高考生物知識點呼吸作用
呼吸作用大家都非常熟悉了，植物的呼吸來自于光合作用下所產生的呼吸方式。下面就是小編給大家?guī)淼母咧猩镏R點呼吸作用，希望能幫助到大家!
第三節(jié) 呼吸作用
1.酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行 ，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。通氣可以給酵母菌提供呼吸需要的氧氣，利于酵母菌進行旺盛的細胞分裂;密封則是避免空氣進入，便于酵母菌在無氧條件下分解有機物產生酒精。在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質釋放的能量多，這些能量可以為酵母菌細胞進行物質代謝和細胞分裂提供充足的動力。密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供少量能量。2.酵母菌是一種 細胞真菌，屬于 核生物，做饅頭、面包，釀酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。呼吸作用的實質是細胞內的 氧化分解，并釋放 ，因此也叫細胞呼吸。
3.細胞呼吸的方式：
B瓶應封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。這是因為B瓶在封口后,培養(yǎng)液液面上方還存有一定量的氧氣，靜置一段時間，讓酵母菌將這部分 消耗盡，再連通盛有澄清水的錐形瓶可認為檢驗的是酵母菌的 呼吸釋放的氣體。
4.對比試驗：設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗，也叫 對照實驗。在本節(jié)課的探究活動中，需要設置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞好吸的方式，這兩個實驗組的結果都是事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細胞呼吸的影響。
5.酵母菌在 和 條件下都能進行細胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生大量的 和水;在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生 ，還產生少量的二氧化碳。大量的實驗結果得出結論：細胞呼吸可分為 呼吸和 呼吸兩種類型。
6.對于絕大多數(shù)生物來說， 呼吸是細胞呼吸的主要形式，這一過程必須有氧的參與。有氧呼吸的主要場所是 。線粒體具有內、外兩層膜，內膜的某些部位向線粒體的內腔折疊形成嵴，嵴使內膜的 大大增加(圖5-8)。嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質。線粒體的內膜上和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。有氧呼吸最常利用的物質是 ，其化學反應式可以簡寫成：
有氧呼吸的全過程十分復雜，可以概括地分為三個階段，每個階段的化學反應都有相應的酶催化(P93圖5-9)。
第一個階段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的 ，產生少量的 ，并且釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與，是在 中進行的。
第二個階段是， 和水徹底分解成 和 ，并釋放出少量的能量。這一階段不需要氧直接參與，是在線粒體基質中進行的。
第三個階段是，上述兩個階段產生的 ，經(jīng)過一系列的化學反應，與 結合形成水，同時釋放出大量的能量。這一階段需要氧的參與，是在 上進行的。
概括地說，有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。同有機物在生物體外的燃燒相比，有氧呼吸具有不同的特點：有氧呼吸過程溫和;有機物中的能量經(jīng)過一系列的化學反應逐步釋放;這些能量有相當一部分儲存在 中。這里的[H]實際上是還原型輔酶Ⅰ。
7. 在細胞內，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以 的形式散失掉了。有氧呼吸的能量轉化效率大約為34%。結合上一節(jié)所學內容，1mol ATP分子的高能鍵含有30.54kJ的能量，因此，1mol葡萄糖能夠使32 mol ADP分子轉化為ATP分子。與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這種方式保證有機物中的能量得到最充分的利用，主要表現(xiàn)在兩個方面：可以使有機物中的能量逐步地轉移到ATP中;由于ATP容易分解，可以直接供給生物體的生命活動，在供能方式上方便快捷。
8. 無氧呼吸：除酵母菌以外，還有許多種細菌(如 菌)能夠進行無氧呼吸。此外，馬鈴薯塊莖、水稻根、蘋果果實等植物器官的細胞以及動物骨骼肌的肌細胞等，除了能夠進行有氧呼吸，在缺氧條件下也能進行無氧呼吸。一般地說，無氧呼吸最常利用的物質也是葡萄糖。
9.無氧呼吸的全過程，可以概括地分為兩個階段，這兩個階段需要不同酶的催化，但都是在細胞質基質中進行的。第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同。第二個階段是，丙酮酸在酶(與催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成 和 ，或者轉化成 。無論是分解成酒精和二氧化碳或者是轉化成乳酸，無氧呼吸都只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。無氧呼吸的化學反應式可以概括為以下兩種：
10.酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸也叫作 。產生酒精的叫作酒精發(fā)酵，產生乳酸的叫作乳酸發(fā)酵。像這樣，在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程，就是無氧呼吸。
細胞呼吸是指有機物在細胞內經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放能量并生成ATP的過程。所有生物的生存，都離不開 呼吸釋放的能量。
細胞呼吸除了能為生物體提供能量，還是生物體代謝的樞紐。例如，在細胞手吸過程中產生的中間產物，可轉化為甘油、氨基酸等非糖物質;非糖物質代謝形成的某些產物與細胞呼吸中間產物相同，這些物質可以進一步形成葡萄糖。蛋白質、糖類和脂質的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來。
11.細胞呼吸原理的應用
(1)中耕松土、適時排水，就是通過改善氧氣供應來促進作物根系的 作用，以利于作物的生長;(2)在儲藏果實、蔬菜時，往往需要采取降低溫度、降低氧氣含量，收獲后的糧食要曬干再貯藏等措施減弱果蔬的 作用，以減少有機物的消耗。(3)酸奶和泡菜制作是利用了乳酸菌無氧呼吸;(4)包扎傷口用透氣的紗布防止 細菌繁殖;(5)破傷風桿菌只能進行 呼吸。皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，病菌就容易大量繁殖(遇到這種情況，需要及時到醫(yī)院治療)。
12.有氧呼吸和無氧呼吸有哪些異同點?請嘗試設計簡明的表格來比較。
13.關于真核細胞線粒體的起源，科學家提出了一種解釋：約十幾億年前有一種真核細胞吞噬了原始的需氧細菌，被吞噬的細菌不僅沒有被消化分解，反而在細胞中生存下來了。需氧細菌從宿主細胞那里獲取丙酮酸，宿主細胞從需氧細菌那里得到丙酮酸氧化分解釋放的能量。在共同生存繁衍的過程中，需氧細菌進化為宿主細胞內專門進行細胞呼吸的細胞器。
以下哪些證據(jù)支持這一論點，哪些不支持這一論點?
(1)線粒體內存在與細菌DNA相似的環(huán)狀DNA。
(2)線粒體內的蛋白質，有少數(shù)幾種由線粒體DNA指導合成，絕大多數(shù)由核DNA指導合成。
(3)真核細胞內的DNA有極高比例的核苷酸序列經(jīng)常不表現(xiàn)出遺傳效應，線粒體DNA和細菌的卻不是這樣。
(4)線粒體能像細菌一樣進行分裂增殖。
【提示】這一論點包含兩個要點：線粒體原本是一種獨立生存的細菌，后來與真核細胞共生變成細胞內的結構。由此可見,證據(jù) 、 和 ，能夠支持這一論點，而論據(jù)3不支持。
14.練習與應用
一、概念檢測
1.某超市有一批過保質期的酸奶出現(xiàn)漲袋現(xiàn)象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。據(jù)此分析漲袋現(xiàn)象的原因，判斷以下解釋是否合理。
(1)是乳酸菌無氧呼吸產生氣體造成的。( )
(2)如果有酒味，可能是酵母菌無氧呼吸造成的。( )
2.下圖表示某種植株的非綠色器官在不同氧氣濃度下，O2的吸收量和CO2的釋放量的變化。下列敘述正確的是( )
A.氧氣濃度為0時，該器官不進行呼吸作用
B.氧氣濃度在10%以下時，該器官只進行無氧呼吸
C.氧氣濃度在10%以上時，該器官只進行有氧呼吸
D.保存該器官時，氧氣濃度越低越好
3.將酵母菌培養(yǎng)液進行離心處理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次離心處理為只含有酵母菌細胞質基質的上清液和只含有酵母菌細胞器的沉淀物兩部分，與未離心處理過的酵母菌培養(yǎng)液分別放入甲、乙、丙3支試管中，并向這3支試管內同時滴入等量、等濃度的葡萄糖溶液。在有氧條件下，最終能產生CO2和H2O的試管是 ( )
A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙
二、拓展應用
1.松土是許多農作物栽培中經(jīng)常采取的一項措施。試分析農田松土給農作物的生長、當?shù)氐乃帘３忠约叭驓夂蜃兣确矫婵赡軒淼挠绊?，并指出如何盡量減少不利影響。
【提示】松土可以促進 (氧氣)進入土壤，進而促進根部細胞的有氧呼吸，提高能量利用率，并且避免了可能由于無氧呼吸積累 而對植物根系造成傷害。這會促進植物根系更加健康地生長，有利于根系吸收 和 ，利于農作物的生長。同時，也能夠增加根系對土壤和水分的保持作用，甚至可能由于促進了作物生長而更多的吸收CO2，對全球氣候變暖產生緩解的作用。但是，松土不當，有可能傷害到植物根系，得不償失。因此，需要根據(jù)不同的植物、植物的不同生長階段等，采用適當?shù)乃赏练椒ā?/p>
2.有氧呼吸過程是否含有無氧呼吸的步驟?結合地球早期大氣中沒有氧氣以及原核細胞中沒有線粒體等事實，想一想，地球早期的單細胞生物是否只能進行無氧呼吸?你體內的骨骼肌細胞仍保留著進行無氧呼吸的能力，這是否可以理解為漫長的生物進化史在你身上留下的印記?
【提示】有氧呼吸 階段與無氧呼吸第一階段完全相同，都不需要氧氣，都與線粒體無關。聯(lián)想到地球的早期以及原核細胞的結構，可以大膽作出這樣的推測:在生物進化史上先出現(xiàn)無氧呼吸，而后才出現(xiàn)有氧呼吸。繼而推測，地球早期的單細胞生物只進行無氧呼吸，體內骨骼肌細胞保留進行無氧呼吸的能力，可以理解為漫長的生物進化史在人類身上留下的印記同時也可以理解為人體在進行長跑等劇烈運動時，在供氧不足的情況下，骨骼肌細胞保留一定的無氧呼吸來供能，有利于生物的生存和對環(huán)境的適應。
第三節(jié) 呼吸作用
1.酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。通氣可以給酵母菌提供呼吸需要的氧氣，利于酵母菌進行旺盛的細胞分裂;密封則是避免空氣進入，便于酵母菌在無氧條件下分解有機物產生酒精。在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質釋放的能量多，這些能量可以為酵母菌細胞進行物質代謝和細胞分裂提供充足的動力。密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供少量能量。2.酵母菌是一種單細胞真菌，屬于真核生物，做饅頭、面包，釀酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。呼吸作用的實質是細胞內的有機物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細胞呼吸。
3.細胞呼吸的方式：
B瓶應封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。這是因為B瓶在封口后,培養(yǎng)液液面上方還存有一定量的氧氣，靜置一段時間，讓酵母菌將這部分氧氣消耗盡，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶可認為檢驗的是酵母菌的無氧呼吸釋放的氣體。
4.對比試驗：設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗，也叫相互對照實驗。在本節(jié)課的探究活動中，需要設置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞好吸的方式，這兩個實驗組的結果都是事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細胞呼吸的影響。
5.酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生大量的二氧化碳和水;在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生酒精，還產生少量的二氧化碳。大量的實驗結果得出結論：細胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。
6.對于絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，這一過程必須有氧的參與。有氧呼吸的主要場所是線粒體。線粒體具有內、外兩層膜，內膜的某些部位向線粒體的內腔折疊形成嵴，嵴使內膜的表面積大大增加(圖5-8)。嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質。線粒體的內膜上和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。有氧呼吸最常利用的物質是葡萄糖，其化學反應式可以簡寫成：
有氧呼吸的全過程十分復雜，可以概括地分為三個階段，每個階段的化學反應都有相應的酶催化(P93圖5-9)。
第一個階段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，產生少量的[H]，并且釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與，是在細胞質基質中進行的。
第二個階段是，丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[H]，并釋放出少量的能量。這一階段不需要氧直接參與，是在線粒體基質中進行的。
第三個階段是，上述兩個階段產生的[H]，經(jīng)過一系列的化學反應，與氧結合形成水，同時釋放出大量的能量。這一階段需要氧的參與，是在線粒體內膜上進行的。
概括地說，有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。同有機物在生物體外的燃燒相比，有氧呼吸具有不同的特點：有氧呼吸過程溫和;有機物中的能量經(jīng)過一系列的化學反應逐步釋放;這些能量有相當一部分儲存在ATP中。這里的[H]實際上是還原型輔酶Ⅰ。
7. 在細胞內，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。有氧呼吸的能量轉化效率大約為34%。結合上一節(jié)所學內容，1mol ATP分子的高能鍵含有30.54kJ的能量，因此，1mol葡萄糖能夠使32 mol ADP分子轉化為ATP分子。與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這種方式保證有機物中的能量得到最充分的利用，主要表現(xiàn)在兩個方面：可以使有機物中的能量逐步地轉移到ATP中;由于ATP容易分解，可以直接供給生物體的生命活動，在供能方式上方便快捷。
8. 無氧呼吸：除酵母菌以外，還有許多種細菌(如乳酸菌)能夠進行無氧呼吸。此外，馬鈴薯塊莖、水稻根、蘋果果實等植物器官的細胞以及動物骨骼肌的肌細胞等，除了能夠進行有氧呼吸，在缺氧條件下也能進行無氧呼吸。一般地說，無氧呼吸最常利用的物質也是葡萄糖。
9.無氧呼吸的全過程，可以概括地分為兩個階段，這兩個階段需要不同酶的催化，但都是在細胞質基質中進行的。第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同。第二個階段是，丙酮酸在酶(與催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者轉化成乳酸。無論是分解成酒精和二氧化碳或者是轉化成乳酸，無氧呼吸都只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。無氧呼吸的化學反應式可以概括為以下兩種：
10.酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸也叫作發(fā)酵。產生酒精的叫作酒精發(fā)酵，產生乳酸的叫作乳酸發(fā)酵。像這樣，在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程，就是無氧呼吸。
細胞呼吸是指有機物在細胞內經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放能量并生成ATP的過程。所有生物的生存，都離不開細胞呼吸釋放的能量。
細胞呼吸除了能為生物體提供能量，還是生物體代謝的樞紐。例如，在細胞手吸過程中產生的中間產物，可轉化為甘油、氨基酸等非糖物質;非糖物質代謝形成的某些產物與細胞呼吸中間產物相同，這些物質可以進一步形成葡萄糖。蛋白質、糖類和脂質的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來。
11.細胞呼吸原理的應用
(1)中耕松土、適時排水，就是通過改善氧氣供應來促進作物根系的呼吸作用，以利于作物的生長;(2)在儲藏果實、蔬菜時，往往需要采取降低溫度、降低氧氣含量，收獲后的糧食要曬干再貯藏等措施減弱果蔬的呼吸作用，以減少有機物的消耗。(3)酸奶和泡菜制作是利用了乳酸菌無氧呼吸;(4)包扎傷口用透氣的紗布防止厭氧細菌繁殖;(5)破傷風桿菌只能進行無氧呼吸。皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，病菌就容易大量繁殖(遇到這種情況，需要及時到醫(yī)院治療)。
12.有氧呼吸和無氧呼吸有哪些異同點?請嘗試設計簡明的表格來比較。
13.關于真核細胞線粒體的起源，科學家提出了一種解釋：約十幾億年前有一種真核細胞吞噬了原始的需氧細菌，被吞噬的細菌不僅沒有被消化分解，反而在細胞中生存下來了。需氧細菌從宿主細胞那里獲取丙酮酸，宿主細胞從需氧細菌那里得到丙酮酸氧化分解釋放的能量。在共同生存繁衍的過程中，需氧細菌進化為宿主細胞內專門進行細胞呼吸的細胞器。
以下哪些證據(jù)支持這一論點，哪些不支持這一論點?
(1)線粒體內存在與細菌DNA相似的環(huán)狀DNA。
(2)線粒體內的蛋白質，有少數(shù)幾種由線粒體DNA指導合成，絕大多數(shù)由核DNA指導合成。
(3)真核細胞內的DNA有極高比例的核苷酸序列經(jīng)常不表現(xiàn)出遺傳效應，線粒體DNA和細菌的卻不是這樣。
(4)線粒體能像細菌一樣進行分裂增殖。
【提示】這一論點包含兩個要點：線粒體原本是一種獨立生存的細菌，后來與真核細胞共生變成細胞內的結構。由此可見,證據(jù)1、2和4，能夠支持這一論點，而論據(jù)3不支持。
14.練習與應用
一、概念檢測
1.某超市有一批過保質期的酸奶出現(xiàn)漲袋現(xiàn)象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。據(jù)此分析漲袋現(xiàn)象的原因，判斷以下解釋是否合理。
(1)是乳酸菌無氧呼吸產生氣體造成的。(×)
(2)如果有酒味，可能是酵母菌無氧呼吸造成的。(√)
2.下圖表示某種植株的非綠色器官在不同氧氣濃度下，O2的吸收量和CO2的釋放量的變化。下列敘述正確的是(C)
A.氧氣濃度為0時，該器官不進行呼吸作用
B.氧氣濃度在10%以下時，該器官只進行無氧呼吸
C.氧氣濃度在10%以上時，該器官只進行有氧呼吸
D.保存該器官時，氧氣濃度越低越好
3.將酵母菌培養(yǎng)液進行離心處理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次離心處理為只含有酵母菌細胞質基質的上清液和只含有酵母菌細胞器的沉淀物兩部分，與未離心處理過的酵母菌培養(yǎng)液分別放入甲、乙、丙3支試管中，并向這3支試管內同時滴入等量、等濃度的葡萄糖溶液。在有氧條件下，最終能產生CO2和H2O的試管是 (B)
A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙
二、拓展應用
1.松土是許多農作物栽培中經(jīng)常采取的一項措施。試分析農田松土給農作物的生長、當?shù)氐乃帘３忠约叭驓夂蜃兣确矫婵赡軒淼挠绊?，并指出如何盡量減少不利影響。
【提示】松土可以促進空氣(氧氣)進入土壤，進而促進根部細胞的有氧呼吸，提高能量利用率，并且避免了可能由于無氧呼吸積累酒精而對植物根系造成傷害。這會促進植物根系更加健康地生長，有利于根系吸收水分和無機鹽，利于農作物的生長。同時，也能夠增加根系對土壤和水分的保持作用，甚至可能由于促進了作物生長而更多的吸收CO2，對全球氣候變暖產生緩解的作用。但是，松土不當，有可能傷害到植物根系，得不償失。因此，需要根據(jù)不同的植物、植物的不同生長階段等，采用適當?shù)乃赏练椒ā?/p>
2.有氧呼吸過程是否含有無氧呼吸的步驟?結合地球早期大氣中沒有氧氣以及原核細胞中沒有線粒體等事實，想一想，地球早期的單細胞生物是否只能進行無氧呼吸?你體內的骨骼肌細胞仍保留著進行無氧呼吸的能力，這是否可以理解為漫長的生物進化史在你身上留下的印記?
【提示】有氧呼吸第一階段與無氧呼吸第一階段完全相同，都不需要氧氣，都與線粒體無關。聯(lián)想到地球的早期以及原核細胞的結構，可以大膽作出這樣的推測:在生物進化史上先出現(xiàn)無氧呼吸，而后才出現(xiàn)有氧呼吸。繼而推測，地球早期的單細胞生物只進行無氧呼吸，體內骨骼肌細胞保留進行無氧呼吸的能力，可以理解為漫長的生物進化史在人類身上留下的印記同時也可以理解為人體在進行長跑等劇烈運動時，在供氧不足的情況下，骨骼肌細胞保留一定的無氧呼吸來供能，有利于生物的生存和對環(huán)境的適應。