【高考突破方案】专题3 第2讲 细胞呼吸 -（课件） 高考生物一轮复习

(共104张PPT)
专题 3
细胞的能量供应和利用
第2讲　细胞呼吸
课程标准要求 核心素养解读 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 生命观念 运用结构与功能观、物质与能量观等说明细胞结构，特别是线粒体与细胞呼吸的关系，呼吸作用中物质与能量的转换，从物质和能量的视角和线索探索呼吸作用的过程与本质
科学思维 运用归纳与概括、演绎与推理、建构模型等方法，解释呼吸作用中物质和能量之间的联系
课程标准要求 核心素养解读 2.探究酵母菌的呼吸方式 科学探究 探究酵母菌细胞呼吸的方式，理解细胞呼吸的类型，进而分析影响植物细胞呼吸的因素
社会责任 关注细胞呼吸在生产中的应用，关注生产与生活及人体健康
续表
基础知识自查
1.呼吸作用的实质及类型
夯实必备知识
实质 呼吸作用的实质是细胞内的　　　　　　　，并释放　　　，因此也叫细胞呼吸
类型 根据是否需要O2，分为有氧呼吸和无氧呼吸
有机物氧化分解
能量
(1)概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生　　　　　　　　　，释放能量，生成　　　　　的过程。
(2)有氧呼吸总反应式（图中箭头标出的是氧元素的来源与去向）
2.有氧呼吸
二氧化碳和水
大量ATP
细胞质基质
少量能量
(3)过程
少量能量
大量能量
线粒体基质
线粒体内膜
(4)能量转化：1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放出2 870 kJ的能量，其中977.28 kJ左右的能量储存在　 　中，其余的能量则以　 　的形式散失。
ATP
热能
3.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不完全分解，释放少量能量的过程。
(2)场所：全过程是在　 　中进行的。
(3)无氧呼吸总反应式
细胞质基质
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）＋少量能量
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
(4)过程
乳酸
酒精+CO2
(5)不同生物无氧呼吸产物
(6)能量转化：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在　 　中；氧化分解释放的能量主要以　 　的形式散失。
乳酸或酒精
热能
4.探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)实验原理
绿
黄
溴麝香草酚蓝溶液
重铬酸钾溶液
灰绿色
(2)实验步骤
①酵母菌培养液（酵母菌＋　 　溶液）。
②检测CO2的产生，装置如图所示：
葡萄糖
a.实验装置：甲组探究酵母菌的　 　呼吸，乙组探究酵母菌的　 　呼吸。甲、乙两组为对比实验，设置的是有氧、无氧条件。
b.通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌　 　产生的CO2所致。
c.B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的　 　消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。
③检测酒精的产生：从A、B瓶中各取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。
有氧
无氧
有氧呼吸
氧气
重铬酸钾
(3)实验现象
组别 澄清石灰水变浑浊程度 酸性重铬酸钾
甲组（有氧） 　 无变化
乙组（无氧） 　 出现　
　高
　低
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　 　。
②在有氧条件下产生大量的　 　和H2O。
③在无氧条件下产生　 　和少量　 　。
细胞呼吸
CO2
酒精
CO2
×
√
×
【易错易混自纠】
(1)有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解。( )
提示：[H]可以在有氧呼吸第一阶段在细胞质基质由葡萄糖分解形成丙酮酸时产生，也可以来自线粒体中丙酮酸和H2O的分解。
(2)线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与。( )
提示：线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程不需要O2参与。
(3)小鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到H218O，呼出的CO2也可能含有18O。( )
提示：18O2参与有氧呼吸第三阶段产生H218O，H218O再参与下一轮的有氧呼吸第二阶段，生成C18O2。
×
×
(4)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，可用酸性重铬酸钾溶液检测二氧化碳的含量。( )
提示：检测二氧化碳除了可用澄清的石灰水，还可以用溴麝香草酚蓝溶液，酸性重铬酸钾溶液用于检测酒精。
(5)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够进行有氧呼吸。
(6)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸。( )
(7)葡萄糖参与无氧呼吸时，只在第一阶段合成ATP，其余大部分能量以热能的形式散失。( )
提示：无氧呼吸大部分能量存留在乳酸或酒精中。
×
√
×
×
×
√
(8)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累。( )
提示：无氧呼吸第一阶段产生的[H]最终在第二阶段把丙酮酸还原成酒精或者乳酸。
(9)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。( )
(10)人剧烈运动时细胞产生的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸。( )
(11)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。( )
提示：保存水果蔬菜需要低氧的环境。
×
√
×
√
(12)蔬菜水果适宜在零上低温、低氧和低湿的环境中储藏。( )
提示：蔬菜水果需要在湿度适宜的环境中储藏。
(13)破伤风芽孢杆菌是一种厌氧菌，皮肤破损较深的患者，应及时清洗伤口并到医院注射破伤风抗毒血清。( )
(14)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，大部分细胞仍是进行有氧呼吸，无氧呼吸产生的能量极少。
(15)内部因素也会影响细胞呼吸的强度，如生物的遗传特性、器官种类、生长时期等。( )
基础知识自查
跟教材学长句
1.（必修1 P92图5－8）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上有哪些特点与功能相适应？
________________________________________________________________________________________________________________________。
2.（必修1 P94正文）所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸还被称为细胞代谢的枢纽，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
①线粒体具有内、外两层膜，内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积；②线粒体的内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶
细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来
3.（必修1 P96拓展应用）松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响。
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
松土可以增加土壤的透气性，有利于根细胞的呼吸，促进根对矿质元素的吸收。松土有利于土壤微生物的有氧呼吸，将有机物分解成二氧化碳和无机盐供植物光合作用和生长发育所需，但松土过度也可能造成土壤微生物排放二氧化碳过多，导致温室效应。此外，松土对于水土保持是不利的，同时还增加了农业生产成本，所以要适度松土
基础知识自查
教材拾遗
1.（必修1 P92 科学方法）对比实验是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　 　的影响。
某种因素对实验对象
不能直接
细胞呼吸
丙
ATP水解
2.（必修1 P96T3改编）酵母菌细胞破碎离心后，可分离成甲、乙、丙三部分，甲只含细胞质基质，乙只含细胞器，丙全有。加入等量、等浓度的葡萄糖溶液，在有氧条件下能产生CO2和H2O的只有　 　。原因是细胞质基质的无氧呼吸在有氧时难以进行，而且也不产生H2O，且葡萄糖　 　进入线粒体。
3.（必修1 P96 拓展应用改编）人、鸟类和哺乳类需要维持体温的相对稳定，主要是靠　 　产生的热量来维持，一般不是由　 　来供能的。
考点1 细胞呼吸的类型及过程
1
2
考点2 影响细胞呼吸的因素及其应用
考点1　细胞呼吸的类型及过程
素养全面提升
1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
过程模型 必需条件 O2和酶 不需要O2，但必须有酶催化
续表
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
场所 细胞质基质（第一阶段）；线粒体（第二、三阶段）（真核细胞） 细胞质基质
产物 CO2和H2O 酒精和CO2（或乳酸）
联系 ①第一阶段完全相同。②实质相同：氧化分解有机物，释放能量（并合成ATP满足细胞生命活动的需要）。③有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来的 2.根据物质间量的比例关系判断细胞呼吸的方式（以葡萄糖为底物的细胞呼吸）
(1)相关物质间量的比例关系
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的物质的量之比：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之比：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
(2)判断细胞呼吸方式的三大依据（以真核生物为例）
3.实验法判断生物呼吸类型
(1)探究细胞呼吸方式的实验装置（以发芽种子为例）
装置一：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生物细胞呼吸吸收O2的量。
装置二：着色液滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值。
(2)实验现象分析
实验结果 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
(3)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。对照装置与实验装置相比，不同点是用煮熟的种子代替发芽种子，其余均相同，如下图。
醒
提醒
(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，对所测种子进行消毒处理。
(2)若选用绿色植物作为实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
1.如图为真核细胞有氧呼吸的基本过程示意图。下列叙述错误的是(　　)
热点考向点拨
考向1
结合细胞呼吸过程，考查物质和能量观
A.阶段A、B、C都必须在有氧的条件下进行
B.阶段A发生在细胞质基质中，产物是丙酮酸、[H]和ATP
C.物质①为CO2，其在线粒体基质中的浓度高于在细胞质基质中的浓度
D.阶段C产生的物质②中的氧原子均来自氧气，产生ATP最多
【答案】A
【解析】A　阶段A为细胞呼吸的第一阶段，该过程的进行不需要在有氧条件下，A错误；阶段A为有氧呼吸第一阶段，该阶段发生在细胞质基质中，产物是丙酮酸、[H]和ATP，B正确；阶段B为有氧呼吸第二阶段，产生的物质①为CO2，其在线粒体基质中产生，通过自由扩散进入细胞质基质，因此其在线粒体基质中的浓度高于在细胞质基质中的浓度，C正确；阶段C为有氧呼吸第三阶段，物质②为水，产物水中的氧原子均来自氧气，该阶段释放能量最多，因此产生ATP最多，D正确。
2.（2019·全国卷Ⅱ改编）马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是(　　)
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和CO2
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来的
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
【答案】B
醒
小结
细胞呼吸中[H]和ATP的来源及去路
物质 来源 去路
[H] 有氧呼吸 葡萄糖和H2O 与O2结合生成H2O
无氧呼吸 葡萄糖 还原丙酮酸
ATP 有氧呼吸 三个阶段都产生 用于各项生命活动
无氧呼吸 只在第一阶段产生 3.植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是(　　)
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的
生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
C
考向2
结合细胞呼吸过程的综合分析，考查科学思维
【解析】C　正常生理条件下，植物细胞中只有10%～25%的葡萄糖参与了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物外，还会追踪到参与其他代谢反应的含碳产物，C错误。
4.与传统的水稻、小麦等粮食作物相比，玉米具有很强的耐旱性、耐寒性、耐贫瘠性以及极好的环境适应性。玉米的营养价值较高，是优良的粮食作物。下图是玉米不同部位的部分细胞呼吸流程图，下列相关叙述正确的是
(　　)
A.晴朗夏季的中午，玉米叶肉细胞产生的物质b只可参与光合作用
B.人体细胞中也可产生物质c，c进入血浆后，血浆pH也会基本稳定
C.由于基因组成不同，玉米胚、绿叶和根细胞呼吸的产物不同
D.检测酒精时，试剂甲可以是溶有重铬酸钾的盐酸溶液
答案：B
【解析】B　由题图可推知，物质a为CO2，物质b为水，晴朗夏季的中午，玉米叶肉细胞可进行光合作用，发生水的光解，也可进行细胞呼吸，水在有氧呼吸第二阶段参与反应，A错误；由于基因的选择性表达，玉米胚、绿叶和根细胞呼吸的产物不同，C错误；检测酒精时，试剂甲可以是溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液，不能用盐酸溶液代替浓硫酸溶液，D错误。
考向3
围绕细胞呼吸类型的判断，考查科学思维
5.葡萄糖和脂肪是细胞呼吸常用的能源物质，相同质量的葡萄糖与脂肪相比，葡萄糖中的氧含量远多于脂肪，科学研究中常用RQ（释放的CO2体积/消耗的O2体积）来推测生物的呼吸方式和用于呼吸的能源物质。下列叙述错误的是(　　)
A.水淹时植物根细胞的RQ>1，该植物根细胞呼吸的产物可能有酒精
B.若测得酵母菌在葡萄糖培养液中的RQ＝1，说明进行的是有氧呼吸
C.若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，该植物种子可能富含脂肪
D.人体在剧烈运动的时候，若呼吸底物只有葡萄糖，RQ会大于1
D
【解析】D　水淹时，植物根细胞可进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，释放的CO2体积/消耗的O2体积会大于1，A正确。酵母菌既可以进行有氧呼吸，又可以进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，在葡萄糖培养液中RQ＝1，说明消耗的O2与产生的CO2一样多，则酵母菌进行的是有氧呼吸，B正确。由于相同质量的脂肪氧化分解时，消耗的O2量大于产生的CO2量，若呼吸底物为葡萄糖，则有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2量一样多，所以若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，说明该植物种子可能富含脂肪，C正确。人体在剧烈运动的时候，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，但无氧呼吸的产物是乳酸，若呼吸底物只有葡萄糖，则有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2一样多，故RQ＝1，D错误。
6.家庭酿酒过程中，密闭容器内酵母菌呼吸速率变化情况如图所示（呼吸底物为葡萄糖）。下列叙述正确的是(　　)
A.0～8 h，容器内的水含量由于酵母菌的细胞呼吸消耗而不断减少
B.0～6 h酵母菌数量呈“J”形增长
C.0～8 h，容器内压强不断增大，在8 h时达到最大值
D.6 h左右酵母菌开始产生酒精，6～10 h酒精产生速率逐渐增大
答案：D
【解析】D　酵母菌有氧呼吸既消耗水又生成水，但总体来说有氧呼吸过程有水生成，无氧呼吸既不消耗水也不生成水，因此，0～8 h，容器内的水含量不会由于酵母菌的呼吸消耗而不断减少，A错误；在密闭容器中，酵母菌数量不会呈“J”形增长，B错误；0～6 h，酵母菌只进行有氧呼吸，容器内压强不变，6 h后，无氧呼吸逐渐增强，产生的CO2增多，容器内压强才开始逐渐增大，且容器内压强在8 h时并未达到最大，C错误；6 h左右酵母菌开始进行无氧呼吸产生酒精，6～10 h无氧呼吸逐渐增强，酒精产生速率逐渐增大，D正确。
考向4
结合生物细胞呼吸方式的探究实验，考查科学探究
7.（2024·潍坊高三期末）某同学连通橡皮球（或气泵）让少量空气间歇性地依次通过如图装置中的3个锥形瓶。下列相关叙述正确的是(　　)
A.若增加橡皮球（或气泵）的通气量，澄清石灰水变浑浊的速率一定会加快
B.在锥形瓶A中的培养液加入酸性重铬酸钾溶液后需要水浴加热才会产生灰
绿色
C.酒精检测前，需要延长酵母菌的培养时间以排除葡萄糖对实验结果的影响
D.将锥形瓶A置于微型振荡器上培养可以提高瓶内酵母菌细胞产生酒精的
速率
答案：C
【解析】C　酒精与酸性重铬酸钾发生化学反应，变成灰绿色，不需要进行水浴加热，B错误；由于葡萄糖也可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，C正确；将锥形瓶A置于微型振荡器上培养，是为了让瓶中的氧气充分溶解在酵母菌培养液中，氧气的存在会抑制无氧呼吸，从而降低酵母菌细胞产生酒精的速率，D错误。
8.（2024·湖南师大附中月考）1897年德国科学家毕希纳发现，利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；还有研究发现，乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，利用下列材料和试剂进行了实验，材料和试剂：酵母菌、酵母汁、A溶液（含有酵母汁中的各类生物大分子）、B溶液（含有酵母汁中的各类小分子和离子）、葡萄糖溶液、无菌水。实验共分6组，其中4组的实验处理和结果如下表：
组别 实验处理 实验结果
① 葡萄糖溶液＋无菌水 －
② 葡萄糖溶液＋酵母菌 ＋
③ 葡萄糖溶液＋A溶液 －
④ 葡萄糖溶液＋B溶液 －
注：“＋”表示有乙醇生成，“－”表示无乙醇生成。
回答下列问题：
(1)除表中4组外，其他2组的实验处理分别是_______________________；　　　　　　　　　　　　　______________________________。本实验中，这些起辅助作用的小分子和离子存在于酵母菌、　　　　　　　　　　。
(2)若为了确定B溶液中是否含有多肽，可用　　　　试剂来检测。若为了研究B溶液中离子 M对乙醇发酵是否是必需的，可增加一组实验，该组的处理是　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
葡萄糖溶液＋酵母汁
葡萄糖溶液＋A 溶液＋B溶液
酵母汁和 B溶液
双缩脲
葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的 B溶液
(3)制备无细胞的酵母汁，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液，缓冲液的作用是　　　　　　　　　　　　 　　，以确保酶的活性。
(4)如何检测酵母汁中是否含有活细胞？____________________________________________________________________________________（写出2项原理不同的方法及相应原理）。
保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH
染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖
【解析】(1)为验证无细胞的酵母汁可以进行“乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助”的结论，还需要加设两组实验，一组为葡萄糖溶液＋酵母汁（预期实验结果为有乙醇生成），另外一组为葡萄糖溶液＋A溶液（含有酵母汁中的各类生物大分子，包括相关酶）＋B溶液（含有酵母汁中的各类小分子和离子），此组预期结果为有乙醇生成。本实验中，起辅助作用的小分子和离子可在酵母菌（细胞中含有各类物质）、酵母汁和B溶液（含有酵母汁中的各类小分子和离子）中存在。
(2)多肽用双缩脲试剂进行检测。据题干信息可知，M离子存在于B溶液中，故为验证离子M对乙醇发酵是否为必需的，则应加设一组实验，即葡萄糖溶液＋A溶液＋去除了离子M的B溶液：若有乙醇生成，则证明离子M不是必需的，若无乙醇生成，则证明离子M是必需的。(3)酶的作用条件温和，需要适宜的温度和pH等条件，实验中缓冲液的作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH。(4)检测酵母汁中是否含有活细胞的方法有：染色后镜检，原理是细胞膜具有选择透过性，若为死细胞，则能被染色；酵母汁接种培养观察，原理是酵母菌可以繁殖：一段时间后若酵母菌数量增加，则为活细胞。
考点2 影响细胞呼吸的因素及其应用
素养全面提升
1.内部因素
2.外界因素
影响因素 曲线模型 解读 应用
温度 温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率 储存水果、蔬菜时应选取零上低温。大棚种植中，夜间适当降低温度
续表
影响因素 曲线模型 解读 应用
O2 浓度 ①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。 ②随着O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。 ①选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
②作物栽培中及时松土，保证根的正常细胞呼吸。
续表
影响因素 曲线模型 解读 应用
O2 浓度 ③当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强（受呼吸酶数量等因素的影响） ③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止水稻酒精中毒，烂根死亡
续表
影响因素 曲线模型 解读 应用
CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行 增加CO2的浓度，可提高蔬菜和水果的保鲜效果
续表
影响因素 曲线模型 解读 应用
H2O 在一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强 粮食在收仓前要进行晾晒处理，干种子萌发前要进行浸泡处理
热点考向点拨
考向1
结合影响细胞呼吸的因素，考查科学思维
1.（2024·雅礼中学月考）（不定项）呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如图甲所示；为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图乙所示。已知DNP不影响电子传递，可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关叙述正确的是(　　)
A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段，是有氧呼吸过程中产能最多的阶段，
与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
B.有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气，
4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
C.高能电子在传递过程中逐级释放能量推动H＋跨过内膜到达线粒体基质
D.呼吸链的电子传递所产生的膜两侧H＋浓度差为ATP的合成提供了驱动力，
DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
答案：AD
【解析】AD　图甲所示为发生在线粒体内膜的过程，表示有氧呼吸的第三阶段，该阶段是有氧呼吸过程中产能最多的阶段；与25 ℃相比，短时间低温4 ℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多地用于产热，消耗的葡萄糖多，A正确。在电子传递链中，有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气，生成水；与25 ℃相比，4 ℃耗氧量增加，根据图甲分析，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电子传递未受阻，B错误。据图甲可知，电子传递过程中逐级释放的能量推动H＋从线粒体基质跨过线粒体内膜到达另一侧，C错误。电子传递过程中释放的能量用于建立膜两侧H＋浓度差，使能量转换成H＋电化学势能；DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少， D正确。
2.某生物兴趣小组向酵母菌培养液中通入不同浓度的O2后，CO2的产生量与O2的消耗量变化趋势如图所示（假设酵母菌的呼吸底物为葡萄糖）。下列相关叙述正确的是(　　)
A.O2浓度为a时，呼吸底物（葡萄糖）中的能量大多以热能形式散失
B.O2浓度为b时，无氧呼吸产生的酒精为4 mol
C.O2浓度为c时，约有3/5的葡萄糖用于酵母菌细胞的无氧呼吸过程
D.若实验中的酵母菌更换为乳酸菌，则曲线Ⅰ、Ⅱ趋势均不发生改变
答案：B
【解析】B　O2浓度为a时，酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖约占2/6/[2/6＋(15－2)/2]＝2/41，其中的能量大多以热能形式散失，无氧呼吸消耗的葡萄糖约占39/41，其中的能量大多储存在酒精中，综合来看，此时呼吸作用消耗的葡萄糖的能量大多储存在酒精中，A错误；O2浓度为b时，酵母菌无氧呼吸消耗的CO2约占10－6＝4 mol，故其产生的酒精为4 mol，B正确；O2浓度为c时，酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖约占10/6/[10/6＋(12－10)/2]＝5/8，约有1－5/8＝3/8的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵，C错误；乳酸菌只能进行无氧呼吸，且其呼吸产物为乳酸，不产生CO2，若实验中的酵母菌更换为乳酸菌，则曲线Ⅰ、Ⅱ走势均会发生改变，D错误。
3.（2021·湖南卷）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.农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命
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
考向2
结合细胞呼吸的应用，提升社会责任
B
【解析】B　种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B错误。
4.如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中不正确的是(　　)
A.番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质
B.光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 ℃时比15 ℃时更强
C.低温、黑暗条件下更有利于储存番茄果实
D.贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
答案：C
【解析】C　番茄果实有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体，无氧呼吸产生CO2的场所是细胞质基质，A正确；由题图看出8 ℃时黑暗条件下与光照条件下呼吸强度差值比15 ℃时大，即抑制作用更强，B正确；由图看出低温条件下呼吸强度更低，但黑暗条件下比光照条件下呼吸强度高，所以黑暗条件下不利于果实的储存，C错误；呼吸过程是酶促反应，酶活性受温度影响，温度降低可能导致酶活性降低，D正确。
考向3
结合种子萌发过程中细胞呼吸的变化，考查科学思维
5.如图表示某油料作物种子萌发为幼苗过程中CO2释放、O2吸收相对速率的变化。下列有关叙述不正确的是(　　)
A.油料作物种子细胞中不含蛋白质和糖类
B.第Ⅰ、Ⅱ阶段种子细胞以无氧呼吸为主
C.第Ⅲ阶段种子细胞中的自由水含量比第Ⅰ阶段高
D.第Ⅳ阶段呼吸速率因贮存物质被消耗而显著下降
答案：A
【解析】A　油料作物种子细胞脂肪含量丰富，但也有蛋白质和糖类，A错误；第Ⅰ、Ⅱ阶段几乎不吸收O2，CO2的释放速率远大于O2的吸收速率，故此时种子细胞以无氧呼吸为主，B正确；与第Ⅰ阶段相比，第Ⅲ阶段种子细胞代谢旺盛，自由水含量较高，C正确；第Ⅳ阶段由于现有的有机物不断消耗，呼吸速率逐渐降低，D正确。
6.玉米种子（如图1）在萌发过程中，胚乳中的营养物质被胚细胞吸收后，一部分转化为胚发育成幼苗的组成物质，另一部分用于细胞呼吸。将玉米种子置于25 ℃黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图2所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，请回答下列问题：
(1)若检测萌发种子细胞呼吸是否产生二氧化碳，常用的试剂有澄清石灰水和______________________。
(2)0→24 h，两条曲线几乎平行，其原因是_________________________________________________________________________________________。萌发过程中在　　 　　h之间种子的呼吸速率最大。细胞进行有氧呼吸时，一分子葡萄糖脱去　　　，生成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体后被氧化分解为　　　　　　。若玉米胚细胞进行无氧呼吸，则丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下被还原为　　　　。
溴麝香草酚蓝溶液
胚乳减少量与萌发种子的细胞呼吸消耗量几乎相等（胚乳中被胚细胞吸收的物质几乎都用于细胞呼吸）
72～96
氢
二氧化碳
乳酸
(3)24→72 h，萌发种子干重变化较小而胚乳干重变化较大的原因是____________________________________________________________。
(4)若在120 h时，置于光照下进行实验（其他条件不变），萌发种子的干重呈上升趋势，原因是_____________________________________________________________。
细胞呼吸速率较低，而胚乳转化为幼苗的组成物质速度增加
种子萌发形成的幼苗进行光合作用，且光合速率大于呼吸速率
1.（2023·山东卷）水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　)
真题引领知新
高考真题体验
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
答案：B
2.（2024·甘肃卷）梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是(　　)
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
B
【解析】B　大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程，这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。
3.（2024·山东卷）（不定项） 种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是(　　)
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
答案：ABD
【解析】ABD　由图可知，p点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确；Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。
4.（2020·江苏卷）研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。如图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：
(1)丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解成_____和[H]。[H]经一系列复杂反应与　　　　结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。
(2)线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与　　　　结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。
CO2
O2
DNA
(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到　　　　　　　中，激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT可穿过　　　进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的　　　分子与核糖体结合，经______过程合成白细胞介素。
(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是_____________________。
细胞质基质
核孔
mRNA
翻译
提高机体的免疫能力
【解析】(1)有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体中，在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸彻底氧化分解生成CO2和[H]，在有氧呼吸的第三阶段，[H]经过一系列复杂反应与O2结合，产生水和大量能量。(2)染色质是由DNA和蛋白质组成的。(3)由题图可以看出，线粒体产生的自由基在细胞质基质中激活NFAT。NFAT是蛋白质分子，通过核孔进入细胞核。转录的产物是mRNA，mRNA与核糖体结合，经翻译过程合成蛋白质（如白细胞介素）。(4)干扰素和白细胞介素都属于免疫活性物质，T细胞内的乙酰辅酶A和自由基都能通过调控核内基因表达促进干扰素和白细胞介素的合成，提高机体的免疫能力。
真题引领知新
新情境新命题
（2024·陕西模拟）为了满足快速增殖的能量需求和生物合成过程，癌细胞通常消耗葡萄糖的速率远高于正常细胞。即使在氧气充足的条件下，癌细胞也会进行旺盛的无氧呼吸。请根据所学内容及材料回答下列问题：
(1)癌细胞的无氧呼吸发生在_______________，第一阶段反应的产物是___________________________，第二阶段反应时________（填“能”或“不能”）产生ATP。
(2)与有氧呼吸相比，癌细胞中等量的葡萄糖经过无氧呼吸释放的总能量较少的主要原因是______________________________________________________________________________________________。
细胞质基质
丙酮酸和NADH（或[H]）
不能
有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解，而无氧呼吸中有机物不完全氧化分解，还有大量能量储存在乳酸中
(3)进一步研究发现，癌细胞内的酶M和酶L均能催化NAD＋的再生，以保证糖酵解（有氧或无氧呼吸第一阶段反应）的正常进行。但酶M仅存在于线粒体中，酶L仅存在于细胞质基质中。科研人员用溶剂N配制不同浓度的2DG（糖酵解抑制剂）溶液，处理正在分裂的癌细胞组织。测量在不同浓度的2DG溶液下，癌细胞内酶M和酶L活性相对值。
①该实验表明，糖酵解速率相对值较低时，癌细胞优先进行____________（填“有氧”或“无氧”）呼吸。
有氧
②糖酵解速率相对值超过60时，酶M的活性达到饱和，酶L的活性迅速提高。若糖酵解速率继续提高时，癌细胞则会表现为进行较旺盛的____________（填“有氧”或“无氧”）呼吸。
③综上所述，癌细胞在氧气充足的条件下还能进行旺盛无氧呼吸的原因是
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
无氧
癌细胞的细胞分裂需要大量能量，但糖酵解速率过快时，产生的NADH速率超过了线粒体酶M的最大处理能力（产生的NADH过多使酶M的活性达到饱和）。为了继续获得更多的能量，酶L的活性迅速提高，从而使无氧呼吸的速率大幅提升
(4)针对上述癌细胞糖代谢特点提出一条抗癌治疗策略：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
特异性抑制癌细胞无氧呼吸途径；抑制无氧呼吸的关键酶或相关通路，降低癌细胞的能量获取能力；特异性地干扰癌细胞对葡萄糖的摄取或利用（答案合理即可）
【解析】(1)癌细胞的无氧呼吸主要发生在细胞质基质中，其第一阶段反应的产物是丙酮酸和NADH（或[H]）。无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，无氧呼吸的第二阶段不产生ATP。(2)与有氧呼吸相比，无氧呼吸释放的能量较少。这是因为有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解，释放出大量的能量，而无氧呼吸中有机物不完全氧化分解，还有大量的能量储存在乳酸等有机物中，释放的能量相对较少。(3)①根据实验结果，当糖酵解速率相对值较低时，酶M的活性较高且迅速上升，说明线粒体的代谢活跃，癌细胞优先进行有氧呼吸。②当糖酵解速率相对值超过60时，酶M的活性达到饱和，而酶L的活性则迅速提高。如果糖酵解速率继续提高，癌细胞会表现出较旺盛的无氧呼吸。
③综上所述，癌细胞在氧气充足的条件下仍然能进行旺盛的无氧呼吸，原因可能是癌细胞分裂需要大量能量，但当糖酵解速率过快时，产生的NADH超过了线粒体酶M的最大处理能力。为了继续获得更多的能量，癌细胞提高了酶L的活性，从而使无氧呼吸的速率大幅提升。(4)针对癌细胞的糖代谢特点，一种抗癌治疗策略是特异性抑制癌细胞的无氧呼吸途径。这可以通过抑制无氧呼吸的关键酶或相关通路来实现，从而降低癌细胞的能量获取能力。另外，特异性地干扰癌细胞对葡萄糖的摄取或利用也是一个有效的策略。这些措施有望减缓癌细胞的生长和扩散，为抗癌治疗提供新的思路和方法。