第2课时 细胞无氧呼吸、探究酵母菌的呼吸方式
课时作业
(时间:30分钟 分值:48分)
第1～8题每题3分,第9～10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 无氧呼吸的过程
1.下列有关无氧呼吸的叙述,正确的是( )
[A]原核生物只进行无氧呼吸
[B]无氧呼吸释放的能量大部分用于合成ATP
[C]无氧呼吸发生在细胞质基质中
[D]无氧呼吸第二阶段生成少量ATP
【答案】 C
【解析】 原核生物也可以进行有氧呼吸,如蓝细菌;无氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失;无氧呼吸发生在细胞质基质中;无氧呼吸第二阶段不释放能量。
2.(2025·常州月考)有三个盛放葡萄糖液的密封玻璃瓶,已知一瓶混有酵母菌,一瓶混有乳酸菌,一瓶只有葡萄糖。下列叙述错误旳是( )
[A]混有乳酸菌的瓶子能够产生气泡
[B]混有乳酸菌的瓶子物质种类会增加
[C]混有酵母菌的瓶子能够产生气泡
[D]三个瓶子中,只有葡萄糖的瓶子温度最低
【答案】 A
【解析】 混有酵母菌的瓶子内因细胞呼吸产生CO2而有气泡,但混有乳酸菌的瓶子内因细胞呼吸只产生乳酸而没有气泡;混有乳酸菌的瓶子内因细胞代谢而使物质种类增加;瓶子发热是因为瓶内的生物进行细胞呼吸释放了热能,所以混有乳酸菌和酵母菌的瓶子都会发热,只有葡萄糖的瓶子温度最低。
知识点2 有氧呼吸和无氧呼吸的比较
3.(2024·泰州期中)2023年,科学家发现延胡索酸水合酶FH(有氧呼吸第二阶段的重要酶)在败血症的患者体内急剧减少。在败血症患者体内最可能受抑制的过程是( )
[A]糖酵解过程 [B]丙酮酸的分解
[C]酒精的生成 [D]乳酸的生成
【答案】 B
【解析】 有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行,葡萄糖分解生成丙酮酸和少量[H],有氧条件下,丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解(有氧呼吸第二阶段),而败血症的患者体内延胡索酸水合酶FH(有氧呼吸第二阶段的重要酶)急剧减少,在败血症患者体内最可能受抑制的过程是丙酮酸的分解。
4.苹果储藏方式不当会出现酒味,这种现象与苹果细胞的呼吸作用有关。苹果细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸共同的终产物是( )
[A]酒精 [B]二氧化碳
[C]乳酸 [D]水
【答案】 B
【解析】 苹果进行有氧呼吸的终产物是二氧化碳和水,苹果进行无氧呼吸的终产物是二氧化碳和酒精,故苹果细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸共同的终产物是二氧化碳。
5.饭后慢走是常见的有氧运动之一,有氧运动是指人体吸入的氧气与需求相等,达到生理上的平衡状态。下图表示人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系,下列相关分析正确的是( )
[A]在运动强度为a时,人体所有细胞都只进行有氧呼吸
[B]有氧呼吸产生的ATP主要来自丙酮酸分解成二氧化碳的过程
[C]在运动强度为b时,肌细胞二氧化碳的产生量等于氧气的消耗量
[D]随着人体运动强度的增大,细胞的有氧呼吸减弱无氧呼吸增强
【答案】 C
【解析】 在运动强度为a时,细胞中有乳酸的生成和氧气的消耗,说明细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸;有氧呼吸产生的ATP主要来自第三阶段,即消耗氧气生成水的阶段;有氧呼吸吸收氧气的量与释放二氧化碳的量相等,人体细胞无氧呼吸既不吸收氧气,也不释放二氧化碳,因此运动强度为b时,肌细胞二氧化碳的产生量始终等于氧气的消耗量;随着人体运动强度的增大,细胞需要消耗的能量越多,氧气消耗速率增加,有氧呼吸和无氧呼吸都会增强。
6.“白肺”在临床上称为“急性肺损伤”,患者肺部显影常呈现大片白色。“白肺”患者的血氧饱和度降低,临床表现为胸闷气短、呼吸不畅等,通过吸氧可缓解相关症状。下列有关叙述正确的是( )
[A]“白肺”患者吸入的O2可与NADH结合生成水
[B]“白肺”患者肝细胞进行无氧呼吸产生的CO2将增多
[C]“白肺”患者部分细胞进行无氧呼吸,葡萄糖中的能量大部分以热的形式散失
[D]“白肺”患者葡萄糖进入线粒体氧化分解的速率加快
【答案】 A
【解析】 患者吸入的O2可参与有氧呼吸第三阶段的反应,与NADH结合生成水;人体肝细胞无氧呼吸不产生CO2;“白肺”患者部分细胞进行无氧呼吸,葡萄糖中的能量大部分储存在不彻底的氧化产物乳酸中,释放的能量才大部分以热的形式散失;葡萄糖必须分解成丙酮酸后才能进入线粒体中进一步氧化分解。
知识点3 探究酵母菌的呼吸方式
7.(2024·淮安月考)下图是某同学验证呼吸作用产生二氧化碳的实验装置,在透明的容器b中放入湿润的种子。下列说法中正确的是( )
[A]a瓶中加入的NaOH溶液是为了吸收b瓶中的二氧化碳
[B]c瓶中检测到的二氧化碳是种子呼吸作用产生的
[C]在黑暗条件下,种子不进行呼吸作用
[D]若把b瓶中的湿润种子换成干种子,c瓶中澄清石灰水更混浊
【答案】 B
【解析】 a瓶中加入的NaOH溶液的作用是除去空气中的二氧化碳;空气中原有的二氧化碳被a瓶中NaOH溶液吸收,因此,c瓶中检测到的二氧化碳是种子呼吸作用产生的;是否进行呼吸作用与黑暗条件无关;有氧呼吸需要水的参与,若把b瓶中的湿润种子换成干种子,则细胞呼吸减弱,所以会使c瓶中澄清石灰水混浊度降低。
8.秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料(乙醇)的原料。某兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如下图所示)。下列叙述正确的是( )
[A]培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾溶液以便检测乙醇生成
[B]乙瓶中的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO2
[C]在酵母菌培养液中加斐林试剂后出现砖红色沉淀
[D]实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
【答案】 D
【解析】 应在充分反应之后向甲瓶中加入橙色的酸性重铬酸钾溶液检测乙醇生成;乙瓶的溶液由蓝色变成绿色再变成黄色,表明酵母菌已产生了CO2;在酵母菌培养液中加斐林试剂后,需要水浴加热才能出现砖红色的沉淀;由于培养液中葡萄糖含量一定,因此增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量。
综合提升练
9.(多选)(2025·泰州期末)关于下图所示两种发酵过程的叙述,错误的有( )
[A]两种发酵途径的各个阶段都能产生少量的ATP
[B]两种发酵途径不同的直接原因是酶的种类不同
[C]有氧呼吸和发酵过程中NADH转化为NAD+的场所不同
[D]发酵过程第一阶段不同于有氧呼吸第一阶段
【答案】 AD
【解析】 两种发酵途径第一阶段相同,都是将葡萄糖氧化分解为丙酮酸和NADH,并且释放少量能量,两种发酵过程的第二阶段均没有ATP生成;两种发酵途径不同,其直接原因是酶具有专一性,细胞质基质中的酶种类不同,导致无氧呼吸第二阶段的反应不同;有氧呼吸NADH转化为NAD+发生在线粒体内膜,发酵过程中NADH转化为NAD+发生在细胞质基质;发酵过程的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是相同的。
10.(多选)(2025·泰州月考)下图所示为苹果果实在一段时间内,随着环境中O2浓度的提高,其吸收O2量和释放CO2量的曲线。结合图示,正确的表述有( )
[A]O2浓度为a时,产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质
[B]O2浓度达到b以后,苹果果实基本上靠有氧呼吸提供能量
[C]O2浓度为b时,无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2量相等
[D]O2浓度为a时,若cd=ca,则无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的3倍
【答案】 ABD
【解析】 O2浓度为a时,既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸,产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质;O2浓度为b时,氧气吸收量与CO2释放量相等,细胞只进行有氧呼吸,b以后,苹果果实基本上靠有氧呼吸提供能量;O2浓度为a时,若cd=ca,有氧呼吸产生的CO2与无氧呼吸产生的CO2相等,由呼吸作用公式可计算出无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸消耗的葡萄糖量的比例为3∶1。
11.(12分)(2025·镇江期末)酵母菌是制作马奶酒的重要发酵菌种之一,科研人员对马奶酒中的酵母菌菌株进行研究。右图是酵母菌细胞结构示意图,请回答下列问题。
(1)酵母菌细胞结构与蓝细菌相比,最主要的区别是酵母菌 。结构⑤是酵母菌的边界,其主要成分是 ;⑦的名称是 。
(2)酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,属于 菌。图中不能直接分解葡萄糖但能释放CO2的结构是 (填序号):除澄清石灰水外,还可用
对CO2进行检测,其颜色变化过程是 ,进行无氧呼吸的场所是 (填序号)。
(3)马奶中含有的糖类主要为乳糖。某些微生物可将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,酵母菌可利用这些单糖发酵产生酒精,从而制成马奶酒。科研人员研究野生型酵母菌和马奶酒酵母菌的发酵情况,结果如下图所示。
①据图可知,野生型酵母菌首先利用 进行发酵,当这种糖耗尽时,酒精产量的增加停滞一段时间,才开始利用 进行发酵。
②分析图中曲线,与野生型酵母菌相比,马奶酒酵母菌先利用 ;在产生酒精方面的特点是 。
【答案】 (每空1分)
(1)有核膜包被的细胞核 蛋白质和磷脂 液泡
(2)兼性厌氧 ⑥ 溴麝香草酚蓝溶液 由蓝变绿再变黄 ⑧
(3)①葡萄糖 半乳糖 ②半乳糖 发酵产生酒精速度快,酒精浓度高峰出现早
【解析】 (1)酵母菌属于真核细胞,其结构与蓝细菌等原核细胞相比,最主要的区别是酵母菌有核膜包被的细胞核;结构⑤为细胞膜,是酵母菌的边界,其主要成分是蛋白质和磷脂;⑦为液泡。
(2)酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2,其无氧呼吸产生CO2的场所是⑧细胞质基质,该场所能直接分解葡萄糖释放CO2,其有氧呼吸产生CO2的场所是⑥线粒体,该场所不能直接分解葡萄糖但能释放CO2。CO2可以使澄清石灰水变混浊,也可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,进行无氧呼吸的场所是⑧细胞质基质。
(3)①据题图可知,野生型酵母菌发酵过程中葡萄糖的浓度先于半乳糖下降,可推知野生型酵母菌首先利用葡萄糖进行发酵,当这种糖耗尽时,酒精产量趋于平稳,不再增加,一段时间后随着半乳糖的浓度下降酒精产量再次上升,可推测葡萄糖消耗完后,野生型酵母菌才开始利用半乳糖发酵。
②由题图可知,与野生型酵母菌相比,马奶酒酵母菌先利用的是半乳糖,随之同时利用半乳糖和葡萄糖,在产生酒精方面马奶酒酵母菌发酵产生酒精的速度快,酒精浓度高峰出现早。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第2课时 细胞无氧呼吸、探究酵母菌的呼吸方式
[学习目标] 1.阐明无氧呼吸的过程和类型。2.进行“探究酵母菌呼吸方式”的实验。3.说出细胞呼吸产生能量的利用实例。
一、细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量
1.概念:在无氧或缺氧的条件下,细胞通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为乙醇(C2H5OH)和CO2,或分解为乳酸(C3H6O3)等物质,同时释放较少能量的过程。
2.场所:细胞质基质。
3.过程
(1)第一阶段:葡萄糖丙酮酸+少量[H]+少量能量
(2)第二阶段:
4.类型
二、探究酵母菌的呼吸方式
1.实验原理
(1)酵母菌的代谢类型:兼性厌氧菌,在有氧和无氧条件下都能生存。
(2)对细胞呼吸方式的判断:在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物不同,以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
(3)CO2和酒精的检测。
产物 试剂 实验现象
CO2 澄清石灰水 变混浊(根据变混浊程度可检测CO2的产生情况)
溴麝香草酚 蓝溶液 蓝→绿→黄(根据变成黄色的时间长短检测CO2的产生情况)
酒精 重铬酸钾溶液 (酸性条件) 橙色→绿色
2.实验装置示意图(检测CO2的产生)
①自变量:有氧、无氧条件。
②因变量:产生CO2多少,以及是否产生酒精等。
③无关变量:甲、乙试管内葡萄糖溶液的浓度、培养温度、培养时间、其他微生物的影
响等。
3.实验现象及结论
(1)实验现象。
①甲、乙装置中的石灰水都变混浊,但乙中混浊程度高且速度快。
②用酸性重铬酸钾检测,乙装置的溶液颜色无变化,甲装置的溶液颜色由橙色变成绿色。
(2)实验结论。
①有氧条件下,酵母菌细胞呼吸产生大量CO2。
②无氧条件下,酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2。
三、细胞呼吸产生能量的利用
1.能量去向:一部分以热的形式散失,一部分主要储存在ATP中,供给生物体的各种生命
活动。
2.ATP的利用:为细胞的生命活动提供了动力,实例如下。
判断正误
(1)过保质期的酸奶如果有酒味,可能是酵母菌无氧呼吸造成的。( )
【答案】 √
(2)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞的有氧呼吸过程中。( )
【答案】 ×
【提示】 葡萄糖氧化分解为丙酮酸也发生在无氧呼吸过程中。
(3)有氧和无氧时,酵母菌呼吸作用产物不同。( )
【答案】 √
(4)所有生物的生存,都离不开细胞呼吸释放的能量。( )
【答案】 √
(5)无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。( )
【答案】 ×
【提示】 无氧条件下,光合作用和无氧呼吸都能产生ATP。
任务一 分析无氧呼吸的过程
生活在寒冷条件下的北欧鲫鱼可通过向体外排出酒精来延缓周围水体结冰,但其大多数细胞在缺氧条件下可进行无氧呼吸产生乳酸,如下图所示。
(1)北欧鲫鱼无氧呼吸的产物是什么
【提示】 乳酸、酒精和CO2。
(2)北欧鲫鱼不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么
【提示】 不同细胞所具有的酶的种类不同,导致反应途径不同,产物不同。
(3)过程①和②都能产生[H]吗 无氧呼吸有无[H]的积累 [H]的作用是什么
【提示】 过程①能产生[H],过程②不能;无氧呼吸没有[H]的积累;[H]参与第二阶段乳酸或者乙醇的生成。
(4)北欧鲫鱼无氧呼吸产生的乳酸可转化为丙酮酸,这对北欧鲫鱼有什么意义
【提示】 北欧鲫鱼无氧呼吸产生的乳酸通过血液循环被运输到某些细胞中转化为丙酮酸,这样避免了乳酸在体内积累对细胞的毒害。
(5)和有氧呼吸相比,为什么无氧呼吸释放的能量较少
【提示】 无氧呼吸只在糖酵解过程中释放少量的能量,丙酮酸转化为乳酸或者分解成乙醇和二氧化碳的过程没有能量的释放,大部分能量存储在乳酸或者乙醇中没有完全释放。
核心归纳
1.细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路分析
2.细胞呼吸中能量的释放与去向
3.有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 反应 条件 需要O2、相关酶等 不需要O2,需要相关酶等
反应 场所 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,第三阶段发生在线粒体内膜上 第一、二阶段均发生在细胞质基质中
产物 CO2、H2O 乙醇和CO2或乳酸
能量 转化 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能、热能、不完全氧化分解的产物乙醇或乳酸中的化学能
特点 有机物彻底氧化分解,释放大量能量 有机物不完全氧化分解,释放少量能量
续 表
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
相 同 点 实质 有机物氧化分解,释放能量,合成ATP的过程
意义 ①细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量来源;②产生的中间代谢产物为体内其他化合物的合成提供原料;③维持恒温动物的体温
联系 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同
典型例题
1.(2025·连云港期末)下图为细胞呼吸的过程示意图,下列说法正确的是( )
[A]人体肌肉细胞能进行的过程是①③④
[B]过程③均在生物膜上进行
[C]过程②③④均产生少量ATP
[D]无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失
【答案】 A
【解析】 ①③④分别是有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第二、第三阶段、产生乳酸的无氧呼吸第二阶段,①③④过程都可在人的肌肉细胞内发生;过程③是有氧呼吸的第二、第三阶段,有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中,不在生物膜上进行,第三阶段发生在线粒体内膜上;过程②是酒精发酵的第二阶段,过程③是有氧呼吸的第二、第三阶段,过程④是乳酸发酵的第二阶段,只有过程③释放出大量的能量,产生大量ATP,过程②④不产生ATP;无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分储存在不彻底的氧化产物(酒精或乳酸)中。
2.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下图所示。下列叙述错误的是( )
[A]Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降
[B]Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升
[C]Ⅲ阶段曲线下降的主要原因与Ⅰ阶段不同
[D]细胞在a时的有氧呼吸强度小于在 b时的有氧呼吸强度
【答案】 D
【解析】 Ⅰ阶段,由于长期浸水,土壤中氧气浓度降低,细胞有氧呼吸的速率下降;Ⅱ阶段随氧气浓度的进一步降低,对无氧呼吸的抑制作用减弱,细胞的无氧呼吸速率上升;Ⅰ阶段呼吸速率下降是由于氧气浓度降低,有氧呼吸速率降低和无氧呼吸由于氧气存在受抑制,Ⅲ阶段呼吸速率下降是由于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;a点氧气浓度高于b点,有氧呼吸强度比b点大,无氧呼吸速率则小于b点。
任务二 探究酵母菌的呼吸方式
图甲、图乙是探究酵母菌细胞呼吸方式实验的装置图。回答下列问题。
(1)装置甲可以探究酵母菌的有氧呼吸,装置甲中,10% KOH溶液的作用是除去通入A锥形瓶的空气中的CO2,排除空气中CO2对实验结果的影响。装置乙可以探究酵母菌的无氧
呼吸。
(2)该实验的自变量和因变量分别是什么
【提示】 自变量是有无氧气。因变量是CO2产生的多少和是否有酒精产生。
(3)该实验有没有对照 如果有请说明。
【提示】 有;该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组,二者相互对照。
(4)为什么要将B瓶封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
【提示】 B瓶刚封口,锥形瓶中有氧气,酵母菌进行有氧呼吸,所以将B瓶封口放置一段时间后,B瓶中的氧气消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。
(5)在探究酵母菌细胞呼吸的方式过程中,能否以CO2的产生为检测指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式 分析原因。
【提示】 不能。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2,故不能以CO2的产生为检测指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式。
核心归纳
探究酵母菌细胞呼吸方式的实验设计思路
(1)对比实验(相互对照实验):两个都是实验组,分别为有氧条件和无氧条件。
(2)分析结果,得出结论。
典型例题
3.(2025·盐城期末)为了探究酵母菌无氧呼吸的产物,某兴趣小组同学利用下图所示装置进行了实验。下列相关叙述正确的是( )
[A]葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需高温煮沸以去除溶解氧
[B]温度计读数上升是无氧呼吸过程合成ATP所致
[C]葡萄糖溶液的浓度应适宜,使酵母菌保持正常的活性
[D]乙试管中澄清石灰水不会变混浊
【答案】 C
【解析】 葡萄糖溶液混匀前需高温煮沸以去除溶解氧,和酵母菌混匀后不能高温煮沸,否则会杀死酵母菌;温度计读数上升是无氧呼吸释放热所致;葡萄糖溶液的浓度过低不足以提供酵母菌生活所需,葡萄糖溶液的浓度过高酵母菌会失水死亡,所以葡萄糖溶液的浓度应适宜,使酵母菌保持正常的活性;酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳会使乙试管中澄清石灰水变混浊。
4.某同学在研究马铃薯块茎呼吸作用的产物时,设计了如下实验:取新鲜马铃薯块茎洗净,切成碎屑,向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑,并向瓶中充入N2,装置示意图如下图所示。下列说法错误的是( )
[A]向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境
[B]若溴麝香草酚蓝溶液不变色,则说明马铃薯块茎细胞产生了酒精
[C]实验前应对马铃薯块茎进行消毒处理
[D]溴麝香草酚蓝溶液也可以换成澄清的石灰水
【答案】 B
【解析】 向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境,使马铃薯块茎进行无氧呼吸;由于酒精发酵过程产生CO2,如果溴麝香草酚蓝溶液不变色,则说明马铃薯块茎细胞进行无氧呼吸的产物不是酒精和CO2;为了消除马铃薯块茎上微生物的呼吸作用对实验结果的影响,实验前应对马铃薯块茎进行消毒处理;溴麝香草酚蓝溶液可以换成澄清的石灰水。
随堂检测
1.(2025·盐城期末)人体细胞内产生CO2的场所是( )
[A]细胞质基质
[B]线粒体基质
[C]线粒体内膜
[D]细胞质基质和线粒体
【答案】 B
【解析】 人体细胞有氧呼吸的产物是二氧化碳和水,无氧呼吸的产物是乳酸。人体细胞只能通过有氧呼吸产生CO2,而有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质。
2.下列关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
[A]无氧呼吸的终产物是丙酮酸
[B]有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
[C]无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
[D]有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失
【答案】 D
【解析】 无氧呼吸的终产物是乳酸或二氧化碳和酒精,而丙酮酸是无氧呼吸的中间产物;有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水;无氧呼吸过程无[H]的积累,无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于无氧呼吸第二阶段。
3.下图表示细胞呼吸的过程,下列有关说法正确的是( )
[A]在酵母菌细胞中,①③过程均有能量释放
[B]人体肌细胞能发生①②③④过程
[C]在乳酸菌细胞中,①④过程发生在线粒体基质中
[D]蓝细菌没有线粒体,但能发生①②过程
【答案】 D
【解析】 ①(葡萄糖分解形成丙酮酸)为有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段,有少量能量释放;③(丙酮酸分解形成乙醇和CO2)为无氧呼吸第二阶段,没有能量释放;人体肌细胞能进行有氧呼吸即①②过程,剧烈运动时还能进行无氧呼吸①④过程,所以人体肌细胞能发生①②④过程,人体细胞无氧呼吸不能产生酒精;在乳酸菌细胞中,可发生无氧呼吸①④两个阶段,场所在细胞质基质,乳酸菌是原核生物,没有线粒体;蓝细菌是原核生物,没有线粒体,但含有跟有氧呼吸有关的酶,能进行有氧呼吸,能发生①②过程。
4.(2023·盐城期末)某兴趣小组利用酵母菌探究细胞的呼吸类型,实验装置如下图所示。下列说法错误的是( )
[A]实验的自变量为是否通入O2
[B]实验的因变量为是否产生CO2
[C]实验中需控制的无关变量有温度、pH等
[D]相同反应时间内,乙装置中澄清的石灰水的混浊程度更高
【答案】 B
【解析】 该实验利用酵母菌探究细胞的呼吸类型,自变量为是否通入O2,因变量为CO2产生的多少;该实验中温度、pH、培养液的浓度等条件均是无关变量,无关变量要相同且适宜;相同反应时间内,酵母菌进行有氧呼吸产生的CO2更多,故乙装置中澄清的石灰水的混浊程度更高。
5.(多选)某研究小组将一部分酵母菌细胞破碎形成匀浆并进行离心分离,得到细胞质基质和线粒体,然后与完整的酵母菌一起分别装入①～⑥试管中,各试管加入不同的物质并控制反应条件,观察各试管反应情况,具体如下表所示。下列叙述正确的有( )
类别 细胞质基质 线粒体 酵母菌
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
葡萄糖 - + - + + +
氧气 + - + - + -
丙酮酸 + - + - - -
注:“+”表示加入了适量的相关物质,“-”表示未加入相关物质。
[A]②④⑥对照,且②⑥的实验结果相同,可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所
[B]会产生酒精的试管有④⑥
[C]会产生CO2和H2O的试管有③⑤
[D]若⑥试管中装入的是人体骨骼肌细胞,得到的产物与现在的相同
【答案】 AC
【解析】 Q②试管在细胞质基质中利用葡萄糖进行无氧呼吸,产生酒精和CO2;④试管在线粒体中不能利用葡萄糖进行无氧呼吸;⑥试管在酵母菌(细胞质基质和线粒体均具有)中能利用葡萄糖进行无氧呼吸,故根据试管②④⑥的实验结果,能判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。会产生酒精的是②⑥。有氧条件下,在线粒体中产生CO2和H2O,①试管在细胞质基质中不能利用丙酮酸进行有氧呼吸,不会产生CO2和H2O;③试管在线粒体中能利用丙酮酸进行有氧呼吸的第二、三阶段,会产生水和CO2;⑤试管在酵母菌(细胞质基质和线粒体均具有)中能利用葡萄糖进行有氧呼吸,产生水和CO2,因此,会产生CO2和H2O的试管有③⑤。酵母菌无氧呼吸产生的是酒精和二氧化碳,而人体骨骼肌细胞无氧呼吸产生的是乳酸,因此,若⑥试管中装入的是人体骨骼肌细胞,得到的产物与现在的不同。
马拉松是一项高负荷、高强度的竞技运动,改善运动肌利用氧的能力是马拉松运动员首先要解决的问题。下图为甲、乙两名运动员在不同运动强度下,摄氧量与血液中乳酸含量的变化情况。回答下列问题。
(1)马拉松运动中,葡萄糖储存的能量经呼吸作用后的去向有哪些 (答出三点)
【提示】 以热的形式散失、储存在乳酸中、转化到ATP中。
(2)据图分析,哪个运动员更适合从事马拉松运动,依据是什么
【提示】 乙;甲、乙在摄氧量(运动强度)相同并较高的情况下,乙产生的乳酸少,肌肉利用氧的能力强(或随运动强度/摄氧量增加,乙乳酸值上升比甲慢)。
课时作业
(时间:30分钟 分值:48分)
第1～8题每题3分,第9～10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 无氧呼吸的过程
1.下列有关无氧呼吸的叙述,正确的是( )
[A]原核生物只进行无氧呼吸
[B]无氧呼吸释放的能量大部分用于合成ATP
[C]无氧呼吸发生在细胞质基质中
[D]无氧呼吸第二阶段生成少量ATP
【答案】 C
【解析】 原核生物也可以进行有氧呼吸,如蓝细菌;无氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失;无氧呼吸发生在细胞质基质中;无氧呼吸第二阶段不释放能量。
2.(2025·常州月考)有三个盛放葡萄糖液的密封玻璃瓶,已知一瓶混有酵母菌,一瓶混有乳酸菌,一瓶只有葡萄糖。下列叙述错误旳是( )
[A]混有乳酸菌的瓶子能够产生气泡
[B]混有乳酸菌的瓶子物质种类会增加
[C]混有酵母菌的瓶子能够产生气泡
[D]三个瓶子中,只有葡萄糖的瓶子温度最低
【答案】 A
【解析】 混有酵母菌的瓶子内因细胞呼吸产生CO2而有气泡,但混有乳酸菌的瓶子内因细胞呼吸只产生乳酸而没有气泡;混有乳酸菌的瓶子内因细胞代谢而使物质种类增加;瓶子发热是因为瓶内的生物进行细胞呼吸释放了热能,所以混有乳酸菌和酵母菌的瓶子都会发热,只有葡萄糖的瓶子温度最低。
知识点2 有氧呼吸和无氧呼吸的比较
3.(2024·泰州期中)2023年,科学家发现延胡索酸水合酶FH(有氧呼吸第二阶段的重要酶)在败血症的患者体内急剧减少。在败血症患者体内最可能受抑制的过程是( )
[A]糖酵解过程 [B]丙酮酸的分解
[C]酒精的生成 [D]乳酸的生成
【答案】 B
【解析】 有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行,葡萄糖分解生成丙酮酸和少量[H],有氧条件下,丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解(有氧呼吸第二阶段),而败血症的患者体内延胡索酸水合酶FH(有氧呼吸第二阶段的重要酶)急剧减少,在败血症患者体内最可能受抑制的过程是丙酮酸的分解。
4.苹果储藏方式不当会出现酒味,这种现象与苹果细胞的呼吸作用有关。苹果细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸共同的终产物是( )
[A]酒精 [B]二氧化碳
[C]乳酸 [D]水
【答案】 B
【解析】 苹果进行有氧呼吸的终产物是二氧化碳和水,苹果进行无氧呼吸的终产物是二氧化碳和酒精,故苹果细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸共同的终产物是二氧化碳。
5.饭后慢走是常见的有氧运动之一,有氧运动是指人体吸入的氧气与需求相等,达到生理上的平衡状态。下图表示人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系,下列相关分析正确的是( )
[A]在运动强度为a时,人体所有细胞都只进行有氧呼吸
[B]有氧呼吸产生的ATP主要来自丙酮酸分解成二氧化碳的过程
[C]在运动强度为b时,肌细胞二氧化碳的产生量等于氧气的消耗量
[D]随着人体运动强度的增大,细胞的有氧呼吸减弱无氧呼吸增强
【答案】 C
【解析】 在运动强度为a时,细胞中有乳酸的生成和氧气的消耗,说明细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸;有氧呼吸产生的ATP主要来自第三阶段,即消耗氧气生成水的阶段;有氧呼吸吸收氧气的量与释放二氧化碳的量相等,人体细胞无氧呼吸既不吸收氧气,也不释放二氧化碳,因此运动强度为b时,肌细胞二氧化碳的产生量始终等于氧气的消耗量;随着人体运动强度的增大,细胞需要消耗的能量越多,氧气消耗速率增加,有氧呼吸和无氧呼吸都会增强。
6.“白肺”在临床上称为“急性肺损伤”,患者肺部显影常呈现大片白色。“白肺”患者的血氧饱和度降低,临床表现为胸闷气短、呼吸不畅等,通过吸氧可缓解相关症状。下列有关叙述正确的是( )
[A]“白肺”患者吸入的O2可与NADH结合生成水
[B]“白肺”患者肝细胞进行无氧呼吸产生的CO2将增多
[C]“白肺”患者部分细胞进行无氧呼吸,葡萄糖中的能量大部分以热的形式散失
[D]“白肺”患者葡萄糖进入线粒体氧化分解的速率加快
【答案】 A
【解析】 患者吸入的O2可参与有氧呼吸第三阶段的反应,与NADH结合生成水;人体肝细胞无氧呼吸不产生CO2;“白肺”患者部分细胞进行无氧呼吸,葡萄糖中的能量大部分储存在不彻底的氧化产物乳酸中,释放的能量才大部分以热的形式散失;葡萄糖必须分解成丙酮酸后才能进入线粒体中进一步氧化分解。
知识点3 探究酵母菌的呼吸方式
7.(2024·淮安月考)下图是某同学验证呼吸作用产生二氧化碳的实验装置,在透明的容器b中放入湿润的种子。下列说法中正确的是( )
[A]a瓶中加入的NaOH溶液是为了吸收b瓶中的二氧化碳
[B]c瓶中检测到的二氧化碳是种子呼吸作用产生的
[C]在黑暗条件下,种子不进行呼吸作用
[D]若把b瓶中的湿润种子换成干种子,c瓶中澄清石灰水更混浊
【答案】 B
【解析】 a瓶中加入的NaOH溶液的作用是除去空气中的二氧化碳;空气中原有的二氧化碳被a瓶中NaOH溶液吸收,因此,c瓶中检测到的二氧化碳是种子呼吸作用产生的;是否进行呼吸作用与黑暗条件无关;有氧呼吸需要水的参与,若把b瓶中的湿润种子换成干种子,则细胞呼吸减弱,所以会使c瓶中澄清石灰水混浊度降低。
8.秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料(乙醇)的原料。某兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如下图所示)。下列叙述正确的是( )
[A]培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾溶液以便检测乙醇生成
[B]乙瓶中的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO2
[C]在酵母菌培养液中加斐林试剂后出现砖红色沉淀
[D]实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
【答案】 D
【解析】 应在充分反应之后向甲瓶中加入橙色的酸性重铬酸钾溶液检测乙醇生成;乙瓶的溶液由蓝色变成绿色再变成黄色,表明酵母菌已产生了CO2;在酵母菌培养液中加斐林试剂后,需要水浴加热才能出现砖红色的沉淀;由于培养液中葡萄糖含量一定,因此增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量。
综合提升练
9.(多选)(2025·泰州期末)关于下图所示两种发酵过程的叙述,错误的有( )
[A]两种发酵途径的各个阶段都能产生少量的ATP
[B]两种发酵途径不同的直接原因是酶的种类不同
[C]有氧呼吸和发酵过程中NADH转化为NAD+的场所不同
[D]发酵过程第一阶段不同于有氧呼吸第一阶段
【答案】 AD
【解析】 两种发酵途径第一阶段相同,都是将葡萄糖氧化分解为丙酮酸和NADH,并且释放少量能量,两种发酵过程的第二阶段均没有ATP生成;两种发酵途径不同,其直接原因是酶具有专一性,细胞质基质中的酶种类不同,导致无氧呼吸第二阶段的反应不同;有氧呼吸NADH转化为NAD+发生在线粒体内膜,发酵过程中NADH转化为NAD+发生在细胞质基质;发酵过程的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段是相同的。
10.(多选)(2025·泰州月考)下图所示为苹果果实在一段时间内,随着环境中O2浓度的提高,其吸收O2量和释放CO2量的曲线。结合图示,正确的表述有( )
[A]O2浓度为a时,产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质
[B]O2浓度达到b以后,苹果果实基本上靠有氧呼吸提供能量
[C]O2浓度为b时,无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2量相等
[D]O2浓度为a时,若cd=ca,则无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的3倍
【答案】 ABD
【解析】 O2浓度为a时,既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸,产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质;O2浓度为b时,氧气吸收量与CO2释放量相等,细胞只进行有氧呼吸,b以后,苹果果实基本上靠有氧呼吸提供能量;O2浓度为a时,若cd=ca,有氧呼吸产生的CO2与无氧呼吸产生的CO2相等,由呼吸作用公式可计算出无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸消耗的葡萄糖量的比例为3∶1。
11.(12分)(2025·镇江期末)酵母菌是制作马奶酒的重要发酵菌种之一,科研人员对马奶酒中的酵母菌菌株进行研究。右图是酵母菌细胞结构示意图,请回答下列问题。
(1)酵母菌细胞结构与蓝细菌相比,最主要的区别是酵母菌 。结构⑤是酵母菌的边界,其主要成分是 ;⑦的名称是 。
(2)酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,属于 菌。图中不能直接分解葡萄糖但能释放CO2的结构是 (填序号):除澄清石灰水外,还可用
对CO2进行检测,其颜色变化过程是 ,进行无氧呼吸的场所是 (填序号)。
(3)马奶中含有的糖类主要为乳糖。某些微生物可将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,酵母菌可利用这些单糖发酵产生酒精,从而制成马奶酒。科研人员研究野生型酵母菌和马奶酒酵母菌的发酵情况,结果如下图所示。
①据图可知,野生型酵母菌首先利用 进行发酵,当这种糖耗尽时,酒精产量的增加停滞一段时间,才开始利用 进行发酵。
②分析图中曲线,与野生型酵母菌相比,马奶酒酵母菌先利用 ;在产生酒精方面的特点是 。
【答案】 (每空1分)
(1)有核膜包被的细胞核 蛋白质和磷脂 液泡
(2)兼性厌氧 ⑥ 溴麝香草酚蓝溶液 由蓝变绿再变黄 ⑧
(3)①葡萄糖 半乳糖 ②半乳糖 发酵产生酒精速度快,酒精浓度高峰出现早
【解析】 (1)酵母菌属于真核细胞,其结构与蓝细菌等原核细胞相比,最主要的区别是酵母菌有核膜包被的细胞核;结构⑤为细胞膜,是酵母菌的边界,其主要成分是蛋白质和磷脂;⑦为液泡。
(2)酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2,其无氧呼吸产生CO2的场所是⑧细胞质基质,该场所能直接分解葡萄糖释放CO2,其有氧呼吸产生CO2的场所是⑥线粒体,该场所不能直接分解葡萄糖但能释放CO2。CO2可以使澄清石灰水变混浊,也可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,进行无氧呼吸的场所是⑧细胞质基质。
(3)①据题图可知,野生型酵母菌发酵过程中葡萄糖的浓度先于半乳糖下降,可推知野生型酵母菌首先利用葡萄糖进行发酵,当这种糖耗尽时,酒精产量趋于平稳,不再增加,一段时间后随着半乳糖的浓度下降酒精产量再次上升,可推测葡萄糖消耗完后,野生型酵母菌才开始利用半乳糖发酵。
②由题图可知,与野生型酵母菌相比,马奶酒酵母菌先利用的是半乳糖,随之同时利用半乳糖和葡萄糖,在产生酒精方面马奶酒酵母菌发酵产生酒精的速度快,酒精浓度高峰出现早。
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第2课时 细胞无氧呼吸、探究酵母菌的呼吸方式
1.阐明无氧呼吸的过程和类型。2.进行“探究酵母菌呼吸方式”的实验。3.说出细胞呼吸产生能量的利用实例。
一、细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量
1.概念:在 的条件下,细胞通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解为 和CO2,或分解为 等物质,同时释放 能量的过程。
2.场所: 。
3.过程
无氧或缺氧
乙醇(C2H5OH)
乳酸(C3H6O3)
较少
细胞质基质
丙酮酸
[H]
4.类型
2C2H5OH(乙醇)+
2CO2+能量
2C3H6O3(乳酸)+能量
二、探究酵母菌的呼吸方式
1.实验原理
(1)酵母菌的代谢类型: ,在 条件下都能生存。
(2)对细胞呼吸方式的判断:在有氧和无氧条件下细胞呼吸的 不同,以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
兼性厌氧菌
有氧和无氧
产物
(3)CO2和酒精的检测。
产物 试剂 实验现象
CO2 澄清石灰水 变混浊(根据变混浊程度可检测CO2的产生情况)
溴麝香草酚
蓝溶液 蓝→绿→黄(根据变成黄色的时间长短检测CO2的产生情况)
酒精 重铬酸钾溶液
(酸性条件) 橙色→绿色
2.实验装置示意图(检测CO2的产生)
①自变量: 。
②因变量: 。
③无关变量:
。
有氧、无氧条件
产生CO2多少,以及是否产生酒精等
甲、乙试管内葡萄糖溶液的浓度、培养温度、培养时间、
其他微生物的影响等
油脂层
混浊
3.实验现象及结论
(1)实验现象。
①甲、乙装置中的石灰水都变混浊,但乙中混浊程度 且速度 。
②用酸性重铬酸钾检测,乙装置的溶液颜色无变化,甲装置的溶液颜色由橙色变成 。
(2)实验结论。
①有氧条件下,酵母菌细胞呼吸产生 CO2。
②无氧条件下,酵母菌细胞呼吸产生 和 CO2。
高
快
绿色
大量
酒精
少量
三、细胞呼吸产生能量的利用
1.能量去向:一部分以 的形式散失,一部分主要储存在 中,供给生物体的各种生命活动。
2.ATP的利用:为细胞的生命活动提供了 ,实例如下。
ATP
动力
主动运输
分裂和生长
热
判断正误
(1)过保质期的酸奶如果有酒味,可能是酵母菌无氧呼吸造成的。( )
【提示】 葡萄糖氧化分解为丙酮酸也发生在无氧呼吸过程中。
(2)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞的有氧呼吸过程中。( )
√
×
(3)有氧和无氧时,酵母菌呼吸作用产物不同。( )
(4)所有生物的生存,都离不开细胞呼吸释放的能量。( )
√
√
(5)无氧条件下,光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。( )
×
【提示】 无氧条件下,光合作用和无氧呼吸都能产生ATP。
任务一 分析无氧呼吸的过程
生活在寒冷条件下的北欧鲫鱼可通过向体外排出酒精来延缓周围水体结冰,但其大多数细胞在缺氧条件下可进行无氧呼吸产生乳酸,如下图所示。
(1)北欧鲫鱼无氧呼吸的产物是什么
【提示】 乳酸、酒精和CO2。
(2)北欧鲫鱼不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么
【提示】 不同细胞所具有的酶的种类不同,导致反应途径不同,产物不同。
(3)过程①和②都能产生[H]吗 无氧呼吸有无[H]的积累 [H]的作用是什么
【提示】 过程①能产生[H],过程②不能;无氧呼吸没有[H]的积累;[H]参与第二阶段乳酸或者乙醇的生成。
(4)北欧鲫鱼无氧呼吸产生的乳酸可转化为丙酮酸,这对北欧鲫鱼有什么
意义
【提示】 北欧鲫鱼无氧呼吸产生的乳酸通过血液循环被运输到某些细胞中转化为丙酮酸,这样避免了乳酸在体内积累对细胞的毒害。
(5)和有氧呼吸相比,为什么无氧呼吸释放的能量较少
【提示】 无氧呼吸只在糖酵解过程中释放少量的能量,丙酮酸转化为乳酸或者分解成乙醇和二氧化碳的过程没有能量的释放,大部分能量存储在乳酸或者乙醇中没有完全释放。
「核心归纳」
1.细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路分析
2.细胞呼吸中能量的释放与去向
3.有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不
同
点 反应条件 需要O2、相关酶等 不需要O2,需要相关酶等
反应场所 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,第三阶段发生在线粒体内膜上 第一、二阶段均发生在细胞质基质中
产物 CO2、H2O 乙醇和CO2或乳酸
能量转化 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能和热能 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能、热能、不完全氧化分解的产物乙醇或乳酸中的化学能
特点 有机物彻底氧化分解,释放大量能量 有机物不完全氧化分解,释放少量能量
相
同
点 实质 有机物氧化分解,释放能量,合成ATP的过程
意义 ①细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量来源;②产生的中间代谢产物为体内其他化合物的合成提供原料;③维持恒温动物的体温
联系 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同
「典型例题」
1.(2025·连云港期末)下图为细胞呼吸的过程示意图,下列说法正确的是
( )
[A]人体肌肉细胞能进行的过程是①③④
[B]过程③均在生物膜上进行
[C]过程②③④均产生少量ATP
[D]无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失
A
【解析】 ①③④分别是有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第二、第三阶段、产生乳酸的无氧呼吸第二阶段,①③④过程都可在人的肌肉细胞内发生;过程③是有氧呼吸的第二、第三阶段,有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中,不在生物膜上进行,第三阶段发生在线粒体内膜上;过程②是酒精发酵的第二阶段,过程③是有氧呼吸的第二、第三阶段,过程④是乳酸发酵的第二阶段,只有过程③释放出大量的能量,产生大量ATP,过程②④不产生ATP;无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分储存在不彻底的氧化产物(酒精或乳酸)中。
2.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下图所示。下列叙述错误的是( )
[A]Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降
[B]Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升
[C]Ⅲ阶段曲线下降的主要原因与Ⅰ阶段不同
[D]细胞在a时的有氧呼吸强度小于在 b时的有氧呼吸强度
D
【解析】 Ⅰ阶段,由于长期浸水,土壤中氧气浓度降低,细胞有氧呼吸的速率下降;Ⅱ阶段随氧气浓度的进一步降低,对无氧呼吸的抑制作用减弱,细胞的无氧呼吸速率上升;Ⅰ阶段呼吸速率下降是由于氧气浓度降低,有氧呼吸速率降低和无氧呼吸由于氧气存在受抑制,Ⅲ阶段呼吸速率下降是由于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;a点氧气浓度高于b点,有氧呼吸强度比b点大,无氧呼吸速率则小于b点。
任务二 探究酵母菌的呼吸方式
图甲、图乙是探究酵母菌细胞呼吸方式实验的装置图。回答下列问题。
(1)装置甲可以探究酵母菌的 呼吸,装置甲中,10% KOH溶液的作用是
。装置乙可以探究酵母菌的 呼吸。
无氧
除去通入A锥形瓶的空气中的CO2,排除空气中CO2对实验结果的影响
有氧
(2)该实验的自变量和因变量分别是什么
【提示】 自变量是有无氧气。因变量是CO2产生的多少和是否有酒精产生。
(3)该实验有没有对照 如果有请说明。
【提示】 有;该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组,二者相互对照。
(4)为什么要将B瓶封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
【提示】 B瓶刚封口,锥形瓶中有氧气,酵母菌进行有氧呼吸,所以将B瓶封口放置一段时间后,B瓶中的氧气消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。
(5)在探究酵母菌细胞呼吸的方式过程中,能否以CO2的产生为检测指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式 分析原因。
【提示】 不能。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2,故不能以CO2的产生为检测指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式。
「核心归纳」
探究酵母菌细胞呼吸方式的实验设计思路
(1)对比实验(相互对照实验):两个都是实验组,分别为有氧条件和无氧条件。
(2)分析结果,得出结论。
「典型例题」
3.(2025·盐城期末)为了探究酵母菌无氧呼吸的产物,某兴趣小组同学利用下图所示装置进行了实验。下列相关叙述正确的是( )
[A]葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需高温煮沸以去除溶解氧
[B]温度计读数上升是无氧呼吸过程合成ATP所致
[C]葡萄糖溶液的浓度应适宜,使酵母菌保持正常的活性
[D]乙试管中澄清石灰水不会变混浊
C
【解析】 葡萄糖溶液混匀前需高温煮沸以去除溶解氧,和酵母菌混匀后不能高温煮沸,否则会杀死酵母菌;温度计读数上升是无氧呼吸释放热所致;葡萄糖溶液的浓度过低不足以提供酵母菌生活所需,葡萄糖溶液的浓度过高酵母菌会失水死亡,所以葡萄糖溶液的浓度应适宜,使酵母菌保持正常的活性;酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳会使乙试管中澄清石灰水变混浊。
4.某同学在研究马铃薯块茎呼吸作用的产物时,设计了如下实验:取新鲜马铃薯块茎洗净,切成碎屑,向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑,并向瓶中充入N2,装置示意图如下图所示。下列说法错误的是( )
[A]向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境
[B]若溴麝香草酚蓝溶液不变色,则说明马铃薯块茎细胞产生了酒精
[C]实验前应对马铃薯块茎进行消毒处理
[D]溴麝香草酚蓝溶液也可以换成澄清的石灰水
B
【解析】 向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境,使马铃薯块茎进行无氧呼吸;由于酒精发酵过程产生CO2,如果溴麝香草酚蓝溶液不变色,则说明马铃薯块茎细胞进行无氧呼吸的产物不是酒精和CO2;为了消除马铃薯块茎上微生物的呼吸作用对实验结果的影响,实验前应对马铃薯块茎进行消毒处理;溴麝香草酚蓝溶液可以换成澄清的石灰水。
思维导图
随堂检测
1.(2025·盐城期末)人体细胞内产生CO2的场所是( )
[A]细胞质基质
[B]线粒体基质
[C]线粒体内膜
[D]细胞质基质和线粒体
B
【解析】 人体细胞有氧呼吸的产物是二氧化碳和水,无氧呼吸的产物是乳酸。人体细胞只能通过有氧呼吸产生CO2,而有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质。
2.下列关于呼吸作用的叙述,正确的是( )
[A]无氧呼吸的终产物是丙酮酸
[B]有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
[C]无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
[D]有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失
D
【解析】 无氧呼吸的终产物是乳酸或二氧化碳和酒精,而丙酮酸是无氧呼吸的中间产物;有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水;无氧呼吸过程无[H]的积累,无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于无氧呼吸第二阶段。
3.下图表示细胞呼吸的过程,下列有关说法正确的是( )
[A]在酵母菌细胞中,①③过程均有能量释放
[B]人体肌细胞能发生①②③④过程
[C]在乳酸菌细胞中,①④过程发生在线粒体基质中
[D]蓝细菌没有线粒体,但能发生①②过程
D
【解析】 ①(葡萄糖分解形成丙酮酸)为有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段,有少量能量释放;③(丙酮酸分解形成乙醇和CO2)为无氧呼吸第二阶段,没有能量释放;人体肌细胞能进行有氧呼吸即①②过程,剧烈运动时还能进行无氧呼吸①④过程,所以人体肌细胞能发生①②④过程,人体细胞无氧呼吸不能产生酒精;在乳酸菌细胞中,可发生无氧呼吸①④两个阶段,场所在细胞质基质,乳酸菌是原核生物,没有线粒体;蓝细菌是原核生物,没有线粒体,但含有跟有氧呼吸有关的酶,能进行有氧呼吸,能发生①②过程。
4.(2023·盐城期末)某兴趣小组利用酵母菌探究细胞的呼吸类型,实验装置如下图所示。下列说法错误的是( )
[A]实验的自变量为是否通入O2
[B]实验的因变量为是否产生CO2
[C]实验中需控制的无关变量有温度、pH等
[D]相同反应时间内,乙装置中澄清的石灰水的混浊程度更高
B
【解析】 该实验利用酵母菌探究细胞的呼吸类型,自变量为是否通入O2,因变量为CO2产生的多少;该实验中温度、pH、培养液的浓度等条件均是无关变量,无关变量要相同且适宜;相同反应时间内,酵母菌进行有氧呼吸产生的CO2更多,故乙装置中澄清的石灰水的混浊程度更高。
5.(多选)某研究小组将一部分酵母菌细胞破碎形成匀浆并进行离心分离,得到细胞质基质和线粒体,然后与完整的酵母菌一起分别装入①～⑥试管中,各试管加入不同的物质并控制反应条件,观察各试管反应情况,具体如下表所示。
类别 细胞质基质 线粒体 酵母菌
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
葡萄糖 - + - + + +
氧气 + - + - + -
丙酮酸 + - + - - -
注:“+”表示加入了适量的相关物质,“-”表示未加入相关物质。
下列叙述正确的有( )
[A]②④⑥对照,且②⑥的实验结果相同,可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所
[B]会产生酒精的试管有④⑥
[C]会产生CO2和H2O的试管有③⑤
[D]若⑥试管中装入的是人体骨骼肌细胞,得到的产物与现在的相同
AC
【解析】 Q②试管在细胞质基质中利用葡萄糖进行无氧呼吸,产生酒精和CO2;④试管在线粒体中不能利用葡萄糖进行无氧呼吸;⑥试管在酵母菌(细胞质基质和线粒体均具有)中能利用葡萄糖进行无氧呼吸,故根据试管②④⑥的实验结果,能判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。会产生酒精的是②⑥。有氧条件下,在线粒体中产生CO2和H2O,①试管在细胞质基质中不能利用丙酮酸进行有氧呼吸,不会产生CO2和H2O;③试管在线粒体中能利用丙酮酸进行有氧呼吸的第二、三阶段,会产生水和CO2;⑤试管在酵母菌(细胞质基质和线粒体均具有)中能利用葡萄糖进行有氧呼吸,产生水和CO2,因此,会产生CO2和H2O的试管有③⑤。酵母菌无氧呼吸产生的是酒精和二氧化碳,而人体骨骼肌细胞无氧呼吸产生的是乳酸,因此,若⑥试管中装入的是人体骨骼肌细胞,得到的产物与现在的不同。
联系实际 迁移应用
马拉松是一项高负荷、高强度的竞技运动,改善运动肌利用氧的能力是马拉松运动员首先要解决的问题。下图为甲、乙两名运动员在不同运动强度下,摄氧量与血液中乳酸含量的变化情况。回答下列问题。
(1)马拉松运动中,葡萄糖储存的能量经呼吸作用后的去向有哪些 (答出
三点)
【提示】 以热的形式散失、储存在乳酸中、转化到ATP中。
(2)据图分析,哪个运动员更适合从事马拉松运动,依据是什么
【提示】 乙;甲、乙在摄氧量(运动强度)相同并较高的情况下,乙产生的乳酸少,肌肉利用氧的能力强(或随运动强度/摄氧量增加,乙乳酸值上升比甲慢)。
