细胞呼吸方式的判断方法及例析

2017-03-27 06:57河北王守民
教学考试(高考生物) 2017年1期
关键词:液滴酵母菌有氧

河北 王守民

细胞呼吸方式的判断方法及例析

河北 王守民

酵母菌、植物种子等生物、组织或细胞,在氧气充足时,可进行有氧呼吸,在没有氧气时,也可进行无氧呼吸,在氧气不足时,还可同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。关于细胞呼吸方式的判断在高考中时常出现,那么这些生物、组织或细胞在不同条件下发生的是哪种呼吸方式呢?解题时可以根据反应场所、反应物和生成物的种类及比例、曲线类型以及实验结果等进行分析判断。

1.依据反应场所来判断

(1)对于真核生物来说,有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,而无氧呼吸的场所则是细胞质基质,因此对真核生物而言,有线粒体参与的细胞呼吸一定是有氧呼吸,无线粒体参与的细胞呼吸一定是无氧呼吸;

(2)对于原核生物来说,原核细胞中无线粒体,故有氧呼吸和无氧呼吸都没有线粒体的参与,但有些原核生物细胞中存在与有氧呼吸有关的酶,可进行有氧呼吸,如硝化细菌、蓝藻等。

例1.(原创)下列有关细胞呼吸的说法,不正确的是( )

A. 硝化细菌的有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中完成

B. 人剧烈运动时,肌细胞的无氧呼吸发生于细胞质基质

C. 蛔虫的无氧呼吸没有线粒体的参与

D. 叶肉细胞有氧呼吸在线粒体基质中产生CO2

【解析】硝化细菌是原核生物,没有线粒体,其有氧呼吸只发生于细胞质基质中,故A错误;人剧烈运动时,肌细胞的无氧呼吸只发生于细胞质基质,故B正确;无氧呼吸的进行均不需线粒体的参与,蛔虫也不例外,故C正确;叶肉细胞有氧呼吸产生CO2,是在线粒体基质中生成的,故D正确。

【答案】A

2.依据反应物和生成物来判断

(1)若需消耗O2,则一定存在有氧呼吸;

(2)若产物有水,则一定存在有氧呼吸;

(3)若产物中有酒精或乳酸,则一定有无氧呼吸;

(4)若产物中有CO2,则不能判断是有氧呼吸,还是无氧呼吸,还是既有有氧呼吸又有无氧呼吸,需依据CO2释放量和O2吸收量或酒精产生量来判断。

例2.(原创)下列有关细胞呼吸的相关叙述,不正确的是( )

A. 有水生成的细胞呼吸一定是有氧呼吸

B. 产生乳酸的无氧呼吸一定不产生CO2

C. 产生酒精的无氧呼吸一定产生CO2

D. 产生CO2的细胞呼吸一定是有氧呼吸

【解析】有氧呼吸的过程中,第二阶段消耗水,第三阶段[H]与氧结合产生水,而无氧呼吸无论产生酒精还是乳酸,都没有同时产生水,故A正确;在无氧呼吸过程中,如产生乳酸,不会同时有水或CO2生成,故B正确;在无氧呼吸过程中,产生酒精的同时就会生成CO2,故C正确;有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸过程中,都会有CO2的形成,不能根据CO2的生成来判断呼吸方式,故D错误。

【答案】D

3.依据CO2释放量和O2吸收量来判断

(1)无CO2释放和O2吸收时,细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸;

(2)不消耗O2,但产生CO2,细胞只进行产生酒精的无氧呼吸;

(3)当CO2释放量等于O2吸收量时,细胞只进行有氧呼吸;

(4)当CO2释放量大于O2吸收量时,细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸,此种情况下,判断哪种呼吸方式占优势(以消耗葡萄糖的多少来衡量),可如下分析:

①若VCO2/VO2=4/3,则有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等;

②若VCO2/VO2>4/3,则无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸;

③若VCO2/VO2<4/3,则无氧呼吸消耗葡萄糖的速率小于有氧呼吸。

例3.贮存的水果,通过测定下列哪项可准确判断其细胞呼吸方式 ( )

A. 水的生成量

B. 酒精的生成量

C. 有机物的消耗量

D. O2消耗量与CO2生成量的比值

【解析】根据氧气的消耗量与二氧化碳生成量的比值,可判断细胞呼吸的类型。若氧气消耗量=二氧化碳生成量,则说明为有氧呼吸,若氧气消耗量<二氧化碳生成量,则说明有氧呼吸与无氧呼吸共存,若没有氧气消耗,只产生二氧化碳,则说明仅存在无氧呼吸。

【答案】D

4.依据CO2释放量和酒精产生量来判断

(1)当只有CO2产生而不产生酒精时,细胞只进行有氧呼吸;

(2)当CO2产生量等于酒精产生量时,细胞只进行无氧呼吸;

(3)当CO2产生量大于酒精产生量时,细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸

例4.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的氧气时,其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是 ( )

__氧浓度(%) a b c d__产生CO2的量 9 mol _12.5 mol _15 mol _30 mol__产生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol

A. a时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸

B. b时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸

C. c时50%的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵

D. d时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸

【答案】D

【解析】通过有氧呼吸和无氧呼吸总反应式可知,若CO2产生量等于酒精的产生量,则说明此时酵母菌只进行无氧呼吸,而当CO2产生量大于酒精的产生量时,则说明此时酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,通过计算可知b浓度时有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率,c浓度时67.7%的酵母菌进行酒精发酵,d浓度时无酒精产生,则说明此时酵母菌只进行有氧呼吸。

5.依据曲线类型来判断(以酵母菌为例,其曲线如图)

_图示 分析 __________结论_A点 只产生CO2,不吸收O2_______只进行无氧呼吸_________B点 产生CO2量多于吸收O2量 两种呼吸方式同时存在,_______________________________且CO2释放量最低_______C点及_以后 产生CO2量等于吸收O2量 只进行有氧呼吸D点 O2浓度=10% 无氧呼吸消失,以后只进________________________________行有氧呼吸______________AC段 产生CO2量多于吸收O2量 两种呼吸方式同时存在

例5.(1997年上海高考题)如图表示大气中氧气的浓度对植物组织内CO2产生的影响,试据图回答:

(1)A点表示植物释放的CO2较多,这些CO2是_______________的产物。

(2)由A到B阶段,CO2的释放量急剧减少,其原因是_______________。

(3)由B到C阶段,CO2的释放量又不断增加,其主要原因____________________。

(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果,贮藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度?____________,采取这一措施的理由是____________________。

【解析】(1)A点时氧气浓度为0,所以此时二氧化碳是无氧呼吸释放的。

(2)由A到B阶段,二氧化碳的释放量急剧减少,其原因是氧气增加,无氧呼吸受到抑制。

(3)由B到C阶段,二氧化碳的释放又不断增加,其原因是氧气充足时,有氧呼吸加强,二氧化碳释放量增加。

(4)B点所对应的浓度有氧呼吸已明显降低,同时又抑制了无氧呼吸,水果和蔬菜组织内糖类等有机物分解得很慢。

【答案】(1)无氧呼吸 (2)氧气增加,无氧呼吸受抑制(3)氧气充足,有氧呼吸加强,CO2释放量增多 (4)B点所对应的浓度 这时有氧呼吸已明显降低,同时又抑制了无氧呼吸,水果和蔬菜组织内糖类等有机物分解得最慢

6.依据实验结果来判断(如图)

(1)若装置1中液滴向左移动,装置2中液滴不移动,则只进行有氧呼吸;

(2)若装置1中液滴不移动,装置2中液滴向右移动,则只进行产生酒精的无氧呼吸;

(3)若装置1中液滴向左移动,装置2中液滴向右移动,则既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸;

(4)若装置1和装置2均不移动,则只进行产生乳酸的无氧呼吸。

例6.下图是探究酵母菌呼吸方式的装置,下列叙述错误的是 ( )

A. 假设装置一中的液滴左移,装置二中的液滴不动,说明酵母菌只进行有氧呼吸

B. 假设装置一中的液滴不移动,装置二中的液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸

C. 假设装置一中的液滴左移,装置二中的液滴右移,说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸

D. 假设装置一、二中的液滴均不移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸

【解析】酵母菌是兼性厌氧型生物,既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,根据有氧呼吸公式和无氧呼吸公式,可得出结论:如果酵母菌只进行有氧呼吸,则产生气体量(CO2)等于消耗气体量(O2),如果酵母菌只进行无氧呼吸,则将产生气体(CO2),而无气体(O2)的消耗,如果两种呼吸都有,则产生的气体量大于消耗的气体量。

再来分析两个装置的不同对液滴移动的影响,左侧装置内置NaOH溶液,它能吸收容器内CO2,所以CO2的变化不对液滴移动产生影响,因此液滴的移动只能由氧气的变化所引起,液滴左移表示氧气消耗,右移则表示氧气增多,不动则表示无氧气变化。在此题中,左侧装置液滴不可能右移(除非气体受热膨胀),左移表示酵母菌有氧呼吸消耗氧气,不动则表示酵母菌无氧呼吸。

而右侧装置内置清水作为对照,液滴移动由容器内气体消长所引起,液滴左移表示产生气体量小于消耗气体量,右移则结论相反。在此题中,右侧装置液滴左移表示产生的CO2小于消耗的O2,根据上面的分析,这种情况不会发生;右移则表示产生的CO2大于消耗的O2,这种情况说明酵母菌存在两种呼吸;如果液滴不动,则说明酵母菌只有有氧呼吸。所以答案选D。

【答案】D

只要充分理解和把握细胞呼吸的相关知识,灵活运用解题的方法技巧,学会分析问题和解决问题的思路方法,就能很好地解决有关细胞呼吸方式的判定问题,就不会造成不必要的失分,从而提高解题能力和学科成绩。

(作者单位:河北省滦平县第一中学)

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