第3节 细胞呼吸的原理和应用
[基础达标]
题组一 有氧呼吸与无氧呼吸
1．（2024·黑龙江大庆高一校考期末）在真核生物有氧呼吸的下列反应中，不在线粒体中进行的只有( )
A．[H]与氧气产生水
B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与磷酸结合生成ATP
【答案】B 【解析】[H]与氧气结合生成水发生在线粒体内膜上，A错误；C6H12O6分解为丙酮酸和[H]是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，不发生在线粒体中，B正确；丙酮酸与水反应生成CO2和[H]是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，C错误；ADP与Pi反应形成ATP在细胞质基质和线粒体中都可以发生，D错误。
2．（2024·重庆高一校联考期末）下图表示醋酸杆菌呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是( )
A．图中发生②和③的场所分别是线粒体基质和线粒体内膜
B．若为醋酸杆菌提供18O2，则可检测到放射性的HO和C18O2的产生
C．物质甲产生于细胞质基质，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质
D．物质乙指还原型辅酶Ⅱ，记作[H]，过程①中物质乙的生成量少于过程②
【答案】C 【解析】醋酸杆菌为原核生物，无线粒体，A错误；18O没有放射性，B错误；物质甲为丙酮酸，产生于细胞质基质，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质，C正确；物质乙指还原型辅酶Ⅰ，记作[H](NADH)，D错误。
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，A错误；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葡萄糖，所以不会发生反应，B错误；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，C正确，D错误。
4．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】由图甲可知温度影响酶的活性，超过最适温度时，呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制，A正确；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，此时有机物消耗最少，适宜贮藏水果、蔬菜，B错误；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，C正确；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，D正确。
5．（2024·云南迪庆高一统考期末）甲、乙两图分别表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量、CO2释放量的变化。下列相关叙述不正确的是( )
A．图甲中氧浓度为a时的情况对应图乙中的A点
B．图甲中氧浓度为b时的情况对应图乙中的CD段
C．在图甲4种氧浓度中，c对应的氧浓度是最适合贮藏植物器官的
D．图甲中氧浓度为d时没有酒精产生
【答案】B 【解析】图甲中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应图乙中的A点，A正确；图甲中氧浓度为b时CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应图乙中AC段，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时（图甲中的c点）的氧浓度，C正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。
题组二 细胞呼吸原理的应用
6．（2024·四川叙州一中期末）采摘后的梨在常温下易软化，果肉中的酚氧化酶与底物接触会发生氧化反应，使果肉逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。多余的果实还可以制作果酒。下列叙述错误的是( )
A．4 ℃冷藏能抑制酚氧化酶的活性，减缓果肉褐变
B．密封形成的低氧环境可促进果实的无氧呼吸，延长贮藏时间
C．酿酒时要先通气，加快酵母菌繁殖，后期密闭发酵有利于酒精产生
D．栽种梨树时要注意定期中耕松土，可促进根的有氧呼吸，有利于矿质离子的吸收
【答案】B 【解析】酶活性的发挥需要适宜的温度，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变，密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，A正确；低氧条件下，有氧呼吸和无氧呼吸都弱，消耗的有机物少，故利于保鲜，B错误；酿酒时要先通气，加快酵母菌繁殖，后期密闭发酵有利于无氧呼吸产生酒精，C正确；栽种梨树时要注意定期中耕松土，可促进根的有氧呼吸，有利于矿质离子的吸收，也能防止烂根，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】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。
8．（高考经典改编）《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．气调冷藏库充入氮气替换部分空气，可降低果蔬有氧呼吸强度
【答案】B 【解析】荫坑和气调冷藏库均可降低温度，降低酶的活性，同时降低O2浓度，降低细胞呼吸强度，减少有机物和风味物质的分解，A正确；缺氧时，有氧呼吸中第三阶段受抑制，第一、二阶段也会被抑制，B错误；低温可以降低细胞质基质和线粒体中呼吸酶的活性，C正确；气调冷藏库充入氮气替换部分空气，可降低氧气浓度，从而降低果蔬有氧呼吸强度，D正确。
9．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______（填序号），有O2参与的过程是______（填序号）。
(3)在①②③④过程中，可在酵母菌细胞内进行的是________（填序号），可在人体细胞内进行的是________（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
[能力提升]
10．（2024·河北任丘一中阶段练习）如图为酵母菌和人体细胞呼吸流程图，下列叙述正确的是( )
A．人在马拉松运动中，细胞呼吸产生的CO2来自细胞质基质和线粒体
B．物质a、b、c、d分别为水、CO2、酒精、乳酸
C．条件X下酵母菌细胞呼吸时，葡萄糖中的能量可分为3条去路
D．人和酵母菌都能在X或Y条件下进行细胞呼吸，皆属于兼性厌氧型生物
【答案】C 【解析】人只有有氧呼吸会产生二氧化碳，故马拉松运动中，细胞呼吸产生的二氧化碳来自线粒体，A错误。由图可知，条件Y为有氧气，a、b分别为水和二氧化碳；条件X为无氧气，物质c为乳酸，d为酒精，B错误。条件X为无氧气，酵母菌细胞无氧呼吸时，葡萄糖中的能量的去向有3条：酒精中的能量、ATP中的化学能和散失的热能，C正确。人不属于兼性厌氧型生物，D错误。
11．（2024·福建龙岩一中阶段练习）下图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化，图中AB段与BC段相等。下列叙述正确的是( )
A．QR段该器官有氧呼吸被抑制，导致CO2释放量减少
B．C时该器官葡萄糖消耗量有氧呼吸与无氧呼吸相等
C．D时该器官有氧呼吸强度最弱，消耗的有机物最少
D．P时该器官无氧呼吸停止，只在线粒体内产生CO2
【答案】D 【解析】QR段该器官无氧呼吸被抑制，导致CO2释放量减少，A错误；C时该器官有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相等，结合需氧呼吸和无氧呼吸总反应式可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，B错误；D时有氧呼吸不是最弱，C错误；P时氧气的吸收量和CO2的释放量相等，该器官只进行有氧呼吸，有氧呼吸产生CO2的场所在线粒体基质，D正确。
12．（2024·广东深圳高一校考期末）如图，甲、乙、丙分别表示细胞呼吸过程示意图（A～E代表呼吸的不同反应阶段）、线粒体亚显微结构模式图、细胞呼吸过程中O2浓度与总呼吸强度（CO2释放速率）之间的关系图。请结合图示回答下列问题：
(1)图甲中有能量释放的反应阶段有________（填字母），其中A阶段发生的场所是____________。
(2)图甲中C、D阶段的反应场所分别对应图乙中的________（填序号）。
(3)酵母菌在缺氧条件下的发酵过程可用图甲中的A、E阶段表示，其总反应式可表示为________________________________________________________________________。
(4)若人体剧烈运动时无氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比为2∶5，则此时O2消耗量与CO2产生量的比值为________。
(5)若图丙曲线表示的是酵母菌细胞总呼吸强度与O2的对应关系，则此过程中酒精产生速率的变化趋势应是____________________________。
【答案】(1)A、C、D 细胞质基质 (2)②、① (3)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量 (4)1∶1 (5)逐渐减小（直至停止）
【解析】(1)图甲中A是细胞呼吸第一阶段，有能量释放，场所在细胞质基质；B、E是无氧呼吸第二阶段，无能量释放，场所在细胞质基质，E的产物是酒精和二氧化碳；C、D是有氧呼吸第二、三阶段，有能量释放，场所在线粒体中。(2)图乙是线粒体的结构图，①②③分别是线粒体内膜、线粒体基质、线粒体外膜，C是有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质(②)，D是有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜(①)。(3)酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，其总反应式为C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。(4)人体内有氧呼吸的氧气消耗量等于二氧化碳产生量，无氧呼吸不消耗氧气也不产生二氧化碳，故人体内O2消耗量与CO2产生量的比为1∶1。(5)随着氧气浓度的增加，无氧呼吸被抑制，反应速率逐渐减小直至为零，因此此过程中酒精产生速率的变化趋势应是逐渐减小（直至停止）。第3节 细胞呼吸的原理和应用
[基础达标]
题组一 有氧呼吸与无氧呼吸
1．（2024·黑龙江大庆高一校考期末）在真核生物有氧呼吸的下列反应中，不在线粒体中进行的只有( )
A．[H]与氧气产生水
B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与磷酸结合生成ATP
2．（2024·重庆高一校联考期末）下图表示醋酸杆菌呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是( )
A．图中发生②和③的场所分别是线粒体基质和线粒体内膜
B．若为醋酸杆菌提供18O2，则可检测到放射性的HO和C18O2的产生
C．物质甲产生于细胞质基质，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质
D．物质乙指还原型辅酶Ⅱ，记作[H]，过程①中物质乙的生成量少于过程②
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
4．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
5．（2024·云南迪庆高一统考期末）甲、乙两图分别表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量、CO2释放量的变化。下列相关叙述不正确的是( )
A．图甲中氧浓度为a时的情况对应图乙中的A点
B．图甲中氧浓度为b时的情况对应图乙中的CD段
C．在图甲4种氧浓度中，c对应的氧浓度是最适合贮藏植物器官的
D．图甲中氧浓度为d时没有酒精产生
题组二 细胞呼吸原理的应用
6．（2024·四川叙州一中期末）采摘后的梨在常温下易软化，果肉中的酚氧化酶与底物接触会发生氧化反应，使果肉逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。多余的果实还可以制作果酒。下列叙述错误的是( )
A．4 ℃冷藏能抑制酚氧化酶的活性，减缓果肉褐变
B．密封形成的低氧环境可促进果实的无氧呼吸，延长贮藏时间
C．酿酒时要先通气，加快酵母菌繁殖，后期密闭发酵有利于酒精产生
D．栽种梨树时要注意定期中耕松土，可促进根的有氧呼吸，有利于矿质离子的吸收
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
8．（高考经典改编）《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．气调冷藏库充入氮气替换部分空气，可降低果蔬有氧呼吸强度
9．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______（填序号），有O2参与的过程是______（填序号）。
(3)在①②③④过程中，可在酵母菌细胞内进行的是________（填序号），可在人体细胞内进行的是________（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____________。
[能力提升]
10．（2024·河北任丘一中阶段练习）如图为酵母菌和人体细胞呼吸流程图，下列叙述正确的是( )
A．人在马拉松运动中，细胞呼吸产生的CO2来自细胞质基质和线粒体
B．物质a、b、c、d分别为水、CO2、酒精、乳酸
C．条件X下酵母菌细胞呼吸时，葡萄糖中的能量可分为3条去路
D．人和酵母菌都能在X或Y条件下进行细胞呼吸，皆属于兼性厌氧型生物
11．（2024·福建龙岩一中阶段练习）下图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化，图中AB段与BC段相等。下列叙述正确的是( )
A．QR段该器官有氧呼吸被抑制，导致CO2释放量减少
B．C时该器官葡萄糖消耗量有氧呼吸与无氧呼吸相等
C．D时该器官有氧呼吸强度最弱，消耗的有机物最少
D．P时该器官无氧呼吸停止，只在线粒体内产生CO2
12．（2024·广东深圳高一校考期末）如图，甲、乙、丙分别表示细胞呼吸过程示意图（A～E代表呼吸的不同反应阶段）、线粒体亚显微结构模式图、细胞呼吸过程中O2浓度与总呼吸强度（CO2释放速率）之间的关系图。请结合图示回答下列问题：
(1)图甲中有能量释放的反应阶段有________（填字母），其中A阶段发生的场所是____________。
(2)图甲中C、D阶段的反应场所分别对应图乙中的________（填序号）。
(3)酵母菌在缺氧条件下的发酵过程可用图甲中的A、E阶段表示，其总反应式可表示为________________________________________________________________________。
(4)若人体剧烈运动时无氧呼吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比为2∶5，则此时O2消耗量与CO2产生量的比值为________。
(5)若图丙曲线表示的是酵母菌细胞总呼吸强度与O2的对应关系，则此过程中酒精产生速率的变化趋势应是____________________________。
