低氧條件下有氧呼吸與無氧呼吸速率的計(jì)算

黑龍江 翟貴君 胡宇晴

低氧條件下有氧呼吸與無氧呼吸速率的計(jì)算

黑龍江 翟貴君 胡宇晴

呼吸速率又稱呼吸強(qiáng)度，指在一定溫度下，單位重量的活細(xì)胞（組織）在單位時間內(nèi)吸收 O2或釋放 CO2的量。在低氧條件下，有些組織細(xì)胞既能進(jìn)行有氧呼吸，也能進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸，如植物的種子、根以及酵母菌等。該種條件下有關(guān)兩種呼吸速率比率的計(jì)算有多種考查方式。

一、文字描述題

【例1】酵母菌在有氧時進(jìn)行有氧呼吸，無氧時進(jìn)行無氧呼吸，將酵母菌放在含有培養(yǎng)液的密閉錐形瓶中，測得CO2的釋放量比O2的吸收量大1倍，則有氧呼吸與無氧呼吸消耗葡萄糖的比為 （ ）

A.1/6 B.1/3

C.1/2 D.1

【解析】此題中的酵母菌既能進(jìn)行有氧呼吸，又能進(jìn)行無氧呼吸。據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的反應(yīng)式可知，有氧呼吸O2的吸收量與CO2的釋放量相同，假設(shè)O2吸收量為1 mol，因“CO2的釋放量是O2吸收量的2倍”，則有氧呼吸和無氧呼吸各產(chǎn)生1 mol CO2，據(jù)反應(yīng)式推知，有氧呼吸產(chǎn)生1 mol CO2需消耗1/6 mol葡萄糖，而無氧呼吸產(chǎn)生1 mol CO2需消耗1/2 mol葡萄糖，則有氧呼吸與無氧呼吸消耗葡萄糖之比為（1/6）∶（1/2）＝1/3。

【答案】B

二、表格數(shù)據(jù)題

【例2】有一瓶混有酵母菌的葡萄糖溶液，當(dāng)通入不同濃度的氧氣時，其產(chǎn)生的酒精和CO2的量如下表所示。分析表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是 ____________（ ）

__氧濃度（%）_______________________________a__________________________b________________________c_d__產(chǎn)生CO2的量____9 mol 12.5 mol _15 mol__30 mol____產(chǎn)生酒精的量____9 mol____6.5__m_o_l___6 mol______________0_mol

A.氧濃度為a時，酵母菌有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率

B.氧濃度為b時，相同時間內(nèi)酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸多

C.氧濃度為c時，有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵

D.氧濃度為d時，酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸不進(jìn)行無氧呼吸

【解析】通過反應(yīng)式可知，無氧呼吸產(chǎn)生酒精的量與產(chǎn)生CO2的量相等，據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)可知，氧濃度為a條件下酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸，A錯誤；當(dāng)氧濃度為b時，無氧呼吸產(chǎn)生的酒精量是6.5 mol，則無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量也是6.5 mol，（據(jù)無氧呼吸反應(yīng)式推知分解葡萄糖的量是3.25 mol），有氧呼吸產(chǎn)生的CO2＝12.5－6.5＝6 mol（據(jù)有氧呼吸反應(yīng)式推知分解葡萄糖1 mol），因此無氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸多，B錯誤；據(jù)以上方法可算出當(dāng)氧濃度為c時，有66.7%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵，C錯誤；當(dāng)氧濃度為d時產(chǎn)生0 mol酒精，可知該條件下酵母菌只能進(jìn)行有氧呼吸，D正確。

【答案】D

三、圖像模型題

（一）柱形圖

【例3】圖1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1

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(qiáng)度與無氧呼吸強(qiáng)度相等

【解析】當(dāng)氧濃度為a時，植物只進(jìn)行無氧呼吸，會產(chǎn)生大量酒精，不適于貯藏該植物器官，故A錯誤；當(dāng)氧濃度為b時，無氧呼吸消耗葡萄糖的量＝（8－3）÷2=2.5，而有氧呼吸消耗葡萄糖的量為3÷6=0.5，則無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍，B正確；當(dāng)氧濃度為d時，O2的吸收量與CO2的釋放量相等，故植物只進(jìn)行有氧呼吸，此時無氧呼吸最弱，C、D錯誤。

【答案】B

（二）曲線圖

【例4】現(xiàn)有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培養(yǎng)液，通入不同濃度的氧氣時，其產(chǎn)生的酒精和CO2的量如圖2所示。則在氧濃度為a時 （ ）

圖2

A.酵母菌只進(jìn)行無氧發(fā)酵

B.67%的酵母菌進(jìn)行無氧發(fā)酵

C.33%的酵母菌進(jìn)行無氧發(fā)酵

D.酵母菌停止無氧發(fā)酵

【解析】由圖2曲線可知，氧濃度為a時，CO2的產(chǎn)生總量為15 mol，酒精的產(chǎn)生量為6 mol，根據(jù)無氧呼吸反應(yīng)式，酒精的生成與CO2的釋放量的比例為1∶1，所以無氧呼吸釋放的CO2的量為6 mol，根據(jù)無氧呼吸反應(yīng)式可計(jì)算出消耗的葡萄糖的量為6/2＝3 mol，有氧呼吸釋放的CO2為15－6＝9 mol，根據(jù)其反應(yīng)式計(jì)算消耗葡萄糖的量為9/6＝1.5 mol，所以進(jìn)行無氧呼吸的酵母菌所占比例為3/（3＋1.5）×100%≈67%。

【答案】B

【例5】圖3表示某種植物的非綠色器官在不同的氧濃度下O2吸收量和CO2生成量的變化，若圖中的AB段與BC段的距離等長，說明此時有氧呼吸消耗的葡萄糖量是無氧呼吸的_______倍。

圖3

【解析】如果AB段與BC段的距離等長，說明此時有氧呼吸釋放的CO2量與無氧呼吸釋放的CO2量是一樣的，根據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的反應(yīng)式，有氧呼吸消耗的葡萄糖應(yīng)是無氧呼吸消耗葡萄糖的1/3。

【答案】1/3

四、實(shí)驗(yàn)分析題

【例6】如圖是測定發(fā)芽種子的細(xì)胞呼吸類型所用的裝置（假設(shè)呼吸底物只有葡萄糖），裝置一、二中分別放入等量的發(fā)芽種子，裝置三中為等量的煮熟種子，若著色液滴在裝置一左移10 cm，裝置二右移12 cm，裝置三右移2 cm，則有氧呼吸消耗葡萄糖與無氧呼吸消耗葡萄糖的相對比值為（ ）

A.6∶5 B.5∶6

C.5∶2 D.2∶5

【解析】由題圖知，裝置一中發(fā)芽種子呼吸產(chǎn)生的CO2被NaOH吸收，細(xì)胞呼吸消耗O2使裝置中氣壓下降，著色液滴左移，左移的距離代表氧氣的吸收量；裝置二中沒有NaOH溶液，細(xì)胞有氧呼吸產(chǎn)生CO2與吸收的O2相等，因此著色液滴移動的距離代表無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量；裝置三內(nèi)加入煮熟的種子，用于矯正物理因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

根據(jù)題意得知，裝置一左移10 cm，裝置二右移12 cm，裝置三右移2 cm，因此裝置一中O2的消耗量實(shí)質(zhì)是12 cm，裝置二無氧呼吸產(chǎn)生CO2為12－2=10 cm，因?yàn)橛醒鹾粑^程中消耗1 mol葡萄糖吸收6 mol O2，釋放6 mol CO2，無氧呼吸過程消耗1 mol葡萄糖產(chǎn)生2 mol CO2，因此有氧呼吸消耗葡萄糖與無氧呼吸消耗葡萄糖的相對比值（12÷6）∶（10÷2）=2∶5。

【答案】D

（作者單位：黑龍江省安達(dá)市田家炳高級中學(xué)）