
第12講 細(xì)胞呼吸的影響因素及其應(yīng)用
1.通過(guò)曲線分析認(rèn)識(shí)O2濃度、溫度、水分等對(duì)細(xì)胞呼吸的影響。2.通過(guò)種子儲(chǔ)藏、酒精發(fā)酵等了解細(xì)胞呼吸在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。
考點(diǎn)一 細(xì)胞呼吸的影響因素
考點(diǎn)二 細(xì)胞呼吸的影響因素的應(yīng)用
主要考點(diǎn) 必備知識(shí)
1.內(nèi)部因素——遺傳因素(決定酶的種類和數(shù)量)
(1)遺傳特性:不同種類的植物呼吸速率不同。實(shí)例:旱生植物小于水生植物,陰生植物小于陽(yáng)生植物。(2)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期:同一植物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期呼吸速率不同。實(shí)例:幼苗期呼吸速率高,成熟期呼吸速率低。(3)器官類型:同一植物的不同器官呼吸速率不同。實(shí)例:生殖器官大于營(yíng)養(yǎng)器官。
溫度影響呼吸作用,主要是通過(guò)影響酶的活性實(shí)現(xiàn)的,最適溫度時(shí),細(xì)胞呼吸速率最大。
生產(chǎn)上常利用這一原理用零上低溫貯存蔬菜、水果;在大棚蔬菜的栽培過(guò)程中夜間適當(dāng)降溫,降低細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物的消耗,提高產(chǎn)量。
生產(chǎn)上適當(dāng)降低氧氣濃度能夠抑制細(xì)胞呼吸、減少有機(jī)物消耗,從而延長(zhǎng)蔬菜、水果的保鮮時(shí)間。
該O2濃度下,呼吸速率最低,有機(jī)物消耗最少。
有氧呼吸CO2釋放量與無(wú)氧呼吸CO2釋放量相等
從化學(xué)平衡的角度分析,CO2濃度增加,呼吸速率下降。在密閉的地窖中,氧氣濃度低,CO2濃度較高,抑制細(xì)胞的呼吸作用,使整個(gè)器官的代謝水平降低,有利于保存蔬菜、水果。
大氣中CO2濃度0.038%
在一定范圍內(nèi),細(xì)胞呼吸速率隨含水量的增加而加快,隨含水量的減少而減慢。因?yàn)樽杂伤仁怯醒鹾粑姆磻?yīng)物,又是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑。 在作物種子儲(chǔ)藏時(shí),將種子風(fēng)干,以減弱細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物的消耗。如果種子含水量過(guò)高,呼吸作用加強(qiáng),使貯藏的種子堆中的溫度上升,反過(guò)來(lái)又進(jìn)一步促進(jìn)種子的呼吸作用,使種子的品質(zhì)變壞。
考向 細(xì)胞呼吸的影響因素分析1.(2022·濟(jì)南外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三模擬)下表是某植物X在適宜條件下,從開始播種到長(zhǎng)出兩片真葉期間CO2釋放速率和O2吸收速率相對(duì)值的變化。其中胚根長(zhǎng)出的時(shí)間是在30 h,兩片真葉在50 h開始長(zhǎng)出。
下列分析正確的是( )A.植物種子含水量的快速增加發(fā)生在6~18 hB.18~24 h呼吸作用的產(chǎn)物有CO2、H2O和乳酸C.40 h時(shí),形成ATP的能量全部來(lái)自有氧呼吸D.46~52 h,細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物不全是糖類
解析;0~2 h細(xì)胞呼吸強(qiáng)度很弱,從6 h開始細(xì)胞呼吸強(qiáng)度迅速增加,說(shuō)明自6 h開始含水量已經(jīng)顯著提高,含水量的快速增加應(yīng)發(fā)生在6 h之前,A錯(cuò)誤;在沒(méi)有O2消耗的0~2 h仍有CO2釋放,說(shuō)明該種子細(xì)胞進(jìn)行的是產(chǎn)物為酒精和CO2的無(wú)氧呼吸,而18~24 h同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸,則細(xì)胞呼吸產(chǎn)物中沒(méi)有乳酸,B錯(cuò)誤;從46~52 h細(xì)胞呼吸的O2消耗大于CO2釋放分析,該種子萌發(fā)過(guò)程中呼吸作用消耗的有機(jī)物中存在氧含量低于糖類的有機(jī)物,則不能確定40 h時(shí)形成ATP的能量全部來(lái)自有氧呼吸,C錯(cuò)誤、D正確。
考向 細(xì)胞呼吸影響因素的相關(guān)曲線分析
1.呼吸熵(RQ=放出的CO2量/吸收的O2量)可作為描述細(xì)胞呼吸過(guò)程中氧氣供應(yīng)狀態(tài)的一種指標(biāo)。如圖是酵母菌氧化分解葡萄糖過(guò)程中氧分壓與呼吸熵的關(guān)系。以下敘述中正確的是( )A.呼吸熵越大,細(xì)胞有氧呼吸越強(qiáng),無(wú)氧呼吸越弱B.B點(diǎn)有氧呼吸的強(qiáng)度大于A點(diǎn)有氧呼吸的強(qiáng)度C.為延長(zhǎng)水果保存的時(shí)間,最好將氧分壓調(diào)至C點(diǎn)D.C點(diǎn)以后,細(xì)胞呼吸強(qiáng)度不隨氧分壓的變化而變化
解析 由于有氧呼吸吸收的O2量與釋放的CO2量相等,無(wú)氧呼吸不吸收O2,釋放CO2,所以放出的CO2量/吸收的O2量=1時(shí),只進(jìn)行有氧呼吸,放出的CO2量/吸收的O2量大于1時(shí),既進(jìn)行有氧呼吸也進(jìn)行無(wú)氧呼吸,呼吸熵越大,細(xì)胞有氧呼吸越弱,無(wú)氧呼吸越強(qiáng),A錯(cuò)誤;B點(diǎn)氧氣濃度大于A點(diǎn),所以B點(diǎn)有氧呼吸強(qiáng)度大于A點(diǎn),B正確;C點(diǎn)是只進(jìn)行有氧呼吸的最低氧分壓,不是細(xì)胞呼吸最弱時(shí)的氧分壓,若要延長(zhǎng)水果的保存時(shí)間,不能將氧分壓調(diào)至C點(diǎn),C錯(cuò)誤;C點(diǎn)不是有氧呼吸氧氣的飽和點(diǎn),C點(diǎn)以后細(xì)胞呼吸強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)會(huì)隨氧分壓變化而變化,D錯(cuò)誤。
1.科研人員探究溫度對(duì)密閉罐中水蜜桃果肉細(xì)胞呼吸速率的影響,結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是( )A.20 h內(nèi),果肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體B.50 h后,30 ℃條件下果肉細(xì)胞沒(méi)有 消耗O2,密閉罐中CO2濃度會(huì)增加C.50 h后,30 ℃的有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃慢,是因?yàn)闇囟雀呤姑富钚越档虳.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明溫度越高,果肉細(xì)胞有氧呼吸速率越大
考向 細(xì)胞呼吸影響因素的探究實(shí)驗(yàn)分析
解析:果肉細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用,其產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體,A錯(cuò)誤;50 h后,30 ℃條件下果肉細(xì)胞沒(méi)有消耗O2,是由于此溫度條件下酶的活性較高,有氧呼吸已將O2消耗殆盡,以后僅進(jìn)行無(wú)氧呼吸,故密閉罐中CO2濃度會(huì)增加,B正確、C錯(cuò)誤;由于酶具有最適溫度,若超過(guò)最適溫度,有氧呼吸速率會(huì)降低,D錯(cuò)誤。
1.同一葉片在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期,其細(xì)胞呼吸速率有差異( )2.嚴(yán)格的無(wú)氧環(huán)境有利于水果保鮮是因?yàn)榇藯l件下細(xì)胞呼吸分解有機(jī)物最少( )3.糧食種子適宜在零上低溫、低氧和中等濕度的環(huán)境中儲(chǔ)藏( )
4.內(nèi)部因素也會(huì)影響細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度,如生物的遺傳特性、器官種類、生長(zhǎng)時(shí)期等( )
5.破傷風(fēng)芽孢桿菌是一種厭氧菌,皮膚破損較深的患者,應(yīng)及時(shí)清洗傷口并到醫(yī)院注射破傷風(fēng)抗毒血清( )6.劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),氧氣供應(yīng)不足,肌細(xì)胞主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸( )
1.結(jié)合O2濃度影響細(xì)胞呼吸的曲線分析:(1)O2濃度為C時(shí),AB=BC,此時(shí)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸消耗的葡萄糖 (填“是”或“不是”)一樣多,理由是___________________________________________________________________________________________________________。(2)在保存蔬菜、水果時(shí),應(yīng)選擇 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的O2濃度,理由是____________________________________。
釋放量最少,有機(jī)物的損耗最少
吸和無(wú)氧呼吸的方程式可以看出,當(dāng)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸釋放的CO2量相等時(shí),二者消耗的葡萄糖之比是1∶3
(3)低氧環(huán)境下,有機(jī)物消耗少的原因是_____________________________________________________________________________________________________________。
在低氧條件下,無(wú)氧呼吸受到抑制,強(qiáng)度較弱,有氧呼吸因氧氣不足,強(qiáng)度也比較小,故總的CO2釋放量少,呼吸強(qiáng)度弱
細(xì)胞呼吸的影響因素的應(yīng)用
1.選用透氣的消毒紗布包扎傷口,既為傷口敷上了藥物,又抑制破傷風(fēng)芽孢桿菌等厭氧細(xì)菌的無(wú)氧呼吸。
劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致氧不足,使肌細(xì)胞進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸,導(dǎo)致肌肉酸脹乏力。
2.提倡有氧運(yùn)動(dòng)。人體細(xì)胞通過(guò)有氧呼吸可獲得較多的能量。
3.土壤板結(jié)導(dǎo)致其中O2不足,及時(shí)松土能促進(jìn)根部細(xì)胞的有氧呼吸,促進(jìn)根系生長(zhǎng)。
水稻的根系適于在水中生長(zhǎng),這是因?yàn)樗镜那o和根能夠把從外界吸收來(lái)的氧氣通過(guò)氣腔運(yùn)送到根部各細(xì)胞,而且與旱生植物相比,水稻的根也比較適應(yīng)無(wú)氧呼吸。但是水稻根的細(xì)胞仍然需要進(jìn)行有氧呼吸,所以稻田需要定期排水,如果稻田中的氧氣不足,水稻根的細(xì)胞就會(huì)進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,時(shí)間長(zhǎng)了,酒精就會(huì)對(duì)根細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用,使根系變黑、腐爛。
在控制通氣情況下,先使酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖,然后再密封發(fā)酵生產(chǎn)各種酒。因?yàn)榻湍妇M(jìn)行無(wú)氧呼吸能產(chǎn)生酒精。
在氧氣充足時(shí),醋酸桿菌進(jìn)行有氧呼吸將酒精氧化分解生成醋酸,谷氨酸棒狀桿菌通過(guò)有氧呼吸合成谷氨酸,用于生產(chǎn)食醋或味精。
4.利用微生物呼吸進(jìn)行發(fā)酵。
適當(dāng)降低溫度或氧氣濃度,抑制果蔬細(xì)胞的呼吸作用,減少有機(jī)物的消耗。
例如把番茄裝箱密封,把O2濃度調(diào)節(jié)到3%~6%,可貯藏1~3個(gè)月。
5.細(xì)胞呼吸與果蔬貯藏
考向 細(xì)胞呼吸原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1.普洱茶渥堆為普洱茶的發(fā)酵過(guò)程,由于黑曲霉、青霉、根霉、酵母菌等微生物的活動(dòng),使茶葉發(fā)生了一系列的物理、化學(xué)變化,促成了普洱茶風(fēng)味及良好品質(zhì)的形成。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.黑曲霉、青霉、根霉、酵母菌的DNA都存在于細(xì)胞核內(nèi)B.渥堆過(guò)程容易聞到酒香,這是酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸的結(jié)果C.普洱味回甘,可能是因?yàn)槲⑸锂a(chǎn)生的纖維素酶能降解茶葉中的纖維 素,增加了茶葉中單糖、二糖的含量D.濕度、溫度、通氣情況可能會(huì)影響渥堆過(guò)程,進(jìn)而影響普洱茶的品質(zhì)
2.中耕松土是農(nóng)作物栽培的傳統(tǒng)耕作措施,下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A.松土可以促進(jìn)根對(duì)礦質(zhì)元素的吸收,促進(jìn)光合作用B.松土可以促進(jìn)硝化細(xì)菌的代謝活動(dòng),合成更多的有機(jī)物C.松土使土壤中無(wú)機(jī)物含量減少,有機(jī)物含量增加D.松土能加速土壤中殘枝敗葉、動(dòng)植物遺體的分解,生成更多的二氧 化碳
解析:松土可以增加土壤中的空氣,促進(jìn)根細(xì)胞的有氧呼吸,釋放更多能量,有利于礦質(zhì)元素的吸收,促進(jìn)光合作用,A正確;松土能增加土壤中的空氣,從而促進(jìn)硝化細(xì)菌將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮,有利于硝化細(xì)菌的化能合成作用,增加土壤的肥力,B正確;松土促進(jìn)微生物的分解作用,使土壤中有機(jī)物含量減少,無(wú)機(jī)物含量增加,C錯(cuò)誤。
考向 種子萌發(fā)過(guò)程中細(xì)胞呼吸的變化分析1.將黃豆干種子浸水30小時(shí),期間黃豆胚細(xì)胞發(fā)生了一系列生理變化,下列對(duì)此描述正確的是( )A.自由水與結(jié)合水的含量均大量增加,代謝加快B.CO2釋放量與O2的吸收量之比顯著增大,說(shuō)明此階段無(wú)氧呼吸較強(qiáng)C.酶的種類沒(méi)有變化,但酶的活性均顯著增高D.若在顯微鏡下觀察胚細(xì)胞,會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分細(xì)胞中存在染色體
解析;黃豆干種子浸水萌發(fā)的過(guò)程中,自由水的含量大量增加,結(jié)合水的含量增加的幅度較小,代謝加快,A錯(cuò)誤;黃豆種子在有氧呼吸過(guò)程中消耗的O2量與產(chǎn)生的CO2量相等,在無(wú)氧呼吸過(guò)程中不消耗O2、有CO2產(chǎn)生,據(jù)此可推知:若CO2釋放量與O2的吸收量之比顯著增大,說(shuō)明此階段無(wú)氧呼吸較強(qiáng),B正確;黃豆干種子浸水萌發(fā)的過(guò)程中,細(xì)胞中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型增多,酶的種類會(huì)有所變化,但并非是酶的活性均顯著增高,C錯(cuò)誤;在一個(gè)細(xì)胞周期中,因分裂間期持續(xù)的時(shí)間明顯大于分裂期,而染色體出現(xiàn)在細(xì)胞分裂期,所以若在顯微鏡下觀察胚細(xì)胞,會(huì)發(fā)現(xiàn)少部分細(xì)胞中存在染色體,D錯(cuò)誤。
(1)干種子吸水后,自由水比例大幅增加,會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞中新陳代謝速率明顯加快,原因是_______________________________________________________________________(至少答出兩點(diǎn))。
2.干種子萌發(fā)過(guò)程中,CO2釋放量(QCO2)和O2吸收量(QO2)的變化趨勢(shì)如圖所示(假設(shè)呼吸底物都是葡萄糖)。回答下列問(wèn)題:
自由水是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑;許多生物化學(xué)反應(yīng)需要水的參與;水參與物質(zhì)運(yùn)輸
(2)在種子萌發(fā)過(guò)程中的12~30 h之間,細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物是________和CO2。若種子萌發(fā)過(guò)程中缺氧,將導(dǎo)致種子萌發(fā)速度變慢甚至死亡,原因是_______________________________________________________________________________________________。(3)與種子萌發(fā)時(shí)相比,胚芽出土后幼苗的正常生長(zhǎng)還需要的環(huán)境條件包括___________________________。
缺氧時(shí),種子無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的能量不能滿足生命活動(dòng)所需,且種子無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精對(duì)細(xì)胞有毒害作用
適宜的光照、CO2和無(wú)機(jī)鹽等
(1)在種子萌發(fā)的第Ⅰ階段,由于(吸脹)吸水,呼吸速率上升。(2)在種子萌發(fā)的第Ⅱ階段,細(xì)胞產(chǎn)生CO2的量要比消耗O2的量大得多,說(shuō)明在此期間主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸。(3)在胚根長(zhǎng)出后,由于胚根突破種皮,增加了O2的進(jìn)入量,種子以有氧呼吸為主,同時(shí)胚根大量吸水(滲透吸水)。
種子萌發(fā)時(shí)吸水和呼吸方式的變化曲線
1.破傷風(fēng)芽孢桿菌是一種厭氧菌,皮膚破損較深的患者,應(yīng)及時(shí)清洗傷口并到醫(yī)院注射破傷風(fēng)抗毒血清( )
2.劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),氧氣供應(yīng)不足,肌細(xì)胞主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸( )
3.同一葉片在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期,其細(xì)胞呼吸速率有差異( )4.嚴(yán)格的無(wú)氧環(huán)境有利于水果保鮮是因?yàn)榇藯l件下細(xì)胞呼吸分解有機(jī)物最少( )5.糧食種子適宜在零上低溫、低氧和中等濕度的環(huán)境中儲(chǔ)藏( )6.溫室大棚中,可以通過(guò)夜間適當(dāng)降溫來(lái)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量( )
這是一份新高考生物一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)課件第15講 光合作用的影響因素及其應(yīng)用(含解析),共54頁(yè)。
這是一份第12講 細(xì)胞呼吸的影響因素及其應(yīng)用-備戰(zhàn)2025年高考生物大一輪復(fù)習(xí)課件(新高考通用),共38頁(yè)。PPT課件主要包含了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),提出問(wèn)題,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證假設(shè)形成結(jié)論,作出假設(shè),自變量,因變量,CO2的檢測(cè),酒精的檢測(cè),無(wú)關(guān)變量等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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