【备考2024】一轮新人教版生物学学案：必修1 第3单元 第3讲 细胞呼吸的原理和应用（含解析）
文档属性
| 名称 | 【备考2024】一轮新人教版生物学学案：必修1 第3单元 第3讲 细胞呼吸的原理和应用（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-13 17:41:45 | ||
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文档简介
【备考2024】一轮新人教版生物学学案
第三单元 细胞代谢
第3讲 细胞呼吸的原理和应用
考点1 细胞呼吸的方式和过程
一、细胞呼吸
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。其实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
二、有氧呼吸
1．概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
2．过程
3．有氧呼吸的总反应式
(标出氧元素的来源和去路)。
4．同有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸具有的不同特点
(1)反应过程：温和。
(2)能量释放：有机物中的能量逐步释放。
(3)能量转化：释放的能量有相当一部分储存在ATP中。
5．放能：1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2 870 kJ的能量，可以使977.28 kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。
三、无氧呼吸
1．概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。
2．场所：全过程都是在细胞质基质中进行的。
3．过程
4．反应式
(1)产物为酒精：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。
(2)产物为乳酸：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
5．能量
(1)只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。
(2)葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
6．不同生物或器官的无氧呼吸产物
1．线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上有哪些特点与功能相适应？(必修1 P92“图5－8”)
提示：(1)线粒体具有内、外两层膜，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。(2)线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
2．1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖分解生成乳酸，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向是什么？(必修1 P94“相关信息”)
提示：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要转移到乳酸或酒精中没有释放出来，而氧化分解释放的能量主要以热能形式散失了。
3．与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？(必修1 P93“思考·讨论”)
提示：有氧呼吸逐级缓慢释放能量能保证有机物中的能量得到充分的利用，主要表现在两个方面：(1)可以使有机物中的能量逐步转移到ATP中；(2)能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
1．没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。 (×)
提示：原核细胞没有线粒体也能进行有氧呼吸。
2．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。 (×)
提示：葡萄糖不能进入线粒体，其在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体。
3．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(×)
提示：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。
4．同有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少。 (×)
提示：无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量。
5．无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。 (×)
提示：无氧呼吸第二阶段消耗[H]，[H]被用于还原丙酮酸。
6．人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。 (√)
7．细胞呼吸是细胞代谢的枢纽。 (√)
1．粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是_____________________________________________________________________。
提示：种子有氧呼吸过程中产生了水
2．如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸，消耗O2的量要大于产生CO2的量，其原因是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：与葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量
1．有氧呼吸与无氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
(1)有氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路
(2)无氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路
无氧呼吸中的[H]和ATP都是在第一阶段产生的，场所是细胞质基质。其中[H]在第二阶段被全部消耗，ATP则用于各项生命活动。
2．细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系
(1)反应式
①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。
②无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量；
C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
(2)相关物质间量的比例关系
①有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
③消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
1．为验证酵母菌细胞中线粒体对葡萄糖和丙酮酸的利用情况，现从酵母菌细胞中分离得到的具有活性的线粒体为实验材料进行如下实验(除下表所示不同外，其他条件相同且适宜)。
组别 步骤一 步骤二 步骤三
1 加入线粒体 加入葡萄糖 加入溴麝香草酚蓝溶液，一段时间后观察溶液颜色的变化情况
2 加入线粒体 加入丙酮酸
(1)从酵母菌细胞中分离得到线粒体的常用方法是什么？
(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由(实验结果中要写出具体的颜色变化)。
提示：(1)差速离心法。
(2)第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝变绿再变黄。第1组中由于葡萄糖不能进入线粒体被利用，所以无CO2生成，第2组丙酮酸可进入线粒体被利用，生成CO2。
2．某同学做了如下实验：取A、B两支试管。在A管中加入煮熟的蚕豆子叶，B管中加入发芽的蚕豆子叶。在两管中分别加入甲烯蓝溶液(注：甲烯蓝氧化态为蓝色，接受氢后为无色)，一段时间后倒出溶液，两管中的子叶都呈蓝色，然后，两管分别加水淹没子叶、抽气、在水面上覆盖适量的石蜡油，37 ℃保温一段时间后，发现A管中的子叶不变色，B管中的子叶蓝色变浅。请思考分析：
(1)B管中子叶蓝色变浅的原因是什么？
(2)A管子叶为什么不变色？实验中设置A管的目的是什么？
提示：(1)B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的[H]能使甲烯蓝还原。
(2)A管中子叶细胞的酶失活，无呼吸作用。实验中设置A管的目的是作对照实验。
考查细胞呼吸的方式和过程
1．(2022·江苏扬州中学检测)人体的骨骼肌纤维可分为慢肌纤维和快肌纤维两大类，慢肌纤维含有更高密度的线粒体和肌红蛋白，血液的供应较充足，更能抵抗疲劳；快肌纤维无氧代谢能力强，有较高的糖原储备。下列叙述正确的是( )
A．快肌纤维无氧呼吸会产生大量乳酸、CO2以及少量ATP
B．慢肌纤维中产生的ATP主要来自线粒体中葡萄糖的分解
C．慢肌纤维和快肌纤维在细胞代谢过程中都可以产生丙酮酸和[H]
D．与非耐力项目运动员相比，耐力项目运动员骨骼肌中快肌纤维的占比较高
C [快肌纤维无氧呼吸能力强，进行无氧呼吸产生大量乳酸和少量ATP，不产生CO2，A错误；慢肌纤维中线粒体多，主要进行有氧呼吸，在[H]和氧气结合成水的阶段会产生大量ATP，且葡萄糖不能在线粒体中分解，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，都是在细胞质基质中进行的，把葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，故慢肌纤维和快肌纤维在细胞代谢过程中都可以产生丙酮酸和[H]，C正确；根据题意可知：快肌纤维主要进行无氧呼吸，负责缺氧的剧烈运动，慢肌纤维主要进行有氧呼吸，负责有氧运动，故与非耐力项目运动员相比，耐力项目运动员骨骼肌中慢肌纤维的占比较高，D错误。]
2．(2023·江苏南通联考)杏仁中含有的苦杏仁苷是一种氰化物，它能与线粒体内膜中传递电子的蛋白质结合，阻断ATP的生成。苦杏仁苷能抑制( )
A．葡萄糖分解为丙酮酸和[H]
B．丙酮酸彻底分解为二氧化碳和[H]
C．[H]和氧气结合生成水
D．有氧呼吸过程中有关酶的合成
C [电子传递链是有氧呼吸的第三阶段，苦杏仁苷能与线粒体内膜中传递电子的蛋白质结合，从而抑制有氧呼吸的第三阶段，即抑制[H]和氧气结合生成水，因此，C正确，A、B、D错误。]
细胞呼吸的场所与过程的四点提醒
(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但需氧型原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸。
(2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(3)细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。
(4)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸，人体无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
有氧呼吸和无氧呼吸的综合分析
3．(2022·山东潍坊四中检测)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。下列叙述正确的是( )
A．呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B．B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度
C．为延长水果保存的时间，最好将氧分压调至C点
D．C点以后，细胞呼吸强度不随氧分压的变化而变化
B [呼吸熵越大，吸收的O2量相对越少，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强，A错误；呼吸熵越小，细胞有氧呼吸越强，因此B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度，B正确；C点时，细胞只进行有氧呼吸，此时细胞消耗的有机物较多，因此为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至C点以下，C错误；C点以后酵母菌只进行有氧呼吸，无论有氧呼吸的强度是否变化，呼吸熵均不变，所以呼吸熵不变，不能说明细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化，D错误。]
4．(2022·山东潍坊五县联考)某科学兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制氧气浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时CO2产生速率(Ⅰ)、O2消耗速率(Ⅱ)、以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装备和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是( )
A．t1时刻，O2浓度较高，无氧呼吸消失
B．如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等
C．若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1
D．若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合，则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等
D [t1时刻，酒精产生速率为0，Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，说明酵母菌只进行有氧呼吸，无氧呼吸消失，A正确；如果改变温度条件，酶的活性会升高或降低，t1会左移或右移，0～t1产生的CO2＝S1＋S2＋S3＋S4，无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的CO2量相同，即无氧呼吸产生的CO2＝S2＋S3，有氧呼吸消耗的O2量等于有氧呼吸产生的CO2量，即有氧呼吸产生的CO2＝S2＋S4，即S1＋S2＋S3＋S4＝S2＋S3＋S2＋S4，即S1和S2的值始终相等，B正确；由上述分析可知，S1＝S2，若S2∶S3＝2∶1、S4∶S1＝8∶1时，则S4∶S2＝8∶1，有氧呼吸产生的CO2＝S2＋S4＝9S2，无氧呼吸产生的CO2＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸产生的CO2∶无氧呼吸产生的CO2＝6∶1，有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生6 mol CO2，无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol CO2，因此0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1，C正确；乳酸菌进行无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol乳酸，酵母菌无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol酒精，若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合，说明酵母菌和乳酸菌进行无氧呼吸且乳酸和酒精的产生速率相等，但酵母菌同时进行有氧呼吸，则0～t1时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌，D错误。]
判断细胞呼吸方式的三大依据
结合实验或图示信息考查细胞呼吸的过程
5．(2022·湖北黄冈高三调研)2，4 二硝基苯酚(DNP)能抑制线粒体内膜合成ATP，但不影响此部位[H]与O2的结合以及放能。将部分酵母菌破碎后获取线粒体和细胞质基质，进行下表所示各组实验。下列有关叙述正确的是( )
组别 反应条件
甲组 1 mol葡萄糖＋线粒体＋充足氧气
乙组 1 mol葡萄糖＋细胞质基质＋缺乏氧气
丙组 1 mol葡萄糖＋完整酵母菌＋充足氧气
丁组 1 mol葡萄糖＋完整酵母菌＋缺乏氧气
戊组 1 mol葡萄糖＋完整酵母菌＋充足氧气＋DNP
A．甲组、丙组和戊组中产生的丙酮酸都能在线粒体中分解产生CO2
B．乙组和丁组都可以进行无氧呼吸，两组产生的酒精分子数大致相同
C．丙组和丁组中葡萄糖分解后的能量去路只有热能和ATP中储存的能量
D．丙组和戊组都可以进行有氧呼吸，丙组产生的H2O、CO2和ATP的量都多于戊组
B [甲组实验中线粒体不能分解葡萄糖，丙组和戊组中丙酮酸能在线粒体中分解产生CO2，A错误。据题干信息可知，只有乙组和丁组缺乏氧气，因此只有乙组和丁组能进行无氧呼吸产生酒精，两组产生的酒精分子数大致相同，B正确。丙组进行的是有氧呼吸，葡萄糖彻底分解，葡萄糖分解后的能量去路只有热能和ATP中储存的能量；而丁组进行的是无氧呼吸，葡萄糖分解后的能量去路有热能、ATP中储存的能量和酒精中含有的能量，C错误。丙组和戊组都进行的是有氧呼吸，由于2，4 二硝基苯酚(DNP)只抑制线粒体内膜合成ATP，但不影响此部位[H]与O2结合放能，故反应完成后丙组和戊组产生相同数量的H2O和CO2，但丙组未用DNP处理，产生ATP总量多于戊组，D错误。]
6．(2023·湖北七市联考)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。下图为真核细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是( )
A．H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时需要载体蛋白的协助
B．有氧呼吸在线粒体的内膜产生H2O
C．电子传递链对线粒体内膜两侧H＋浓度梯度的形成起抑制作用
D．H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存
C [分析题图可知，H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时需要载体蛋白的协助，A正确；有氧呼吸过程中，第三阶段在线粒体的内膜上进行，前两个阶段产生的NADH与O2反应生成水，B正确；分析题图可知，NADH中的H＋和电子被电子传递体所接受，结果使得线粒体内膜外侧H＋浓度升高，线粒体内膜两侧形成H＋浓度梯度，即电子传递链对线粒体内膜两侧H＋浓度梯度的形成起促进作用，C错误；分析题图， NADH中的能量变为H＋的电化学势能，再通过H＋向膜内跨膜运输变为ATP中的能量，即H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存，D正确。]
考点2 影响细胞呼吸的因素及应用
一、温度对细胞呼吸的影响
1．原理
细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
2．应用
(1)保鲜：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间。
(2)提高产量：温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。
二、氧气浓度对细胞呼吸的影响
1．原理
O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制(填“促进”或“抑制”)作用，对有氧呼吸过程有促进(填“促进”或“抑制”)作用。
2．应用
(1)选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
(2)作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。
(3)提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
(4)稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
三、二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响
1．原理
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
2．应用
在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
四、水对细胞呼吸的影响
1．原理
(1)间接影响：许多生化反应需要在水中才能进行，自由水含量升高，细胞呼吸加快。
(2)直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。
2．应用
(1)抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，更有利于储存。
(2)促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。
水果、蔬菜和种子储存条件有何不同？(必修1 P95“思考·讨论”)
提示：水果、蔬菜需要低温(零上)、低氧、高CO2浓度、适宜水分条件下储存；种子需要低温、低氧、高CO2浓度、干燥条件储存。
1．同一叶片在不同生长发育时期，其细胞呼吸速率有差异。 (√)
2．严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。 (×)
提示：无氧环境中，细胞无氧呼吸消耗的有机物较多。
3．粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。 (×)
提示：粮食种子应储藏在干燥环境中。
4．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量。 (√)
5．破伤风杆菌易在锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。 (√)
6．剧烈运动时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。 (×)
提示：剧烈运动时，肌细胞主要进行有氧呼吸。
1．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是____________________
_____________________________________________________________________。
提示：密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
2．松土能增进肥效的道理是___________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：松土能促进植物根细胞的细胞呼吸，促进根对土壤中矿质元素的吸收
1．内部因素对细胞呼吸的影响
2．温度对细胞呼吸的影响曲线
(1)a点为该酶的最适温度，细胞呼吸速率最快。
(2)温度低于a点时，随温度降低，酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
(3)温度高于a点时，随温度升高，酶活性下降，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
3．O2浓度对细胞呼吸的影响曲线(细胞呼吸以糖类为底物)
(1)A点时，O2浓度为零，细胞进行无氧呼吸。
(2)O2浓度为0～10%时，随O2浓度的升高，无氧呼吸速率减慢；O2浓度为10%时，无氧呼吸停止。
(3)O2浓度在0～20%时，随O2浓度升高，有氧呼吸速率逐渐增强。
(4)随O2浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。
(5)O2浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。
为研究温度的变化对贮藏器官呼吸作用的影响，研究人员以马铃薯块茎为材料，进行了如下实验：
实验一：将两组相同的马铃薯块茎，分别置于低温(4 ℃)和室温(22 ℃)条件下贮藏10天，发现低温组块茎中淀粉酶含量显著高于室温组。
实验二：将马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃后，再回到20 ℃环境中，测定CO2的释放速率的变化，结果如图所示。
(1)当马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃环境中，CO2的释放速率下降，其原因是什么？
(2)当马铃薯块茎重新移回到20 ℃环境中，与之前20 ℃环境相比，CO2的释放速率明显升高。综合上述实验，如何解释这一现象。
提示：(1)温度降低导致酶的活性下降，呼吸作用产生的CO2减少。
(2)在0 ℃环境中淀粉酶含量增加，催化淀粉水解生成的还原糖增加，为之后20 ℃条件下呼吸作用提供更多的底物，呼吸作用较之前20 ℃时强。
考查环境因素对细胞呼吸的影响
1．(2022·江苏南京一模)种子库在适当的低温下保存植物的种子。入库保存前需对种子进行清洗、干燥等处理，然后密封包装存入－18 ℃的冷库。下列有关叙述正确的是( )
A．入库前干燥处理主要是除去大量的结合水
B．冷库中－18 ℃的低温会造成种子细胞中呼吸酶变性失活
C．密封包装袋中需要充入充足的氧气，以维持种子的活性
D．建立种子库可以保存濒危生物的种子，保护生物多样性
D [自由水与代谢的强弱有关，入库前干燥处理主要是除去大量的自由水，降低细胞呼吸，以利于储存，A错误；冷库中－18 ℃的低温通过抑制酶的活性来降低呼吸速率，不会破坏酶的空间结构，不会变性失活，B错误；密封包装袋中需要降低氧气浓度，减弱细胞呼吸，以利于种子的保存，C错误；建立种子库可以保存濒危生物的种子，防止生物灭绝，保护生物多样性，D正确。]
2．(2022·湖北黄冈高三调研)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法：“极熟时，全房折取，于屋下作荫坑，坑内近地，凿壁为孔，插枝于孔中，还筑孔使坚，屋子置土覆之，经冬不异也。”目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)，延长了果蔬保鲜时间，增加了农民收益。下列有关叙述错误的是( )
A．荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到抑制
C．气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D．气调冷藏库配备的气体过滤装置可及时调整气体的浓度及比例，延长果蔬保鲜时间
B [荫坑和气调冷藏库环境里温度低、缺氧，抑制了细胞的呼吸作用，进而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解，A正确；荫坑和气调冷藏库环境里温度低，抑制了酶的活性，故有氧呼吸的第一、二阶段的酶促反应也会受到抑制，B错误；气调冷藏库环境里温度低，可以降低细胞呼吸过程中相关酶的活性，C正确；气调冷藏库配备的气体过滤装置可及时调整气体的浓度及比例，延长果蔬保鲜时间，D正确。]
细胞呼吸原理的应用
3．(2021·湖南选择性考试)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( )
A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失，降低呼吸速率，起到保鲜作用
B [早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，目的是给种子的细胞呼吸过程提供有利条件，即水分、适宜的温度和氧气，A正确；农作物种子入库贮藏时，为延长贮藏时间，应在零上低温、低氧条件下贮藏，种子无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用，B错误；油料作物细胞中脂肪等含量较高，H元素含量较高，细胞呼吸时需要更多的氧气，因此油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失，降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗，能起到保鲜作用，D正确。]
4．(2022·湖北武汉调研)甘薯(又称“红薯”“苕”等)在明代嘉靖年间传入我国，至万历年间，劳动人民在生产实践中就总结出了贮藏甘薯的要领。《农政全书》指出“藏种之难，一惧湿，一惧冻”，“欲避冰冻，莫如窖藏”。下列叙述正确的是( )
A．在潮湿环境中，病毒和细菌容易在甘薯细胞表面繁殖，进而侵染甘薯，造成伤害
B．甘薯细胞的结合水含量高，低温条件下细胞液容易结冰而使细胞产生机械性伤害
C．窖藏过程中，甘薯呼吸作用释放的能量大部分转化为热能，可影响窖室内的温度
D．窖藏过程中，窖室内保持严格的无氧环境，甘薯呼吸作用消耗的有机物的量最少
C [病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞内才能进行生长繁殖，A错误；甘薯细胞的结合水含量高，低温条件下细胞液不容易结冰，B错误；细胞呼吸释放的能量大部分转化为热能，小部分用于合成ATP，释放的能量会影响窖室内的温度，C正确；由于在有氧条件下无氧呼吸受抑制，因此无氧条件下细胞呼吸较低氧条件下旺盛，故严格的无氧环境不利于甘薯保鲜，D错误。]
考点3 细胞呼吸的相关实验
探究酵母菌的细胞呼吸方式
1．实验原理
2．实验步骤
(1)配制酵母菌培养液：酵母菌＋质量分数为5%的葡萄糖溶液，分别装入A、B两锥形瓶中。
(2)设计对比实验
①甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是去除空气中的CO2。
②乙组中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽瓶中原有的氧气。
③CO2检测：观察两组装置中澄清石灰水的变化。
④酒精检测：取A、B瓶中滤液各2 mL分别注入两支干净的试管中，向两试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，并轻轻振荡，使它们混合均匀，观察试管中溶液的颜色变化。
(3)实验现象
条件 澄清石灰水的变化 两试管的变化
甲组 变浑浊快 无变化
乙组 变浑浊慢 出现灰绿色
(4)实验结论
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
②在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下产生酒精，还产生少量的CO2。
1．在检测酒精的实验中，要将酵母菌培养时间适当延长，原因是什么？(必修1 P91～92“探究·实践”)
提示：因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。
2．对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有________(填序号)。(必修1 P92“科学方法”)
①探究酵母菌细胞呼吸的方式 ②鲁宾和卡门的同位素标记法实验 ③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验 ④比较过氧化氢在不同条件下的分解实验
提示：①②③
1．在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。 (×)
提示：应该是由橙色变成灰绿色。
2．检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。 (√)
3．在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。 (×)
提示：应各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支试管中，加酸性的重铬酸钾溶液检测。
4．在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的变浑浊快慢判断细胞呼吸的方式。 (√)
1．在测定细胞呼吸速率的实验中，如果实验材料为绿色植物，实验装置应怎样处理？目的是什么？__________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：实验装置应遮光(黑暗)处理。目的是排除光合作用的影响
2．在测定细胞呼吸速率的实验中，如果实验材料是植物的种子，常对实验装置和种子进行消毒处理，目的是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：排除微生物的呼吸作用对实验结果的影响
1．细胞呼吸速率的测定
(1)实验装置
(2)实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。
(3)误差的校正
为排除温度、气压等无关变量的干扰，可设置对照装置。对照装置与上述装置相比，不同点是用等量的死亡的种子代替萌发的小麦种子，其余均相同。
2．细胞呼吸方式的实验探究
(1)实验装置(以萌发种子为例)
(2)实验原理
①装置一中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2，着色液滴移动的距离代表萌发种子细胞呼吸吸收O2的量。
②装置二中着色液滴移动的距离代表萌发种子细胞呼吸产生CO2的量与吸收O2量的差值。
(3)实验现象和结论
实验现象 结论
装置一液滴 装置二液滴
不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。
(1)本实验的自变量是什么？石蜡(油)的作用是什么？空气泵进入乙的空气有什么要求？
(2)实验的因变量是什么？检测的结果是什么？
(3)实验的无关变量有哪些？
提示：(1)自变量是氧气的有无。石蜡(油)的作用是将液体与空气隔绝。空气泵进入乙的空气应除去CO2。
(2)实验的因变量是乙、丙中产生CO2的多少。检测的结果是甲中石灰水变浑浊快，乙中石灰水变浑浊慢。
(3)实验的无关变量有酵母菌和葡萄糖溶液的量、温度等环境因素。
探究酵母菌细胞呼吸方式的教材实验
1．下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述，正确的是( )
A．选择酵母菌为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培养
B．通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的呼吸方式
C．将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D．实验的因变量是澄清石灰水是否变浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化
C [在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌具有兼性厌氧且易于培养的特点，但它不是自养型微生物，A错误；在该实验中所设置的有氧组和无氧组都是实验组，是为了相互对比，易于判断酵母菌的呼吸方式，B错误；为了保证实验结果的准确性，将进气管、排气管与锥形瓶连接后通常需要进行气密性检查，确保不漏气，C正确；本实验的因变量是酵母菌CO2产生的快慢和是否有酒精生成，D错误。]
2．(2021·广东选择性考试改编)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图)。下列叙述正确的是( )
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C．用台盼蓝染色后，染成蓝色的为活酵母菌
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
D [检测乙醇的生成，应取甲瓶中的滤液2 mL注入试管中，再向试管中加入0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B错误；由于细胞膜具有选择透过性，被染成蓝色的为死酵母菌，C错误；乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量是一定的，因此实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。]
考查探究细胞呼吸方式的拓展实验
3．(2023·广东茂名检测)如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。在一次测量种子呼吸强度的实验中，实验开始时U形管左侧与右侧的液面相平，然后每隔半小时利用标尺量出右侧管内的液面高度，以下关于该实验的分析正确的是( )
A．为排除物理因素对实验的影响，必须用等量清水代替氢氧化钾溶液作对照
B．此实验的目的是测定种子萌发时有氧呼吸及无氧呼吸的速率
C．一定时间后右侧液面高度不再变化说明种子细胞呼吸完全停止
D．实验所用种子应先进行消毒处理
D [最好是用等量浸泡过的死种子代替装置中的活种子设置对照组，A错误；种子有氧呼吸吸收氧气，释放二氧化碳，二氧化碳被氢氧化钾浓溶液吸收，右侧液面升高，所以可以测定有氧呼吸速率，无氧呼吸不吸收氧气，释放的二氧化碳被氢氧化钾浓溶液吸收，液面不发生变化，所以不能测定无氧呼吸速率，B错误；一段时间后右侧液面高度不再变化，说明种子有氧呼吸完全停止，但是无氧呼吸仍在进行，无氧呼吸释放的二氧化碳被氢氧化钾浓溶液吸收，不会导致液面变化，C错误；为了排除微生物呼吸作用对实验结果的影响，需要先进行消毒处理，D正确。]
(教师用书独具)
(2022·湖北黄冈高三调研)关于探究酵母菌细胞呼吸方式的实验，下列相关叙述正确的是( )
A B
C D E
A．装置A中有充足的氧气，装置D中保持无氧状态
B．装置A、B组成对照组，装置C、D、E组成实验组
C．一段时间后，从装置A中取出一部分液体可使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色
D．若将装置B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后装置B中的溶液先变浑浊
C [装置A中的石蜡油具有隔绝空气的作用，因此溶液中保持无氧或缺氧状态；装置C中产生的氧气能通入装置D，因此装置D中有充足的氧气，A错误。本实验目的是探究酵母菌细胞的呼吸方式，则应是装置A的无氧呼吸和装置D的有氧呼吸形成对照，两者均为实验组，B错误。装置A中酵母菌进行的是无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳，其中酒精可使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，C正确。装置A中酵母菌进行的是无氧呼吸，装置D中酵母菌进行的是有氧呼吸，由于消耗等量葡萄糖时，有氧呼吸释放的二氧化碳多于无氧呼吸，因此若将装置B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后装置E中的溶液先变浑浊，D错误。]
1．核心概念
(1)(必修1 P93)有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
(2)(必修1 P94)酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。
(3)(必修1 P94)细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。2．结论语句
(1)(必修1 P92)有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
(2)(必修1 P94)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。
(3)(必修1 P94)细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。
1．(2022·广东选择性考试)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中，30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是( )
A．该反应需要在光下进行
B．TTF可在细胞质基质中生成
C．TTF生成量与保温时间无关
D．不能用红色深浅判断种子活力高低
B [大豆种子充分吸水胀大，此时子叶未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行，A错误；细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H]，TTF可在细胞质基质中生成，B正确；保温时间较长时，较多的TTC进入活细胞，生成较多的TTF，C错误；相同时间内，种胚出现的红色越深，说明种胚代谢旺盛，据此可判断种子活力的高低，D错误。]
2．(2022·全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是( )
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
C [有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段场所是线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要O2的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。]
3．(2022·北京等级考)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内( )
A．消耗的ATP不变
B．无氧呼吸增强
C．所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D．骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
B [滑雪过程中，受训者耗能增多，故消耗的ATP增多，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，B正确；分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，C错误；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP不会增多，D错误。]
4．(2022·河北选择性考试)关于呼吸作用的叙述，正确的是( )
A．酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
B．种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C．有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D．通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾溶液和浓硫酸后变为灰绿色
B [能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是二氧化碳，酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳，A错误；种子萌发时，种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解，可为新器官的发育提供原料和能量，B正确；有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，C错误；酸性的重铬酸钾可用于检测酒精，两者反应呈灰绿色，而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾溶液和浓硫酸后不会变为灰绿色，D错误。]
5．(2022·江苏选择性考试)下列关于细胞代谢的叙述正确的是( )
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
B [光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但进行有氧呼吸，此外，其还可以通过光合作用产生ATP，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。]
(教师用书独具)
1．(2021·福建选择性考试)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”(实验Ⅰ)和“培养液中酵母菌种群数量的变化”(实验Ⅱ)的叙述，正确的是( )
A．实验Ⅰ、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析
B．实验Ⅰ、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO2
C．实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊
D．实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室
C [实验Ⅰ不需要将实验结果转化为数学模型进行分析，可以根据澄清石灰水变浑浊的情况判断酵母菌细胞呼吸的方式，A错误；实验Ⅱ中CO2不是影响种群数量变化的因素，不会干扰实验结果，所以不需要通气前用NaOH去除空气中的CO2，B错误；实验Ⅰ中，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产物中都有CO2，所以都能使澄清石灰水变浑浊，C正确；实验Ⅱ中，用血细胞计数板对酵母菌计数时，应先放置盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液从边缘处自行渗入计数室，再吸去多余培养液，最后进行计数，D错误。]
2．(2022·山东等级考改编)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促进ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法不正确的是( )
A．4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
A [与25 ℃时相比，4 ℃时耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给O2，说明电子传递未受阻，A错误；与25 ℃时相比，短时间低温4 ℃处理后ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经过ATP合酶返回线粒体基质中，会导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，ATP合成减少，D正确。]
课时分层作业(八) 细胞呼吸的原理和应用
1．(2022·浙江6月选考)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C．梨果肉细胞无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
B [剧烈运动时人体可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸，A正确；制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理，乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2产生，B错误；梨果肉细胞无氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用于合成ATP，C正确；酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理，故发酵过程中通入O2会导致其无氧呼吸受抑制而影响乙醇的生成量，D正确。]
2．(2022·山东新泰一中检测)下列有关人体细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的叙述中，正确的是( )
A．无氧呼吸时，葡萄糖中能量的主要去向是以热能形式散失
B．剧烈运动时，人体产生的CO2来自细胞质基质和线粒体基质
C．用18O标记葡萄糖，在生成的水中检测不到18O
D．无氧呼吸过程中有[H]积累，有氧呼吸过程中没有[H]积累
C [无氧呼吸时，葡萄糖中的能量主要去向是储存在不彻底的分解产物——有机物中，如酒精，A错误；骨骼肌细胞无氧呼吸产生乳酸，其产生的CO2只能来自有氧呼吸，场所是线粒体基质，故剧烈运动时，人体产生的CO2来自线粒体基质，B错误；用18O标记葡萄糖，产物二氧化碳中能检测到放射性，水中检测不到放射性，C正确；人体细胞无氧呼吸过程和有氧呼吸过程中均无[H]的积累，D错误。]
3．(2022·重庆巴蜀中学检测)如图为探究酵母菌细胞呼吸方式的示意图，下列相关叙述错误的是( )
A．如果试剂甲是溴麝香草酚蓝溶液，现象Ⅰ是由蓝变黄再变绿
B．条件Y下，线粒体利用丙酮酸的速率与其周围的O2浓度有关
C．相同的葡萄糖在条件X下生成的ATP较少，原因是大部分能量留存在物质b中
D．该探究实验中运用的科学方法是设置对比实验
A [如果试剂甲是溴麝香草酚蓝溶液，现象Ⅰ是由蓝变绿再变黄，A错误；由题意分析可知，条件Y为有氧条件，线粒体是有氧呼吸的主要场所，其利用丙酮酸的速率与其周围的O2浓度有关，B正确；在条件X(无氧条件)下，细胞进行无氧呼吸，葡萄糖中大部分能量仍储存在未彻底分解的物质b(酒精)中，释放出的能量大部分以热能的形式散失，C正确；该探究实验中运用的科学方法是设置对比实验，即有氧和无氧形成对比，D正确。]
4．(2022·潍坊临朐一中检测)下图为某一类型无氧呼吸过程中物质和能量变化的简图。下列相关说法正确的是( )
A．图示过程是马拉松长跑时所需能量的主要来源
B．无氧呼吸第一阶段葡萄糖分解产生的能量全部储存于ATP中
C．丙酮酸变为乳酸的过程没有中间产物，故不需要酶催化
D．细胞代谢中的物质代谢总要伴随着能量代谢
D [马拉松长跑时所需能量的主要来源是有氧呼吸，其间会伴随着无氧呼吸的进行，A错误；无氧呼吸第一阶段葡萄糖分解产生的能量少部分储存于ATP中，大部分以热能的形式散失，B错误；无氧呼吸中在不同酶的催化下，丙酮酸转化为酒精和二氧化碳或乳酸，故丙酮酸变为乳酸的过程，需要酶催化，C错误；物质是能量的载体，能量是物质循环的动力，故细胞代谢中的物质代谢总要伴随着能量代谢，D正确。]
5．下面三个装置可用于研究萌发种子的呼吸作用方式及其产物，有关分析错误的是( )
甲 乙 丙
A．甲装置可用于探究呼吸作用是否释放热量
B．乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸
C．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2
D．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验
B [甲装置中含有温度计，可用于探究呼吸作用是否产生热量，A正确；乙装置中NaOH溶液可吸收呼吸作用产生的CO2，则有色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗O2的量，因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行有氧呼吸，但不能说明种子萌发只进行有氧呼吸，B错误；丙装置中澄清石灰水可检测CO2，因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2，C正确；微生物也会进行呼吸作用，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D正确。]
6．(2021·河北衡水中学检测)在自然界中，洪水、灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。不同植物品种对低氧胁迫的耐受能力不同，研究人员采用无土栽培的方法，研究了低氧胁迫对两个黄瓜品种(A、B)根系细胞呼吸的影响，测得第6天时根系中丙酮酸和酒精含量，结果如表所示。
(1)黄瓜细胞产生的丙酮酸转变为酒精的过程________(填“能”或“不能”)生成ATP。
(2)由表中信息可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞的呼吸方式为_______________，低氧胁迫下，黄瓜________受阻。
(3)实验结果表明，低氧胁迫条件下，催化丙酮酸转变为酒精的酶活性更高的最可能是品种________。
(4)长期处于低氧胁迫条件下，植物吸收无机盐的能力下降，根系可能变黑、腐烂的原因分别是__________________________________和____________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)在无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中，不释放能量，不能生成ATP。(2)由表中信息可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞产生了酒精，说明其呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，低氧胁迫下，酒精产量升高，说明有氧呼吸受阻，黄瓜根系通过加强无氧呼吸来提供能量。(3)实验结果表明，低氧胁迫条件下，品种A根细胞中丙酮酸增加量小于品种B，酒精增加量大于品种B，说明品种A根细胞中丙酮酸更多的转变为酒精。(4)长期处于低氧胁迫条件下，无氧呼吸产生的能量减少，影响主动运输过程，植物吸收无机盐的能力下降；无氧呼吸产生的酒精对根细胞产生毒害作用，根系可能变黑、腐烂。
[答案] (1)不能 (2)有氧呼吸与无氧呼吸 有氧呼吸 (3)A (4)无氧呼吸产生的能量少，影响主动运输过程 无氧呼吸产生的酒精对根细胞产生毒害作用
7．(2022·湖南长郡中学期中)体育运动大体可以分为有氧运动和无氧运动。有氧运动过程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如慢跑。无氧运动过程中骨骼肌除进行有氧呼吸外，还会进行无氧呼吸，如短跑等。有氧运动能够增强心肺功能，提高肌肉的耐力，还能增加胰岛素敏感性，预防糖尿病的发生。无氧运动能够增加肌肉体积，增强肌肉力量。如图为有氧呼吸的某个阶段示意图。回答下列问题：
(1)人体短跑时，产生的CO2具体部位是____________。而人体在慢跑时，消耗的O2在细胞呼吸中的用途是___________________。
(2)据图可知，H＋沿着线粒体内膜上的ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动某物质(A)合成ATP，则A为________。有的减肥药物能够增加线粒体内膜对H＋的通透性，使得H＋回渗到线粒体基质，推动ATP合成酶生成的ATP量减少，该药物能够加快体内有机物的消耗，但会严重危害健康，具体危害是____
_____________________________________________________________________。
(3)有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化产生的，与无氧呼吸相比，从能量的角度分析，有氧呼吸能________________________________________________，
其在进化地位上更为高等。
(4)为判断不同运动强度(高运动强度、中运动强度、低运动强度)下细胞呼吸的方式，请写出大体实验思路：_____________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)人体短跑时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，但只在有氧呼吸的第二个阶段产生CO2，其场所是线粒体基质。人体在慢跑时，消耗的O2用于有氧呼吸的第三个阶段与[H]结合生成水，并释放大量能量。
(2)据图可知，A在ATP合成酶的作用下合成ATP，据此推断，物质A为ADP和Pi。ATP合成酶生成的ATP量减少，导致细胞供能不足；细胞合成ATP减少，会导致体温过高。
(3)与无氧呼吸相比，有氧呼吸能更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用。
(4)若判断人体是否进行有氧呼吸，观测指标为O2的消耗速率；若判断细胞是否进行无氧呼吸，观测指标为血浆中乳酸含量。
[答案] (1)线粒体基质 与[H]结合生成水(并释放大量能量) (2)ADP和Pi 导致细胞供能不足和体温过高(写出其中一点即可) (3)更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用(关键词：更充分，有机物中的能量) (4)将同一个体分别在三种不同运动强度(高、中、低)下运动相同一段时间后，测定不同运动强度下的O2消耗速率和血浆中乳酸含量
8．(2022·山东潍坊五县联考)人乳腺细胞(M)和乳腺癌细胞(Mc)葡萄糖摄取情况如图甲所示，用特异性作用于线粒体内膜的呼吸酶抑制剂分别处理M和Mc，与对照组(未用抑制剂处理)细胞数的比例如图乙所示。下列说法正确的是( )
图甲 图乙
A．Mc细胞膜上糖蛋白的数量多于M细胞
B．实验组Mc细胞呼吸产生乳酸的速率高于M细胞
C．Mc细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量少于M细胞
D．该呼吸酶抑制剂在细胞有氧呼吸第二阶段起作用
B [癌细胞的特征之一是细胞膜上的糖蛋白减少，所以Mc细胞膜上糖蛋白的数量少于M细胞，A错误；根据题图可知，呼吸酶抑制剂对人乳腺细胞的抑制作用更大，而对乳腺癌细胞的抑制作用较小，且呼吸酶抑制剂作用于线粒体内膜，说明呼吸酶抑制剂抑制的是有氧呼吸，进而说明乳腺癌细胞可以更多地利用无氧呼吸供能，因此实验组Mc细胞呼吸产生乳酸的速率高于M细胞，B正确；图甲显示乳腺癌细胞(Mc)每天摄取葡萄糖的量多于人乳腺细胞(M)，说明Mc细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量多于M细胞，C错误；该呼吸酶抑制剂作用于线粒体内膜，说明其在细胞有氧呼吸第三阶段起作用，D错误。]
9．(2023·广东六校联考)某实验小组为探究细胞中ROCK1(一种蛋白激酶基因)过度表达对细胞呼吸的影响，通过对体外培养的成肌细胞中加入不同物质检测细胞耗氧率(OCR，可一定程度地反映细胞呼吸情况)，设置对照组：AD GFP组，实验组：AD ROCK1(ROCK1过度表达)。两组进行实验，实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
注：寡霉素：ATP合酶抑制剂；FCCP：作用于线粒体内膜，线粒体解偶联剂，不能产生ATP；抗霉素A：呼吸链抑制剂，完全阻止线粒体耗氧。
A．加入寡霉素后，OCR降低值代表机体用于ATP合成的耗氧量
B．FCCP的加入使细胞耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放
C．ROCK1过度表达只增加细胞的基础呼吸，而不增加ATP的产生量
D．成肌细胞加入抗霉素A后只能进行无氧呼吸，无法产生[H]和CO2
A [图中0～17 min，加入寡霉素前可代表细胞的正常耗氧率，寡霉素是ATP合酶抑制剂，加入寡霉素后，OCR值降低，故OCR降低值代表细胞用于ATP合成的耗氧量，间接反映细胞此时的ATP产量，A正确；FCCP作用于线粒体内膜，大量耗氧，不能产生 ATP，故 FCCP 的加入使细胞耗氧量增加，线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，而细胞质基质和线粒体基质中的能量还可储存在 ATP中，B错误；ROCK1 过度表达不仅增加细胞的基础呼吸，而且也增加细胞 ATP 的产生，C错误；成肌细胞加入抗霉素A后，阻止了线粒体耗氧，无法产生ATP，但细胞质基质中进行的反应不受影响，能产生[H], D错误。]
10．(2023·广东广州检测)某研究小组为验证酵母菌细胞呼吸发生的场所，将部分酵母菌破碎并离心处理，得到只含有细胞质基质的上清液和只含有细胞器的沉淀物两部分，并进行如下实验。下列叙述错误的是( )
试管 细胞物质 培养条件 结果检测
甲 只含有酵母菌细胞质基质的上清液 加入等量、等浓度的葡萄糖溶液，向其中乙、丙试管中通入氧气 澄清石灰水变浑浊
乙 只含有酵母菌细胞器的沉淀物 澄清石灰水无变化
丙 未离心的酵母菌培养液 澄清石灰水变浑浊
A．试管甲中可以发生无氧呼吸的全过程
B．此实验可以说明葡萄糖不能进入线粒体参与反应
C．试管丙中既有水的消耗也有水的生成
D．试管甲与试管丙中释放能量的反应相同
D [试管甲中的物质为只含有酵母菌细胞质基质的上清液，而在细胞质基质中可发生无氧呼吸的全过程，产生酒精和CO2，A项正确；试管乙中的物质为只含有酵母菌细胞器的沉淀物，结果检测澄清石灰水无变化，可知不产生CO2，而试管甲和试管丙都能产生CO2，说明葡萄糖不能进入线粒体参与反应，B项正确；试管丙可进行有氧呼吸的全过程，在有氧呼吸第二阶段有水的消耗，第三阶段有水的生成，C项正确；试管甲中可进行无氧呼吸的全过程，仅在第一阶段释放少量能量，试管丙中的物质为未离心的酵母菌培养液，可进行有氧呼吸的全过程，三个阶段均释放能量，D 项错误。]
11．(2022·山东新泰一中检测)某课题小组同学利用如图1所示装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。实验开始时，利用调节螺旋将U形管右侧液面高度调至参考点后，关闭三通活栓。实验中定时记录右侧液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。取甲、乙两套该装置设计实验。
图1
图2
装置 反应瓶内加入的材料 中心小杯内加入的材料 液面高度变化的含义
甲 酵母菌培养液1 mL＋适量葡萄糖溶液 适量NaOH溶液 ①
乙 酵母菌培养液1 mL＋等量葡萄糖溶液 等量蒸馏水 细胞呼吸时CO2的释放量与O2吸收量的差值
(1)①表示的含义_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)将甲、乙装置均置于28 ℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性)，60 min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置U形管右侧液面将________，乙装置U形管右侧液面将________。
(3)若图2中YZ∶ZX＝4∶1，则对应O2浓度下有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗量的________，图2中无氧呼吸强度降为0的点对应的O2浓度是________。
(4)在O2浓度为J点对应浓度前，限制呼吸作用CO2释放量的主要因素是________。
(5)若图2中EL＝LH，则说明O2浓度为H点对应浓度时，有氧呼吸和无氧呼吸____________相等。
[解析] (1)根据甲装置中所放的材料、试剂可以判断，反应瓶中细胞呼吸释放的CO2被NaOH溶液吸收，同时消耗O2，所以液面高度变化的含义是细胞呼吸时氧气吸收量。(2)将甲、乙装置均置于28 ℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性)，60 min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置反应瓶中由于CO2被NaOH溶液吸收，导致气压降低，所以U形管右侧液面将上升；乙装置反应瓶中由于无氧呼吸不消耗O2，同时产生的CO2不能被蒸馏水吸收，导致气压上升，所以U形管右侧液面将下降。(3)若图2中YZ∶ZX为4∶1，由图可知，YZ为无氧呼吸释放的CO2的量，设为4a，ZX为有氧呼吸释放的CO2的量，设为a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为1/6a，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为2a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的1/6a÷(2a＋1/6a) ＝1/13。由图可知，无氧呼吸强度降为0的起点，其O2浓度是I点对应的浓度。(4)在O2浓度为J点对应浓度前，限制呼吸作用CO2释放量的主要因素是O2浓度。(5)若图2中EL＝LH，则说明O2浓度为H点对应浓度时，有氧呼吸和无氧呼吸CO2释放量相等。
[答案] (1)细胞呼吸时O2吸收量 (2)上升 下降 (3)1/13 I点对应的浓度 (4)O2浓度 (5)CO2释放量
(教师用书独具)
1．(2022·重庆巴蜀中学检测)双氯芬酸是一种全球性环境污染物。研究发现，双氯芬酸对伞藻(一种单细胞绿藻)有氧呼吸的三个阶段均有抑制作用。下列叙述错误的是( )
A．伞藻单个细胞就能完成各种生命活动
B．伞藻有氧呼吸的三个阶段均会释放出能量
C．双氯芬酸污染对伞藻的无氧呼吸不产生影响
D．双氯芬酸污染对伞藻吸收无机盐能力产生影响
C [单细胞生物单个细胞就能完成各种生命活动，伞藻是单细胞绿藻，单个细胞也能完成各项生命活动，A正确；伞藻有氧呼吸的三个阶段均会释放出能量，合成ATP，B正确；双氯芬酸污染对伞藻有氧呼吸各阶段均产生影响，而有氧呼吸与无氧呼吸第一阶段相同，因此对无氧呼吸也会产生影响，C错误；双氯芬酸污染对伞藻有氧呼吸产生影响，ATP产生受影响，进而对主动运输吸收无机盐的能力产生影响，D正确。]
2．(2022·湖北七市联考)《齐民要术》记载：“世人云：‘米过酒甜’此乃不解法候(法候：方法)。酒冷沸(沸：起泡)止，米有不消者，便是曲(酒曲)势尽。”下列叙述错误的是( )
A．“米过酒甜”是因为米中糖类物质过量，发酵停止时仍未完全消耗
B．酿酒中期起泡现象是微生物无氧呼吸产生的CO2释放形成的
C．“酒冷沸止”说明酵母菌的代谢过程逐渐停止
D．“曲势尽”的原因可能是发酵过程pH升高或营养物质含量下降
D [酿造米酒的原料富含糖类，“米过酒甜”是因为米中有糖类物质未被完全消耗，A正确；起泡是由于微生物进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，酿酒过程主要是无氧呼吸产生的，B正确；“酒冷沸止”说明酵母菌的代谢产热和释放CO2过程逐渐停止，C正确；微生物无氧呼吸会产生CO2，导致发酵液pH降低，“曲势尽”的原因可能是发酵过程pH降低或发酵液中酒精含量升高，D错误。]
3．(2022·江苏南京一模)某小组探究酵母菌和乳酸菌的呼吸方式，实验装置如下图所示。①～③装置中溴麝香草酚蓝(BTB)溶液的最终颜色依次是( )
A．黄色、黄色、蓝色 B．黄色、蓝色、蓝色
C．蓝色、黄色、蓝色 D．蓝色、黄色、黄色
A [①和②装置中的酵母菌分别进行了有氧呼吸和无氧呼吸，都有CO2的产生，所以都能使溴麝香草酚蓝溶液变为黄色，③装置中的乳酸菌进行无氧呼吸没有CO2的产生，所以溴麝香草酚蓝溶液最终颜色为蓝色，综上所述，A正确。]
4．(2023·广东惠州联考)金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天，肌细胞和其他组织细胞中无氧呼吸的产物不同。如图表示金鱼缺氧状态下，细胞中的部分代谢途径，下列相关叙述正确的是( )
A．过程②需要O2的参与，产生的“物质X”是丙酮酸
B．过程①②③⑤均有能量释放，大部分用于合成ATP
C．过程③⑤无氧呼吸产物不同，其根本原因是细胞中基因的种类不同
D．在肌细胞中将乳酸转化成酒精并排出能防止乳酸中毒
D [过程②为细胞呼吸第一阶段，不需要O2参与，“物质X”是丙酮酸，A错误；过程①②均有能量释放，少部分用于合成ATP，过程③⑤是无氧呼吸第二阶段，不产生ATP，B错误；过程③⑤无氧呼吸产物不同，其根本原因是基因的选择性表达，C错误；由图可知，乳酸在肌细胞中转化为酒精并通过鳃血管排出，能防止乳酸积累导致乳酸中毒，D正确。]
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第三单元 细胞代谢
第3讲 细胞呼吸的原理和应用
考点1 细胞呼吸的方式和过程
一、细胞呼吸
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。其实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
二、有氧呼吸
1．概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
2．过程
3．有氧呼吸的总反应式
(标出氧元素的来源和去路)。
4．同有机物在生物体外燃烧相比，有氧呼吸具有的不同特点
(1)反应过程：温和。
(2)能量释放：有机物中的能量逐步释放。
(3)能量转化：释放的能量有相当一部分储存在ATP中。
5．放能：1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2 870 kJ的能量，可以使977.28 kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。
三、无氧呼吸
1．概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。
2．场所：全过程都是在细胞质基质中进行的。
3．过程
4．反应式
(1)产物为酒精：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。
(2)产物为乳酸：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
5．能量
(1)只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。
(2)葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
6．不同生物或器官的无氧呼吸产物
1．线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上有哪些特点与功能相适应？(必修1 P92“图5－8”)
提示：(1)线粒体具有内、外两层膜，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。(2)线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
2．1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖分解生成乳酸，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向是什么？(必修1 P94“相关信息”)
提示：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要转移到乳酸或酒精中没有释放出来，而氧化分解释放的能量主要以热能形式散失了。
3．与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？(必修1 P93“思考·讨论”)
提示：有氧呼吸逐级缓慢释放能量能保证有机物中的能量得到充分的利用，主要表现在两个方面：(1)可以使有机物中的能量逐步转移到ATP中；(2)能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
1．没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。 (×)
提示：原核细胞没有线粒体也能进行有氧呼吸。
2．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。 (×)
提示：葡萄糖不能进入线粒体，其在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体。
3．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(×)
提示：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。
4．同有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少。 (×)
提示：无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量。
5．无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。 (×)
提示：无氧呼吸第二阶段消耗[H]，[H]被用于还原丙酮酸。
6．人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。 (√)
7．细胞呼吸是细胞代谢的枢纽。 (√)
1．粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是_____________________________________________________________________。
提示：种子有氧呼吸过程中产生了水
2．如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸，消耗O2的量要大于产生CO2的量，其原因是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：与葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量
1．有氧呼吸与无氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
(1)有氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路
(2)无氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路
无氧呼吸中的[H]和ATP都是在第一阶段产生的，场所是细胞质基质。其中[H]在第二阶段被全部消耗，ATP则用于各项生命活动。
2．细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系
(1)反应式
①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。
②无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量；
C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
(2)相关物质间量的比例关系
①有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
③消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
1．为验证酵母菌细胞中线粒体对葡萄糖和丙酮酸的利用情况，现从酵母菌细胞中分离得到的具有活性的线粒体为实验材料进行如下实验(除下表所示不同外，其他条件相同且适宜)。
组别 步骤一 步骤二 步骤三
1 加入线粒体 加入葡萄糖 加入溴麝香草酚蓝溶液，一段时间后观察溶液颜色的变化情况
2 加入线粒体 加入丙酮酸
(1)从酵母菌细胞中分离得到线粒体的常用方法是什么？
(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由(实验结果中要写出具体的颜色变化)。
提示：(1)差速离心法。
(2)第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝变绿再变黄。第1组中由于葡萄糖不能进入线粒体被利用，所以无CO2生成，第2组丙酮酸可进入线粒体被利用，生成CO2。
2．某同学做了如下实验：取A、B两支试管。在A管中加入煮熟的蚕豆子叶，B管中加入发芽的蚕豆子叶。在两管中分别加入甲烯蓝溶液(注：甲烯蓝氧化态为蓝色，接受氢后为无色)，一段时间后倒出溶液，两管中的子叶都呈蓝色，然后，两管分别加水淹没子叶、抽气、在水面上覆盖适量的石蜡油，37 ℃保温一段时间后，发现A管中的子叶不变色，B管中的子叶蓝色变浅。请思考分析：
(1)B管中子叶蓝色变浅的原因是什么？
(2)A管子叶为什么不变色？实验中设置A管的目的是什么？
提示：(1)B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的[H]能使甲烯蓝还原。
(2)A管中子叶细胞的酶失活，无呼吸作用。实验中设置A管的目的是作对照实验。
考查细胞呼吸的方式和过程
1．(2022·江苏扬州中学检测)人体的骨骼肌纤维可分为慢肌纤维和快肌纤维两大类，慢肌纤维含有更高密度的线粒体和肌红蛋白，血液的供应较充足，更能抵抗疲劳；快肌纤维无氧代谢能力强，有较高的糖原储备。下列叙述正确的是( )
A．快肌纤维无氧呼吸会产生大量乳酸、CO2以及少量ATP
B．慢肌纤维中产生的ATP主要来自线粒体中葡萄糖的分解
C．慢肌纤维和快肌纤维在细胞代谢过程中都可以产生丙酮酸和[H]
D．与非耐力项目运动员相比，耐力项目运动员骨骼肌中快肌纤维的占比较高
C [快肌纤维无氧呼吸能力强，进行无氧呼吸产生大量乳酸和少量ATP，不产生CO2，A错误；慢肌纤维中线粒体多，主要进行有氧呼吸，在[H]和氧气结合成水的阶段会产生大量ATP，且葡萄糖不能在线粒体中分解，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，都是在细胞质基质中进行的，把葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，故慢肌纤维和快肌纤维在细胞代谢过程中都可以产生丙酮酸和[H]，C正确；根据题意可知：快肌纤维主要进行无氧呼吸，负责缺氧的剧烈运动，慢肌纤维主要进行有氧呼吸，负责有氧运动，故与非耐力项目运动员相比，耐力项目运动员骨骼肌中慢肌纤维的占比较高，D错误。]
2．(2023·江苏南通联考)杏仁中含有的苦杏仁苷是一种氰化物，它能与线粒体内膜中传递电子的蛋白质结合，阻断ATP的生成。苦杏仁苷能抑制( )
A．葡萄糖分解为丙酮酸和[H]
B．丙酮酸彻底分解为二氧化碳和[H]
C．[H]和氧气结合生成水
D．有氧呼吸过程中有关酶的合成
C [电子传递链是有氧呼吸的第三阶段，苦杏仁苷能与线粒体内膜中传递电子的蛋白质结合，从而抑制有氧呼吸的第三阶段，即抑制[H]和氧气结合生成水，因此，C正确，A、B、D错误。]
细胞呼吸的场所与过程的四点提醒
(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但需氧型原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸。
(2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(3)细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。
(4)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸，人体无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
有氧呼吸和无氧呼吸的综合分析
3．(2022·山东潍坊四中检测)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。下列叙述正确的是( )
A．呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B．B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度
C．为延长水果保存的时间，最好将氧分压调至C点
D．C点以后，细胞呼吸强度不随氧分压的变化而变化
B [呼吸熵越大，吸收的O2量相对越少，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强，A错误；呼吸熵越小，细胞有氧呼吸越强，因此B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度，B正确；C点时，细胞只进行有氧呼吸，此时细胞消耗的有机物较多，因此为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至C点以下，C错误；C点以后酵母菌只进行有氧呼吸，无论有氧呼吸的强度是否变化，呼吸熵均不变，所以呼吸熵不变，不能说明细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化，D错误。]
4．(2022·山东潍坊五县联考)某科学兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制氧气浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时CO2产生速率(Ⅰ)、O2消耗速率(Ⅱ)、以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装备和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是( )
A．t1时刻，O2浓度较高，无氧呼吸消失
B．如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等
C．若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1
D．若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合，则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等
D [t1时刻，酒精产生速率为0，Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，说明酵母菌只进行有氧呼吸，无氧呼吸消失，A正确；如果改变温度条件，酶的活性会升高或降低，t1会左移或右移，0～t1产生的CO2＝S1＋S2＋S3＋S4，无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的CO2量相同，即无氧呼吸产生的CO2＝S2＋S3，有氧呼吸消耗的O2量等于有氧呼吸产生的CO2量，即有氧呼吸产生的CO2＝S2＋S4，即S1＋S2＋S3＋S4＝S2＋S3＋S2＋S4，即S1和S2的值始终相等，B正确；由上述分析可知，S1＝S2，若S2∶S3＝2∶1、S4∶S1＝8∶1时，则S4∶S2＝8∶1，有氧呼吸产生的CO2＝S2＋S4＝9S2，无氧呼吸产生的CO2＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸产生的CO2∶无氧呼吸产生的CO2＝6∶1，有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生6 mol CO2，无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol CO2，因此0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1，C正确；乳酸菌进行无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol乳酸，酵母菌无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol酒精，若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合，说明酵母菌和乳酸菌进行无氧呼吸且乳酸和酒精的产生速率相等，但酵母菌同时进行有氧呼吸，则0～t1时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌，D错误。]
判断细胞呼吸方式的三大依据
结合实验或图示信息考查细胞呼吸的过程
5．(2022·湖北黄冈高三调研)2，4 二硝基苯酚(DNP)能抑制线粒体内膜合成ATP，但不影响此部位[H]与O2的结合以及放能。将部分酵母菌破碎后获取线粒体和细胞质基质，进行下表所示各组实验。下列有关叙述正确的是( )
组别 反应条件
甲组 1 mol葡萄糖＋线粒体＋充足氧气
乙组 1 mol葡萄糖＋细胞质基质＋缺乏氧气
丙组 1 mol葡萄糖＋完整酵母菌＋充足氧气
丁组 1 mol葡萄糖＋完整酵母菌＋缺乏氧气
戊组 1 mol葡萄糖＋完整酵母菌＋充足氧气＋DNP
A．甲组、丙组和戊组中产生的丙酮酸都能在线粒体中分解产生CO2
B．乙组和丁组都可以进行无氧呼吸，两组产生的酒精分子数大致相同
C．丙组和丁组中葡萄糖分解后的能量去路只有热能和ATP中储存的能量
D．丙组和戊组都可以进行有氧呼吸，丙组产生的H2O、CO2和ATP的量都多于戊组
B [甲组实验中线粒体不能分解葡萄糖，丙组和戊组中丙酮酸能在线粒体中分解产生CO2，A错误。据题干信息可知，只有乙组和丁组缺乏氧气，因此只有乙组和丁组能进行无氧呼吸产生酒精，两组产生的酒精分子数大致相同，B正确。丙组进行的是有氧呼吸，葡萄糖彻底分解，葡萄糖分解后的能量去路只有热能和ATP中储存的能量；而丁组进行的是无氧呼吸，葡萄糖分解后的能量去路有热能、ATP中储存的能量和酒精中含有的能量，C错误。丙组和戊组都进行的是有氧呼吸，由于2，4 二硝基苯酚(DNP)只抑制线粒体内膜合成ATP，但不影响此部位[H]与O2结合放能，故反应完成后丙组和戊组产生相同数量的H2O和CO2，但丙组未用DNP处理，产生ATP总量多于戊组，D错误。]
6．(2023·湖北七市联考)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。下图为真核细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是( )
A．H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时需要载体蛋白的协助
B．有氧呼吸在线粒体的内膜产生H2O
C．电子传递链对线粒体内膜两侧H＋浓度梯度的形成起抑制作用
D．H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存
C [分析题图可知，H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时需要载体蛋白的协助，A正确；有氧呼吸过程中，第三阶段在线粒体的内膜上进行，前两个阶段产生的NADH与O2反应生成水，B正确；分析题图可知，NADH中的H＋和电子被电子传递体所接受，结果使得线粒体内膜外侧H＋浓度升高，线粒体内膜两侧形成H＋浓度梯度，即电子传递链对线粒体内膜两侧H＋浓度梯度的形成起促进作用，C错误；分析题图， NADH中的能量变为H＋的电化学势能，再通过H＋向膜内跨膜运输变为ATP中的能量，即H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存，D正确。]
考点2 影响细胞呼吸的因素及应用
一、温度对细胞呼吸的影响
1．原理
细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
2．应用
(1)保鲜：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间。
(2)提高产量：温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。
二、氧气浓度对细胞呼吸的影响
1．原理
O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制(填“促进”或“抑制”)作用，对有氧呼吸过程有促进(填“促进”或“抑制”)作用。
2．应用
(1)选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
(2)作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。
(3)提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
(4)稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
三、二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响
1．原理
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
2．应用
在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
四、水对细胞呼吸的影响
1．原理
(1)间接影响：许多生化反应需要在水中才能进行，自由水含量升高，细胞呼吸加快。
(2)直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。
2．应用
(1)抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，更有利于储存。
(2)促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。
水果、蔬菜和种子储存条件有何不同？(必修1 P95“思考·讨论”)
提示：水果、蔬菜需要低温(零上)、低氧、高CO2浓度、适宜水分条件下储存；种子需要低温、低氧、高CO2浓度、干燥条件储存。
1．同一叶片在不同生长发育时期，其细胞呼吸速率有差异。 (√)
2．严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。 (×)
提示：无氧环境中，细胞无氧呼吸消耗的有机物较多。
3．粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。 (×)
提示：粮食种子应储藏在干燥环境中。
4．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量。 (√)
5．破伤风杆菌易在锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。 (√)
6．剧烈运动时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。 (×)
提示：剧烈运动时，肌细胞主要进行有氧呼吸。
1．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是____________________
_____________________________________________________________________。
提示：密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
2．松土能增进肥效的道理是___________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：松土能促进植物根细胞的细胞呼吸，促进根对土壤中矿质元素的吸收
1．内部因素对细胞呼吸的影响
2．温度对细胞呼吸的影响曲线
(1)a点为该酶的最适温度，细胞呼吸速率最快。
(2)温度低于a点时，随温度降低，酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
(3)温度高于a点时，随温度升高，酶活性下降，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
3．O2浓度对细胞呼吸的影响曲线(细胞呼吸以糖类为底物)
(1)A点时，O2浓度为零，细胞进行无氧呼吸。
(2)O2浓度为0～10%时，随O2浓度的升高，无氧呼吸速率减慢；O2浓度为10%时，无氧呼吸停止。
(3)O2浓度在0～20%时，随O2浓度升高，有氧呼吸速率逐渐增强。
(4)随O2浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。
(5)O2浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。
为研究温度的变化对贮藏器官呼吸作用的影响，研究人员以马铃薯块茎为材料，进行了如下实验：
实验一：将两组相同的马铃薯块茎，分别置于低温(4 ℃)和室温(22 ℃)条件下贮藏10天，发现低温组块茎中淀粉酶含量显著高于室温组。
实验二：将马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃后，再回到20 ℃环境中，测定CO2的释放速率的变化，结果如图所示。
(1)当马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃环境中，CO2的释放速率下降，其原因是什么？
(2)当马铃薯块茎重新移回到20 ℃环境中，与之前20 ℃环境相比，CO2的释放速率明显升高。综合上述实验，如何解释这一现象。
提示：(1)温度降低导致酶的活性下降，呼吸作用产生的CO2减少。
(2)在0 ℃环境中淀粉酶含量增加，催化淀粉水解生成的还原糖增加，为之后20 ℃条件下呼吸作用提供更多的底物，呼吸作用较之前20 ℃时强。
考查环境因素对细胞呼吸的影响
1．(2022·江苏南京一模)种子库在适当的低温下保存植物的种子。入库保存前需对种子进行清洗、干燥等处理，然后密封包装存入－18 ℃的冷库。下列有关叙述正确的是( )
A．入库前干燥处理主要是除去大量的结合水
B．冷库中－18 ℃的低温会造成种子细胞中呼吸酶变性失活
C．密封包装袋中需要充入充足的氧气，以维持种子的活性
D．建立种子库可以保存濒危生物的种子，保护生物多样性
D [自由水与代谢的强弱有关，入库前干燥处理主要是除去大量的自由水，降低细胞呼吸，以利于储存，A错误；冷库中－18 ℃的低温通过抑制酶的活性来降低呼吸速率，不会破坏酶的空间结构，不会变性失活，B错误；密封包装袋中需要降低氧气浓度，减弱细胞呼吸，以利于种子的保存，C错误；建立种子库可以保存濒危生物的种子，防止生物灭绝，保护生物多样性，D正确。]
2．(2022·湖北黄冈高三调研)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法：“极熟时，全房折取，于屋下作荫坑，坑内近地，凿壁为孔，插枝于孔中，还筑孔使坚，屋子置土覆之，经冬不异也。”目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)，延长了果蔬保鲜时间，增加了农民收益。下列有关叙述错误的是( )
A．荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到抑制
C．气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D．气调冷藏库配备的气体过滤装置可及时调整气体的浓度及比例，延长果蔬保鲜时间
B [荫坑和气调冷藏库环境里温度低、缺氧，抑制了细胞的呼吸作用，进而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解，A正确；荫坑和气调冷藏库环境里温度低，抑制了酶的活性，故有氧呼吸的第一、二阶段的酶促反应也会受到抑制，B错误；气调冷藏库环境里温度低，可以降低细胞呼吸过程中相关酶的活性，C正确；气调冷藏库配备的气体过滤装置可及时调整气体的浓度及比例，延长果蔬保鲜时间，D正确。]
细胞呼吸原理的应用
3．(2021·湖南选择性考试)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( )
A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失，降低呼吸速率，起到保鲜作用
B [早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，目的是给种子的细胞呼吸过程提供有利条件，即水分、适宜的温度和氧气，A正确；农作物种子入库贮藏时，为延长贮藏时间，应在零上低温、低氧条件下贮藏，种子无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用，B错误；油料作物细胞中脂肪等含量较高，H元素含量较高，细胞呼吸时需要更多的氧气，因此油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失，降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗，能起到保鲜作用，D正确。]
4．(2022·湖北武汉调研)甘薯(又称“红薯”“苕”等)在明代嘉靖年间传入我国，至万历年间，劳动人民在生产实践中就总结出了贮藏甘薯的要领。《农政全书》指出“藏种之难，一惧湿，一惧冻”，“欲避冰冻，莫如窖藏”。下列叙述正确的是( )
A．在潮湿环境中，病毒和细菌容易在甘薯细胞表面繁殖，进而侵染甘薯，造成伤害
B．甘薯细胞的结合水含量高，低温条件下细胞液容易结冰而使细胞产生机械性伤害
C．窖藏过程中，甘薯呼吸作用释放的能量大部分转化为热能，可影响窖室内的温度
D．窖藏过程中，窖室内保持严格的无氧环境，甘薯呼吸作用消耗的有机物的量最少
C [病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞内才能进行生长繁殖，A错误；甘薯细胞的结合水含量高，低温条件下细胞液不容易结冰，B错误；细胞呼吸释放的能量大部分转化为热能，小部分用于合成ATP，释放的能量会影响窖室内的温度，C正确；由于在有氧条件下无氧呼吸受抑制，因此无氧条件下细胞呼吸较低氧条件下旺盛，故严格的无氧环境不利于甘薯保鲜，D错误。]
考点3 细胞呼吸的相关实验
探究酵母菌的细胞呼吸方式
1．实验原理
2．实验步骤
(1)配制酵母菌培养液：酵母菌＋质量分数为5%的葡萄糖溶液，分别装入A、B两锥形瓶中。
(2)设计对比实验
①甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是去除空气中的CO2。
②乙组中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽瓶中原有的氧气。
③CO2检测：观察两组装置中澄清石灰水的变化。
④酒精检测：取A、B瓶中滤液各2 mL分别注入两支干净的试管中，向两试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，并轻轻振荡，使它们混合均匀，观察试管中溶液的颜色变化。
(3)实验现象
条件 澄清石灰水的变化 两试管的变化
甲组 变浑浊快 无变化
乙组 变浑浊慢 出现灰绿色
(4)实验结论
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
②在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下产生酒精，还产生少量的CO2。
1．在检测酒精的实验中，要将酵母菌培养时间适当延长，原因是什么？(必修1 P91～92“探究·实践”)
提示：因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。
2．对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有________(填序号)。(必修1 P92“科学方法”)
①探究酵母菌细胞呼吸的方式 ②鲁宾和卡门的同位素标记法实验 ③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验 ④比较过氧化氢在不同条件下的分解实验
提示：①②③
1．在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。 (×)
提示：应该是由橙色变成灰绿色。
2．检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。 (√)
3．在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。 (×)
提示：应各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支试管中，加酸性的重铬酸钾溶液检测。
4．在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的变浑浊快慢判断细胞呼吸的方式。 (√)
1．在测定细胞呼吸速率的实验中，如果实验材料为绿色植物，实验装置应怎样处理？目的是什么？__________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：实验装置应遮光(黑暗)处理。目的是排除光合作用的影响
2．在测定细胞呼吸速率的实验中，如果实验材料是植物的种子，常对实验装置和种子进行消毒处理，目的是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：排除微生物的呼吸作用对实验结果的影响
1．细胞呼吸速率的测定
(1)实验装置
(2)实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。
(3)误差的校正
为排除温度、气压等无关变量的干扰，可设置对照装置。对照装置与上述装置相比，不同点是用等量的死亡的种子代替萌发的小麦种子，其余均相同。
2．细胞呼吸方式的实验探究
(1)实验装置(以萌发种子为例)
(2)实验原理
①装置一中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2，着色液滴移动的距离代表萌发种子细胞呼吸吸收O2的量。
②装置二中着色液滴移动的距离代表萌发种子细胞呼吸产生CO2的量与吸收O2量的差值。
(3)实验现象和结论
实验现象 结论
装置一液滴 装置二液滴
不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。
(1)本实验的自变量是什么？石蜡(油)的作用是什么？空气泵进入乙的空气有什么要求？
(2)实验的因变量是什么？检测的结果是什么？
(3)实验的无关变量有哪些？
提示：(1)自变量是氧气的有无。石蜡(油)的作用是将液体与空气隔绝。空气泵进入乙的空气应除去CO2。
(2)实验的因变量是乙、丙中产生CO2的多少。检测的结果是甲中石灰水变浑浊快，乙中石灰水变浑浊慢。
(3)实验的无关变量有酵母菌和葡萄糖溶液的量、温度等环境因素。
探究酵母菌细胞呼吸方式的教材实验
1．下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述，正确的是( )
A．选择酵母菌为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培养
B．通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的呼吸方式
C．将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D．实验的因变量是澄清石灰水是否变浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化
C [在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌具有兼性厌氧且易于培养的特点，但它不是自养型微生物，A错误；在该实验中所设置的有氧组和无氧组都是实验组，是为了相互对比，易于判断酵母菌的呼吸方式，B错误；为了保证实验结果的准确性，将进气管、排气管与锥形瓶连接后通常需要进行气密性检查，确保不漏气，C正确；本实验的因变量是酵母菌CO2产生的快慢和是否有酒精生成，D错误。]
2．(2021·广东选择性考试改编)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图)。下列叙述正确的是( )
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C．用台盼蓝染色后，染成蓝色的为活酵母菌
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
D [检测乙醇的生成，应取甲瓶中的滤液2 mL注入试管中，再向试管中加入0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B错误；由于细胞膜具有选择透过性，被染成蓝色的为死酵母菌，C错误；乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量是一定的，因此实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。]
考查探究细胞呼吸方式的拓展实验
3．(2023·广东茂名检测)如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。在一次测量种子呼吸强度的实验中，实验开始时U形管左侧与右侧的液面相平，然后每隔半小时利用标尺量出右侧管内的液面高度，以下关于该实验的分析正确的是( )
A．为排除物理因素对实验的影响，必须用等量清水代替氢氧化钾溶液作对照
B．此实验的目的是测定种子萌发时有氧呼吸及无氧呼吸的速率
C．一定时间后右侧液面高度不再变化说明种子细胞呼吸完全停止
D．实验所用种子应先进行消毒处理
D [最好是用等量浸泡过的死种子代替装置中的活种子设置对照组，A错误；种子有氧呼吸吸收氧气，释放二氧化碳，二氧化碳被氢氧化钾浓溶液吸收，右侧液面升高，所以可以测定有氧呼吸速率，无氧呼吸不吸收氧气，释放的二氧化碳被氢氧化钾浓溶液吸收，液面不发生变化，所以不能测定无氧呼吸速率，B错误；一段时间后右侧液面高度不再变化，说明种子有氧呼吸完全停止，但是无氧呼吸仍在进行，无氧呼吸释放的二氧化碳被氢氧化钾浓溶液吸收，不会导致液面变化，C错误；为了排除微生物呼吸作用对实验结果的影响，需要先进行消毒处理，D正确。]
(教师用书独具)
(2022·湖北黄冈高三调研)关于探究酵母菌细胞呼吸方式的实验，下列相关叙述正确的是( )
A B
C D E
A．装置A中有充足的氧气，装置D中保持无氧状态
B．装置A、B组成对照组，装置C、D、E组成实验组
C．一段时间后，从装置A中取出一部分液体可使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色
D．若将装置B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后装置B中的溶液先变浑浊
C [装置A中的石蜡油具有隔绝空气的作用，因此溶液中保持无氧或缺氧状态；装置C中产生的氧气能通入装置D，因此装置D中有充足的氧气，A错误。本实验目的是探究酵母菌细胞的呼吸方式，则应是装置A的无氧呼吸和装置D的有氧呼吸形成对照，两者均为实验组，B错误。装置A中酵母菌进行的是无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳，其中酒精可使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，C正确。装置A中酵母菌进行的是无氧呼吸，装置D中酵母菌进行的是有氧呼吸，由于消耗等量葡萄糖时，有氧呼吸释放的二氧化碳多于无氧呼吸，因此若将装置B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后装置E中的溶液先变浑浊，D错误。]
1．核心概念
(1)(必修1 P93)有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
(2)(必修1 P94)酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。
(3)(必修1 P94)细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。2．结论语句
(1)(必修1 P92)有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
(2)(必修1 P94)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。
(3)(必修1 P94)细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。
1．(2022·广东选择性考试)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中，30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是( )
A．该反应需要在光下进行
B．TTF可在细胞质基质中生成
C．TTF生成量与保温时间无关
D．不能用红色深浅判断种子活力高低
B [大豆种子充分吸水胀大，此时子叶未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行，A错误；细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H]，TTF可在细胞质基质中生成，B正确；保温时间较长时，较多的TTC进入活细胞，生成较多的TTF，C错误；相同时间内，种胚出现的红色越深，说明种胚代谢旺盛，据此可判断种子活力的高低，D错误。]
2．(2022·全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是( )
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
C [有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段场所是线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要O2的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。]
3．(2022·北京等级考)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内( )
A．消耗的ATP不变
B．无氧呼吸增强
C．所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D．骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
B [滑雪过程中，受训者耗能增多，故消耗的ATP增多，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，B正确；分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，C错误；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP不会增多，D错误。]
4．(2022·河北选择性考试)关于呼吸作用的叙述，正确的是( )
A．酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
B．种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C．有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D．通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾溶液和浓硫酸后变为灰绿色
B [能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是二氧化碳，酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳，A错误；种子萌发时，种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解，可为新器官的发育提供原料和能量，B正确；有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，C错误；酸性的重铬酸钾可用于检测酒精，两者反应呈灰绿色，而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾溶液和浓硫酸后不会变为灰绿色，D错误。]
5．(2022·江苏选择性考试)下列关于细胞代谢的叙述正确的是( )
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
B [光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但进行有氧呼吸，此外，其还可以通过光合作用产生ATP，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。]
(教师用书独具)
1．(2021·福建选择性考试)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”(实验Ⅰ)和“培养液中酵母菌种群数量的变化”(实验Ⅱ)的叙述，正确的是( )
A．实验Ⅰ、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析
B．实验Ⅰ、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO2
C．实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊
D．实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室
C [实验Ⅰ不需要将实验结果转化为数学模型进行分析，可以根据澄清石灰水变浑浊的情况判断酵母菌细胞呼吸的方式，A错误；实验Ⅱ中CO2不是影响种群数量变化的因素，不会干扰实验结果，所以不需要通气前用NaOH去除空气中的CO2，B错误；实验Ⅰ中，酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产物中都有CO2，所以都能使澄清石灰水变浑浊，C正确；实验Ⅱ中，用血细胞计数板对酵母菌计数时，应先放置盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液从边缘处自行渗入计数室，再吸去多余培养液，最后进行计数，D错误。]
2．(2022·山东等级考改编)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促进ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法不正确的是( )
A．4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
A [与25 ℃时相比，4 ℃时耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给O2，说明电子传递未受阻，A错误；与25 ℃时相比，短时间低温4 ℃处理后ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经过ATP合酶返回线粒体基质中，会导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，ATP合成减少，D正确。]
课时分层作业(八) 细胞呼吸的原理和应用
1．(2022·浙江6月选考)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C．梨果肉细胞无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
B [剧烈运动时人体可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸，A正确；制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理，乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2产生，B错误；梨果肉细胞无氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用于合成ATP，C正确；酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理，故发酵过程中通入O2会导致其无氧呼吸受抑制而影响乙醇的生成量，D正确。]
2．(2022·山东新泰一中检测)下列有关人体细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的叙述中，正确的是( )
A．无氧呼吸时，葡萄糖中能量的主要去向是以热能形式散失
B．剧烈运动时，人体产生的CO2来自细胞质基质和线粒体基质
C．用18O标记葡萄糖，在生成的水中检测不到18O
D．无氧呼吸过程中有[H]积累，有氧呼吸过程中没有[H]积累
C [无氧呼吸时，葡萄糖中的能量主要去向是储存在不彻底的分解产物——有机物中，如酒精，A错误；骨骼肌细胞无氧呼吸产生乳酸，其产生的CO2只能来自有氧呼吸，场所是线粒体基质，故剧烈运动时，人体产生的CO2来自线粒体基质，B错误；用18O标记葡萄糖，产物二氧化碳中能检测到放射性，水中检测不到放射性，C正确；人体细胞无氧呼吸过程和有氧呼吸过程中均无[H]的积累，D错误。]
3．(2022·重庆巴蜀中学检测)如图为探究酵母菌细胞呼吸方式的示意图，下列相关叙述错误的是( )
A．如果试剂甲是溴麝香草酚蓝溶液，现象Ⅰ是由蓝变黄再变绿
B．条件Y下，线粒体利用丙酮酸的速率与其周围的O2浓度有关
C．相同的葡萄糖在条件X下生成的ATP较少，原因是大部分能量留存在物质b中
D．该探究实验中运用的科学方法是设置对比实验
A [如果试剂甲是溴麝香草酚蓝溶液，现象Ⅰ是由蓝变绿再变黄，A错误；由题意分析可知，条件Y为有氧条件，线粒体是有氧呼吸的主要场所，其利用丙酮酸的速率与其周围的O2浓度有关，B正确；在条件X(无氧条件)下，细胞进行无氧呼吸，葡萄糖中大部分能量仍储存在未彻底分解的物质b(酒精)中，释放出的能量大部分以热能的形式散失，C正确；该探究实验中运用的科学方法是设置对比实验，即有氧和无氧形成对比，D正确。]
4．(2022·潍坊临朐一中检测)下图为某一类型无氧呼吸过程中物质和能量变化的简图。下列相关说法正确的是( )
A．图示过程是马拉松长跑时所需能量的主要来源
B．无氧呼吸第一阶段葡萄糖分解产生的能量全部储存于ATP中
C．丙酮酸变为乳酸的过程没有中间产物，故不需要酶催化
D．细胞代谢中的物质代谢总要伴随着能量代谢
D [马拉松长跑时所需能量的主要来源是有氧呼吸，其间会伴随着无氧呼吸的进行，A错误；无氧呼吸第一阶段葡萄糖分解产生的能量少部分储存于ATP中，大部分以热能的形式散失，B错误；无氧呼吸中在不同酶的催化下，丙酮酸转化为酒精和二氧化碳或乳酸，故丙酮酸变为乳酸的过程，需要酶催化，C错误；物质是能量的载体，能量是物质循环的动力，故细胞代谢中的物质代谢总要伴随着能量代谢，D正确。]
5．下面三个装置可用于研究萌发种子的呼吸作用方式及其产物，有关分析错误的是( )
甲 乙 丙
A．甲装置可用于探究呼吸作用是否释放热量
B．乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸
C．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2
D．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验
B [甲装置中含有温度计，可用于探究呼吸作用是否产生热量，A正确；乙装置中NaOH溶液可吸收呼吸作用产生的CO2，则有色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗O2的量，因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行有氧呼吸，但不能说明种子萌发只进行有氧呼吸，B错误；丙装置中澄清石灰水可检测CO2，因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2，C正确；微生物也会进行呼吸作用，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D正确。]
6．(2021·河北衡水中学检测)在自然界中，洪水、灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。不同植物品种对低氧胁迫的耐受能力不同，研究人员采用无土栽培的方法，研究了低氧胁迫对两个黄瓜品种(A、B)根系细胞呼吸的影响，测得第6天时根系中丙酮酸和酒精含量，结果如表所示。
(1)黄瓜细胞产生的丙酮酸转变为酒精的过程________(填“能”或“不能”)生成ATP。
(2)由表中信息可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞的呼吸方式为_______________，低氧胁迫下，黄瓜________受阻。
(3)实验结果表明，低氧胁迫条件下，催化丙酮酸转变为酒精的酶活性更高的最可能是品种________。
(4)长期处于低氧胁迫条件下，植物吸收无机盐的能力下降，根系可能变黑、腐烂的原因分别是__________________________________和____________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)在无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中，不释放能量，不能生成ATP。(2)由表中信息可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞产生了酒精，说明其呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸，低氧胁迫下，酒精产量升高，说明有氧呼吸受阻，黄瓜根系通过加强无氧呼吸来提供能量。(3)实验结果表明，低氧胁迫条件下，品种A根细胞中丙酮酸增加量小于品种B，酒精增加量大于品种B，说明品种A根细胞中丙酮酸更多的转变为酒精。(4)长期处于低氧胁迫条件下，无氧呼吸产生的能量减少，影响主动运输过程，植物吸收无机盐的能力下降；无氧呼吸产生的酒精对根细胞产生毒害作用，根系可能变黑、腐烂。
[答案] (1)不能 (2)有氧呼吸与无氧呼吸 有氧呼吸 (3)A (4)无氧呼吸产生的能量少，影响主动运输过程 无氧呼吸产生的酒精对根细胞产生毒害作用
7．(2022·湖南长郡中学期中)体育运动大体可以分为有氧运动和无氧运动。有氧运动过程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如慢跑。无氧运动过程中骨骼肌除进行有氧呼吸外，还会进行无氧呼吸，如短跑等。有氧运动能够增强心肺功能，提高肌肉的耐力，还能增加胰岛素敏感性，预防糖尿病的发生。无氧运动能够增加肌肉体积，增强肌肉力量。如图为有氧呼吸的某个阶段示意图。回答下列问题：
(1)人体短跑时，产生的CO2具体部位是____________。而人体在慢跑时，消耗的O2在细胞呼吸中的用途是___________________。
(2)据图可知，H＋沿着线粒体内膜上的ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动某物质(A)合成ATP，则A为________。有的减肥药物能够增加线粒体内膜对H＋的通透性，使得H＋回渗到线粒体基质，推动ATP合成酶生成的ATP量减少，该药物能够加快体内有机物的消耗，但会严重危害健康，具体危害是____
_____________________________________________________________________。
(3)有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化产生的，与无氧呼吸相比，从能量的角度分析，有氧呼吸能________________________________________________，
其在进化地位上更为高等。
(4)为判断不同运动强度(高运动强度、中运动强度、低运动强度)下细胞呼吸的方式，请写出大体实验思路：_____________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)人体短跑时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，但只在有氧呼吸的第二个阶段产生CO2，其场所是线粒体基质。人体在慢跑时，消耗的O2用于有氧呼吸的第三个阶段与[H]结合生成水，并释放大量能量。
(2)据图可知，A在ATP合成酶的作用下合成ATP，据此推断，物质A为ADP和Pi。ATP合成酶生成的ATP量减少，导致细胞供能不足；细胞合成ATP减少，会导致体温过高。
(3)与无氧呼吸相比，有氧呼吸能更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用。
(4)若判断人体是否进行有氧呼吸，观测指标为O2的消耗速率；若判断细胞是否进行无氧呼吸，观测指标为血浆中乳酸含量。
[答案] (1)线粒体基质 与[H]结合生成水(并释放大量能量) (2)ADP和Pi 导致细胞供能不足和体温过高(写出其中一点即可) (3)更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用(关键词：更充分，有机物中的能量) (4)将同一个体分别在三种不同运动强度(高、中、低)下运动相同一段时间后，测定不同运动强度下的O2消耗速率和血浆中乳酸含量
8．(2022·山东潍坊五县联考)人乳腺细胞(M)和乳腺癌细胞(Mc)葡萄糖摄取情况如图甲所示，用特异性作用于线粒体内膜的呼吸酶抑制剂分别处理M和Mc，与对照组(未用抑制剂处理)细胞数的比例如图乙所示。下列说法正确的是( )
图甲 图乙
A．Mc细胞膜上糖蛋白的数量多于M细胞
B．实验组Mc细胞呼吸产生乳酸的速率高于M细胞
C．Mc细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量少于M细胞
D．该呼吸酶抑制剂在细胞有氧呼吸第二阶段起作用
B [癌细胞的特征之一是细胞膜上的糖蛋白减少，所以Mc细胞膜上糖蛋白的数量少于M细胞，A错误；根据题图可知，呼吸酶抑制剂对人乳腺细胞的抑制作用更大，而对乳腺癌细胞的抑制作用较小，且呼吸酶抑制剂作用于线粒体内膜，说明呼吸酶抑制剂抑制的是有氧呼吸，进而说明乳腺癌细胞可以更多地利用无氧呼吸供能，因此实验组Mc细胞呼吸产生乳酸的速率高于M细胞，B正确；图甲显示乳腺癌细胞(Mc)每天摄取葡萄糖的量多于人乳腺细胞(M)，说明Mc细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量多于M细胞，C错误；该呼吸酶抑制剂作用于线粒体内膜，说明其在细胞有氧呼吸第三阶段起作用，D错误。]
9．(2023·广东六校联考)某实验小组为探究细胞中ROCK1(一种蛋白激酶基因)过度表达对细胞呼吸的影响，通过对体外培养的成肌细胞中加入不同物质检测细胞耗氧率(OCR，可一定程度地反映细胞呼吸情况)，设置对照组：AD GFP组，实验组：AD ROCK1(ROCK1过度表达)。两组进行实验，实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
注：寡霉素：ATP合酶抑制剂；FCCP：作用于线粒体内膜，线粒体解偶联剂，不能产生ATP；抗霉素A：呼吸链抑制剂，完全阻止线粒体耗氧。
A．加入寡霉素后，OCR降低值代表机体用于ATP合成的耗氧量
B．FCCP的加入使细胞耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放
C．ROCK1过度表达只增加细胞的基础呼吸，而不增加ATP的产生量
D．成肌细胞加入抗霉素A后只能进行无氧呼吸，无法产生[H]和CO2
A [图中0～17 min，加入寡霉素前可代表细胞的正常耗氧率，寡霉素是ATP合酶抑制剂，加入寡霉素后，OCR值降低，故OCR降低值代表细胞用于ATP合成的耗氧量，间接反映细胞此时的ATP产量，A正确；FCCP作用于线粒体内膜，大量耗氧，不能产生 ATP，故 FCCP 的加入使细胞耗氧量增加，线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，而细胞质基质和线粒体基质中的能量还可储存在 ATP中，B错误；ROCK1 过度表达不仅增加细胞的基础呼吸，而且也增加细胞 ATP 的产生，C错误；成肌细胞加入抗霉素A后，阻止了线粒体耗氧，无法产生ATP，但细胞质基质中进行的反应不受影响，能产生[H], D错误。]
10．(2023·广东广州检测)某研究小组为验证酵母菌细胞呼吸发生的场所，将部分酵母菌破碎并离心处理，得到只含有细胞质基质的上清液和只含有细胞器的沉淀物两部分，并进行如下实验。下列叙述错误的是( )
试管 细胞物质 培养条件 结果检测
甲 只含有酵母菌细胞质基质的上清液 加入等量、等浓度的葡萄糖溶液，向其中乙、丙试管中通入氧气 澄清石灰水变浑浊
乙 只含有酵母菌细胞器的沉淀物 澄清石灰水无变化
丙 未离心的酵母菌培养液 澄清石灰水变浑浊
A．试管甲中可以发生无氧呼吸的全过程
B．此实验可以说明葡萄糖不能进入线粒体参与反应
C．试管丙中既有水的消耗也有水的生成
D．试管甲与试管丙中释放能量的反应相同
D [试管甲中的物质为只含有酵母菌细胞质基质的上清液，而在细胞质基质中可发生无氧呼吸的全过程，产生酒精和CO2，A项正确；试管乙中的物质为只含有酵母菌细胞器的沉淀物，结果检测澄清石灰水无变化，可知不产生CO2，而试管甲和试管丙都能产生CO2，说明葡萄糖不能进入线粒体参与反应，B项正确；试管丙可进行有氧呼吸的全过程，在有氧呼吸第二阶段有水的消耗，第三阶段有水的生成，C项正确；试管甲中可进行无氧呼吸的全过程，仅在第一阶段释放少量能量，试管丙中的物质为未离心的酵母菌培养液，可进行有氧呼吸的全过程，三个阶段均释放能量，D 项错误。]
11．(2022·山东新泰一中检测)某课题小组同学利用如图1所示装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。实验开始时，利用调节螺旋将U形管右侧液面高度调至参考点后，关闭三通活栓。实验中定时记录右侧液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。取甲、乙两套该装置设计实验。
图1
图2
装置 反应瓶内加入的材料 中心小杯内加入的材料 液面高度变化的含义
甲 酵母菌培养液1 mL＋适量葡萄糖溶液 适量NaOH溶液 ①
乙 酵母菌培养液1 mL＋等量葡萄糖溶液 等量蒸馏水 细胞呼吸时CO2的释放量与O2吸收量的差值
(1)①表示的含义_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)将甲、乙装置均置于28 ℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性)，60 min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置U形管右侧液面将________，乙装置U形管右侧液面将________。
(3)若图2中YZ∶ZX＝4∶1，则对应O2浓度下有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗量的________，图2中无氧呼吸强度降为0的点对应的O2浓度是________。
(4)在O2浓度为J点对应浓度前，限制呼吸作用CO2释放量的主要因素是________。
(5)若图2中EL＝LH，则说明O2浓度为H点对应浓度时，有氧呼吸和无氧呼吸____________相等。
[解析] (1)根据甲装置中所放的材料、试剂可以判断，反应瓶中细胞呼吸释放的CO2被NaOH溶液吸收，同时消耗O2，所以液面高度变化的含义是细胞呼吸时氧气吸收量。(2)将甲、乙装置均置于28 ℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性)，60 min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置反应瓶中由于CO2被NaOH溶液吸收，导致气压降低，所以U形管右侧液面将上升；乙装置反应瓶中由于无氧呼吸不消耗O2，同时产生的CO2不能被蒸馏水吸收，导致气压上升，所以U形管右侧液面将下降。(3)若图2中YZ∶ZX为4∶1，由图可知，YZ为无氧呼吸释放的CO2的量，设为4a，ZX为有氧呼吸释放的CO2的量，设为a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为1/6a，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为2a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的1/6a÷(2a＋1/6a) ＝1/13。由图可知，无氧呼吸强度降为0的起点，其O2浓度是I点对应的浓度。(4)在O2浓度为J点对应浓度前，限制呼吸作用CO2释放量的主要因素是O2浓度。(5)若图2中EL＝LH，则说明O2浓度为H点对应浓度时，有氧呼吸和无氧呼吸CO2释放量相等。
[答案] (1)细胞呼吸时O2吸收量 (2)上升 下降 (3)1/13 I点对应的浓度 (4)O2浓度 (5)CO2释放量
(教师用书独具)
1．(2022·重庆巴蜀中学检测)双氯芬酸是一种全球性环境污染物。研究发现，双氯芬酸对伞藻(一种单细胞绿藻)有氧呼吸的三个阶段均有抑制作用。下列叙述错误的是( )
A．伞藻单个细胞就能完成各种生命活动
B．伞藻有氧呼吸的三个阶段均会释放出能量
C．双氯芬酸污染对伞藻的无氧呼吸不产生影响
D．双氯芬酸污染对伞藻吸收无机盐能力产生影响
C [单细胞生物单个细胞就能完成各种生命活动，伞藻是单细胞绿藻，单个细胞也能完成各项生命活动，A正确；伞藻有氧呼吸的三个阶段均会释放出能量，合成ATP，B正确；双氯芬酸污染对伞藻有氧呼吸各阶段均产生影响，而有氧呼吸与无氧呼吸第一阶段相同，因此对无氧呼吸也会产生影响，C错误；双氯芬酸污染对伞藻有氧呼吸产生影响，ATP产生受影响，进而对主动运输吸收无机盐的能力产生影响，D正确。]
2．(2022·湖北七市联考)《齐民要术》记载：“世人云：‘米过酒甜’此乃不解法候(法候：方法)。酒冷沸(沸：起泡)止，米有不消者，便是曲(酒曲)势尽。”下列叙述错误的是( )
A．“米过酒甜”是因为米中糖类物质过量，发酵停止时仍未完全消耗
B．酿酒中期起泡现象是微生物无氧呼吸产生的CO2释放形成的
C．“酒冷沸止”说明酵母菌的代谢过程逐渐停止
D．“曲势尽”的原因可能是发酵过程pH升高或营养物质含量下降
D [酿造米酒的原料富含糖类，“米过酒甜”是因为米中有糖类物质未被完全消耗，A正确；起泡是由于微生物进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，酿酒过程主要是无氧呼吸产生的，B正确；“酒冷沸止”说明酵母菌的代谢产热和释放CO2过程逐渐停止，C正确；微生物无氧呼吸会产生CO2，导致发酵液pH降低，“曲势尽”的原因可能是发酵过程pH降低或发酵液中酒精含量升高，D错误。]
3．(2022·江苏南京一模)某小组探究酵母菌和乳酸菌的呼吸方式，实验装置如下图所示。①～③装置中溴麝香草酚蓝(BTB)溶液的最终颜色依次是( )
A．黄色、黄色、蓝色 B．黄色、蓝色、蓝色
C．蓝色、黄色、蓝色 D．蓝色、黄色、黄色
A [①和②装置中的酵母菌分别进行了有氧呼吸和无氧呼吸，都有CO2的产生，所以都能使溴麝香草酚蓝溶液变为黄色，③装置中的乳酸菌进行无氧呼吸没有CO2的产生，所以溴麝香草酚蓝溶液最终颜色为蓝色，综上所述，A正确。]
4．(2023·广东惠州联考)金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天，肌细胞和其他组织细胞中无氧呼吸的产物不同。如图表示金鱼缺氧状态下，细胞中的部分代谢途径，下列相关叙述正确的是( )
A．过程②需要O2的参与，产生的“物质X”是丙酮酸
B．过程①②③⑤均有能量释放，大部分用于合成ATP
C．过程③⑤无氧呼吸产物不同，其根本原因是细胞中基因的种类不同
D．在肌细胞中将乳酸转化成酒精并排出能防止乳酸中毒
D [过程②为细胞呼吸第一阶段，不需要O2参与，“物质X”是丙酮酸，A错误；过程①②均有能量释放，少部分用于合成ATP，过程③⑤是无氧呼吸第二阶段，不产生ATP，B错误；过程③⑤无氧呼吸产物不同，其根本原因是基因的选择性表达，C错误；由图可知，乳酸在肌细胞中转化为酒精并通过鳃血管排出，能防止乳酸积累导致乳酸中毒，D正确。]
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