資源簡介

生物學高考總復習教案
第8講　細胞呼吸的原理和應用
課標內容　(1)說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機物中的能量轉化為生命活動可以利用的能量。(2)實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式。
考點一　探究酵母菌細胞呼吸的方式
1.實驗原理
2.實驗設計思路——對比實驗
教材中對比實驗的實例有：
①探究酵母菌細胞呼吸的方式；②魯賓和卡門的同位素標記法實驗；③赫爾希和蔡斯采用放射性同位素標記T2噬菌體侵染細菌的實驗；④探究溫度(pH)對酶活性的影響?！　　?br/>3.實驗步驟　
使用前需煮沸，目的是滅菌，排除其他微生物呼吸作用的干擾。
(1)配制酵母菌培養液(酵母菌＋葡萄糖溶液)
(2)檢測CO2的產生，裝置如圖所示
(3)檢測酒精的產生
自A、B瓶中各取2 mL酵母菌培養液的濾液，分別注入編號為1、2的兩支干凈的試管中→分別滴加0.5 mL溶有0.1 g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液的顏色變化。
提醒　葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應發生顏色變化，因此，應將酵母菌的培養時間適當延長以耗盡溶液中的葡萄糖。
4.實驗現象
條件 澄清石灰水的變化/出現變化的快慢 重鉻酸鉀的濃硫酸溶液
甲組(有氧) 變渾濁程度高/快 無變化
乙組(無氧) 變渾濁程度低/慢 出現灰綠色
5.實驗結論
(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。
(2)在有氧條件下產生大量CO2，在無氧條件下進行細胞呼吸產生酒精和CO2。
【考點速覽·診斷】
(1)“杏花村酒”的釀制，酵母菌只進行無氧呼吸。(2022·湖南卷，7D)(×)
提示　先進行有氧呼吸，后進行無氧呼吸。
(2)酵母菌在無氧呼吸的過程中無丙酮酸產生。(2021·全國甲卷，2B)(×)
提示　酵母菌無氧呼吸的第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同，都有丙酮酸產生。
(3)無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖。(2021·山東卷，12A)(√)
(4)酵母菌在有氧和無氧條件下都能產生CO2。(2021·全國甲卷，2D)(√)
【情境推理·探究】
下面是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置。
(1)本實驗的自變量是什么？石蠟(油)的作用是什么？空氣泵進入乙的空氣有什么要求？__________________________________________________________
(2)實驗的因變量是什么？檢測的結果是什么？
_____________________________________________________________________
(3)實驗的無關變量有哪些？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
提示　(1)自變量是氧氣的有無。石蠟(油)的作用是將液體與空氣隔絕?？諝獗眠M入乙的空氣應除去CO2。
(2)實驗的因變量是乙、丙中產生CO2的多少。檢測的結果是甲中石灰水變渾濁快，丁中石灰水變渾濁慢。
(3)實驗的無關變量有酵母菌活性和葡萄糖溶液濃度、溫度等因素。
【重點難點·透析】
1.“液滴移動法”探究細胞呼吸的方式
(1)探究裝置：欲確認某生物的細胞呼吸方式，應設置兩套實驗裝置，如圖所示(以發芽種子為例)。
(2)結果與結論
實驗現象 結論
裝置一液滴 裝置二液滴
不動 不動 只進行產生乳酸的無氧呼吸或種子已經死亡
不動 右移 只進行產生酒精的無氧呼吸
左移 右移 進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸
左移 不動 只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸
左移 左移 種子進行有氧呼吸時，底物中除糖類外還含有脂肪
(3)誤差校正：為使實驗結果精確，除減少無關變量的干擾外，還應設置對照裝置三。裝置三與裝置二相比，不同點是用“煮熟的種子”代替“發芽種子”，其余均相同。
①為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應將裝置進行滅菌、所測種子進行消毒處理。
②若選用綠色植物作實驗材料，測定細胞呼吸速率，需將整個裝置進行遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定?！　　?br/>2.教材規定實驗中的“顯色”歸納
1.(2021·廣東卷，9改編)秸稈的纖維素經酶水解后可作為生產生物燃料乙醇的原料。生物興趣小組利用自制的纖維素水解液(含5%葡萄糖)培養酵母菌并探究其細胞呼吸(下圖)。下列敘述正確的是(　　)
A.培養開始時向甲瓶中加入重鉻酸鉀以便檢測乙醇生成
B.乙瓶的溶液由藍色變成紅色，表明酵母菌已產生了CO2
C.甲瓶中葡萄糖濃度越大，產生的乙醇越多
D.實驗中增加甲瓶的酵母菌數量不能提高乙醇最大產量
答案　D
解析　檢測無氧呼吸的產物——乙醇應從甲瓶中取出發酵液，滴加到試管中，再往試管中滴加酸性重鉻酸鉀溶液，而不是在甲瓶中直接加入酸性重鉻酸鉀溶液，A錯誤；溴麝香草酚藍溶液遇到CO2時的顏色變化為由藍變綠再變黃，B錯誤；葡萄糖濃度過高會使酵母菌細胞滲透失水，無法進行正常生命活動，產生乙醇量下降，C錯誤；甲瓶添加的纖維素水解液是定量的，增加酵母菌的數量只能提高乙醇的生成速率，不能提高乙醇最大產量，D正確。
2.(2023·武漢質檢)下列關于探究酵母菌細胞呼吸方式實驗的敘述，正確的是 (　　)
A.選擇酵母菌為實驗材料是因為酵母菌是自養、兼性厭氧型微生物，易于培養
B.通過設置有氧(對照組)和無氧(實驗組)的對照，易于判斷酵母菌的呼吸方式
C.將進氣管、排氣管與錐形瓶連接后需要進行氣密性檢查，確保不漏氣
D.實驗的因變量是澄清石灰水是否變渾濁和加入酸性重鉻酸鉀溶液后樣液的顏色變化
答案　C
解析　在探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中，選擇酵母菌作為實驗材料是因為酵母菌具有兼性厭氧且易于培養的特點，但它不是自養型微生物，A錯誤；在該實驗中所設置的有氧組和無氧組都是實驗組，是為了相互對比，易于判斷酵母菌的呼吸方式，B錯誤；為了保證實驗結果的準確性，將進氣管、排氣管與錐形瓶連接后通常需要進行氣密性檢查，確保不漏氣，C正確；本實驗的因變量是酵母菌CO2產生的快慢和是否有酒精生成，D錯誤。
考點二　細胞呼吸的方式及過程
1.有氧呼吸
主要場所是線粒體，而原核細胞在細胞質基質和細胞膜上進行
(1)過程
(2)寫出有氧呼吸的總反應式，并標出各種元素的來源和去路。
(3)能量轉換
葡萄糖中穩定的化學能轉化為ATP中活躍的化學能和熱能。
(4)概念
是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。
2.無氧呼吸 微生物的無氧呼吸也叫發酵
(1)概念
在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經過不完全分解，釋放少量能量的過程。
(2)過程圖解
①無氧呼吸只在第一階段產生ATP和[H]。
②人體內產生的CO2只能是有氧呼吸的產物，因為人體細胞無氧呼吸的產物是乳酸，無CO2。
③不同生物無氧呼吸的產物不同，其直接原因在于催化反應的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
④無氧呼吸過程中，葡萄糖中的能量主要儲存在乳酸或酒精中；而徹底氧化分解釋放的能量主要以熱能的形式散失了。　　　
【考點速覽·診斷】
(1)線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與。(2022·全國甲卷，1C)(×)
提示　有氧呼吸第二階段需要水的參與，不需O2的直接參與。
(2)葡萄糖的有氧呼吸過程中，水的生成發生在線粒體外膜。(2021·湖北卷，1A)(×)
提示　線粒體內膜。
(3)油料作物種子播種時宜淺播，原因是萌發時呼吸作用需要大量氧氣。(2021·湖南卷，12C)(√)
(4)若細胞以葡萄糖為底物同時進行有氧和無氧呼吸，則吸收O2的分子數比釋放CO2的多。(2020·全國卷Ⅰ，2D)(×)
提示　少或相等。
(5)癌細胞進行無氧呼吸時丙酮酸轉化為乳酸的過程會生成少量ATP。(2020·山東卷，2B)(×)
提示　無氧呼吸第二個階段不產生ATP。
【情境推理·探究】
1.糧食儲藏過程中有時會發生糧堆濕度增大現象，其原因是___________________________________________________________________。
提示　種子有氧呼吸過程中產生了水。
2.如果是以脂肪為底物進行有氧呼吸，消耗O2的量要大于產生CO2的量，其原因是_______________________________________________________________。
提示　與葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于產生CO2的量。
3.為驗證酵母菌細胞中線粒體對葡萄糖和丙酮酸的利用情況，現從酵母菌細胞中分離得到的具有活性的線粒體為實驗材料進行如下實驗(除下表所示不同外，其他條件相同且適宜)。
組別 步驟一 步驟二 步驟三
1 加入線粒體 加入葡萄糖 加入溴麝香草酚藍溶液，一段時間后觀察溶液顏色的變化情況
2 加入線粒體 加入丙酮酸
(1)從酵母菌細胞中分離得到線粒體的常用方法是什么？_____________________________________________________________________
(2)請預期兩組實驗的實驗結果，并簡述判斷理由(實驗結果中要寫出具體的顏色變化)。_______________________________________________________________
提示　(1)差速離心法。
(2)第1組溶液為藍色，第2組溶液顏色由藍色變綠再變黃，第1組中由于葡萄糖不能進入線粒體被利用，所以無CO2生成，第2組丙酮酸可進入線粒體被利用，生成CO2。
【重點難點·透析】
1.有氧呼吸與無氧呼吸中[H]和ATP的來源和去路
(1)有氧呼吸過程中
(2)無氧呼吸過程中
無氧呼吸中的[H]和ATP都是在第一階段產生的，場所是細胞質基質。其中[H]在第二階段被全部消耗。
2.有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸各物質間的關系比(以葡萄糖為呼吸底物)
(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)產生酒精的無氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖時，產生酒精的無氧呼吸與有氧呼吸產生的CO2摩爾數之比為1∶3。
(4)消耗等量的葡萄糖時，有氧呼吸消耗的O2摩爾數與有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸產生CO2摩爾數之和的比為3∶4。
3.細胞呼吸方式的判斷(以真核生物為例)
考向1　圍繞細胞呼吸的過程，考查生命觀念
1.(2022·全國甲卷，4)線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所。研究發現，經常運動的人肌細胞中線粒體數量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關的敘述，錯誤的是(　　)
A.有氧呼吸時細胞質基質和線粒體中都能產生ATP
B.線粒體內膜上的酶可以參與[H]和氧反應形成水的過程
C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與
D.線粒體中的DNA能夠通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成
答案　C
解析　有氧呼吸第一階段的場所是細胞質基質，第二、三階段的場所是線粒體，三個階段均可產生ATP，故有氧呼吸時細胞質基質和線粒體中都能產生ATP，A正確；線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所，該階段氧氣和[H]反應生成水，該過程需要酶的催化，B正確；丙酮酸分解為CO2和[H]是有氧呼吸第二階段，場所是線粒體基質，該過程需要水的參與，不需要O2的直接參與，C錯誤；線粒體是半自主性細胞器，其中含有少量DNA，可以通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成，D正確。
2.(2023·重慶市期末)研究發現，癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP，這種現象稱為“瓦堡效應”。葡萄糖在癌細胞中的代謝途徑如圖所示，下列說法錯誤的是 (　　)
A.過程①需要癌細胞膜上載體蛋白的參與
B.過程③不能生成ATP
C.在癌細胞呼吸作用過程中有少量葡萄糖在線粒體中被利用
D.“瓦堡效應”導致癌細胞既不產生CO2也不吸收O2
答案　C
解析　葡萄糖進入癌細胞的方式屬于主動運輸，所以過程①需要癌細胞膜上載體蛋白的參與，A正確；無氧呼吸第二階段不產生ATP，B正確；線粒體不能直接利用葡萄糖，葡萄糖被利用的場所是細胞質基質，C錯誤；“瓦堡效應”是指癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP的現象，說明癌細胞進行的是無氧呼吸，由圖可知癌細胞進行產生乳酸的無氧呼吸，故D正確。
考向2　結合細胞類型的判斷，考查科學思維
3.(2023·湖南長沙聯考)細胞呼吸的呼吸熵為細胞呼吸產生的CO2量與細胞呼吸消耗的O2量的比值。現有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培養條件適宜。據此做出的相關分析錯誤的是 (　)
A.若測得酵母菌的呼吸熵為1，則混合液中的酵母菌只進行有氧呼吸
B.若測得酵母菌的呼吸熵大于1，則混合液中的酵母菌同時進行有氧呼吸和無氧呼吸
C.根據放出的氣體是否能使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃，無法確定酵母菌的呼吸方式
D.若測得CO2產生量為15 mol，酒精的產生量為6 mol，可推測有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸
答案　D
解析　若測得酵母菌的呼吸熵為1，說明酵母菌呼吸產生的CO2和消耗的O2體積相等，可說明酵母菌只進行有氧呼吸，不進行無氧呼吸，A正確；若測得酵母菌的呼吸熵大于1，說明酵母菌呼吸產生的CO2的量大于消耗的O2的量，則混合液中的酵母菌同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，B正確；CO2可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃，由于酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸均產生CO2，所以不能根據放出的氣體是否能使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃來確定酵母菌的呼吸方式，C正確；根據有氧呼吸的反應式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量，無氧呼吸的反應式：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量，當無氧呼吸產生酒精的量是6 mol時，無氧呼吸產生CO2的量為6 mol，無氧呼吸消耗的葡萄糖的量是3 mol，細胞呼吸中CO2總產生量為15 mol，說明有氧呼吸產生CO2量為9 mol，根據有氧呼吸方程式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖為
1.5 mol，可推測有1.5÷(1.5＋3)＝1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，D錯誤。
4.(2023·西工大附中調研)將蘋果儲藏在密閉容器中，較長時間后會聞到酒香。當通入不同濃度的O2時，其O2的消耗量和CO2的產生量如下表所示(假設細胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列敘述錯誤的是(　　)
氧濃度/% a b c d e
CO2產生速率/(mol·min－1) 1.2 1.0 1.3 1.6 3.0
O2消耗速率/(mol·min－1) 0 0.5 0.7 1.2 3.0
A.氧濃度為a時，蘋果的細胞呼吸只在細胞質基質中進行
B.氧濃度為c時，蘋果產生酒精的速率為0.6(mol·min－1)
C.氧濃度為d時，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精發酵
D.表中5個氧濃度條件下，氧濃度為b時，較適宜蘋果的儲藏
答案　C
解析　氧濃度為d時，有氧呼吸與無氧呼吸CO2產生速率分別為1.2 mol·min－1和0.4 mol·min－1，消耗葡萄糖之比為1∶1，即有1/2的葡萄糖用于酒精發酵，C錯誤。
考點三　細胞呼吸的影響因素及應用
1.內部因素
2.外部因素
提醒　儲存蔬菜和水果與儲存種子的條件不同
(1)蔬菜和水果應在“零上低溫、濕度適中、低氧”的條件下保鮮。
(2)種子應在“零上低溫、干燥、低氧”的條件下儲存。
【情境推理·探究】
1.依據下列圖解回答問題：
(1)圖中影響細胞呼吸的外界因素有________，簡述它們影響細胞呼吸的原理：_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)圖甲、乙都表示某種子CO2釋放量和O2吸收量的變化。兩圖中只進行無氧呼吸、只進行有氧呼吸和兩種呼吸方式共存的對應點或線段分別是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　(1)O2濃度和溫度　O2作為有氧呼吸的原料從而影響細胞呼吸的速率和性質，溫度主要影響酶的活性從而影響細胞呼吸
(2)只進行無氧呼吸的是甲中O2濃度為a時、乙中A點；只進行有氧呼吸的是甲中O2濃度為d時、乙在C點之后(含C點)；兩種呼吸方式共存的是甲中O2濃度為b、c時及乙中AC段(不含A、C點)
2.[2020·全國卷Ⅰ，30(1)]中耕是指作物生長期中，在植株之間去除雜草并進行松土的一項栽培措施，該栽培措施對作物的作用有_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(答出2點即可)。
提示　減少雜草對水分、礦質元素和光的競爭；增加土壤氧氣含量，促進根系的呼吸作用
3.密封地窖能長時間儲存水果、地瓜、馬鈴薯的原因是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示　密封的地窖CO2濃度高，能夠抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗
考向1　結合影響細胞呼吸的因素，考查科學思維
1.(2023·湖北重點中學聯考)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作為描述細胞呼吸過程中氧氣供應狀態的一種指標。如圖是酵母菌氧化分解葡萄糖過程中氧分壓與呼吸熵的關系。以下敘述中，正確的是(　　)
A.呼吸熵越大，細胞有氧呼吸越強，無氧呼吸越弱
B.B點有氧呼吸的強度大于A點有氧呼吸的強度
C.為了減少有機物的損耗，最好將氧分壓調至C點
D.C點以后，細胞呼吸強度不再隨氧分壓的變化而變化
答案　B
解析　根據題意可知，呼吸熵＝放出的CO2量/吸收的O2量，酵母菌有氧呼吸放出的CO2量與吸收的O2量相等，無氧呼吸不吸收O2，但能放出CO2，故呼吸熵越小，表示有氧呼吸越強，無氧呼吸越弱，A錯誤、B正確；C點呼吸熵為1，說明酵母菌只進行有氧呼吸，有氧呼吸消耗的有機物較多，C錯誤；C點以后只進行有氧呼吸，其呼吸強度在一定范圍內會隨著O2濃度的增加而增強，D錯誤。
2.(2023·山東泰安模擬)如圖表示大氣溫度及氧濃度對植物組織內產生CO2的影響，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.從圖甲可知細胞呼吸最適的溫度為B點所對應的溫度
B.圖甲曲線變化的主要原因是溫度影響與呼吸作用有關酶的活性
C.圖乙中D～E段有氧呼吸逐漸減弱，E～F段有氧呼吸逐漸增強
D.和D、F點相比，圖乙中E點對應的氧濃度更有利于儲藏水果和蔬菜
答案　C
解析　根據圖甲可知，B點時，細胞呼吸最旺盛，B點所對應的溫度為細胞呼吸的最適溫度，A正確；圖甲曲線變化的主要原因是溫度影響與呼吸作用有關的酶的活性，從而影響呼吸作用，B正確；圖乙中D～E段和E～F段，隨著氧濃度的增加，有氧呼吸均逐漸增強，C錯誤；儲藏水果和蔬菜應該降低植物的呼吸作用，乙圖E點時CO2釋放速率最小，說明此時細胞呼吸最弱，因此圖乙中E點對應的氧濃度更有利于儲藏水果和蔬菜，D正確。
考向2　圍繞細胞呼吸原理在農業生產中的應用，考查生命觀念
3.(2023·福建廈門期末)下列關于細胞呼吸原理的應用，敘述正確的是(　　)
A.新鮮蔬菜應在零下低溫、低氧、濕度適宜的環境中保存
B.用透氣的紗布包扎傷口可避免組織細胞缺氧死亡
C.稻田定期排水可防止無氧呼吸產生的乳酸對細胞造成毒害
D.溫室中夜晚適當降低溫度可提高蔬菜的產量
答案　D
解析　新鮮蔬菜應在零上低溫、低氧、濕度適宜的環境中保存，A錯誤；用透氣的紗布包扎傷口可避免厭氧細菌增殖，B錯誤；稻田定期排水可防止無氧呼吸產生的酒精對細胞造成毒害，C錯誤；溫室中夜晚適當降低溫度可降低細胞呼吸強度，提高蔬菜的產量，D正確。
4.(2023·河南名校聯盟)細胞呼吸原理廣泛應用于生產實踐中，下表中有關措施與目的，敘述正確的是(　　)
選項 應用 措施 目的
A 儲藏種子 曬干 降低有機物含量，降低細胞呼吸
B 酵母菌釀酒 密封 加快酵母菌繁殖，有利于酒精發酵
C 水果保鮮 低溫 降低酶的活性，降低細胞呼吸
D 水稻生長 定期排水 提高酶的活性，促進有氧呼吸
答案　C
解析　種子的儲藏，必須降低含水量，使種子處于風干狀態，從而使呼吸作用降至最低，以減少有機物的消耗，而不是降低有機物的含量，A錯誤；酵母菌在有氧條件下能快速繁殖，而在無氧條件下，有利于酒精發酵，B錯誤；水果保鮮的目的是既要保持水分，又要降低呼吸作用，所以低溫是最好的方法，C正確；水稻定期排水，可以提高土壤中氧氣的含量，有利于根細胞的有氧呼吸，但不能提高酶的活性，D錯誤。
重溫真題　經典再現
1.(2021·全國甲卷，2)某同學將酵母菌接種在馬鈴薯培養液中進行實驗，不可能得到的結果是(　　)
A.該菌在有氧條件下能夠繁殖
B.該菌在無氧呼吸的過程中無丙酮酸產生
C.該菌在無氧條件下能夠產生乙醇
D.該菌在有氧和無氧條件下都能產生CO2
答案　B
解析　酵母菌是兼性厭氧菌，在有氧和無氧條件下都能生存和繁殖，A不符合題意；酵母菌無氧呼吸的第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同，都有丙酮酸的生成，B符合題意；酵母菌在無氧條件下進行發酵，產生CO2和乙醇，C不符合題意；酵母菌有氧呼吸產生CO2和水，無氧呼吸產生CO2和乙醇，兩個過程都有CO2產生，D不符合題意。
2.(2022·廣東卷，10)種子質量是農業生產的前提和保障。生產實踐中常用TTC法檢測種子活力，TTC(無色)進入活細胞后可被[H]還原成TTF(紅色)。大豆充分吸脹后，取種胚浸于0.5%TTC溶液中，30 ℃保溫一段時間后部分種胚出現紅色。下列敘述正確的是(　　)
A.該反應需要在光下進行
B.TTF可在細胞質基質中生成
C.TTF生成量與保溫時間無關
D.不能用紅色深淺判斷種子活力高低
答案　B
解析　大豆種子充分吸水膨脹，此時子葉中未形成葉綠體，不能進行光合作用，該反應不需要在光下進行，A錯誤；細胞質基質中含有細胞呼吸第一階段產生的[H]，TTF可在細胞質基質中生成，B正確；保溫時間較長時，較多的TTC進入活細胞，生成較多的紅色TTF，C錯誤；相同時間內，種胚出現的紅色越深，說明種胚代謝越旺盛，據此可判斷種子活力的高低，D錯誤。
3.(2021·福建卷，7改編)下列關于“探究酵母菌細胞呼吸的方式”(實驗Ⅰ)和“培養液中酵母菌種群數量的變化”(實驗Ⅱ)的敘述，正確的是(　　)
A.實驗Ⅰ、Ⅱ都要將實驗結果轉化為數學模型進行分析
B.實驗Ⅰ、Ⅱ通氣前都必須用NaOH去除空氣中的CO2
C.實驗Ⅰ中，有氧組和無氧組都能使澄清石灰水變渾濁
D.實驗Ⅱ中，可用濾紙在蓋玻片另一側吸引培養液進入計數室
答案　C
解析　實驗Ⅰ不需要將實驗結果轉化為數學模型進行分析，A錯誤；實驗Ⅰ中，需用NaOH除去空氣中的二氧化碳，實驗Ⅱ不需要，B錯誤；實驗Ⅰ中，有氧組和無氧組都產生二氧化碳，因此都能使澄清石灰水變渾濁，C正確；實驗Ⅱ中，將酵母菌培養液滴在蓋玻片一側，讓培養液自行滲入計數室，D錯誤。
4.(2020·山東卷，2)癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP，這種現象稱為“瓦堡效應”。下列說法錯誤的是(　　)
A.“瓦堡效應”導致癌細胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌細胞中丙酮酸轉化為乳酸的過程會生成少量ATP
C.癌細胞呼吸作用過程中丙酮酸主要在細胞質基質中被利用
D.消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產生的NADH比正常細胞少
答案　B
解析　無氧呼吸消耗1分子葡萄糖只產生少量ATP，因此癌細胞要滿足其生命活動，需大量吸收葡萄糖，A正確；無氧呼吸的第二階段，丙酮酸轉化為乳酸的過程中不生成ATP，無氧呼吸生成ATP的過程僅發生在第一階段，B錯誤；無氧呼吸過程中丙酮酸轉化為乳酸的場所為細胞質基質，C正確；癌細胞主要進行無氧呼吸，其產生NADH的過程僅發生在第一階段，因此消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產生的NADH比正常細胞少，D正確。
5.(2021·重慶卷，21)人線粒體呼吸鏈受損可導致代謝物X的積累，由此引發多種疾病。動物實驗發現，給呼吸鏈受損小鼠注射適量的酶A和酶B溶液，可發生如題圖所示的代謝反應，從而降低線粒體呼吸鏈受損導致的危害。據圖回答以下問題：
(1)呼吸鏈受損會導致________(填“有氧”或“無氧”)呼吸異常，代謝物X是________。
(2)過程⑤中酶B的名稱為________，使用它的原因是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)過程④將代謝物X消耗，對內環境穩態的作用和意義是
__________________________________________________________________。
答案　(1)有氧　乳酸(C3H6O3)　(2)過氧化氫酶　催化過氧化氫的分解，避免過氧化氫對細胞的毒害　(3)避免代謝產物的積累，維持細胞內的pH，是機體進行正常生命活動的條件
解析　(1)有氧呼吸的主要場所是線粒體，無氧呼吸的場所是細胞質基質，所以線粒體呼吸鏈受損會導致有氧呼吸異常。據圖可知，丙酮酸在細胞質基質中被還原為代謝物X，動物細胞進行無氧呼吸只產生乳酸，故代謝物X為乳酸。(2)據題圖可知，酶B可催化過氧化氫的分解，為過氧化氫酶，機體內的過氧化氫會對細胞產生毒害作用。(3)乳酸積累，會使內環境的pH下降，及時消耗乳酸有利于內環境的穩態，內環境穩態是機體進行正常生命活動的必要條件。
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【對點強化】
考點一　探究酵母菌細胞呼吸的方式
1.(2023·河南頂級名校聯考)下列關于酵母菌的細胞呼吸的敘述中，正確的是(　　)
A.如果酵母菌消耗的O2量少于CO2的產生量，則無氧呼吸消耗的葡萄糖多于有氧呼吸
B.酵母菌通過有氧呼吸或無氧呼吸釋放的能量，全部轉化為ATP中的化學能
C.檢測酵母菌的呼吸產物——CO2，可以用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液
D.酵母菌的有氧呼吸和無氧呼吸都能產生CO2，但產生CO2的場所不同
答案　D
解析　如果酵母菌消耗的O2量少于CO2的產生量，只能說明酵母菌進行了有氧呼吸和無氧呼吸，但無法判斷二者消耗的葡萄糖多少，A錯誤；細胞呼吸釋放的能量大部分轉化為熱能散失，小部分轉化為ATP中的化學能，B錯誤；酸性條件下的重鉻酸鉀是用于檢測酒精的，C錯誤；酵母菌進行有氧呼吸和無氧呼吸時均可產生CO2，但場所不同，有氧呼吸是在線粒體基質中產生CO2的，而無氧呼吸是在細胞質基質中產生CO2的，D正確。
2.(2023·湖南雅禮中學)某實驗小組利用如圖所示的裝置探究了在不同通氣條件下酵母菌的細胞呼吸方式，取三組完全相同的裝置，分別在不同通氣條件下放置5 h后，檢測A瓶中是否有葡萄糖或酒精產生，實驗結果如下表所示(各裝置的初始條件完全相同)。下列說法正確的是(　　)
組別 條件 放置時間 有無葡萄糖產生 有無酒精產生
甲 持續通氣 5 h 無 無
乙 通氣50 min 5 h 無 有
丙 不通氣 5 h 無 有
A.乙組適用于探究酵母菌的有氧呼吸
B.可用重鉻酸鉀或溴麝香草酚藍溶液來檢測酒精
C.和丙組相比，乙組釋放的CO2的量更少
D.實驗結束后，三組中甲組的實驗裝置的溫度最高
答案　D
解析　乙組的通氣時間為50 min，且有酒精生成，不適合用于探究酵母菌的有氧呼吸，A錯誤；重鉻酸鉀可用來檢測酒精，溴麝香草酚藍溶液可用來檢測CO2，B錯誤；丙組中酵母菌只進行無氧呼吸，乙組中酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，故乙組釋放的CO2的量比丙組的多，C錯誤；與無氧呼吸相比，有氧呼吸釋放的能量更多，故實驗結束后，三組中甲組的實驗裝置的溫度最高，D正確。
考點二　細胞呼吸的方式及過程
3.(2023·廣東深圳調研)糖酵解是葡萄糖轉化為丙酮酸的過程，總反應如圖所示。下列有關敘述正確的是(　　)
A.糖酵解過程發生在細胞質基質中
B.酵母菌細胞中NADH均與O2反應生成H2O
C.乳酸菌中丙酮酸會轉化為乳酸，同時釋放少量能量
D.糖酵解釋放的能量全部儲存在ATP中
答案　A
解析　由題可知，糖酵解是葡萄糖轉化為丙酮酸的過程，發生在細胞質基質中，A正確；酵母菌是兼性厭氧菌，有氧呼吸時[H](NADH)與O2結合生成水，無氧呼吸時[H](NADH)與丙酮酸繼續反應生成酒精和CO2，B錯誤；丙酮酸轉化為乳酸的過程中沒有能量的釋放，C錯誤；糖酵解釋放的能量大部分以熱能的形式散失，少部分儲存在ATP中，D錯誤。
4.(2023·福州一中質檢)無論是細胞呼吸還是光合作用，都需要酶的參與。下列關于酶與代謝關系的敘述，正確的是(　　)
A.有氧呼吸酶都位于線粒體內，所以葡萄糖可以在線粒體中被徹底氧化分解
B.酵母菌和乳酸菌的無氧呼吸產物不同，根本原因是無氧呼吸酶的種類不同
C.菠菜的葉肉細胞中固定CO2的酶和催化C3還原的酶都分布于葉綠體基質中
D.有氧呼吸第一階段生成丙酮酸，該過程不需要酶的催化
答案　C
解析　有氧呼吸第一階段的酶不位于線粒體內，所以葡萄糖不進入線粒體，A錯誤；酵母菌和乳酸菌無氧呼吸產物不同的根本原因是控制合成相關酶的基因中的遺傳信息不同，B錯誤；CO2的固定和C3的還原都屬于暗反應，暗反應的場所是葉綠體基質，C正確；有氧呼吸第一階段生成丙酮酸的過程需要酶的催化，D錯誤。
5.(2023·山東日照調研)某生物興趣小組用實驗裝置在一定條件下測定了萌發的小麥種子(已消毒)的呼吸速率(僅考慮氧化糖類)，如圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　)
A.如果X為無菌水，液滴不移動說明種子只進行了有氧呼吸
B.如果X為NaOH溶液，液滴不移動說明種子只進行了無氧呼吸
C.如果X為無菌水，液滴向右移動說明種子只進行了無氧呼吸
D.如果X為NaOH溶液，液滴向左移動說明種子進行了有氧呼吸
答案　C
解析　實驗中使用的材料是小麥種子，如果X為無菌水，液滴不移動說明O2的消耗量等于CO2的釋放量，種子只進行了有氧呼吸，A正確；如果X為NaOH溶液，其作用是吸收CO2，液滴不移動說明沒有消耗O2，種子只進行了無氧呼吸，B正確；如果X為無菌水，液滴向右移動說明CO2的釋放量大于O2的消耗量，種子只進行了無氧呼吸或同時進行了有氧呼吸和無氧呼吸，C錯誤；如果X為NaOH溶液，液滴向左移動說明消耗了O2，種子進行了有氧呼吸，D正確。
考點三　細胞呼吸的影響因素及應用
6.(2023·河北正定調研)相傳杜康是中國釀造秫酒的鼻祖。據戰國史書《世本》記載：“辛女儀狄始作酒醪，以變五味，杜康造秫酒。”下列有關我國傳統米酒發酵的敘述，正確的是(　　)
A.酵母菌可以直接利用大米中的淀粉進行細胞呼吸
B.在無氧條件下，酒曲中的酵母菌將糖類轉變為酒精
C.在酸性條件下，酒精會使重鉻酸鉀溶液由藍變綠再變黃
D.酒精生成過程中，合成ATP的能量來自丙酮酸中的化學能
答案　B
解析　酵母菌細胞呼吸利用的底物是葡萄糖，不可以直接利用大米中的淀粉，大米先要進行糖化，糖化過程中淀粉發生的主要變化是在淀粉酶和麥芽糖酶的作用下先水解為麥芽糖，再水解為葡萄糖，A錯誤；釀酒時酵母菌在無氧的條件下，分解葡萄糖產生酒精和二氧化碳，B正確；在酸性條件下，酒精會使重鉻酸鉀溶液由橙色變成灰綠色，C錯誤；無氧呼吸第一階段釋放能量，合成ATP，丙酮酸轉變為酒精是無氧呼吸第二階段，該階段不合成ATP，D錯誤。
7.(2023·河南天一大聯考)細胞呼吸的原理在生活和生產中有著廣泛的應用。下列相關敘述正確的是(　　)
A.北方地窖儲藏蔬菜、水果時，采用的是低氧、零下低溫等條件
B.選用透氣性紗布包扎傷口主要的目的是便于傷口處的組織細胞進行有氧呼吸
C.用玻璃瓶自制葡萄酒時，需始終保持瓶口處于密封狀態以利于酵母菌發酵
D.中耕松土可增加土壤中的含氧量，利于某些微生物和植物根細胞的有氧呼吸
答案　D
解析　北方地窖儲藏蔬菜、水果是利用低氧、零上低溫的條件降低細胞呼吸強度，A錯誤；選用透氣性紗布包扎傷口，主要目的是抑制傷口處厭氧微生物的增殖，B錯誤；酵母菌在酒精發酵過程中會有二氧化碳產生，因此利用玻璃瓶自制葡萄酒時，應定期地擰松瓶蓋排出二氧化碳避免玻璃瓶炸裂，C錯誤；中耕松土可以增加土壤中的含氧量，有利于需氧型微生物和植物根細胞的有氧呼吸，D正確。
8.(2023·河北唐山期末)將酵母菌置于下列條件下培養一段時間后，測得細胞呼吸產生的CO2量如下圖所示。下列有關分析錯誤的是(　　)
A.在一定條件下，酵母菌的細胞質基質和線粒體能同時產生CO2
B.在一定范圍內，隨溫度升高細胞呼吸速率加快
C.20 ℃條件下，酵母菌在前6 h消耗的葡萄糖的量一定比后6 h消耗的多
D.40 ℃條件下，培養酵母菌6 h，培養液中葡萄糖可能已經被消耗完
答案　C
解析　在一定條件下，酵母菌能進行無氧呼吸，也能進行有氧呼吸，無氧呼吸和有氧呼吸產生CO2的場所分別為細胞質基質和線粒體，A正確；一定溫度范圍內，呼吸酶的活性隨著溫度的升高而升高，細胞呼吸速率隨之加快，B正確；20 ℃條件下，隨著CO2產生量的增多，酵母菌無氧呼吸速率增大，但無法判斷無氧呼吸和有氧呼吸各自所占的比例，因而無法確定消耗的葡萄糖量，C錯誤；40 ℃條件下培養的酵母菌，6 h和12 h產生的CO2量相同，所以可能是葡萄糖被消耗完，D正確。
9.(2023·江西南昌調研)如圖是外界條件對植物細胞呼吸速率的影響曲線圖，以下分析錯誤的是(　　)
A.從甲圖可知，細胞呼吸最旺盛時的溫度是B點對應的溫度
B.乙圖中曲線Ⅰ表示有氧呼吸，曲線Ⅱ表示無氧呼吸
C.乙圖中曲線Ⅰ表示的生理過程所利用的有機物主要是葡萄糖
D.乙圖中曲線Ⅱ最終趨于平衡，可能是受到溫度或呼吸酶數量的限制
答案　B
解析　隨著O2濃度增大，有氧呼吸增強，無氧呼吸減弱，故乙圖中曲線Ⅰ表示無氧呼吸，曲線Ⅱ表示有氧呼吸。
10.(2022·四川成都質檢)為研究低氧脅迫對青瓜根細胞呼吸的影響，某研究小組用A、B兩個青瓜品種進行實驗研究，圖示結果為一周后測得的根系中乙醇的含量。據圖分析，下列說法正確的是(　　)
A.正常通氣時青瓜根細胞產生的CO2都來自線粒體
B.在低氧條件下品種A的根細胞只能進行無氧呼吸
C.低氧時品種B的根細胞產生ATP的速率較品種A低
D.根細胞中丙酮酸分解為乙醇的過程不會產生ATP
答案　D
解析　正常通氣時，測得的根系中有少量的乙醇，說明青瓜根細胞既進行有氧呼吸也進行無氧呼吸，所以產生的CO2來自線粒體和細胞質基質，A錯誤；在低氧條件下品種A的根細胞進行無氧呼吸產生的乙醇比品種B多，但不能確定品種A的根細胞只能進行無氧呼吸，B錯誤；低氧時品種B的根細胞進行無氧呼吸產生的乙醇比品種A少，但有氧呼吸可能比品種A強，所以不能確定其產生ATP的速率較品種A低，C錯誤；根細胞中丙酮酸分解為乙醇的過程發生在無氧呼吸第二階段，沒有能量釋放，所以不會產生ATP，D正確。
【綜合提升】
11.(2023·山西太原五中檢測)油菜種子的萌發包括吸水、脂肪等有機物水解并轉化為糖類、細胞分裂分化、胚根和胚芽的出現四個階段，某研究小組將油菜種子置于條件適宜的黑暗環境中培養，測得萌發過程中CO2釋放量及O2吸收量的變化趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
(1)第一階段，因為油菜種子大量吸水，自由水/結合水的比值會________，此時細胞呼吸的方式有________。
(2)第二階段種子干重有所增加，導致干重增加的主要元素是________。
(3)種子在黑暗條件下萌發過程中蛋白質、RNA等種類增加，與細胞分裂、分化有關，細胞分化是指_________________________________________________。
(4)第四階段，CO2釋放量急劇下降，其原因是________________________。與種子萌發時相比，胚芽出土后幼苗的正常生長還需要的環境條件有
__________________________________________________________________。
答案　(1)增大(或“升高”)　無氧呼吸和有氧呼吸　(2)氧元素　(3)在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程　(4)種子中儲存的有機物被大量消耗，細胞呼吸速率降低　光照、CO2和無機鹽(離子)(回答出兩點即可)
解析　(1)第一階段，由于種子大量吸水，自由水與結合水的比值逐漸增大，細胞代謝增強。在第一階段(和第二階段)，由于二氧化碳的釋放量多于氧氣的吸收量，說明種子同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。
(2)正常情況下，種子在萌發過程中，由于進行旺盛的細胞呼吸等代謝活動，種子內的有機物總量呈現逐漸減少的趨勢。但油菜種子脂肪等有機物水解并轉化為糖類，并引起結合水比例在一定程度上有所增加，糖類中氧元素含量比脂肪中的高，所以導致干重增加的主要元素是氧。
(3)在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程，叫作細胞分化。
(4)第四階段，由于種子中儲存的有機物被大量消耗，細胞呼吸速率降低，導致CO2釋放量急劇下降；幼苗正常生長需要進行光合作用等，因此還需要光照、CO2和無機鹽。
12.(2023·遼寧鞍山一中調研)電子傳遞鏈位于線粒體內膜和葉綠體類囊體薄膜上，在細胞呼吸和光合作用時發揮著重要的作用。如圖為線粒體內膜上的電子傳遞鏈工作原理圖。在電子傳遞鏈中，載體分子NADH([H])和FADH2是電子的供體，它們在電子傳遞鏈的上游釋放出活化的電子，隨后電子從膜上的一個蛋白質傳遞至下一個蛋白質，并逐步釋放能量，有些能量直接用來生成ATP，有些則被酶利用，把H＋泵入線粒體的內膜與外膜的間隙?？缇€粒體內膜的氫離子梯度為ATP合成提供了能量。根據文字描述和圖片，回答下列問題：
(1)線粒體有兩層膜，線粒體內膜與外膜相比，其功能更豐富，可推測其________________的含量更高，體現了結構與功能的相適應。
(2)H＋通過________的方式由線粒體內膜和外膜間隙進入線粒體中心。
(3)由圖可知，電子傳遞鏈下游電子的最終受體為________。
(4)線粒體內膜上進行的上述過程為________________________(填“有氧呼吸的第二階段”或“有氧呼吸的第三階段”)，內膜上的蛋白質體現了蛋白質的哪些功能？_______________________________________________________________
_________________________________________________________(答出兩點)。
(5)如果某種藥物可以很大程度上抑制ATP合成酶的活性，使ATP合成減少，則葡萄糖氧化分解過程中產生的能量就會更多的以________的形式釋放。
答案　(1)蛋白質　(2)協助擴散　(3)O2
(4)有氧呼吸的第三階段　運輸、催化　(5)熱能
解析　(1)線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所，表現的功能更豐富，因此內膜上的蛋白質比外膜上的蛋白質的種類和數量多，體現了結構與功能的相適應。
(2)根據題干所提供的信息可知，線粒體內膜和外膜間隙的H＋濃度高于線粒體中心，且需要轉運蛋白，因此H＋由線粒體內膜和外膜間隙進入線粒體中心的運輸方式為協助擴散。
(3)由圖可知，電子傳遞鏈中電子的最終受體為O2。
(4)線粒體內膜上進行的是有氧呼吸的第三階段，線粒體內膜上的蛋白質，承擔著催化以及運輸功能。
(5)葡萄糖中儲存的穩定化學能，在有氧呼吸過程中轉化為熱能和ATP中的活躍化學能，如果ATP的合成過程受阻，則能量更多的轉化為熱能。
13.(2022·山東德州期末)某半干旱地區春季多風，干旱少雨；夏季酷熱，降水相對較多；秋季涼爽，晝夜溫差較大。某科研小組對當地甲、乙、丙三種植物在不同季節的生長情況進行研究，結果如圖所示。
(1)植物的葉肉細胞中ATP的生成場所是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________，
秋季光照下ATP生成速率最慢的植物是________。
(2)夏季三種植物中生長最快的是____________，判斷依據是___________________________________________________________________。
(3)與其他兩季相比，秋季三種植物的呼吸速率____________(填“升高”“不變”或“降低”)，原因是________________。
(4)研究發現，三種植物都可以通過調節根的吸水能力以適應春季干旱的環境，據圖可知適應能力最強的是__________________，理由是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)細胞質基質、線粒體和葉綠體　乙
(2)丙　夏季光照下丙CO2吸收速率最高，凈光合作用積累有機物最多　(3)降低　秋季溫度低，酶活性低　(4)丙　春季丙呼吸速率較高，促進根通過主動運輸吸收無機鹽離子，提高根部細胞滲透壓，增強植物的吸水能力
解析　(1)植物葉肉細胞既能進行光合作用又能進行呼吸作用，所以ATP的生成場所是細胞質基質、線粒體和葉綠體，根據柱形圖可判斷，秋季光照下ATP生成速率最慢的植物是乙。(2)夏季光照下三種植物中丙CO2吸收速率最高，積累有機物最多，故生長最快。(3)觀察暗處的柱形圖可知，與其他兩季相比，由于秋季溫度低，酶活性低，因此秋季三種植物的呼吸速率降低。(4)研究發現，三種植物都可以通過調節根的吸水能力以適應春季干旱的環境，據圖可知，適應能力最強的是丙，春季丙呼吸速率較高，產生的ATP較多，可促進根通過主動運輸吸收無機鹽離子，提高根部細胞滲透壓，增強植物的吸水能力。

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