高中人教版生物必修1同步作业-第五章 第三节 细胞呼吸的原理和应用（有解析）

第五章 第三节 细胞呼吸的原理和应用
单选题
1．关于“探究酵母菌细胞的呼吸方式”的实验，下列说法正确的是（ ）
A．实验要在黑暗条件下进行，防止产生氧气对呼吸作用产生影响
B．因酵母菌是异养兼性厌氧菌，所以才能成功完成两个对比实验
C．为了使酵母菌有充足的氧气，需要向酵母菌培养液中直接通入空气
D．如果产生的气体使澄清石灰水变混浊，则酵母菌只进行有氧呼吸
2.如图表示人体内细胞呼吸的过程，下列叙述正确的是(　　)
A．过程②需要O2参与，不需要水参与，有水生成
B．只有过程①②有ATP生成，过程③无ATP生成
C．若不发生过程②，过程①产生的[H]将会在细胞中有所积累
D．人体剧烈运动时细胞主要通过分解乳酸获得能量
3.金鱼有相对较强的耐缺氧能力，这是因为金鱼具有如图所示的代谢途径，其中②表示细胞呼吸第一阶段。下列叙述正确的是(　　)
A．“物质 X”是丙酮酸，过程②需要 O2的参与
B．过程③和⑤的产物不同是因为酶种类不同
C．向金鱼的培养液中加入酸性的重铬酸钾溶液后可能会呈现由蓝变绿再变黄的现象
D．经无氧呼吸消耗等量的葡萄糖，金鱼肌细胞产生的 CO2少于其他细胞
4.如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化，根据所提供的信息，以下判断正确的是(　　)
A．N点时，该器官O2吸收量和CO2释放量相等，说明此时其只进行有氧呼吸
B．M点是储藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低
C．该器官细胞呼吸过程中有非糖物质氧化分解
D．L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
5.长期浸水会导致树根变黑腐烂，树根从开始浸水到变黑腐烂的过程中，细胞呼吸速率的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降
B．Ⅱ阶段根细胞的有氧呼吸速率上升
C．Ⅲ阶段曲线下降的主要原因与Ⅰ阶段相同
D．细胞在a点的有氧呼吸强度小于b点
6.如图为酵母菌的细胞呼吸过程。酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人提出O2抑制了酶1的活性而导致无酒精产生。为验证该假说，某实验小组将酵母菌破碎后离心，取上清液均分为甲、乙两组，向两组试管加入等量的葡萄糖溶液后，甲组试管中通入O2，一段时间后，向两组试管中加入等量的酸性重铬酸钾溶液，并观察实验现象。下列相关叙述错误的是(　　)
A．酶2催化丙酮酸和水的分解过程，该过程释放少量能量
B．离心后选取上清液的原因是上清液的成分中含有酶1
C．若该假说不成立，则只有乙组试管中的溶液变为灰绿色
D．三种酶作用的场所不一样，酶3催化的反应产生的ATP最多
7.某同学用下图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25℃水浴中，10min后关闭软管夹，随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析中，正确的是(　　)
实验时间/min 液滴移动距离/mm
10 0
15 32.5
20 65
25 100
30 130
35 162.5
A．图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动
B．在20min～30min内氧气的平均吸收速率为6.5mm3/min
C．如将X换为清水，并将试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D．增设的对照实验只将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中
8.科学研究中，生物的呼吸方式可通过呼吸熵（RQ）来推测，RQ是指单位时间内生物进行呼吸作用释放的量CO 与消耗的O 量的比值。某种微生物以葡萄糖为呼吸底物，测定其RQ值，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．A点时，该微生物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
B．AB段，该微生物产生的酒精逐渐增多
C．呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强
D．为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至 C点时所对应的浓度
9.下列关于细胞呼吸在生产实践中的应用，叙述错误的是(　　)
A．中耕松土有利于根细胞有氧呼吸，从而促进根对无机盐的吸收
B．贮藏粮食时要风干、降温，抑制呼吸作用，减少有机物损耗
C．利用乳酸菌制作酸奶时，适当通气防止乳酸过量生成
D．稻田定期排水，抑制无氧呼吸，防止酒精中毒引起烂根
10.酵母菌在不同的氧气浓度条件下，细胞呼吸方式可能为：①都进行有氧呼吸；②都进行无氧呼吸；③有氧呼吸与无氧呼吸并存。将下图所示装置放在相同环境条件下，一段时间后通过观察有色液滴的移动情况。下列有关分析正确的是(　　)
A．若左右装置内的细胞呼吸方式都是①，则有色液滴不移
B．若左右装置内的细胞呼吸方式都是②，则有色液滴右移
C．若左右装置内的细胞呼吸方式都是③，则有色液滴左移
D．若有色液滴左移，则酵母菌释放的CO2都来自细胞质基质
多选题
11.某兴趣小组发现樱桃受到机械损伤后容易腐烂，查阅相关资料后推测樱桃腐烂可能与机械损伤引起樱桃有氧呼吸速率升高有关。图1表示樱桃的细胞呼吸过程，A～E表示物质，①～④表示过程。为验证机械损伤是否能引起樱桃有氧呼吸速率升高，设计实验装置如图2所示，忽略外界环境因素影响。下列相关叙述正确的是（ ）
A．图1中②③④的场所分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜
B．橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可以与E发生化学反应，变成灰绿色
C．图2中将樱桃消毒的主要目的是排除樱桃表面微生物呼吸作用的影响
D．与完整未损伤的樱桃相比，若图2装置中放入损伤的樱桃则有色液滴向右移动更快
12．玉米根细胞缺氧期间，葡萄糖分解产生的丙酮酸最初转化为乳酸，导致细胞质基质pH降低。在低pH时，乳酸脱氢酶活性被抑制，丙酮酸脱羧酶被激活，引起酒精含量增加，生成的乳酸含量减少。下列说法错误的是（ ）
A．丙酮酸转化为酒精或乳酸的过程中不能产生ATP
B．检测到玉米根细胞中有乳酸时一定有酒精生成
C．玉米根细胞的酒精发酵途径和乳酸发酵途径均在细胞质基质中进行
D．酒精发酵能有效延缓酸中毒，使根细胞可以长时间处于缺氧状态
非选择题
13.为探究酵母菌细胞呼吸的方式，某生物小组制作了如图甲、乙中a～f所示装置(呼吸底物是葡萄糖)，请据图回答问题：
(1)图甲中能够验证酵母菌进行有氧呼吸的装置是 (用字母按顺序表示)；b装置溶液的代替物质名称是 ，它在本实验中的最终颜色将变成 色。
(2)图乙中，X烧杯中放置的是 溶液。如果e的液滴不移动，f的液滴右移，则此时酵母菌进行的呼吸方式是 。
(3)图丙是酵母菌的呼吸过程，产生物质B的过程的酶存在于细胞的
(填字母：a.细胞质基质、b.叶绿体基质、c.线粒体基质)，物质E可用
试剂检测。
14.某课题小组同学利用如图1所示装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。实验开始时，利用调节螺旋将U形管右侧液面高度调至参考点后，关闭三通活栓。实验中定时记录右侧液面高度相对于参考点的变化（忽略其他原因引起的容积变化）。取甲、乙两套该装置设计实验。

装置 反应瓶内加入的材料 中心小杯内加入的材料 液面高度变化的含义
甲 酵母菌培养液1mL＋适量葡萄糖溶液 适量NaOH溶液 ①
乙 酵母菌培养液1mL＋等 量葡萄糖溶液 等量蒸馏水 细胞呼吸时CO2的 释放量与O2吸收量的差值
(1)表中①表示的含义 。酵母菌新陈代谢的异化类型是 。
(2)将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验（实验过程中微生物保持活性），60min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置U形管右侧液面将 ，乙装置U形管右侧液面将 。
(3)在O2浓度为J点对应浓度前，限制细胞呼吸CO2释放量的主要因素是 。若图2中YZ∶ZX＝4∶1，则对应O2浓度下有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗量的 。
15.图1是细胞内呼吸作用过程的图解，图2是某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化，图3通过液滴的移动判断气体的变化。回答下列问题：
(1)图1中人体内能进行的过程有 （填序号）。合成ATP最多的生理过程是 （填数字）。②和⑤过程中产生的物质Y场所依次是 。
(2)农作物的土壤板结后，需要及时松土，其主要目的是促进 （填序号）过程的进行，意义在于 。
(3)图2中，氧气浓度由d逐渐变为a过程中，线粒体内A物质氧化分解的速率将会 。若氧气浓度为图2中c点，图3中的液滴将向 移动（不考虑气体在水中的溶解），其移动的数值表示在此浓度下
。
单选题
1.答案：B
A、酵母菌细胞不进行光合作用产生O2，故该实验无须在黑暗条件下进行，A错误；
B、因酵母菌是异养兼性厌氧菌，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，所以才能成功完成两个对比实验，B正确；
C、在有氧呼吸的装置中，应先将空气通入NaOH溶液中，除去空气中的CO2，避免对实验结果的干扰，C错误；
D、无论是有氧呼吸，还是无氧呼吸，酵母菌都能产生二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变混浊，D错误。
2.答案：B　
过程②表示有氧呼吸的第二、三阶段，需要O2参与，也需要水参与，有水生成，A错误；过程③表示无氧呼吸第二阶段产生乳酸，该过程无ATP生成，B正确；若不发生过程②，会发生过程③，过程①产生的[H]会与丙酮酸在不同酶的催化作用下转化为乳酸，[H]不会在细胞中积累，C错误；人体剧烈运动时细胞主要通过有氧呼吸获得能量，无氧呼吸提供少部分能量，D错误。
3.答案：B　
②是细胞呼吸第一阶段，不需要O2参与，A错误；③是无氧呼吸第二阶段，其产物是酒精和CO2，在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液会与酒精发生化学反应，变成灰绿色，C错误；金鱼肌细胞无氧呼吸的产物为酒精和CO2，其他细胞无氧呼吸的产物只有乳酸，没有CO2，经无氧呼吸消耗等量的葡萄糖，金鱼肌细胞产生的CO2多于其他细胞，D错误。
4.答案:C　
N点后O2吸收量大于CO2释放量，说明消耗的有机物不只是糖类，因此N点时，O2吸收量和CO2释放量虽然相等，但此时不一定只进行有氧呼吸，A错误；由图可知，M点时细胞中CO2释放量最低，适合储藏该器官，但此时无氧呼吸强度不是最低的，B错误；细胞呼吸的实质是氧化分解有机物，释放能量，N点后，O2吸收量大于CO2释放量，说明该器官细胞呼吸过程中不只是氧化分解糖类物质，C正确；L点时，O2浓度为0，只进行无氧呼吸，场所是细胞质基质，D错误。
5.答案：A　
Ⅰ阶段，因为长期浸水土壤中氧气浓度降低，细胞的有氧呼吸速率下降，A正确；Ⅱ阶段，氧气浓度进一步降低，对无氧呼吸的抑制作用减弱，细胞的无氧呼吸速率上升，B错误；Ⅰ阶段呼吸速率下降是因为氧气浓度降低，有氧呼吸速率降低和无氧呼吸因氧气存在而受到抑制，Ⅲ阶段呼吸速率下降是因为无氧呼吸产生的酒精对根细胞产生毒害作用，二者下降的主要原因不同，C错误；a点氧气浓度高于b点，有氧呼吸强度比b点大，D错误。
6.答案：C
A、酶2催化丙酮酸和水的分解过程属于有氧呼吸的第二阶段，该过程释放少量能量，A正确；
B、离心后选取上清液的原因是上清液的成分中含有酶1和细胞质基质，B正确；
C、如果观察到甲乙试管都显灰绿色，说明两支试管都产生了酒精，则该假说不成立，C错误；
D、分析题图可知，酶1作用的场所是细胞质基质,酶2作用的场所是线粒体基质,酶3作用的场所是线粒体内膜,酶3反应产生的ATP最多，D正确。
7.答案：B
A、 图中X为NaOH溶液，NaOH的作用是吸收呼吸产生的二氧化碳，软管夹关闭后液滴将向左移动，A错误；
B、20min～30min内毛细管中液滴移动的距离变化是130-65=65mm/min，体积变化是65mm/min×1mm2=65mm3/min，平均吸收速率为65÷10=6.5mm3/min，B正确；
C、如将X换为清水，果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸，所以无法用此装置测定果蝇幼虫的无氧呼吸速率，C错误；
D、增设的对照实验应是加已经死亡果蝇，并将该装置置于相同的环境中，D错误。8.答案：D
有氧呼吸和无氧呼吸的总反应式：
（1）在有氧条件下，反应式如下：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量；
（2）在无氧条件下，反应式如下：C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量。
A、依据题干信息，以葡萄糖为底物，A点是，呼吸熵大于1，说明该微生物既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵（无氧呼吸），A正确；
B、AB段，呼吸熵逐渐增大，说明无氧呼吸能力逐渐增强，产生的酒精逐渐增多，B正确；
C、由于有氧呼吸吸收氧气与释放的二氧化碳相等，无氧呼吸不吸收氧气，只释放二氧化碳，所以放出的CO2量/吸收的O2量=1时，只进行有氧呼吸，放出的CO2量/吸收的O2量大于1时，既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强，C正确；
D、由题图可知，C点时RQ为1，表示该微生物只进行有氧呼吸的最低浓度，但不是呼吸作用最弱的点，若要延长水果的保存时间，不能将氧分压调至C点时所对应的浓度，D错误。
9.答案：C
A、根系对无机盐的吸收方式是主动运输，主动运输需要消耗能量，中耕松土有利于根细胞有氧呼吸产生更多能量，从而促进根对无机盐的吸收，A正确；
B、贮藏粮食时要风干（减少自由水含量）、降温（抑制酶活性），抑制呼吸作用，减少有机物损耗，B正确；
C、乳酸菌是厌氧生物，利用乳酸菌制作酸奶时应保持无氧环境，C错误；
D、水稻无氧呼吸的产物是酒精，稻田定期排水，抑制无氧呼吸，防止酒精中毒引起烂根，D正确。
10.答案：C
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。酵母菌在有氧条件下，进行有氧呼吸产CO2和H2O；在无氧条件下，进行无氧呼吸产生CO2和酒精，瓶中加入NaOH溶液，可吸收空气中的CO2。
A、若左右装置内的细胞呼吸方式都是①有氧呼吸，则有色液滴左移，因为左边装置中有氧呼吸产生的二氧化碳被吸收，因而气压下降，A错误；
B、若左右装置内的细胞呼吸方式都是②无氧呼吸，则有色液滴左移，因为左边装置中将无氧呼吸产物二氧化碳吸收，同时右边装置中气压上升，B错误；
C、若左右装置内的细胞呼吸方式都是③有氧呼吸与无氧呼吸并存，则依然会因为左边装置中的二氧化碳被吸收而表现为有色液滴左移，C正确；
D、无论酵母菌只进行有氧呼吸、只进行无氧呼吸，还是既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，其呼吸产物中均有二氧化碳，且二氧化碳会被氢氧化钠吸收，因而会导致图中的液滴左移，可见若有色液滴左移，不能说明酵母菌释放的CO2都来自细胞质基质，D错误。
二．多选题
11.答案：ABC
分析图1，①过程是有氧呼吸（或无氧呼吸）的第一阶段，②过程是无氧呼吸的第二阶段，③过程是有氧呼吸的第二阶段，④过程是有氧呼吸的第三阶段，A是水，B是二氧化碳，C是[H]（NADH、还原型辅酶Ⅰ），D是氧气，E是酒精。
A、图1中②③④分别是无氧呼吸第二阶段、有氧呼吸第二、三阶段，场所分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，A正确；
B、E是酒精，橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可以与酒精发生化学反应，变成灰绿色，B正确；
C、图2装置中的樱桃需要消毒，消毒的主要目的是杀死樱桃表面微生物，排除樱桃表面微生物呼吸作用对实验的干扰，C正确；
D、由于图2装置中放入了NaOH溶液，所以樱桃有氧呼吸速率可用单位时间内氧气的消耗量来表示的，所以无论放入哪种樱桃，有色液滴应向左移动，D错误。
12.答案：BD
无氧呼吸全过程：（1）第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。（2）第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸分解为二氧化碳和酒精或乳酸。
A、丙酮酸转化为酒精或乳酸的过程属于无氧呼吸第二阶段，该阶段不会产生能量，不会产生ATP，A正确；
B、由题干可知，玉米根细胞在缺氧时先进行乳酸发酵，再进行酒精发酵，检测到乳酸时，不一定有酒精生成，B错误；
C、无氧呼吸发生在细胞质基质中，因此玉米根细胞的酒精发酵途径和乳酸发酵途径均在细胞质基质中进行，C正确；
D、根据题干信息可知，乳酸的生成导致细胞质基质pH降低，低pH时，乳酸发酵被抑制，细胞转为酒精发酵，该过程可减缓细胞酸中毒，但酒精对细胞也有毒害作用，不能使根细胞长时间处于缺氧状态，D错误。
三．非选择题
13.答案：(1)c→a→b　溴麝香草酚蓝溶液　黄　(2)NaOH　无氧呼吸　(3)ac　酸性的重铬酸钾　
14.答案：(1) 细胞呼吸时O2吸收量 兼性厌氧型
(2) 上升 下降
(3) O2浓度 1/13
解析：酵母菌为兼性厌氧微生物，在有氧条件下能进行有氧呼吸，在无氧条件下能进行无氧呼吸，其有氧呼吸的反应式为：
C6H12O6+6O26H2O+6CO2+能量
无氧呼吸的反应式为：
C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量
题图分析，甲装置内置NaOH溶液，它能吸收容器内CO2，所以CO2的变化不对液滴移动产生影响，因此液滴的移动只能由氧气的变化所引起，液滴上升表示氧气消耗，下降则表示氧气增多，不动则表示无氧气变化。乙侧装置内置清水作为对照，液滴移动由容器内气体消长所引起，液滴上升表示产生气体量小于消耗气体量，下降则结论相反，其中气体的变化代表的是酵母菌消耗的氧气和释放二氧化碳的差值。
详解：（1）根据甲中所放的材料和试剂和液面高度变化的含义可以判断，反应瓶中细胞呼吸释放的CO2被NaOH溶液吸收，同时可能消耗O2，所以液面高度变化不会因为二氧化碳而改变，其发生变化的含义是细胞呼吸时氧气吸收量。
（2）将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验(实验过程 中微生物保持活性)60min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置反应瓶中由于CO2被NaOH溶液吸收，导致气压降低，所以U型管右管液面将上升，上升的距离表示氧气的消耗量；乙装置反应瓶中由于无氧呼吸不消耗O2，同时产生的CO2不能被蒸馏水吸收，导致气压上升，所以U型管右管液面将下降，而在消耗葡萄糖的情况下，有氧呼吸吸收的氧气和释放的二氧化碳相同，所以气压上升的原因是由于无氧呼吸产生的二氧化碳导致的。
（3）在O2浓度为J点对应浓度前，随着氧气浓度的增加，酵母菌释放的二氧化碳增加，说明此时限制细胞呼吸CO2释放量的主要因素是O2浓度；图2中YZ∶ZX为4∶1，由图可知，YZ为无氧呼吸释放的二氧化碳的量，设为4a，ZX为有氧呼吸释放的二氧化碳的量，设为a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为1/6a，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为2a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的1/6a (2a+1/6a) =1/13。
15.答案：(1) ①②③④ ③ 线粒体基质和细胞质基质
(2) ①②③ ③ 为主动运输吸收矿物质提供更多能量
(3) 降低 右 该植物的非绿色器官呼吸时CO2释放量和O2吸收量之间的差值
分析：分析图1可知，①表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，物质A是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段的产物丙酮酸；②表示有氧呼吸第二阶段，Y是丙酮酸和水结合的产物二氧化碳；③表示有氧呼吸第三阶段，X是[H]结合生成水的氧气；④表示产生乳酸的无氧呼吸；⑤表示产生酒精和Y二氧化碳的无氧呼吸。
详解：（1）分析图1可知，①表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，物质A是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段的产物丙酮酸；②表示有氧呼吸第二阶段，Y是丙酮酸和水结合的产物二氧化碳；③表示有氧呼吸第三阶段，X是[H]结合生成水的氧气；④表示产生乳酸的无氧呼吸；⑤表示产生酒精和Y二氧化碳的无氧呼吸。故图1中人体内能进行的过程有①②③④；
合成ATP最多的生理过程是有氧呼吸的第三阶段，即③；②表示有氧呼吸第二阶段，进行场所是线粒体基质，⑤表示产生酒精和Y二氧化碳的无氧呼吸，进行的场所是细胞质基质。
（2）农作物的土壤板结后，需要及时松土，其主要目的是促进有氧呼吸①②③的过程的进行，意义在于为主动运输吸收矿物质提供更多能量。
（3）图2中，氧气浓度由d逐渐变为a过程中，O2吸收量逐渐减少，说明有氧呼吸逐渐减弱，因此线粒体内A物质所示的丙酮酸氧化分解的速率将会降低。
图2中c点，CO2的释放量大于0的吸收量，该植物细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，导致图丙装置中的气体压强增大，液滴将向右移动，其移动的数值表示在此浓度下该植物的非绿色器官呼吸时CO2释放量和O2吸收量之间的差值。