分類歸納 典例分析 突破難點

細胞呼吸是歷年高考的重點知識，由于細胞呼吸與光合作用、生產(chǎn)實踐聯(lián)系緊密，學(xué)生感覺學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容特別難。在教學(xué)中我采用試題分類與典型題分析相結(jié)合的方法，教學(xué)效果明顯。

1 有氧呼吸與無氧呼吸的判別問題

例1：酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生CO2的摩爾數(shù)為N。在安靜情況下，人消耗同樣數(shù)量的葡萄糖可以產(chǎn)生的CO2量是（）

A． 1/3N molB． 3N mol

C． 6N molD． 12N mol

解析：本題考查無氧呼吸與有氧呼吸的有關(guān)計算問題。從有氧呼吸的總反應(yīng)式“C6H12O6+6O2■6CO2+6H2O+能量”，無氧呼吸的反應(yīng)式“C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量”可得：消耗相同量的葡萄糖，無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生CO2的量之比為1∶3。

答案：B。

方法歸納：無氧呼吸與有氧呼吸之間消耗C6H12O6的量、產(chǎn)生CO2的量、產(chǎn)生ATP的量之間的關(guān)系以及有氧呼吸中消耗C6H12O6的量和O2的量與產(chǎn)生的CO2量的關(guān)系是解答細胞呼吸有關(guān)計算的關(guān)鍵。

變式1：現(xiàn)有一瓶混合酵母菌和葡萄糖的培養(yǎng)液，通入不同濃度的氧氣，其產(chǎn)生的酒精和CO2如圖1所示。問在氧氣濃度為a時（）

A． 酵母菌只進行無氧呼吸

B． 被分解的葡萄糖中約67%用于無氧呼吸

C． 被分解的葡萄糖中約33%用于無氧呼吸

D． 酵母菌停止無氧呼吸

變式2：將等量且足量的蘋果果肉分別放在O2濃度不同的密閉容器中，1 h后，測定O2的吸收量和CO2的釋放量，如表1所示。

下列有關(guān)敘述中正確的是（）

A． 蘋果果肉細胞在O2濃度為0～3%和5%～25%時，分別進行無氧呼吸和有氧呼吸

B． 貯藏蘋果時，應(yīng)選擇O2濃度為5%的適宜環(huán)境條件

C． O2濃度越高，蘋果果肉細胞有氧呼吸越旺盛，產(chǎn)生ATP越多

D． 蘋果果肉細胞進行無氧呼吸時，產(chǎn)生乳酸和二氧化碳

2 細胞呼吸與光合作用的關(guān)系

例2：葉肉細胞中能同時進行多步驟的2個過程，即 。

請回答：（1） ①過程中CO2被還原為有機物，所需要的還原劑在何種細胞器的哪一部位形成？（2） 在充足的光照條件下，②過程產(chǎn)生的CO2主要由哪一部位釋放？釋放的CO2將擴散到哪一部位？為什么？

解析：本題考查學(xué)生對光合作用和呼吸作用過程的理解及運用，光合作用與呼吸作用從物質(zhì)變化方面看正好相反，但兩者不是一個簡單的逆轉(zhuǎn)，是在一系列酶的作用下，經(jīng)過許多中間步驟完成的，各具有不同的生理意義。

答案：（1） 葉綠體的類囊體薄膜上（或葉綠體的基粒） （2） 由線粒體釋放，擴散進入葉綠體；因為在該條件下，光合作用速度高于呼吸作用速度（或光合作用比呼吸作用進行得快）

方法歸納：植物的光合作用、呼吸作用共同完成有機物和能量的代謝；光合作用為呼吸作用提供分解的物質(zhì)，呼吸作用為光合作用提供原料。列表從代謝性質(zhì)、發(fā)生部位、反應(yīng)場所、條件、能量代謝、物質(zhì)代謝5方面進行比較，以加深對光合作用與呼吸作用關(guān)系的理解。

變式3：在一大型平底燒瓶內(nèi)濕潤的泥沙中，插上幾枝新鮮的枝條和一支盛有適量NaOH溶液的試管，燒瓶口緊包著一個小氣球，使燒瓶懸浮在玻璃缸中某一位置（圖2）。自然環(huán)境下隔天觀察，最終可以發(fā)現(xiàn)燒瓶（）

A． 漂浮在水面上B． 原位不動

C． 沉到玻璃缸底D． 都有可能

變式4：為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產(chǎn)生和消耗，請用所提供的實驗材料與用具，在給出的實驗步驟和預(yù)測實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完成實驗步驟的設(shè)計并預(yù)測實驗結(jié)果，然后對你的預(yù)測結(jié)果進行分析。

實驗材料與用具：煙草幼苗、試管兩支、NaHCO3稀溶液（為光合作用提供原料）、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈（實驗過程中光照和溫度等條件適宜，空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無氧呼吸忽略不計）。

實驗步驟和預(yù)測實驗結(jié)果：

（1） 剪取兩小塊相同的煙草葉片，分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中。此時，葉片均浮在水面。

（2） 用真空泵抽去兩支試管內(nèi)液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后，敞開試管口，可觀察到葉片均下沉到試管底部。

（3） 分析預(yù)測結(jié)果： 。

3 影響細胞呼吸的因素

例3：將水果放在地窖中，可保存較長時間，從植物生理的角度分析其原因是（）

A． 溫度恒定，水果抗病蟲害的能力強

B． 溫度適宜，水分容易保持

C． 黑暗無光，細胞代謝緩慢

D． 二氧化碳濃度增強，抑制呼吸作用

解析：地窖透氣性差，其內(nèi)儲存的水果通過呼吸作用使CO2逐漸增加，O2逐漸減少，致使呼吸作用受到抑制，代謝率降低，有機物的分解速度降低，保存時間延長。

答案：D。

方法歸納：影響細胞呼吸的外界因素有溫度、O2濃度、CO2濃度、含水量等。對于需氧型生物而言，O2濃度是影響其呼吸作用的重要因素；對于厭氧型生物而言，O2也是影響其呼吸作用的重要因素，有氧時，厭氧型生物的呼吸作用受到抑制。

4 細胞呼吸與生產(chǎn)、生活實踐的關(guān)系

例4：如圖3表示某種植物的非綠色器官在不同氧濃度CO2釋放量和O2吸收量的變化，為了有利于儲藏水果或蔬菜，儲藏室內(nèi)的氧氣調(diào)節(jié)到。

解析：當空氣中氧氣的含量過低時，植物細胞通過無氧呼吸獲得能量，隨著氧氣濃度的升高，無氧呼吸被抑制，有氧呼吸逐漸增強。氧濃度為10%時，無氧呼吸消失，只進行有氧呼吸，此時呼吸作用消耗的有機物最少。保存蔬菜、水果可采用降低空氣中氧氣的含量，以降低細胞的呼吸作用，延長細胞的壽命。

答案：10%。

方法歸納：若將蔬菜、水果貯藏于完全無氧的環(huán)境中，會使其組織細胞進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精而使蔬菜、水果腐爛，故應(yīng)將其置于低氧環(huán)境中貯藏。

5 細胞呼吸的測定裝置及相關(guān)實驗設(shè)計

5．1 測定裝置

測定細胞呼吸作用或呼吸類型常采用U性管液面升降或玻璃管液滴移動觀察法，即在廣口瓶或錐形瓶內(nèi)放入被測生物（活種子或植物或動物），通過生物呼吸過程中釋放CO2或吸入O2引起的氣壓變化而推測或計算生物的呼吸狀況（注：NaOH的作用是吸收CO2）。

5．2 對照實驗的設(shè)計

物理誤差的校正（圖4）：由于裝置的氣壓變化，也可能會因溫度等物理因素所引起，為使測定結(jié)果更趨準確，應(yīng)設(shè)置對照實驗，以校正物理膨脹等因素對實驗結(jié)果造成的誤差，此時，對照實驗與呼吸裝置相比，應(yīng)將所測生物滅活，如將種子煮熟，而其他各項處理應(yīng)與實驗組完全一致（包括NaOH溶液，所用種子數(shù)量，裝置瓶及玻璃管的規(guī)格等）。

呼吸類型的確認（圖5）：欲測定與確認某生物的呼吸類型，應(yīng)設(shè)置2套呼吸裝置，一套呼吸裝置中的單一變量為NaOH與清水的不同，即用等量的清水取代實驗組中的NaOH，其他各所有項目均應(yīng)一致，加蒸餾水的裝置內(nèi)氣壓變化應(yīng)由CO2與O2共同決定。

結(jié)果與分析：

若裝置1液滴左移，裝置2液滴不動，則表明所測生物只進行有氧呼吸（因有氧呼吸產(chǎn)生CO2與耗O2量相等）；若裝置1液滴不動，裝置2液滴右移，則表明所測生物只進行無氧呼吸（因有氧呼吸只產(chǎn)生CO2，不耗O2）；若裝置1液滴左移，裝置2液滴右移，則表明所測生物既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸（因兩種呼吸作用共存時呼吸放出的CO2量應(yīng)高于O2消耗量）。（注：為防止微生物呼吸對實驗結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置及所測種子進行消毒處理。）

例5：在科學(xué)研究中常采用呼吸商：表示生物用于有氧呼吸的能源物質(zhì)不同。測定發(fā)芽種子呼吸商的裝置如圖6所示。

關(guān)閉活塞，在25 ℃下經(jīng)20 min讀出刻度管中著色液滴移動距離。設(shè)裝置1和裝置2的著色液分別向左移動X和Y（mm）。X和Y值反映了容器內(nèi)氣體體積的減少。請回答：

（1） 裝置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是 。

（2） X代表值，Y代表值。

（3） 若要測得X=200，Y=30，則該發(fā)芽種子的呼吸商是。

（4） 若要測定已長出一片真葉幼苗的RQ值，則應(yīng)將該裝置放于何種條件下進行，為什么？

。

（5） 為使測得的X和Y值更精確，還應(yīng)設(shè)置一對照裝置。對照裝置的容器和小瓶中應(yīng)分別放入

。設(shè)對照的目的是 。

解析：參與有氧呼吸的有機物種類不同，呼吸商會有所不同，如C6H12O6的呼吸商為1，而脂肪因含H量高于C6H12O6，因而耗氧量大于C6H12O6，呼吸商小于1，裝置1中用NaOH將呼吸作用放出的CO2吸收，著色液滴移動距離代表耗氧體積，而裝置2向左移的距離，代表耗氧與釋放CO2的差值。X=200，Y=30，則表明耗O2量為200，CO2產(chǎn)生量為170，故呼吸商為170/200=0.85。

答案：（1） 吸收呼吸產(chǎn)生的CO2 （2） 消耗氧的體積 消耗氧和釋放二氧化碳的體積之差 （3） 0．85 （4） 黑暗中，避免因幼苗進行光合作用，干擾呼吸作用的氣體量的變化 （5） 死的發(fā)芽種子和蒸餾水 用于校正裝置1和2內(nèi)因物理因素（或非生物因素）引起的容積變化

變式答案：

1． B 2． B 3． C 4． （3） 將這兩支試管放在日光燈下，光照一段時間，結(jié)果NaHCO3稀溶液中的葉片上浮，蒸餾水中的葉片仍在試管底部 （4） 再將這兩支試管放在暗培養(yǎng)箱中一段時間，結(jié)果NaHCO3稀溶液中的葉片下沉， 蒸餾水中的葉片仍在試管底部

分析預(yù)測的結(jié)果:

（1） 光照下，NaHCO3稀溶液中的葉片進行光合作用，釋放出的氧氣多于呼吸作用消耗的氧氣，葉肉細胞間隙的氧氣增加，葉片上浮；而蒸餾水中缺乏二氧化碳和氧氣，葉片不能進行光合作用和有氧呼吸，葉肉細胞間隙缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。

（2） 黑暗中，NaHCO3稀溶液中的葉片進行呼吸作用消耗了葉肉細胞間隙中的氧氣，放出的二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中，葉肉細胞間隙缺乏氣體，葉片下沉;蒸餾水中缺乏氧氣，葉片不能進行有氧呼吸，葉肉細胞間隙仍缺乏氣體，因此葉片仍位于在試管底部。

注:“本文中所涉及到的圖表、公式注解等形式請以PDF格式閱讀原文。”