第3节 细胞呼吸的原理和应用
【学习目标】
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式； 2.概述有氧呼吸三个阶段的变化及特点，概括有氧呼吸的概念；
3．概述无氧呼吸的过程，并比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同； 4.应用细胞呼吸的原理来解决问题。
第1课时 细胞呼吸的方式与有氧呼吸
聚焦·学案一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
[基本知能]
1．实验原理
2．探究过程
微点拨：因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
3．实验结论
(1)在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 。
(2)在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 ，还产生少量的 。
[探究问题]
某兴趣小组想探究酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置，如下图A～D所示。
(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)，有氧条件下的装置序号： ；无氧条件下的装置序号： 。
(2)装置C的作用是 ，排除其对实验结果的干扰；装置B中澄清的石灰水还可用 代替。
(3)若要检测无氧呼吸时是否有酒精生成，应用酸性重铬酸钾溶液，现象是溶液颜色变为 ；葡萄糖也能与酸性重铬酸钾溶液发生颜色反应，在检测酒精时，避免葡萄糖对颜色反应产生干扰的方法是 。
[释解重难]
1．探究酵母菌细胞呼吸方式实验的条件控制(如图)
(1)有氧条件：装置甲连通橡皮球(或气泵)，让空气间歇性地依次通过三个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使空气先经过盛有NaOH溶液的锥形瓶，除去空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)无氧条件：装置乙中B瓶应封口放置一段时间后，待酵母菌将B瓶中的O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2使澄清的石灰水变浑浊。
2．对照实验和对比实验
(1)对照实验的类型
空白对照 不给对照组以任何处理因素
自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行
相互对照 不单独设对照组，而是几个实验组相互对比
条件对照 给对象施以某种实验处理，但这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义
(2)对比实验
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验称为对比实验。对比实验结果事先一般均未知。对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。如探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，有氧组和无氧组是对比实验。
[迁移训练]
1．某研究小组模拟了教材中“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验，下列相关叙述正确的是( )
A．本实验设计了有氧和无氧两种条件，但不属于对照实验
B．实验时，需要用质量分数为10%的NaOH溶液除去空气中的CO2
C．酸性重铬酸钾溶液可用于检测酵母菌细胞呼吸是否产生了CO2
D．可通过观察溴麝香草酚蓝溶液是否变黄来判断酵母菌的呼吸方式
2．下列是“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中产物的检测试剂及实验现象，对应错误的是( )
组别 产物 检测试剂 实验现象
A CO2 澄清的石灰水 变浑浊
B CO2 溴麝香草酚蓝溶液 蓝→绿→黄
C 酒精 溴麝香草酚蓝溶液 蓝→绿→黄
D 酒精 酸性的重铬酸钾溶液 橙色→灰绿色
3.下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列有关叙述错误的是 ( )
A．甲装置试管中有酒精产生
B．甲装置中澄清的石灰水不会变浑浊
C．乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2
D．根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸
聚焦·学案二 有氧呼吸
[学案设计]
(一)图解有氧呼吸的主要场所——线粒体
(1)写出序号代表的结构名称。 ① ；② 形成的嵴；③ 。 (2)与有氧呼吸有关的酶分布在 。 (3)该细胞器是进行 的主要场所。
(二)全面理解有氧呼吸的过程及物质和能量变化
1．有氧呼吸的过程
2．有氧呼吸中的物质变化
(1)有氧呼吸的反应式及各元素的去向
有氧呼吸过程中，H2O参与第二阶段反应，在第三阶段产生；[H]在第一、二阶段产生，参与第三阶段的反应；O2只参与第三阶段反应，CO2是在第二阶段产生的。
(2)有氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
物质 来源 去路
[H] C6H12O6和H2O 与O2结合生成水
ATP 三个阶段都产生 用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动
3.能量转化
4．有氧呼吸的概念
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 ，释放能量，生成大量 的过程。
5．与有氧呼吸相关的四个易错点
(1)认为葡萄糖进入线粒体内被彻底氧化分解是错误的——葡萄糖需在细胞质基质中先分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体分解。
(2)化学反应式中能量不可写成ATP——有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，少量转移到ATP中。
(3)真核细胞的有氧呼吸必须有线粒体参与——没有线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸(如蛔虫的细胞、哺乳动物成熟红细胞等)。
(4)许多原核细胞无线粒体但也能进行有氧呼吸——许多原核生物无线粒体，但细胞中含有与有氧呼吸相关的酶，也能进行有氧呼吸(如蓝细菌、醋酸菌等)。
|情|境|思|考|探|究|
分析实验一、二、三，回答问题。
实验一：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。
组别 自变量 实验结果
1号 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光
2号 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，微弱荧光出现
3号 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成以及较强荧光出现
实验二：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况。
组别 自变量 实验结果
4号 只含线粒体膜状结构 丙酮酸的量不变，没有荧光出现
5号 只含线粒体基质 丙酮酸减少，产生CO2，微弱荧光出现
6号 有线粒体膜状结构和基质 丙酮酸减少，产生CO2，较强的荧光出现
实验三：超声波震碎了线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是一系列线粒体内膜上的酶。
(1)实验一中的荧光素和荧光素酶的作用是什么？
(2)分析实验一的结果，物质发生了什么变化，这些变化发生在哪个位置？能量又有怎样的变化？
(3)分析实验二的结果，丙酮酸是在线粒体的什么部位分解的？
(4)你从实验二的结果能得到什么推论？
(5)通过实验三，可以确定在线粒体内膜上发生了什么样的反应？
[迁移训练]
1．概念理解判断
(1)有氧呼吸全部在线粒体中进行。( )
(2)有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多。( )
(3)氧气作为反应物参与有氧呼吸的第二、三阶段。( )
(4)有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。( )
2．如图为细胞代谢的部分过程示意图，下列叙述错误的是( )
A．①过程发生在细胞质基质中
B．葡萄糖大部分能量在②过程中释放
C．②过程发生在线粒体基质中
D．③过程中[H]来自葡萄糖和水
3．好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2。研究发现，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程。科研人员利用13C标记的13CO2和酵母菌提取物培养基培养H菌，检测该菌中谷氨酸的13C比例，结果如图所示。下列说法正确的是( )
A．有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和H2O，场所在线粒体基质
B．可推测CO2浓度升高，有利于乙酰辅酶A和CO2生成丙酮酸
C．H菌中乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于CO2的浓度
D．由实验结果可推测H菌可以固定CO2，其代谢类型为自养型
4．许多植物可合成氰化物，氰化物能抑制线粒体内膜上的细胞色素氧化酶(图中Ⅳ)的活性，而对同在该膜上的交替氧化酶(AOX)的活性无影响。抗氰呼吸指某些植物的组织或器官在氰化物存在的情况下仍能进行的呼吸。参与抗氰呼吸的末端氧化酶为交替氧化酶。结合图示，下列叙述错误的是( )
A．由F0和F1组成的ATP合成酶也是运输H＋的通道蛋白
B．正常呼吸和抗氰呼吸时，线粒体内膜上均有ATP的生成
C．线粒体内膜转运的H＋是有氧呼吸第三阶段由水分解产生的
D．一些植物在开花期通过生热吸引昆虫可能与抗氰呼吸有关
5．(教材P93“图5 9”发掘训练)观察有氧呼吸过程示意图，回答下列问题：
(1)写出图中①②③代表的有氧呼吸的对应阶段。
①_________；②__________；③__________。
(2)写出a、b、c、d代表的物质。
a．__________；b.__________；c.________；d.__________。
(3)三个阶段均释放出能量，释放能量最多的阶段是______(填图中序号)。
(4)写出图中①②③所发生的场所。
①_________；②__________；③__________。
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．在真核生物中，葡萄糖必须分解成丙酮酸后才能进入线粒体进行有氧呼吸的第二、三阶段的原因可能是
。
2．在探究酵母菌无氧呼吸装置中，酵母菌培养瓶装好后，要过一段时间再连接装有澄清的石灰水的锥形瓶，其原因是什么？
三、综合检测反馈
1．下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的部分装置，下列叙述错误的是( )
A．装置④①②可用于探究酵母菌通过有氧呼吸产生CO2
B．装置④中NaOH溶液的作用是排除空气中CO2对实验结果的干扰
C．可根据装置②中溶液的浑浊程度判断不同条件下酵母菌CO2产生量的差异
D．向装置③中滴加重铬酸钾溶液可检测酵母菌无氧呼吸产生酒精的情况
2．线粒体是有氧呼吸的主要场所。下列关于线粒体结构和功能的叙述，正确的是( )
A．能进行有氧呼吸的细胞一定都含有线粒体
B．线粒体的内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜面积
C．与有氧呼吸有关的酶主要分布在线粒体的外膜、内膜和基质中
D．在线粒体中通过有氧呼吸可完成活跃的化学能转化为稳定的化学能的过程
3．如图是真核细胞有氧呼吸的基本过程。下列说法正确的是( )
A．过程①和②发生的场所是细胞质基质
B．在O2充足的条件下才能进行过程①
C．过程②产生的ATP比过程③多
D．过程①和②产生的[H]在线粒体内膜被消耗
4．图甲表示酵母菌细胞呼吸过程图解，其中①～④表示生理过程，字母X、Y表示物质。图乙装置表示研究温度与酵母菌无氧呼吸的关系。回答下列问题：
(1)图乙中产生的气体是________，对应于图甲中的________(填字母)。
(2)2,4 二硝基苯酚(DNP)能抑制图甲过程③中ATP的合成，但对该氧化过程没有影响。据此推测DNP主要在酵母菌细胞的____________发挥作用，导致该过程所释放的能量都以________形式耗散。
(3)图乙中将葡萄糖溶液煮沸的主要目的是____________________。
(4)充分反应后，取图乙中的反应液，加入橙色的酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色，则可证明酵母菌无氧呼吸可产生________。为防止气压等物理因素所引起的实验误差，应如何设置对照？________________________________________。
第1课时 细胞呼吸的方式与有氧呼吸
[基本知能]
1．兼性厌氧 浑浊 由蓝变绿再变黄 酸 灰绿
2．酵母菌培养液 浓硫酸 大且快 灰绿色
3．(1)二氧化碳和水 (2)酒精 二氧化碳
[探究问题]
(1)C→A→B(或C→B→A→B) D→B
(2)吸收空气中的CO2 溴麝香草酚蓝溶液
(3)灰绿色 将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖
[迁移训练]
1．选B 本实验设计了有氧和无氧两种条件，探究有氧、无氧对酵母菌细胞呼吸方式的影响，两个实验组的实验结果未知，属于对比实验，也叫相互对照实验，是对照实验的一种特殊形式，A错误；实验时，为防止空气中CO2干扰实验结果，需要用质量分数为10%的NaOH溶液除去空气中的CO2，B正确；酸性重铬酸钾溶液能与酒精发生化学反应由橙色变成灰绿色，可用于检测酵母菌细胞呼吸是否产生了酒精，C错误；酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，通过观察溴麝香草酚蓝溶液是否变黄不能判断酵母菌的呼吸方式，D错误。
2．选C 酵母菌的呼吸产物CO2可以使澄清的石灰水变浑浊，也可以和溴麝香草酚蓝溶液反应，颜色变化是由蓝变绿再变黄，A、B正确；检测酒精的试剂是酸性的重铬酸钾溶液，颜色变化是由橙色变为灰绿色，C错误、D正确。
3．选B 甲装置探究的是酵母菌的无氧呼吸，会产生酒精和CO2，澄清的石灰水会变浑浊，A正确，B错误；乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，C正确；由于有氧呼吸产生的CO2更多，澄清的石灰水变浑浊快且浑浊程度大，故根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸，D正确。
[学案设计]
(一)(1)外膜 内膜 线粒体基质 (2)②③ (3)有氧呼吸
(二)1.细胞质基质 少量 线粒体基质 丙酮酸＋H2OCO2＋[H] 少量 线粒体内膜 大量 3.ATP 热能
4．氧 多种酶 二氧化碳和水 ATP
[情境思考探究]
(1)提示：荧光素和荧光素酶的作用是检测ATP含量的多少。
(2)提示：葡萄糖在细胞质基质中被分解成了丙酮酸，并且有少量ATP生成；在线粒体内丙酮酸被分解产生了CO2，并且有大量ATP生成。
(3)提示：在线粒体基质中丙酮酸被分解。
(4)提示：推论1：丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2，释放少量能量；推论2：线粒体基质分解丙酮酸后，在线粒体膜状结构上继续发生反应合成较多的ATP。
(5)提示：在线粒体内膜上发生了[H]的氧化，即[H]和O2发生反应。
[迁移训练]
1．(1)× (2)√ (3)× (4)×
2．选B ①过程为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中，A正确；葡萄糖大部分能量在③过程中释放，有氧呼吸的第三阶段会释放大量的能量，发生在线粒体内膜上，B错误；②过程为有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，C正确；③过程中[H]来自有氧呼吸的第一和第二阶段，第一阶段的原料为葡萄糖，第二阶段的原料为丙酮酸(由葡萄糖转化而来)和水，故③过程中[H]来自葡萄糖和水，D正确。
3．选B 有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和[H]，原核细胞有氧呼吸第二阶段的场所在细胞质基质，A错误；由图中信息可知，在一定范围内，随13CO2浓度增大，厌氧细菌H中谷氨酸的13C 所占的比例增大，谷氨酸是由乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸进而生成的代谢产物，所以CO2浓度升高有利于乙酰辅酶A和 CO2生成丙酮酸，B正确；由题干信息可知，好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程，由此可见乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于O2的浓度，C错误；自养生物是指能利用 CO2和 H2O等无机物合成有机物的生物，而H菌利用乙酰辅酶A和 CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物，是进行有机物的转换，因此它不属于自养生物，D错误。
4．选C 根据题图可知，由F0和F1组成的ATP合成酶也是运输H＋的通道蛋白，A正确；抗氰呼吸指某些植物的组织或器官在氰化物存在的情况下仍能进行的呼吸，可见正常呼吸和抗氰呼吸时，线粒体内膜上均有ATP的生成，B正确；水的分解发生在有氧呼吸的第二阶段，C错误；在氧化物存在时，植物可在交替氧化酶(AOX)参与下进行呼吸，氰化物能抑制Ⅳ的活性，而对AOX的活性无影响，则线粒体内膜两侧的H＋浓度差减小，生成的ATP减少，更多的能量以热能的形式被释放，故一些植物在开花期通过生热吸引昆虫可能与抗氰呼吸有关，D正确。
5．(1)第一阶段 第二阶段 第三阶段 (2)丙酮酸 [H] CO2 O2 (3)③ (4)细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
二、融通科学思维
1．线粒体膜上不含运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)
2．提示：酵母菌培养瓶装好后，瓶内的空气中有O2，酵母菌开始进行有氧呼吸，也产生CO2。所以，要过一段时间，等瓶中的O2消耗完以后，再将产生的气体通入澄清的石灰水，保证通入澄清的石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。
三、综合检测反馈
1．选D 探究酵母菌通过有氧呼吸产生CO2时，设置NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，以排除其对实验结果的干扰，如果澄清石灰水变浑浊，说明酵母菌有氧呼吸能够产生CO2，故装置④①②可用于探究酵母菌通过有氧呼吸产生CO2，A、B正确；由于营养物质相同时有氧呼吸释放的CO2量比无氧呼吸释放的CO2量多，所以探究酵母菌细胞呼吸方式时，可根据石灰水的浑浊程度判断CO2产生量的差异，C正确；要检测装置③中是否有酒精产生，反应结束后从装置③取出少量液体加入试管中，并滴加酸性的重铬酸钾溶液进行检测，D错误。
2．选B 能进行有氧呼吸的细胞不一定含有线粒体，如蓝细菌，A错误；线粒体的内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜面积，有利于增加酶的附着位点，B正确；有氧呼吸三个阶段都不在线粒体外膜上进行，故线粒体外膜不含与有氧呼吸有关的酶，C错误；有氧呼吸分解有机物，释放出能量，有机物中稳定的化学能可以转化为热能和ATP中活跃的化学能，因此在线粒体中通过有氧呼吸可完成稳定的化学能转化为活跃的化学能和热能的过程，D错误。
3．选D 过程①为呼吸作用第一阶段，不需要O2参与，其发生在细胞质基质；过程②为有氧呼吸第二阶段的部分过程，发生在线粒体基质，A、B错误。过程②为有氧呼吸第二阶段的部分过程，产生少量的ATP，过程③为有氧呼吸的第三阶段，产生的ATP最多，C错误。过程①和过程②产生的[H]在线粒体内膜与O2结合生成H2O，D正确。
4．解析：(1)图乙酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和CO2，因此产生的气体是CO2，对应图甲中的Y。(2)2,4 二硝基苯酚(DNP)能抑制图甲过程③(有氧呼吸第三阶段)中ATP的合成，而有氧呼吸第三阶段的场所是线粒体内膜，故DNP主要在酵母菌细胞的线粒体内膜发挥作用；由于DNP能抑制有氧呼吸第三阶段中ATP的合成，但对该氧化过程没有影响，因此会导致该过程所释放的能量都以热能形式耗散。(3)图乙是研究温度与酵母菌无氧呼吸的关系，因此将葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气并杀死微生物。(4)橙色的酸性重铬酸钾溶液与酒精发生化学反应，变成灰绿色，取图乙中的反应液，加入橙色的酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色，则可证明酵母菌无氧呼吸可产生酒精。为防止气压等物理因素所引起的实验误差，应将酵母菌换成灭活的酵母菌，其他条件同图2来设置对照组进行对照实验。
答案：(1)CO2 Y (2)线粒体内膜 热能 (3)去除氧气并杀死微生物 (4)酒精 将酵母菌换成灭活的酵母菌，其他条件同图乙(共94张PPT)
第3节
细胞呼吸的原理和应用
学习目标
1.探究酵母菌细胞呼吸的方式；
2.概述有氧呼吸三个阶段的变化及特点，概括有氧呼吸的概念；
3.概述无氧呼吸的过程，并比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同；
4.应用细胞呼吸的原理来解决问题。
第1课时
细胞呼吸的方式与有氧呼吸
CONTENTS
目录
1
2
3
4
聚焦·学案一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
聚焦·学案二 有氧呼吸
课时跟踪检测
随堂小结 ——即时回顾与评价
NO.1
聚焦·学案一 探究酵母菌
细胞呼吸的方式
[基本知能]
1．实验原理
2．探究过程
续表
续表
微点拨：因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
3．实验结论
(1)在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的_______________。
(2)在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生_____，还产生少量的_________。
二氧化碳和水
酒精
二氧化碳
[探究问题]
某兴趣小组想探究酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置，如下图A～D所示。
(1)请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)，有氧条件下的装置序号：_____________
________________；无氧条件下的装置序号：_______。
(2)装置C的作用是_________________，排除其对实验结果的干扰；装置B中澄清的石灰水还可用__________________代替。
(3)若要检测无氧呼吸时是否有酒精生成，应用酸性重铬酸钾溶液，现象是溶液颜色变为_______；葡萄糖也能与酸性重铬酸钾溶液发生颜色反应，在检测酒精时，避免葡萄糖对颜色反应产生干扰的方法是________________________________________________。
D→B
吸收空气中的CO2
溴麝香草酚蓝溶液
灰绿色
将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖
C→A→B
(或C→B→A→B)
[释解重难]
1．探究酵母菌细胞呼吸方式实验的条件控制(如图)
(1)有氧条件：装置甲连通橡皮球(或气泵)，让空气间歇性地依次通过三个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使空气先经过盛有NaOH溶液的锥形瓶，除去空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)无氧条件：装置乙中B瓶应封口放置一段时间后，待酵母菌将B瓶中的O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2使澄清的石灰水变浑浊。
2．对照实验和对比实验
(1)对照实验的类型
空白对照 不给对照组以任何处理因素
自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行
相互对照 不单独设对照组，而是几个实验组相互对比
条件对照 给对象施以某种实验处理，但这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义
(2)对比实验
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验称为对比实验。对比实验结果事先一般均未知。对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。如探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，有氧组和无氧组是对比实验。
迁移训练
1．某研究小组模拟了教材中“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验，下列相关叙述正确的是( )
A．本实验设计了有氧和无氧两种条件，但不属于对照实验
B．实验时，需要用质量分数为10%的NaOH溶液除去空气中的CO2
C．酸性重铬酸钾溶液可用于检测酵母菌细胞呼吸是否产生了CO2
D．可通过观察溴麝香草酚蓝溶液是否变黄来判断酵母菌的呼吸方式
√
解析：本实验设计了有氧和无氧两种条件，探究有氧、无氧对酵母菌细胞呼吸方式的影响，两个实验组的实验结果未知，属于对比实验，也叫相互对照实验，是对照实验的一种特殊形式，A错误；实验时，为防止空气中CO2干扰实验结果，需要用质量分数为10%的NaOH溶液除去空气中的CO2，B正确；酸性重铬酸钾溶液能与酒精发生化学反应由橙色变成灰绿色，可用于检测酵母菌细胞呼吸是否产生了酒精，C错误；酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，通过观察溴麝香草酚蓝溶液是否变黄不能判断酵母菌的呼吸方式，D错误。
2．下列是“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中产物的检测试剂及实验现象，对应错误的是( )
组别 产物 检测试剂 实验现象
A CO2 澄清的石灰水 变浑浊
B CO2 溴麝香草酚蓝溶液 蓝→绿→黄
C 酒精 溴麝香草酚蓝溶液 蓝→绿→黄
D 酒精 酸性的重铬酸钾溶液 橙色→灰绿色
√
解析：酵母菌的呼吸产物CO2可以使澄清的石灰水变浑浊，也可以和溴麝香草酚蓝溶液反应，颜色变化是由蓝变绿再变黄，A、B正确；检测酒精的试剂是酸性的重铬酸钾溶液，颜色变化是由橙色变为灰绿色，C错误、D正确。
3．下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列有关叙述错误的是 ( )
A．甲装置试管中有酒精产生
B．甲装置中澄清的石灰水不会变浑浊
C．乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2
D．根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸
√
解析：甲装置探究的是酵母菌的无氧呼吸，会产生酒精和CO2，澄清的石灰水会变浑浊，A正确，B错误；乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，C正确；由于有氧呼吸产生的CO2更多，澄清的石灰水变浑浊快且浑浊程度大，故根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸，D正确。
NO.2
聚焦·学案二 有氧呼吸
学案设计
(一)图解有氧呼吸的主要场所——线粒体
(1)写出序号代表的结构名称。
①_____；②_____形成的嵴；③___________。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在_____。
(3)该细胞器是进行__________的主要场所。
外膜
内膜
线粒体基质
②③
有氧呼吸
(二)全面理解有氧呼吸的过程及物质和能量变化
1．有氧呼吸的过程
2．有氧呼吸中的物质变化
(1)有氧呼吸的反应式及各元素的去向
有氧呼吸过程中，H2O参与第二阶段反应，在第三阶段产生；[H]在第一、二阶段产生，参与第三阶段的反应；O2只参与第三阶段反应，CO2是在第二阶段产生的。
(2)有氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
物质 来源 去路
[H] C6H12O6和H2O 与O2结合生成水
ATP 三个阶段都产生 用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动
3．能量转化
4．有氧呼吸的概念
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_____________，释放能量，生成大量____的过程。
5．与有氧呼吸相关的四个易错点
(1)认为葡萄糖进入线粒体内被彻底氧化分解是错误的——葡萄糖需在细胞质基质中先分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体分解。
(2)化学反应式中能量不可写成ATP——有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失，少量转移到ATP中。
氧
多种酶
二氧化碳和水
ATP
(3)真核细胞的有氧呼吸必须有线粒体参与——没有线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸(如蛔虫的细胞、哺乳动物成熟红细胞等)。
(4)许多原核细胞无线粒体但也能进行有氧呼吸——许多原核生物无线粒体，但细胞中含有与有氧呼吸相关的酶，也能进行有氧呼吸(如蓝细菌、醋酸菌等)。
|情|境|思|考|探|究|
分析实验一、二、三，回答问题。
实验一：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。
组别 自变量 实验结果
1号 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光
2号 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，微弱荧光出现
3号 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成以及较强荧光出现
实验二：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况。
组别 自变量 实验结果
4号 只含线粒体膜状结构 丙酮酸的量不变，没有荧光出现
5号 只含线粒体基质 丙酮酸减少，产生CO2，微弱荧光出现
6号 有线粒体膜状结构和基质 丙酮酸减少，产生CO2，较强的荧光出现
实验三：超声波震碎了线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是一系列线粒体内膜上的酶。
(1)实验一中的荧光素和荧光素酶的作用是什么？
提示：荧光素和荧光素酶的作用是检测ATP含量的多少。
(2)分析实验一的结果，物质发生了什么变化，这些变化发生在哪个位置？能量又有怎样的变化？
提示：葡萄糖在细胞质基质中被分解成了丙酮酸，并且有少量ATP生成；在线粒体内丙酮酸被分解产生了CO2，并且有大量ATP生成。
(3)分析实验二的结果，丙酮酸是在线粒体的什么部位分解的？
提示：在线粒体基质中丙酮酸被分解。
(4)你从实验二的结果能得到什么推论？
提示：推论1：丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2，释放少量能量；推论2：线粒体基质分解丙酮酸后，在线粒体膜状结构上继续发生反应合成较多的ATP。
(5)通过实验三，可以确定在线粒体内膜上发生了什么样的反应？
提示：在线粒体内膜上发生了[H]的氧化，即[H]和O2发生反应。
迁移训练
1．概念理解判断
(1)有氧呼吸全部在线粒体中进行。 ( )
(2)有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多。( )
(3)氧气作为反应物参与有氧呼吸的第二、三阶段。 ( )
(4)有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。 ( )
×
√
×
×
2．如图为细胞代谢的部分过程示意图，下列叙述错误的是( )
A．①过程发生在细胞质基质中
B．葡萄糖大部分能量在②过程中释放
C．②过程发生在线粒体基质中
D．③过程中[H]来自葡萄糖和水
√
解析：①过程为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中，A正确；葡萄糖大部分能量在③过程中释放，有氧呼吸的第三阶段会释放大量的能量，发生在线粒体内膜上，B错误；②过程为有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，C正确；③过程中[H]来自有氧呼吸的第一和第二阶段，第一阶段的原料为葡萄糖，第二阶段的原料为丙酮酸(由葡萄糖转化而来)和水，故③过程中[H]来自葡萄糖和水，D正确。
3．好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2。研究发现，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程。科研人员利用13C标记的13CO2和酵母菌提取物培养基培养H菌，检测该菌中谷氨酸的13C比例，结果如图所示。下列说法正确的是( )
A．有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和H2O，场所在线粒体基质
B．可推测CO2浓度升高，有利于乙酰辅酶A和CO2生成丙酮酸
C．H菌中乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于CO2的浓度
D．由实验结果可推测H菌可以固定CO2，其代谢类型为自养型
√
解析：有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和[H]，原核细胞有氧呼吸第二阶段的场所在细胞质基质，A错误；由图中信息可知，在一定范围内，随13CO2浓度增大，厌氧细菌H中谷氨酸的13C 所占的比例增大，谷氨酸是由乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸进而生成的代谢产物，所以CO2浓度升高有利于乙酰辅酶A和 CO2生成丙酮酸，B正确；由题干信息可知，好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程，由此可见乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于O2的浓度，C错误；
自养生物是指能利用 CO2和 H2O等无机物合成有机物的生物，而H菌利用乙酰辅酶A和 CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物，是进行有机物的转换，因此它不属于自养生物，D错误。
4．许多植物可合成氰化物，氰化物能抑制线粒体内膜上的细胞色素氧化酶(图中Ⅳ)的活性，而对同在该膜上的交替氧化酶(AOX)的活性无影响。抗氰呼吸指某些植物的组织或器官在氰化物存在的情况下仍能进行的呼吸。参与抗氰呼吸的末端氧化酶为交替氧化酶。结合图示，下列叙述错误的是( )
A．由F0和F1组成的ATP合成酶也是运输H＋的通道蛋白
B．正常呼吸和抗氰呼吸时，线粒体内膜上均有ATP的生成
C．线粒体内膜转运的H＋是有氧呼吸第三阶段由水分解产生的
D．一些植物在开花期通过生热吸引昆虫可能与抗氰呼吸有关
√
解析：根据题图可知，由F0和F1组成的ATP合成酶也是运输H＋的通道蛋白，A正确；抗氰呼吸指某些植物的组织或器官在氰化物存在的情况下仍能进行的呼吸，可见正常呼吸和抗氰呼吸时，线粒体内膜上均有ATP的生成，B正确；水的分解发生在有氧呼吸的第二阶段，C错误；在氧化物存在时，植物可在交替氧化酶(AOX)参与下进行呼吸，氰化物能抑制Ⅳ的活性，而对AOX的活性无影响，则线粒体内膜两侧的H＋浓度差减小，生成的ATP减少，更多的能量以热能的形式被释放，故一些植物在开花期通过生热吸引昆虫可能与抗氰呼吸有关，D正确。
5．(教材P93“图5-9”发掘训练)观察有氧呼吸过程示意图，回答下列问题：
(1)写出图中①②③代表的有氧呼吸的对应阶段。
①__________；② __________ ；③ __________ 。
(2)写出a、b、c、d代表的物质。
a．_______；b. ______ ；c. ______ ；d. ____。
(3)三个阶段均释放出能量，释放能量最多的阶段是____(填图中序号)。
(4)写出图中①②③所发生的场所。
① ___________ ；② ___________ ；③ ___________ 。
第一阶段
第二阶段
第三阶段
丙酮酸
[H]
CO2
O2
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
③
随堂小结 ——即时回顾与评价
NO.3
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．在真核生物中，葡萄糖必须分解成丙酮酸后才能进入线粒体进行有氧呼吸的第二、三阶段的原因可能是_____________________________
____________________________________________________________________。
线粒体膜上不含运输葡萄糖的
载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)
2．在探究酵母菌无氧呼吸装置中，酵母菌培养瓶装好后，要过一段时间再连接装有澄清的石灰水的锥形瓶，其原因是什么？
提示：酵母菌培养瓶装好后，瓶内的空气中有O2，酵母菌开始进行有氧呼吸，也产生CO2。所以，要过一段时间，等瓶中的O2消耗完以后，再将产生的气体通入澄清的石灰水，保证通入澄清的石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。
三、综合检测反馈
1．下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的部分装置，下列叙述错误的是
( )
A．装置④①②可用于探究酵母菌通过有氧呼吸产生CO2
B．装置④中NaOH溶液的作用是排除空气中CO2对实验结果的干扰
C．可根据装置②中溶液的浑浊程度判断不同条件下酵母菌CO2产生量的差异
D．向装置③中滴加重铬酸钾溶液可检测酵母菌无氧呼吸产生酒精的情况
√
解析：探究酵母菌通过有氧呼吸产生CO2时，设置NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，以排除其对实验结果的干扰，如果澄清石灰水变浑浊，说明酵母菌有氧呼吸能够产生CO2，故装置④①②可用于探究酵母菌通过有氧呼吸产生CO2，A、B正确；由于营养物质相同时有氧呼吸释放的CO2量比无氧呼吸释放的CO2量多，所以探究酵母菌细胞呼吸方式时，可根据石灰水的浑浊程度判断CO2产生量的差异，C正确；要检测装置③中是否有酒精产生，反应结束后从装置③取出少量液体加入试管中，并滴加酸性的重铬酸钾溶液进行检测，D错误。
2．线粒体是有氧呼吸的主要场所。下列关于线粒体结构和功能的叙述，正确的是( )
A．能进行有氧呼吸的细胞一定都含有线粒体
B．线粒体的内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜面积
C．与有氧呼吸有关的酶主要分布在线粒体的外膜、内膜和基质中
D．在线粒体中通过有氧呼吸可完成活跃的化学能转化为稳定的化学
能的过程
√
解析：能进行有氧呼吸的细胞不一定含有线粒体，如蓝细菌，A错误；线粒体的内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜面积，有利于增加酶的附着位点，B正确；有氧呼吸三个阶段都不在线粒体外膜上进行，故线粒体外膜不含与有氧呼吸有关的酶，C错误；有氧呼吸分解有机物，释放出能量，有机物中稳定的化学能可以转化为热能和ATP中活跃的化学能，因此在线粒体中通过有氧呼吸可完成稳定的化学能转化为活跃的化学能和热能的过程，D错误。
3．如图是真核细胞有氧呼吸的基本过程。下列说法正确的是( )
A．过程①和②发生的场所是细胞质基质
B．在O2充足的条件下才能进行过程①
C．过程②产生的ATP比过程③多
D．过程①和②产生的[H]在线粒体内膜被消耗
√
解析：过程①为呼吸作用第一阶段，不需要O2参与，其发生在细胞质基质；过程②为有氧呼吸第二阶段的部分过程，发生在线粒体基质，A、B错误。过程②为有氧呼吸第二阶段的部分过程，产生少量的ATP，过程③为有氧呼吸的第三阶段，产生的ATP最多，C错误。过程①和过程②产生的[H]在线粒体内膜与O2结合生成H2O，D正确。
4．图甲表示酵母菌细胞呼吸过程图解，其中①～④表示生理过程，字母X、Y表示物质。图乙装置表示研究温度与酵母菌无氧呼吸的关系。回答下列问题：
(1)图乙中产生的气体是________，对应于图甲中的________(填字母)。
(2)2,4-二硝基苯酚(DNP)能抑制图甲过程③中ATP的合成，但对该氧化过程没有影响。据此推测DNP主要在酵母菌细胞的____________发挥作用，导致该过程所释放的能量都以________形式耗散。
(3)图乙中将葡萄糖溶液煮沸的主要目的是____________________。
(4)充分反应后，取图乙中的反应液，加入橙色的酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色，则可证明酵母菌无氧呼吸可产生________。为防止气压等物理因素所引起的实验误差，应如何设置对照？______________
________________________________________。
解析：(1)图乙酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和CO2，因此产生的气体是CO2，对应图甲中的Y。(2)2,4-二硝基苯酚(DNP)能抑制图甲过程③(有氧呼吸第三阶段)中ATP的合成，而有氧呼吸第三阶段的场所是线粒体内膜，故DNP主要在酵母菌细胞的线粒体内膜发挥作用；由于DNP能抑制有氧呼吸第三阶段中ATP的合成，但对该氧化过程没有影响，因此会导致该过程所释放的能量都以热能形式耗散。(3)图乙是研究温度与酵母菌无氧呼吸的关系，因此将葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气并杀死微生物。
(4)橙色的酸性重铬酸钾溶液与酒精发生化学反应，变成灰绿色，取图乙中的反应液，加入橙色的酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色，则可证明酵母菌无氧呼吸可产生酒精。为防止气压等物理因素所引起的实验误差，应将酵母菌换成灭活的酵母菌，其他条件同图2来设置对照组进行对照实验。
答案：(1)CO2 Y (2)线粒体内膜 热能 (3)去除氧气并杀死微生物 (4)酒精 将酵母菌换成灭活的酵母菌，其他条件同图乙
课时跟踪检测
NO.4
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A级 强基固本
1.下列关于探究酵母菌呼吸方式的实验，叙述正确的是( )
A.葡萄糖的浓度、酵母菌的数量、温度为无关变量，两组应保持一致
B.自变量为氧气的有无，无氧条件为对照组，有氧条件为实验组
C.若溴麝香草酚蓝溶液由绿变蓝再变黄，表明酵母菌只进行有氧呼吸
D.培养液取样后先加入氢氧化钠溶液，再加重铬酸钾溶液检测，若溶液显示灰绿色，表明有无氧呼吸发生
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解析：本实验的自变量是氧气的有无，葡萄糖的浓度、酵母菌的数量、温度为无关变量，无关变量应保持相同且适宜，A正确；本实验的自变量是氧气的有无，本实验中两组都是实验组，属于相互对照即对比实验，B错误；二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸都产生二氧化碳，C错误；酵母菌无氧呼吸产生酒精，酒精可以和酸性重铬酸钾溶液发生反应，使其呈现灰绿色，D错误。
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2．真核细胞有氧呼吸时含碳物质的变化过程如下所示，其中Ⅰ、Ⅱ表示两个阶段，下列相关叙述正确的是( )
A．阶段Ⅰ只发生在细胞有氧时
B．阶段Ⅰ和Ⅱ均有NADH和ATP产生
C．阶段Ⅰ比阶段Ⅱ产生的NADH多
D．阶段Ⅰ和Ⅱ均在线粒体中进行
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解析：阶段Ⅰ表示有氧呼吸的第一阶段，不需要氧的参与，A错误；阶段Ⅰ和Ⅱ分别表示有氧呼吸的第一、二阶段，均有NADH和ATP产生，B正确；阶段Ⅰ产生4个NADH，阶段Ⅱ产生20个NADH，C错误；阶段Ⅰ在细胞质基质中进行，阶段Ⅱ在线粒体基质中进行，D错误。
3．如下图所示4支试管，在氧气充足、温度适宜条件下，经过一定时间后，最终能产生CO2和H2O的试管是( )
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解析：能产生CO2和H2O的分别是有氧呼吸的第二、三阶段，场所分别是线粒体基质和线粒体内膜，需要的反应物是第一阶段产生的丙酮酸和NADH(或[H])，结合题图分析，完整酵母菌最终能产生CO2和H2O，C正确。
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4．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O2反应产生水
B．分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与Pi结合生成ATP
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解析： [H]与O2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结合生成ATP，在细胞质基质和线粒体中都可以发生，D错误。
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5．细胞色素C(CytC)位于线粒体内膜上，可以在线粒体呼吸链中传递电子，促进体内有机物的氧化反应和ATP的生成。CO中毒时，心脏组织中CytC的含量明显降低。若静脉注射大剂量外源性的CytC可提高细胞对氧的利用，可明显改善CO中毒患者的症状。下列相关分析错误的是( )
A．CO中毒后，进行有氧呼吸产生的ATP减少
B．CO中毒后，人体细胞可进行无氧呼吸
C．CytC在临床上可用于CO中毒的急救
D．进入线粒体的外源性CytC不会参与有氧呼吸的第三阶段
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解析：细胞色素C(CytC)可以在线粒体呼吸链中传递电子，促进体内有机物的氧化反应和ATP的生成，而CO中毒时CytC的含量明显降低，因此进行有氧呼吸产生的ATP减少，A正确；CytC作用于线粒体呼吸链中传递电子的过程，有氧呼吸第三阶段被抑制，因此CO中毒后，人体细胞可进行无氧呼吸，B正确；静脉注射大剂量外源性的CytC可提高细胞对氧的利用，可明显改善CO中毒患者的症状，因此CytC在临床上可用于CO中毒的急救，C正确；进入线粒体的外源性CytC会参与有氧呼吸的第三阶段，D错误。
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6．下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是( )
A．此实验中温度、pH等属于无关变量
B．在探究无氧呼吸的实验中，可用油脂层隔绝O2
C．在探究有氧呼吸的实验中，可用NaOH溶液除去泵入空气中的CO2
D．可通过观察澄清的石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
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解析：此实验中的无关变量有温度、pH等，且无关变量应相同且适宜，A正确；在探究无氧呼吸的实验中，可用油脂层隔绝O2，制造无氧环境，B正确；在探究有氧呼吸的实验中，可用NaOH溶液除去泵入空气中的CO2，防止空气中的CO2对实验结果造成干扰，C正确；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，故不能通过观察澄清的石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式，由于产生CO2的量不同，故可通过观察澄清的石灰水的浑浊程度来判断酵母菌的呼吸方式，D错误。
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7．某研究小组将酵母菌和葡萄糖溶液放入一个保温瓶中，并用带有两个孔的塞子封口，如下图所示。下列判断正确的是( )
√
A. 保温瓶内的温度将一直慢慢升高
B.保温瓶中氧气的含量对酵母菌细胞呼吸的类型有重要的影响
C.该实验中指示剂的颜色变化可用来测定酵母菌细胞呼吸释放的CO2量
D.锥形瓶中的指示剂应为酸碱指示剂，目的是检验酵母菌的呼吸作用的类型
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解析：酵母菌先有氧呼吸温度上升快，后无氧呼吸温度上升慢，由于葡萄糖会耗尽，温度不能持续升高，A错误；图中可以看出，保温瓶内有一定量的空气，空气中含氧，因此开始酵母菌进行有氧呼吸，氧气消耗掉后就只能进行无氧呼吸，B正确；实验中指示剂的颜色变化可用来检测酵母菌是否释放CO2，但不能用来测定酵母菌细胞呼吸释放的CO2量，C错误；锥形瓶中的指示剂可为酸碱指示剂，目的是检验酵母菌是否释放CO2，不能检验酵母菌呼吸作用的类型，D错误。
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8．有氧呼吸是真核生物氧化分解有机物释放能量的主要方式，对于保障细胞
内的能量供应和物质代谢有重要作用。下列说法错误的是( )
A．与有机物在生物体外燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级缓慢释放能
量的，可以保证有机物中的能量得到充分的利用
B．用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体
不再产生ATP
C．线粒体的特殊结构保证了有氧呼吸高效有序地进行
D．给培养的动物细胞提供18O2，经过一段时间后，细胞中的CO2可能含有18O
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解析：该药物抑制线粒体内膜上ATP的合成，但线粒体基质中也可产生ATP，B错误；给培养的动物细胞提供18O2,18O2参与有氧呼吸的第三阶段，其与[H]反应生成H218O，H218O再参与有氧呼吸的第二阶段，其与丙酮酸反应生成C18O2和[H]，故经过一段时间后，细胞中的CO2可能含有18O，D正确。
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9．(12分)下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置示意图，回答下列问题。
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(1)图甲装置探究酵母菌________呼吸，其中NaOH溶液的作用是______________。图乙装置探究酵母菌________呼吸，其中B瓶先密封放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，其目的是________________。
(2)图甲、乙两装置中澄清的石灰水都变浑浊，说明________________
___________________________________。图甲装置中澄清的石灰水的浑浊程度比图乙装置的深，且变浑浊的速率快，说明____________
____________________________________________________________。
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(3)取A、B瓶中等量的酵母菌培养液滤液，分别滴加酸性重铬酸钾溶液，发现A瓶滤液不变色，B瓶滤液变成灰绿色，说明__________
____________________。
(4)做馒头、面包、酿酒等都是利用了酵母菌的细胞呼吸。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________的过程。
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解析：(1)图甲装置通入气体，探究酵母菌的有氧呼吸，其中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的影响。图乙装置是密闭容器，探究酵母菌的无氧呼吸，其中B瓶先密封放置一段时间，消耗瓶中的氧气，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。(2)CO2会导致澄清的石灰水变浑浊，图甲、乙两装置中澄清的石灰水都变浑浊，说明有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2。图甲装置澄清的石灰水的浑浊程度比图乙装置的深，且变浑浊的速率快，说明有氧呼吸产生的CO2多且CO2产生快。(3)酸性重铬酸钾与酒精反应变成灰绿色，A瓶滤液不变色，B瓶滤液变成灰绿色，说明无氧呼吸产生了酒精。(4)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。
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答案：(1)有氧 吸收空气中的CO2 无氧 消耗瓶中的氧气 (2)有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2 有氧呼吸产生的CO2多且CO2产生快 (3)无氧呼吸产生了酒精 (4)ATP
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B级 发展提能
10．某小组为验证寡霉素和DNP两种呼吸抑制剂的作用，对离体的线粒体分别进行处理，检测线粒体的耗氧量变化，结果及操作如图所示。其中寡霉素可抑制ATP合成酶的作用，DNP不影响[H]和O2的结合，但能消除ATP合成所需的质子推动力。结果如图所示(加入的底物充足)，下列说法错误的是( )
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A．图中加入的底物可以是丙酮酸和NADH
B．抑制剂Ⅰ是DNP，抑制剂Ⅱ是寡霉素
C．与其他阶段相比，过程3放出的热量最多
D．过程3中可能进行有氧呼吸第二阶段
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解析：加入底物后，耗氧量明显增多，说明能进行有氧呼吸第三阶段，即加入的物质能推动有氧呼吸第三阶段的进行，所以加入的物质可以是丙酮酸和NADH，A正确。加入抑制剂Ⅰ后，过程4有氧气消耗，但ATP合成量比过程3少，说明该抑制剂不影响氧气的消耗，所以抑制剂Ⅰ是DNP；加入抑制剂Ⅱ后，ATP合成量明显下降，说明抑制剂Ⅱ是寡霉素，B正确。过程4与过程3相比，耗氧量相当，但过程4合成的ATP更少，说明更多能量以热能的形式散失，过程4放出的热量更多，C错误。若加入的底物是丙酮酸，则过程3既进行有氧呼吸第二阶段，也进行有氧呼吸第三阶段；若加入的底物是NADH，则过程3只进行有氧呼吸第三阶段，D正确。
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11．(9分)科学家在研究线粒体组成成分时，首先将线粒体放在低渗溶液中获得涨破的外膜，经离心后将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开，再用超声波破坏线粒体内膜，破裂的内膜自动闭合成小泡，然后用尿素处理这些小泡，实验结果如图1所示。请分析回答：
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(1)研究人员发现，在适宜成分溶液中，线粒体含F0-F1颗粒内膜小泡能完成有氧呼吸第三阶段的反应，即实现________的氧化，生成________，并能合成大量ATP。
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(2)线粒体内膜上的F0-F1颗粒是ATP合成酶(见图2)，其结构由突出于膜外的亲水头部和嵌入膜内的疏水尾部组成，其功能是在跨膜H＋浓度梯度推动下合成ATP。为了研究ATP合成酶的结构与合成ATP的关系，用尿素破坏内膜小泡将F1颗粒与含F0颗粒内膜小泡分开，检测处理前后ATP的合成。若处理前，在________________________条件下，含__________颗粒内膜小泡能合成ATP；处理后含__________颗粒内膜小泡不能合成ATP，说明F1颗粒的功能是催化ATP的合成。
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(3)线粒体基质中可能含有的化学成分有________(填选项前的字母)。
A．水 B．丙酮酸 C．葡萄糖
D．ATP E．核苷酸 F．氨基酸
解析：(1)有氧呼吸第三阶段是前两阶段产生的NADH([H])与O2结合生成水，释放大量能量，并能合成大量ATP的过程。(2)由图乙所示可知，F0-F1颗粒即ATP合成酶由亲水的F1(头部)与疏水的F0(尾部)组成，其功能是在跨膜H＋浓度梯度推动下合成ATP；用尿素破坏内膜小泡将F1颗粒与含F0颗粒内膜小泡分开，若在跨膜H＋浓度梯度推动下，含F0-F1颗粒内膜小泡能合成ATP，处理后含F0颗粒内膜小泡不能合成ATP，说明F1颗粒的功能是催化ATP的合成。
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(3)葡萄糖不能直接进入线粒体，所以线粒体基质中不会含有葡萄糖。因此，线粒体基质中可能含有的化学成分有A、B、D、E、F。
答案：(1)[H] 水 (2)有跨膜H＋浓度梯度
F0-F1 F0 (3)ABDEF课时跟踪检测(十七) 细胞呼吸的方式与有氧呼吸
A级 强基固本
1．下列关于探究酵母菌呼吸方式的实验，叙述正确的是( )
A．葡萄糖的浓度、酵母菌的数量、温度为无关变量，两组应保持一致
B．自变量为氧气的有无，无氧条件为对照组，有氧条件为实验组
C．若溴麝香草酚蓝溶液由绿变蓝再变黄，表明酵母菌只进行有氧呼吸
D．培养液取样后先加入氢氧化钠溶液，再加重铬酸钾溶液检测，若溶液显示灰绿色，表明有无氧呼吸发生
2．真核细胞有氧呼吸时含碳物质的变化过程如下所示，其中Ⅰ、Ⅱ表示两个阶段，下列相关叙述正确的是( )
A．阶段Ⅰ只发生在细胞有氧时
B．阶段Ⅰ和Ⅱ均有NADH和ATP产生
C．阶段Ⅰ比阶段Ⅱ产生的NADH多
D．阶段Ⅰ和Ⅱ均在线粒体中进行
3．如下图所示4支试管，在氧气充足、温度适宜条件下，经过一定时间后，最终能产生CO2和H2O的试管是( )
4．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O2反应产生水
B．分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与Pi结合生成ATP
5．细胞色素C(CytC)位于线粒体内膜上，可以在线粒体呼吸链中传递电子，促进体内有机物的氧化反应和ATP的生成。CO中毒时，心脏组织中CytC的含量明显降低。若静脉注射大剂量外源性的CytC可提高细胞对氧的利用，可明显改善CO中毒患者的症状。下列相关分析错误的是( )
A．CO中毒后，进行有氧呼吸产生的ATP减少
B．CO中毒后，人体细胞可进行无氧呼吸
C．CytC在临床上可用于CO中毒的急救
D．进入线粒体的外源性CytC不会参与有氧呼吸的第三阶段
6．下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是( )
A．此实验中温度、pH等属于无关变量
B．在探究无氧呼吸的实验中，可用油脂层隔绝O2
C．在探究有氧呼吸的实验中，可用NaOH溶液除去泵入空气中的CO2
D．可通过观察澄清的石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
7．某研究小组将酵母菌和葡萄糖溶液放入一个保温瓶中，并用带有两个孔的塞子封口，如下图所示。下列判断正确的是( )
A．保温瓶内的温度将一直慢慢升高
B．保温瓶中氧气的含量对酵母菌细胞呼吸的类型有重要的影响
C．该实验中指示剂的颜色变化可用来测定酵母菌细胞呼吸释放的CO2量
D．锥形瓶中的指示剂应为酸碱指示剂，目的是检验酵母菌的呼吸作用的类型
8．有氧呼吸是真核生物氧化分解有机物释放能量的主要方式，对于保障细胞内的能量供应和物质代谢有重要作用。下列说法错误的是( )
A．与有机物在生物体外燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级缓慢释放能量的，可以保证有机物中的能量得到充分的利用
B．用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体不再产生ATP
C．线粒体的特殊结构保证了有氧呼吸高效有序地进行
D．给培养的动物细胞提供18O2，经过一段时间后，细胞中的CO2可能含有18O
9.
得分
(12分)下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置示意图，回答下列问题。
(1)图甲装置探究酵母菌________呼吸，其中NaOH溶液的作用是______________。图乙装置探究酵母菌________呼吸，其中B瓶先密封放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，其目的是________________。
(2)图甲、乙两装置中澄清的石灰水都变浑浊，说明________________________________。图甲装置中澄清的石灰水的浑浊程度比图乙装置的深，且变浑浊的速率快，说明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)取A、B瓶中等量的酵母菌培养液滤液，分别滴加酸性重铬酸钾溶液，发现A瓶滤液不变色，B瓶滤液变成灰绿色，说明________________。
(4)做馒头、面包、酿酒等都是利用了酵母菌的细胞呼吸。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________的过程。
B级 发展提能
10．某小组为验证寡霉素和DNP两种呼吸抑制剂的作用，对离体的线粒体分别进行处理，检测线粒体的耗氧量变化，结果及操作如图所示。其中寡霉素可抑制ATP合成酶的作用，DNP不影响[H]和O2的结合，但能消除ATP合成所需的质子推动力。结果如图所示(加入的底物充足)，下列说法错误的是( )
A．图中加入的底物可以是丙酮酸和NADH
B．抑制剂Ⅰ是DNP，抑制剂Ⅱ是寡霉素
C．与其他阶段相比，过程3放出的热量最多
D．过程3中可能进行有氧呼吸第二阶段
11.
得分
(9分)科学家在研究线粒体组成成分时，首先将线粒体放在低渗溶液中获得涨破的外膜，经离心后将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开，再用超声波破坏线粒体内膜，破裂的内膜自动闭合成小泡，然后用尿素处理这些小泡，实验结果如图1所示。请分析回答：
(1)研究人员发现，在适宜成分溶液中，线粒体含F0-F1颗粒内膜小泡能完成有氧呼吸第三阶段的反应，即实现________的氧化，生成________，并能合成大量ATP。
(2)线粒体内膜上的F0-F1颗粒是ATP合成酶(见图2)，其结构由突出于膜外的亲水头部和嵌入膜内的疏水尾部组成，其功能是在跨膜H＋浓度梯度推动下合成ATP。为了研究ATP合成酶的结构与合成ATP的关系，用尿素破坏内膜小泡将F1颗粒与含F0颗粒内膜小泡分开，检测处理前后ATP的合成。若处理前，在________________________条件下，含__________颗粒内膜小泡能合成ATP；处理后含________颗粒内膜小泡不能合成ATP，说明F1颗粒的功能是催化ATP的合成。
(3)线粒体基质中可能含有的化学成分有________(填选项前的字母)。
A．水 B．丙酮酸 C．葡萄糖
D．ATP E．核苷酸 F．氨基酸
课时跟踪检测(十七)
1．选A 本实验的自变量是氧气的有无，葡萄糖的浓度、酵母菌的数量、温度为无关变量，无关变量应保持相同且适宜，A正确；本实验的自变量是氧气的有无，本实验中两组都是实验组，属于相互对照即对比实验，B错误；二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸都产生二氧化碳，C错误；酵母菌无氧呼吸产生酒精，酒精可以和酸性重铬酸钾溶液发生反应，使其呈现灰绿色，D错误。
2．选B 阶段Ⅰ表示有氧呼吸的第一阶段，不需要氧的参与，A错误；阶段Ⅰ和Ⅱ分别表示有氧呼吸的第一、二阶段，均有NADH和ATP产生，B正确；阶段Ⅰ产生4个NADH，阶段Ⅱ产生20个NADH，C错误；阶段Ⅰ在细胞质基质中进行，阶段Ⅱ在线粒体基质中进行，D错误。
3．选C 能产生CO2和H2O的分别是有氧呼吸的第二、三阶段，场所分别是线粒体基质和线粒体内膜，需要的反应物是第一阶段产生的丙酮酸和NADH(或[H])，结合题图分析，完整酵母菌最终能产生CO2和H2O，C正确。
4．选B [H]与O2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结合生成ATP，在细胞质基质和线粒体中都可以发生，D错误。
5．选D 细胞色素C(CytC)可以在线粒体呼吸链中传递电子，促进体内有机物的氧化反应和ATP的生成，而CO中毒时CytC的含量明显降低，因此进行有氧呼吸产生的ATP减少，A正确；CytC作用于线粒体呼吸链中传递电子的过程，有氧呼吸第三阶段被抑制，因此CO中毒后，人体细胞可进行无氧呼吸，B正确；静脉注射大剂量外源性的CytC可提高细胞对氧的利用，可明显改善CO中毒患者的症状，因此CytC在临床上可用于CO中毒的急救，C正确；进入线粒体的外源性CytC会参与有氧呼吸的第三阶段，D错误。
6．选D 此实验中的无关变量有温度、pH等，且无关变量应相同且适宜，A正确；在探究无氧呼吸的实验中，可用油脂层隔绝O2，制造无氧环境，B正确；在探究有氧呼吸的实验中，可用NaOH溶液除去泵入空气中的CO2，防止空气中的CO2对实验结果造成干扰，C正确；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，故不能通过观察澄清的石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式，由于产生CO2的量不同，故可通过观察澄清的石灰水的浑浊程度来判断酵母菌的呼吸方式，D错误。
7．选B 酵母菌先有氧呼吸温度上升快，后无氧呼吸温度上升慢，由于葡萄糖会耗尽，温度不能持续升高，A错误；图中可以看出，保温瓶内有一定量的空气，空气中含氧，因此开始酵母菌进行有氧呼吸，氧气消耗掉后就只能进行无氧呼吸，B正确；实验中指示剂的颜色变化可用来检测酵母菌是否释放CO2，但不能用来测定酵母菌细胞呼吸释放的CO2量，C错误；锥形瓶中的指示剂可为酸碱指示剂，目的是检验酵母菌是否释放CO2，不能检验酵母菌呼吸作用的类型，D错误。
8．选B 该药物抑制线粒体内膜上ATP的合成，但线粒体基质中也可产生ATP，B错误；给培养的动物细胞提供18O2,18O2参与有氧呼吸的第三阶段，其与[H]反应生成HO，HO再参与有氧呼吸的第二阶段，其与丙酮酸反应生成C18O2和[H]，故经过一段时间后，细胞中的CO2可能含有18O，D正确。
9．解析：(1)图甲装置通入气体，探究酵母菌的有氧呼吸，其中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的影响。图乙装置是密闭容器，探究酵母菌的无氧呼吸，其中B瓶先密封放置一段时间，消耗瓶中的氧气，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。(2)CO2会导致澄清的石灰水变浑浊，图甲、乙两装置中澄清的石灰水都变浑浊，说明有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2。图甲装置澄清的石灰水的浑浊程度比图乙装置的深，且变浑浊的速率快，说明有氧呼吸产生的CO2多且CO2产生快。(3)酸性重铬酸钾与酒精反应变成灰绿色，A瓶滤液不变色，B瓶滤液变成灰绿色，说明无氧呼吸产生了酒精。(4)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。
答案：(1)有氧 吸收空气中的CO2 无氧 消耗瓶中的氧气 (2)有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2 有氧呼吸产生的CO2多且CO2产生快 (3)无氧呼吸产生了酒精 (4)ATP
10．选C 加入底物后，耗氧量明显增多，说明能进行有氧呼吸第三阶段，即加入的物质能推动有氧呼吸第三阶段的进行，所以加入的物质可以是丙酮酸和NADH，A正确。加入抑制剂Ⅰ后，过程4有氧气消耗，但ATP合成量比过程3少，说明该抑制剂不影响氧气的消耗，所以抑制剂Ⅰ是DNP；加入抑制剂Ⅱ后，ATP合成量明显下降，说明抑制剂Ⅱ是寡霉素，B正确。过程4与过程3相比，耗氧量相当，但过程4合成的ATP更少，说明更多能量以热能的形式散失，过程4放出的热量更多，C错误。若加入的底物是丙酮酸，则过程3既进行有氧呼吸第二阶段，也进行有氧呼吸第三阶段；若加入的底物是NADH，则过程3只进行有氧呼吸第三阶段，D正确。
11．解析：(1)有氧呼吸第三阶段是前两阶段产生的NADH([H])与O2结合生成水，释放大量能量，并能合成大量ATP的过程。(2)由图乙所示可知，F0 F1颗粒即ATP合成酶由亲水的F1(头部)与疏水的F0(尾部)组成，其功能是在跨膜H＋浓度梯度推动下合成ATP；用尿素破坏内膜小泡将F1颗粒与含F0颗粒内膜小泡分开，若在跨膜H＋浓度梯度推动下，含F0 F1颗粒内膜小泡能合成ATP，处理后含F0颗粒内膜小泡不能合成ATP，说明F1颗粒的功能是催化ATP的合成。(3)葡萄糖不能直接进入线粒体，所以线粒体基质中不会含有葡萄糖。因此，线粒体基质中可能含有的化学成分有A、B、D、E、F。
答案：(1)[H] 水 (2)有跨膜H＋浓度梯度 F0 F1 F0 (3)ABDEF
