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1、1 【教材解读教材解读】2017】2017 高中生物高中生物 第第 5 5 章章 第第 3 3 节节 ATPATP 的主要来源的主要来源- -细胞细胞 呼吸典例精析呼吸典例精析 新人教版必修新人教版必修 1 1 探究细胞呼吸方式的实验分析 【例 1】 如图 5314 表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵 母菌在不同条件下呼吸作用的情况。 材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为 0.1 g/mL 的葡萄糖溶 液、棉花、石蜡油。 实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。 (1)取 A、B 两装置设计实验如下，请补充
2、下表中的内容。 装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三 A 加入 240 mL 的 葡萄糖溶液加入 10 g 活性干酵母 _ B 加入 240 mL 煮沸后冷 却的葡萄糖溶液 _ 加入石蜡油，铺满液面 (2)B 装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是_，这是控制实验的_变量。 (3)要测定 B 装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置 C。请写出装置 C 的实验步骤： 装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三 C_ 加入石蜡油，铺满液面 (4)实验预测：在适宜条件下实验，30 min 后记录实验结果，若装置 A、B、C 温 度大小关系是_(用“”表示)则假设成立。 2 解析：(1)该实验要探究酵母菌在
3、有氧和无氧条件下的不同呼吸方式，所以 A、B 两装 置内的自变量应为氧气的有无，其他条件要保持完全相同。(2)B 装置内煮沸葡萄糖溶液是 为了完全除去其内的氧气，从而创造无氧环境。(3)装置 C 作为 B 装置的对照，验证呼吸作 用引起温度变化，因此两装置内的自变量应为酵母菌的有无。(4)一段时间后，若进行了有 氧呼吸的 A 试管温度进行了无氧呼吸的 B 试管温度C 试管温度，则假设成立。 答案：(1)不加入石蜡油 加入 10 g 活性干酵母 (2)去除氧气 自 (3)加入 240 mL 煮沸后冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母 (4)ABC 点拨：在本实验中 C 组的设置是必需的，它是实验组
4、 A、B 的对照，说明细胞呼吸产生 热量，而 A 组与 B 组的对比，说明有氧呼吸产生热量多于无氧呼吸。 变式拓展 1 通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，可以了解细胞呼吸的类型。阅读下列 实验过程，回答有关问题。 (1)材料用具：液体石蜡油，质量浓度为 0.1 g/mL 的葡萄糖溶液，酵母菌培养液，保 温瓶，温度计，棉花等。 (2)实验步骤 取三个保温瓶，编号为 A、B、C。 A 瓶注入 1 L 经煮沸并冷却的质量浓度为 0.1 g/mL 的葡萄糖溶液，B、C 瓶分别注入 1 L 质量浓度为 0.1 g/mL 的葡萄糖溶液。 向 A、B 瓶中加入等量的酵母菌培养液，C 瓶中不加入酵母菌培养液。 向
5、 A 瓶中注入液体石蜡油。 在三个瓶中放入温度计，并用棉花团塞住瓶口，以固定温度计并保证保温瓶通气。 24 h 后观察并记录三个保温瓶的温度。(装置如图 5315 所示) (3)分析讨论 A 瓶葡萄糖溶液煮沸的目的是_。等溶液冷却后再加入酵母菌 的原因是_。注入液体石蜡油的目的是_。 设置 C 瓶的目的是_。 3 A、B 两瓶的实验结果说明了什么？倒掉石蜡油，闻一闻 A 瓶内有什么气味？ _。 细胞呼吸的过程分析 【例 2】 下列四支试管中分别含有不同的化学物质和活性酵母菌细胞制备物，经过 一定时间的保温后，不产生 CO2的试管为( ) A葡萄糖细胞膜已破裂的细胞 B葡萄糖线粒体 C丙酮酸线粒
6、体 D葡萄糖细胞质基质并隔绝空气 解析：若试管内存在葡萄糖、细胞质基质、线粒体，则能完成有氧呼吸全过程，产生 CO2。试管内不存在细胞质基质，葡萄糖不能生成丙酮酸，而葡萄糖又不能直接在线粒体中 被分解为 CO2。试管内装有丙酮酸与线粒体，可进行有氧呼吸的第二、三阶段，丙酮酸与 水在线粒体内分解产生 CO2。在隔绝空气的情况下，葡萄糖在细胞质基质中被分解产生酒 精和 CO2。 答案：B 点拨：细胞呼吸不同场所的酶的种类不同，氧化分解的底物不同，葡萄糖在线粒体内 不能被分解的原因是线粒体中缺乏分解葡萄糖的酶。 变式拓展 2 提取鼠肝脏细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮 酸时，测得
7、氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零；同时注入细胞 质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。对上述实验结果的解释错误的是( ) A线粒体内进行的是丙酮酸彻底分解和消耗氧气生成水的过程 B在线粒体内不能完成葡萄糖的分解，而能完成丙酮酸的分解过程 C葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中完成的，不需要消耗氧气 D有氧呼吸中，水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的 变式拓展 3 有氧呼吸全过程的物质变化可分为三个阶段：C6H12O6丙酮酸H； 丙酮酸H2OCO2H；HO2H2O。下列与此相关的叙述正确的是( ) A第阶段反应极易进行，无需酶的催化 B第阶段无 ATP 生成，第阶段形成较多的
8、ATP C第阶段能为其他化合物的合成提供原料 D第阶段与无氧呼吸的第阶段不同 影响细胞呼吸的因子 【例 3】 如图 5316 所示是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。请据图分 析并回答下列问题。 4 (1)从甲图可知细胞呼吸最旺盛时在_点，AB段说明随温度的升高，细胞呼吸 强度_；温度主要通过影响_来影响呼吸强度。 (2)乙图中曲线是_呼吸类型，若曲线描述的是水稻根细胞的细胞呼吸，那 么在DE段根细胞内积累的物质是_。曲线在F点以后影响呼吸强度的外界因素主 要是_，F点以前影响呼吸强度的外界因素主要是_。 解析：(1)从甲图可知，曲线最高点即细胞呼吸最旺盛时所对应的B点，在AB段，随 温
9、度的上升细胞呼吸的相对速率逐渐增大，温度主要通过影响酶的活性来影响呼吸速率。 (2)乙图中，曲线随着氧气浓度的上升，细胞呼吸的相对速率下降，说明曲线是无氧呼 吸。水稻根细胞在DE段氧气浓度相对较低的情况下主要进行无氧呼吸，产生酒精。曲线 是有氧呼吸曲线，F点以后细胞只进行有氧呼吸，此时氧气浓度不再是限制细胞呼吸强度 的主要因素，此时限制细胞呼吸强度的最可能因素是温度，而F点以前限制因素则是氧气 浓度。 答案：(1)B 增强 酶活性 (2)无氧 酒精 温度 氧气浓度 点拨：解答本题关键注意以下几点： (1)温度通过影响酶的活性影响细胞呼吸。 (2)乙图中D点只进行无氧呼吸，E 点两种呼吸方式同时
10、进行，F点以后只进行有氧呼 吸。 变式拓展 4 现有等量的 A、B 两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、 密闭的棕色广口瓶内，各加入适量(等量)的水。在 25 条件下，瓶内 O2含量变化如图 5317 所示。 请据图回答下列问题。 (1)在t1t2期间，瓶内 O2含量的降低主要是由种子的_引起的，A 种子比 B 5 种子的呼吸速率_，A、B 种子释放 CO2量的变化趋势是_。 (2)在 0t1期间，广口瓶内的 CO2有少量增加，主要原因可能是 _。 细胞呼吸的原理及其应用 【例 4】 下列有关粮食、水果的保存正确的是( ) A粮食、水果应该在无氧条件下保存，以抑制有氧呼吸消耗有机物
11、 B低温抑制酶的活性，从而抑制细胞呼吸，保存粮食、水果在零下低温的效果应该强 于零上低温 C水分会促进细胞呼吸，粮食、水果应该保存在干燥的环境中 D粮食、水果释放 CO2最少时对应的 O2浓度是二者保存的最适 O2浓度 错解 A、B、C 从三个层面考查粮食、水果保存， A 中对氧气浓度为低氧，B 中对温度要求， 水果保鲜应为零度以上低温，C 中水果保鲜 应保持一定的湿度。 正解 D 无论谷物还是水果，在保存时都要求抑 制呼吸，减少有机物的消耗。完全无氧的环 境，无氧呼吸旺盛，消耗的有机物较多。在 低氧环境下，无氧呼吸和有氧呼吸都较弱， 有机物消耗较少。 悟区：O2、温度、水分是影响细胞呼吸主要
12、因素，在生产生活中通常利用调节三种外界因素 来降低细胞呼吸，以延长粮食和水果的保存期。但在具体操作中，保存粮食和保鲜水果对三 种条件的要求是不完全相同的。 变式拓展 5 “一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来。 ”古人为了吃到鲜荔枝，需要动用 大量的人力、物力，而现在通过控制下列哪组条件便可轻松获得新鲜荔枝( ) A低 O2、高 CO2、零上低温、湿润 B低 O2、高 CO2、零下低温、干燥 C无 O2、高 CO2、零上低温、湿润 D低 O2、低 CO2、零下低温、干燥 变式拓展 6 利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的 CO2浓度较高，有利 于( ) A降低呼吸强度 B降低水分吸收 C促
13、进果实成熟 D抑制果实成熟 【变式拓展】 1(3)减少溶解氧的含量 防止溶液温度过高将酵母菌杀死 创造无氧环境 作 6 为对照实验 说明酵母菌既能在有氧时进行有氧呼吸，又能在无氧时进行无氧呼吸，有 氧呼吸产生的热量比无氧呼吸产生的热量多；倒掉石蜡油，A 瓶中有酒味，说明酵母菌无 氧呼吸产生了酒精 解析：本实验的目的是探究酵母菌细胞呼吸的方式，所以要排除氧气因素的干扰，将 葡萄糖溶液煮沸的目的就是为了尽量排除溶解氧；注入液体石蜡油的目的是为了创造无氧 环境。C 瓶不做任何处理，为空白实验，显然是为了作对照。 2D 解析：细胞质基质内进行的是有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解为丙酮酸，此 阶段不消耗氧
14、气。线粒体中进行的是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，水参与第二阶段的 化学反应，而水的生成则发生在第三阶段。 3C 解析：有氧呼吸分三个阶段：第阶段，葡萄糖在细胞质基质中分解成丙酮酸， 同时产生H和少量 ATP，这一阶段与无氧呼吸第阶段完全相同；第阶段，丙酮酸在线 粒体中分解成 CO2，同时产生H和少量 ATP；第阶段，第阶段产生的H与 O2结合 生成水，同时产生大量 ATP。 4(1)有氧呼吸 快 先递增后递减 (2)种子的无氧呼吸产生了 CO2 解析：密闭环境中氧气浓度下降的原因是种子有氧呼吸消耗氧气，所以下降的幅度应 该表示呼吸速率。 5A 解析：影响细胞呼吸的因素主要有水分、O2、CO2
15、和温度。题干中要求减少水分 的消耗，所以只能从 O2浓度、CO2浓度和温度三方面来考虑。酶活性在一定温度范围内， 随温度的升高而增强，故低温是贮藏水果行之有效的方法之一，但零下低温会引起冻伤从 而失去水果的口感。O2是有氧呼吸的原料，CO2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 O2条件下，细胞可进行无氧呼吸，而 O2的存在 可以起到抑制无氧呼吸的作用，因此 O2应调节至一个合适的浓度，在这个浓度下，O2对无 氧呼吸起抑制作用，而有氧呼吸又很弱，从而使有机物的消耗达到最低。 6A 解析：贮藏种子和果蔬，主要目的是减少有机物消耗。CO2是细胞呼吸的产物， 其浓度高，能抑制细胞呼吸强度，从而减少有机物的消耗。
