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培优点五 细胞呼吸的相关计算
一、结合反应式进行细胞呼吸的相关计算
应用1:CO2释放总量=有氧呼吸释放的CO2量+无氧呼吸释放的CO2量
典例1. 在a、b、c、d条件下,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖,下列叙述中正确的是( )
A.a条件下,呼吸产物CO2来自线粒体
B.b条件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗葡萄糖的1/5
C.c条件下,无氧呼吸消耗的葡萄糖占呼吸作用消耗葡萄糖总量的2/5
D.d条件下,产生的ATP全部来自线粒体
【解析】表中CO2释放量为有氧呼吸和无氧呼吸的CO2释放量之和,O2吸收量与有氧呼吸的CO2释放量相等,故无氧呼吸的CO2释放量=CO2释放量-O2吸收量。a条件下,O2吸收量为0,说明此时仅进行无氧呼吸,A错误;b条件下,无氧呼吸释放的CO2量为8-3=5,结合反应式中物质间的关系进行计算:
计算得:有氧呼吸消耗的葡萄糖m=0.5,无氧呼吸消耗的葡萄糖n=2. 5,B正确;同理c条件下,有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量分别为4和2,两者消耗的葡萄糖量分别为2/3和1,故无氧呼吸消耗的葡萄糖占呼吸作用消耗葡萄糖总量的3/5,C错误;d条件下,仅进行有氧呼吸,此时产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体,D错误。
【答案】B
应用2:O2吸收量=有氧呼吸释放的CO2量
典例2. 机体在一定时间内,呼吸作用产生的CO2 mol数与消耗的O2 mol数比值,常被用来判断呼吸分解有机物的种类。根据葡萄糖彻底氧化分解反应式计算,此比值应是( )
A.0.5 B.1.0 C.1.5 D.2.0
【解析】葡萄糖彻底氧化分解为有氧呼吸,其化学反应方程式为:
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据反应式可知,产生的CO2 mol数与消耗的O2 mol数比值1.0,B正确。
【答案】B
应用3:酒精产生量=无氧呼吸释放的CO2量
典例3.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的量如图所示。下列据图中信息推断正确的是( )
A.氧浓度为a时酵母菌只进行有氧呼吸
B.当氧浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的场所不完全相同
C.当氧浓度为c时,只有1/3葡萄糖的用于酒精发酵
D.当氧浓度为d时,产生的CO2最多,使溴麝香草酚蓝水溶液变成蓝色的时间最短
【解析】氧气浓度为a时,产生酒精的量与释放二氧化碳的量相等,说明酵母菌只进行无氧呼吸,不进行有氧呼吸,A错误;氧气浓度为b时,产生二氧化碳的量多于产生的酒精量,此时酵母菌既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸;氧气浓度为d时,不产生酒精,说明该点只进行有氧呼吸不进行无氧呼吸,因此,氧浓度为b和d时酵母菌细胞呼吸的场所不完全相同,B正确;设氧气浓度为c时有氧呼吸消耗的葡萄糖是x,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y,由曲线得出关系式:2y=6,6x+2y=15,解得y=3,x=1.5,所以酒精发酵的葡萄糖占2/3,C错误;当氧浓度为d时,产生的CO2最多,使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的时间最短,D错误。
【答案】B
二、对点增分集训
1.下列可准确判断储存的小麦种子细胞呼吸方式的方法是( )
A.检测有无CO2生成 B.检测是否有[H]产生
C.测定O2消耗量与CO2生成量的比值 D.测定有机物的消耗量
【解析】
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小麦的有氧呼吸和无氧呼吸都产生二氧化碳,不能从有无二氧化碳的生成判断呼吸方式,A错误;小麦的有氧呼吸和无氧呼吸都产生[H],不能从有无[H]的生成判断呼吸方式,B错误;氧气消耗量与二氧化碳释放量比值等于1,细胞进行只有氧呼吸,比值小于1,即进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,不消耗氧气,只释放二氧化碳,细胞只进行无氧呼吸,C正确;有机物的消耗量与温度、氧气浓度等有关,不能根据有机物的消耗量判断细胞呼吸方式,D错误。
【答案】C
2.酵母菌在有氧条件下和在无氧条件下进行呼吸产生的CO2比为2:1,那么它在这两种过程中所消耗的葡萄糖之比为( )
A.1:2 B.2:1 C.3:2 D.2:3
【解析】酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的公式:有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量;无氧呼吸:C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量。如果它在这两种呼吸过程中,有氧呼吸与无氧呼吸产生CO2的比为2:1,假设有氧呼吸产生6molCO2,则有氧呼吸需要消耗1mol葡萄糖;而无氧呼吸产生3molCO2,需要消耗1.5mol葡萄糖,因此它分别在有氧和无氧情况下所消耗的葡萄糖之比为1:1.5=2:3.
【答案】D
3.参加运动会的运动员处于平静状态和剧烈运动状态下的骨骼肌细胞,分解葡萄糖过程中产生的CO2摩尔数与消耗的O2摩尔数的比值分别( )。
A.相等、小于1 B.相等、大于1
C.相等、相等 D.小于1 、小于1
【解析】静状态时肌肉进行有氧呼吸;剧烈运动时,部分细胞进行无氧呼吸,但人的无氧呼吸没有CO2的产生,C正确。
【答案】C
4.现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖溶液,吸进氧气与放出CO2的体积之比为3:5,这是因为( )
A.有1/4的酵母菌在进行有氧呼吸
B.有1/2的酵母菌在进行有氧呼吸
C.有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸
D.有1/3的酵母菌在进行无氧呼吸
【解析】由葡萄糖有氧分解反应式可知,消耗的氧气量与释放的二氧化碳量相等,现吸进的氧气体积与放出的二氧化碳体积之比为3:5,由此分析得出,还有一部分葡萄糖被酵母菌无氧分解。假设消耗的氧气量为3 mol,则有氧分解的葡萄糖为0.5 mol,释放出3 mol 的二氧化碳。则另2 mol的二氧化碳由葡萄糖通过无氧分解产生。由酒精发酵的反应式可知,需要分解1 mol葡萄糖。所以有氧分解的葡萄糖量与无氧分解的葡萄糖量之比为1:2,即有1/3的酵母菌参与有氧呼吸。
【答案】C
5.下列有关叙述中正确的是( )
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变化量\O2浓度
0
1%
2%
3%
5%
7%
10%
15%
20%
25%
O 2吸收量/mol
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
CO 2释放量/mol
1
0.8
0.6
0.5
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
A.苹果果肉细胞在O 2浓度为0~3%和5%~25%时,分别进行无氧呼吸和有氧呼吸
B.O 2浓度越高,苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛,产生ATP越多
C.贮藏苹果时,应选择O 2浓度为5%的适宜环境条件
D.苹果果肉细胞进行无氧呼吸时,产生乳酸和二氧化碳
【解析】苹果果肉细胞在O 2浓度为0~3%时既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸,在5%~25%时只进行有氧呼吸,A错误;当氧气浓度大于20%以后,O 2浓度越高,苹果果肉细胞有氧呼吸不再增强,产生的ATP数量不在增多,B错误;分析表格中的几个氧气浓度可知,O 2浓度为5%时二氧化碳释放量最少,此时只进行有氧呼吸,消耗的有机物最少,是贮藏苹果时的最佳氧气浓度,C正确;苹果果肉细胞进行无氧呼吸时,产生酒精和二氧化碳,不产生乳酸,D错误。
【答案】C
6.如图表示某绿色植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,CO2的释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )
A.氧浓度为a时,最适于贮藏该植物器官
B.氧浓度为b时,无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍
C.氧浓度为c时,无氧呼吸最弱
D.氧浓度为d时,无氧呼吸的强度与有氧呼吸相等
【解析】最适于贮藏器官的氧浓度应该是释放二氧化碳最少时的氧浓度c,因为此时呼吸作用最弱,消耗的有机物最少,A错误;据图可看出,氧浓度为b时,释放的二氧化碳为8,吸收的氧气为3,说明植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,根据有氧呼吸和无氧呼吸反应式,可以求出无氧呼吸消耗2.5的葡萄糖,而有氧呼吸只消耗0.5的葡萄糖,B正确;无氧呼吸最弱时应为0,即只有有氧呼吸,应为氧浓度d,C、D错误。
【答案】B
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7.一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当向其中通入不同浓度的氧气时,其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。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(mol)
9
12.5
15
30
产生酒精的量(mol)
9
6.5
6
0
A.a浓度时,酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B.b浓度时,酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖大于无氧呼吸消耗的葡萄糖
C.c浓度时,有2/3的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸
D.d浓度时,酵母菌只进行有氧呼吸,消耗15 mol葡萄糖
【解析】a浓度时,产生的CO2的量等于产生酒精的量,则说明此时酵母菌只进行无氧呼吸;A错误。当CO2量大于酒精的量时,则说明此时酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。b浓度有氧呼吸消耗1mol葡糖,无氧呼吸消耗葡萄糖3.25mol;B错误。
c浓度时,产生酒精的量9mol,产生CO2的量15mol。有2/3的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸;C正确。
d浓度时,酵母菌只进行有氧呼吸,消耗5 mol葡萄糖;D错误。
【答案】C
8.图1表示细胞呼吸的过程,图2表示细胞呼吸时气体交换的相对值的情况,图3表是氧气浓度对呼吸速率的影响,下列相关叙述中,正确的是( )
A.某些植物细胞中可以同时发生图1所示的所有过程
B.图2中氧气浓度为d时,细胞中能通过图1所示①②过程产生CO2和H2O
C.图3中C点时细胞的呼吸方式与图2中氧浓度为d时一致
D.图3中能表示氧气浓度对人体呼吸速率的影响
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【解析】图1中的①②表示有氧呼吸过程,①③或①④均表示无氧呼吸过程,某些植物细胞中可以同时发生图1所示的①②③过程或①②④过程,A错误;图2中氧气浓度为d时,CO2释放量与O2吸收量相等,说明细胞只进行有氧呼吸,因此能通过图1所示①②过程产生CO2和H2O ,B正确;图3中C点时细胞的有氧呼吸与无氧呼吸都最低,图2中氧浓度为a时只进行无氧呼吸、氧浓度为b和c时有氧呼吸和无氧呼吸同时进行、氧浓度为d时只进行有氧呼吸,其中c点时有氧呼吸与无氧呼吸的CO2释放量最低,所以图3中C点时细胞的呼吸方式与图2中氧浓度为c时一致,C错误;图3曲线表示的生物,在进行有氧呼吸与无氧呼吸时都有CO2释放,而人体细胞进行无氧呼吸时没有CO2释放,D错误。
【答案】B
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