞溶胶，即悬浮液
17、.B:三组实验设置区别在于ATP和氧气，可用来探究抑制酵母菌厌氧呼吸的因素是氧气还是ATPC：本实验为验证有氧状况下酵母菌的厌氧呼吸会受到抑制，所以不能用细胞匀浆，否则无法判断产生的二氧化碳是需氧呼吸产生还是厌氧呼吸产生5、把盛有酵母菌和葡萄糖混合液的装置(如图所示)置于适宜温度下，一段时间后，经检测装置中葡萄糖减少了a mol，气体的总量增了b mol。下列关于酵母菌细胞呼吸的分析错误的是A厌氧呼吸消耗的葡萄糖的量为0.5b molB细胞呼吸产生的CO2量为(6a2b)molC需氧呼吸产生的CO2量为(6ab)molD细胞呼吸消耗的O2量为(6a3b)mol解析：A：酵母菌需氧呼吸O2的消耗
18、和CO2产生的速率相等，厌氧呼吸CO2：葡萄糖=2:1，气体的总量增加了b mol说明厌氧呼吸CO2的产生量为b mol，因此厌氧呼吸消耗的葡萄糖的量为0.5b mol。BCD：厌氧呼吸消耗的葡萄糖的量为0.5bmol，因此需氧呼吸消耗的葡萄糖的量为a mol-0.5b mol，需氧呼吸产生的CO2量为6（a-0.5b）mol=(6a-3b)mol，加上厌氧呼吸产生的CO2量就得出细胞呼吸产生的CO2量为(6a2b)mol,细胞呼吸消耗的O2量便等于需氧呼吸产生的CO2量，为(6a3b)mol。6.关于同位素标记法研究人体细胞需氧呼吸的过程下列叙述错误的是A用18O标记葡萄糖，产物水能检测到放射性B用14C标记葡萄糖，产物二氧化碳能检测到放射性C用18O标记氧气，产物中能检测H218O和C18O2D用3H标记葡萄糖，在细胞溶胶、线粒体中均能检测到放射性解析：产物中水的氧来自于氧气，二氧化碳的氧来自于葡萄糖