高中生物 第四章 光合作用和细胞呼吸 第三节 细胞呼吸第2课时氧呼吸与细胞呼吸原理的应用练习 苏.docx

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第2课时　无氧呼吸与细胞呼吸原理的应用

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　1.结合教材P83～84阐明无氧呼吸的过程，并列表比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。

2.结合教材P85，概述细胞呼吸原理的应用。

一、无氧呼吸（阅读P83～84）

1.概念：

在无氧或缺氧的条件下，活细胞通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解为C2H5OH（乙醇）和CO2或C3H6O3（乳酸）等物质，同时释放较少能量的过程。

2.场所：

细胞无氧呼吸过程发生在细胞质基质中。

3.无氧呼吸的总反应式：

（1）C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2＋能量（少量）。

（2）C6H12O6

2C3H6O3＋能量（少量）。

二、有氧呼吸和无氧呼吸的区别（阅读P84）

1.有氧呼吸和无氧呼吸的示意图：

2.在无氧呼吸中，1mol葡萄糖氧化分解产生乙醇或乳酸释放出少量的能量，并生成少量的ATP；在有氧呼吸中，1mol葡萄糖完全氧化分解时释放出大量的能量，并生成大量的ATP。

3.高等植物在被水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量，以适应缺氧的环境条件。

4.人在剧烈运动时，除了有氧呼吸外，肌细胞也会以无氧呼吸的方式，将葡萄糖分解为乳酸并释放一定的能量，满足人体的需要。

5.无氧呼吸时间过长，会使细胞受到一定的伤害。

三、细胞呼吸原理的应用（阅读P85）

1.水稻生产中的适时露田和晒田是为了改善土壤通气条件，以增强根系的细胞呼吸。

2.粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。

3.果蔬储藏时，采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法，抑制细胞呼吸。

一、无氧呼吸

1.酵母菌的呼吸类型探究

（1）实验装置：

（2）试管甲中用油脂封住液面是为了造成无氧的环境，试管乙模拟的是有氧的环境。

（3）一段时间后两套装置中的澄清石灰水变浑浊的有甲和乙，说明有CO2产生。

（4）该实验说明酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。

（5）取左侧油脂层下反应后的液体，用酸性重铬酸钾（橙色的酸性重铬酸钾遇乙醇呈灰绿色）检验呈现灰绿色，说明有乙醇产生。

2.无氧呼吸的过程

1.探究酵母菌呼吸方式的实验自变量和因变量分别是什么？

甲、乙装置中是如何控制自变量的？

答案　自变量是氧气的有无，因变量是是否有CO2和酒精的产生。

甲装置为营造无氧环境是将葡萄糖培养液煮沸排出气体，冷却后放入酵母菌，并在液面放一层油脂层。

2.无氧呼吸释放的能量为什么要比有氧呼吸少？

答案　无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，还有很大一部分能量存在于不彻底的氧化产物乳酸和酒精中。

3.比较有氧呼吸与无氧呼吸（完善下表）。

项目

有氧呼吸

无氧呼吸

不

同

点

反应条件

有氧、有氧呼吸酶

无氧、无氧呼吸酶

呼吸场所

第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内

全过程都在细胞质基质内

分解产物

CO2和H2O

CO2、酒精或乳酸

释放能量

较多

很少

联系

①其实质都是分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要；②二者的第一阶段相同；③有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来的

1.有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是（　　）

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.①②⑤B.②③④

C.②③⑤D.②④⑤

问题导析

（1）生物体内的化学反应都需要酶的催化。

（2）有氧呼吸与无氧呼吸的第一步都在细胞质基质中进行且都产生丙酮酸。

（3）有氧呼吸与无氧呼吸的实质相同，都是分解有机物，释放能量，形成ATP的过程。

答案　D

一题多变

判断正误：

（1）哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。

（　　）

（2）长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物。

（　　）

（3）无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应。

（　　）

（4）有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√

二、细胞呼吸原理的应用

1.影响细胞呼吸的内部因素

（1）不同种类的植物呼吸速率不同，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呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。

（3）同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。

2.影响细胞呼吸的外界因素

（1）温度

通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。

与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。

如图甲所示。

生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，来降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。

（2）O2浓度

①对于无氧呼吸：

随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制。

如图乙所示。

②对于有氧呼吸：

氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。

如图丙所示。

③绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气浓度的影响。

如图丁所示。

（3）CO2和含水量

除了温度、氧气外，二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用。

生物含水量的多少影响呼吸作用，在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增大。

1.读图丁，思考下列问题：

（1）O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；O2浓度在10%以下，进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在10%以上，只进行有氧呼吸。

（2）M点时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一样多？

答案　不是。

根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出：

有氧呼吸时，1C6H12O6→6CO2；无氧呼吸时，1C6H12O6→2CO2。

所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。

2.包扎伤口为什么要使用透气纱布或“创可贴”呢？

答案　是为了增加通气量，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。

3.利用酵母菌酿酒时，早期通气，后期要密封发酵罐，这样做的目的是什么？

答案　利用酵母菌酿酒时：

早期通气——促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖；后期要密封发酵罐——促进酵母菌无氧呼吸，利于产生酒精。

4.土壤松土促进根细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素的吸收供应能量；无土栽培时要及时通入空气，避免因无氧呼吸产生乙醇而烂根。

5.贮存粮食、水果的条件相同吗？

答案　不完全相同。

二者都需低氧、低温条件贮存，但二者差别在含水量方面，粮食要晒干入库，水果要保持一定湿度。

2.以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。

下列相关叙述不正确的是（　　）

A.甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点

B.甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段

C.甲图的a、b、c、d四个浓度中，c是最适合贮藏的氧浓度

D.甲图中氧浓度为d时没有乙醇产生

问题导析

（1）甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点。

（2）甲图中氧浓度为b时CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中AC段之间。

（3）贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度。

（4）氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有乙醇产生。

答案　B

一题多变

将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1h后测定O2的吸收量和CO2的释放量，如下表：

O2浓度

变化量

0

1%

2%

3%

5%

7%

10%

15%

20%

25%

O2吸收

量/mol

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.8

CO2释放

量/mol

1

0.8

0.6

0.5

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.8

下列有关叙述中正确的是（　　）

A.苹果果肉细胞在O2浓度为0%～3%和5%～25%时，分别进行无氧呼吸和有氧呼吸

B.贮藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件

C.O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多

D.苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳

答案　B

解析　只要氧气的吸收量不为0，就有有氧呼吸，故氧气浓度在1%～3%内既有有氧呼吸又有无氧呼吸，A错误；O2浓度超过20%时，随氧浓度的增大，有氧呼吸不再增强，C错误；苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乙醇和二氧化碳，D错误；氧气浓度为5%时，CO2释放量最少，有利于贮藏苹果，故B正确。

1.植物种子萌发时，如果长时间缺氧，就会引起烂芽，主要是由于（　　）

A.能量不足B.酒精中毒

C.乳酸中毒D.CO2中毒

答案　B

解析　种子萌发时，如果长时间缺氧，进行无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳，不产生乳酸，乙醇含量过多对细胞有毒害作用，引起烂芽。

2.比较动物的有氧呼吸和无氧呼吸，下列叙述最恰当的是（　　）

A.糖类是有氧呼吸的主要能源物质，但不是无氧呼吸的主要能源物质

B.有氧呼吸和无氧呼吸过程中都能产生还原性氢

C.有氧呼吸逐步释放能量，无氧呼吸瞬间释放能量

D.有氧呼吸和无氧呼吸的终产物中都有水

答案　B

解析　细胞呼吸无论是有氧呼吸还是无氧呼吸都是逐步释放能量，而生成乳酸的高等动物细胞的无氧呼吸终产物中没有水。

3.下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）

A.种子风干脱水后呼吸强度增强

B.土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸

C.破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖

D.小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱

答案　B

解析　种子风干后呼吸减弱；破伤风杆菌是厌氧菌；小麦种子萌发时吸水有氧呼吸增强。

4.食品保鲜必须保持食品的质鲜、色鲜，保持原有的风味。

目前，人们常采用保鲜膜来保存食品，其原理是（　　）

A.膜内食品与空气隔绝，阻止呼吸作用，有机物不再分解

B.使用保鲜膜可降低蔬菜、水果的呼吸作用，减少有机物的分解

C.保鲜膜具有杀菌作用，使蔬菜、水果不会腐烂

D.上述说法都对

答案　B

5.生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，据图回答：

（1）反应①②③④中，可在人体细胞中进行的是______。

（2）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为____________________。

（3）在反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是______。

（4）在微生物体内丙酮酸可以转化为α酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，当谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成减少，其原因是____________。

答案　

（1）①②④　

（2）呼吸作用产生水　（3）②　（4）酶的活性受到抑制

解析　

（1）根据图示信息分析：

①是呼吸作用的第一阶段，在细胞质基质中进行；②是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，在线粒体内完成；③是无氧呼吸中的酒精发酵，在人体细胞中没有此反应发生；④是无氧呼吸中产生乳酸的过程，在细胞质基质中进行，当人体剧烈运动时在局部细胞中会发生此反应，以满足人体细胞对能量的需求。

所以在人体细胞内进行的是①、②和④。

（2）粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是由于呼吸作用过程中有水的产生。

（4）代谢过程中产生的物质与酶结合，使酶的结构发生变化，抑制酶的活性，所以导致谷氨酸合成减少。

基础巩固

1.在密闭容器内，酵母菌利用葡萄糖产生乙醇，此过程中不生成（　　）

A.ATPB.CO2

C.三碳化合物D.乳酸

答案　D

解析　酵母菌的无氧呼吸不产生乳酸。

2.制作泡菜、酸菜时，所用菜坛子必须密封，其原因是（　　）

A.防止水分蒸发

B.防止菜叶萎蔫

C.防止产生的乳酸挥发

D.乳酸菌在有氧条件下发酵被抑制

答案　D

解析　乳酸菌是厌氧菌，氧气会抑制其无氧呼吸。

3.蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应为（　　）

A.低温、干燥、低氧

B.低温、湿度适中、低氧

C.高温、干燥、高氧

D.高温、湿度适中、高氧

答案　B

解析　蔬菜和水果储藏过程中应创造条件尽量降低呼吸作用强度以减少有机物的消耗，而低温和低氧的条件下呼吸作用强度较弱。

保持一定的湿度是为了减少其水分散失起到保鲜作用。

4.细胞呼吸过程中若有CO2放出，则可判断此过程一定（　　）

A.是有氧呼吸B.是无氧呼吸

C.不是酒精发酵D.不是乳酸发酵

答案　D

解析　有氧呼吸和酒精发酵的产物中均有CO2，而乳酸发酵的产物只有乳酸没有CO2。

5.陆生植物不能长期忍受无氧呼吸，这是因为（　　）

①产生的乙醇对细胞有毒害作用　②产生的乳酸对细胞有毒害作用　③没有专门的无氧呼吸结构　④产生的能量太少

A.①②B.①④

C.②③D.③④

答案　B

解析　长期进行无氧呼吸，一是产生的能量太少，二是产生的乙醇对细胞有毒害作用。

6.比较植物有氧呼吸和无氧呼吸过程，下列说法正确的是（　　）

A.葡萄糖是有氧呼吸的主要反应物，不是无氧呼吸的主要反应物

B.CO2是有氧呼吸的产物，不是无氧呼吸的产物

C.有氧呼吸逐步释放能量，无氧呼吸不释放能量

D.有氧呼吸过程中产生[H]，无氧呼吸过程中也能产生[H]

答案　D

解析　有氧呼吸和无氧呼吸常用的能源物质都是葡萄糖，A错误。

无氧呼吸的乙醇发酵产生酒精和二氧化碳，B错误。

无氧呼吸第一阶段有少量能量的释放，C错误。

有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，都产生丙酮酸和[H]，D正确。

巩固提升

7.下列反应在细胞质基质和线粒体内均能完成的是（　　）

A.葡萄糖→丙酮酸

B.丙酮酸→乙醇＋CO2

C.ADP＋Pi＋能量→ATP

D.H2O→[H]＋O2

答案　C

解析　“葡萄糖→丙酮酸”发生在细胞质基质，A错误；“丙酮酸→乙醇＋CO2”发生在细胞质基质，B错误；“ADP＋Pi＋能量→ATP”可以在有氧呼吸的三个阶段都发生，场所在细胞质基质和线粒体，C正确；“H2O→[H]＋O2”是光反应阶段的变化，场所是叶绿体内的类囊体膜，D错误。

8.

某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验（如图）。

下列分析错误的是（　　）

A.滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果

B.试管中加水的主要目的是制造无氧环境

C.若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降

D.被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在乙醇中

答案　D

解析　酵母菌无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳，此过程受温度影响，试管中加水是为了创造无氧环境，A、B、C正确。

被分解的葡萄糖中的能量一部分转移到ATP中，一部分以热能的形式散失，还有一些存留在乙醇中，D错。

9.关于真核细胞呼吸的说法，正确的是（　　）

A.无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应

B.水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度

C.无氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体

D.有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中

答案　D

解析　无氧呼吸是在缺氧环境中有机物氧化分解的过程，无氧呼吸第一阶段的脱氢过程就是有机物被氧化的过程。

水果的贮藏需要的环境是低温、低氧和低湿环境，低温、低氧是为了抑制无氧呼吸和有氧呼吸，减少有机物的消耗；若储藏在完全无氧的环境中，无氧呼吸将会加强，产生大量酒精，既大量消耗了有机物，又增加了水果中乙醇的含量，降低了水果的品质和质量。

无氧呼吸的酶存在于细胞质基质中，有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜和基质中。

10.在四支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。

在适宜温度下，会产生CO2的试管有（　　）

①葡萄糖＋细胞膜已破裂的细胞　②葡萄糖＋线粒体

③丙酮酸＋线粒体　④葡萄糖＋细胞质基质（无氧）

A.①②B.①③④

C.②③④D.①④

答案　B

解析　首先要明确①试管中是细胞膜已破裂的细胞，即含有酵母菌全部细胞内容物，而②、③、④则分别含线粒体、线粒体、细胞质基质；其次，要明确酵母菌是兼性厌氧型生物；第三，要明确各细胞结构所能直接利用的物质，如线粒体只能利用丙酮酸而不能利用葡萄糖。

11.下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下的CO2的释放量与O2吸收量的变化，请据图解答以下问题：

（1）O点时，该器官的呼吸作用类型是________。

（2）在O2浓度为b%以下时（不包括O点），该器官的呼吸类型是____________________，原因是______________________________。

（3）该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在Q点重合，该器官的呼吸类型是________，原因是______________________________。

（4）由该曲线提示的原理，我们在进行水果贮藏时，应该取O2浓度值为____________________，理由是__________________________________________

_____________________________________________________________________。

答案　

（1）无氧呼吸　

（2）无氧呼吸与有氧呼吸　CO2的释放量大于O2的吸收量　（3）有氧呼吸　O2的吸收量与CO2的释放量相等　（4）P点对应的O2浓度　果实和种子通过呼吸作用消耗的有机物质最少

解析　在无氧的条件下（O点），植物体只能进行无氧呼吸，且产物是酒精和CO2。

Q点因产生的CO2和吸收的O2的量相等，联系有氧呼吸的知识可知Q点处进行的是有氧呼吸。

P点处机体的无氧呼吸及有氧呼吸均较弱，分解有机物相对较少，有利于果实和种子的贮藏。

12.下图为细胞呼吸过程，其中a、b表示物质，①～④表示主要步骤，请回答下列问题：

（1）图中a、b表示的物质分别是____________、__________________。

（2）图中②、③过程中都有CO2产生，其场所分别是________________、____________。

（3）过程①除产生能量外，还产生________；在①～④过程中释放能量最多的是________。

（4）②和④过程一般不会同时发生在同一生物体内，其原因是________________________________________。

答案　

（1）丙酮酸　乳酸　

（2）细胞质基质　线粒体　（3）[H]　③　（4）不同生物体内酶的种类不同

解析　图中a和b分别表示丙酮酸、乳酸。

②、③过程分别发生在细胞质基质和线粒体中。

在过程①中除产生能量外，还可以产生[H]。

在①～④过程中，有氧呼吸的第三阶段释放的能量最多。

不同生物体细胞中，由于酶的种类不同，无氧呼吸的产物不同。

走进高考

13.（2014·江苏卷，24）某同学设计了右图所示的发酵装置，下列有关叙述正确的是（多选）（　　）

A.该装置可阻止空气进入，用于果酒发酵

B.该装置便于果酒发酵中产生的气体排出

C.去除弯管中的水，该装置可满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸

D.去除弯管中的水后，该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用相似

答案　ABD

解析　A项，该装置中注水的弯曲部分可阻止空气进入，能用于果酒发酵。

B项，果酒发酵产生的CO2可溶解在弯管的水中，CO2量多时可进一步通过水排出。

C项，醋酸菌是好氧菌，因没有将无菌空气通入发酵液中，故去除弯管中的水后也不能满足底层发酵液中醋酸菌有氧呼吸的需求。

D项，去除弯管中的水后，该装置的弯管部分既能排出CO2，也能防止空气中的微生物进入，与巴斯德的鹅颈瓶作用类似。

14.（2013·江苏卷，24）将江苏某地当年收获的小麦秸秆剪成小段，于7月20日开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，3次重复，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果见下图。

下列分析合理的是（多选）（　　）

A.秸秆还田后翻耕土埋应是利用秸秆的合理方法

B.土壤中的空气和水分条件有利于多种微生物对秸秆的分解

C.如果将处理开始时间提早30天，则3条曲线的位置将呈现上移趋势

D.从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧性微生物分解能力高于厌氧性微生物

答案　AB

解析　本题注重对图形信息的提取。

分解效果由强到弱的顺序为土埋、水泡、堆放，故A、B正确，D错误；实验若提前30天进行，则实验的主体时间内平均气温是升高的，三组曲线不会上移，反而可能下降，C错误。

15.（2014·海南卷，26）某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。

请据图回答问题：

（1）在12～24h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是____________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是__________________，其产物是________________________。

（2）从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会____________，主要原因是_________________________________________________________________。

（3）胚根长出后，萌发种子的__________呼吸速率明显升高。

答案　

（1）无氧　细胞质基质　乙醇和二氧化碳

（2）减少　种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降

（3）有氧

解析　

（1）据图可知，在12～24h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是乙醇和二氧化碳。

（2）第12h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降。

（3）胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸的速率明显提高。