資源簡介

第5章　第3節　第1課時
課時跟蹤　分層訓練
學業考達標練
一、選擇題
1．有氧呼吸是真核生物進行呼吸作用的主要形式，可劃分為三個階段。下列關于真核細胞有氧呼吸三個階段的說法，正確的是(　　)
A．每個階段都發生在生物膜上
B．每個階段均有ATP產生
C．產生CO2的階段有O2的消耗
D．產生ATP的階段有[H]的產生
【解析】　真核細胞有氧呼吸第一階段發生在細胞質基質中，第二階段發生在線粒體基質中，A錯誤；每個階段都能產生ATP，B正確；第二階段產生CO2，反應物是丙酮酸和水，C錯誤；第三階段產生ATP，但會消耗[H]，D錯誤。故選B。
2．下列關于探究酵母菌細胞呼吸方式實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．通過設置有氧和無氧兩組實驗互為對比，易于判斷酵母菌的呼吸方式
B．實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養液濃度等
C．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
D．實驗中將進氣管、排氣管與錐形瓶連接后需要進行氣密性檢查，確保不漏氣
【解析】　通過設置有氧和無氧兩組實驗互為對比，易于判斷酵母菌的呼吸方式，A正確；生物實驗的原則之一是控制單一變量原則，該實驗的自變量是有無氧氣。溫度、pH、培養液濃度等屬于無關變量，所以實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養液濃度等，B正確；有氧呼吸和無氧呼吸都能產生二氧化碳，所以實驗的因變量不能是澄清石灰水是否變渾濁，C錯誤；實驗中需要將進氣管、排氣管與錐形瓶連接后需要進行氣密性檢查，確保不漏氣，保證不受外界氣體的干擾，D正確。故選C。
3．有氧呼吸過程中的CO2產生于(　　)
A．丙酮酸分解時
B．葡萄糖剛要分解時
C．ADP形成ATP時
D．還原氫和氧結合成水時
【解析】　丙酮酸分解時，在這一階段丙酮酸分解產生CO2，A正確；葡萄糖分解的產物是丙酮酸和還原氫，B錯誤；ADP形成ATP時不一定產生二氧化碳，這一過程發生在有氧呼吸三個階段中，C錯誤；還原氫和氧結合成水是有氧呼吸的第三階段，沒有二氧化碳生成，D錯誤。故選A。
4．下圖為“探究酵母菌的細胞呼吸方式”的實驗裝置圖。在正確操作的情況下，下列說法錯誤的是(　　)
A．b、d瓶加入的酵母菌培養液等量且種群密度相同
B．a瓶中裝的是氫氧化鈉溶液，用于除去CO2
C．e瓶中澄清石灰水變渾濁的速度慢于c瓶
D．用酸性重鉻酸鉀溶液檢驗c、e兩瓶中是否含有酒精
【解析】　實驗的單一變量為是否通入空氣，b、d瓶加入的酵母菌培養液等量且種群密度相同，這是對無關變量的控制，A正確；a瓶中裝的是氫氧化鈉溶液，用于除去空氣中的CO2，排除對實驗結果的干擾，B正確；酵母菌有氧呼吸產生的CO2多于無氧呼吸產生的，故e瓶中澄清石灰水變渾濁的速度慢于c瓶，C正確；實驗結束后可以通過在b、d兩瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液檢驗，觀察顏色是否由橙色變成了灰綠色，來檢測是否產生了酒精，D錯誤。故選D。
5．如圖是線粒體結構示意圖，下列相關敘述不正確的是(　　)
A．圖中含有與有氧呼吸有關的酶的部位是②③
B．圖中含有DNA的部位是②
C．有氧呼吸釋放能量最多的一步是在③上進行的
D．③④上所含的蛋白質種類相同
【解析】　線粒體中含有與有氧呼吸有關的酶的部位是內膜和基質，即圖中的②和③，A正確；線粒體中的DNA分布在線粒體的基質中，B正確；線粒體內膜上發生有氧呼吸的第三階段，此階段釋放能量最多，C正確；線粒體外膜和內膜的功能不同，故所含蛋白質的種類不同，D錯誤。故選D。
6．如圖所示為某植物細胞內部分物質的代謝過程，下列相關敘述正確的是(　　)
A．甲、乙兩階段產生[H]的場所都是線粒體
B．a、b兩物質依次是H2O和O2
C．丙階段產生的H2O中的氫最終都來自葡萄糖
D．若葡萄糖進入線粒體，可在酶的作用下，生成CO2和H2O
【解析】　本題考查有氧呼吸過程的三個階段。甲、乙兩階段產生[H]的場所分別是細胞質基質、線粒體基質，A錯誤；a、b兩物質依次是H2O和O2，B正確；丙階段產生的H2O中的氫最終來自葡萄糖和H2O，C錯誤；葡萄糖在細胞質基質中被分解為丙酮酸，所以葡萄糖不能直接進入線粒體，D錯誤。故選B。
7．在真核生物有氧呼吸的下列反應中，不在線粒體中進行的只有(　　)
A．[H]與氧氣生成水
B．C6H12O6分解為丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解為CO2和[H]
D．ADP與磷酸結合生成ATP
【解析】　[H]與氧氣結合生成水，發生在線粒體內膜上，A不符合題意；C6H12O6分解為丙酮酸和[H]，發生在細胞質基質中，B符合題意；丙酮酸分解為CO2和[H]，發生在線粒體基質中，C不符合題意；ADP與磷酸結合生成ATP的場所有細胞質基質、線粒體基質和線粒體內膜，D不符合題意。故選B。
二、非選擇題
8．如圖表示細胞部分結構和功能，據圖回答下列問題：
(1)圖中A是_丙酮酸__，B的利用發生在有氧呼吸的第_二__階段，B的產生部位是_線粒體內膜__。
(2)在有氧呼吸的過程中，[H]是在第_一、二__階段產生的；產生ATP最多的是第_三__階段。
(3)該細胞產生CO2的場所是_線粒體基質__，結合圖示過程，有氧呼吸的總反應式可寫成 C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量　。
【解析】　(1)分析題圖可知，細胞中進行的是有氧呼吸的過程。A為葡萄糖分解后產生的丙酮酸，B為有氧呼吸第二階段與丙酮酸反應的水，該階段發生于線粒體基質。但是水的產生是有氧呼吸第三階段，發生于線粒體內膜。(2)有氧呼吸的一、二兩個階段都可以產生[H]，三個階段都可以產生ATP，但是產生ATP最多的是第三階段。(3)產生CO2的階段是第二階段，發生于線粒體基質。
選擇考提升練
一、選擇題
1．在“酒駕”檢測時，交警可讓司機對填充了吸附有硅膠顆粒的裝置吹氣，若發現硅膠變色達到一定程度，即可證明司機是酒后駕車。以下相關敘述正確的是(　　)
A．硅膠顆粒中含有重鉻酸鉀；硅膠最后的顏色為橙黃色
B．硅膠顆粒中含有重鉻酸鉀；硅膠最后的顏色為灰綠色
C．硅膠顆粒中含有溴麝香草酚藍；硅膠最后的顏色為黃色
D．硅膠顆粒中含有溴麝香草酚藍；硅膠最后的顏色為灰綠色
【解析】　本題主要考查酒精的檢測。“酒駕”檢測時，交警讓司機對填充了吸附有硅膠顆粒的裝置吹氣，目的是檢測其酒精含量，所以硅膠顆粒中應含有酸性環境下的重鉻酸鉀；由于要證明司機是酒后駕車，說明吹出的氣體中含有酒精，所以硅膠最后的顏色為灰綠色，B正確，A、C、D錯誤。故選B。
2．如圖表示真核細胞有氧呼吸的過程，①～③代表場所，甲、乙代表物質。下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖示①、②、③中都有能量產生
B．①、②、③都有膜結構
C．甲表示丙酮酸
D．乙表示[H]
【解析】　有氧呼吸三個階段都能產生能量，A正確；①表示細胞質基質，②表示線粒體基質，③表示線粒體內膜，因此只有③有膜結構，B錯誤；由分析可知，甲、乙分別代表丙酮酸、[H]，C、D正確。故選B。
3．如圖是“探究酵母菌細胞呼吸方式”的實驗裝置。下列說法錯誤的是(　　)
A．裝置甲中NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2
B．裝置乙中瓶Ⅱ封口后應該靜置一段時間再連通瓶Ⅲ
C．若要檢測酒精的產生，裝置乙的瓶Ⅱ中酵母菌的培養時間應適當延長
D．相同實驗時間內，兩組裝置中澄清石灰水渾濁程度相同
【解析】　裝置甲中NaOH溶液的作用是吸收空氣中的CO2，防止干擾實驗結果，A正確；裝置乙中瓶Ⅱ封口后應該靜置一段時間再連通瓶Ⅲ，以消耗掉瓶中的O2，從而保證澄清石灰水變渾濁是無氧呼吸產生的CO2所致，B正確；裝置乙的瓶Ⅱ中酵母菌進行無氧呼吸產生酒精，由于葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應發生顏色變化，故應將瓶Ⅱ中酵母菌的培養時間適當延長，C正確；由于有氧呼吸產生CO2比無氧呼吸快且多，所以相同實驗時間內，裝置甲中澄清石灰水渾濁程度比裝置乙中高，D錯誤。故選D。
4．細胞有氧呼吸產生的[H]與氧結合形成水，2,4－二硝基苯酚(DNP)對該過程沒有影響，但能抑制ATP合成。下列推測DNP的作用正確的是(　　)
A．有氧呼吸第一個階段不會產生ATP，該過程不受DNP影響
B．DNP主要在線粒體基質中發揮作用，因為其形成ATP最多
C．DNP作用于組織細胞時，線粒體內膜上散失的熱能將增加
D．DNP抑制葡萄糖進入紅細胞，進而抑制細胞有氧呼吸過程
【解析】　本題主要考查有氧呼吸的過程。有氧呼吸第一個階段能產生ATP，A錯誤；根據題意可知，DNP主要在線粒體內膜上發揮作用，抑制有氧呼吸第三個階段中ATP的合成，B錯誤；DNP作用于組織細胞時，使線粒體內膜上的酶無法催化形成ATP，結果線粒體內膜上[H]與氧結合生成水時釋放的能量無法轉移到ATP中，而是以熱能的形式散失，故線粒體內膜上散失的熱能將增加，C正確；根據題意，DNP抑制有氧呼吸第三個階段ATP的合成，葡萄糖進入紅細胞是協助擴散，不消耗ATP，故DNP對葡萄糖進入紅細胞過程無影響，D錯誤。故選C。
5．如圖甲是某綠色植物葉肉細胞在晴朗的白天有氧呼吸各階段反應圖解(1～8表示物質或能量)，圖乙是線粒體簡圖，下列敘述不正確的是(　　)
A．所有葉肉細胞都能進行2→3過程
B．3→6過程發生在圖乙的②處
C．大量能量的生成發生在圖乙的③處
D．4和8表示的物質都為水，其來源相同
【解析】　本題主要考查有氧呼吸的過程。2→3表示細胞呼吸的第一個階段，所有活細胞都能進行該過程，A正確；3→6表示有氧呼吸第二個階段，發生在線粒體基質，即圖乙的②處，B正確；大量能量的生成發生在有氧呼吸第三個階段，場所是線粒體內膜，即圖乙的③處，C正確；由分析可知，4和8表示的物質都為水，其來源不同，4來自細胞吸收的水分，而8來自有氧呼吸第三個階段，D錯誤。故選D。
6．研究者將青蛙細胞放在低滲溶液中漲破、離心得到線粒體外膜及膜間隙成分、內膜、線粒體基質等，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．線粒體外膜先破裂是因為外膜面積比內膜小
B．線粒體可在有氧條件下將葡萄糖分解為CO2和水
C．處理線粒體過程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分
D．青蛙進行各項生命活動所需的ATP主要來自線粒體
【解析】　線粒體外膜無折疊，面積小于線粒體內膜，比內膜更早破裂，A正確；線粒體可在有氧條件下將丙酮酸分解為CO2和水，B錯誤；線粒體含有丙酮酸，且線粒體為半自主性細胞器，可合成核酸和蛋白質，故含有核苷酸和氨基酸等成分，C正確；青蛙的生命活動所需能量主要來自有氧呼吸，ATP絕大多數來自線粒體，D正確。故選B。
7．某生物實驗小組為“探究酵母菌細胞呼吸的方式”設計了如圖所示的實驗裝置。實驗中，先向氣球中加入10 mL含酵母菌的培養液，再向氣球中注入一定量的氧氣，扎緊氣球，置于裝有20 ℃溫水的燒杯中。再將整個裝置置于20 ℃的恒溫水浴中，記錄實驗開始30 min后燒杯中液面變化量。下列說法錯誤的是(　　)
A．還應設置一個氣球中加入等量煮沸過的酵母菌培養液的相同裝置作為對照
B．若30 min后液面沒有變化是因為酵母菌只進行了有氧呼吸
C．若酵母菌進行了無氧呼吸，則液面應該下降
D．該裝置還可以用來“探究酵母菌進行無氧呼吸的最適溫度”
【解析】　若酵母菌只進行有氧呼吸，則消耗的氧氣和產生的二氧化碳體積相等，不會引起液面變化；若同時進行了無氧呼吸，則產生的二氧化碳多于消耗的氧氣，氣球體積增大，液面上升。C不正確，故選C。
二、非選擇題
8．如“探究酵母菌細胞的呼吸方式”，請完成下列相關實驗及其分析。
實驗步驟
(1)如圖1，用注射器反復抽取空氣后，夾上彈簧夾備用。
(2)如圖2，吸取25 mL酵母菌培養液，再吸入25 mL圖1錐形瓶中的空氣，夾上彈簧夾，編號A組。_用另一注射器吸取25_mL酵母菌培養液__，夾上彈簧夾，編號B組。
(3)將A、B兩組裝置置于35 ℃的環境中，觀測注射器內氣體體積的變化。一定時間后，在A組氣體體積剛開始變化時停止培養。
(4)從A、B兩組中各取2 mL酵母菌培養液，分別注入兩支潔凈的試管中，編號甲、乙。
①向兩試管中分別滴加0.5 mL_酸性重鉻酸鉀__溶液，并輕輕振蕩，使它們混合均勻，觀察顏色變化：甲試管_不變色__，乙試管_變灰綠色__。
由此說明：酵母菌在無氧條件下呼吸作用產生酒精。
②然后再分別用0.1%溴麝香草酚藍溶液對兩組注射器內氣體進行檢測，A、B組均由藍變綠再變黃。由此說明：酵母菌在有氧條件和無氧條件下都會進行呼吸作用產生CO2。
實驗分析
(5)上述實驗步驟(1)中反復抽取空氣的目的是_使NaOH溶液吸收CO2，去除錐形瓶內空氣中的CO2以保證A組吸取氣體時，吸取的氣體主要是O2__。
(6)上述實驗步驟(3)中在A組氣體體積變化前停止培養的原因是_防止A組酵母菌進行無氧呼吸__。
實驗結論：酵母菌既能進行有氧呼吸也能進行無氧呼吸。
【解析】　NaOH溶液的作用是吸收空氣中的CO2；反復抽氣后，錐形瓶中不再含有CO2氣體，為A組提供了不含CO2的有氧環境。自變量是氧氣；實驗中A組吸入圖1裝置內氣體(有氧)，B組不吸入圖1裝置內氣體(無氧)。呼吸作用的產物種類(酒精或CO2)。①酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發生反應，變成灰綠色；②CO2的檢測：CO2使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃(或CO2使澄清石灰水變渾濁)。酵母菌有氧呼吸時吸收O2量和釋放CO2量相等，所以裝置內氣體體積不變。酵母菌無氧呼吸時不吸收氣體，卻釋放CO2，裝置內氣體體積增大。
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第5章　細胞的能量供應和利用
第3節　細胞呼吸的原理和應用
第1課時　細胞呼吸的方式和有氧呼吸
課標要求 核心素養
1.通過探究酵母菌的呼吸方式，說出細胞呼吸的類型。
2．描述線粒體適于進行有氧呼吸的結構，說明有氧呼吸過程中物質與能量的變化。 1.生命觀念：描述細胞呼吸過程中物質和能量變化，形成物質與能量觀；線粒體結構與其功能相適應，形成結構與功能觀。
2．科學思維：歸納與概括有氧呼吸三個階段，理解細胞呼吸實質。
3．科學探究：通過探究酵母菌細胞呼吸的方式，學習控制自變量、觀察和檢測因變量，認識對比實驗。
必備知識　自主梳理
?細胞呼吸的方式
1．呼吸作用的實質是細胞內的有機物_________，并__________，因此也叫細胞呼吸。
2．探究酵母菌細胞呼吸的方式
(1)實驗原理
酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存，屬于______________。
氧化分解
釋放能量
兼性厭氧菌
(2)實驗步驟
①配制酵母菌培養液：酵母菌＋質量分數為5%的_____________。
②安裝實驗裝置：
葡萄糖溶液
③酵母菌細胞呼吸產物檢測：
a．檢測CO2的產生：用澄清石灰水或____________________。
b．檢測酒精的產生：從A、B錐形瓶各取2 mL酵母菌培養液的濾液，分別注入編號為1、2的兩支試管中→分別滴加0.5 mL溶有0.1 g ____________的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液的顏色變化。
溴麝香草酚藍溶液
重鉻酸鉀
(3)實驗現象
條件 澄清石灰水的變化/出現變化的速度 重鉻酸鉀—濃硫酸溶液的變化
甲組(有氧) 變渾濁程度_____/快 1號試管：無顏色變化
乙組(無氧) 變渾濁程度_____/慢 2號試管：______________
高
低
出現灰綠色
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)細胞呼吸產物
①有氧條件：產生____________。
②無氧條件：產生____________________。
大量CO2
酒精和少量CO2
A裝置中用氣泵間歇性地通入空氣的目的是什么？
提示：保證酵母菌有充足的氧氣，以進行有氧呼吸。
?有氧呼吸
1．主要場所——__________
(1)結構
①為線粒體外膜。
②為______：由內膜向內折疊形成，使內膜的面積大大增加。
③為______________。
(2)特點
______________中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。
2．總反應式
________________________________________________________。
線粒體
嵴
線粒體基質
內膜和基質
3．過程
4．能量轉化
(1)
(2)能量轉化效率：葡萄糖有氧分解時，能量轉化效率為(977.28/2 870) ×100%≈34.05%，還有約65.95%的能量以熱能的形式散失。
5．有氧呼吸概念：指細胞在______的參與下，通過__________的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生____________和水，釋放________，生成大量__________的過程。
氧
多種酶
二氧化碳
能量
ATP
(1)配制酵母菌培養液時，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鮮食用酵母。(　 　)
(2)如果產生的氣體使澄清的石灰水變渾濁，則酵母菌進行有氧呼吸。(　 　)
(3)橙色的重鉻酸鉀溶液在堿性條件下遇酒精變為灰綠色。(　 　)
(4)將酵母菌的培養時間適當延長以耗盡溶液中的葡萄糖，這將更有利于酒精的檢測。(　 　)
(5)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物質。(　 　)
(6)真核細胞都進行有氧呼吸。(　 　)
×
×
×
√
×
×
(7)沒有線粒體的細胞一定不能進行有氧呼吸。(　 　)
(8)有氧呼吸的實質是葡萄糖在線粒體中徹底氧化分解，并且釋放大量能量的過程。(　 　)
×
×
【解析】　(1)配制酵母菌培養液時，葡萄糖溶液煮沸并冷卻后再加入酵母，目的是防止高溫殺死酵母菌。(2)酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都能產生二氧化碳，都能使澄清的石灰水變渾濁。(3)重鉻酸鉀可檢測酒精的存在，在酸性條件下與酒精反應呈灰綠色。(5)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物質，但不是唯一的物質。(6)真核細胞中哺乳動物成熟的紅細胞只能進行無氧呼吸。(7)線粒體不是進行有氧呼吸必需的結構，如藍細菌(原核生物)無線粒體，但能進行有氧呼吸。(8)葡萄糖不能在線粒體中氧化分解，需要在細胞質基質中分解為丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能進入線粒體中進一步分解。
合作探究　能力提升
●情境解讀
實驗情境：如圖甲組、乙組是探究酵母菌細胞呼吸產物的裝置，據圖分析回答下列問題。
任務一：分析酵母菌細胞呼吸方式的探究實驗
●問題探究
1．為什么葡萄糖溶液需要煮沸并等冷卻再加入？
提示：①煮沸：滅菌、除去葡萄糖溶液中的氧氣。②冷卻：避免高溫殺死酵母菌。
2．甲組裝置中NaOH溶液的作用是什么？
提示：吸收空氣中的CO2，排除空氣中CO2的干擾，保證使澄清石灰水變渾濁的CO2是由酵母菌有氧呼吸產生的。
3．B瓶為什么要封口一段時間，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？
提示：讓酵母菌耗盡瓶內O2，造成無氧環境，確保產物是由酵母菌無氧呼吸產生的。
4．A裝置中用氣泵間歇性地通入空氣的目的是什么？
提示：保證酵母菌有充足的氧氣，以進行有氧呼吸。
●典例剖析
如圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的實驗裝置，有關敘述正確的是(　　)
A．該實驗需設置有氧和無氧兩種條件的對比實驗，其中乙組作為對照組
B．若向B瓶和D瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液，則E瓶內的溶液會變黃
C．可根據溴麝香草酚藍溶液變黃的時間長短，來檢測CO2的產生速率
D．若C瓶和E瓶中溶液都變渾濁，不能據此判斷酵母菌的呼吸方式
【解析】　該實驗中的兩套裝置相互對比，即兩組均為實驗組，兩組實驗組相互對照共同探究酵母菌的呼吸方式，A錯誤；重鉻酸鉀用于檢測酒精，D瓶中由于缺乏O2而進行無氧呼吸產生酒精，而B中因為有O2而進行有氧呼吸，不能產生酒精，所以D瓶內的溶液會變成灰綠色，B錯誤；溴麝香草酚藍溶液用于檢測CO2，產生CO2的速度越快則顏色變化越快，溴麝香草酚藍溶液變黃所需的時間越短，所以可以根據液體變黃的時間長短檢測CO2的產生速率，C正確；有氧呼吸和無氧呼吸雖然均可以產生CO2，但有氧呼吸產二氧化碳的速率快，因此，根據C瓶和E瓶中溶液變渾濁程度，能判斷酵母菌的呼吸方式，D錯誤。故選C。
1．下列關于探究酵母菌細胞呼吸方式實驗的分析，錯誤的是(　　)
A．實驗過程中氧是引起酵母菌呼吸方式不同的外界因素
B．在有氧和無氧條件下培養酵母菌的培養液溫度都有所升高
C．培養液中葡萄糖濃度過高會影響酵母菌的生長和繁殖
D．酵母菌細胞呼吸的產物都能用酸性重鉻酸鉀溶液鑒定
【解析】　該實驗的自變量是有無氧氣，無氧情況下，酵母菌進行無氧呼吸，有氧條件下，酵母菌進行有氧呼吸，故實驗過程中氧是引起酵母菌呼吸方式不同的外界因素，A正確；有氧呼吸和無氧呼吸均可釋放熱能，故培養酵母菌的培養液溫度都有所升高，B正確；培養液中葡萄糖濃度過高會導致酵母菌細胞失水，進而影響酵母菌的生長和繁殖，C正確；酵母菌細胞無氧呼吸的產物：酒精，能用酸性重鉻酸鉀溶液鑒定，有氧呼吸產物不能用其鑒定，D錯誤。故選D。
●歸納提升
1．實驗設計的自變量和因變量
項目 有氧呼吸 無氧呼吸
變量控制 ①通入空氣，保證O2充足
②將空氣先通入NaOH溶液中，以除去CO2 先將錐形瓶內的O2消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，排除有氧呼吸的干擾
自變量 O2的有無
因變量 酵母菌的呼吸產物，即產生CO2的多少，酒精的有無
無關變量 溫度、營養物質的濃度和總量等
2.對照實驗和對比實驗
實驗類型 比較項目
對照組 實驗組 實驗結論 舉例
對照實驗 有 有 一般是一個 探究淀粉酶的專一性
對比實驗 無 有 出現多個結論 探究酵母菌細胞的呼吸方式
*對比實驗和對照實驗不同
(1)對比實驗一定是對照實驗，因為它符合單一變量原則。
(2)對照實驗不一定是對比實驗，因為它還可能是對照組與單個實驗組之間的對照。
(3)對比實驗指設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究各種因素與實驗對象的關系，所以對比實驗中均為實驗組。
3．酵母菌呼吸方式探究實驗的注意事項
(1)進行實驗前必須檢驗裝置的氣密性，否則會因細胞呼吸產生的CO2不能全部通入澄清的石灰水中導致實驗失敗。
(2)乙組B瓶應封口放置一段時間，待瓶內的O2消耗完后再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。
(3)酒精檢測時，是將酸性重鉻酸鉀溶液滴加至取出的部分酵母菌培養液濾液中，不是滴加至全部的酵母菌培養液濾液中。
(4)酸性重鉻酸鉀溶液也能與葡萄糖反應產生灰綠色。為避免培養液中剩余的葡萄糖干擾酸性重鉻酸鉀對酒精的檢測，應確定葡萄糖充分消耗殆盡。
●情境解讀
資料分析：
資料1　科學家提取了新鮮的動物肝臟組織，研磨離心后獲取了細胞質基質(作為A組)和線粒體(作為B組)以及細胞勻漿(其中既有細胞質基質又有線粒體，作為C組)。分別向三組材料中加入等量的葡萄糖，檢測葡萄糖的含量的變化，實驗結果如圖：
任務二：分析有氧呼吸
資料2　細胞質基質中的一種小分子物質—NAD＋(氧化型輔酶Ⅰ)。它實際上是電子和氫離子的載體，能夠與葡萄糖氧化過程中脫下來的氫離子和電子結合，形成NADH(還原型輔酶Ⅰ)。NADH在后續的反應中還會解離出電子和氫離子，使得電子和氫離子能夠繼續用于后續的反應。而NAD＋則可以重新結合新的電子和氫離子。由于NADH攜帶了電子和氫離子，因此具有較強的還原性，通常可以把它簡化為[H]。
資料3　有氧呼吸第二階段圖解：
資料4　有氧呼吸第三階段是[H]和O2參與反應，產生大量ATP，場所為線粒體內膜。經檢測線粒體內膜兩側有H＋濃度差，若利用藥物破壞這種濃度差，可以使線粒體產生大量熱量，也消耗氧氣，但不生成ATP。
●問題探究
1．據圖分析有氧呼吸的場所在哪里？
提示：葡萄糖可以在細胞質基質中分解，而不能在線粒體中直接分解。先在細胞質基質中完成葡萄糖的初步分解，之后在線粒體中完成剩下的部分。
2．根據資料2，完善下面有氧呼吸第一階段圖解：
提示：NADH　ATP　丙酮酸
3．結合資料3，完善有氧呼吸第二階段的簡化圖解：
提示：H2O　CO2
4．結合資料4，分析O2的消耗和ATP的生成是否是同一個化學反應？
提示：上述資料說明O2的消耗和ATP的生成是兩個過程，H＋濃度可能起到將兩個過程連接起來的作用。
●典例剖析
如圖表示綠色植物細胞內部分物質的轉化過程，以下有關敘述正確的是(　　)
A．①②分別表示H2O、O2
B．圖中產生[H]的場所都是線粒體
C．用18O標記葡萄糖，則在產生的水中能檢測到放射性
D．圖示過程只能在有光的條件下進行
【解析】　有氧呼吸第二階段丙酮酸和水反應生成二氧化碳和[H]，故物質①是H2O，有氧呼吸第三階段氧氣和[H]反應生成水，故物質②是O2，A正確；有氧呼吸第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，第二階段是丙酮酸和水反應生成二氧化碳和[H]，因此產生[H]的場所是細胞質基質和線粒體，B錯誤；根據有氧呼吸第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，含18O的葡萄糖中的18O進入了丙酮酸中，再根據第二階段是丙酮酸和水反應生成二氧化碳和[H]，含18O的丙酮酸中的18O進入了二氧化碳中，即18O轉移的途徑是：葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳，產物水中不會檢測到18O，C錯誤；植物細胞的有氧呼吸作用不需要光照，有光、無光均可進行，D錯誤。故選A。
2．如圖為線粒體的結構示意圖，下列敘述正確的是(　　)
A．③是內膜向內折疊形成的基粒，為酶提供了附著位點
B．②處產生CO2和[H]，③處消耗O2和[H]
C．②處有分解葡萄糖和丙酮酸的酶
D．①②③處均能合成ATP
【解析】　本題考查線粒體的結構與有氧呼吸。③是內膜向內折疊形成的嵴，增加了內膜面積，為酶提供了更多的附著位點，A錯誤；②處為線粒體基質，該處發生有氧呼吸的第二個階段，此處產生CO2和[H]，③處為線粒體內膜，其上進行有氧呼吸的第三個階段，消耗O2和[H]，B正確；②處為線粒體基質，有分解丙酮酸的酶，分解葡萄糖的酶在細胞質基質中，C錯誤；①為線粒體外膜，該處沒有ATP產生，②③處分別進行有氧呼吸的第二、三個階段，均能合成ATP，D錯誤。故選B。
●歸納提升
1．有氧呼吸過程中[H]和ATP的來源、去向分析
比較 來源 去向
[H] C6H12O6和H2O 與O2結合生成H2O
ATP 三個階段都產生 用于各項生命活動
(1)ATP是有氧呼吸三個階段的共同產物，第三階段生成的ATP最多。
(2)[H]是有氧呼吸第一和第二階段的產物，第二階段生成的[H]多。
2．細胞呼吸過程中的幾個易錯點
(1)有氧呼吸的反應式中箭頭不能寫成等號，能量不能寫成ATP。
(2)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物質，但不是唯一的物質。
(3)[H]是一種十分簡化的表示方式，這一過程實際上是氧化型輔酶Ⅰ(NAD＋)轉化成還原型輔酶Ⅰ(NADH)。
(4)有氧呼吸的三個階段都需要不同的酶來催化。
(5)原核生物沒有線粒體，但是也可進行有氧呼吸，場所是細胞質基質和細胞膜。
(6)產生CO2的不只是有氧呼吸，酒精發酵過程中也有CO2的產生。
(7)有氧呼吸過程中產生的水和反應物中的水其來源和去向不同，所以不是同一分子的水。
課堂達標　鞏固訓練
1．下列有關“探究酵母菌的呼吸方式”實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．二氧化碳可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃
B．實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養液濃度等
C．可通過觀察澄清石灰水是否變渾濁來判斷酵母菌的呼吸方式
D．實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2
【解析】　二氧化碳可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃，因此可以用溴麝香草酚藍溶液檢測二氧化碳，A正確；實驗要遵循單一變量原則，溫度、pH、培養液濃度等無關變量要控制好，B正確；酵母菌無氧呼吸和有氧呼吸都能產生二氧化碳，因此不能通過觀察澄清石灰水是否變渾濁來判斷酵母菌的呼吸方式，C錯誤；實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2，D正確。故選C。
2．用含18O的葡萄糖追蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O的轉移途徑是(　　)
A．葡萄糖→丙酮酸→H2O B．葡萄糖→丙酮酸→O2
C．葡萄糖→O2→H2O D．葡萄糖→丙酮酸→CO2
【解析】　在有氧呼吸的第一階段，葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，含18O的葡萄糖中的18O到了丙酮酸中；在有氧呼吸的第二階段，丙酮酸和H2O反應生成CO2和[H]，含18O的丙酮酸中的18O到了CO2中，即葡萄糖中18O的轉移途徑是葡萄糖→丙酮酸→CO2，D正確。故選D。
3．為揭示有氧呼吸過程中相關的生化反應途徑，科學家經歷了復雜的探索。
請回答問題：
(1)科學家用鴿子的飛行肌作為研究材料，因為飛行肌細胞呼吸速率較高，適合用于研究氧化分解過程。葡萄糖在細胞質基質中經過糖酵解(有氧呼吸第一階段)產生的_________進入線粒體，最終分解為_______和水，釋放大量能量，為肌細胞供能。
(2)20世紀30年代，科學家分別發現線粒體內存在兩個反應過程，表示如下(字母代表不同中間產物)。
過程1：A→B→C→D→E
過程2：E→F→G→H
丙酮酸
CO2
兩個反應過程存在什么關系呢？科學家利用丙二酸(抑制E→F過程)和中間產物F進行實驗，結果如下圖所示。
根據實驗結果分析，過程1與過程2最可能連成_______(線形、環形)代謝途徑，理由是_____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
環形
證據1：第3組和第1組相比，注射物質F，使過程1中的A和C增加，說明過程2可促進過程1。證據2：第3組和第2組相比，注射丙二酸，抑制了E→F的過程，導致E物質積累，支持環形代謝途徑的假設
(3)現代生物學技術為研究代謝過程提供了更直接的手段。例如，科學家曾用_____________法追蹤各種有氧呼吸中間產物轉化的詳細過程。
(4)有氧呼吸生化反應途徑的揭示過程，給你帶來的關于科學研究的啟示有________________________________________________________ _________________________________________________________________________。
同位素標記
技術促進科學發展、科學研究注重實驗證據等(可從科學研究需要合理選材、巧妙設計、充分論證和善用技術等方面作答，答案合理即可)
【解析】　葡萄糖在細胞質基質中經過糖酵解(有氧呼吸第一階段)產生的丙酮酸進入線粒體，最終分解為CO2和水，釋放大量能量，為肌細胞供能。依實驗結果可推測過程1與過程2最可能連成環形代謝途徑，理由：第3組和第1組相比，注射物質F，使過程1中的A和C增加，說明過程2可促進過程1；第3組和第2組相比，注射丙二酸，抑制了E→F的過程，導致E物質積累，支持環形代謝途徑的假設。現代生物學技術為研究代謝過程提供了更直接的手段。例如，科學家曾用同位素標記法追蹤各種有氧呼吸中間產物轉化的詳細過程。
課時小結

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