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2023届高考生物二轮复习组成细胞的分子课件
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这是一份2023届高考生物二轮复习组成细胞的分子课件,共41页。PPT课件主要包含了第1讲组成细胞的分子,细胞中的元素,大量元素,微量元素,最基本元素C,生物界与非生物界,统一性,差异性,挖掘边角疏漏,大多以化合物形式存在等内容,欢迎下载使用。
基本元素:C、H、O、N
主要元素:C、H、O、N、P、S
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、B、Zn、Cu、M等
组成生物体的化学元素,在无机自然界中都能找到
组成生物体的化学元素,在生物体和无机自然界中含量差异很大
1.(必修一P17思考与讨论2)提示:细胞中最多的有机化合物是蛋白质,无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的重要物质,在生命活动中起重要作用;水是生命之源,离开水,生命活动就无法进行。
2.(必修一P19拓展题)组成细胞的元素追根溯源来自于无机环境,但细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同是因为细胞是有生命的,它可以主动地、选择性地从环境中摄取所需元素。
从无机环境有选择性吸收
活细胞内含量最多的元素是O而不是C,细胞干重中,含量最多的元素是C
同位素标记法在实验中的应用:①14C:14CO2→14C3→C6H12O6 卡尔文循环——暗反应过程中碳的转移途径②18O:H218O + CO2 ;H2O + C18O2 鲁宾卡门实验——氧气中的O来自于H2O③35S标记蛋白质外壳,32P标记DNA在噬菌体侵染细菌实验中,证明DNA是遗传物质。④15N或3H:T(DNA(半保留、密度梯度离心)复制、逆转录)、U(转录、RNA复制)、亮氨酸(翻译、分泌蛋白——抗体、蛋白质类激素等,核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→胞外)。(分析15N标记T研究DNA复制的原因 ;根尖分别培养在3H标记的T、U、亮氨酸培养液中,出现放射性的部位?)⑤放射性同位素标记的目的基因做探针:DNA分子杂交技术(目的基因是否导入)、分子杂交技术(目的基因是否转录)
例1:同位素标记法是研究生命本质的一种重要方法,下列有关叙述正确的是( )
A.用32P和35S同时标记噬菌体,证明了DNA是真正的遗传物质B.用14C标记CO2中的C,证明了C原子的转移途径CO2→C5→糖类C.用15N标记DNA,证明了DNA的复制为半保留复制D.用18O同时标记H2O和CO2中的O,证明了光合作用释放的氧气中的氧元素来自水
【解析】A.用32P和35S分别标记噬菌体,证明了DNA是真正的遗传物质,A错误;B.用14C标记中的C,证明了C原子的转移途径是CO2→C3→糖类,B错误;C.用15N标记DNA,证明了DNA的复制为半保留复制,C正确;D.用18O分别标记压H2O和CO2中的O,证明了光合作用释放的氧气中的氧元素来自水,D错误。所以C选项是正确的。
二、细胞中的水和无机盐
细胞结构的重要组成成分
参与细胞内生物化学反应
运输营养物质和代谢废物
下丘脑分泌抗利尿激素促进肾小管和集合管对水的重吸收
2.哺乳动物:成熟的红细胞吸水涨破,失水皱缩(细胞膜制备,离心技术)
具有半透膜,膜两侧溶液具有浓度差(物质的量)
低浓度(高水势)→高浓度(低水势)
自由水含量高,代谢旺盛结合水含量高,抗逆性强
1.成熟植物细胞:质壁分离与复原依据细胞直径大小或颜色深浅→吸水或失水→比较浓度大小或吸水能力的强弱 ;H2O是运输途径:胞外→细胞质基质→液泡(双向)
3.特例:种子萌发前期:吸胀吸水
种子萌发(浸水)与种子晾晒(失去 水)、烘干(失去 水)
1.不同种类生物、同一生物不同器官、不同发育阶段、不同细胞(如:衰老细胞衰老的细胞内水分含量减少,细胞萎缩,体积减小,细胞代谢速率减慢。)含水量不同2.细胞形态(叶绿体观察、生理盐水作用);鲜重(主要H2O)与干重(有机物)
1.光反应水的分解(类囊体薄膜或细胞膜) ;2.丙酮酸水解(线粒体基质或原核细胞细胞质基质) ;3.ATP水解(耗能—复制、转录、翻译、递质释放、极性运输、动作电位产生、钠钾泵运作、高能磷酸键断开)4.蛋白质(消化道水解等 ;肽键断开)、核酸水解(限制酶断开磷酸二酯键)、多糖(消化道等)等水解。
1.暗反应(叶绿体基质或细胞质基质) ;2.有氧呼吸第三阶段(线粒体内膜或细胞膜) ;3.ATP合成4.蛋白质(核糖体)、核酸(DNA和RNA——细胞质基质、细胞核、线粒体、叶绿体)、多糖(淀粉—叶绿体、纤维素—高尔基体、糖原—内质网)等合成。
1.植物:根尖成熟区(根毛细胞)→根、茎、叶导管→一部分细胞内(利用)、另一部分气孔→空气 目的:产生蒸腾拉力,促进无机盐的运输和CO2吸收。2.动物:小肠→血浆→组织液→细胞内液(利用)→组织液→血浆→肾脏(尿液)、汗腺(汗液) 目的:排毒、调节渗透压,维持稳态
植物:干旱(夏日晴天气温高,午休)→ (抗逆激素)增加→气孔 ,一方面保水,另一方面吸收CO2 ,光合速率 见例2、例3措施—— 。 动物:出汗(注射高浓度某某溶液)→渗透压 →下丘脑渗透压感受器→一方面 产生渴觉(不属于反射、神经调节) ;另一方面下丘脑合成分泌垂体释放 ↑→肾小管和集合管对水分的重吸收 →渗透压 、尿量 维持稳态。
适时、适当浇水(遮光)
植物——根尖成熟区(含中央大液泡 ;根毛—意义) ;动物—小肠
例2:T29(2019新课标I)(12分)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小,回答下列问题。(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力 。(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会 ,出现这种变化的主要原因是 。(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。(实验设计——单一变量、对照、等量)
【解析】(1)增强 (2)降低 (3) 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少 (4)实验思路:取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。
例3:T30(2017新课标III)(9分)干旱可促进植物体内脱落酸(ABA)的合成,取正常水分条件下生长的某种植物的野生型和ABA缺失突变幼苗,进行适度干旱处理,测定一定时间内茎叶和根的生长量,结果如图所示:
(1)综合分析上图可知,干旱条件下,ABA对野生型幼苗的作用是 。(2)若给干旱处理的突变体幼苗施加适量的ABA,推测植物叶片的蒸腾速率会 ,以对环境的变化作出反应。(信息处理)(3)ABA有“逆境激素”之称,其在植物体中的主要合成部位有 (答出两点即可)。(4)根系是植物吸收水分的主要器官。根细胞内水分的主要作用有 (答出两点即可)(水的作用)
【解析】(1)促进根的生长,抑制茎叶的生长 (2)降低(3)根冠、萎蔫的叶片(4)水是根细胞的重要组成成分,水参与根细胞内的生化反应
主要以离子形式存在,少数与其他化合物结合
主要是主动运输也存在协助扩散
Na+内流(动作)、K+外流(静息)、Cl-内流(静息、差值↑)等
(与膜上的载体和能量供应有关)
植物——根尖成熟区(注:根外施肥) ;动物——小肠
随水分一起运输 ;植物:导管 动物:血管(液)注:吸收水分与吸收离子是两个相对独立的过程。二者的比较:吸收形式、方式、部位、速率(引起溶液离子浓度的改变——延伸:植物对离子吸收的偏好性,见例4:)。
动物:水盐平衡调节植物:KNO3→质壁分离后自动复原 ;污水中N、P↑→藻类大量繁殖(富营养化)→动物缺氧大量死亡→微生物大量繁殖(先需氧型、再厌氧型)→再次N、P↑(正反馈调节)
维持细胞和生物体的生命活动
维持细胞的酸碱平衡
Ca2+缺少—抽搐 Ca2+—肌无力
缓冲对:H2CO3/ NaHCO3 NaH2PO4/Na2HPO4
Fe2+ ——血红蛋白 Mg2+——叶绿素 PO43-——ATP、核酸NADPH、磷脂
血浆PH为7.35-7.45,与HCO3- 、 HPO4 2- 等有关
血浆渗透压主要与无机盐、蛋白质的含量有关细胞外液渗透压90%以上来源于Na+和Cl-
生理盐水为0.9%的NaCl溶液
甲乙两组:甲+全素培养液→正常; 乙+缺X完全培养液→缺素症,再加X→正常(甲乙空白对照、乙自身前后对照)如:缺Fe2+→缺铁性贫血 ;缺Mg2+→叶片变黄 ;光合速率↓ ;缺N、P→措施: (从物质循环角度分析,原因;过量会导致“烧苗”的原因)
例4:T29.(2019新课标III)(11分)氮元素是植物生长的必需元素,合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。(1)植物细胞内,在核糖体上合成的含氮有机物是_______,在细胞核中合成的含氮有机物是__________,叶绿体中含氮的光合色素是_______。(化合物的元素组成)(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NH4﹢)和硝态氮(NO3﹣)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH4﹢和NO3﹣的吸收具有偏好性(NH4﹢和NO3﹣同时存在时,对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证,要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
【解析】(1)蛋白质 ; 核酸 ; 叶绿素(2)实验思路:配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源),用该营养液培养作物甲,一段时间后,检测营养液中NH4﹢和NO3﹣剩余量。预期结果和结论:若营养液中NO3﹣剩余量小于NH4﹢剩余量,则说明作物甲偏好吸收NO3﹣;若营养液中NH4﹢剩余量小于NO3﹣剩余量,则说明作物甲偏好吸收NH4﹢
有关水和无机盐的正误判断(1)细胞中的水有自由水和结合水两种形式,且二者可以相互转化( )(2)植物细胞中的自由水含量越多,说明细胞代谢越旺盛,植物的抗逆性越强( )(3)线粒体中水的利用和产生过程均有ATP和[H]生成( )(4)有氧呼吸时,生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解( )(5)孕妇的饮食中如果缺碘,则其体内促甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的分泌量都会增加( )(6)大多数无机盐主要以离子的形式存在于生物体内( )(7)某些无机盐与兴奋的产生和传导有关,如K+是形成动作电位的主要离子( )
果糖、麦芽糖、蔗糖、纤维素、淀粉
五碳糖:核糖、脱氧核糖
六碳糖:葡萄糖、果糖、半乳糖
二糖:蔗糖、乳糖、麦芽糖
多糖:淀粉、纤维素、糖原
叶绿体(葡萄糖、淀粉)、内质网(糖基团)、高尔基体(纤维素)、肝脏(肝糖原)和肌肉(肌糖原)。
共有:葡萄糖、核糖、脱氧核糖
斐林试剂(甲液和乙液体积1:1混匀),现配现;用在待测物质的溶液中,加入相应试剂后,在50—65℃条件下水浴加热
葡萄糖进入红细胞(协助扩散)进入其它细胞(一般为主动运输)
构成细胞结构:储能物质:主要能源物质:细胞识别:
组成核酸(核糖、脱氧核糖)、组成植物细胞壁(纤维素)细菌细胞壁(肽聚糖)、S型肺炎双球菌(荚膜多糖)淀粉、糖原葡萄糖糖蛋白,分布于细胞膜外侧
1.动物:消化道中淀粉
糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪胰岛素和胰高血糖素(肾上腺素)拮抗糖原水解的最终产物是葡萄糖,代谢最终产物是CO2和H2O。
2.萌发种子赤霉素诱导α-淀粉酶的合成,淀粉→麦芽糖→葡萄糖
植物含叶绿体的细胞进行光合作用合成葡萄糖
(甘油+脂肪酸)细胞内的主要储能物质、保温、缓冲和减压作用鉴定:苏丹III(橘黄色)、IV(红色)
构成动物细胞膜的重要成分,参与血液中脂质的运输
促进生殖器官的发育以及生殖细胞的形成、激发并维持第二性征
促进肠道对钙、磷的吸收
磷脂(头亲水性、尾部疏水性)=甘油+脂肪酸+磷酸构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分
应用联系:1.油料作物种子播种时要比谷物类作物(含淀粉多)种子浅一些
2.脂肪的呼吸熵小于1(葡萄糖的呼吸熵为1),是良好的储能物质
3.摄入脂肪过多在肝脏中堆积会造成脂肪肝
脂肪分子中氧含量远远少于糖类,而氢含量更多。油料作物种子萌发时,脂肪转化为糖类时需要增加氧元素。
结构多样性(4个原因)
功能多样性(5种功能)
血红蛋白(运输O2、CO2);载体蛋白:(作用:协助扩散、主动运输);
蛋白质类激素(下丘脑、垂体、胰岛等分泌的激素)
(如神经递质、淋巴因子、激素)的受体蛋白
生物膜及各种细胞器中的蛋白质
抗体、淋巴因子、溶菌酶
根本原因:控制蛋白质合成的基因的碱基排列顺序不同
真核(内质网、高尔基体)与原核(特定修饰系统)由氢键、二硫键等维持
8种必需氨基酸,在人体内不能合成,必须从食物中获得+12非必需
食物中蛋白质在消化道中的水解过程:
实质:各种理化因素导致蛋白质的空间结构改变,从而丧失原有的生理功能引发因素:高温、强酸、强碱等说明:1.变性只是蛋白质的空间结构改变,肽键不会断开; 2.低温和盐析不会使蛋白质变性,之后还可以恢复。
鉴定——双缩脲试剂中Cu2+在碱性条件下和肽键反应生成紫色络合物
n个氨基酸形成一条肽链时,脱掉n-1个水分子,形成n-1个肽键。同理,n个氨基酸形成m条肽链时,脱掉n-m个水分子,形成n-m个肽键。
1965年我国科学家完成了结晶牛胰岛素的合成,是世界上第一个人工合成的蛋白质。
RNA:一般为单链(tRNA含氢键)
胸腺嘧啶“T”和脱氧核糖
细胞核(线性),线粒体、叶绿体、拟核、质粒(环状)
核糖体、线粒体、叶绿体、细胞质基质及细胞核
遗传信息的携带者,是生物的遗传物质;控制蛋白质合成
病毒的遗传物质;蛋白质合成的直接模板(mRNA);核糖体成分(rRNA);转运氨基酸(tRNA);催化(酶的功能)
氢键断开(加热和解旋酶)→变性(可复性)
多样性——碱基数量和排列顺序
DNA、RNA和蛋白质的关系
A—P ~ P ~ P
腺嘌呤核糖核甘(AMP)
几种高能磷酸化合物的关系
1.切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解,事实上,ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能较多时ATP水解迅速,但其合成也迅速。 2.无O2存在时也能合成ATP,无氧呼吸同样可以产生ATP,为生命活动提供能量。
2.(必修一P23与生活的联系)盐析过程中蛋白质结构没有发生变化;鸡蛋煮熟后,高温使蛋白质空间结构改变,发生变性。
5.(必修一P33拓展题2)提示:葡萄糖是不能水解的糖类,它不需要消化可以直接进入细胞内,因此葡萄糖可以口服也可以静脉注射;但是蔗糖只能口服而不可以静脉注射,因为蔗糖是二糖,必须经过消化作用分解成两分子单糖后才能进入细胞。蔗糖经过口服后,可以在消化道内消化分解,变成单糖后被细胞吸收。
3.(必修一P22旁栏思考题)n个氨基酸形成一条肽链时,脱掉n-1个水分子,形成n-1个肽键。同理,n个氨基酸形成m条肽链时,脱掉n-m个水分子,形成n-m个肽键。
4.(必修一P24科学史话)1965年我国科学家完成了结晶牛胰岛素的合成,是世界上第一个人工合成的蛋白质。
1.(必修一P21与生活的联系)长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病,请分析原因
提示:赖氨酸是人体必须的氨基酸,在人体内不能合成,必须从食物中获得, 而玉米等谷类食物中缺少赖氨酸。
7.(必修一P90基础题2)提示:吸能反应:如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应,需要消耗能量,是吸能反应。这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应:如丙酮酸的氧化分解,能够释放能量,是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能形式散失外,用于ADP转化为ATP的反应,储存在ATP中。
8.(必修一P90拓展题)提示:植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“通货”──ATP,这可以从一个侧面说明生物界具有统一性,也反映种类繁多的生物有着共同的起源。
6.(必修一P89小字内容)萤火虫尾部的发光细胞能发出荧光的原理是
提示:萤火虫尾部的发光细胞含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在荧光素酶的催化作用下,激活的荧光素与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并发出荧光。
1.与糖类、脂质有关的5个易错点(1)糖类的合成场所有差异:叶绿体(葡萄糖、淀粉)、内质网(糖基团)、高尔基体(纤维素)、肝脏(肝糖原)和肌肉(肌糖原)。(2)糖原水解的最终产物是葡萄糖,代谢最终产物是CO2和H2O。(3)ATP、RNA或RNA病毒中含“核糖”,DNA或DNA病毒如噬菌体中含脱氧核糖。(4)脂质中并非只有磷脂参与构成细胞膜,胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分。(5)糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪;而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍,引起供能不足时,才会分解供能,而且不能大量转化为糖类。
2.与蛋白质、核酸有关的5个易错点(1)不要将氨基误写为NH2或—NH3;不要将羧基误写为COOH或—C—O—OH;也不要将肽键误写为CO—NH或CONH。(2)高温破坏肽链盘曲折叠形成的空间结构,没有破坏氨基酸之间的肽键,所以蛋白质变性后仍可采用双缩脲试剂检测。(3)高温、过酸、过碱、重金属盐都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化,但低温不会。(4)误认为RNA中没有氢键,其实tRNA的“三叶草”结构中的局部也有氢键。(5)误认为DNA单链中连接磷酸基团和脱氧核糖的是磷酸二酯键,而不是氢键。(6)核苷=含氮碱基+五碳糖、核苷酸=核苷+磷酸。(7)凡是细胞生物,均含有DNA和RNA两类核酸,其中只有DNA是遗传物质。
3.与ATP相关的5个易错点(1)ATP≠能量。ATP是一种高能磷酸化合物,是一种储能物质,不能将两者等同起来。(2)生命活动需要消耗大量能量,但细胞中ATP含量很少。其供应取决于ATP与ADP之间快速转化。(3)ATP合成往往与放能反应(如呼吸作用)相联系(合成ATP相当于合成了一种高能化合物),ATP水解往往与吸能反应(如主动运输、物质合成、神经传导等)相联系。(4)切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解,事实上,ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能较多时ATP水解迅速,但其合成也迅速。 (5)无O2存在时也能合成ATP,无氧呼吸同样可以产生ATP,为生命活动提供能量。
有关糖类、脂质的正误判断(1)细胞膜上只有磷脂一种脂质( )(2)有些脂质可以为生命活动提供能量,有些脂质可以调节生命活动( )(3)核酸的组成中也含有糖类,所以并非所有的糖类都可以为生命活动提供能量( )(4)当人体血糖含量低于正常值时,肌糖原和肝糖原均可以转化为葡萄糖补充血糖( )
有关蛋白质、核酸的正误判断(1)蛋白质的基本单位是氨基酸,所有的氨基酸都必须来自食物( )(2)氨基酸至少有一个氨基和一个羧基,且有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上 ( )(3)氨基酸的脱水缩合过程需要mRNA作为模板,n个氨基酸连接成多肽一定脱去(n-1)个水分子 ( )(4)高温下蛋白酶失活是因为破坏了氨基酸之间的肽键( )(5)只要含有脱氧核糖的核苷酸一定是构成DNA的基本单位( )(6)含有DNA和RNA的细胞器有细胞核、线粒体和叶绿体( )
有关ATP的正误判断(1)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所( )(2)叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶( )(3)植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP( )(4)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成( )(5)水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量( )(6)DNA与ATP中所含元素的种类相同( )(7)在生物体的活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行( )
光反应(类囊体、光合片层)→还原剂、供能(叶绿体基质)
有氧第一(细基)、第二(线基)→与O2结合(线粒体内膜) ;无氧第一(细基)→将丙酮酸还原为酒精或乳酸(细基)、无积累
氨基酸衍生物、蛋白质、固醇
小分子有机物(如:吲哚乙酸)
活细胞(核糖体、细胞核)
专门内分泌器官(细胞)
调节(具体)→改变靶细胞原有生理活动
胞内外 ;高效性、专一性、条件温和(温度、PH) ;降低活化能,加快反应速率 ;(反复使用)
微量高效、体液运输(植——极性运输)、靶器官 (细胞)——与受体结合 ;会被灭活(源源不断产生的原因?)
与突触后膜受体结合(不进膜) ;专一性 ;灭活或回收
专一性 ;吞噬细胞消灭
种子形成(由小→大)及成熟和萌发(休眠→幼苗)时的物质和生理变化
葡萄糖→淀粉(玉米种子、胚乳)→蛋白质、脂肪(花生种子、子叶)
淀粉→麦芽糖→葡萄糖→CO2 + H2O 或转化为蛋白质等脂肪→甘油+脂肪酸→CO2+H2O
先增加(原因?)后趋于稳定
非油料种子:先下降(原因?)后增加(原因?)油料种子:先增加(原因?)后下降(原因)最后增加(原因?)
积累时期:呼吸速率增加近成熟:呼吸速率下降
初期:无氧呼吸为主、强度增加后期:无氧呼吸强度↓,有氧呼吸强度↑最后稳定长出真叶:光合作用强度↑,逐渐大于呼吸作用强度,干重增加(前提:光照等)
生长素、赤霉素↓,脱落酸↑
种子形成和萌发时的物质和生理变化
1.种子形成和萌发时的物质变化
2.种子成熟和萌发时细胞呼吸的变化(1)种子成熟时呼吸速率的变化:有机物积累迅速时,呼吸速率加快,但当种子接近成熟时,呼吸速率逐渐减慢。(2)种子萌发时细胞呼吸方式的变化:种子萌发的初期主要是无氧呼吸,而随后是有氧呼吸。
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