資源簡介

第3單元　細胞的能量供應和利用
第2課　細胞呼吸
[復習目標]　1.通過細胞呼吸過程中物質與能量的變化的分析，形成物質與能量觀。(生命觀念)　2.通過細胞呼吸產生CO2的曲線模型分析，理解影響細胞呼吸的因素。(科學思維)　3.通過探究細胞呼吸方式的實驗，形成對生物學問題進行初步探究的能力。(科學探究)
考點一　細胞呼吸的方式和過程
1．有氧呼吸過程
(1)有氧呼吸總反應式(標出氧元素的來源與去向)：
。
(2)能量轉化：1 mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870 kJ的能量，其中977.28 kJ左右的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。
(3)與有機物在生物體外燃燒相比，有氧呼吸是在溫和的條件下進行的；有機物中的能量是逐步釋放的；一部分能量儲存在ATP中。
提醒：細胞呼吸的底物不是只有葡萄糖。細胞呼吸的底物可以是糖類、脂質、蛋白質等有機物，主要是葡萄糖。有氧呼吸反應式只適用于葡萄糖的氧化分解過程。
[教材深挖]
(1)(必修1 P92圖5－8)線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所，其在結構上與功能相適應的特點有：線粒體具有內、外兩層膜，內膜的某些部位向線粒體的內腔折疊形成嵴，大大增加了內膜的表面積。線粒體的內膜上和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。
(2)(必修1 P93相關信息，改編)細胞呼吸產生的[H]指的是還原型輔酶Ⅰ(NADH)。
2．無氧呼吸的類型和過程
(1)場所：全過程是在細胞質基質中進行的。
(2)過程
第一階段 葡萄糖丙酮酸＋[H]＋少量能量
第二階段 產酒精 [H]＋丙酮酸酒精＋CO2 大多數植物(如水稻根、蘋果果實等)、酵母菌等
產乳酸 [H]＋丙酮酸乳酸 高等動物、馬鈴薯塊莖、乳酸菌等
(3)反應式
①分解成酒精的反應式為：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。
②轉化成乳酸的反應式為：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
(4)放能：1 mol葡萄糖釋放196.65 kJ(生成乳酸)的能量，其中只有61.08 kJ的能量儲存在ATP中。
提醒：無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP；葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
[教材深挖]
(必修1 P94小字部分)所有生物的生存都離不開細胞呼吸釋放的能量，細胞呼吸還被稱為生物體代謝的樞紐，原因是細胞呼吸的中間產物可以轉化為甘油、氨基酸等非糖物質；非糖物質代謝產生的某些物質可以形成葡萄糖；糖類、脂質和蛋白質的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯系起來。
[易錯辨析]
1．有氧呼吸的實質是葡萄糖在線粒體中徹底氧化分解。(×)
2．有氧呼吸時，生成物H2O中的氫只來自線粒體中丙酮酸的分解。(×)
3．有氧呼吸產生的[H]在線粒體基質中與氧結合生成水。(×)
4．無氧呼吸不需要O2的參與，該過程最終有[H]的積累。(×)
5．人體肌細胞無氧呼吸產生的乳酸不能被再度利用。(×)
1．判斷細胞呼吸類型的三個依據
2．對比分析細胞呼吸中[H](NADH)和ATP的來源和去路
來源 去路
[H](NADH) 有氧呼吸：C6H12O6和H2O；無氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：與O2結合生成水；無氧呼吸：還原丙酮酸
ATP 有氧呼吸：三個階段都產生；無氧呼吸：只在第一階段產生 用于各項生命活動
命題點1　圍繞細胞呼吸類型與過程考查生命觀念
1．(2020·全國卷Ⅰ)種子貯藏中需要控制呼吸作用以減少有機物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質是淀粉分解產生的葡萄糖，下列關于種子呼吸作用的敘述，錯誤的是(　　)
A．若產生的CO2與乙醇的分子數相等，則細胞只進行無氧呼吸
B．若細胞只進行有氧呼吸，則吸收O2的分子數與釋放CO2的相等
C．若細胞只進行無氧呼吸且產物是乳酸，則無O2吸收也無CO2釋放
D．若細胞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
解析：選D。有氧呼吸的反應式為C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量，無氧呼吸的反應式為C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量或C6H12O62C3H6O3＋少量能量。據此推理，若產生的CO2與乙醇的分子數相等，則細胞只進行產生乙醇和CO2的無氧呼吸，A項正確。若細胞只進行有氧呼吸，則吸收O2的分子數與釋放CO2的分子數相等，B項正確。若細胞只進行無氧呼吸且產物為乳酸，則無O2吸收也無CO2釋放，C項正確。若細胞同時進行有氧呼吸和產物為乙醇、CO2的無氧呼吸，則吸收O2的分子數比釋放CO2的少；若細胞同時進行有氧呼吸和產物為乳酸的無氧呼吸，則吸收O2的分子數等于釋放CO2的分子數，D項錯誤。
2．(2022·山東卷)植物細胞內10%～25%的葡萄糖經過一系列反應，產生NADPH、CO2和多種中間產物，該過程稱為磷酸戊糖途徑。該途徑的中間產物可進一步生成氨基酸和核苷酸等。下列說法錯誤的是(　　)
A．磷酸戊糖途徑產生的NADPH與有氧呼吸產生的還原型輔酶不同
B．與有氧呼吸相比，葡萄糖經磷酸戊糖途徑產生的能量少
C．正常生理條件下，利用14C標記的葡萄糖可追蹤磷酸戊糖途徑中各產物的生成
D．受傷組織修復過程中所需要的原料可由該途徑的中間產物轉化生成
解析：選C。根據題意，磷酸戊糖途徑產生的NADPH是為其他物質的合成提供還原劑的，而有氧呼吸產生的還原型輔酶是NADH，能與O2反應產生水，A正確；有氧呼吸是葡萄糖徹底氧化分解釋放能量的過程，而磷酸戊糖途徑產生了多種中間產物，中間產物還進一步生成了其他有機物，所以葡萄糖經磷酸戊糖途徑產生的能量比有氧呼吸少，B正確；正常生理條件下，只有10%～25%的葡萄糖參加了磷酸戊糖途徑，其余的葡萄糖會參與其他代謝反應，例如有氧呼吸，所以用14C標記葡萄糖，除了追蹤到磷酸戊糖途徑的含碳產物，還會追蹤到參與其他代謝反應的產物，C錯誤；受傷組織修復即是植物組織的再生過程，細胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途徑的中間產物可生成氨基酸和核苷酸等，D正確。
命題點2　圍繞細胞呼吸的方式與過程考查科學思維及科學探究
3．(2022·遼寧模擬)金魚能在嚴重缺氧的環境中生存若干天，肌細胞和其他組織細胞中無氧呼吸的產物不同。如圖表示金魚缺氧狀態下，細胞中部分代謝途徑，下列相關敘述正確的是(　　)
A．過程②不需要O2的參與，產生的“物質X”是丙酮酸，由4種元素組成
B．過程①②均有能量釋放，大部分用于合成ATP
C．過程③⑤無氧呼吸產物不同是因為細胞內反應的場所不同
D．若給肌細胞提供18O標記的O2，會在CO2中檢測到18O
解析：選D。由圖分析可知：“物質X”是丙酮酸，由C、H、O3種元素組成，過程②為細胞呼吸第一階段，不需要O2參與，A錯誤；過程①②均有能量釋放，少部分用于合成ATP，B錯誤；過程③⑤是無氧呼吸的第二階段，場所均是細胞質基質，C錯誤；有氧條件下，肌細胞也可以進行有氧呼吸，若給肌細胞提供18O標記的O2，則產生的水含有18O，含有18O的水再參與有氧呼吸的第二階段，產生的CO2中能檢測到18O，D正確。
4．(2022·山東卷，改編)在有氧呼吸第三階段，線粒體基質中的還原型輔酶脫去氫并釋放電子，電子經線粒體內膜最終傳遞給O2，電子傳遞過程中釋放的能量驅動H＋從線粒體基質移至內外膜間隙中，隨后H＋經ATP合酶返回線粒體基質并促使ATP合成，然后與接受了電子的O2結合生成水。為研究短時低溫對該階段的影響，將長勢相同的黃瓜幼苗在不同條件下處理，分組情況及結果如圖所示。已知DNP可使H＋進入線粒體基質時不經過ATP合酶。下列相關說法不正確的是(　　)
A．4 ℃時線粒體內膜上的電子傳遞受阻
B．與25 ℃時相比，4 ℃時有氧呼吸產熱多
C．與25 ℃時相比，4 ℃時有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP導致線粒體內外膜間隙中H＋濃度降低，生成的ATP減少
解析：選A。與25 ℃相比，4 ℃耗氧量增加，根據題意，電子經線粒體內膜最終傳遞給O2，說明電子傳遞未受阻，A錯誤；與25 ℃相比，短時間低溫4 ℃處理，ATP合成量較少，耗氧量較多，說明4 ℃時有氧呼吸釋放的能量較多的用于產熱，消耗的葡萄糖量多，B、C正確；DNP使H＋不經ATP合酶返回基質中，會使線粒體內外膜間隙中H＋濃度降低，導致ATP合成減少，D正確。
考點二　影響細胞呼吸的因素及其應用
1．溫度對細胞呼吸的影響
(1)原理：細胞呼吸是一系列酶促反應，溫度通過影響酶活性進而影響細胞呼吸速率。
(2)應用
①保鮮：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延長保鮮時間。
②提高產量：溫室中栽培蔬菜時，夜間適當降低溫度，可降低細胞呼吸，減少有機物的消耗，提高蔬菜的產量。
2．氧氣濃度對細胞呼吸的影響
(1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制(填“促進”或“抑制”)作用，對有氧呼吸過程有促進(填“促進”或“抑制”)作用。
(2)應用
①選用透氣的消毒紗布包扎傷口，抑制破傷風芽孢桿菌等厭氧病菌的無氧呼吸。
②作物栽培中的中耕松土，保證根正常的細胞呼吸。
③提倡慢跑，防止肌細胞無氧呼吸產生乳酸。
④稻田定期排水，抑制無氧呼吸產生酒精，防止酒精中毒，爛根死亡。
3．二氧化碳濃度對細胞呼吸的影響
(1)原理：CO2是細胞呼吸的最終產物，積累過多會抑制(填“促進”或“抑制”)細胞呼吸的進行。
(2)應用：在蔬菜和水果保鮮中，適當增加CO2濃度可抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗。
4．水對細胞呼吸的影響
(1)原理
①間接影響：細胞內的許多生化反應需要水的參與，自由水含量升高，細胞呼吸加快。
②直接影響：水是有氧呼吸的反應物之一。
(2)應用
①抑制細胞呼吸：曬干的種子自由水含量降低，細胞呼吸減慢，有利于儲藏。
②促進細胞呼吸：浸泡種子有利于種子的萌發。
提醒：影響細胞呼吸的因素并不是單一的，而是多因素共同起作用。若需要增大相關植物或器官的細胞呼吸速率，可采取供水、升溫、低二氧化碳、高氧等措施；若需要降低細胞呼吸速率，可以采取干燥、低溫、高二氧化碳、低氧等措施。
[教材深挖]
　(必修1 P95思考·討論)包扎傷口時，選用透氣的消毒紗布或“創可貼”等敷料的優點是為傷口創造透氣的環境，避免厭氧病菌的繁殖，從而有利于傷口的痊愈。
[易錯辨析]
1．糧食種子適宜在零上低溫、低氧和中等濕度的環境中儲藏。(×)
2．釀酒過程的早期需要不斷通氣的目的是促進酵母菌有氧呼吸產生酒精。(×)
3．慢跑時，氧氣供應不足，肌細胞主要進行無氧呼吸產生乳酸。(×)
4．破傷風芽孢桿菌易在被銹釘扎過的傷口深處繁殖，原因是傷口深處氧氣缺乏。(√)
1．O2濃度對細胞呼吸影響的曲線分析(以真核生物細胞呼吸底物葡萄糖為例)
①A點：對應O2＝0，只進行無氧呼吸；
②B點：B點之前，對應0＜O2＜Oc，無氧呼吸和有氧呼吸同時進行；B點及B點后，對應O2≥Oc，無氧呼吸消失，只進行有氧呼吸；
③C點：對應O2＝Oc，無氧呼吸為零；
④P點：對應O2＝Ob，CO2釋放總量最少，有機物消耗總量最少，最適合于倉儲(低氧濃度)；
(原因：有氧呼吸較弱，而無氧呼吸受抑制。)
⑤Q點：對應O2＝Oa，有氧呼吸與無氧呼吸的CO2釋放量相等；(提醒：不等同于有氧呼吸與無氧呼吸速率相等)
⑥面積M：無氧呼吸過程中CO2的釋放總量。
2．種子萌發時吸水和呼吸方式的變化曲線
(1)在種子萌發的第Ⅰ階段，由于吸水，呼吸速率上升。
(2)在種子萌發的第Ⅱ階段，細胞產生CO2的量要比消耗O2的量大得多，說明在此期間主要進行無氧呼吸。
(3)在胚根長出后，由于胚根突破種皮，增加了O2的進入量，種子以有氧呼吸為主，同時胚根大量吸水(滲透吸水)。
命題點1　圍繞細胞呼吸的應用考查社會責任
1．(2021·湖南卷)下列有關細胞呼吸原理應用的敘述，錯誤的是(　　)
A．南方稻區早稻浸種后催芽過程中，常用40 ℃左右溫水淋種并時常翻種，可以為種子的呼吸作用提供水分、適宜的溫度和氧氣
B．農作物種子入庫貯藏時，在無氧和低溫條件下呼吸速率降低，貯藏壽命顯著延長
C．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
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以減少水分散失、降低呼吸速率，起到保鮮作用
解析：選B。早稻浸種催芽過程中，常用40 ℃溫水淋種并翻種，目的是給種子的細胞呼吸過程提供有利條件，即水分、適宜的溫度和氧氣，A正確；農作物種子入庫貯藏時，為延長貯藏時間，應在零上低溫、低氧條件下貯藏，種子無氧呼吸產生的酒精對細胞有毒害作用，B錯誤；油料作物細胞中脂肪等含量較高，H元素含量較高，細胞呼吸時需要更多的氧氣，因此油料作物種子播種時宜淺播，C正確；柑橘在塑料袋中密封保存，可以減少水分散失，降低細胞呼吸速率，減少有機物的消耗，能起到保鮮作用，D正確。
命題點2　圍繞細胞呼吸的影響因素考查科學思維及科學探究
2．如圖表示O2濃度和溫度對洋蔥根尖細胞有氧呼吸速率的影響，下列敘述不正確的是(　　)
A．與A點相比，B點時與有氧呼吸相關酶的活性較低
B．與B點相比，限制C點有氧呼吸速率的因素有O2濃度和溫度
C．由圖可知，細胞有氧呼吸的最適溫度位于30 ℃和35 ℃之間
D．O2濃度不變，A點時適當提高溫度，細胞有氧呼吸速率可能增大
解析：選C。當O2濃度為60%時，有氧呼吸的速率在30 ℃時比20 ℃時的大，說明與A點相比，B點時與有氧呼吸相關酶的活性較低，A正確；當O2濃度為20%時，C點升高溫度，有氧呼吸速率會增大，所以溫度影響有氧呼吸速率，當溫度為15 ℃時增加O2濃度，有氧呼吸速率也會增大，所以O2濃度也會影響有氧呼吸速率，B正確；分析題圖可知，在20 ℃、30 ℃、35 ℃三個溫度條件下，30 ℃條件下氧氣充足時有氧呼吸速率最高，說明有氧呼吸的最適溫度在20～35 ℃之間，而不是位于30 ℃和35 ℃之間，C錯誤；從圖中可以看出，30 ℃時可能最接近酶的最適溫度，如果酶的最適溫度是31 ℃，則適當升高溫度會提高有氧呼吸速率，D正確。
3．科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內藍莓果實的CO2生成速率的變化，如圖所示：
圖1
圖2
(1)由圖可知，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下果實的CO2生成速率較低，主要原因是______________________________；
隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內的______濃度越來越高，抑制了果實的細胞呼吸。該實驗還可以通過檢測____________濃度變化來計算呼吸速率。
(2)某同學擬驗證上述實驗結果，設計如下方案：
①稱取兩等份同一品種的藍莓果實，分別裝入甲、乙兩個容積相同的瓶內，然后密封。
②將甲、乙瓶分別置于25 ℃和0.5 ℃條件下儲存，每隔一段時間測定各瓶中的CO2濃度。
③記錄實驗數據并計算CO2生成速率。為使實驗結果更可靠，請給出兩條建議，以完善上述實驗方案(不考慮溫度因素)。
a．__________________________________；
b．___________________________________。
解析：(1)據題圖可知，0.5 ℃條件下藍莓果實的CO2生成速率較25 ℃條件下低，其原因是低溫條件下細胞呼吸相關酶活性降低，導致細胞呼吸減弱，從而使果實的CO2生成速率降低。隨著果實儲存時間的延長，密閉容器中CO2濃度升高，抑制了果實的細胞呼吸；檢測呼吸速率時可通過檢測CO2生成量或O2消耗量來實現。(2)為使實驗結果更可靠，應從無關變量相同且適宜、設置平行重復實驗等角度分析，可選用成熟度相同的藍莓果實進行實驗，也可通過增設每個溫度條件下的平行重復實驗來提高實驗結果的可信度。
答案：(1)低溫降低了細胞呼吸相關酶活性　CO2　CO2或O2　(2)③選取的果實成熟度應保持一致　每個溫度條件下至少有3個平行重復實驗
考點三　細胞呼吸方式的探究實驗及其拓展
1．實驗原理
提醒：酵母菌為兼性厭氧型生物，有氧、無氧條件下都能生存，無氧條件下發酵產物為酒精和二氧化碳。
2．實驗步驟
(1)酵母菌培養液的配制：取20 g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A(500 mL)和錐形瓶B(500 mL)中。分別向瓶中注入240 mL質量分數為5%的葡萄糖溶液。
(2)組裝實驗裝置
①有氧條件裝置
裝置甲
②無氧條件裝置
裝置乙
提醒：①有氧條件的控制方法：裝置甲連通橡皮球(或氣泵)，讓空氣間歇性地依次通過三個錐形瓶，既保證O2的充分供應，又使空氣先經過盛有NaOH溶液的錐形瓶，除去空氣中的CO2，保證第三個錐形瓶的澄清石灰水變混濁是酵母菌有氧呼吸產生的CO2所致。
②無氧條件的控制方法：裝置乙中B瓶應封口放置一段時間后，待酵母菌將B瓶中的O2消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產生的CO2使澄清的石灰水變混濁。
(3)細胞呼吸產物的檢測
①
②酒精的檢測
a．步驟：從A、B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。
b．在酸性條件下，橙色的重鉻酸鉀溶液會與酒精發生化學反應，變成灰綠色。
3．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)在有氧條件下進行有氧呼吸產生大量CO2，在無氧條件下進行無氧呼吸產生酒精和CO2。
1．該實驗設計思路——對比實驗
提醒：對比實驗是設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響。對比實驗一般不需要單獨的對照組。
2．明晰該實驗的四個易錯點
(1)本實驗中的自變量為是否有氧氣，因變量為澄清的石灰水變混濁的程度、滴加酸性重鉻酸鉀溶液后的顏色變化等，無關變量為酵母菌以及培養液的用量、培養時間、溫度等。
(2)進行實驗前必須檢驗裝置的氣密性，否則細胞呼吸產生的CO2不能全部通入澄清的石灰水中，會導致實驗誤差。
(3)不能依據澄清石灰水是否變混濁(即是否有CO2產生)來判斷酵母菌細胞呼吸的方式。
(4)由于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。
3．“液滴移動法”探究細胞呼吸的方式
(1)實驗設計
欲確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，如圖所示(以發芽種子為例)：
(2)實驗結果預測和結論
實驗現象 結論
裝置一液滴 裝置二液滴 只進行產乳酸的無氧呼吸或種子已死亡
不動 不動
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乳酸的無氧呼吸
4.種子萌發時呼吸速率的測定
(1)實驗裝置
(2)指標及原理
①指標：細胞呼吸速率常用單位時間內CO2釋放量或O2吸收量來表示。
②原理：組織細胞呼吸作用吸收O2，釋放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器內氣體壓強減小，刻度管內的著色液滴左移。單位時間內著色液滴左移的距離即表示呼吸速率。
(3)物理誤差的校正
①如果實驗材料是綠色植物，整個裝置應遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。
②如果實驗材料是種子，為防止微生物的細胞呼吸對實驗結果的干擾，應對裝置及所測種子進行消毒處理。
③為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應設置對照實驗，將所測的生物材料滅活(如將發芽的種子煮熟)，其他條件均不變。
(4)實驗拓展：呼吸底物與著色液滴移動的關系
脂肪含氫量高，含氧量低，等質量的脂肪與葡萄糖相比，氧化分解時耗氧量高，而產生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸時，產生的CO2量小于消耗的O2量，著色液滴移動更明顯。
命題點1　教材基礎實驗
1．(2021·廣東卷，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(如圖)。下列敘述正確的是(　　)
　　　　甲　　　　乙　　
A．培養開始時向甲瓶中加入重鉻酸鉀溶液，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．乙醇是在酵母菌線粒體中產生的
D．實驗中增加甲瓶的酵母菌數量不能提高乙醇最大產量
解析：選D。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；乙瓶的溶液由藍色變綠再變黃，表明酵母菌已產生了CO2，B錯誤；乙醇是酵母菌無氧呼吸的產物，無氧呼吸在細胞質基質中進行，C錯誤；由于培養液中葡萄糖含量一定，因此增加甲瓶的酵母菌數量不能提高乙醇最大產量，D正確。
命題點2　高考拓展延伸
2．(2022·天津模擬預測)圖1所示是某同學為測定大豆種子呼吸速率所組裝的實驗裝置。請回答：
甲　　　　　　　乙
圖1
圖2
(1)設置乙裝置的目的是排除__________的干擾。
(2)實驗過程中有色液滴不斷向左移動時，____________(填“能”或“不能”)說明有氧呼吸速率不斷增強。
(3)圖1所示裝置只能測出有氧呼吸速率，若要測出發芽的大豆種子的無氧呼吸，還需設置對照組實驗，對照組實驗裝置中以等量的蒸餾水代替濃NaOH溶液。圖2是根據兩組裝置的測量結果繪制的大豆種子萌發過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢。
對照組有色液滴的移動距離表示____________________________________。
圖2顯示，在12～24 h期間，萌發種子的呼吸方式是____________，第48 h后，萌發的種子O2吸收速率____________(填“大于”“等于”或“小于”)CO2釋放速率，其原因是細胞呼吸的底物中可能還有脂肪等物質。
解析：(1)甲和乙裝置置于同一環境下，乙裝置中裝入加熱殺死的大豆種子，也殺死了種子表面的微生物，可排除微生物的呼吸作用和環境因素如溫度、氣壓等的干擾。(2)實驗過程中發芽的大豆種子有氧呼吸消耗O2，產生的CO2被NaOH溶液吸收，導致裝置內氣體體積變小，有色液滴不斷向左移動時，只能說明O2不斷被消耗，但不能說明有氧呼吸速率不斷增強。(3)對照組實驗裝置中以等量的蒸餾水代替濃NaOH溶液，有色液滴的移動距離表示消耗O2與產生CO2的體積差。據圖2可知，在12～24 h期間，O2吸收速率基本不變，但CO2釋放速率快速增加，說明萌發種子主要進行無氧呼吸，同時也進行有氧呼吸；相同質量的糖類和脂肪氧化分解時，脂肪由于氫原子比例較高，消耗的O2量較大，第48 h后，萌發的種子O2吸收速率超過CO2釋放速率，說明細胞呼吸的底物中可能有脂肪等物質。
答案：(1)微生物及環境因素　(2)不能　(3)大豆種子呼吸消耗的O2與釋放的CO2的差　有氧呼吸和無氧呼吸　大于
[真題演練]
1．(2022·全國甲卷)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
解析：選C。有氧呼吸的第一階段場所是細胞質基質，第二、三階段在線粒體，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O2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蛋白質的合成，D正確。
2．(2022·浙江6月選考)下列關于細胞呼吸的敘述，錯誤的是(　　)
A．人體劇烈運動會導致骨骼肌細胞產生較多的乳酸
B．制作酸奶過程中乳酸菌可產生大量的丙酮酸和CO2
C．梨果肉細胞厭氧呼吸釋放的能量一部分用于合成ATP
D．酵母菌的乙醇發酵過程中通入O2會影響乙醇的生成量
解析：選B。人體劇烈運動會導致骨骼肌細胞進行厭氧呼吸，產生較多的乳酸，A正確；制作酸奶過程中乳酸菌進行厭氧呼吸，產生的是乳酸，沒有CO2，B錯誤；厭氧呼吸釋放的能量一部分用于合成ATP，C正確；酵母菌的乙醇發酵過程中，通入O2會抑制厭氧呼吸，使乙醇的生成量減少，D正確。
3．(2020·山東卷)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
解析：選B。由于葡萄糖無氧呼吸時只能釋放少量的能量，故“瓦堡效應”導致癌細胞需要吸收大量的葡萄糖來為生命活動供能，A正確；無氧呼吸只在第一階段產生少量ATP，癌細胞中進行無氧呼吸時，第二階段由丙酮酸轉化為乳酸的過程不會生成ATP，B錯誤；由題干信息和分析可知，癌細胞主要進行無氧呼吸，故丙酮酸主要在細胞質基質中被利用，C正確；由分析可知，無氧呼吸只有第一階段產生少量的NADH，而有氧呼吸的第一階段和第二階段都能產生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產生的NADH比正常細胞少，D正確。
4．(2021·浙江1月選考)蘋果果實成熟到一定程度，呼吸作用突然增強，然后又突然減弱，這種現象稱為呼吸躍變，呼吸躍變標志著果實進入衰老階段。下列敘述正確的是(　　)
A．呼吸作用增強，果實內乳酸含量上升
B．呼吸作用減弱，糖酵解產生的CO2減少
C．用乙烯合成抑制劑處理，可延緩呼吸躍變現象的出現
D．果實貯藏在低溫條件下，可使呼吸躍變提前發生
解析：選C。蘋果果實細胞無氧呼吸不產生乳酸，產生的是酒精和CO2，A錯誤；糖酵解即細胞呼吸第一階段，在糖酵解的過程中，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，產生少量的[H]，并且釋放出少量的能量，故糖酵解過程中沒有CO2產生，B錯誤；乙烯能促進果實成熟和衰老，因此用乙烯合成抑制劑處理，可延緩細胞衰老，從而延緩呼吸躍變現象的出現，C正確；果實貯藏在低溫條件下，酶的活性比較低，細胞更不容易衰老，能延緩呼吸躍變現象的出現，D錯誤。
[長句特訓]
　如圖1表示酵母菌細胞內細胞呼吸相關物質代謝過程：
圖1
設問形式1　思維辨析類命題
(1)酵母菌細胞內丙酮酸在________________________(填場所)被消耗，從能量轉化角度分析，丙酮酸在不同場所被分解時有什么不同？________________。
設問形式2　實驗探究類命題
(2)酵母菌在O2充足時幾乎不產生酒精，有人認為是因為O2的存在會抑制圖1中酶1的活性而導致無酒精產生，為驗證該假說，實驗小組將酵母菌破碎后高速離心，取________________(填“含線粒體的沉淀物”或“上清液”)均分為甲、乙兩組，向甲、乙兩支試管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲試管中通入O2，一段時間后，分別向甲、乙兩試管中加入等量的________________進行檢測。
設問形式3　邏輯推理類命題
(3)按照上述實驗過程，觀察到________________________，說明(2)中假說不成立，實驗小組查閱資料發現，細胞質基質中的NADH還存在如圖2所示的轉運過程，NADH在線粒體內積累，蘋果酸的轉運即會被抑制，且細胞內反應物濃度上升或產物濃度下降一般會促進酶促反應速率，反之則抑制。請結合以上信息解釋O2會抑制酵母菌產生酒精的原因：_______________________________。
圖2
解析：(1)丙酮酸是酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸第一階段的產物，若是進行有氧呼吸，丙酮酸在線粒體基質被消耗，若是進行無氧呼吸，丙酮酸在細胞質基質被消耗。從能量轉化角度分析，細胞質基質中分解丙酮酸不釋放能量、不合成ATP，但在線粒體基質中分解丙酮酸釋放的能量可用于合成ATP。(2)由題圖可知，酶1是催化丙酮酸分解為酒精(C2H5OH)和CO2的，說明酶1位于細胞質基質，所以酵母菌破碎后高速離心，取上清液(主要成分是細胞質基質，含有酶1)分為甲、乙兩組，一段時間后在兩支試管中加入等量葡萄糖，向甲試管通入O2，所以甲是實驗組，乙是對照組。一段時間后，分別向甲、乙兩試管中加入等量的酸性的重鉻酸鉀溶液進行檢測。若甲試管由橙色變灰綠色即是產生了酒精，說明O2對酶1沒有抑制作用，如果甲試管不變色，說明O2對酶1有抑制作用。(3)按照上述實驗過程，觀察到甲、乙試管都顯灰綠色，說明兩支試管都產生了酒精，說明(2)中假說不成立。O2會抑制酵母菌產生酒精的原因可能是：O2充足時，線粒體內的NADH與O2結合產生水，從而促進線粒體內蘋果酸的分解，進而促進蘋果酸向線粒體的轉運過程，當細胞質基質中的蘋果酸濃度較低時，促進了細胞質基質中NADH的消耗，使得細胞質基質中NADH含量很少，NADH的缺少導致丙酮酸不能轉化成酒精(或氧氣存在時，線粒體大量消耗NADH，導致細胞質基質中缺乏NADH)。
答案：(1)細胞質基質和線粒體基質　細胞質基質中分解丙酮酸不釋放能量不合成ATP，但在線粒體基質中分解丙酮酸釋放的能量可用于合成ATP　(2)上清液　酸性的重鉻酸鉀溶液　(3)甲、乙試管都顯灰綠色　O2充足時，線粒體內的NADH與O2結合產生水，從而促進線粒體內蘋果酸的分解，進而促進蘋果酸向線粒體的轉運過程，當細胞質基質中的蘋果酸濃度較低時，促進了細胞質基質中NADH的消耗，使得細胞質基質中NADH含量很少，NADH的缺少導致丙酮酸不能轉化成酒精(或氧氣存在時，線粒體大量消耗NADH，導致細胞質基質中缺乏NADH)
第2課　細胞呼吸
[基礎練透]
1．(2022·聯考二模)細胞呼吸原理廣泛應用于日常生活或生產實踐中。下列有關采取的措施和對應目的的敘述錯誤的是(　　)
選項 應用 措施 目的
A 作物栽培 對土壤進行深耕 促進根部的生長和對無機鹽的吸收
B 包扎傷口 用透氣的紗布敷藥包扎 避免傷口細胞缺氧而壞死
C 生產釀酒 初期通氣處理 增強代謝，促進菌種繁殖
D 油料種子播種 淺播 為脂類物質分解提供充足氧氣
解析：選B。作物栽培，需要對土壤進行深耕，促進根部細胞進行有氧呼吸，促進根部生長和對無機鹽的吸收，A正確；用透氣的紗布敷藥包扎傷口，可增加通氣量，抑制破傷風桿菌的無氧呼吸，從而抑制厭氧菌的大量繁殖，B錯誤；釀酒是利用酵母菌的呼吸作用，酵母菌是兼性厭氧微生物，在初期通氣處理，促進酵母菌進行有氧呼吸，增強代謝，促進菌種繁殖，C正確；油料種子中脂肪含量高，且脂肪碳氫比例高，所以需要淺播種子，為脂類物質分解提供充足氧氣，D正確。
2．(2022·萊山區模擬)如圖為細胞內葡萄糖分解的過程圖，細胞色素c(CytC)是位于線粒體內膜上參與細胞呼吸的多肽。正常情況下，外源性CytC不能通過細胞膜進入細胞，但在缺氧時，細胞膜的通透性增加，外源性CytC便能進入細胞及線粒體內，提高氧的利用率。若給相對缺氧條件下培養的人體肌細胞補充外源性CytC，下列相關分析正確的是(　　)
A．補充外源性CytC會導致細胞質基質中[H]增多
B．CytC在臨床上可用于組織細胞缺氧急救的輔助
C．進入線粒體的外源性CytC參與②過程中生成CO2的反應
D．進入線粒體的外源性CytC促進②③過程
解析：選B。因為CytC是位于線粒體內膜上參與細胞呼吸的多肽，即參與有氧呼吸第三階段，24[H]＋6O2―→12H2O，細胞有氧呼吸增強，而[H]來源于細胞質基質及線粒體基質，所以消耗的[H]增加，細胞質基質的[H]減少，A錯誤；由于在缺氧時，細胞膜的通透性增加，外源性CytC便能進入細胞及線粒體內，提高氧的利用率，所以CytC在臨床上可用于組織細胞缺氧急救的輔助，B正確；進入線粒體的外源性CytC參與②過程中生成水的反應，C錯誤；進入線粒體的外源性CytC促進②過程，③過程是無氧呼吸過程，發生在細胞質基質，D錯誤。
3．(2022·廣東二模)研究發現，高強度運動時(如快跑、踢足球、打籃球等)肌細胞耗氧量約為安靜時的10～20倍，在運動量相同情況下每周約75分鐘的高強度運動比長時間慢運動(如步行、慢騎等)更有益健康。若細胞呼吸的底物均為葡萄糖，則有關高強度運動的敘述，正確的是(　　)
A．肌細胞中的肌糖原可直接分解為葡萄糖來供能
B．高強度運動后肌肉酸痛主要是因為丙酮酸積累
C．肌細胞的細胞質基質和線粒體均可產生CO2
D．細胞呼吸過程中產生的[H]，來自反應物中的葡萄糖和水
解析：選D。肌糖原不能直接分解為葡萄糖，必須先產生乳酸，經血液循環到肝臟，可以在肝臟內轉變為肝糖原或合成為葡萄糖，A錯誤；高強度運動時，肌肉細胞有氧呼吸供能不足，會通過無氧呼吸補充能量的供應，而人類無氧呼吸的產物是乳酸，因此肌肉酸痛主要是因為乳酸積累，B錯誤；肌細胞的細胞質基質進行細胞呼吸的第一階段，產生丙酮酸和[H]，或進行無氧呼吸產生乳酸，都不產生CO2，線粒體可產生CO2，C錯誤；細胞呼吸過程中產生的[H]，來自細胞呼吸的第一階段葡萄糖的分解與有氧呼吸的第二階段丙酮酸和水的分解，D正確。
4．(2022·湖北省聯考)北歐鯽魚能在冬季結冰的水底生活。研究發現酒精在－80 ℃條件下不會凝固。北歐鯽魚在缺氧時將乳酸轉變為酒精，再將酒精經魚鰓排到水中，延緩周圍水體結冰，還可避免乳酸堆積的問題，大大增加在嚴酷環境中的存活率。其細胞呼吸過程如圖所示：
下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．過程①②③均發生在細胞質基質
B．過程①②③均能產生ATP
C．北歐鯽魚通過該代謝方式來適應低溫缺氧的環境
D．取低溫缺氧環境培養北歐鯽魚的水樣，加酸性重鉻酸鉀，水樣出現灰綠色
解析：選B。乳酸發酵和酒精發酵的場所均在細胞質基質，A 正確；③階段為無氧呼吸的第二階段，不能產生 ATP, B 錯誤；北歐鯽魚在缺氧時將乳酸轉變為酒精，再將酒精經魚鰓排到水中，延緩周圍水體結冰，還可避免乳酸堆積的問題，所以北歐鯽魚通過該代謝方式，適應低溫缺氧的環境，C 正確；低溫缺氧環境培養北歐鯽魚無氧呼吸產生酒精，由于水樣中含有酒精，加酸性重鉻酸鉀，水樣出現灰綠色，D正確。
5．(2022·泉州模擬)氧化態的TTC呈無色，被NADH還原后呈紅色，因此TTC可用于測定種子的活力。將鮮種子經不同處理后沿胚中央切開，用TTC處理后觀察胚的顏色，如表。下列有關分析錯誤的是(　　)
項目 甲組 乙組 丙組 丁組
種子處理方式 曬干 適溫的水浸泡8 h 沸騰的水浸泡30 min 不作處理
結果 ＋ ＋＋＋＋ － ？
注：“＋”表示出現紅色，“＋”越多代表顏色越深，“－”表示不出現紅色。
A．理論上丁組的實驗結果可能為“＋＋＋”
B．丙組未呈現紅色，原因是TTC在高溫條件下被破壞
C．甲組結果說明曬干的種子可以進行微弱的細胞呼吸
D．實驗結果表明水分和溫度均能影響胚的細胞呼吸
解析：選B。理論上丁組的實驗結果可能為“＋＋＋”，即種子可以進行正常的細胞呼吸，A正確；丙組未呈現紅色，原因是種子中的酶在高溫條件下被破壞，無法進行細胞呼吸產生NADH，B錯誤；甲組曬干的種子中出現了少量的紅色，說明其產生了少量的NADH，說明曬干的種子可以進行微弱的細胞呼吸，C正確；通過甲、乙、丙、丁四組實驗結果對照，表明水分和溫度均能影響胚的細胞呼吸，D正確。
6.(2022·葫蘆島二模)某實驗小組將小鼠的肝細胞研磨后分離出線粒體和細胞質基質，向三支試管中分別加入等量的細胞質基質、線粒體懸浮液和細胞勻漿(含細胞質基質和線粒體)，再向各試管中加入等量的葡萄糖溶液，在有氧等適宜的條件下培養。一段時間后，各試管中葡萄糖含量的變化如圖所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．b試管中加入的是細胞質基質
B．a試管和c試管中都會釋放二氧化碳
C．b試管和c試管中丙酮酸的代謝產物相同
D．消耗相同質量的葡萄糖時，b試管釋放的熱量最多
解析：選A。b試管中葡萄糖含量減少較慢，說明加入的是細胞質基質，A正確；a試管中葡萄糖含量沒有變化，說明加入的是線粒體懸浮液，葡萄糖在線粒體中不分解，故a試管不會釋放二氧化碳，B錯誤；b試管和c試管中丙酮酸的代謝產物不同，前者無氧呼吸產生乳酸，后者有氧呼吸產生二氧化碳和水，C錯誤；a試管中不反應，b試管中進行無氧呼吸，c試管中進行有氧呼吸，因此消耗相同質量的葡萄糖時，c試管釋放的熱量最多，D錯誤。
7．(多選)將酵母菌細胞的研磨液除去ATP后，分別放入編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的3個錐形瓶中，經不同處理后將瓶口密封，置于20 ℃水浴箱中，處理方案和實驗結果如圖所示。相關敘述不正確的是(　　)
A．該實驗的目的是探究有氧呼吸與無氧呼吸的條件
B．實驗裝置中紅色液滴移動反映出裝置內CO2的含量變化
C．Ⅰ、Ⅱ錐形瓶的液滴未移動，說明都發生了無氧呼吸
D．如果Ⅲ錐形瓶中沒有CO2吸收劑，結果可能會與Ⅰ、Ⅱ錐形瓶的相同
解析：選ABC。實驗的目的是探究酵母菌進行有氧呼吸所需的條件，A錯誤；由于存在CO2吸收劑，因此實驗裝置中紅色液滴移動能反映出裝置內O2的含量變化，B錯誤；由于Ⅰ、Ⅱ的錐形瓶中沒有發生任何現象，故可以通過推斷知道Ⅰ、Ⅱ的錐形瓶中沒有進行細胞呼吸，C錯誤；由于酵母菌有氧呼吸產生的CO2量與吸收的O2量相同，因此如果Ⅲ錐形瓶中沒有CO2吸收劑，結果可能會與Ⅰ、Ⅱ錐形瓶的相同，即紅色液滴不移動，D正確。
8．甲、乙、丙三圖都表示細胞呼吸強度與氧氣濃度的關系(呼吸底物為葡萄糖)。據圖分析回答下列問題：
甲　　　　　　乙
丙
(1)圖甲所示細胞的呼吸方式最可能是______，如果呼吸強度不能用CO2的釋放量表示，原因是______________________________________________。
(2)圖乙中B點釋放的CO2來自____________，當氧氣濃度達到M點以后，CO2釋放量不再繼續增加的內因是____________________________________。
(3)圖丙中YZ∶ZX＝4∶1，則有氧呼吸消耗的葡萄糖占總消耗量的____________，圖中無氧呼吸強度降為0時，其對應的氧氣濃度為____________(填圖中字母)。
(4)圖丙中細胞呼吸對有機物中能量的利用率最低的點對應的氧氣濃度是__________。
解析：(1)圖甲中，呼吸強度不受氧氣濃度影響，只可能是無氧呼吸。若呼吸強度不能以CO2的釋放量表示，只可能是該生物的無氧呼吸不產生CO2，分解葡萄糖產生的是乳酸。(2)圖乙中B點氧氣濃度為零，其CO2來源只有無氧呼吸，而無氧呼吸場所是細胞質基質，當氧氣濃度達到M點以后，CO2釋放量不再繼續增加的內因是受呼吸酶的數量限制。(3)圖丙中YZ∶ZX＝4∶1，由圖可知，YZ為無氧呼吸釋放的CO2的量，設為4a，ZX為有氧呼吸釋放的CO2的量，設為a，則有氧呼吸消耗的葡萄糖為1/6a，無氧呼吸消耗的葡萄糖的量為2a，則有氧呼吸消耗的葡萄糖占總消耗的1/6a÷(2a＋1/6a)＝1/13。由圖可知，無氧呼吸強度降為0時，其氧氣濃度是I點。(4)因為無氧呼吸分解有機物不徹底，細胞呼吸對有機物中能量的利用率最低時應該是完全無氧呼吸時，即氧濃度為0時。
答案：(1)無氧呼吸　該生物無氧呼吸不產生CO2　(2)無氧呼吸　呼吸酶的數量有限　(3)1/13　I　(4)0
[能力提升]
9．(2022·遼寧?？?細胞內的磷酸果糖激酶(酶P)催化下列反應：果糖-6-磷酸＋ATP→果糖-1，6-二磷酸＋ADP。這是細胞有氧呼吸第一階段的重要反應。如圖為高、低兩種ATP濃度下酶P與果糖-6-磷酸濃度的關系。下列敘述正確的是(　　)
A．細胞內酶P催化的反應發生在線粒體中
B．一定范圍內，果糖-6-磷酸濃度與酶P活性呈負相關
C．低ATP濃度在一定程度上抑制了酶P的活性
D．酶P活性受到有氧呼吸產物ATP的反饋調節
解析：選D。由題干可知，磷酸果糖激酶(酶P)催化的反應是細胞有氧呼吸第一階段的重要反應，而細胞有氧呼吸第一階段發生在細胞質基質中，因此細胞內酶P催化的反應發生在細胞質基質中，A錯誤；由題圖可知，一定范圍內，果糖-6-磷酸濃度升高，酶P活性升高，二者呈正相關，B錯誤；由題圖可知，相同果糖-6-磷酸濃度下，一定范圍內，低ATP濃度下，酶P的活性更高，說明低ATP濃度促進了酶P的活性，C錯誤；由題圖可知，高ATP濃度下，酶P活性隨果糖-6-磷酸濃度增大而升高至最大值，比低ATP濃度下增速小，所以酶P活性受到有氧呼吸產物ATP的反饋調節，D正確。
10．某科學興趣小組以酵母菌作為實驗材料，以葡萄糖作為能量來源，在一定條件下，通過控制O2濃度的變化，得到了酵母菌進行細胞呼吸時CO2產生速率(Ⅰ)、O2消耗速率(Ⅱ)、酒精產生速率(Ⅲ)隨著時間變化的三條曲線，實驗結果如圖所示，t1時刻Ⅰ、Ⅱ兩條曲線重合，S1、S2、S3、S4分別表示各曲線圍成的面積。該興趣小組還利用乳酸菌作為實驗材料進行了相同的實驗，實驗裝備和條件不變，得到乳酸產生速率(Ⅳ)的曲線。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．在t1時刻，由于O2濃度較高，無氧呼吸消失
B．若改變溫度條件，t1會左移或右移，但是S1和S2的值始終相等
C．若S2∶S3＝2∶1，則S4∶S1＝8∶1時，O～t1時間段有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值為2∶1
D．若曲線Ⅳ和曲線Ⅲ兩者完全重合，則O～t1時間段酵母菌和乳酸菌細胞呼吸消耗的葡萄糖量相等
解析：選D。t1時刻，酒精產生速率為0，Ⅰ、Ⅱ兩條曲線重合，即只進行有氧呼吸，無氧呼吸消失，A正確；若改變溫度條件，酶的活性會升高或降低，t1會左移或右移，O～t1產生的CO2＝S1＋S2＋S3＋S4，無氧呼吸產生的酒精量與無氧呼吸產生的CO2量相同，即無氧呼吸產生的酒精量＝S2＋S3，有氧呼吸消耗的O2量等于有氧呼吸產生的CO2量，即有氧呼吸產生的CO2＝S2＋S4，即無氧呼吸產生的CO2＝S1＋S3，又因為酒精量S2＋S3＝CO2＋S1＋S3，所以S1和S2的值始終相等，B正確；由B項可知，S1＝S2，若S2∶S3＝2∶1、S4∶S1＝8∶1時，則S4∶S2＝8∶1，有氧呼吸產生的CO2＝S2＋S4＝9S2，無氧呼吸產生的CO2＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸產生的CO2∶無氧呼吸產生的CO2＝6∶1，有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖產生6 mol CO2，無氧呼吸消耗1 mol葡萄糖產生2 mol CO2，因此O～t1時間段有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖量的比為2∶1，C正確；乳酸菌進行無氧呼吸消耗1 mol葡萄糖產生2 mol乳酸，酵母菌進行無氧呼吸消耗1 mol葡萄糖產生2 mol酒精，若曲線Ⅳ和曲線Ⅲ兩者完全重合，說明酵母菌和乳酸菌進行無氧呼吸產生乳酸和酒精的速率相等，但酵母菌同時進行有氧呼吸，則O～t1時間段酵母菌細胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌，D錯誤。
11．(多選)(2022·日照市一模)他莫昔芬(Tam)是一種治療乳腺癌的藥物，患者長期使用后藥效降低?？蒲腥藛T測定了初次使用Tam乳腺癌患者的癌細胞(細胞系C)和長期使用Tam乳腺癌患者的癌細胞(細胞系R)在不同Tam濃度下的死亡率(圖1)，以及細胞系C和細胞系R的氧氣消耗速率及葡萄糖攝取速率(圖2)。下列相關敘述正確的是(　　)
圖1
圖2
A．圖1結果表明，長期使用Tam的患者癌細胞對Tam產生了抗藥性
B．由圖2可知，與細胞系C相比，細胞系R的有氧呼吸增強，無氧呼吸減弱
C．長期服用Tam的患者，同時服用抑制有氧呼吸的藥物可以使Tam的效果更好
D．患乳腺癌的大多為女性，由此推測雌激素可能促進乳腺癌細胞生長、抑制其凋亡
解析：選AD。長期使用Tam的患者癌細胞的死亡率下降，說明癌細胞對Tam產生了抗藥性，A正確；從圖2中可以看出細胞系R的氧氣消耗速率降低，說明了其降低了有氧呼吸，增加了無氧呼吸，B錯誤；根據前面的解答，抗藥性的產生是由于無氧呼吸的增強，所以在服用Tam的同時，服用抑制無氧呼吸的藥物，抗癌效果更好，C錯誤；由于患乳腺癌的病人幾乎都是女性，女性產生雌激素較多，因此推測雌激素對乳腺癌細胞生長起促進作用，對乳腺癌細胞的凋亡起抑制作用，D正確。
12．(2022·浙江諸暨市模擬)小鼠體內的脂肪組織可分為白色脂肪組織(WAT)和褐色脂肪組織(BAT)，二者可以相互轉化。WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質以甘油三酯的形式儲存起來。BAT則專門用于分解脂質等以滿足額外的熱量需求。研究人員對兩類脂肪組織進行了相關研究。
(1)圖1是小鼠WAT和BAT細胞結構模式圖，WAT轉化為BAT之后，一方面________數量增加，細胞呼吸產熱增加；另一方面______________________，易于分解產熱，從而使細胞產熱效率提高。
圖1
(2)科研人員利用基因工程獲得了基因缺陷小鼠(KO)。將野生型小鼠(WT)和基因缺陷小鼠(KO)同時暴露在4 ℃冷環境中進行實驗，結果在第6小時KO小鼠全部死亡，而WT小鼠死亡率很低。說明該基因缺陷與小鼠抵御__________環境有關。檢測兩種小鼠在4 ℃冷環境中體內BAT和WAT的數量，計算其比值(BAT/WAT)，結果如圖2，WT組該比值大的原因是______________。
圖2
(3)利用分子生物學技術檢測BAT細胞發現，KO小鼠的線粒體內膜上的一種物質UCP1顯著低于WT小鼠，結合圖3推測，UCP1的化學本質是__________，H＋通過UCP1回流時，有助于細胞呼吸釋放的能量轉化為__________。據此推測KO組小鼠線粒體內ATP產生量________(填“大于”“小于”或“等于”)WT組。
圖3
(4)綜上研究可知，WT組小鼠適應寒冷環境的方式是____________________。
解析：(1)根據題干信息可知：WAT的主要功能是將多余的糖等能源物質以甘油三酯的形式儲存起來，BAT則專門用于分解脂質等以滿足額外的熱量需求；圖中BAT內含有許多小的脂肪滴和線粒體，所以從結構和功能相適應的角度分析，WAT轉化為BAT之后，產熱效率提高的原因一方面是線粒體數量增多，產熱增加；另一方面是脂肪滴變多，體積變小，相對面積增大，易于分解產熱。(2)分析題意可知，將野生型小鼠(WT)和基因缺陷小鼠(KO)同時暴露在4 ℃冷環境中進行實驗，結果在第6小時KO小鼠全部死亡，而WT小鼠死亡率很低，說明該基因缺陷與小鼠抵御寒冷環境有關。結合題意分析圖2，寒冷環境中，WT組小鼠體內的WAT轉化為BAT，使細胞產熱效率提高以抵御寒冷，故WT組BAT/WAT的比值大。(3)分析圖3可知，UCP1位于線粒體內膜上，是運輸H＋的載體，其化學本質為蛋白質。H＋通過UCP1回流時，有助于細胞呼吸釋放的化學能更大比例的轉化為熱能，同時減少ATP的合成，據此推測KO組小鼠UCP1顯著低于WT組小鼠，其線粒體內ATP產生量大于WT組。(4)綜上研究可知，WT組小鼠通過促進WAT轉化為BAT，促進UCP-1基因的表達，使產熱增加，從而使小鼠適應寒冷環境。
答案：(1)線粒體　脂肪滴變多，體積變小，相對面積增大　(2)寒冷　WT組小鼠體內的WAT轉化為BAT　(3)蛋白質　熱能　大于
(4)通過促進WAT轉化為BAT，促進UCP-1基因的表達，使產熱增加，從而使小鼠適應寒冷環境

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