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考点1 细胞呼吸的类型与过程
1.有氧呼吸过程
2.无氧呼吸过程
(1)第一阶段与有氧呼吸完全相同。
(2)第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。不同生物无氧呼吸的产物不同,是由于催化反应的酶不同。
3.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有氧呼吸
无氧呼吸
不
同
点
反应
条件
需要O2、酶和适宜的温度
不需要O2,需要酶和适宜的温度
呼吸
场所
第一阶段在细胞质基质中,第二、三阶段在线粒体中
全过程都在细胞质基质中
分解
产物
CO2和H2O
CO2和酒精或乳酸
不
同
点
释放
能量
1 mol葡萄糖释放能量2 870 kJ,
其中1 161 kJ转移至ATP中,生
成38 molATP
1 mol葡萄糖释放能量196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精),其中均有61.08 kJ转移至ATP中,生成2 mol
ATP
特点
有机物彻底分解,能量完全释放
有机物没有彻底分解,能量没完全释放
相同点
其实质都是:分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动需要
相互
联系
①第一阶段完全相同
②实质相同:分解有机物,释放能量
③意义相同:为生命活动提供能量,为物质转化提供原料
④无氧呼吸进化为有氧呼吸
应用指南
1.不同生物无氧呼吸的产物不同,其原因在于催化反应的酶不同。动物和人体无氧呼吸的产物是乳酸。微生物的无氧呼吸称为发酵,但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。
2.原核生物无线粒体,但有些原核生物仍可进行有氧呼吸。
3.有氧呼吸的三个阶段均有ATP产生;无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。
4.有氧呼吸过程中H2O既是反应物(第二阶段利用),又是生成物(第三阶段生成),且生成的H2O中的氧全部来源于O2。
5.有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成一定不是乳酸发酵。
6.呼吸作用产生的能量大部分以热能形式散失,对动物可用于维持体温。
7.水稻等植物长期水淹后烂根的原因:无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因:无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
考点2根据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况(底物为葡萄糖)
O2吸收量、CO2释放量
细胞呼吸的方式
不消耗O2,释放CO2
只进行无氧呼吸
O2吸收量=CO2释放量
只进行有氧呼吸
O2吸收量<CO2释放量
两种呼吸方式同时进行,多余CO2来自无氧呼吸
酒精量=CO2量
只进行无氧呼吸
酒精量<CO2量
两种呼吸方式同时进行,多余CO2来自有氧呼吸
CO2释放量︰O2吸收量=4︰3
有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等
CO2释放量︰O2吸收量>4︰3
无氧呼吸占优势
CO2释放量︰O2吸收量<4︰3
有氧呼吸占优势
有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成一定不是乳酸发酵,有酒精生成是产酒精的无氧呼吸,有含氮废物生成其呼吸底物一定为含氮物质(如蛋白质)
【特别提醒】
1.CO2释放量、O2吸收量、酒精量都是指物质的量,单位是摩尔。
2.以上的根据是葡萄糖有氧呼吸和无氧呼吸的方程式,不包括其他有机物质。
考点3 影响细胞呼吸的因素及其应用
1.内因:遗传因素(决定酶的种类和数量)
(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、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.外因——环境因素
(1)温度
①温度影响呼吸作用,主要是通过影响呼吸酶的活性来实现的。呼吸速率与温度的关系如下图。
②生产上常用这一原理在低温下贮藏水果、蔬菜。大大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度,降低呼吸作用,减少有机物的消耗,提高产量。
(2)O2的浓度
①在O2浓度为零时只进行无氧呼吸;浓度为10%以下,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;浓度为10%以上,只进行有氧呼吸。(如图)
②生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用,减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
(3)CO2
CO2是呼吸作用的产物,对细胞呼吸有抑制作用,实验证明,在CO2浓度升高到1%~10%时,呼吸作用明显被抑制。(如图)
(4)水
在一定范围内,呼吸速率随含水量的增加而加快,随含水量的减少而减慢。
应用指南
细胞呼吸原理的应用实例
1.用透气纱布或“创可贴”包扎伤口:增加通气量,抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
2.酿酒时
早期通气——促进酵母菌有氧呼吸,利于菌种繁殖后期密封发酵
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