新人教（2019）生物必修1分层训练：第5章 细胞的能量供应和利用 3细胞呼吸的原理和应用（解析版）

新人教（2019）生物必修1分层训练
第5章　3细胞呼吸的原理和应用
题组一　有氧呼吸与无氧呼吸
1．下列关于真核生物细胞呼吸的说法，正确的是(　　)
A．无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解过程不属于氧化反应
B．水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度
C．无氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体中
D．有氧呼吸的酶存在于细胞质基质中、线粒体内膜上、线粒体基质中
【答案】D　【解析】无氧呼吸属于氧化反应；在完全无氧的环境中细胞无氧呼吸的强度比低氧时强，消耗的葡萄糖较多，不能将损失减小到最低程度；无氧呼吸的酶只存在于细胞质基质中；有氧呼吸的酶存在于细胞质基质中、线粒体内膜上和线粒体基质中。
2．(2020·辽宁实验中学摸底考试)结合生物体内的细胞呼吸过程示意图分析下列各选项，其中叙述正确的是(　　)
A．人体在剧烈运动时，所需能量主要由①④途径提供
B．能进行②过程的生物体内一定含有线粒体
C．在有氧条件下，过程③或④将受到抑制
D．导致过程③④不同的原因在于生物体所处的生活环境不同
【答案】C　【解析】人体在剧烈运动时，所需能量主要由有氧呼吸提供，即图中的①②途径提供；能进行②过程即能进行有氧呼吸，但能进行②过程的生物细胞中，不一定具有线粒体。如蓝细菌、好氧菌等细胞没有线粒体，也可以进行有氧呼吸；图中③或④属于无氧呼吸过程，无氧呼吸在有氧气存在时会受到抑制；导致过程③④不同的原因在于生物体内含有的酶的种类不同。
3．将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于有空气的条件下。下列叙述正确的是(　　)
A．甲试管中最终产物为CO2和H2O
B．乙试管中产生少量ATP
C．丙试管中有大量的ATP产生
D．丙试管中无CO2产生
【答案】C　【解析】上清液为细胞质基质，只能进行有氧呼吸的第一阶段，产物为丙酮酸；沉淀物中含有线粒体，由于加入的原料是葡萄糖，线粒体不能直接利用，所以不会发生反应；未曾离心的匀浆中既有细胞质基质也有线粒体，能将葡萄糖充分分解为H2O和CO2，并释放大量能量。
4．(2020·河北鸡泽县检测)下列是影响呼吸速率的因素，据图判断下列说法错误的是(　　)
A．超过最适温度，呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制
B．O2浓度为10%时适宜贮藏水果蔬菜
C．适当提高CO2浓度利于贮藏水果和蔬菜
D．种子含水量是影响种子呼吸作用强度的重要因素
【答案】B　【解析】温度影响酶的活性，超过最适温度时，呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制；由图乙可知，O2浓度为5%时，有氧呼吸较弱，无氧呼吸受到抑制，此时有机物消耗较少，适宜贮藏水果、蔬菜；由图丙可知，随CO2浓度升高，呼吸速率下降，故适当提高CO2浓度有利于贮藏水果和蔬菜；由图丁可知，含水量影响呼吸速率，随着含水量的增加，呼吸速率先上升后下降，故种子含水量是影响种子呼吸作用强度的重要因素。
5．某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计了如图所示的实验装置。实验中，先向气球中加入10 mL酵母菌培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20 ℃温水的烧杯中，再将整个装置置于20 ℃的恒温水浴中，记录实验开始30 min后烧杯中液面变化量。下列说法错误的是(　　)
A．还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照
B．若30 min后液面没有变化是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
C．若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面应该下降
D．该装置还可以用来探究“酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”
【答案】C　【解析】若酵母菌只进行有氧呼吸，则消耗的氧气和产生的二氧化碳体积相等，不会引起液面变化；若进行了无氧呼吸，则产生的二氧化碳多于消耗的氧气，气体体积增大，液面上升。
题组二　细胞呼吸原理的应用
6．(2020·安徽阜阳期末)如图所示为不同距离的跑步过程中，有氧呼吸和无氧呼吸供能的百分比。下列说法中正确的是(　　)
A．跑步距离越长，无氧呼吸供能所占比例越大
B．1 500米跑时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的量相当
C．100米跑时，所需ATP主要由有氧呼吸产生
D．马拉松跑时，肌肉细胞呼吸释放的CO2与吸收的O2之比为1∶1
【答案】D　【解析】由图可知，跑步距离越长，无氧呼吸供能所占比例越小，A错误；1 500米跑时，有氧呼吸与无氧呼吸供能的百分比相同，推测可知有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少，B错误；100米跑时，所需ATP主要由无氧呼吸产生，C错误；马拉松跑时，主要进行有氧呼吸，但仍有部分无氧呼吸，人体肌肉细胞进行无氧呼吸时，既不消耗O2也不产生CO2，肌肉细胞呼吸释放的CO2量与吸收的O2量之比为1∶1，D正确。
7．细胞呼吸原理被广泛应用于生产实践。下表有关措施中，错误的是(　　)
选项 应用 措施 目的
A 种子储藏 晒干 降低自由水含量，降低细胞呼吸速率
B 乳酸菌制作酸奶 先通气，后密封 加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵
C 水果保鲜 低温 降低酶的活性，降低细胞呼吸速率
D 栽种庄稼 疏松土壤 促进根有氧呼吸，有利于吸收矿质元素
【答案】B　【解析】种子储藏时，必须降低自由水含量，使种子处于风干状态，从而使呼吸速率降至最低，以减少有机物的消耗，A正确；乳酸菌是严格厌氧的微生物，所以整个过程要严格密封，B错误；水果保鲜既要保持水分，又要降低呼吸速率，所以低温是最好的方法，但温度不能太低，C正确；植物根对矿质元素的吸收过程是一个主动运输过程，需要能量和载体蛋白，松土可以提高土壤中氧气的含量，有利于根细胞的有氧呼吸，从而提供更多的能量，D正确。
8．下图表示生物体内葡萄糖的代谢过程，其中A、B、C、D代表物质名称，①②③④表示过程，请据图回答：
(1)④过程进行的场所是____________。
(2)在①②③④过程中，有能量释放的过程是______(选填序号)，有O2参与的过程是______(选填序号)。
(3)在①②③④过程中，可在酵母菌细胞内进行的是______(选填序号)，可在人体细胞内进行的是______(选填序号)。
(4)小麦长期被水淹会死亡，其主要原因是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)写出①②过程的总反应式：________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)如果人体内O2供应不足，则人体内C6H12O6的分解产物是____________，释放的能量______(填“多”或“少”)，反应场所是____________。
【答案】(1)细胞质基质　(2)①②　②　(3)①②③　①②④
(4)无氧呼吸产生的酒精会导致小麦烂根
(5)C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
(6)乳酸　少　细胞质基质
【解析】图中①为细胞呼吸的第一阶段，②为有氧呼吸的第二、三阶段，③和④为无氧呼吸的第二阶段；图中的A和B都代表二氧化碳，C代表丙酮酸，D代表乳酸。无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第二阶段不释放能量。酵母菌细胞既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸；人体细胞可进行产生乳酸的无氧呼吸。
[能力提升]
9．(2020·江西临川联考)下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，a～e表示物质，①～④表示过程。下列有关叙述正确的是(　　)
A．催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中
B．图中物质c为[H]，它只在有氧呼吸过程中产生
C．图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATP
D．①④③过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d分别是丙酮酸和O2
【答案】D　【解析】图为细胞呼吸的全过程，①②为无氧呼吸，①④③为有氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精；催化反应②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体中；无氧呼吸的第一阶段也可产生[H]。
10．为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如图中a～f所示装置，下列判断不合理的是(　　)
A．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸
B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸
C．连接e→c→d，给装置通空气，d中石灰水变混浊，说明酵母菌进行了有氧呼吸
D．f放置一段时间后，连接f→d，d中石灰水变混浊，说明酵母菌进行了无氧呼吸
【答案】B　【解析】若a装置液滴不移动，说明酵母菌没有消耗氧气，即酵母菌没有进行有氧呼吸；b装置液滴右移，说明酵母菌产生二氧化碳多于氧气的吸收量，结合a装置可知，酵母菌只进行无氧呼吸，A正确；若a装置液滴左移，说明酵母菌进行有氧呼吸消耗了部分氧气；b装置液滴右移，说明酵母菌呼吸作用释放二氧化碳量比吸收氧气量多，即酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B错误；连接e→c→d，并从e侧通气，保证有氧条件，若d中石灰水变混浊，说明酵母菌进行了有氧呼吸，C正确；连接f→d，由于f是密闭装置，若d中石灰水变混浊，说明酵母菌进行了无氧呼吸，D正确。
11．如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述错误的是(　　)
A．从图甲可知细胞呼吸最适的温度为B点所对应的温度
B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关酶的活性
C．图乙中D～E段有氧呼吸逐渐减弱，E～F段有氧呼吸逐渐增强
D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜
【答案】C　【解析】根据图甲可知B点时，细胞呼吸最旺盛，B点所对应的温度为细胞呼吸的最适温度，A正确；图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性，从而影响呼吸作用，B正确；图乙中D～E段和E～F段，随着氧浓度的增加，有氧呼吸均逐渐增强，C错误；储藏水果和蔬菜应该降低植物的呼吸作用，乙图E点时CO2释放速率最小，说明此时细胞呼吸最弱，因此图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜，D正确。
12．菠菜中含有大量的抗氧化剂，具有抗衰老、促进细胞增殖的作用，既能激活大脑功能，又可增强青春活力，有助于防止大脑的老化。菠菜细胞内的线粒体是细胞呼吸和物质氧化的中心，是机体产生ATP的重要场所，85%左右的ATP均产生于此。下面是对菠菜根在不同O2浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化曲线图，请分析回答：
(1)外界O2浓度在5%以下时，该器官的呼吸作用方式是____________，判断的理由是________________________________。
(2)外界O2浓度在5%～15%时，该器官的呼吸作用方式是__________________，判断的理由是________________________________________________________________________
________________。
(3)该器官CO2的释放量与O2的吸收量两条曲线在B点相交后重合为一条曲线，这表明该器官在B点的呼吸作用方式是________，判断的理由是_______________________________ ________________________________________________________。
【答案】(1)无氧呼吸　 此时不吸收O2，但有CO2释放　(2)有氧呼吸与无氧呼吸　此时CO2释放量大于O2吸收量　(3)有氧呼吸　此时CO2释放量等于O2吸收量
【解析】外界O2浓度在5%以下时，此时该器官不吸收氧气，但有CO2释放，因此呼吸作用方式是无氧呼吸。在O2浓度为5%～15%时，CO2的释放量多于O2的吸收量，所以该器官既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸。在B点以后，CO2的释放量等于O2的吸收量，所以只进行有氧呼吸。
13．某小组同学利用如图装置探究酵母菌在不同温度下的发酵实验，取200 mL不同温度的无菌水倒入培养瓶，然后加入15 g葡萄糖及5 g干酵母，混匀后放在相应温度下水浴保温，实验进行20 min，观察现象如下表。回答下列问题：
组别 处理方法 实验现象
1 冰水(0 ℃) 没有气泡产生
2 凉水(10 ℃) 只能看到少量气泡
3 温水(30 ℃) 产生气泡，由慢到快，由少到多
4 热水(55 ℃) 始终没有气泡产生
(1)分析表格中的实验现象，其根本原因是温度影响了__________________，从该实验________(填“能”或“不能”)得到酵母菌发酵的最适温度。
(2)实验组3的装置中最初液滴未移动，在15 min后液滴缓慢向________(填“左”或“右”)移动，整个过程细胞中产生使液滴移动的气体的场所有__________________________________。
(3)有的同学认为实验组1和实验组4现象虽然相同，但原理不同，老师建议他进行实验验证，请简要写出实验思路：_______________________________________________________
__________________。若________________________________________，则证明他的观点是正确的。
【答案】(1)酵母菌细胞内酶的活性　不能
(2)右　线粒体基质和细胞质基质
(3)将实验组1和实验组4放在30 ℃水浴中保温，一段时间后，观察气泡产生情况　实验组1产生气泡，实验组4仍然没有气泡产生
【解析】(1)温度影响酵母菌细胞内酶的活性，进而影响呼吸强度。该实验中30 ℃时气体产生量最快、最多，但不能确定酵母菌发酵的最适温度，需设置多组温度梯度的实验才能确定最适温度。(2)实验组3的装置中最初液滴未移动，说明进行有氧呼吸，氧气消耗量等于二氧化碳释放量；在15 min后液滴缓慢向右移动，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，整个过程中细胞产生二氧化碳的场所有线粒体基质和细胞质基质。(3)实验组1中酶活性较低，空间结构不变，实验组4中酶在高温下变性失活，要想验证该假设，可将实验组1和实验组4放在30 ℃水浴中保温，一段时间后，观察气泡产生情况。若实验组1产生气泡，实验组4仍然没有气泡产生，则证明假设正确。
14．如图是人体组织细胞有氧呼吸过程图解，请依图回答问题：
(1)依次写出1、2、3所代表的物质名称：
1．________　2.________　3.________。
(2)在下列横线内依次填出4、5、6所代表的能量的多少(填“大量能量”或“少量能量”) ：
4．________　5.________　6.________。
(3)有氧呼吸的主要场所是________，进入该场所的呼吸底物是________。能产生大量能量的场所是________。
(4)组织液中的O2进入组织细胞被利用至少要通过________层磷脂双分子层。
【答案】(1)丙酮酸　H2O　CO2
(2)少量能量　少量能量　大量能量
(3)线粒体　丙酮酸　线粒体内膜
(4)3