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(共59張PPT)
第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
第3節(jié)　細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用
第2課時(shí)　細(xì)胞呼吸及原理的應(yīng)用
人教生物(2019版)必修1導(dǎo)學(xué)課件
必備知識(shí)自查
問題一:線粒體具有哪些結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)
1.線粒體的結(jié)構(gòu):
填寫圖中序號(hào)代表的結(jié)構(gòu):
①_____,②_____,③___,④___________。
2.線粒體內(nèi)膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):_______________________________________________
___________。
3.線粒體的功能:___________________。
外膜
內(nèi)膜
嵴
線粒體基質(zhì)
某些部位向線粒體的內(nèi)腔折疊形成嵴,嵴使內(nèi)膜的表面
積大大增加
有氧呼吸的主要場(chǎng)所
問題二:什么是有氧呼吸 有氧呼吸的三個(gè)階段中分別發(fā)生哪些物質(zhì)和能量的變
化
1.有氧呼吸:
(1)場(chǎng)所:___________________。
(2)條件:_________。
(3)反應(yīng)物:_________________________。
(4)產(chǎn)物:_____________。
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體
有氧、酶
葡萄糖等有機(jī)物、氧氣、水
二氧化碳、水
2.有氧呼吸的過程:
請(qǐng)將下列備選選項(xiàng)填到表格中:
(1)場(chǎng)所:
①線粒體內(nèi)膜　②細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)　③線粒體基質(zhì)
第一階段 第二階段 第三階段
場(chǎng)所 ___ ___ ___
物質(zhì)變化 ___ ___ ___
能量釋放 ___ ___ ___
②
③
①
④
⑥
⑤
⑦
⑦
⑧
(2)物質(zhì)變化:
(3)能量釋放:⑦少量　⑧大量
問題三:無氧呼吸發(fā)生的場(chǎng)所與有氧呼吸相同嗎 其類型有哪些
1.場(chǎng)所:___________。
2.類型:
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
【思維啟迪】
(1)酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵第一階段所需酶的種類相同嗎
提示:酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵第一階段所需酶的種類是相同的。
(2)無氧呼吸第一階段和第二階段釋放能量多少相同嗎
提示:無氧呼吸只在第一階段釋放少量的能量,第二階段不釋放能量。
問題四:細(xì)胞呼吸的原理在生產(chǎn)中都有哪些應(yīng)用
將下列生產(chǎn)生活實(shí)例利用的原理畫“√”:
實(shí)例 有氧呼吸 無氧呼吸
包扎傷口用透氣的敷料
栽花時(shí)及時(shí)松土
糧食釀酒
皮膚破損較深,破傷風(fēng)桿菌增
殖導(dǎo)致破傷風(fēng)
鍛煉時(shí)提倡慢跑
√
√
√
√
√
關(guān)鍵能力生成
探究點(diǎn)一　 有氧呼吸
【圖表情境】有氧呼吸的過程圖解如下,據(jù)圖探究下列問題。
1.有氧呼吸三個(gè)階段中物質(zhì)與能量的變化(生命觀念):
(1)從物質(zhì)和能量的角度描述三個(gè)階段的主要過程:
第一階段:________________________________________________________。
第二階段:________________________________________________。
第三階段:________________________________________________。
1分子葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,產(chǎn)生少量[H],并釋放少量能量
丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[H],并釋放少量能量
前兩個(gè)階段產(chǎn)生的[H]與氧結(jié)合形成水,并釋放大量能量
(2)為什么說線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所 說出你的理由。
提示:有氧呼吸的三個(gè)階段中第二、三階段都在線粒體內(nèi)完成,所以說線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所。
(3)與有機(jī)物在體外燃燒相比,有氧呼吸具有什么不同的特點(diǎn)
提示:有氧呼吸過程溫和;有機(jī)物中的能量是逐步釋放的;有相當(dāng)一部分能量?jī)?chǔ)存在ATP中。
2.追蹤元素的來源和去處(科學(xué)探究):
如果你是一位科學(xué)家,你會(huì)如何利用同位素標(biāo)記法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究有氧呼吸中O2
中的O是否進(jìn)入CO2中,請(qǐng)說出你的實(shí)驗(yàn)思路,并對(duì)結(jié)果和結(jié)論進(jìn)行分析。
(1)實(shí)驗(yàn)思路:將大小、體重相同的動(dòng)物平均分成_________________________
___________________________________________________________________
____。
(2)結(jié)果及結(jié)論:______________________________________________________
___________________________________________________________________
______________。
兩組。第一組向動(dòng)物提供O2,
第二組向同種動(dòng)物提供18O2。在相同且適宜條件下培養(yǎng),分析兩組實(shí)驗(yàn)釋放的
CO2
若第二組釋放的二氧化碳全是C18O2,第一組釋放的二氧化碳全
是CO2,則說明O2中的O進(jìn)入CO2中;若兩組二氧化碳全是CO2,則說明O2中的O
沒有進(jìn)入CO2中
【探究總結(jié)】
1.有氧呼吸的實(shí)質(zhì):
(1)物質(zhì)變化:有機(jī)物→無機(jī)物(CO2和H2O)。
(2)能量變化:有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→熱能和ATP中活躍的化學(xué)能。
2.有氧呼吸過程中元素的追蹤:反應(yīng)式中箭頭表示元素O和C的來源和去處。
【典題訓(xùn)練】
1.(2021·北京高一檢測(cè))細(xì)胞內(nèi)葡萄糖分解為丙酮酸的過程(　　)
A.不產(chǎn)生CO2　　　　　　B.必須在有O2條件下進(jìn)行
C.在線粒體內(nèi)進(jìn)行 D.反應(yīng)速率不受溫度影響
【解析】選A。葡萄糖分解為丙酮酸為有氧呼吸或無氧呼吸的第一階段,不產(chǎn)生CO2,A正確;有氧呼吸和無氧呼吸第一階段完全相同,都是葡萄糖分解產(chǎn)生丙酮酸和[H],并釋放少量能量,不需要O2的參與,B錯(cuò)誤;細(xì)胞內(nèi)葡萄糖分解為丙酮酸的過程發(fā)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),C錯(cuò)誤;細(xì)胞內(nèi)葡萄糖分解為丙酮酸的過程需要酶的催化,因此反應(yīng)速率受溫度、pH等影響,D錯(cuò)誤。
2.(2020·六盤水高一檢測(cè))在有氧呼吸過程中,水分子參與反應(yīng)的過程和生成水分子的過程分別在(　　)
A.第一階段和第二階段 B.第二階段和第三階段
C.第一階段和第三階段 D.第三階段和第二階段
【解析】選B。有氧呼吸過程共分三個(gè)階段,第一階段葡萄糖分解成丙酮酸,第二階段丙酮酸和水反應(yīng),第三階段是前兩個(gè)階段產(chǎn)生的[H]和氧反應(yīng)生成水。
3.如圖表示酵母菌細(xì)胞中進(jìn)行的某過程,序號(hào)①~⑥代表物質(zhì)或能量。完成下列有關(guān)問題:
(1)圖示表示__________(填生理過程名稱),人的成熟的紅細(xì)胞________(填“能”或“不能”)進(jìn)行該過程,原因是_________________________。
(2)酶1位于______(填細(xì)胞結(jié)構(gòu)),酶2位于________(填細(xì)胞結(jié)構(gòu)),酶1和酶2______(填“是”或“不是”)同一種酶,原因是 _______________。
(3)序號(hào)①~⑥中,含義相同的兩組是______和________。
【解析】(1)圖示表示有氧呼吸的過程,人的成熟的紅細(xì)胞不含線粒體,不能進(jìn)行有氧呼吸。
(2)酶1是催化葡萄糖分解成丙酮酸的酶,位于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,酶2是催化丙酮酸分解成二氧化碳的酶,位于線粒體基質(zhì)中,酶1和酶2催化不同的生化反應(yīng),不是同一種酶。
(3)序號(hào)①、②、④表示三個(gè)階段釋放的能量,③、⑥表示水,⑤表示與[H]反應(yīng)的O2,所以含義相同的兩組是①②④和③⑥。
答案:(1)有氧呼吸　不能　人成熟的紅細(xì)胞中不含線粒體
(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)　線粒體基質(zhì)　不是　它們催化不同的生化反應(yīng)
(3)①②④　③⑥
探究點(diǎn)二　無氧呼吸及與有氧呼吸的比較
1.無氧呼吸的類型及過程(生命觀念):
【生活情境】蘋果儲(chǔ)存久了,會(huì)散發(fā)出酒精的味道。人在劇烈運(yùn)動(dòng)后上肢和下肢骨骼肌往往會(huì)產(chǎn)生酸痛的感覺。
(1)無氧呼吸的類型:不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物相同嗎 其本質(zhì)原因是什么
提示:不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物可能不同,其本質(zhì)原因是不同生物細(xì)胞中含有的無氧呼吸酶可能不同。
(2)能量的變化:無氧呼吸兩個(gè)階段中是否都有能量的釋放和ATP的產(chǎn)生
第一階段:_____________________________;
第二階段:_________________________。
2.無氧呼吸與有氧呼吸的比較(科學(xué)思維):
交流討論無氧呼吸與有氧呼吸的異同點(diǎn):
無氧呼吸 有氧呼吸
反應(yīng)場(chǎng)所 ___________ ___________________
能量釋放 _________ _________
ATP合成 _________ _________
有少量能量的釋放和ATP的合成
無能量的釋放和ATP的合成
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體
少量能量
大量能量
少量ATP
大量ATP
3.細(xì)胞呼吸方式的判斷(科學(xué)思維):
若酵母菌細(xì)胞呼吸有CO2放出,則其進(jìn)行的一定是有氧呼吸嗎 為什么
提示:不一定。因?yàn)榻湍妇鸁o氧呼吸是酒精發(fā)酵,也有CO2生成。
【探究總結(jié)】
1.有氧呼吸與無氧呼吸的比較:
有氧呼吸 無氧呼吸
不
同
點(diǎn) 場(chǎng)所 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
條件 需氧、酶 不需氧、需酶
產(chǎn)物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸
能量 大量 少量
相
同
點(diǎn) 過程 從葡萄糖分解為丙酮酸階段相同
實(shí)質(zhì) 分解有機(jī)物,釋放能量,合成ATP
意義 為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量
2.細(xì)胞呼吸類型的誤區(qū)提醒:
(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的可能是有氧呼吸,也可能是無氧呼吸,但一定不是乳酸發(fā)酵。
(2)真核生物細(xì)胞并非都能進(jìn)行有氧呼吸,如蛔蟲細(xì)胞、哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞只能進(jìn)行無氧呼吸。
【典題訓(xùn)練】
1.如圖表示細(xì)胞呼吸的部分過程,下列敘述不正確的是(　　)
A.①過程可在植物細(xì)胞中進(jìn)行,也可在動(dòng)物細(xì)胞中進(jìn)行
B.①過程有氧呼吸需要進(jìn)行,無氧呼吸也需要進(jìn)行
C.②過程人體有氧呼吸可進(jìn)行,劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)無氧呼吸也可進(jìn)行
D.②過程可能產(chǎn)生能量,也可能不產(chǎn)生能量
【解析】選C。①過程為細(xì)胞呼吸的第一階段,可在植物細(xì)胞中進(jìn)行,也可在動(dòng)物細(xì)胞中進(jìn)行,A正確;①過程為細(xì)胞呼吸的第一階段,無氧呼吸的第一階段和有氧呼吸的第一階段相同,B正確;人劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)無氧呼吸產(chǎn)生的是乳酸,沒有CO2的產(chǎn)生,C錯(cuò)誤;若進(jìn)行有氧呼吸時(shí),②過程中產(chǎn)生能量,若進(jìn)行無氧呼吸時(shí),②過程中不產(chǎn)生能量,D正確。
2.(2020·全國Ⅰ卷)種子貯藏中需要控制呼吸作用以減少有機(jī)物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質(zhì)是淀粉分解產(chǎn)生的葡萄糖,下列關(guān)于種子呼吸作用的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)
A.若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等,則細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸
B.若細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等
C.若細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸且產(chǎn)物是乳酸,則無O2吸收也無CO2釋放
D.若細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行有氧和無氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多
【解析】選D。本題主要考查有氧呼吸和無氧呼吸的過程及呼吸方式的判斷。種子以葡萄糖為呼吸底物,有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生乙醇的過程均產(chǎn)生CO2,但是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2與乙醇分子數(shù)相等,A項(xiàng)正確;無氧呼吸只釋放CO2,不吸收O2,若細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等,B項(xiàng)正確;由于種子細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸時(shí),不吸收O2,產(chǎn)物是CO2和乙醇或乳酸,若產(chǎn)物是乳酸,則無O2吸收也無CO2釋放,C項(xiàng)正確;若細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的過程,則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的一樣多,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2021·德州高一檢測(cè))酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存,屬于兼性厭氧菌。
(1)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸的場(chǎng)所是__________________ ,有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖,其化學(xué)反應(yīng)式可簡(jiǎn)寫成______________________________。
(2)為探究酵母菌的呼吸方式,將酵母菌破碎(細(xì)胞器完整)后離心,得到上清液和沉淀物(只含細(xì)胞器和細(xì)胞核)。進(jìn)行如表所示實(shí)驗(yàn):
組別 試管A 試管B 試管C
酵母菌 上清液 沉淀物
加入物質(zhì) 加入5%的葡萄糖溶液25 mL
在氧氣充足的條件下,能夠產(chǎn)生CO2的試管是____(填字母即可);在無氧條件下,試管B________(填“能”或“不能”)產(chǎn)生CO2,原因是_____________。
(3)同學(xué)甲為了驗(yàn)證在某氧氣濃度下酵母菌既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無氧呼吸,設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置:
同學(xué)乙認(rèn)為同學(xué)甲的裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
請(qǐng)闡述同學(xué)乙的理由并給出改進(jìn)方案。
理由:___________;
改進(jìn)方案:增設(shè)一組裝置,該裝置與圖示裝置的不同之處是__________。
【解析】(1)酵母菌能進(jìn)行有氧呼吸,有氧呼吸的第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,
第二階段和第三階段在線粒體基質(zhì)中和線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行,故酵母菌進(jìn)行有氧呼
吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖,其化學(xué)反
應(yīng)式可簡(jiǎn)寫成C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量。(2)由分析可知,在氧
氣充足的條件下,能夠進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生CO2的試管是A,因?yàn)樗型暾?xì)胞結(jié)構(gòu);
無氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)行,上清液含有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),無氧條件下,葡萄糖能在細(xì)
胞質(zhì)基質(zhì)中分解為酒精和CO2,故在無氧條件下,試管B能產(chǎn)生CO2。
(3)由于NaOH溶液能吸收細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2,當(dāng)酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸時(shí),消耗氧氣,產(chǎn)生的二氧化碳被吸收,故紅色液珠左移,同理,當(dāng)酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸時(shí),紅色液珠向左移動(dòng),故無法通過這一個(gè)單一裝置判斷酵母菌的呼吸方式。為了遵循對(duì)照原則,可再增設(shè)一組裝置,將裝置中NaOH溶液換為等量的清水,如果只進(jìn)行有氧呼吸,含NaOH溶液的裝置中紅色液珠左移,含清水裝置中紅色液珠不移動(dòng),如果是只進(jìn)行無氧呼吸,含NaOH溶液的裝置中紅色液珠不移動(dòng),含清水裝置中紅色液珠右移。如果既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸,含NaOH溶液的裝置中紅色液珠左移,含清水裝置中紅色液珠右移。
答案:(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體　C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量　(2)A
　能　上清液含有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),無氧條件下,葡萄糖能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為酒
精和CO2　(3)只進(jìn)行有氧呼吸或既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸時(shí),紅色液珠都
向左移動(dòng)　將裝置中NaOH溶液換為等量的清水
探究點(diǎn)三　影響細(xì)胞呼吸的因素及細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用
1.溫度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響(科學(xué)思維):
【實(shí)驗(yàn)情境】一生物實(shí)驗(yàn)小組利用蘋果來探究在適宜氧氣濃度下,溫度(℃)對(duì)其呼吸強(qiáng)度(用CO2釋放量的相對(duì)值表示)的影響,得到下表數(shù)據(jù):
溫度(℃) 4 10 20 30 40
CO2釋放量的相對(duì)值 5.4 33.6 65.5 100 74.2
(1)運(yùn)用表中數(shù)據(jù)畫出溫度對(duì)呼吸強(qiáng)度的影響曲線:
(2)溫度如何影響蘋果細(xì)胞呼吸強(qiáng)度
提示:溫度通過影響呼吸酶的活性來影響細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。
(3)請(qǐng)結(jié)合溫度對(duì)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的影響,探討儲(chǔ)存蘋果的條件有什么要求。
提示:根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知,適當(dāng)降低溫度能降低細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度,有利于儲(chǔ)存蘋果。
2.氧氣濃度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響(科學(xué)思維):
【實(shí)驗(yàn)情境】氧氣濃度對(duì)不同的細(xì)胞呼吸方式具有不同的影響效應(yīng),結(jié)合曲線
分析下列問題:
(1)根據(jù)曲線分析O2濃度對(duì)有氧呼吸速率和無氧呼吸速率的影響。
①有氧呼吸:________________________________________________________
_____________________________________。
②無氧呼吸:___________________________________。
在一定范圍內(nèi),隨著O2濃度增加,有氧呼吸速率逐漸增大,但當(dāng)O2濃
度達(dá)到一定值時(shí),有氧呼吸速率將不再增大
隨著O2濃度增加,無氧呼吸速率逐漸減小
(2)依據(jù)曲線,分析不同O2濃度下的細(xì)胞呼吸方式。
O2濃度 呼吸方式
O2濃度為0 _______________
0O2濃度≥10% _______________
只進(jìn)行無氧呼吸
同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸
只進(jìn)行有氧呼吸
3.探究水分、CO2對(duì)細(xì)胞呼吸的影響(科學(xué)思維):
【實(shí)驗(yàn)情境】觀察甲、乙兩曲線圖,分析水分、CO2對(duì)細(xì)胞呼吸的影響。
(1)甲圖:結(jié)合曲線分析,一定范圍內(nèi)隨著含水量的升高,_________________。當(dāng)含
水量過高會(huì)導(dǎo)致_________,細(xì)胞呼吸速率下降。
(2)乙圖:從化學(xué)平衡角度分析,增加CO2濃度會(huì)_____細(xì)胞呼吸。
細(xì)胞呼吸速率升高
細(xì)胞缺氧
抑制
(3)結(jié)合已有知識(shí),從氧氣濃度、溫度、含水量三個(gè)方面分析保存種子、水果和蔬菜的合理?xiàng)l件。
提示:種子:低溫、低氧、干燥保存。水果和蔬菜:零上低溫、低氧、一定濕度條件下保存。
【探究總結(jié)】
溫度和O2濃度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響
(1)溫度:通過影響細(xì)胞呼吸酶的活性來影響細(xì)胞呼吸速率。
(2)O2濃度:
①有氧呼吸:在一定范圍內(nèi),隨O2濃度的增加有氧呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)。
②無氧呼吸:氧氣的存在會(huì)抑制無氧呼吸的強(qiáng)度。
【典題訓(xùn)練】
1.(2021·天津高一檢測(cè))下列關(guān)于細(xì)胞呼吸在生產(chǎn)生活中應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)
A.面團(tuán)“發(fā)起”是酵母菌產(chǎn)生CO2所致
B.干燥和無氧的環(huán)境有利于蔬菜的長(zhǎng)期保鮮
C.利用乳酸菌制作酸奶過程中需密閉隔絕空氣
D.黑暗條件下綠豆萌發(fā)成豆芽的過程中有機(jī)物總量不斷減少
【解析】選B。酵母菌進(jìn)行呼吸能產(chǎn)生CO2,使面團(tuán)產(chǎn)生氣孔,從而“發(fā)起”,A正確;蔬菜保鮮需要的條件是:零上低溫、低氧和一定濕度,B錯(cuò)誤;乳酸菌是厭氧型生物,所以利用乳酸菌制作酸奶過程中需密閉隔絕空氣,C正確;黑暗條件下綠豆芽不能進(jìn)行光合作用,而由于細(xì)胞呼吸的消耗,綠豆萌發(fā)成豆芽的過程中有機(jī)物總量減少,D正確。
2.如圖所示,研究人員將水稻的根浸入水中,持續(xù)檢測(cè)CO2產(chǎn)生速率和水中酒精含量的變化曲線。據(jù)圖分析,下列說法不正確的是(　　)
A.OA段根尖細(xì)胞產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所為線粒體
B.A時(shí)刻根尖細(xì)胞開始進(jìn)行無氧呼吸
C.OB段CO2產(chǎn)生速率下降原因和CD段CO2產(chǎn)生速率下降原因相同
D.CD段根細(xì)胞可能逐漸失去活性
【解析】選C。圖中OA段酒精含量為0,根尖細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸,不進(jìn)行無氧呼吸,產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所是線粒體,A項(xiàng)正確。A時(shí)刻水中出現(xiàn)酒精,說明根尖細(xì)胞開始進(jìn)行無氧呼吸,B項(xiàng)正確。隨著水中酒精含量的逐漸增多,細(xì)胞逐漸失去活性,CD段CO2產(chǎn)生速率下降的原因是水中酒精含量過多,細(xì)胞逐漸失去活性,而OB段CO2產(chǎn)生速率下降原因是水中的氧氣逐漸減少,C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確。
情境素養(yǎng)探究
【史料情境】古代詩人對(duì)酒的描寫和贊美頗多,如李白《客中行》中寫道“蘭陵美酒郁金香,玉碗盛來琥珀光。”如今酒的品種更是不計(jì)其數(shù)。其中啤酒的起源可追溯到8 000年以前,以下是關(guān)于啤酒生產(chǎn)的大致過程:
將經(jīng)過滅菌的麥芽汁充氧,接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐。初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,酒精濃度上升,泡沫不斷增多,當(dāng)糖度下降到一定程度后,結(jié)束發(fā)酵。
探究:
(1)試分析:在啤酒發(fā)酵的各個(gè)階段,酵母菌細(xì)胞呼吸的主要方式分別是什么 代謝產(chǎn)物主要是什么
提示:開始時(shí),發(fā)酵罐中有大量的溶解氧,酵母菌進(jìn)行有氧呼吸迅速大量繁殖,此時(shí)的代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳和水。隨著氧氣不斷被消耗,發(fā)酵罐中的溶解氧越來越少,此時(shí)酵母菌同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸,代謝產(chǎn)物有二氧化碳、水和酒精。溶解氧消耗殆盡,酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸,此時(shí)的代謝產(chǎn)物主要是酒精和二氧化碳。
(2)若要提高酒精產(chǎn)量,可采取哪些措施
提示:可從以下幾個(gè)方面考慮:原料的不斷投放;產(chǎn)品(酒精等)的不斷提取;環(huán)境條件的控制,如溫度和pH等保持最適;一開始要通入經(jīng)滅菌的空氣,讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸而大量繁殖,擴(kuò)大酵母菌的數(shù)量,然后密閉發(fā)酵罐,讓酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生大量酒精等。
課堂素養(yǎng)達(dá)標(biāo)
1.有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式,有氧呼吸釋放大量的能量保證了生命活動(dòng)對(duì)能量的需求,關(guān)于有氧呼吸的描述合理的是__________。
①產(chǎn)物水中的氫都來自參加反應(yīng)的葡萄糖和水
②產(chǎn)物水中的氧都來自參加反應(yīng)的葡萄糖和水
③產(chǎn)物二氧化碳中的氧都來自參加反應(yīng)的葡萄糖
④產(chǎn)物二氧化碳中的碳都來自參加反應(yīng)的葡萄糖
⑤有氧呼吸每階段都產(chǎn)生ATP,但產(chǎn)生的量不同
⑥O2參與有氧呼吸第二階段的反應(yīng)
【解析】以葡萄糖為反應(yīng)物進(jìn)行有氧呼吸,產(chǎn)物水中的氫都來自參加反應(yīng)的葡萄糖和水,①正確;產(chǎn)物水中的氧都來自參加反應(yīng)的氧氣,②錯(cuò)誤;產(chǎn)物二氧化碳中的氧都來自參加反應(yīng)的葡萄糖和水,③錯(cuò)誤;產(chǎn)物二氧化碳中的碳都來自參加反應(yīng)的葡萄糖,④正確。有氧呼吸三個(gè)階段均有ATP的產(chǎn)生,第三階段產(chǎn)生的ATP最多,⑤正確。O2參與有氧呼吸第三階段的反應(yīng),⑥錯(cuò)誤。
答案:①④⑤
2.(2021·煙臺(tái)高一檢測(cè))幽門螺桿菌主要寄生于胃中,是引起很多消化道疾病的首要致病細(xì)菌。體檢時(shí)可通過13C尿素呼氣試驗(yàn)來檢測(cè)幽門螺桿菌感染情況。受試者口服13C標(biāo)記的尿素膠囊后,尿素可被幽門螺桿菌產(chǎn)生的脲酶催化分解為13CO2和NH3,定時(shí)收集受試者吹出的氣體并測(cè)定其中是否含有13CO2。根據(jù)以上信息,下列敘述中正確的是(　　)
A.幽門螺桿菌的細(xì)胞膜具有雙層磷脂分子,但其不具有流動(dòng)性
B.幽門螺桿菌感染者吹出氣體中的CO2是其細(xì)胞有氧呼吸產(chǎn)生的
C.檢測(cè)13CO2的放射性可用溴麝香草酚藍(lán)溶液在高倍鏡下鏡檢分析
D.幽門螺桿菌產(chǎn)生的脲酶在pH小于7的條件下依然能發(fā)揮作用
【解析】選D。幽門螺桿菌細(xì)胞膜的基本支架是磷脂雙分子層,具有一定的流動(dòng)性,A錯(cuò)誤;通過題干信息可知,受試者口服含有13C標(biāo)記的尿素膠囊,如果受試者胃里有幽門螺桿菌,尿素則會(huì)被幽門螺桿菌產(chǎn)生的脲酶分解成13CO2和NH3,故感染者呼出的13CO2是幽門螺桿菌分解尿素產(chǎn)生的,不是人體細(xì)胞有氧呼吸而來,B錯(cuò)誤;溴麝香草酚藍(lán)溶液可檢測(cè)CO2,但不能檢測(cè)放射性,放射性檢驗(yàn)可利用放射性自顯影技術(shù),C錯(cuò)誤;通過題干信息可知,幽門螺桿菌主要寄生于人體的胃里,胃中是酸性環(huán)境,故幽門螺桿菌產(chǎn)生的脲酶適宜在酸性條件下發(fā)揮作用,D正確。
3.如圖為某種生物細(xì)胞有氧呼吸的基本過程示意圖。
(1)階段A進(jìn)行的場(chǎng)所為________。階段A和階段B都能夠產(chǎn)生的物質(zhì)①是____________。
(2)在此三個(gè)階段中產(chǎn)生大量ATP的是__________,此過程是在____________進(jìn)行的。
(3)若將一只小鼠放入含有18O2的密閉容器中,小鼠體內(nèi)首先出現(xiàn)18O的化合物是圖中的[　　]__________。
(4)若蠶豆種子在發(fā)芽的早期測(cè)定得出CO2的釋放量比O2的吸收量大3~4倍,說明此時(shí)蠶豆的呼吸方式為______________。
【解析】(1)(2)據(jù)題圖分析,階段A表示有氧呼吸第一階段,發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),產(chǎn)生的物質(zhì)①是[H];階段B表示有氧呼吸第二階段,發(fā)生在線粒體基質(zhì);階段C表示有氧呼吸第三階段,發(fā)生在線粒體內(nèi)膜,產(chǎn)生的物質(zhì)②是水。產(chǎn)生大量的ATP。
(3)氧氣參與有氧呼吸第三階段,與[H]結(jié)合生成水,因此若將一只小鼠放入含有18O2的密閉容器中,小鼠體內(nèi)首先出現(xiàn)18O的化合物是圖中的②H2O。
(4)蠶豆種子有氧呼吸消耗的氧氣與產(chǎn)生的二氧化碳量相等,而無氧呼吸不消耗氧氣,產(chǎn)生二氧化碳。根據(jù)題意分析,蠶豆種子呼吸作用消耗的氧氣比釋放的二氧化碳少,說明此時(shí)同時(shí)進(jìn)行了有氧呼吸和無氧呼吸。
答案:(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)　[H]　(2)階段C　線粒體內(nèi)膜
(3)[②]　H2O　(4)有氧呼吸與無氧呼吸(無氧呼吸比有氧呼吸占優(yōu)勢(shì))
【新高考·新風(fēng)向】
4.(2021·北京高一檢測(cè))2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了發(fā)現(xiàn)細(xì)胞感知和適應(yīng)氧氣供應(yīng)機(jī)制的三位科學(xué)家。他們發(fā)現(xiàn),在缺氧條件下,人體除了可以通過調(diào)節(jié)呼吸頻率來適應(yīng),也可通過增加紅細(xì)胞的數(shù)量來適應(yīng)。紅細(xì)胞數(shù)量增加與細(xì)胞內(nèi)缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1α)介導(dǎo)的系列反應(yīng)有關(guān)。請(qǐng)回答問題:
(1)如圖所示,常氧條件下,經(jīng)過________________________的催化,HIF-1α蛋白發(fā)生羥基化,使得VHL蛋白能夠與之識(shí)別并結(jié)合,從而導(dǎo)致HIF-1α蛋白________。
(2)由圖可知,缺氧條件下,HIF-1α蛋白通過________進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi),促進(jìn)EPO(促紅細(xì)胞生成素)的合成,從而促進(jìn)紅細(xì)胞數(shù)量的增加。HIF-1α蛋白還可使細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中某些酶的含量增加、細(xì)胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量增加。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中酶的含量增加有利于細(xì)胞通過________________產(chǎn)生ATP為細(xì)胞供能;葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白增加有利于____。
(3)慢性腎功能衰竭患者常因EPO產(chǎn)生不足而出現(xiàn)嚴(yán)重貧血,研究人員正在探索一種PHD抑制劑對(duì)貧血患者的治療作用。請(qǐng)結(jié)合圖中信息,分析PHD抑制劑治療貧血的作用機(jī)理:___________________________________。
【解析】 (1)由題圖可知,常氧條件下,經(jīng)過脯氨酰羥化酶的催化,HIF-1α蛋白發(fā)生羥基化,使得VHL蛋白能夠與之識(shí)別并結(jié)合,從而導(dǎo)致HIF-1α蛋白降解。
(2)由圖可知,缺氧條件下,HIF-1α蛋白為大分子,通過核孔進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi),與ARNT結(jié)合形成復(fù)合物,促進(jìn)EPO基因的轉(zhuǎn)錄,進(jìn)而促進(jìn)EPO(促紅細(xì)胞生成素)的合成,促進(jìn)紅細(xì)胞數(shù)量的增加。HIF-1α蛋白可使細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中某些酶的含量增加,有利于細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生ATP為細(xì)胞供能;HIF-1α蛋白還可使細(xì)胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量增加,有利于細(xì)胞攝入葡萄糖,使細(xì)胞獲得能源物質(zhì)。
(3)根據(jù)慢性腎功能衰竭患者常因EPO產(chǎn)生不足而出現(xiàn)嚴(yán)重貧血,結(jié)合題圖,推測(cè)PHD抑制劑治療貧血的作用機(jī)理:通過抑制PHD活性抑制HIF-1α的降解,細(xì)胞內(nèi)較高水平的HIF-1α促進(jìn)EPO的產(chǎn)生。
答案:(1)脯氨酰羥化酶(PHD)　降解
(2)核孔　 無氧呼吸　細(xì)胞攝入葡萄糖(細(xì)胞獲取能源物質(zhì))
(3)通過抑制PHD活性抑制HIF-1α的降解,細(xì)胞內(nèi)較高水平的HIF-1α促進(jìn)EPO的產(chǎn)生

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