第5章 第3节 第1课时
课时跟踪 分层训练
学业考达标练
一、选择题
1．有氧呼吸是真核生物进行呼吸作用的主要形式，可划分为三个阶段。下列关于真核细胞有氧呼吸三个阶段的说法，正确的是( )
A．每个阶段都发生在生物膜上
B．每个阶段均有ATP产生
C．产生CO2的阶段有O2的消耗
D．产生ATP的阶段有[H]的产生
【解析】 真核细胞有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质中，A错误；每个阶段都能产生ATP，B正确；第二阶段产生CO2，反应物是丙酮酸和水，C错误；第三阶段产生ATP，但会消耗[H]，D错误。故选B。
2．下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述，错误的是( )
A．通过设置有氧和无氧两组实验互为对比，易于判断酵母菌的呼吸方式
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．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
D．实验中将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
【解析】 通过设置有氧和无氧两组实验互为对比，易于判断酵母菌的呼吸方式，A正确；生物实验的原则之一是控制单一变量原则，该实验的自变量是有无氧气。温度、pH、培养液浓度等属于无关变量，所以实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等，B正确；有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，所以实验的因变量不能是澄清石灰水是否变浑浊，C错误；实验中需要将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气，保证不受外界气体的干扰，D正确。故选C。
3．有氧呼吸过程中的CO2产生于( )
A．丙酮酸分解时
B．葡萄糖刚要分解时
C．ADP形成ATP时
D．还原氢和氧结合成水时
【解析】 丙酮酸分解时，在这一阶段丙酮酸分解产生CO2，A正确；葡萄糖分解的产物是丙酮酸和还原氢，B错误；ADP形成ATP时不一定产生二氧化碳，这一过程发生在有氧呼吸三个阶段中，C错误；还原氢和氧结合成水是有氧呼吸的第三阶段，没有二氧化碳生成，D错误。故选A。
4．下图为“探究酵母菌的细胞呼吸方式”的实验装置图。在正确操作的情况下，下列说法错误的是( )
A．b、d瓶加入的酵母菌培养液等量且种群密度相同
B．a瓶中装的是氢氧化钠溶液，用于除去CO2
C．e瓶中澄清石灰水变浑浊的速度慢于c瓶
D．用酸性重铬酸钾溶液检验c、e两瓶中是否含有酒精
【解析】 实验的单一变量为是否通入空气，b、d瓶加入的酵母菌培养液等量且种群密度相同，这是对无关变量的控制，A正确；a瓶中装的是氢氧化钠溶液，用于除去空气中的CO2，排除对实验结果的干扰，B正确；酵母菌有氧呼吸产生的CO2多于无氧呼吸产生的，故e瓶中澄清石灰水变浑浊的速度慢于c瓶，C正确；实验结束后可以通过在b、d两瓶中加入酸性重铬酸钾溶液检验，观察颜色是否由橙色变成了灰绿色，来检测是否产生了酒精，D错误。故选D。
5．如图是线粒体结构示意图，下列相关叙述不正确的是( )
A．图中含有与有氧呼吸有关的酶的部位是②③
B．图中含有DNA的部位是②
C．有氧呼吸释放能量最多的一步是在③上进行的
D．③④上所含的蛋白质种类相同
【解析】 线粒体中含有与有氧呼吸有关的酶的部位是内膜和基质，即图中的②和③，A正确；线粒体中的DNA分布在线粒体的基质中，B正确；线粒体内膜上发生有氧呼吸的第三阶段，此阶段释放能量最多，C正确；线粒体外膜和内膜的功能不同，故所含蛋白质的种类不同，D错误。故选D。
6．如图所示为某植物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述正确的是( )
A．甲、乙两阶段产生[H]的场所都是线粒体
B．a、b两物质依次是H2O和O2
C．丙阶段产生的H2O中的氢最终都来自葡萄糖
D．若葡萄糖进入线粒体，可在酶的作用下，生成CO2和H2O
【解析】 本题考查有氧呼吸过程的三个阶段。甲、乙两阶段产生[H]的场所分别是细胞质基质、线粒体基质，A错误；a、b两物质依次是H2O和O2，B正确；丙阶段产生的H2O中的氢最终来自葡萄糖和H2O，C错误；葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸，所以葡萄糖不能直接进入线粒体，D错误。故选B。
7．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]与氧气生成水
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
【解析】 [H]与氧气结合生成水，发生在线粒体内膜上，A不符合题意；C6H12O6分解为丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中，B符合题意；丙酮酸分解为CO2和[H]，发生在线粒体基质中，C不符合题意；ADP与磷酸结合生成ATP的场所有细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，D不符合题意。故选B。
二、非选择题
8．如图表示细胞部分结构和功能，据图回答下列问题：
(1)图中A是_丙酮酸__，B的利用发生在有氧呼吸的第_二__阶段，B的产生部位是_线粒体内膜__。
(2)在有氧呼吸的过程中，[H]是在第_一、二__阶段产生的；产生ATP最多的是第_三__阶段。
(3)该细胞产生CO2的场所是_线粒体基质__，结合图示过程，有氧呼吸的总反应式可写成 C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量 。
【解析】 (1)分析题图可知，细胞中进行的是有氧呼吸的过程。A为葡萄糖分解后产生的丙酮酸，B为有氧呼吸第二阶段与丙酮酸反应的水，该阶段发生于线粒体基质。但是水的产生是有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜。(2)有氧呼吸的一、二两个阶段都可以产生[H]，三个阶段都可以产生ATP，但是产生ATP最多的是第三阶段。(3)产生CO2的阶段是第二阶段，发生于线粒体基质。
选择考提升练
一、选择题
1．在“酒驾”检测时，交警可让司机对填充了吸附有硅胶颗粒的装置吹气，若发现硅胶变色达到一定程度，即可证明司机是酒后驾车。以下相关叙述正确的是( )
A．硅胶颗粒中含有重铬酸钾；硅胶最后的颜色为橙黄色
B．硅胶颗粒中含有重铬酸钾；硅胶最后的颜色为灰绿色
C．硅胶颗粒中含有溴麝香草酚蓝；硅胶最后的颜色为黄色
D．硅胶颗粒中含有溴麝香草酚蓝；硅胶最后的颜色为灰绿色
【解析】 本题主要考查酒精的检测。“酒驾”检测时，交警让司机对填充了吸附有硅胶颗粒的装置吹气，目的是检测其酒精含量，所以硅胶颗粒中应含有酸性环境下的重铬酸钾；由于要证明司机是酒后驾车，说明吹出的气体中含有酒精，所以硅胶最后的颜色为灰绿色，B正确，A、C、D错误。故选B。
2．如图表示真核细胞有氧呼吸的过程，①～③代表场所，甲、乙代表物质。下列叙述错误的是( )
A．图示①、②、③中都有能量产生
B．①、②、③都有膜结构
C．甲表示丙酮酸
D．乙表示[H]
【解析】 有氧呼吸三个阶段都能产生能量，A正确；①表示细胞质基质，②表示线粒体基质，③表示线粒体内膜，因此只有③有膜结构，B错误；由分析可知，甲、乙分别代表丙酮酸、[H]，C、D正确。故选B。
3．如图是“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验装置。下列说法错误的是( )
A．装置甲中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2
B．装置乙中瓶Ⅱ封口后应该静置一段时间再连通瓶Ⅲ
C．若要检测酒精的产生，装置乙的瓶Ⅱ中酵母菌的培养时间应适当延长
D．相同实验时间内，两组装置中澄清石灰水浑浊程度相同
【解析】 装置甲中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，防止干扰实验结果，A正确；装置乙中瓶Ⅱ封口后应该静置一段时间再连通瓶Ⅲ，以消耗掉瓶中的O2，从而保证澄清石灰水变浑浊是无氧呼吸产生的CO2所致，B正确；装置乙的瓶Ⅱ中酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，故应将瓶Ⅱ中酵母菌的培养时间适当延长，C正确；由于有氧呼吸产生CO2比无氧呼吸快且多，所以相同实验时间内，装置甲中澄清石灰水浑浊程度比装置乙中高，D错误。故选D。
4．细胞有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水，2,4－二硝基苯酚(DNP)对该过程没有影响，但能抑制ATP合成。下列推测DNP的作用正确的是( )
A．有氧呼吸第一个阶段不会产生ATP，该过程不受DNP影响
B．DNP主要在线粒体基质中发挥作用，因为其形成ATP最多
C．DNP作用于组织细胞时，线粒体内膜上散失的热能将增加
D．DNP抑制葡萄糖进入红细胞，进而抑制细胞有氧呼吸过程
【解析】 本题主要考查有氧呼吸的过程。有氧呼吸第一个阶段能产生ATP，A错误；根据题意可知，DNP主要在线粒体内膜上发挥作用，抑制有氧呼吸第三个阶段中ATP的合成，B错误；DNP作用于组织细胞时，使线粒体内膜上的酶无法催化形成ATP，结果线粒体内膜上[H]与氧结合生成水时释放的能量无法转移到ATP中，而是以热能的形式散失，故线粒体内膜上散失的热能将增加，C正确；根据题意，DNP抑制有氧呼吸第三个阶段ATP的合成，葡萄糖进入红细胞是协助扩散，不消耗ATP，故DNP对葡萄糖进入红细胞过程无影响，D错误。故选C。
5．如图甲是某绿色植物叶肉细胞在晴朗的白天有氧呼吸各阶段反应图解(1～8表示物质或能量)，图乙是线粒体简图，下列叙述不正确的是( )
A．所有叶肉细胞都能进行2→3过程
B．3→6过程发生在图乙的②处
C．大量能量的生成发生在图乙的③处
D．4和8表示的物质都为水，其来源相同
【解析】 本题主要考查有氧呼吸的过程。2→3表示细胞呼吸的第一个阶段，所有活细胞都能进行该过程，A正确；3→6表示有氧呼吸第二个阶段，发生在线粒体基质，即图乙的②处，B正确；大量能量的生成发生在有氧呼吸第三个阶段，场所是线粒体内膜，即图乙的③处，C正确；由分析可知，4和8表示的物质都为水，其来源不同，4来自细胞吸收的水分，而8来自有氧呼吸第三个阶段，D错误。故选D。
6．研究者将青蛙细胞放在低渗溶液中涨破、离心得到线粒体外膜及膜间隙成分、内膜、线粒体基质等，下列相关叙述错误的是( )
A．线粒体外膜先破裂是因为外膜面积比内膜小
B．线粒体可在有氧条件下将葡萄糖分解为CO2和水
C．处理线粒体过程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分
D．青蛙进行各项生命活动所需的ATP主要来自线粒体
【解析】 线粒体外膜无折叠，面积小于线粒体内膜，比内膜更早破裂，A正确；线粒体可在有氧条件下将丙酮酸分解为CO2和水，B错误；线粒体含有丙酮酸，且线粒体为半自主性细胞器，可合成核酸和蛋白质，故含有核苷酸和氨基酸等成分，C正确；青蛙的生命活动所需能量主要来自有氧呼吸，ATP绝大多数来自线粒体，D正确。故选B。
7．某生物实验小组为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”设计了如图所示的实验装置。实验中，先向气球中加入10 mL含酵母菌的培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20 ℃温水的烧杯中。再将整个装置置于20 ℃的恒温水浴中，记录实验开始30 min后烧杯中液面变化量。下列说法错误的是( )
A．还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照
B．若30 min后液面没有变化是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
C．若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面应该下降
D．该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”
【解析】 若酵母菌只进行有氧呼吸，则消耗的氧气和产生的二氧化碳体积相等，不会引起液面变化；若同时进行了无氧呼吸，则产生的二氧化碳多于消耗的氧气，气球体积增大，液面上升。C不正确，故选C。
二、非选择题
8．如“探究酵母菌细胞的呼吸方式”，请完成下列相关实验及其分析。
实验步骤
(1)如图1，用注射器反复抽取空气后，夹上弹簧夹备用。
(2)如图2，吸取25 mL酵母菌培养液，再吸入25 mL图1锥形瓶中的空气，夹上弹簧夹，编号A组。_用另一注射器吸取25_mL酵母菌培养液__，夹上弹簧夹，编号B组。
(3)将A、B两组装置置于35 ℃的环境中，观测注射器内气体体积的变化。一定时间后，在A组气体体积刚开始变化时停止培养。
(4)从A、B两组中各取2 mL酵母菌培养液，分别注入两支洁净的试管中，编号甲、乙。
①向两试管中分别滴加0.5 mL_酸性重铬酸钾__溶液，并轻轻振荡，使它们混合均匀，观察颜色变化：甲试管_不变色__，乙试管_变灰绿色__。
由此说明：酵母菌在无氧条件下呼吸作用产生酒精。
②然后再分别用0.1%溴麝香草酚蓝溶液对两组注射器内气体进行检测，A、B组均由蓝变绿再变黄。由此说明：酵母菌在有氧条件和无氧条件下都会进行呼吸作用产生CO2。
实验分析
(5)上述实验步骤(1)中反复抽取空气的目的是_使NaOH溶液吸收CO2，去除锥形瓶内空气中的CO2以保证A组吸取气体时，吸取的气体主要是O2__。
(6)上述实验步骤(3)中在A组气体体积变化前停止培养的原因是_防止A组酵母菌进行无氧呼吸__。
实验结论：酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸。
【解析】 NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2；反复抽气后，锥形瓶中不再含有CO2气体，为A组提供了不含CO2的有氧环境。自变量是氧气；实验中A组吸入图1装置内气体(有氧)，B组不吸入图1装置内气体(无氧)。呼吸作用的产物种类(酒精或CO2)。①酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色；②CO2的检测：CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄(或CO2使澄清石灰水变浑浊)。酵母菌有氧呼吸时吸收O2量和释放CO2量相等，所以装置内气体体积不变。酵母菌无氧呼吸时不吸收气体，却释放CO2，装置内气体体积增大。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共53张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
第1课时 细胞呼吸的方式和有氧呼吸
课标要求 核心素养
1.通过探究酵母菌的呼吸方式，说出细胞呼吸的类型。
2．描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。 1.生命观念：描述细胞呼吸过程中物质和能量变化，形成物质与能量观；线粒体结构与其功能相适应，形成结构与功能观。
2．科学思维：归纳与概括有氧呼吸三个阶段，理解细胞呼吸实质。
3．科学探究：通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学习控制自变量、观察和检测因变量，认识对比实验。
必备知识 自主梳理
?细胞呼吸的方式
1．呼吸作用的实质是细胞内的有机物_________，并__________，因此也叫细胞呼吸。
2．探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)实验原理
酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于______________。
氧化分解
释放能量
兼性厌氧菌
(2)实验步骤
①配制酵母菌培养液：酵母菌＋质量分数为5%的_____________。
②安装实验装置：
葡萄糖溶液
③酵母菌细胞呼吸产物检测：
a．检测CO2的产生：用澄清石灰水或____________________。
b．检测酒精的产生：从A、B锥形瓶各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g ____________的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
溴麝香草酚蓝溶液
重铬酸钾
(3)实验现象
条件 澄清石灰水的变化/出现变化的速度 重铬酸钾—浓硫酸溶液的变化
甲组(有氧) 变浑浊程度_____/快 1号试管：无颜色变化
乙组(无氧) 变浑浊程度_____/慢 2号试管：______________
高
低
出现灰绿色
3.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)细胞呼吸产物
①有氧条件：产生____________。
②无氧条件：产生____________________。
大量CO2
酒精和少量CO2
A装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？
提示：保证酵母菌有充足的氧气，以进行有氧呼吸。
?有氧呼吸
1．主要场所——__________
(1)结构
①为线粒体外膜。
②为______：由内膜向内折叠形成，使内膜的面积大大增加。
③为______________。
(2)特点
______________中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
2．总反应式
________________________________________________________。
线粒体
嵴
线粒体基质
内膜和基质
3．过程
4．能量转化
(1)
(2)能量转化效率：葡萄糖有氧分解时，能量转化效率为(977.28/2 870) ×100%≈34.05%，还有约65.95%的能量以热能的形式散失。
5．有氧呼吸概念：指细胞在______的参与下，通过__________的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生____________和水，释放________，生成大量__________的过程。
氧
多种酶
二氧化碳
能量
ATP
(1)配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母。( )
(2)如果产生的气体使澄清的石灰水变浑浊，则酵母菌进行有氧呼吸。( )
(3)橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色。( )
(4)将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，这将更有利于酒精的检测。( )
(5)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质。( )
(6)真核细胞都进行有氧呼吸。( )
×
×
×
√
×
×
(7)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。( )
(8)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程。( )
×
×
【解析】 (1)配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸并冷却后再加入酵母，目的是防止高温杀死酵母菌。(2)酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，都能使澄清的石灰水变浑浊。(3)重铬酸钾可检测酒精的存在，在酸性条件下与酒精反应呈灰绿色。(5)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。(6)真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(7)线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。(8)葡萄糖不能在线粒体中氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解。
合作探究 能力提升
●情境解读
实验情境：如图甲组、乙组是探究酵母菌细胞呼吸产物的装置，据图分析回答下列问题。
任务一：分析酵母菌细胞呼吸方式的探究实验
●问题探究
1．为什么葡萄糖溶液需要煮沸并等冷却再加入？
提示：①煮沸：灭菌、除去葡萄糖溶液中的氧气。②冷却：避免高温杀死酵母菌。
2．甲组装置中NaOH溶液的作用是什么？
提示：吸收空气中的CO2，排除空气中CO2的干扰，保证使澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
3．B瓶为什么要封口一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
提示：让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，确保产物是由酵母菌无氧呼吸产生的。
4．A装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？
提示：保证酵母菌有充足的氧气，以进行有氧呼吸。
●典例剖析
如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是( )
A．该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组
B．若向B瓶和D瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则E瓶内的溶液会变黄
C．可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率
D．若C瓶和E瓶中溶液都变浑浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式
【解析】 该实验中的两套装置相互对比，即两组均为实验组，两组实验组相互对照共同探究酵母菌的呼吸方式，A错误；重铬酸钾用于检测酒精，D瓶中由于缺乏O2而进行无氧呼吸产生酒精，而B中因为有O2而进行有氧呼吸，不能产生酒精，所以D瓶内的溶液会变成灰绿色，B错误；溴麝香草酚蓝溶液用于检测CO2，产生CO2的速度越快则颜色变化越快，溴麝香草酚蓝溶液变黄所需的时间越短，所以可以根据液体变黄的时间长短检测CO2的产生速率，C正确；有氧呼吸和无氧呼吸虽然均可以产生CO2，但有氧呼吸产二氧化碳的速率快，因此，根据C瓶和E瓶中溶液变浑浊程度，能判断酵母菌的呼吸方式，D错误。故选C。
1．下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的分析，错误的是( )
A．实验过程中氧是引起酵母菌呼吸方式不同的外界因素
B．在有氧和无氧条件下培养酵母菌的培养液温度都有所升高
C．培养液中葡萄糖浓度过高会影响酵母菌的生长和繁殖
D．酵母菌细胞呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液鉴定
【解析】 该实验的自变量是有无氧气，无氧情况下，酵母菌进行无氧呼吸，有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，故实验过程中氧是引起酵母菌呼吸方式不同的外界因素，A正确；有氧呼吸和无氧呼吸均可释放热能，故培养酵母菌的培养液温度都有所升高，B正确；培养液中葡萄糖浓度过高会导致酵母菌细胞失水，进而影响酵母菌的生长和繁殖，C正确；酵母菌细胞无氧呼吸的产物：酒精，能用酸性重铬酸钾溶液鉴定，有氧呼吸产物不能用其鉴定，D错误。故选D。
●归纳提升
1．实验设计的自变量和因变量
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
变量控制 ①通入空气，保证O2充足
②将空气先通入NaOH溶液中，以除去CO2 先将锥形瓶内的O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，排除有氧呼吸的干扰
自变量 O2的有无
因变量 酵母菌的呼吸产物，即产生CO2的多少，酒精的有无
无关变量 温度、营养物质的浓度和总量等
2.对照实验和对比实验
实验类型 比较项目
对照组 实验组 实验结论 举例
对照实验 有 有 一般是一个 探究淀粉酶的专一性
对比实验 无 有 出现多个结论 探究酵母菌细胞的呼吸方式
*对比实验和对照实验不同
(1)对比实验一定是对照实验，因为它符合单一变量原则。
(2)对照实验不一定是对比实验，因为它还可能是对照组与单个实验组之间的对照。
(3)对比实验指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究各种因素与实验对象的关系，所以对比实验中均为实验组。
3．酵母菌呼吸方式探究实验的注意事项
(1)进行实验前必须检验装置的气密性，否则会因细胞呼吸产生的CO2不能全部通入澄清的石灰水中导致实验失败。
(2)乙组B瓶应封口放置一段时间，待瓶内的O2消耗完后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
(3)酒精检测时，是将酸性重铬酸钾溶液滴加至取出的部分酵母菌培养液滤液中，不是滴加至全部的酵母菌培养液滤液中。
(4)酸性重铬酸钾溶液也能与葡萄糖反应产生灰绿色。为避免培养液中剩余的葡萄糖干扰酸性重铬酸钾对酒精的检测，应确定葡萄糖充分消耗殆尽。
●情境解读
资料分析：
资料1 科学家提取了新鲜的动物肝脏组织，研磨离心后获取了细胞质基质(作为A组)和线粒体(作为B组)以及细胞匀浆(其中既有细胞质基质又有线粒体，作为C组)。分别向三组材料中加入等量的葡萄糖，检测葡萄糖的含量的变化，实验结果如图：
任务二：分析有氧呼吸
资料2 细胞质基质中的一种小分子物质—NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)。它实际上是电子和氢离子的载体，能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH(还原型辅酶Ⅰ)。NADH在后续的反应中还会解离出电子和氢离子，使得电子和氢离子能够继续用于后续的反应。而NAD＋则可以重新结合新的电子和氢离子。由于NADH携带了电子和氢离子，因此具有较强的还原性，通常可以把它简化为[H]。
资料3 有氧呼吸第二阶段图解：
资料4 有氧呼吸第三阶段是[H]和O2参与反应，产生大量ATP，场所为线粒体内膜。经检测线粒体内膜两侧有H＋浓度差，若利用药物破坏这种浓度差，可以使线粒体产生大量热量，也消耗氧气，但不生成ATP。
●问题探究
1．据图分析有氧呼吸的场所在哪里？
提示：葡萄糖可以在细胞质基质中分解，而不能在线粒体中直接分解。先在细胞质基质中完成葡萄糖的初步分解，之后在线粒体中完成剩下的部分。
2．根据资料2，完善下面有氧呼吸第一阶段图解：
提示：NADH ATP 丙酮酸
3．结合资料3，完善有氧呼吸第二阶段的简化图解：
提示：H2O CO2
4．结合资料4，分析O2的消耗和ATP的生成是否是同一个化学反应？
提示：上述资料说明O2的消耗和ATP的生成是两个过程，H＋浓度可能起到将两个过程连接起来的作用。
●典例剖析
如图表示绿色植物细胞内部分物质的转化过程，以下有关叙述正确的是( )
A．①②分别表示H2O、O2
B．图中产生[H]的场所都是线粒体
C．用18O标记葡萄糖，则在产生的水中能检测到放射性
D．图示过程只能在有光的条件下进行
【解析】 有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，故物质①是H2O，有氧呼吸第三阶段氧气和[H]反应生成水，故物质②是O2，A正确；有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，因此产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体，B错误；根据有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，含18O的葡萄糖中的18O进入了丙酮酸中，再根据第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，含18O的丙酮酸中的18O进入了二氧化碳中，即18O转移的途径是：葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳，产物水中不会检测到18O，C错误；植物细胞的有氧呼吸作用不需要光照，有光、无光均可进行，D错误。故选A。
2．如图为线粒体的结构示意图，下列叙述正确的是( )
A．③是内膜向内折叠形成的基粒，为酶提供了附着位点
B．②处产生CO2和[H]，③处消耗O2和[H]
C．②处有分解葡萄糖和丙酮酸的酶
D．①②③处均能合成ATP
【解析】 本题考查线粒体的结构与有氧呼吸。③是内膜向内折叠形成的嵴，增加了内膜面积，为酶提供了更多的附着位点，A错误；②处为线粒体基质，该处发生有氧呼吸的第二个阶段，此处产生CO2和[H]，③处为线粒体内膜，其上进行有氧呼吸的第三个阶段，消耗O2和[H]，B正确；②处为线粒体基质，有分解丙酮酸的酶，分解葡萄糖的酶在细胞质基质中，C错误；①为线粒体外膜，该处没有ATP产生，②③处分别进行有氧呼吸的第二、三个阶段，均能合成ATP，D错误。故选B。
●归纳提升
1．有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源、去向分析
比较 来源 去向
[H] C6H12O6和H2O 与O2结合生成H2O
ATP 三个阶段都产生 用于各项生命活动
(1)ATP是有氧呼吸三个阶段的共同产物，第三阶段生成的ATP最多。
(2)[H]是有氧呼吸第一和第二阶段的产物，第二阶段生成的[H]多。
2．细胞呼吸过程中的几个易错点
(1)有氧呼吸的反应式中箭头不能写成等号，能量不能写成ATP。
(2)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。
(3)[H]是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化成还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
(4)有氧呼吸的三个阶段都需要不同的酶来催化。
(5)原核生物没有线粒体，但是也可进行有氧呼吸，场所是细胞质基质和细胞膜。
(6)产生CO2的不只是有氧呼吸，酒精发酵过程中也有CO2的产生。
(7)有氧呼吸过程中产生的水和反应物中的水其来源和去向不同，所以不是同一分子的水。
课堂达标 巩固训练
1．下列有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述，错误的是( )
A．二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
D．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2
【解析】 二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，因此可以用溴麝香草酚蓝溶液检测二氧化碳，A正确；实验要遵循单一变量原则，温度、pH、培养液浓度等无关变量要控制好，B正确；酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸都能产生二氧化碳，因此不能通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式，C错误；实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2，D正确。故选C。
2．用含18O的葡萄糖追踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是( )
A．葡萄糖→丙酮酸→H2O B．葡萄糖→丙酮酸→O2
C．葡萄糖→O2→H2O D．葡萄糖→丙酮酸→CO2
【解析】 在有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，含18O的葡萄糖中的18O到了丙酮酸中；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和H2O反应生成CO2和[H]，含18O的丙酮酸中的18O到了CO2中，即葡萄糖中18O的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2，D正确。故选D。
3．为揭示有氧呼吸过程中相关的生化反应途径，科学家经历了复杂的探索。
请回答问题：
(1)科学家用鸽子的飞行肌作为研究材料，因为飞行肌细胞呼吸速率较高，适合用于研究氧化分解过程。葡萄糖在细胞质基质中经过糖酵解(有氧呼吸第一阶段)产生的_________进入线粒体，最终分解为_______和水，释放大量能量，为肌细胞供能。
(2)20世纪30年代，科学家分别发现线粒体内存在两个反应过程，表示如下(字母代表不同中间产物)。
过程1：A→B→C→D→E
过程2：E→F→G→H
丙酮酸
CO2
两个反应过程存在什么关系呢？科学家利用丙二酸(抑制E→F过程)和中间产物F进行实验，结果如下图所示。
根据实验结果分析，过程1与过程2最可能连成_______(线形、环形)代谢途径，理由是_____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
环形
证据1：第3组和第1组相比，注射物质F，使过程1中的A和C增加，说明过程2可促进过程1。证据2：第3组和第2组相比，注射丙二酸，抑制了E→F的过程，导致E物质积累，支持环形代谢途径的假设
(3)现代生物学技术为研究代谢过程提供了更直接的手段。例如，科学家曾用_____________法追踪各种有氧呼吸中间产物转化的详细过程。
(4)有氧呼吸生化反应途径的揭示过程，给你带来的关于科学研究的启示有________________________________________________________ _________________________________________________________________________。
同位素标记
技术促进科学发展、科学研究注重实验证据等(可从科学研究需要合理选材、巧妙设计、充分论证和善用技术等方面作答，答案合理即可)
【解析】 葡萄糖在细胞质基质中经过糖酵解(有氧呼吸第一阶段)产生的丙酮酸进入线粒体，最终分解为CO2和水，释放大量能量，为肌细胞供能。依实验结果可推测过程1与过程2最可能连成环形代谢途径，理由：第3组和第1组相比，注射物质F，使过程1中的A和C增加，说明过程2可促进过程1；第3组和第2组相比，注射丙二酸，抑制了E→F的过程，导致E物质积累，支持环形代谢途径的假设。现代生物学技术为研究代谢过程提供了更直接的手段。例如，科学家曾用同位素标记法追踪各种有氧呼吸中间产物转化的详细过程。
课时小结
