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第3节 细胞呼吸的原理和应用
第1课时 细胞呼吸的方式及有氧呼吸
1．根据概念整合，辨析表述正误。(正确的打“√”，错误的打“×”)
概念1 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(1)细胞呼吸的产物都是CO2和水。( )
(2)在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的。( )
概念2 有氧呼吸全过程十分复杂，可以概括地分为三个阶段，每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。
(3)有氧呼吸全部在线粒体中进行。( )
(4)有氧呼吸的三个阶段的场所分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。( )
(5)有氧呼吸三个阶段所需要的酶是相同的。( )
(6)有氧呼吸既产生水也消耗水。( )
(7)有氧呼吸每个阶段都能产生ATP，但是产生的量不同。( )
(8)有氧呼吸释放的能量全部用于合成ATP。( )
(9)有氧呼吸过程，有机物的分解不彻底。( )
知识点1 细胞呼吸的方式
2．下列可用于探究不同呼吸方式的实验材料是( )
A．萌发的种子
B．蛔虫
C．草履虫
D．以上均可以
3．利用如图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸，正确的操作方法是( )
A．A瓶先敞口培养一段时间后，再连通B瓶
B．A瓶密封后，应该立即连通B瓶
C．A瓶密封后，培养一段时间，再连通B瓶
D．实验结束后，在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精
知识点2 有氧呼吸
4．如果用HO研究植物的有氧呼吸，在最初的哪种产物中含有18O( )
A．丙酮酸
B．CO2
C．H2O
D．O2
5．如图表示有氧呼吸的过程，下列有关说法正确的是( )
A．①②④中数值最大的是①
B．③代表的物质名称是氧气
C．线粒体能完成图示全过程
D．有些原核生物能完成图示全过程
6．如图为测量动物呼吸的实验装置，图中a为红墨水珠，b中装有KOH溶液。此装置可测量动物( )
A．放出的CO2量
B．放出的O2量
C．吸收的CO2量
D．吸收的O2量
7．阅读材料，完成下列问题。
情境：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
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。
思考：
(1)(科学思维)根据实验结果分析，过程1与过程2最可能连成环形代谢途径，理由是什么？
(2)(科学探究)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哪些？
(限时45分钟)
一、选择题
1．有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，有氧呼吸释放大量的能量保证了生命活动对能量的需求，下列描述合理的是( )
①产物水中的氢都来自参加反应的葡萄糖和水
②产物水中的氧都来自参加反应的葡萄糖和水
③产物二氧化碳中的氧都来自参加反应的葡萄糖
④产物二氧化碳中的碳都来自参加反应的葡萄糖
⑤有氧呼吸每阶段都释放能量，但释放的量不同
⑥O2参与有氧呼吸第二阶段的反应
A．①④⑤
B．②③⑥
C．①③⑥
D．②④⑤
2．如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列叙述错误的是( )
A．①中加入盐酸溶液是为了清除空气中的CO2
B．②中的葡萄糖是酵母菌细胞呼吸的底物
C．②中酵母菌在有氧条件下能生存
D．③中加入澄清的石灰水用于检测②中是否有CO2产生
3．下列有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述错误的是( )
A．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
B．在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2
C．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
D．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式
4．在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列描述不正确的是( )
A．CO2可使澄清的石灰水变混浊
B．CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
C．乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应使其变成橙色
D．乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应使其变成灰绿色
5．在有氧呼吸过程中，进入细胞的氧将( )
①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳 ③在线粒体中被消耗 ④在线粒体与细胞质基质中被消耗
A．①④
B．②③
C．①③
D．②④
6．在有氧呼吸的反应阶段中，下列不在线粒体中进行的只有( )
A．[H]传递给氧生成水
B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与磷酸反应生成ATP
7．有氧呼吸第二阶段的产物是( )
A．H2O、CO2、ATP
B．H2O、丙酮酸、[H]
C．CO2、ATP、[H]
D．CO2、O2、ATP
8．如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是( )
A．②处发生丙酮酸的分解
B．①处产生ATP
C．②处产生CO2
D．③处发生[H]与O2的结合反应
9．下列有关有氧呼吸三个阶段的叙述，不正确的是( )
A．三个阶段都在线粒体中进行
B．第一、第二阶段的产物中都有[H]
C．第三阶段产生的能量最多
D．三个阶段都需要酶参与催化
10．请据图分析，经数小时后，U形管甲、乙两处的液面会出现下列哪种情况？(实验装置足以维持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响)( )
A．甲处上升，乙处下降
B．甲、乙两处都下降
C．甲处下降，乙处上升
D．甲、乙两处都不变
11．[不定项选择]细胞内的磷酸果糖激酶(酶P)催化下列反应：果糖－6－磷酸＋ATP果糖－1,6－二磷酸＋ADP，这是细胞有氧呼吸第一阶段的重要反应。如图为高、低两种ATP浓度下酶P与果糖－6－磷酸浓度的关系。下列叙述正确的是( )
A．酶P应该广泛存在于需氧生物和厌氧生物的细胞内
B．一定范围内，果糖－6－磷酸浓度与酶P活性呈正相关
C．低ATP浓度在一定程度上抑制了酶P的活性
D．有氧呼吸的第一阶段既产生ATP，也消耗ATP
12．[不定项选择]如图所示，在一普通的锥形瓶中加入含有酵母菌的葡萄糖溶液。在以下有关坐标图中，正确的是( )
二、非选择题
13．下图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答问题：
(1)有氧呼吸的总反应式为
。
(2)有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为__
__个阶段，其中[H]和氧气结合发生在第____阶段。
(3)在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第__
__阶段，反应的场所是__
__。
(4)图中②③分别是__
__和__
__。
14．某生物实验小组为探究酵母菌呼吸的有关问题，设计了如下实验装置。实验中，先向气球中加入10
mL含酵母菌的培养液，后向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有30
℃温水的烧杯中，用重物拴住，再将整个装置置于30
℃的恒温水浴锅中。试回答问题：
(1)为了消除各种环境因素的变化带来的实验误差，应设计一对照实验，对照实验装置与上述装置相比，不同之处是__
__。
(2)实验开始后，实验组一段时间内烧杯中液面没有发生变化，最可能的原因是__
__，如果一段时间后液面发生变化，则变化情况是__
__(填“上升”或“下降”)，原因是__
__。
(3)若用上述实验装置探究酵母菌无氧呼吸的适宜温度，实验装置或操作应做两处调整，分别是：__
__。
(4)若在研究过程中发现酵母菌数量先增加后下降，下降的原因可能有__
__和__
__。
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第3节 细胞呼吸的原理和应用
第1课时 细胞呼吸的方式及有氧呼吸
1．根据概念整合，辨析表述正误。(正确的打“√”，错误的打“×”)
概念1 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(1)细胞呼吸的产物都是CO2和水。( × )
分析：CO2和水是有氧呼吸的产物。
(2)在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的。( √ )
分析：新鲜的酵母菌繁殖快，细胞代谢旺盛，实验效果明显。
概念2 有氧呼吸全过程十分复杂，可以概括地分为三个阶段，每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。
(3)有氧呼吸全部在线粒体中进行。( × )
分析：有氧呼吸的第二、三阶段在线粒体中进行。
(4)有氧呼吸的三个阶段的场所分别是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。( √ )
(5)有氧呼吸三个阶段所需要的酶是相同的。( × )
分析：有氧呼吸三个阶段所需要的酶是不相同的。
(6)有氧呼吸既产生水也消耗水。( √ )
分析：有氧呼吸第二阶段消耗水，第三阶段产生水。
(7)有氧呼吸每个阶段都能产生ATP，但是产生的量不同。( √ )
分析：有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP，但第三阶段产生的量最多。
(8)有氧呼吸释放的能量全部用于合成ATP。( × )
分析：一摩尔葡萄糖彻底氧化分解产生2
870
kJ的能量，但只有977.28
kJ能量储存在ATP中。
(9)有氧呼吸过程，有机物的分解不彻底。( × )
分析：有氧呼吸过程中，有机物的分解彻底。
知识点1 细胞呼吸的方式
2．下列可用于探究不同呼吸方式的实验材料是( A )
A．萌发的种子
B．蛔虫
C．草履虫
D．以上均可以
解析：萌发的种子既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸；蛔虫只能进行无氧呼吸；草履虫只能进行有氧呼吸。
3．利用如图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸，正确的操作方法是( C )
A．A瓶先敞口培养一段时间后，再连通B瓶
B．A瓶密封后，应该立即连通B瓶
C．A瓶密封后，培养一段时间，再连通B瓶
D．实验结束后，在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精
解析：酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，若检验酒精，应该在A瓶中加入重铬酸钾。将A瓶密封后，A瓶上部分还含有一定量的空气，酵母菌首先进行有氧呼吸耗尽含有的氧气，然后才能进行无氧呼吸，因此应将A瓶密封一段时间，让酵母菌将瓶中的氧气消耗干净后再连通B瓶，以保证澄清石灰水变混浊是由酵母菌在无氧条件下产生的CO2造成的。
知识点2 有氧呼吸
4．如果用HO研究植物的有氧呼吸，在最初的哪种产物中含有18O( B )
A．丙酮酸
B．CO2
C．H2O
D．O2
解析：如果用HO研究植物的有氧呼吸，HO和丙酮酸首先发生反应生成CO2，水中的氧转化为CO2中的氧，因此在最初的产物中含有18O的是CO2。
5．如图表示有氧呼吸的过程，下列有关说法正确的是( D )
A．①②④中数值最大的是①
B．③代表的物质名称是氧气
C．线粒体能完成图示全过程
D．有些原核生物能完成图示全过程
解析：④是有氧呼吸的第三阶段释放的能量，有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，A错误；③是第二阶段的反应物水，不是氧气，B错误；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，C错误；有些原核生物，如蓝细菌，能完成有氧呼吸的全过程，D正确。
6．如图为测量动物呼吸的实验装置，图中a为红墨水珠，b中装有KOH溶液。此装置可测量动物( D )
A．放出的CO2量
B．放出的O2量
C．吸收的CO2量
D．吸收的O2量
解析：动物呼吸吸收O2，产生CO2，由于CO2被KOH溶液吸收，故该装置测量的是瓶中O2的减少量。
7．阅读材料，完成下列问题。
情境：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
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。
思考：
(1)(科学思维)根据实验结果分析，过程1与过程2最可能连成环形代谢途径，理由是什么？
提示：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。
(2)(科学探究)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哪些？
提示：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，合理即可。
(限时45分钟)
一、选择题
1．有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，有氧呼吸释放大量的能量保证了生命活动对能量的需求，下列描述合理的是( A )
①产物水中的氢都来自参加反应的葡萄糖和水
②产物水中的氧都来自参加反应的葡萄糖和水
③产物二氧化碳中的氧都来自参加反应的葡萄糖
④产物二氧化碳中的碳都来自参加反应的葡萄糖
⑤有氧呼吸每阶段都释放能量，但释放的量不同
⑥O2参与有氧呼吸第二阶段的反应
A．①④⑤
B．②③⑥
C．①③⑥
D．②④⑤
解析：以葡萄糖为反应物进行有氧呼吸，产物水中的氢都来自参加反应的葡萄糖和水，①正确；产物水中的氧都来自参加反应的氧气，②错误；产物二氧化碳中的氧都来自参加反应的葡萄糖和水，③错误；产物二氧化碳中的碳都来自参加反应的葡萄糖，④正确；有氧呼吸三个阶段均有能量释放，第三阶段释放的能量最多，⑤正确；O2参与有氧呼吸第三阶段的反应，⑥错误。
2．如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列叙述错误的是( A )
A．①中加入盐酸溶液是为了清除空气中的CO2
B．②中的葡萄糖是酵母菌细胞呼吸的底物
C．②中酵母菌在有氧条件下能生存
D．③中加入澄清的石灰水用于检测②中是否有CO2产生
解析：①中加入氢氧化钠溶液是为了清除空气中的CO2；②中的葡萄糖是酵母菌细胞呼吸的底物；酵母菌属于兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存；③中加入澄清的石灰水用于检测②中是否有CO2产生。
3．下列有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述错误的是( D )
A．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
B．在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2
C．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
D．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式
解析：由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，但有氧呼吸产生CO2的速率快，所以可通过观察澄清石灰水变混浊的程度来判断酵母菌的呼吸方式，但不能通过观察石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式。故D错误。
4．在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列描述不正确的是( C )
A．CO2可使澄清的石灰水变混浊
B．CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
C．乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应使其变成橙色
D．乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应使其变成灰绿色
解析：CO2能使澄清的石灰水变混浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。乙醇在酸性条件下(浓硫酸)能与橙色的重铬酸钾溶液反应使其变成灰绿色。
5．在有氧呼吸过程中，进入细胞的氧将( C )
①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳 ③在线粒体中被消耗 ④在线粒体与细胞质基质中被消耗
A．①④
B．②③
C．①③
D．②④
解析：在有氧呼吸过程中，进入细胞的氧在有氧呼吸的第三阶段被用于氧化有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]，这一步是在线粒体内膜上进行的。
6．在有氧呼吸的反应阶段中，下列不在线粒体中进行的只有( B )
A．[H]传递给氧生成水
B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与磷酸反应生成ATP
解析：有氧呼吸的第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，该过程的场所是细胞质基质而不是线粒体。
7．有氧呼吸第二阶段的产物是( C )
A．H2O、CO2、ATP
B．H2O、丙酮酸、[H]
C．CO2、ATP、[H]
D．CO2、O2、ATP
解析：有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应，产生CO2、ATP、[H]。
8．如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是( B )
A．②处发生丙酮酸的分解
B．①处产生ATP
C．②处产生CO2
D．③处发生[H]与O2的结合反应
解析：①②③分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质、嵴。丙酮酸分解产生CO2发生在②线粒体基质中；[H]与O2的结合反应在嵴上完成；物质氧化分解过程不能在①处进行，①处也不能产生ATP。
9．下列有关有氧呼吸三个阶段的叙述，不正确的是( A )
A．三个阶段都在线粒体中进行
B．第一、第二阶段的产物中都有[H]
C．第三阶段产生的能量最多
D．三个阶段都需要酶参与催化
解析：有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，只有第二、三阶段才在线粒体中进行，A错误；有氧呼吸过程中，只有第一、二阶段产生[H]，第三阶段消耗[H]，B正确；有氧呼吸的三个阶段都能释放能量，但第三阶段产生的能量最多，C正确；有氧呼吸的三个阶段各不相同，需要多种酶参与，D正确。
10．请据图分析，经数小时后，U形管甲、乙两处的液面会出现下列哪种情况？(实验装置足以维持实验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响)( C )
A．甲处上升，乙处下降
B．甲、乙两处都下降
C．甲处下降，乙处上升
D．甲、乙两处都不变
解析：由于小白鼠的呼吸作用吸收O2并产生CO2，但产生的CO2被NaOH溶液吸收，导致集气瓶中气体体积变小，所以U形管中的乙端液面上升，甲端液面下降。
11．[不定项选择]细胞内的磷酸果糖激酶(酶P)催化下列反应：果糖－6－磷酸＋ATP果糖－1,6－二磷酸＋ADP，这是细胞有氧呼吸第一阶段的重要反应。如图为高、低两种ATP浓度下酶P与果糖－6－磷酸浓度的关系。下列叙述正确的是( ABD )
A．酶P应该广泛存在于需氧生物和厌氧生物的细胞内
B．一定范围内，果糖－6－磷酸浓度与酶P活性呈正相关
C．低ATP浓度在一定程度上抑制了酶P的活性
D．有氧呼吸的第一阶段既产生ATP，也消耗ATP
解析：酶P催化细胞呼吸的第一阶段，在需氧生物和厌氧生物的细胞内，细胞呼吸的第一阶段是完全相同的，A正确；一定范围内，随着果糖－6－磷酸浓度的增加，酶P活性也在增加，B正确；分析题图可知，酶P的活性在低ATP浓度时更大，高ATP浓度在一定程度上抑制了酶P的活性，C错误；有氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸能产生ATP，果糖－6－磷酸消耗ATP在酶P的催化下生成果糖－1,6－二磷酸，因此，ATP既有产生也有消耗，D正确。
12．[不定项选择]如图所示，在一普通的锥形瓶中加入含有酵母菌的葡萄糖溶液。在以下有关坐标图中，正确的是( ACD )
解析：刚开始时，锥形瓶内氧气较多，酵母菌大量繁殖，主要进行有氧呼吸，随着氧气的消耗，有氧呼吸减弱，无氧呼吸逐渐增强，因此酒精的浓度逐渐升高，当葡萄糖被消耗完以后，酒精的量便不再增加，A正确；因葡萄糖的量是一定的，当葡萄糖被消耗完后，酵母菌就不能再繁殖，因此数量不再增加，B错误；葡萄糖的浓度随着酵母菌呼吸作用的消耗而不断下降，直到被完全消耗尽，C正确。酵母菌的呼吸作用不断产生二氧化碳，导致pH不断降低，由于二氧化碳在水中的溶解度是一定的，因此，溶液的pH下降到一定值后便不再降低，D正确。
二、非选择题
13．下图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答问题：
(1)有氧呼吸的总反应式为 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 。
(2)有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为__三__个阶段，其中[H]和氧气结合发生在第__三__阶段。
(3)在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第__三__阶段，反应的场所是__线粒体内膜__。
(4)图中②③分别是__H2O__和__CO2__。
14．某生物实验小组为探究酵母菌呼吸的有关问题，设计了如下实验装置。实验中，先向气球中加入10
mL含酵母菌的培养液，后向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有30
℃温水的烧杯中，用重物拴住，再将整个装置置于30
℃的恒温水浴锅中。试回答问题：
(1)为了消除各种环境因素的变化带来的实验误差，应设计一对照实验，对照实验装置与上述装置相比，不同之处是__将气球中的含酵母菌的培养液换成等量的加热煮沸后冷却的酵母菌培养液(或不含酵母菌的培养液)__。
(2)实验开始后，实验组一段时间内烧杯中液面没有发生变化，最可能的原因是__酵母菌只进行有氧呼吸__，如果一段时间后液面发生变化，则变化情况是__上升__(填“上升”或“下降”)，原因是__酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳，气球膨胀__。
(3)若用上述实验装置探究酵母菌无氧呼吸的适宜温度，实验装置或操作应做两处调整，分别是：__①气球中不注入氧气，②取若干相同装置，并分别置于不同温度的恒温水浴锅中__。
(4)若在研究过程中发现酵母菌数量先增加后下降，下降的原因可能有__营养物质被大量消耗__和__乙醇含量过高(或培养液的pH下降)(任意两点均可)__。
解析：(1)对照组除变量不同外，其他一切皆与实验组相同，所以应将气球中的酵母菌培养液换成加热煮沸后冷却的酵母菌培养液(或不含酵母菌的培养液)，观察烧杯中液面变化量。(2)实验开始一段时间内，酵母菌只进行有氧呼吸，吸收的氧气与释放的二氧化碳体积相等，所以烧杯内液面没有发生变化，随着氧气消耗，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，气球膨胀，液面上升。(3)若用上述实验装置探究酵母菌无氧呼吸的适宜温度，因为酵母菌进行无氧呼吸，所以不能向气球中注入氧气；实验变量(自变量)是不同的温度，所以需要取若干相同装置，并分别置于不同温度的恒温水浴锅中。(4)酵母菌进行有氧呼吸时大量繁殖，使得酵母菌数量增加，后因葡萄糖被大量消耗，氧气含量减少，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，酒精对酵母菌有毒害作用，二氧化碳增加导致培养液pH下降，这几种情况均不适合酵母菌生存，导致酵母菌种群数量下降。
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