細(xì)胞呼吸反應(yīng)式在解題中的應(yīng)用

湖北 祝遠超 熊勇剛

細(xì)胞呼吸反應(yīng)式在解題中的應(yīng)用

湖北 祝遠超 熊勇剛

細(xì)胞呼吸是所有細(xì)胞生物最重要的生命活動之一，也是高中教學(xué)的重點及高考的重要考點。高考試題中經(jīng)常涉及細(xì)胞呼吸的過程、類型判斷及相關(guān)計算。而解答此類試題的重要依據(jù)就是細(xì)胞呼吸反應(yīng)式。那么細(xì)胞呼吸反應(yīng)式有哪些，如何應(yīng)用它來解題呢？

1 細(xì)胞呼吸反應(yīng)式

假設(shè)細(xì)胞呼吸的底物為葡萄糖（下同），則其反應(yīng)式如下：

1.1 有氧呼吸反應(yīng)式

其中進行（7）過程的生物（或器官）有人和動物、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米的胚、乳酸菌等；進行（6）過程的生物有植物（除極少數(shù)植物器官外）、酵母菌等。

2 細(xì)胞呼吸反應(yīng)式在解題中的應(yīng)用

2.1 細(xì)胞呼吸分步反應(yīng)式在解題中的應(yīng)用

【例1】圖1表示某綠色植物細(xì)胞內(nèi)部分物質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程，下列有關(guān)敘述正確的是 （ ）

圖1

A. 圖中①②兩物質(zhì)依次是H2O和O2

B. 圖中（一）（二）兩階段產(chǎn)生[H]的場所都是線粒體

C. 圖中（三）階段產(chǎn)生的水中的氫最終都來自葡萄糖

D. 有氧呼吸和無氧呼吸的（一）階段不同

【解析】由上述（2）（3）可知，圖中①②兩物質(zhì)依次是H2O和O2。由（1）（2）可知，圖中（一）（二）兩階段產(chǎn)生[H]的場所分別是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)。由（1）（2）（3）可知，圖中（三）階段產(chǎn)生的水中的氫部分來自葡萄糖，部分來自反應(yīng)物中的水。由（1）（5）可知，有氧呼吸和無氧呼吸的（一）階段相同。

【答案】A

A．②過程產(chǎn)生的CO2中的氧全部來自丙酮酸

B．②過程可產(chǎn)生ATP，也可不產(chǎn)生ATP

C．②過程可產(chǎn)生[H]，不可消耗[H]

D．①過程可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進行，也可在線粒體中進行

【解析】由上述（2）可知，②過程產(chǎn)生的CO2中的氧部分來自丙酮酸，部分來自水。由（2）（6）可知，②過程可產(chǎn)生ATP，也可不產(chǎn)生ATP；可產(chǎn)生[H]，也可消耗[H]。由（1）（5）可知，①過程只能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進行，不能在線粒體中進行。

【答案】B

【針對性訓(xùn)練1】下列有關(guān)細(xì)胞呼吸的敘述，正確的是（ ）

A. 無氧呼吸最終有[H]的積累

B. 有氧呼吸過程中O2在第三階段參與，CO2在第三階段產(chǎn)生

C. 無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量合成ATP

D. 有氧呼吸產(chǎn)生的水中的氧來自葡萄糖和氧氣

【答案】C

【針對性訓(xùn)練2】取4支試管，分別加入下列物質(zhì)，在其他條件均適宜的情況下保溫一段時間后，不會產(chǎn)生CO2的試管是 （ ）

A. 丙酮酸+酵母菌細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

B. 葡萄糖+酵母菌細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

C. 葡萄糖+酵母菌勻漿

D. 葡萄糖+線粒體

【答案】D

2.2 細(xì)胞呼吸總反應(yīng)式在解題中的應(yīng)用

根據(jù)細(xì)胞呼吸總反應(yīng)式可判斷細(xì)胞呼吸的類型，并進行相關(guān)的計算，并由上述（4）（8）（9）可得如下結(jié)論：

①若無CO2產(chǎn)生，則細(xì)胞只進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸；

②若有CO2產(chǎn)生，但不消耗O2，則細(xì)胞只進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸；

③若產(chǎn)生CO2的量與消耗O2的量相等，則細(xì)胞只進行有氧呼吸；

④若產(chǎn)生CO2的量大于消耗O2的量，則細(xì)胞既進行有氧呼吸，也進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，如酵母菌在不同氧濃度下的細(xì)胞呼吸。此種情況下如何判斷哪種細(xì)胞呼吸占優(yōu)勢或消耗的葡萄糖多呢？可根據(jù)Vco2/Vo2的范圍來確定（Vco2、Vo2分別表示細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的體積和消耗O2的體積）。當(dāng)有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸消耗葡萄糖的量相等時，根據(jù)（4）（8）計算可得Vco2/Vo2=4/3，即[Vco2（有氧呼吸）+Vco2（無氧呼吸）]/Vo2=4/3而Vco2（有氧呼吸）/Vo2=1，故Vco2（無氧呼吸）/Vo2=1/3；若Vco2（無氧呼吸）/Vo2＜1/3，則Vco2/Vo2＜4/3，此時有氧呼吸比無氧呼吸消耗的葡萄糖多；當(dāng)Vco2（無氧呼吸）/Vo2＞1/3，則Vco2/Vo2＞4/3，此時無氧呼吸比有氧呼吸消耗的葡萄糖多。由此可得出如下結(jié)論：

Ⅰ. 若1＜Vco2/Vo2＜4/3，則有氧呼吸占優(yōu)勢或消耗的葡萄糖多；

Ⅱ. 若Vco2/Vo2=4/3，則二者強度相當(dāng)，消耗葡萄糖的量相等；

Ⅲ. 若Vco2/Vo2＞4/3，則無氧呼吸占優(yōu)勢或消耗的葡萄糖多。

【例3】將含酵母菌的葡萄糖溶液均分為4等份，分別置于甲、乙、丙、丁四種條件下培養(yǎng)，測得CO2和O2體積變化的相對值如圖2。下列敘述正確的是 （ ）

圖2

A. 甲條件下，細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物除CO2外，還有乳酸

B. 乙條件下，有氧呼吸比無氧呼吸消耗的葡萄糖多

C. 丙條件下，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP最少

D. 丁條件下，產(chǎn)物中的CO2全部來自線粒體

【解析】由圖2及上述分析可知，甲條件下只進行無氧呼吸，產(chǎn)物除CO2外還有酒精。乙條件下Vco2/Vo2=8/3＞4/3，無氧呼吸比有氧呼吸消耗的葡萄糖多。丙條件下，細(xì)胞既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸，產(chǎn)生的ATP比甲多，并非最少。丁條件下，細(xì)胞只進行有氧呼吸，在線粒體中產(chǎn)生CO2。

【答案】D

【例4】將一些蘋果儲藏在密閉容器中，較長時間后會聞到酒香。當(dāng)通入不同濃度的氧氣時，其O2的消耗量和CO2的產(chǎn)生量如表1所示，則下列敘述錯誤的是 （ ）

表1 不同氧濃度下細(xì)胞呼吸O2的消耗量和CO2的產(chǎn)生量

A. 氧濃度為a時，蘋果的細(xì)胞呼吸只在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進行

B. 氧濃度為c時，蘋果產(chǎn)生C2H5OH的量為0.6 mol/min

C. 氧濃度為d時，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精發(fā)酵

D. 氧濃度為b時，較適宜于蘋果的儲藏

【解析】氧濃度為a時，細(xì)胞只進行無氧呼吸，場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。氧濃度為c時，有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為0.7，故無氧呼吸產(chǎn)生的CO2為1.3-0.7=0.6。由（8）可知，產(chǎn)生C2H5OH的量也為0.6（mol/min）。氧濃度為d時，由（4）可知，有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為1.2，消耗的葡萄糖為1.2/6=0.2，無氧呼吸產(chǎn)生的CO2為1.6-1.2=0.4，由（8）可知，其消耗的葡萄糖為0.4/2=0.2，故消耗的葡萄糖中有1/2用于酒精發(fā)酵。由表1可知，氧濃度為b時產(chǎn)生的CO2最少，故較適宜于蘋果的儲藏。

【答案】C

【針對性訓(xùn)練3】圖3表示某植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時，CO2釋放量和O2吸收量的變化。下列相關(guān)敘述正確的是 （ ）

圖3

A. 氧濃度為a時，最適于貯藏該植物器官

B. 氧濃度為b時，無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗量的5倍

C. 氧濃度為c時，無氧呼吸最弱

D. 氧濃度為d時，有氧呼吸強度與無氧呼吸強度相等

【答案】B

【針對性訓(xùn)練4】在a、b、c、d條件下，測得某植物種子萌發(fā)時CO2和O2體積變化的相對值如表2，則下列敘述中正確的是 （ ）

表2 不同條件下種子萌發(fā)時CO2和O2體積變化的相對值

A. a條件下，呼吸產(chǎn)物除CO2外還有酒精或乳酸

B. b條件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸少

C. c條件下，種子消耗的葡萄糖最少

D. d條件下，產(chǎn)生的CO2來自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體

【答案】B

總之，細(xì)胞呼吸反應(yīng)式在解題中的應(yīng)用非常廣泛，如細(xì)胞呼吸分步反應(yīng)式可用來解細(xì)胞呼吸過程類試題，總反應(yīng)式可用來解細(xì)胞呼吸類型的判斷及相關(guān)計算類試題。因此，只要掌握了細(xì)胞呼吸的反應(yīng)式，有關(guān)細(xì)胞呼吸的很多問題便可迎刃而解。

（作者單位：湖北省天門市岳口高級中學(xué)）