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专题五 细胞呼吸
考点1有氧呼吸与无氧呼吸的过程
一、单选题
1.(2023·天津·高考真题)衣原体是一类原核寄生生物,缺乏细胞呼吸相关酶,不能产生自身生命活动所需能量,因此需从寄主吸收( )
A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
2.(2023·广东·高考真题)在游泳过程中,参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是( )
A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸
C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳
3.(2024·广东·高考真题)研究发现,敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中,线粒体出现碎片化现象,且数量减少。下列分析错误的是( )
A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下,WT 比△sqr的生长速度快
D.无氧条件下,WT 比△sqr产生更多的ATP
4.(2023·湖南·高考真题)关于细胞结构与功能,下列叙述错误的是( )
A.细胞骨架被破坏,将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动
B.核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分,与核糖体的形成有关
C.线粒体内膜含有丰富的酶,是有氧呼吸生成CO2的场所
D.内质网是一种膜性管道系统,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道
5.(2023·全国·高考真题)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
6.(2023·浙江·高考真题)为探究酵母菌的细胞呼吸方式,可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述,正确的是( )
A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
B.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
C.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
D.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
7.(2022·北京·高考真题)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,结果如下图。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
8.(2024·安徽·高考真题)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中 ATP减少时,ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.在细胞质基质中,PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中 AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快
9.(2022·山东·高考真题)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
10.(2021·浙江·高考真题)需氧呼吸必须有氧的参加,此过程中氧的作用是( )
A.在细胞溶胶中,参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应,生成 CO2
C.进入柠檬酸循环,形成少量 ATP
D.电子传递链中,接受氢和电子生成H2O
11.(2021·全国·高考真题)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是( )
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
12.(2021·全国·高考真题)植物在生长发育过程中,需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述,错误的是( )
A.根系吸收的水有利于植物保持固有姿态
B.结合水是植物细胞结构的重要组成成分
C.细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水
D.自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动
13.(2021·浙江·高考真题)下图为植物细胞质膜中H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是( )
A.H+转运过程中H+-ATP酶不发生形变
B.该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差
C.抑制细胞呼吸不影响H+的转运速率
D.线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程
14.(2022·重庆·高考真题)从如图中选取装置,用于探究酵母菌细胞呼吸方式,正确的组合是( )
注:箭头表示气流方向
A.⑤→⑧→⑦和⑥→③ B.⑧→①→③和②→③
C.⑤→⑧→③和④→⑦ D.⑧→⑤→③和⑥→⑦
15.(2022·江苏·高考真题)下列有关实验方法的描述合理的是( )
A.将一定量胡萝卜切碎,加适量水、石英砂,充分研磨,过滤,获取胡萝卜素提取液
B.适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑藻叶装片,可先后观察到细胞质流动与质壁分离现象
C.检测样品中的蛋白质时,须加热使双缩脲试剂与蛋白质发生显色反应
D.用溴麝香草酚蓝水溶液检测发酵液中酒精含量的多少,可判断酵母菌的呼吸方式
16.(2021·广东·高考真题)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.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
17.(2020·全国·高考真题)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
二、多选题
18.(2022·山东·高考真题)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使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
考点2影响细胞呼吸的因素及其应用
一、单选题
1.(2021·湖南·高考真题)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
2.(2022·海南·高考真题)种子萌发过程中,储藏的淀粉、蛋白质等物质在酶的催化下生成简单有机物,为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列有关叙述错误的是( )
A.种子的萌发受水分、温度和氧气等因素的影响
B.种子萌发过程中呼吸作用增强,储藏的有机物的量减少
C.干燥条件下种子不萌发,主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活
D.种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后,显微镜下观察到橘黄色颗粒,说明该种子含有脂肪
3.(2022·广东·高考真题)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
4.(2024·甘肃·高考真题)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是( )
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
5.(2023·湖南·高考真题)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是( )
A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长
B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖
C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利
D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
6.(2022·浙江·高考真题)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.梨果肉细胞厌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
二、多选题
7.(2024·山东·高考真题)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )
A.p点为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
8.(2021·河北·高考真题)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。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。下列叙述正确的是( )
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及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间
9.(2023·山东·高考真题)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是( )
A.甲曲线表示O2吸收量
B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
三、非选择题
10.(2024·贵州·高考真题)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题。
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 ;参与有氧呼吸的酶是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是 ;水淹第3d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的 倍。
(3)若水淹3d后排水、作物长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是 (答出2点即可)。
11.(2022·全国·高考真题)农业生产中,农作物生长所需的氮素可以的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。
(1)由图可判断进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是 。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收速率不再增加,推测其原因是 。
(3)作物甲和作物乙各自在最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断依据是 。
(4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物对的吸收利用,可以采取的措施是 。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
考点1有氧呼吸与无氧呼吸的过程
1.D
【分析】ATP来源于光合作用和呼吸作用,是生物体内直接的能源物质。
【详解】细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的,衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶,不能进行细胞呼吸,缺乏能量,ATP是直接的能源物质,因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP,D正确,ABC错误。
故选D。
2.A
【分析】有氧呼吸过程分三个阶段,第一阶段是葡萄糖分解成2分子丙酮酸和少量的[H],同时释放了少量的能量,发生的场所是细胞质基质;第二阶段丙酮酸和水反应产生二氧化碳[H],同时释放少量的能量,发生的场所是线粒体基质;第三阶段是前两个阶段产生的[H]与氧气结合形成水,释放大量的能量,发生的场所是线粒体内膜。
【详解】游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量,有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H],这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应,在线粒体内膜上与氧结合生成水,这里的[H]是一种简化的表示方式,实际上指的是还原型辅酶Ⅰ,A正确。
故选A。
3.D
【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],合成少量ATP;第三阶段是氧气和[H]反应生成水,合成大量ATP。
2、无氧呼吸的场所是细胞质基质,无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同,一般在大多数植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳,在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。
【详解】A、有氧呼吸的主要场所在线粒体,碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸,A正确;
B、有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体,线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱,B正确;
C、与△sqr相比,WT正常线粒体数量更多,有氧条件下,WT能获得更多的能量,生长速度比△sqr快,C正确;
D、无氧呼吸的场所在细胞质基质,与线粒体无关,所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同,D错误。
故选D。
4.C
【分析】细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系。细胞骨架具有锚定支撑细胞器及维持细胞形态的功能,细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输、细胞壁合成等等许多生命活动中都具有非常重要的作用。
【详解】A、细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关,故细胞骨架破坏会影响到这些生命活动的正常进行,A正确;
B、核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分,核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关,B正确;
C、有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质,C错误;
D、内质网是由膜连接而成的网状结构,是一种膜性管道系统,是蛋白质的合成、加工场所和运输通道,D正确。
故选C。
5.C
【分析】1、 无氧呼吸分为两个阶段:第一阶段:葡萄糖分解成丙酮酸和[H],并释放少量能量;第二阶段丙酮酸在不同酶的作用下转化成乳酸或酒精和二氧化碳,不释放能量。整个过程都发生在细胞质基质。
2、 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],合成少量ATP;第三阶段是氧气和[H]反应生成水,合成大量ATP。
【详解】A、植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放,图示在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,分析题意可知,植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境,据此推知在时间a之前,只进行无氧呼吸产生乳酸,A正确;
B、a阶段无二氧化碳产生,b阶段二氧化碳释放较多,a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程,是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现,B正确;
C、无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸,都只在第一阶段释放少量能量,第二阶段无能量释放,故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同,C错误;
D、酒精跨膜运输方式是自由扩散,该过程不需要消耗ATP,D正确。
故选C。
6.C
【分析】探究酵母菌的细胞呼吸方式的实验中,酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量;氧气的有无是自变量;需氧呼吸比厌氧呼吸释放的能量多。
【详解】A、酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量,A错误;
B、氧气的有无是自变量,B错误;
C、有氧呼吸不产生酒精,无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1:1,因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标,C正确;
D、等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底,释放能量多;无氧呼吸氧化分解不彻底,大部分能量还储存在酒精中,释放能量少,D错误。
故选C。
7.B
【分析】人体无氧呼吸的产物是乳酸。消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸。
【详解】A、滑雪过程中,受训者耗能增多,故消耗的ATP增多,A错误;
B、人体无氧呼吸的产物是乳酸,分体题图可知,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;
C、分体题图可知,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,故所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多,C错误;
D、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减少,D错误。
故选B。
8.D
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],合成少量ATP;第三阶段是氧气和[H]反应生成水,合成大量ATP。
【详解】A、细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸,需要一系列酶促反应即需要多种酶参与,而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶,因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸,A错误;
B、由题意可知,当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡,说明PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变但还具有其活性,B错误;
C、由题意可知,ATP/AMP浓度比变化,最终保证细胞中能量的供求平衡,说明其调节属于负反馈调节,C错误;
D、运动时肌细胞消耗ATP增多,细胞中 ATP减少,ADP和AMP会增多,从而 AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快,细胞中 ATP含量增多,从而维持能量供应,D正确。
故选D。
9.C
【分析】有氧呼吸是葡萄糖等有机物彻底氧化分解并释放能量的过程。由题干信息可知,磷酸戊糖途径可以将葡萄糖转化成其他中间产物,这些中间产物可以作为原料进一步生成其他化合物。
【详解】A、根据题意,磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供原料,而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH,能与O2反应产生水,A正确;
B、有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程,而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物,中间产物还进一步生成了其他有机物,所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少,B正确;
C、正常生理条件下,只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径,其余的葡萄糖会参与其他代谢反应,例如有氧呼吸,所以用14C标记葡萄糖,除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物,还会追踪到参与其他代谢反应的产物,C错误;
D、受伤组织修复即是植物组织的再生过程,细胞需要增殖,所以需要核苷酸和氨基酸等原料,而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等,D正确。
故选C。
10.D
【分析】1、需氧呼吸的三个阶段
第一阶段糖酵解:发生在细胞溶胶中,反应方程式:C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+能量(少)
第二阶段柠檬酸循环:发生在线粒体基质中,反应方程式:2C3H4O3+6H2O6CO2+20[H]+能量(少)
第三阶段电子传递链:发生在线粒体内膜,反应方程式:24[H]+6O212H2O+能量(多)
【详解】A、在细胞溶胶中,需要呼吸第一阶段是糖酵解过程,不需要氧参与,A错误;
B、需氧呼吸第二阶段,需要水与丙酮酸反应,生成 CO2,不需要氧参与,B错误;
C、进入柠檬酸循环,形成少量 ATP ,是需要呼吸第二阶段,不需要氧参与,C错误;
D、电子传递的最后一站是氧气接受氢和电子生成H2O ,D正确。
故选D。
11.B
【分析】酵母菌是兼性厌氧生物,有氧呼吸的产物是二氧化碳和水,无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳。
【详解】A、酵母菌有细胞核,是真菌生物,其代谢类型是异氧兼性厌氧型,与无氧条件相比,在有氧条件下,产生的能量多,酵母菌的增殖速度快,A不符合题意;
BC、酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行,无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还原性的氢,并释放少量的能量,第二阶段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇,并生成二氧化碳,B符合题意,C不符合题意;
D、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2,D不符合题意。
故选B。
12.C
【分析】水的存在形式和作用:1、含量:生物体中的水含量一般为60%~90%,特殊情况下可能超过90%,是活细胞中含量最多的化合物。
2、存在形式:细胞内的水以自由水与结合水的形式存在。
3、作用:结合水是细胞结构的重要组成成分,自由水是良好的溶剂,是许多化学反应的介质,自由水还参与许多化学反应,自由水对于运输营养物质和代谢废物具有重要作用,自由水与结合水比值越高,细胞代谢越旺盛,抗逆性越差,反之亦然。
【详解】A、水是植物细胞液的主要成分,细胞液主要存在于液泡中,充盈的液泡使植物细胞保持坚挺,故根系吸收的水有利于植物保持固有姿态,A正确;
B、结合水与细胞内其他物质相结合,是植物细胞结构的重要组成成分,B正确;
C、细胞的有氧呼吸第二阶段消耗水,第三阶段产生水,C错误;
D、自由水参与细胞代谢活动,故自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动,自由水与结合水比值越高,细胞代谢越旺盛,反之亦然,D正确。
故选C。
13.B
【分析】据图分析可知:H+逆浓度梯度运输,且需要消耗能量,该过程为主动转运;在此过程中H+-ATP酶兼有载体蛋白和ATP水解酶的功能。
【详解】A、主动转运过程中H+-ATP酶作为载体蛋白,会发生形变,协助物质运输,A错误;
B、该转运方式为主动转运,主动转运的结果是使膜两侧H+维持一定的浓度差,B正确;
C、H+的转运方式主动转运,需要载体蛋白的协助,同时需要能量,抑制细胞呼吸会影响细胞的能量供应,进而影响H+的转运速率,C错误;
D、图示过程是消耗ATP的过程,而线粒体内膜的电子传递链最终会生成ATP,不会发生图示过程,D错误。
故选B。
14.B
【分析】探究酵母菌细胞呼吸方式实验的原理是:(1)酵母菌是兼性厌氧型生物;(2)酵母菌呼吸产生的CO2可用溴麝香草酚蓝水溶液或澄清石灰水鉴定,因为CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,或使澄清石灰水变浑浊;(3)酵母菌无氧呼吸产生的酒精可用重铬酸钾鉴定,由橙色变成灰绿色。
【详解】酵母菌属于异养兼性厌氧型生物,既能进行有氧呼吸,又能进行无氧呼吸。进行有氧呼吸时,先用NaOH去除空气中的CO2,再将空气通入酵母菌培养液,最后连接澄清石灰水检测CO2的生成,通气体的管子要注意应该长进短出,装置组合是⑧一①一③;无氧呼吸装置是直接将酵母菌培养液与澄清石灰水相连,装酵母菌溶液的瓶子不能太满,以免溢出,装置组合是②一③,B正确,ACD错误。
故选B。
15.B
【分析】1、叶肉细胞中的叶绿体,呈绿色、扁平的椭球形或球形,散布于细胞质中,可以在高倍显微镜下观察它的形态;
2、探究酵母菌细胞呼吸方式中,产生的二氧化碳可以用溴麝香草酚蓝水溶液或澄清石灰水检测,酒精可以用酸性的重铬酸钾溶液检测(由橙红色变成灰绿色)。
【详解】A、提取胡萝卜素的实验流程:胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素,A错误;
B、黑藻叶片含有叶绿体,呈绿色,所以适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑藻叶装片可以先在显微镜下观察叶绿体的运动情况,观察细胞质的流动,同时黑藻叶片是成熟的植物细胞,可以发生质壁分离,以叶绿体为观察指标,B正确;
C、检测样品中的蛋白质时,双缩脲试剂与蛋白质发生显色反应,不需要加热,C错误;
D、酵母菌呼吸产生的二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,不能用来检测酒精含量,D错误。
故选B。
16.D
【分析】图示为探究酵母菌进行无氧呼吸的装置示意图。酵母菌无氧呼吸的产物是乙醇和CO2。检测乙醇的方法是:橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。检测CO2的方法是:CO2可以使澄清的石灰水变混浊,也可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
【详解】A、检测乙醇的生成,应取甲瓶中的滤液2mL注入到试管中,再向试管中加入0.5mL溶有0.1g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;
B、CO2可以使溴麝香草酚蓝水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;
C、健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料,可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色,因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布,C错误;
D、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,因此实验中增加甲瓶的醇母菌数量不能提高乙醇最大产量,D正确。
故选D。
17.D
【分析】呼吸底物是葡萄糖时,若只进行有氧呼吸,则消耗的氧气=生成的二氧化碳量;若只进行无氧呼吸,当呼吸产物是酒精时,生成的酒精量=生成的二氧化碳量。
【详解】A、若二氧化碳的生成量=酒精的生成量,则说明不消耗氧气,故只有无氧呼吸,A正确;
B、若只进行有氧呼吸,则消耗的氧气量=生成的二氧化碳量,B正确;
C、若只进行无氧呼吸,说明不消耗氧气,产乳酸的无氧呼吸不会产生二氧化碳,C正确;
D、若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,若无氧呼吸产酒精,则消耗的氧气量小于二氧化碳的生成量,若无氧呼吸产乳酸,则消耗的氧气量=二氧化碳的生成量,D错误。
故选D。
18.BCD
【分析】DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶,即NDP可抑制ATP的合成。
【详解】A、与25℃相比,4℃耗氧量增加,根据题意,电子经线粒体内膜最终传递给氧气,说明电子传递未受阻,A错误;
BC、与25℃相比,短时间低温4℃处理,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, BC正确;
D、DNP使H+不经ATP合酶返回基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,导致ATP合成减少, D正确。
故选BCD。
考点2影响细胞呼吸的因素及其应用
1.B
【分析】细胞呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是:在酶的催化作用下,分解有机物,释放能量。但是,前者需要氧和线粒体的参与,有机物彻底氧化释放的能量比后者多。温度、水分、氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素,储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、低氧等措施延长储藏时间,而种子采取零上低温、干燥、低氧等措施延长储存时间。
【详解】A、南方稻区早稻浸种后催芽过程中,“常用40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度,“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气,A正确;
B、种子无氧呼吸会产生酒精,因此,农作物种子入库储藏时,应在低氧和零上低温条件下保存,贮藏寿命会显著延长,B错误;
C、油料作物种子种含有大量脂肪,脂肪中C、H含量高,O含量低,油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气,因此,油料作物种子播种时宜浅播,C正确;
D、柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少,氧气浓度降低,从而降低了呼吸速率,低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件,D正确。
故选B。
【点睛】
2.C
【分析】种子萌发是指种子从吸水开始的一系列有序的生理过程和形态发生过程,在此过程中细胞代谢逐渐增强。种子萌发除了种子本身要具有健全的发芽力以及解除休眠期以外,也需要一定的环境条件,主要是充足的水分、适宜的温度和足够的氧气。一般种子萌发和光线关系不大,无论在黑暗或光照条件下都能正常进行,但有少数植物的种子,需要在有光的条件下,才能萌发良好。
【详解】A、种子的萌发需要一定的环境条件,如水分、温度和氧气等因素,A正确;
B、种子萌发过程中,自由水含量增加,呼吸作用增强,消耗储藏的淀粉、蛋白质等物质,生成简单有机物增多,导致储藏的有机物的量减少,B正确;
C、干燥条件下种子不萌发,主要是因为种子中缺水,特别是缺少自由水,导致细胞代谢强度非常弱,细胞呼吸产生的能量非常少,不能满足与种子萌发有关的生命活动对能量的需求,C错误;
D、脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后,显微镜下观察到橘黄色颗粒,说明该种子含有脂肪,D正确。
故选C。
3.B
【分析】种子不能进行光合作用,[H]应是通过有氧呼吸第一、二阶段产生。有氧呼吸强度受温度、氧气浓度影响。
【详解】A、大豆种子充分吸水胀大,此时未形成叶绿体,不能进行光合作用,该反应不需要在光下进行,A错误;
B、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;
C、保温时间较长时,较多的TTC进入活细胞,生成较多的红色TTF,C错误;
D、相同时间内,种胚出现的红色越深,说明种胚代谢越旺盛,据此可判断种子活力的高低,D错误。
故选B。
4.B
【分析】1、有氧呼吸是指细胞在氧气的参与下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放出大量能量的过程;
2、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADP,释放少量能量;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADP,释放少量能量;第三阶段是氧气和NADP反应生成水,释放大量能量;
3、无氧呼吸是指在无氧条件下通过酶的催化作用,细胞把糖类等有机物不彻底氧化分解,同时释放少量能量的过程;
4、无氧呼吸的场所是细胞质基质,无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同,无氧呼吸的第二阶段丙酮酸和NADP反应生成酒精和CO2或乳酸,第二阶段不合成ATP。
【详解】A、大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程,这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量,浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少,使养分吸收所需的能量不足,A正确;
B、根系吸收水分是被动运输,不消耗能量,B错误;
C、浇水过多使土壤含氧量减少,抑制了根细胞的有氧呼吸,但促进了无氧呼吸的进行,C正确;
D、根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中,会产生酒精或乳酸等有害物质,D正确。
故选B。
5.C
【分析】食物腐败变质是由于微生物的生长和大量繁殖而引起的,根据食物腐败变质的原因,食品保存就要尽量的杀死或抑制微生物的生长和大量繁殖。
【详解】A、干制能降低食品中的含水量,使微生物不易生长和繁殖,进而延长食品保存时间,A正确;
B、腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境,从而微生物的生长和繁殖,B正确;
C、低温保存可以抑制微生物的生命活动,但不是温度越低越好,一般果蔬的保存温度为零上低温,C错误;
D、高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并通过破坏食品中的酶类,降低酶类对食品有机物的分解,有利于食品保存,D正确。
故选C。
6.B
【分析】1、 需氧呼吸过程分为三个阶段,第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H],发生在细胞质基质中;需氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H],发生在线粒体基质中;需氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水,发生在线粒体内膜上。
2、厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸的第一阶段相同,都是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H],发生在细胞质基质中;第二阶段是丙酮酸和[H]反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸,发生在细胞质基质中。
【详解】A、 剧烈运动时人体可以进行厌氧呼吸,厌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;
B、 制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理,乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸,无二氧化碳产生,B错误;
C、 梨果肉细胞厌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;
D、 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,故发酵过程中通入氧气会导致其厌氧呼吸受抑制而影响乙醇的生成量,D正确。
故选B。
7.ABD
【分析】在种皮被突破前,种子主要进行无氧呼吸,种皮被突破后,种子吸收氧气量增加,有氧呼吸加强,无氧呼吸减弱。
【详解】A、由图可是,P点乙醇脱氢酶活性开始下降,子叶耗氧量急剧增加,说明此时无氧呼吸减弱,有氧呼吸增强,该点为种皮被突破的时间点,A正确;
B、Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸,使得子叶耗氧速率降低,但为了保证能量的供应,乙醇脱氢酶活性继续升高,加强无氧呼吸提供能量,B正确;
C、Ⅲ阶段种皮已经被突破,种子有氧呼吸增强,无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低,C错误;
D、q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同,根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知,此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多,D正确。
故选ABD。
8.ACD
【分析】细胞呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。这两种类型的共同点是:在酶的催化作用下,分解有机物,释放能量。但是,前者需要氧和线粒体的参与,有机物彻底氧化释放的能量比后者多。温度、水分、氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素,储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、低氧等措施延长储藏时间,而种子采取零上低温、干燥、低氧等措施延长储存时间。
【详解】A、荫坑和气调冷藏库环境中的低温均可通过降低温度抑制与呼吸作用相关的酶的活性,大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)降低氧气浓度,有氧呼吸和无氧呼吸均减弱,从而减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解,A正确;
B、荫坑和气调冷藏库贮存中的低温可以降低呼吸作用相关酶的活性,大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)降低氧气浓度,其中酶的活性降低对有氧呼吸的三个阶段均有影响,B错误;
C、温度会影响酶的活性,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,C正确;
D、乙烯促进果实成熟,催熟是乙烯最主要和最显著的效应。所以气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬的保鲜时间,D正确。
故选ACD。
【点睛】
9.BC
【分析】据图分析,甲曲线表示二氧化碳释放量,乙曲线表示氧气吸收量。氧浓度为0时,细胞只释放CO2不吸收O2,说明细胞只进行无氧呼吸;图中氧浓度为a时CO2的释放量大于O2的吸收量,说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度。
【详解】A、分析题意可知,图中横坐标是氧气浓度,据图可知,当氧气浓度为0时,甲曲线仍有释放,说明甲表示二氧化碳的释放量,乙表示氧气吸收量,A错误;
B、O2浓度为b时,两曲线相交,说明此时氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等,细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,故此时植物只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,B正确;
C、O2浓度为0时,植物只进行无氧呼吸,氧气浓度为a时,植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,氧气浓度为b时植物只进行有氧呼吸,故O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;
D、O2浓度为a时并非一定最适合保存该器官,因为无氧呼吸会产生酒精,不一定能满足某些生物组织的储存,且该浓度下葡萄糖的消耗速率一定不是最小, 据图,此时气体交换相对值 CO2为0.6,O2为0.3,其中CO2有0.3是有氧呼吸产生,0.3是无氧呼吸产生。 按有氧C6 : O2 : CO2=1:6:6,无氧呼吸C6:CO2=1:2,算得C6(葡萄糖)的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。 而无氧呼吸消失点时,O2和CO2的相对值为0.7,算得C6的相对消耗量为0.11,明显比a点时要低!所以a点时葡萄糖的消耗速率一定不是最小,D错误。
故选BC。
10.(1) 需要氧气参与;有机物被彻底氧化分解;释放大量能量,生成大量ATP 乙
(2) O2的含量 3
(3)无氧呼吸积累的酒精较少,对细胞毒害较小;0~3d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动;催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失
【分析】细胞呼吸主要为有氧呼吸,有氧呼吸分为三个阶段:
第一阶段:在细胞质的基质中,一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸,同时脱下4个[H](活化氢);在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量,其中一部分能量用于合成ATP,产生少量的ATP。这一阶段不需要氧的参与,是在细胞质基质中进行的。
第二阶段:丙酮酸进入线粒体的基质中,两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下,共脱下20个[H],丙酮酸被氧化分解成二氧化碳;在此过程释放少量的能量,其中一部分用于合成ATP,产生少量的能量。这一阶段也不需要氧的参与,是在线粒体基质中进行的。
第三阶段:在线粒体的内膜上,前两阶段脱下的共24个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水;在此过程中释放大量的能量,其中一部分能量用于合成ATP,产生大量的能量。这一阶段需要氧的参与,是在线粒体内膜上进行的。
【详解】(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,有氧呼吸是在氧气充足的情况下,将葡萄糖彻底氧化分解,将能量释放出来。随着水淹天数的增多,乙的活性降低,说明乙是与有氧呼吸有关的酶。
(2)在水淹0~3d阶段,随着水淹天数的增加,氧气含量减少,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强。CO2释放量为0.4μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2μmol·g-1·min-1,有氧呼吸需要消耗氧气,葡萄糖的消耗量、氧气消耗量和CO2释放量为1:6:6,无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量比为1:2,无氧呼吸和无氧呼吸均产生产生0.2μmol·g-1·min-1 CO2,所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。
(3)若水淹3d后排水,植物长势可在一定程度上得到恢复,一方面是排水后氧气含量上升,有氧呼吸增强,产生的能量增多;另一方面,由图可知,第四天无氧呼吸有关的酶活性显著降低,可能是第四天无氧呼吸产生的酒精毒害作用达到了一定程度,之后就很难恢复,所以要在水淹3天排水。
11.(1)主动运输需要呼吸作用提供能量,O2浓度小于a点,根细胞对的吸收速率与O2浓度呈正相关
(2)主动运输需要载体蛋白,此时载体蛋白数量达到饱和
(3)甲的最大吸收速率大于乙,甲需要能量多,消耗O2多
(4)定期松土
【分析】根据物质运输的方向以及运输过程中是否需要能量,将物质跨膜运输分为被动运输和主动运输,其中主动运输为逆浓度方向运输,需要载体蛋白和能量的供应。曲线图分析,当氧气浓度小于a时,影响根细胞吸收NO3-的因素是能量,当氧气浓度大于a时,影响根细胞吸收NO3-的因素是载体蛋白的数量。
【详解】(1)主动运输是低浓度向高浓度运输,需要能量的供应、需要载体蛋白协助,由图可知,当氧气浓度小于a点时,随着O2浓度的增加,根细胞对NO3- 的吸收速率也增加,说明根细胞吸收NO3-需要能量的供应,为主动运输。
(2)主动运输需要能量和载体蛋白,呼吸作用可以为主动运输提供能量,O2浓度大于a时作物乙吸收NO3-的速率不再增加,能量不再是限制因素,此时影响根细胞吸收NO3-速率的因素是载体蛋白的数量,此时载体蛋白数量达到饱和。
(3)曲线图分析,当甲和乙根细胞均达到最大的NO3-的吸收速率时,甲的NO3-最大吸收速率大于乙,说明甲需要能量多,消耗O2多,甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。
(4)在农业生产中,为了促进根细胞对矿质元素的吸收,需要定期松土,增加土壤中的含氧量,促进根细胞的有氧呼吸,为主动运输吸收矿质元素提供能量。
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