模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的、概括性的描述，可以是定性的，也可以是定量的，有的借助于具体事物的形象化手段，有的则通过抽象的形式来表达。模型以简化的形式来再现原型的各种复杂结构和功能，容易使人们抓住事实的最主要、最本质的特征；它能连接抽象与具体，理论和实践，因而人们可以通过对模型的研究，预测事物的发展，指导实践活动的开展[1]。
细胞呼吸是生物界最基本的物质代谢和能量代谢过程，是历届高考的重要考点。在细胞呼吸的复习中，准确把握细胞呼吸的“场所、过程、外界因素对呼吸作用的影响和测定呼吸作用速率的实验装置”四个模型，有助于学生抓住细胞呼吸的关键内容，化繁为简，增进学生对这一复杂生理过程的理解，促进对相关知识的准确运用。
一、线粒体结构的物理模型
1. 模型指要
（1）线粒体是真核细胞进行有氧呼吸（第二、第三阶段）的主要场所。
（2）线粒体由两层膜（外膜和内膜）包围而成，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加，嵴的周围充满了液态的基质。
（3）线粒体基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶，是进行有氧呼吸第二阶段的场所。
（4）线粒体内膜上含有许多种与有氧呼吸有关的酶，是进行有氧呼吸第三阶段的场所。
2. 典题例析
【例1】（2010高考上海卷第4題）图2为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是（ ）
A. ②处发生三羧酸循环
B. ①处产生ATP
C. ②处产生三碳化合物
D. ③处发生H+与O2的结合反应
解析：考查的是线粒体的结构和功能。图中①表示内外膜之间的腔隙，此处不产生ATP，故B错误；②处表示线粒体基质，发生三羧酸循环，产生二氧化碳，故A 、C正确；③处表示线粒体内膜的突起，即嵴，在嵴上发生H+与O2的结合反应，D正确。
答案：B
二、有氧呼吸过程的概念模型
1. 模型指要
（1）有氧呼吸过程可以概括地分为三个阶段，每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。
（2）第一阶段的反应场所是细胞质基质， 反应产物是C3H4O3 、NADH 和少量能量（一部分以热能形式散失，部分储存在ATP中）；第二阶段的反应场所是线粒体基质，反应产物是CO2 、NADH和少量能量；第三阶段的反应场所是线粒体内膜，反应产物是H2O.
（3）第一阶段为第二阶段提供了C3H4O3；第二阶段过程是C3H4O3和H2O彻底分解成CO2和NADH，为第三阶段提供了NADH；第三阶段是由上述两个阶段产生的NADH经一系列的化学反应，与O2结合形成H2O，并产生大量ATP。
（4）有氧呼吸三个阶段是同时进行的，紧密联系，缺一不可。
2. 典题例析
【例2】（2012高考江苏第23题）图4表示细胞呼吸作用的过程，其中 1～3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质，下列相关叙述正确的是（ ）
A. ①和③都具有双层生物膜
B. ①和② 所含酶的种类不同
C. ②和③分别都能产生大量 ATP
D. 甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
解析：本题考查呼吸作用的相关知识。分析题图可推测图中的①为细胞质基质，②为线粒体基质，③为线粒体内膜；甲为丙酮酸，乙为[H]。由上述分析可知A错，①与②中的反应类型不同，故所含酶也不同，BD正确；③中进行有氧呼吸的第三阶段能产生大量ATP，②中进行有氧呼吸第二阶段，产生ATP较少。
答案：BD
【例3】（2011高考海南第4题）细胞内糖分解代谢过程如图5，下列叙述错误的是（ ）
A. 植物细胞能进行过程①和③或过程①和④
B. 真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②
C. 动物细胞内，过程②比过程①释放的能量多
D. 乳酸菌细胞内，过程①产生[H]，过程③消耗[H]
解析：植物细胞能进行过程①和②、①和③、①和④，真核细胞的细胞质基质中能进行无氧呼吸的全过程，即①和③或①和④；动物细胞中过程②（有氧呼吸的第二、三阶段）比过程①（有氧呼吸的第一阶段）释放的能量多；包括乳酸菌在内的细胞无氧呼吸过程中，第一阶段（①）产生的[H]，在第二阶段（③或④）消耗。
答案：B
三、外界因素对呼吸速率影响的数学模型
1. 模型指要
（1）在黑暗条件下，植物对CO2的释放速率代表呼吸速率。
（2）当氧气浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，图6中A点对应的纵坐标大小表示无氧呼吸的程度。
（3）当氧气浓度在0-10%之间，有氧呼吸与无氧呼吸并存，随着氧气浓度增加，无氧呼吸强度减弱，有氧呼吸强度增强。
（4）当氧气浓度大于或等于10%时，无氧呼吸消失，此后只进行有氧呼吸，但当氧气浓度达到一定值后，有氧呼吸强度不再随氧气浓度的增大而增强。
2. 典题例析
【例4】（2006高考上海第30题）图7曲线a表示水稻根有氧呼吸和无氧呼吸所释放的CO2总量的变化，曲线b表示有氧呼吸释放的CO2量的变化，则表示无氧呼吸释放的CO2量的变化是下图中的（ ）
解析：从题干图中曲线可知，随着有氧呼吸强度的增加，无氧呼吸强度逐渐减小，因此曲线应呈下降趋势，排除A、D两项。另外O2含量持续上升，无氧呼吸释放CO2的量应持续下降，C项曲线中间突然上升，与实际情况不符，故排除C项。
答案：B
四、测定呼吸速率的实验装置模型
1. 模型指要。
（1）呼吸速率可以通过单位时间内实验容器内的O2减少量来表示。
（2）由于生物呼吸时既产生CO2又消耗O2，前者可引起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下降，为便于测定装置内真实呼吸情况，应只测其中一种气体变化情况，为此测定过程往往用NaOH或KOH吸收掉呼吸产生的CO2，这样，整个装置中的气压变化只能因吸收O2所引起，从而排除CO2对气压变化的干扰。
（3）结果与分析
若装置一液滴右移，装置二液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸（因有氧呼吸产生CO2量与消耗O2量相等）。
若装置一液滴不动，装置二液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸（因无氧呼吸只产生CO2，不耗O2）。
若装置一液滴左移，装置二液滴右移，则表明所测生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
若装置一与装置二均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。
为使实验结果精确，排除实验误差还应设置如图装置三，以便校正。
2. 典题例析。
【例5】图9是测定发芽种子的呼吸类型所用装置（假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响），下列有关说法错误的是（ ）
解析：甲装置中的液体是NaOH，能将发芽种子产生的CO2吸收，所以着色液滴的移动只和O2体积的变化有关，如果着色液滴左移，则说明发芽种子进行了有氧呼吸，如果着色液滴不移动，说明发芽种子没有进行有氧呼吸。乙装置中的液体是蒸馏水，着色液滴的移动和O2的消耗量与CO2的产生量的差有关，如果发芽种子只进行有氧呼吸着色液滴左移，则说明着色液滴不移动；如果着色液滴右移，则说明了发芽种子同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸或只进行了无氧呼吸。根据C项的结论，若“只进行有氧呼吸”，则甲装置着色液滴左移，与现象不符。
认识细胞呼吸要抓最关键的四个模型。通过以上对例题的分析不难发现，四个模型在加深对细胞呼吸的理解和解决相关试题过程中都起着重要作用。
责任编辑 李平安
相关热词搜索： 贯通 细胞 模型 呼吸 把握
