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第9讲 细胞呼吸的原理和应用
必修1 分子与细胞
第二单元 细胞代谢
1．说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
2．实验：探究酵母菌的呼吸方式。
一、实验原理
考点1 探究酵母菌细胞呼吸的方式
溴麝香草酚蓝
变浑浊
灰绿色
二、实验步骤
1．配制酵母菌培养液：酵母菌＋质量分数为5%的______溶液，分别装入A、B两锥形瓶中。
2．设计对比实验
葡萄糖
(1)甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是________________。
(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__________________。
(3)CO2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。
去除空气中的
耗尽瓶中原有的氧气
3．实验现象
条件 澄清石灰水的变化 两试管的变化
甲组 ________ 无变化
乙组 ________ 出现灰绿色
变浑浊快
变浑浊慢
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______________，在无氧条件下__________________________。
产生CO2多而快
产生酒精，还产生
少量的CO2
1．(人教版必修1 P90－91探究·实践)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_________________________________________________________________________________________。
提示：尽量消耗完培养液中的葡萄糖，因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化
2．(人教版必修1 P92科学方法)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)。
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．探究细胞呼吸方式的其他实验
(1)实验装置(以萌发种子为例)
[深化拓展]
(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或种子已经死亡
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 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质
(4)误差校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“萌发种子”，其余均相同。
2．细胞呼吸速率测定实验
(1)实验装置
(2)实验原理：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。
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变浑浊的快慢判断细胞呼吸的方式。 ( )
×
√
下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，根据装置思考回答。
(1)本实验的自变量是______________，石蜡(油)的作用是____________________，空气泵中进入乙的空气的要求是_____________。
(2)实验的因变量是__________________________________________，
检测的结果是__________________________________________________________________________________________________________。
(3)实验的无关变量有________________________________________
___________________________________________________________。
提示：(1)氧气的有无 将液体与空气隔绝 应除去CO2
(2)乙、丙中产生CO2的快慢 甲中澄清石灰水变浑浊快，丁中澄清石灰水变浑浊慢
(3)酵母菌和葡萄糖溶液的量、温度等环境因素
考向1 实验原理和方法
1．(链接人教版必修1 P90－91探究·实践)为探究酵母菌细胞呼吸的方式，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
√
C [酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是无关变量，A错误；氧气的有无是自变量，B错误；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；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。]
2．(链接人教版必修1 P90－91探究·实践)如图为某兴趣小组对探究酵母菌细胞呼吸的实验装置进行的改进，锥形瓶中装有正常生长的酵母菌及足量培养液。下列有关叙述错误的是( )
A．该实验装置可以用于探究温度对酵母菌细胞呼吸的影响
B．甲、乙的作用分别为除去空气中二氧化碳和检测二氧化碳
C．关闭阀门进行实验并检测是否产生酒精，可在乙中加酸性重铬酸钾溶液
D．与打开阀门相比，关闭阀门时乙中溴麝香草酚蓝溶液颜色变化所需时间更长
√
C [恒温水浴锅能够改变温度，因此该实验装置可以用于探究温度对酵母菌细胞呼吸的影响，A正确；甲中装有质量分数为10%的NaOH溶液，其作用是除去空气中的二氧化碳，乙中装有澄清石灰水，其作用是检测有氧呼吸产生的二氧化碳，B正确；若关闭阀门，则探究酵母菌的无氧呼吸，无氧呼吸的产物酒精在锥形瓶中产生，因此可从锥形瓶吸取少量发酵液加入试管中，再加入酸性重铬酸钾溶液检测酒精的产生，C错误；打开阀门进行实验，则探究酵母菌的有氧呼吸，若关闭阀门，则探究酵母菌的无氧呼吸，消耗相同质量的葡萄糖，有氧呼吸释放二氧化碳的速率更快，因此与打开阀门相比，关闭阀门时乙(乙中装有溴麝香草酚蓝溶液)中发生相同的颜色变化所需时间更长，D正确。]
考向2 实验拓展
3．(2025·四川遂宁中学月考)如图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列叙述正确的是( )
A．图1和图2中可用溴麝香草酚蓝试剂检测气体产物，颜色变化是黄→绿→蓝，且图1变化较快
B．图2中也可待充分反应后，从广口瓶中取样加入酸性重铬酸钾，溶液将会从橙色变成灰绿色
C．将酵母菌换成乳酸菌，图1中产生的气体使澄清的石灰水变浑浊，图2中产生的气体不能使澄清的石灰水变浑浊，说明乳酸菌无氧呼吸不产生CO2
D．两装置中的广口瓶中各添加一个温度计，在酵母菌数量相等且消耗的葡萄糖量相等的情况下，两个温度计的读数相同
√
B [图1中酵母菌可以进行有氧呼吸，图2中酵母菌可以进行无氧呼吸，都会产生CO2，用溴麝香草酚蓝试剂检测，颜色由蓝变绿再变黄，图1为有氧呼吸装置，产生的二氧化碳的量较多，故颜色变化较快，A错误；图2中酵母菌进行无氧呼吸会产生酒精，从广口瓶中取样加入酸性重铬酸钾，溶液将会从橙色变成灰绿色，B正确；乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，所以不会使澄清石灰水变浑浊，C错误；由于酵母菌进行有氧呼吸释放的能量更多，所以酵母菌数量相等且消耗的葡萄糖量相等的情况下，图1的温度计度数更高，D错误。]
一、细胞呼吸
细胞呼吸是指有机物在_____内经过一系列的氧化分解，生成________或其他产物，释放能量并生成____的过程。其实质是____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__的参与下，通过多种__的催化作用，把葡萄糖等有机物____________，产生____________，释放能量，生成________的过程。
考点2 细胞呼吸的方式和过程
细胞
二氧化碳
ATP
细胞
氧
酶
彻底氧化分解
二氧化碳和水
大量ATP
2．过程
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
大量能量
丙酮酸+H2OCO2+[H]
[H]+ O2H2O
1．(人教版必修1 P93相关信息)细胞呼吸过程中产生的[H]是____________________的简化表示方法。
提示：还原型辅酶Ⅰ(或NADH)
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____释放。
(3)能量转化：释放的能量有相当一部分储存在____中。
5．放能：1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870 kJ的能量，可使977.28 kJ左右的能量储存在____中，其余的能量则____________________。
逐步
ATP
ATP
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__________，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。
2．场所：全过程都是在__________中进行的。
不完全分解
细胞质基质
3．过程
乳酸
酒精+CO2
4．反应式
(1)产物为酒精：C6H12O6_______________________________。
(2)产物为乳酸：C6H12O6_________________________。
5．能量
(1)只在________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__________中。
2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量
2C3H6O3(乳酸)＋少量能量
第一阶段
酒精或乳酸
6．不同生物或器官的无氧呼吸产物
酶
基因
2．(人教版必修1 P94小字部分)蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过____________过程联系起来。
提示：细胞呼吸
3．(人教版必修1 P96思维训练)就线粒体的起源，科学家提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。结合真核细胞有氧呼吸的场所，可以判断需氧细菌有氧呼吸的场所是__________________。
提示：细胞质和细胞膜
1．细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系
(1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。
(3)有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。
(4)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
[深化拓展]
2．电子传递和氧化磷酸化(有氧呼吸第三阶段)
(1)[H]在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2和H＋结合，生成了H2O。
(2)线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。
(3)H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成(在一定范围内，线粒体内膜两侧的H＋浓度差越大，ATP合成越多)。
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．某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图思考回答：
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间细胞呼吸的主要方式和产物分别是____________、____________。据此分析豆科植物种子掩埋过深导致腐烂的原因是_______________________________________________________________________________________。
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会减少，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________。
(3)种子萌发48 h后，O2的消耗量大于CO2的释放量，分析其原因是
___________________________________________________________________________________________________________________。
提示：(1)无氧呼吸 酒精和CO2 掩埋过深时O2供应不足，种子进行无氧呼吸产生的酒精积累过多，对细胞有毒害作用，导致腐烂
(2)种子不进行光合作用制造有机物，但进行细胞呼吸消耗有机物，使有机物的总量下降
(3)豆科植物富含脂肪，等质量的脂肪与葡萄糖相比，含H量高，因此进行有氧呼吸时消耗O2的量大于产生CO2的量
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液状石蜡，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__________________________________________________________________________________________。
(2)A管中子叶不变色的原因是____________________________________________________________________________________________，实验中设置A管的目的是________________________________________________________________________________________________。
提示：(1)B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的氢能使甲烯蓝还原
(2)A管中子叶细胞死亡，相关酶失活，无呼吸作用 作对照
考向1 细胞呼吸的方式和过程
1．(链接人教版必修1 P93图5-9和P94正文)实验发现丙酮酸脱羧产生CO2需要酶X的催化，当ATP浓度较高时，酶X被磷酸化而失活；当丙酮酸浓度较高时，会降低酶X磷酸化程度从而保证此酶活性。如图为某动物体中与丙酮酸有关的部分化学反应，图中①～④表示不同过程。下列叙述错误的是( )
A．图中①过程为放能反应，此过程伴随着NADH与ATP的产生
B．图中②过程可发生在线粒体，线粒体中ATP增多会降低CO2产生速率
C．图中②过程产生的水中的O来自O2
D．经过①④过程葡萄糖中的能量的去路为转化为热能散失和储存在ATP中
√
D [图中①过程为细胞呼吸的第一阶段，该过程中葡萄糖分解成丙酮酸，会产生少量的NADH并释放能量，合成ATP，A正确；图中②过程为有氧呼吸的第二、第三阶段，可分别发生在线粒体基质、线粒体内膜上，根据题目信息可知，线粒体中ATP增多会使酶X被磷酸化而失活，从而导致CO2产生速率降低，B正确；据有氧呼吸第三阶段方程式可知，有氧呼吸过程产生的水中的O来自O2，C正确；图中①④过程为产生乳酸的无氧呼吸，该过程中葡萄糖分解后能量的去路为转化为热能散失、储存在ATP中和存留在乳酸中，D错误。]
2．(2024·辽宁抚顺三模)有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示。电子在传递的过程中，H＋通过复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输，建立膜H＋势能差，驱动ATP合酶顺H＋浓度梯度运输，同时产生大量的ATP。UCP是一种特殊的H＋通道。下列相关叙述错误的是
( )
A．复合物Ⅳ可分布在骨骼肌细胞线粒体的内膜上
B．在嵴结构周围的线粒体基质中，H＋的浓度较高
C．ATP合酶与H＋结合，将其转运的同时催化ATP合成
D．若UCP运输的H＋增多，则细胞合成的ATP可能会减少
√
B [依题意可知，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ在有氧呼吸第三阶段起电子传递作用，骨骼肌细胞的有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上，所以在真核细胞中，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ分布在线粒体内膜上，A正确；电子在传递的过程中，H＋通过复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输，建立膜H＋势能差，结合图分析可知，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ分布在线粒体内膜上，线粒体基质中H＋的浓度较低，B错误；根据题图可知：ATP合酶与H＋结合，将其转运的同时催化ATP合成，C正确；依题意，UCP是一种特殊的H＋通道，由图可知，H＋通过UCP运输会产生大量热量，若UCP运输的H＋增多，则通过ATP合酶运输的H＋减少，ATP的合成速率会下降，D正确。]
考向2 有氧呼吸和无氧呼吸的综合分析
3．将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与完整的酵母菌分别装入①～⑥试管中，加入不同的物质，进行了如表所示的实验。下列有关叙述正确的是( )
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
类别 细胞质基质 线粒体 酵母菌
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋
丙酮酸 ＋ － ＋ － － －
氧气 ＋ － ＋ － ＋ －
A．会产生酒精的试管有④⑥
B．会产生CO2和H2O的试管有①⑤
C．根据试管①③⑤的实验结果，可以判断酵母菌进行有氧呼吸第一阶段的场所
D．根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所
√
D [酒精是在无氧情况下，丙酮酸在细胞质基质中分解产生的，故会产生酒精的是②⑥，A错误；有氧情况下丙酮酸在线粒体中会分解产生CO2，[H]与O2结合产生水，因此，会产生CO2和H2O的试管有③⑤，B错误；根据试管①③⑤的实验结果，不能判断酵母菌进行有氧呼吸第一阶段的场所，C错误；根据试管②④⑥的实验结果，可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，D正确。]
4．(2024·广东中山期末)某兴趣小组对不同氧浓度下酵母菌的细胞呼吸方式以及产物展开研究，如图为测得的培养液 (以葡萄糖为底物)中CO2和酒精的产生量。根据图中的信息推断，错误的是( )
A．氧浓度为a时，酵母菌将葡萄糖部分氧化分解，并合成少量ATP
B．氧浓度为b时，酵母菌合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体
C．氧浓度为c时，培养液中有1/3的葡萄糖用于酵母菌有氧呼吸
D．氧浓度为d时，酵母菌的线粒体内膜上产生了大量[H]和ATP
√
D [氧浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相同，说明只进行无氧呼吸，葡萄糖不彻底分解，其中的大部分化学能转移到酒精中，释放出来的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，A正确。当氧气浓度为b时，产生CO2的量多于产生酒精的量，此时酵母菌既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，故合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体，B正确。氧浓度为c时，产生酒精的量为6 mol，由分析可知，有3 mol葡萄糖用于无氧呼吸，同时产生6 mol CO2；而此时CO2总共产生量为15 mol，则有氧呼吸产生CO2为15－6＝9 mol，说明有1.5 mol葡萄糖用于有氧呼吸，故葡萄糖用于酵母菌有氧呼吸的比例为1.5/(3＋1.5)＝1/3，C正确。当O2浓度为d时，酵母菌只进行有氧呼吸，产生大量的[H]和ATP，但大量[H]是在线粒体内膜被消耗的，D错误。]
题后总结 判断细胞呼吸方式的三大依据
一、氧气
考点3 细胞呼吸的影响因素及应用
1．影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(1)O2浓度＝0时，只进行________。
(2)0(3)O2浓度≥10%时，只进行________。
无氧呼吸
有氧呼吸
2．应用
(1)中耕松土促进植物根部有氧呼吸。
(2)无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。
(3)低氧储存粮食、水果和蔬菜。
(4)选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制____菌(如破伤风芽孢杆菌)的繁殖。
(5)提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生____。
(6)稻田定期排水，防止____中毒，烂根死亡。
厌氧
乳酸
酒精
二、CO2浓度
1．CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会____(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。
抑制
三、温度
1．影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响__________而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃到35 ℃之间。
酶的活性
2．应用
(1)低温储存蔬菜、水果、粮食。
(2)大棚栽培在夜间和阴雨天适当降温。
(3)温水和面发得快。
四、含水量
1．一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越____，细胞呼吸越强。
2．应用
(1)粮食储存前要进行晒干处理。
(2)水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。
旺盛
提示：无氧环境中，细胞无氧呼吸消耗的有机物较多。
2．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。
1．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。 ( )
×
×
4．破伤风芽孢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。 ( )
5．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。
×
√
3．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量。 ( )
√
为研究温度的变化对储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 ℃)条件下储藏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________________________________________________________________________________________________________________。
(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
考向1 影响细胞呼吸的因素
1．(链接人教版必修1 P95正文)采收后的苹果仍在进行细胞呼吸。为探究温度、O2浓度对采收后苹果储存的影响，实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．O2在线粒体基质与[H]结合生成水并释放大量能量
B．据图分析，在3 ℃、5%O2浓度条件下储存苹果效果最佳
C．O2浓度为20%～30%时，温度对CO2的生成量无影响
D．低温储存苹果时，因低温破坏呼吸酶的空间结构，从而减少了有机物消耗
√
B [O2在线粒体内膜与[H]结合生成水并释放大量能量，A错误；据图分析，在3 ℃、5%O2浓度条件下，细胞呼吸最弱，CO2释放量最少，B正确；由图可知，O2浓度为20%～30%时，温度影响CO2的相对生成量，C错误；低温抑制酶的活性，不会破坏酶的空间结构，D错误。]
2．(链接人教版必修1 P96概念检测T2)图甲表示温度对细胞呼吸作用的影响，图乙表示O2浓度对某油料作物种子呼吸作用的影响，图丙表示某植物非绿色器官在不同氧分压下的呼吸熵。呼吸熵(RQ＝CO2释放量/O2吸收量)可作为描述细胞能量代谢的一种指标。下列叙述正确的是( )
A．由图甲可知，冬季适当升高室内温度可以升高人体温度，从而促进人体呼吸作用
B．若图乙D点开始只进行有氧呼吸，则D点后呼吸作用CO2释放量和O2吸收量不一定相等
C．据图丙分析，c点以后呼吸作用的强度不再随氧分压的增大而变化
D．综合以上分析，将荔枝置于零下低温、低氧环境中，可延长保鲜时间
√
B [由图甲可知，在一定的温度范围内，温度越高，呼吸速率越快，但人是恒温哺乳动物，外界温度变化，机体可通过自身调节维持体温稳定，A错误；细胞呼吸一般以葡萄糖为底物，但底物也可能是脂肪等其他物质，消耗脂肪时CO2产生量小于O2消耗量，所以若图乙D点开始只进行有氧呼吸，D点后CO2释放量和O2吸收量不一定相等，B正确；RQ＝CO2释放量/O2吸收量，当RQ＝1时，CO2释放量等于O2吸收量，若底物为葡萄糖，则RQ＝1时，说明细胞只进行有氧呼吸，一定范围的氧气浓度下，有氧呼吸强度会随着O2浓度增加而增加，因此c点以后呼吸作用的强度会随氧分压的增大而变化，C错误；蔬菜、水果应储存于零上低温和低氧的环境中，D错误。]
考向2 影响细胞呼吸的因素在生产实践中的应用
3．(链接人教版必修1 P95思考·讨论)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．农作物种子入库储藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，储藏寿命显著延长
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；农作物种子入库储藏时，为延长储藏时间，应在零上低温、低氧条件下储藏，B错误；油料作物种子细胞中脂肪等含量较高，H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。]
体验真题 感悟高考 · 有章可循
1．(2024·广东卷)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
√
D [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；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；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；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的量不会比△sqr多，D错误。]
2．(2024·江苏卷)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A．该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B．①②分布的蛋白质有所不同
C．有氧呼吸第一阶段发生在③
D．②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
√
C [线粒体是有氧呼吸的主要场所，可以分解有机物产生ATP，同时在线粒体内部可以合成蛋白质、DNA等，需要消耗ATP，A正确；线粒体外膜和内膜功能不同，所以分布的蛋白质有所不同，B正确；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，C错误；②是线粒体内膜，消耗O2和[H]生成水，③是线粒体基质，在该场所丙酮酸和水反应生成CO2，D正确。]
3．(2024·贵州卷)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______(填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是____________；水淹第3 d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·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。
有氧条件下，将葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和H2O并产生能量
O2的含量
乙
3
(3)若水淹3 d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)。
无氧呼吸产生酒精对植物有毒害作用，3 d后排水可以将酒精排除，减轻毒害作用；3 d后排水可以使有氧呼吸增强，使根细胞能吸收更多营养物质
[解析] (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0～3 d阶段，随着水淹天数的增加，O2含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1，有氧呼吸需要消耗O2，葡萄糖的消耗量、O2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，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。(3)若水淹3 d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，原因是无氧呼吸产生酒精对植物有毒害作用，3 d后排水可以将酒精排除，减轻毒害作用；3 d后排水可以使有氧呼吸增强，使根细胞能吸收更多营养物质。
1．(2024·河北衡水中学检测)下图表示人体内葡萄糖的部分代谢过程。下列说法错误的是( )
课时数智作业(九) 细胞呼吸的原理和应用
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A．人体某些细胞中的①过程可以不消耗能量
B．③⑥过程的存在能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽
C．③过程可以产生人体的某些非必需氨基酸
D．人体成熟红细胞能进行图中的①②④过程
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D [葡萄糖进入红细胞是协助扩散，不需要消耗能量，A正确；③⑥过程是丙酮酸转化成氨基酸、脂肪，说明细胞呼吸可以产生许多物质参与其他代谢反应，能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，B正确；血糖浓度过高时，部分血糖可以转化为某些非必需氨基酸和脂肪等一些非糖物质，C正确；人体成熟红细胞只进行无氧呼吸，即图中①②⑤过程，D错误。]
题号
1
3
5
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7
9
2．(2024·河北衡水阶段练习)将果蔬放入呼吸室中，用图示装置进行呼吸强度测定。测定时，经NaOH过滤的气流通过果蔬的呼吸室，将果蔬呼吸释放的CO2带入吸收管，被吸收管中定量的NaOH所吸收，经一定时间的吸收后，取出吸收管中的NaOH溶液，用草酸滴定测剩余NaOH的量。下列叙述错误的是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A．20%的NaOH溶液的作用是排除空气中CO2对实验结果的干扰
B．将该测定装置放入冷水浴中，相同时间后滴定测量数值偏低
C．可将未放入果蔬组与果蔬样品组所消耗的草酸体积求差，推算果蔬样品的呼吸强度
D．将呼吸室先密闭一段时间后再连接吸收管，可测无氧呼吸强度
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
B [果蔬呼吸作用会产生二氧化碳，20%的NaOH溶液的作用是排除空气中CO2对实验结果的干扰，A正确；本实验中经一定时间的吸收后，取出吸收管中的NaOH溶液，用草酸滴定测剩余NaOH的量，将该测定装置放入冷水浴中，与呼吸作用有关的酶活性降低，反应速率变慢，产生的二氧化碳变少，剩余NaOH多，则用草酸滴定测剩余的NaOH的量应变高，B错误；可将未放入果蔬组与果蔬样品组所消耗的草酸体积求差，该过程可以排除物理因素的干扰，从而推算果蔬样品的呼吸强度，C正确；将呼吸室先密闭一段时间后再连接吸收管，氧气消耗完成，可测无氧呼吸强度，D正确。]
题号
1
3
5
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7
9
3．(2024·广东茂名期中)蔬菜水果在常温下放置时，很容易受到微生物污染和侵袭。下列关于日常保存蔬菜水果的说法错误的是( )
A．密封保存能够阻碍所有微生物的生长和繁殖
B．低温保存能够降低微生物的代谢，阻碍微生物生长
C．腌制保存能够扩大所有微生物细胞外的渗透压
D．干制保存能够降低食品的水分含量
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A [密封保存食物使得其中缺氧，抑制需氧型微生物生长和繁殖，A错误；低温保存食物，使微生物细胞中酶活性降低，从而降低微生物的代谢，阻碍微生物生长，B正确；微生物细胞生活在食物中，腌制保存食物能够扩大所有微生物细胞外的渗透压，从而使微生物细胞失水死亡，C正确；干制降低食品的含水量，使微生物在含水量低的环境中不易生长和繁殖，食品保存时间延长，D正确。]
题号
1
3
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9
4．(2024·重庆巴蜀中学检测)为研究2，4-二硝基苯酚(DNP)在细胞呼吸中的作用，科学家以酵母菌为实验材料，进行了一系列实验，实验条件及结果如下表所示。下列相关叙述正确的是( )
题号
1
3
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4
6
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9
组别 ① ② ③ ④
实验条件 氧气 有 无 有 无
DNP 加入 加入 不加入 不加入
实验结果 ATP生成量(mol/mol C6H12O6) 20 2 38 2
H2O生成量(mol/mol C6H12O6) 12 0 12 0
A．DNP主要在线粒体基质中发挥作用
B．DNP会影响人红细胞吸收K＋和葡萄糖
C．无氧条件下，DNP会使葡萄糖释放的能量减少
D．有氧条件下，DNP会使线粒体内膜上散失的热能增加
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D [由表可知，DNP抑制有氧呼吸过程中ATP的形成，不会对水的生成产生影响，主要在线粒体内膜发挥作用，A错误；人红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，与呼吸作用无关，不受DNP的影响，B错误；实验②和④比较，说明DNP不会对无氧呼吸产生影响，C错误；有氧时，DNP会导致细胞呼吸产生的ATP大幅减少，但水的生成不受影响，可见DNP使线粒体内膜上释放的能量更多地以热能的形式散失了，D正确。]
题号
1
3
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6
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7
9
5．(2024·广东广州模拟)酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如下图所示。下列叙述，正确的是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A．0～6 h内，容器中O2剩余量不断减少，有氧呼吸速率先加快后减慢
B．6～8 h内，容器中O2的消耗量大于CO2的产生量
C．8～10 h内，酵母菌细胞呼吸释放的能量主要储存在ATP中
D．6～10 h内，用溴麝香草酚蓝溶液可检测到酵母菌无氧呼吸产生的酒精
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A [由图可知，0～6 h内，酵母菌有氧呼吸速率先上升后下降，因有氧呼吸消耗O2，密闭容器内O2剩余量不断减少，A正确；6～8 h内，酵母菌进行有氧呼吸消耗的O2与产生的CO2相同，同时进行不消耗O2、产生酒精与CO2的无氧呼吸，因此在此期间，容器中的O2消耗量小于CO2产生量，B错误；8～10 h内，酵母菌只进行无氧呼吸，产物为酒精和CO2，葡萄糖中的大部分能量转移至酒精中，少部分释放出来，其中大部分以热能的形式散失，少部分转化为ATP中活跃的化学能，C错误；溴麝香草酚蓝溶液用于检测CO2，不能用于检测酒精，用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，D错误。]
题号
1
3
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8
7
9
6．(2024·广东深圳三模)研究发现，FCCP能作用于线粒体内膜，使线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP；抗霉素A是有氧呼吸第三阶段的抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧。下列叙述正确的是( )
A．NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所只有线粒体基质
B．加入FCCP，耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放
C．加入抗霉素A，细胞只能进行无氧呼吸，无法产生NADH
D．加入FCCP后，细胞完成正常生命活动消耗的葡萄糖量增加
√
题号
1
3
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9
D [NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所有细胞质基质和线粒体基质，A错误；FCCP作用于线粒体内膜，使得线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP，也就是说线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，但是第一、二阶段释放的能量可以有一部分储存在ATP中，B错误；抗霉素A是呼吸链抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧，不能发生第三阶段，第一阶段反应不受影响，能产生NADH，C错误；加入FCCP后，有氧呼吸第三阶段释放的能量不能用于合成ATP为生命活动供能，所以需要消耗更多的葡萄糖为生命活动供能，D正确。]
题号
1
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9
7．(2024·湖北黄冈一模)呼吸熵(RQ)是指细胞同一时间二氧化碳产生量和氧气消耗量的比值，下面说法正确的是( )
A．随着氧气浓度增大，酵母菌RQ值会逐渐减小至1
B．奥运赛场上，高强度比赛项目的运动员肌肉细胞RQ值大于1
C．若某细胞的RQ值为7/6，则该细胞有氧呼吸消耗葡萄糖占1/3
D．若测定并计算出某细胞的RQ值为0.75，则该测定结果一定有误
√
题号
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9
A [酵母菌的代谢类型是兼性厌氧型，随氧气浓度增大，无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，导致RQ值会逐渐减小至1，A正确；人体无氧呼吸不产生CO2，因此高强度比赛项目的运动员肌肉细胞RQ值等于1，B错误；该细胞底物为葡萄糖时，则该细胞无氧呼吸产生二氧化碳的量为1，消耗葡萄糖的量为1/2，该细胞有氧呼吸产生二氧化碳的量为6，消耗葡萄糖的量为1，由此可知，该细胞有氧呼吸消耗葡萄糖占2/3，C错误；若该细胞呼吸底物为脂肪，则RQ值会小于 1，D错误。]
题号
1
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9
8．(2025·陕晋青宁适应性考试)肿瘤细胞在有氧状态下仍主要依赖无氧呼吸方式供能。小鼠体内棕色脂肪细胞线粒体中解偶联蛋白可使部分原本用于合成ATP的能量以热能形式散失。冷刺激引起棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用增强，影响肿瘤生长。下列叙述错误的是( )
题号
1
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8
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9
A．葡萄糖借助载体蛋白进入细胞时，转运过程需依赖载体蛋白的构象变化
B．解偶联蛋白导致的棕色脂肪细胞产热增加有助于低温下小鼠的体温维持
C．冷刺激条件下，高糖喂养小鼠无法缓解棕色脂肪细胞对肿瘤增殖的抑制作用
D．提高棕色脂肪细胞中解偶联蛋白表达量的其他因素可能导致肿瘤生长受到抑制
√
题号
1
3
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9
9．(11分)(2024·江西卷)当某品种菠萝蜜成熟到一定程度，会出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料，测定了常温有氧储藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率，变化趋势如图。回答下列问题：
题号
1
3
5
2
4
6
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7
9
(1)菠萝蜜在储藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的________，其释放的能量一部分用于生成________，另一部分以________的形式散失。
(2)据图可知，菠萝蜜在储藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生成，这体现了乙烯产生的调节方式为______________。
(3)据图推测，菠萝蜜在储藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是________________________。
内膜
ATP
热能
正反馈调节
逐渐上升而后相对稳定
题号
1
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5
2
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7
9
为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程：
①___________________________________________________________________________________；
将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组，编号
为①、②、③、④、⑤、⑥
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
②分别制作匀浆，取等量匀浆液；
③________________________________________；
④分别在沸水浴中加热；
⑤_________________________________________________________
_________________________________。
在6支试管中分别添加等量的DNS试剂，混匀
在加热的过程中，使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性
物质的浓度，记录并分析(2分)
题号
1
3
5
2
4
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7
9
(4)综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在储藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升，其原因是___________________________________________________________________________________________________。
呼吸速率随乙烯释放速率的增加而
题号
1
3
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2
4
6
8
7
9
增加，乙烯释放速率降低后，呼吸速率也随之降低，表明两者的相
关性(2分)
[解析] (1)菠萝蜜在储藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的内膜，即消耗氧气的阶段是有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上，其释放的能量一部分用于生成ATP，另一部分以热能的形式散失，其中转移到ATP中的能量可以用于耗能的生命活动。(2)据图可知，菠萝蜜在储藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生成，进而加速了果实的成熟，这体现了乙烯产生的调节方式为正反馈调节。
题号
1
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9
(3)图中显示，菠萝蜜在储藏5天内呼吸速率迅速上升而后下降，同时乙烯的产生量也表现出先上升后下降的趋势，据此推测，该过程中可溶性糖的含量变化趋势是逐渐上升而后相对稳定。为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等，本实验的目的是检测葡萄糖含量的变化，利用的原理是颜色反应，颜色的深浅代表葡萄糖含量的多少，据此简要描述实验过程：①分组编号，将采摘
题号
1
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7
9
后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组，编号为①、②、③、④、⑤、⑥，实验中保证采摘后用于实验的菠萝蜜生长状态一致；②分别取等量的6组菠萝蜜制作匀浆，取等量(1毫升)匀浆液分别置于6支干净的试管中；③在6支试管中分别添加等量的DNS试剂，混匀；④分别在沸水浴中加热；⑤在加热的过程中，使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性物质的浓度，记录并分析。(4)图中呼吸速率与乙烯释放速率变化趋势相同，且正好比乙烯释放速率的变化滞后一天，因此答案可以表述为：呼吸速率随乙烯释放速率的增加而增加，乙烯释放速率降低后，呼吸速率也随之降低，表明两者的相关性。
题号
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(教师用书独具)
1．(2024·广东广州一模)在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。三羧酸循环的大致过程为乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过脱氢等过程，最终生成CO2、ATP等，并且重新生成草酰乙酸。高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢，Seipin是一种引起脂肪营养不良的基因，其表达产物会导致线粒体中Ca2+不足，进而导致线粒体中三羧酸循环活性下降。下列说法错误的是( )
A．三羧酸循环在线粒体基质中进行，不消耗O2，产生的CO2以自由扩散的方式释放
B．正常生理条件下，利用14 C标记的丙酮酸可追踪三羧酸循环中各产物的生成
C．线粒体中Ca2+可能通过影响细胞质基质中产生的丙酮酸含量来影响三羧酸循环活性
D．恢复线粒体的Ca2+水平和在食物中添加柠檬酸均能有效治疗脂肪营养不良
√
B [据题意可知，三羧酸循环属于有氧呼吸的第二阶段，在线粒体基质中进行，不消耗O2，产生的CO2以自由扩散的方式释放，A正确；利用14C标记的丙酮酸可追踪三羧酸循环中含C产物的生成，不能追踪不含C产物的生成，B错误；据题意可知，线粒体中Ca2+可能通过影响丙酮酸含量来影响三羧酸循环活性，丙酮酸在细胞质基质中产生，C正确；据题意可知，高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢，三羧酸循环活性下降会导致脂肪营养不良，所以柠檬酸水平与脂肪生成呈正相关，恢复线粒体的Ca2+水平可以恢复三羧酸循环活性，提高柠檬酸水平，而在食物中添加柠檬酸能直接提高柠檬酸水平，二者均能有效治疗脂肪营养不良，D正确。]
2．(2024·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)人短跑时，产生CO2的具体部位是____________。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______________________________________________。
线粒体基质
与[H]结合生成水，并释放
ADP和Pi
导致细胞供能不足
大量能量
和体温过高(写出其中一点即可)
(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)下小鼠细胞呼吸的方式，请写出大体实验思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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)
将生长状况一致的30
只小鼠平均分成三组，并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的含量并计算平均值
[解析] (1)人短跑时，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)若判断小鼠是否进行有氧呼吸，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的含量。
谢 谢 ！第9讲 细胞呼吸的原理和应用
1．说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
2．实验：探究酵母菌的呼吸方式。
考点1 探究酵母菌细胞呼吸的方式
一、实验原理
二、实验步骤
1．配制酵母菌培养液：酵母菌＋质量分数为5%的____________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________________________。
(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________________________。
(3)CO2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 ____________ 无变化
乙组 ____________ 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__________________，在无氧条件下_______________________。
1．(人教版必修1 P90－91探究·实践)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___________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2．(人教版必修1 P92科学方法)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)。
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
[深化拓展]
1．探究细胞呼吸方式的其他实验
(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或种子已经死亡
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 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质
(4)误差校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“萌发种子”，其余均相同。
2．细胞呼吸速率测定实验
(1)实验装置
(2)实验原理：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。
1．在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。 ( )
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。 ( )
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变浑浊的快慢判断细胞呼吸的方式。 ( )
下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，根据装置思考回答。
(1)本实验的自变量是 ，石蜡(油)的作用是 ，空气泵中进入乙的空气的要求是 。
(2)实验的因变量是 ，
检测的结果是
。
(3)实验的无关变量有
。
实验原理和方法
1．(链接人教版必修1 P90－91探究·实践)为探究酵母菌细胞呼吸的方式，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
2．(链接人教版必修1 P90－91探究·实践)如图为某兴趣小组对探究酵母菌细胞呼吸的实验装置进行的改进，锥形瓶中装有正常生长的酵母菌及足量培养液。下列有关叙述错误的是( )
A．该实验装置可以用于探究温度对酵母菌细胞呼吸的影响
B．甲、乙的作用分别为除去空气中二氧化碳和检测二氧化碳
C．关闭阀门进行实验并检测是否产生酒精，可在乙中加酸性重铬酸钾溶液
D．与打开阀门相比，关闭阀门时乙中溴麝香草酚蓝溶液颜色变化所需时间更长
实验拓展
3．(2025·四川遂宁中学月考)如图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列叙述正确的是( )
A．图1和图2中可用溴麝香草酚蓝试剂检测气体产物，颜色变化是黄→绿→蓝，且图1变化较快
B．图2中也可待充分反应后，从广口瓶中取样加入酸性重铬酸钾，溶液将会从橙色变成灰绿色
C．将酵母菌换成乳酸菌，图1中产生的气体使澄清的石灰水变浑浊，图2中产生的气体不能使澄清的石灰水变浑浊，说明乳酸菌无氧呼吸不产生CO2
D．两装置中的广口瓶中各添加一个温度计，在酵母菌数量相等且消耗的葡萄糖量相等的情况下，两个温度计的读数相同
考点2 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__________内经过一系列的氧化分解，生成__________或其他产物，释放能量并生成__________的过程。其实质是__________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______的参与下，通过多种____的催化作用，把葡萄糖等有机物__________，产生____________，释放能量，生成______的过程。
2．过程
1．(人教版必修1 P93相关信息)细胞呼吸过程中产生的[H]是＿＿＿＿＿＿＿＿
____________________的简化表示方法。
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____________释放。
(3)能量转化：释放的能量有相当一部分储存在____________中。
5．放能：1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870 kJ的能量，可使977.28 kJ左右的能量储存在__________中，其余的能量则____________________。
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____________，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。
2．场所：全过程都是在____________中进行的。
3．过程
4．反应式
(1)产物为酒精：C6H12O6__________________________________________。
(2)产物为乳酸：C6H12O6__________________________________________。
5．能量
(1)只在____________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____________中。
6．不同生物或器官的无氧呼吸产物
2．(人教版必修1 P94小字部分)蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过____________过程联系起来。
3．(人教版必修1 P96思维训练)就线粒体的起源，科学家提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。结合真核细胞有氧呼吸的场所，可以判断需氧细菌有氧呼吸的场所是__________________。
[深化拓展]
1．细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系
(1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。
(3)有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。
(4)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
2．电子传递和氧化磷酸化(有氧呼吸第三阶段)
(1)[H]在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2和H＋结合，生成了H2O。
(2)线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。
(3)H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成(在一定范围内，线粒体内膜两侧的H＋浓度差越大，ATP合成越多)。
1．没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。 ( )
2．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。 ( )
3．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。 ( )
4．同有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少。 ( )
5．无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。 ( )
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．某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图思考回答：
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间细胞呼吸的主要方式和产物分别是 、 。据此分析豆科植物种子掩埋过深导致腐烂的原因是
。
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会减少，主要原因是
。
(3)种子萌发48 h后，O2的消耗量大于CO2的释放量，分析其原因是
。
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液状石蜡，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
。
(2)A管中子叶不变色的原因是
，实验中设置A管的目的是 。
细胞呼吸的方式和过程
1．(链接人教版必修1 P93图5 9和P94正文)实验发现丙酮酸脱羧产生CO2需要酶X的催化，当ATP浓度较高时，酶X被磷酸化而失活；当丙酮酸浓度较高时，会降低酶X磷酸化程度从而保证此酶活性。如图为某动物体中与丙酮酸有关的部分化学反应，图中①～④表示不同过程。下列叙述错误的是( )
A．图中①过程为放能反应，此过程伴随着NADH与ATP的产生
B．图中②过程可发生在线粒体，线粒体中ATP增多会降低CO2产生速率
C．图中②过程产生的水中的O来自O2
D．经过①④过程葡萄糖中的能量的去路为转化为热能散失和储存在ATP中
2．(2024·辽宁抚顺三模)有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示。电子在传递的过程中，H＋通过复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输，建立膜H＋势能差，驱动ATP合酶顺H＋浓度梯度运输，同时产生大量的ATP。UCP是一种特殊的H＋通道。下列相关叙述错误的是( )
A．复合物Ⅳ可分布在骨骼肌细胞线粒体的内膜上
B．在嵴结构周围的线粒体基质中，H＋的浓度较高
C．ATP合酶与H＋结合，将其转运的同时催化ATP合成
D．若UCP运输的H＋增多，则细胞合成的ATP可能会减少
有氧呼吸和无氧呼吸的综合分析
3．将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与完整的酵母菌分别装入①～⑥试管中，加入不同的物质，进行了如表所示的实验。下列有关叙述正确的是( )
类别 细胞质基质 线粒体 酵母菌
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋
丙酮酸 ＋ － ＋ － － －
氧气 ＋ － ＋ － ＋ －
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
A．会产生酒精的试管有④⑥
B．会产生CO2和H2O的试管有①⑤
C．根据试管①③⑤的实验结果，可以判断酵母菌进行有氧呼吸第一阶段的场所
D．根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所
4．(2024·广东中山期末)某兴趣小组对不同氧浓度下酵母菌的细胞呼吸方式以及产物展开研究，如图为测得的培养液 (以葡萄糖为底物)中CO2和酒精的产生量。根据图中的信息推断，错误的是( )
A．氧浓度为a时，酵母菌将葡萄糖部分氧化分解，并合成少量ATP
B．氧浓度为b时，酵母菌合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体
C．氧浓度为c时，培养液中有1/3的葡萄糖用于酵母菌有氧呼吸
D．氧浓度为d时，酵母菌的线粒体内膜上产生了大量[H]和ATP
判断细胞呼吸方式的三大依据
考点3 细胞呼吸的影响因素及应用
一、氧气
1．影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(1)O2浓度＝0时，只进行____________。
(2)0(3)O2浓度≥10%时，只进行____________。
2．应用
(1)中耕松土促进植物根部有氧呼吸。
(2)无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。
(3)低氧储存粮食、水果和蔬菜。
(4)选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制____________菌(如破伤风芽孢杆菌)的繁殖。
(5)提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生____________。
(6)稻田定期排水，防止____________中毒，烂根死亡。
二、CO2浓度
1．CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会________(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。
三、温度
1．影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响____________而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃到35 ℃之间。
2．应用
(1)低温储存蔬菜、水果、粮食。
(2)大棚栽培在夜间和阴雨天适当降温。
(3)温水和面发得快。
四、含水量
1．一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越________，细胞呼吸越强。
2．应用
(1)粮食储存前要进行晒干处理。
(2)水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。
1．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。
( )
2．粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。 ( )
3．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量。 ( )
4．破伤风芽孢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。
( )
5．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。
( )
为研究温度的变化对储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 ℃)条件下储藏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
。
(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？
。
影响细胞呼吸的因素
1．(链接人教版必修1 P95正文)采收后的苹果仍在进行细胞呼吸。为探究温度、O2浓度对采收后苹果储存的影响，实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．O2在线粒体基质与[H]结合生成水并释放大量能量
B．据图分析，在3 ℃、5%O2浓度条件下储存苹果效果最佳
C．O2浓度为20%～30%时，温度对CO2的生成量无影响
D．低温储存苹果时，因低温破坏呼吸酶的空间结构，从而减少了有机物消耗
2．(链接人教版必修1 P96概念检测T2)图甲表示温度对细胞呼吸作用的影响，图乙表示O2浓度对某油料作物种子呼吸作用的影响，图丙表示某植物非绿色器官在不同氧分压下的呼吸熵。呼吸熵(RQ＝CO2释放量/O2吸收量)可作为描述细胞能量代谢的一种指标。下列叙述正确的是( )
A．由图甲可知，冬季适当升高室内温度可以升高人体温度，从而促进人体呼吸作用
B．若图乙D点开始只进行有氧呼吸，则D点后呼吸作用CO2释放量和O2吸收量不一定相等
C．据图丙分析，c点以后呼吸作用的强度不再随氧分压的增大而变化
D．综合以上分析，将荔枝置于零下低温、低氧环境中，可延长保鲜时间
影响细胞呼吸的因素在生产实践中的应用
3．(链接人教版必修1 P95思考·讨论)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．农作物种子入库储藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，储藏寿命显著延长
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
1．(2024·广东卷)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
2．(2024·江苏卷)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A．该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B．①②分布的蛋白质有所不同
C．有氧呼吸第一阶段发生在③
D．②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
3．(2024·贵州卷)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______(填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是________________；
水淹第3 d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·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3 d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)。
[夯实必备知识]自主诊断
考点1
一、变浑浊 溴麝香草酚蓝 灰绿色
二、1．葡萄糖 2．(1)去除空气中的CO2 (2)耗尽瓶中原有的氧气 3．变浑浊快 变浑浊慢 4．(2)产生CO2多而快 产生酒精，还产生少量的CO2
考点2
一、细胞 二氧化碳 ATP 细胞
二、1．氧 酶 彻底氧化分解 二氧化碳和水 大量ATP
2．细胞质基质 线粒体基质 丙酮酸＋H2OCO2＋[H] 线粒体内膜 [H]＋O2H2O 大量能量
3． 4．(2)逐步 (3)ATP 5．ATP 以热能的形式散失掉了
三、1．不完全分解 2．细胞质基质 3．乳酸 酒精＋CO2 4．(1)2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 (2)2C3H6O3(乳酸)＋少量能量 5．(1)第一阶段 (2)酒精或乳酸 6．酶 基因
考点3
一、1．(1)无氧呼吸 (3)有氧呼吸 2．(4)厌氧(5)乳酸 (6)酒精
二、1．抑制
三、1．酶的活性
四、1．旺盛
第9讲 细胞呼吸的原理和应用
考点1
教材隐性知识
1．提示：尽量消耗完培养液中的葡萄糖，因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化
2．提示：①②③
澄清概念
1．×提示：应该是由橙色变成灰绿色。
2．√
3．×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．√
达成学科素养
提示：(1)氧气的有无 将液体与空气隔绝 应除去CO2
(2)乙、丙中产生CO2的快慢 甲中澄清石灰水变浑浊快，丁中澄清石灰水变浑浊慢
(3)酵母菌和葡萄糖溶液的量、温度等环境因素
评价迁移应用
1．C [酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是无关变量，A错误；氧气的有无是自变量，B错误；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；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。]
2．C [恒温水浴锅能够改变温度，因此该实验装置可以用于探究温度对酵母菌细胞呼吸的影响，A正确；甲中装有质量分数为10%的NaOH溶液，其作用是除去空气中的二氧化碳，乙中装有澄清石灰水，其作用是检测有氧呼吸产生的二氧化碳，B正确；若关闭阀门，则探究酵母菌的无氧呼吸，无氧呼吸的产物酒精在锥形瓶中产生，因此可从锥形瓶吸取少量发酵液加入试管中，再加入酸性重铬酸钾溶液检测酒精的产生，C错误；打开阀门进行实验，则探究酵母菌的有氧呼吸，若关闭阀门，则探究酵母菌的无氧呼吸，消耗相同质量的葡萄糖，有氧呼吸释放二氧化碳的速率更快，因此与打开阀门相比，关闭阀门时乙(乙中装有溴麝香草酚蓝溶液)中发生相同的颜色变化所需时间更长，D正确。]
3．B [图1中酵母菌可以进行有氧呼吸，图2中酵母菌可以进行无氧呼吸，都会产生CO2，用溴麝香草酚蓝试剂检测，颜色由蓝变绿再变黄，图1为有氧呼吸装置，产生的二氧化碳的量较多，故颜色变化较快，A错误；图2中酵母菌进行无氧呼吸会产生酒精，从广口瓶中取样加入酸性重铬酸钾，溶液将会从橙色变成灰绿色，B正确；乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，所以不会使澄清石灰水变浑浊，C错误；由于酵母菌进行有氧呼吸释放的能量更多，所以酵母菌数量相等且消耗的葡萄糖量相等的情况下，图1的温度计度数更高，D错误。]
考点2
教材隐性知识
1．提示：还原型辅酶Ⅰ(或NADH)
2．提示：细胞呼吸
3．提示：细胞质和细胞膜
澄清概念
1．×提示：原核细胞没有线粒体也能进行有氧呼吸。
2．×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．×提示：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。
4．×提示：无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量。
5．×提示：无氧呼吸第二阶段消耗[H]，[H]被用于还原丙酮酸。
6．√ 7．√
达成学科素养
1．提示：(1)无氧呼吸 酒精和CO2 掩埋过深时O2供应不足，种子进行无氧呼吸产生的酒精积累过多，对细胞有毒害作用，导致腐烂
(2)种子不进行光合作用制造有机物，但进行细胞呼吸消耗有机物，使有机物的总量下降
(3)豆科植物富含脂肪，等质量的脂肪与葡萄糖相比，含H量高，因此进行有氧呼吸时消耗O2的量大于产生CO2的量
2．提示：(1)B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的氢能使甲烯蓝还原
(2)A管中子叶细胞死亡，相关酶失活，无呼吸作用 作对照
评价迁移应用
1．D [图中①过程为细胞呼吸的第一阶段，该过程中葡萄糖分解成丙酮酸，会产生少量的NADH并释放能量，合成ATP，A正确；图中②过程为有氧呼吸的第二、第三阶段，可分别发生在线粒体基质、线粒体内膜上，根据题目信息可知，线粒体中ATP增多会使酶X被磷酸化而失活，从而导致CO2产生速率降低，B正确；据有氧呼吸第三阶段方程式可知，有氧呼吸过程产生的水中的O来自O2，C正确；图中①④过程为产生乳酸的无氧呼吸，该过程中葡萄糖分解后能量的去路为转化为热能散失、储存在ATP中和存留在乳酸中，D错误。]
2．B [依题意可知，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ在有氧呼吸第三阶段起电子传递作用，骨骼肌细胞的有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上，所以在真核细胞中，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ分布在线粒体内膜上，A正确；电子在传递的过程中，H＋通过复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输，建立膜H＋势能差，结合图分析可知，复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ分布在线粒体内膜上，线粒体基质中H＋的浓度较低，B错误；根据题图可知：ATP合酶与H＋结合，将其转运的同时催化ATP合成，C正确；依题意，UCP是一种特殊的H＋通道，由图可知，H＋通过UCP运输会产生大量热量，若UCP运输的H＋增多，则通过ATP合酶运输的H＋减少，ATP的合成速率会下降，D正确。]
3．D [酒精是在无氧情况下，丙酮酸在细胞质基质中分解产生的，故会产生酒精的是②⑥，A错误；有氧情况下丙酮酸在线粒体中会分解产生CO2，[H]与O2结合产生水，因此，会产生CO2和H2O的试管有③⑤，B错误；根据试管①③⑤的实验结果，不能判断酵母菌进行有氧呼吸第一阶段的场所，C错误；根据试管②④⑥的实验结果，可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，D正确。]
4．D [氧浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相同，说明只进行无氧呼吸，葡萄糖不彻底分解，其中的大部分化学能转移到酒精中，释放出来的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，A正确。当氧气浓度为b时，产生CO2的量多于产生酒精的量，此时酵母菌既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，故合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体，B正确。氧浓度为c时，产生酒精的量为6 mol，由分析可知，有3 mol葡萄糖用于无氧呼吸，同时产生6 mol CO2；而此时CO2总共产生量为15 mol，则有氧呼吸产生CO2为15－6＝9 mol，说明有1.5 mol葡萄糖用于有氧呼吸，故葡萄糖用于酵母菌有氧呼吸的比例为1.5/(3＋1.5)＝1/3，C正确。当O2浓度为d时，酵母菌只进行有氧呼吸，产生大量的[H]和ATP，但大量[H]是在线粒体内膜被消耗的，D错误。]
考点3
澄清概念
1．×提示：无氧环境中，细胞无氧呼吸消耗的有机物较多。
2．×提示：粮食种子应储藏在干燥环境中。
3．√ 4．√
5．×提示：剧烈运动时，肌细胞主要进行有氧呼吸。
达成学科素养
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
评价迁移应用
1．B [O2在线粒体内膜与[H]结合生成水并释放大量能量，A错误；据图分析，在3 ℃、5%O2浓度条件下，细胞呼吸最弱，CO2释放量最少，B正确；由图可知，O2浓度为20%～30%时，温度影响CO2的相对生成量，C错误；低温抑制酶的活性，不会破坏酶的空间结构，D错误。]
2．B [由图甲可知，在一定的温度范围内，温度越高，呼吸速率越快，但人是恒温哺乳动物，外界温度变化，机体可通过自身调节维持体温稳定，A错误；细胞呼吸一般以葡萄糖为底物，但底物也可能是脂肪等其他物质，消耗脂肪时CO2产生量小于O2消耗量，所以若图乙D点开始只进行有氧呼吸，D点后CO2释放量和O2吸收量不一定相等，B正确；RQ＝CO2释放量/O2吸收量，当RQ＝1时，CO2释放量等于O2吸收量，若底物为葡萄糖，则RQ＝1时，说明细胞只进行有氧呼吸，一定范围的氧气浓度下，有氧呼吸强度会随着O2浓度增加而增加，因此c点以后呼吸作用的强度会随氧分压的增大而变化，C错误；蔬菜、水果应储存于零上低温和低氧的环境中，D错误。]
3．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；农作物种子入库储藏时，为延长储藏时间，应在零上低温、低氧条件下储藏，B错误；油料作物种子细胞中脂肪等含量较高，H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。]
体验真题
1．D [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；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；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；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的量不会比△sqr多，D错误。]
2．C [线粒体是有氧呼吸的主要场所，可以分解有机物产生ATP，同时在线粒体内部可以合成蛋白质、DNA等，需要消耗ATP，A正确；线粒体外膜和内膜功能不同，所以分布的蛋白质有所不同，B正确；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，C错误；②是线粒体内膜，消耗O2和[H]生成水，③是线粒体基质，在该场所丙酮酸和水反应生成CO2，D正确。]
3．(1)有氧条件下，将葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和H2O并产生能量 乙 (2)O2的含量 3 (3)无氧呼吸产生酒精对植物有毒害作用，3 d后排水可以将酒精排除，减轻毒害作用；3 d后排水可以使有氧呼吸增强，使根细胞能吸收更多营养物质
18 / 18课时数智作业(九) 细胞呼吸的原理和应用
1．(2024·河北衡水中学检测)下图表示人体内葡萄糖的部分代谢过程。下列说法错误的是( )
A．人体某些细胞中的①过程可以不消耗能量
B．③⑥过程的存在能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽
C．③过程可以产生人体的某些非必需氨基酸
D．人体成熟红细胞能进行图中的①②④过程
2．(2024·河北衡水阶段练习)将果蔬放入呼吸室中，用图示装置进行呼吸强度测定。测定时，经NaOH过滤的气流通过果蔬的呼吸室，将果蔬呼吸释放的CO2带入吸收管，被吸收管中定量的NaOH所吸收，经一定时间的吸收后，取出吸收管中的NaOH溶液，用草酸滴定测剩余NaOH的量。下列叙述错误的是( )
A．20%的NaOH溶液的作用是排除空气中CO2对实验结果的干扰
B．将该测定装置放入冷水浴中，相同时间后滴定测量数值偏低
C．可将未放入果蔬组与果蔬样品组所消耗的草酸体积求差，推算果蔬样品的呼吸强度
D．将呼吸室先密闭一段时间后再连接吸收管，可测无氧呼吸强度
3．(2024·广东茂名期中)蔬菜水果在常温下放置时，很容易受到微生物污染和侵袭。下列关于日常保存蔬菜水果的说法错误的是( )
A．密封保存能够阻碍所有微生物的生长和繁殖
B．低温保存能够降低微生物的代谢，阻碍微生物生长
C．腌制保存能够扩大所有微生物细胞外的渗透压
D．干制保存能够降低食品的水分含量
4．(2024·重庆巴蜀中学检测)为研究2，4-二硝基苯酚(DNP)在细胞呼吸中的作用，科学家以酵母菌为实验材料，进行了一系列实验，实验条件及结果如下表所示。下列相关叙述正确的是( )
组别 ① ② ③ ④
实验 条件 氧气 有 无 有 无
DNP 加入 加入 不加入 不加入
实验 结果 ATP生成量 (mol/mol C6H12O6) 20 2 38 2
H2O生成量 (mol/mol C6H12O6) 12 0 12 0
A．DNP主要在线粒体基质中发挥作用
B．DNP会影响人红细胞吸收K＋和葡萄糖
C．无氧条件下，DNP会使葡萄糖释放的能量减少
D．有氧条件下，DNP会使线粒体内膜上散失的热能增加
5．(2024·广东广州模拟)酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如下图所示。下列叙述，正确的是( )
A．0～6 h内，容器中O2剩余量不断减少，有氧呼吸速率先加快后减慢
B．6～8 h内，容器中O2的消耗量大于CO2的产生量
C．8～10 h内，酵母菌细胞呼吸释放的能量主要储存在ATP中
D．6～10 h内，用溴麝香草酚蓝溶液可检测到酵母菌无氧呼吸产生的酒精
6．(2024·广东深圳三模)研究发现，FCCP能作用于线粒体内膜，使线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP；抗霉素A是有氧呼吸第三阶段的抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧。下列叙述正确的是( )
A．NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所只有线粒体基质
B．加入FCCP，耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放
C．加入抗霉素A，细胞只能进行无氧呼吸，无法产生NADH
D．加入FCCP后，细胞完成正常生命活动消耗的葡萄糖量增加
7．(2024·湖北黄冈一模)呼吸熵(RQ)是指细胞同一时间二氧化碳产生量和氧气消耗量的比值，下面说法正确的是( )
A．随着氧气浓度增大，酵母菌RQ值会逐渐减小至1
B．奥运赛场上，高强度比赛项目的运动员肌肉细胞RQ值大于1
C．若某细胞的RQ值为7/6，则该细胞有氧呼吸消耗葡萄糖占1/3
D．若测定并计算出某细胞的RQ值为0.75，则该测定结果一定有误
8．(2025·陕晋青宁适应性考试)肿瘤细胞在有氧状态下仍主要依赖无氧呼吸方式供能。小鼠体内棕色脂肪细胞线粒体中解偶联蛋白可使部分原本用于合成ATP的能量以热能形式散失。冷刺激引起棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用增强，影响肿瘤生长。下列叙述错误的是( )
A．葡萄糖借助载体蛋白进入细胞时，转运过程需依赖载体蛋白的构象变化
B．解偶联蛋白导致的棕色脂肪细胞产热增加有助于低温下小鼠的体温维持
C．冷刺激条件下，高糖喂养小鼠无法缓解棕色脂肪细胞对肿瘤增殖的抑制作用
D．提高棕色脂肪细胞中解偶联蛋白表达量的其他因素可能导致肿瘤生长受到抑制
9．(11分)(2024·江西卷)当某品种菠萝蜜成熟到一定程度，会出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料，测定了常温有氧储藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率，变化趋势如图。回答下列问题：
(1)菠萝蜜在储藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的________，其释放的能量一部分用于生成________，另一部分以________的形式散失。
(2)据图可知，菠萝蜜在储藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生成，这体现了乙烯产生的调节方式为______________。
(3)据图推测，菠萝蜜在储藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是________________________。
为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程：
①___________________________________________________________________
___________________________________________________________________；
②分别制作匀浆，取等量匀浆液；
③______________________________________；
④分别在沸水浴中加热；
⑤___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在储藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升，其原因是___________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
课时数智作业(九)
1．D [葡萄糖进入红细胞是协助扩散，不需要消耗能量，A正确；③⑥过程是丙酮酸转化成氨基酸、脂肪，说明细胞呼吸可以产生许多物质参与其他代谢反应，能说明细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，B正确；血糖浓度过高时，部分血糖可以转化为某些非必需氨基酸和脂肪等一些非糖物质，C正确；人体成熟红细胞只进行无氧呼吸，即图中①②⑤过程，D错误。]
2．B [果蔬呼吸作用会产生二氧化碳，20%的NaOH溶液的作用是排除空气中CO2对实验结果的干扰，A正确；本实验中经一定时间的吸收后，取出吸收管中的NaOH溶液，用草酸滴定测剩余NaOH的量，将该测定装置放入冷水浴中，与呼吸作用有关的酶活性降低，反应速率变慢，产生的二氧化碳变少，剩余NaOH多，则用草酸滴定测剩余的NaOH的量应变高，B错误；可将未放入果蔬组与果蔬样品组所消耗的草酸体积求差，该过程可以排除物理因素的干扰，从而推算果蔬样品的呼吸强度，C正确；将呼吸室先密闭一段时间后再连接吸收管，氧气消耗完成，可测无氧呼吸强度，D正确。]
3．A [密封保存食物使得其中缺氧，抑制需氧型微生物生长和繁殖，A错误；低温保存食物，使微生物细胞中酶活性降低，从而降低微生物的代谢，阻碍微生物生长，B正确；微生物细胞生活在食物中，腌制保存食物能够扩大所有微生物细胞外的渗透压，从而使微生物细胞失水死亡，C正确；干制降低食品的含水量，使微生物在含水量低的环境中不易生长和繁殖，食品保存时间延长，D正确。]
4．D [由表可知，DNP抑制有氧呼吸过程中ATP的形成，不会对水的生成产生影响，主要在线粒体内膜发挥作用，A错误；人红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，与呼吸作用无关，不受DNP的影响，B错误；实验②和④比较，说明DNP不会对无氧呼吸产生影响，C错误；有氧时，DNP会导致细胞呼吸产生的ATP大幅减少，但水的生成不受影响，可见DNP使线粒体内膜上释放的能量更多地以热能的形式散失了，D正确。]
5．A [由图可知，0～6 h内，酵母菌有氧呼吸速率先上升后下降，因有氧呼吸消耗O2，密闭容器内O2剩余量不断减少，A正确；6～8 h内，酵母菌进行有氧呼吸消耗的O2与产生的CO2相同，同时进行不消耗O2、产生酒精与CO2的无氧呼吸，因此在此期间，容器中的O2消耗量小于CO2产生量，B错误；8～10 h内，酵母菌只进行无氧呼吸，产物为酒精和CO2，葡萄糖中的大部分能量转移至酒精中，少部分释放出来，其中大部分以热能的形式散失，少部分转化为ATP中活跃的化学能，C错误；溴麝香草酚蓝溶液用于检测CO2，不能用于检测酒精，用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，D错误。]
6．D [NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所有细胞质基质和线粒体基质，A错误；FCCP作用于线粒体内膜，使得线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP，也就是说线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，但是第一、二阶段释放的能量可以有一部分储存在ATP中，B错误；抗霉素A是呼吸链抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧，不能发生第三阶段，第一阶段反应不受影响，能产生NADH，C错误；加入FCCP后，有氧呼吸第三阶段释放的能量不能用于合成ATP为生命活动供能，所以需要消耗更多的葡萄糖为生命活动供能，D正确。]
7．A [酵母菌的代谢类型是兼性厌氧型，随氧气浓度增大，无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，导致RQ值会逐渐减小至1，A正确；人体无氧呼吸不产生CO2，因此高强度比赛项目的运动员肌肉细胞RQ值等于1，B错误；该细胞底物为葡萄糖时，则该细胞无氧呼吸产生二氧化碳的量为1，消耗葡萄糖的量为1/2，该细胞有氧呼吸产生二氧化碳的量为6，消耗葡萄糖的量为1，由此可知，该细胞有氧呼吸消耗葡萄糖占2/3，C错误；若该细胞呼吸底物为脂肪，则RQ值会小于 1，D错误。]
8．C
9．(除标注外，每空1分，共11分)(1)内膜 ATP 热能 (2)正反馈调节 (3)逐渐上升而后相对稳定 将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组，编号为①、②、③、④、⑤、⑥ 在6支试管中分别添加等量的DNS试剂，混匀 在加热的过程中，使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性物质的浓度，记录并分析(2分) (4)呼吸速率随乙烯释放速率的增加而增加，乙烯释放速率降低后，呼吸速率也随之降低，表明两者的相关性
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