微专题11 影响细胞呼吸的因素及相关的实验探究-【高考领航】2025年高考生物一轮复习微专题速练

微专题11　影响细胞呼吸的因素及相关的实验探究 1．呼吸跃变是指某些肉质果实成熟过程中呼吸速率急剧升高的现象。果实发生呼吸跃变后即进入衰老阶段。香蕉、番茄、芒果等果实均具有呼吸跃变，称为呼吸跃变型果实。柑橘、柠檬等果实不具有呼吸跃变，称为非呼吸跃变型果实。下列有关叙述错误的是(　　) A．低温可使呼吸跃变型果实的呼吸跃变延迟 B．呼吸跃变型果实比非呼吸跃变型果实更不耐储存 C．非呼吸跃变型果实的成熟过程不受氧气浓度影响 D．乙烯利可促使呼吸跃变型果实的呼吸跃变提前 2．芒果果实成熟到一定程度时，细胞呼吸突然增强至原来的35倍左右，而后又突然减弱，随后果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是(　　) A．细胞呼吸时，葡萄糖在线粒体中被分解 B．细胞呼吸增强时，果实内乳酸含量上升 C．细胞呼吸减弱时，第一阶段产生的CO2减少 D．低O2或高CO2处理，有利于芒果的储藏 3．短道速滑运动员在冬奥会前常会到缺氧的高原进行训练，以期提高运动成绩。如表为优秀女子短道速滑运动员在高原训练前后机体某些检测数据的变化情况： 分类 最大摄氧 量(L/min) 运动后血 液中乳酸 含量(mmol/L) 血清肌酸 激酶(U/L) 高原训练前 2.67 12.3 163.2 高原训练后 2.88 8.2 309.2 注：肌酸激酶，催化磷酸肌酸形成ATP，存在于细胞质和线粒体中。 据表分析，下列说法正确的是(　　) A．高原训练过程中所需的能量主要由乳酸分解产生 B．高原训练时丙酮酸不彻底氧化分解会导致[H]积累 C．缺氧可能会增加细胞膜通透性从而使血清肌酸激酶含量增加 D．高原训练时运动员骨骼肌产生的CO2可由无氧呼吸产生 4．粮食储备在古代是基本国策，有关仓窖的法令渊源久远。唐《仓库令》记载，租粮受纳入仓的程序和规定中，“皆令干净”为首要要求；出仓时“每出一屋一窖尽”，意思是必须出尽一窖才能打开动用下一个仓窖的粮食。下列叙述错误的是(　　) A．入仓时晒“干”粮食，降低了种子中自由水含量 B．入仓时粮仓和粮食“净”可减少虫害滋生 C．仓库密闭是为了防止种子进行呼吸作用 D．出仓时避免多次开启仓窖可减少粮食变质腐烂 5．某实验小组为探究酵母菌的呼吸方式，做了以下两组实验：用注射器A缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，再吸入25 mL无菌氧气，密封；用注射器B缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，密封。将两注射器置于25 ℃的水浴锅中保温一段时间，以下说法错误的是(　　) A．当观察到注射器A中的总体积大于50 mL时，说明酵母菌进行了无氧呼吸 B．取注射器B中的适量液体，滴加少量酸性重铬酸钾溶液，溶液颜色由橙色变为灰绿色 C．将注射器A中的气体通入溴麝香草酚蓝溶液中，可观察到溶液颜色由蓝变绿再变黄 D．当注射器A、B中的总体积均为50 mL时，两注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量相同 6．如图表示气温多变的一天中外界O2浓度的变化与马铃薯块茎的CO2释放情况，下列叙述错误的是(　　) ①ab段下降可能是低温抑制了有氧呼吸相关酶的活性　②bc段细胞呼吸增强主要原因是O2浓度升高　③a点时马铃薯块茎吸收O2的体积几乎等于放出CO2的体积　④马铃薯块茎中各种酶发挥作用时所需条件一定相同　⑤b点时马铃薯块茎细胞中产生CO2的场所可能有细胞质基质和线粒体 A．①③　　　　　　 B．②⑤ C．③④ D．④⑤ 7．2-脱氧葡萄糖(2-DG)被证明对多种肿瘤细胞有抑制作用，可抑制肿瘤细胞内的无氧呼吸过程，降低细胞内的ATP含量，抑制肿瘤细胞生长，作用机制如图所示，己糖激酶通过催化磷酸化反应完成图中物质的转化。下列相关叙述错误的是(　　) A．己糖激酶可催化两种六碳糖完成磷酸化过程，磷酸化后的物质去向不同 B．2-DG-P在肿瘤细胞内的大量积累可能是抑制肿瘤细胞无氧呼吸进行的原因 C．2-脱氧葡萄糖可能抑制无氧呼吸两个阶段ATP的产生 D．2-脱氧葡萄糖不能作为无氧呼吸的底物，若提供6-磷酸葡萄糖则可完成细胞呼吸过程 8．某实验小组以小麦耐旱品种Longchun16和不耐旱品种98SN146的种子为材料进行相关实验，播种后，待幼苗长到7 d龄时，洗净根部，吸干表面水分，移入相同浓度的PEG溶液中进行根部干旱胁迫处理，温度、光照等条件相同且适宜，所得结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．在小麦叶肉细胞进行呼吸作用的过程中，线粒体基质中不能消耗水 B．由图可知，植物体的含水量可影响呼吸速率，不会影响光合速率 C．在上述实验时间内，Longchun16的总呼吸速率的变化与相对含水量的变化趋势相似 D．随PEG溶液浓度的升高，抗旱小麦品种的总呼吸速率高于不抗旱品种的 9．(不定项)生物学知识在生产、生活中有广泛的应用。下列做法符合生物学原理的是(　　) A．玉米和大豆间行种植，既可以充分利用光能，又有利于CO2的供应 B．移栽花卉或树苗时保留部分幼叶，既可以减少水分蒸发，又可以提高树苗成活率 C．多雨季节农田及时排涝，可以减少或避免无氧呼吸产物对植物根的伤害 D．收获的小麦及时晒干，使小麦无法进行呼吸作用，以延长其储藏时间 10．(不定项)科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果发现，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低。为验证上述实验结果，某同学设计如下方案： ①取两个成熟程度相似、大小相同的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。 ②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。 ③记录实验数据并计算CO2生成速率。 根据上述方案分析，该方案(　　) A．设计完善，无不足 B．缺少对照实验 C．未能控制单一变量 D．样本数量过少且未重复实验 11．人体细胞有时会处于低氧环境。适度低氧下细胞可正常存活，严重低氧可导致细胞死亡。以PCl2细胞系为材料，研究了低氧影响细胞存活的机制。 (1)在人体细胞呼吸过程中，O2参与反应的场所是____________。 (2)当细胞中O2含量低时，线粒体通过电子传递链产生更多活性氧，活性氧积累过多会损伤大分子和细胞器。分别用常氧(20%O2)、适度低氧(10%O2)和严重低氧(0.3%O2)处理PCl2细胞，24 h后检测线粒体自噬水平，结果如图1。用线粒体自噬抑制剂3-MA处理PCl2细胞，检测细胞活性氧含量，结果如图2。 　 图1　　　　　　图2 图3 ①损伤的线粒体可通过线粒体自噬途径，被细胞中的________(结构)降解。 ②图1、图2结果表明：适度低氧可_____________________。 (3)研究表明，上调BINP3基因的表达可促进线粒体自噬。检测不同氧气浓度下BINP3基因表达情况，结果如图3。综合上述信息，解释适度低氧下细胞可正常存活、严重低氧导致细胞死亡的原因：_________________________________ _______________________________________________________________。 12．为研究温度的变化对贮藏器官呼吸作用的影响，研究人员以马铃薯块茎为材料，进行了如下实验： 实验一：将两组相同的马铃薯块茎，分别置于低温(4 ℃)和室温(22 ℃)条件下贮藏10天，发现低温组块茎中淀粉酶含量显著高于室温组。 实验二：将马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃后，再回到20 ℃环境中，测定CO2的释放速率的变化，结果如图所示。回答下列问题： (1)当马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃环境中，CO2的释放速率下降，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)当马铃薯块茎重新移回到20 ℃环境中，与之前20 ℃环境相比，CO2的释放速率明显升高。综合上述实验，合理的解释是____________________________。 (3)某小组想重复实验一，但他们在比较两组块茎中淀粉酶含量大小时遇到了困难。若提供淀粉、碘液等试剂，请帮助他们设计出比较两组块茎中淀粉酶含量大小的实验思路：_________________________________________________。 (只需写出思路即可，不需预测结果) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微专题11　影响细胞呼吸的因素 及相关的实验探究 1．C　低温可以使与呼吸有关的酶活性降低，会导致呼吸速率下降，所以低温可使呼吸跃变型果实的呼吸跃变延迟，A正确；呼吸跃变型果实在发生呼吸跃变后即进入衰老阶段，而非呼吸跃变型果实不具有呼吸跃变，所以呼吸跃变型果实比非呼吸跃变型果实更不耐储存，B正确；非呼吸跃变型果实只是不具有呼吸跃变，但果实成熟过程也与细胞呼吸有关，而氧气浓度会影响细胞的呼吸速率，故非呼吸跃变型果实的成熟过程受氧气浓度影响，C错误；乙烯利能促进果实成熟，所以乙烯利可促使呼吸跃变型果实的呼吸跃变提前，D正确。 2．D　细胞呼吸时，葡萄糖在细胞质基质中被分解，A错误；芒果果实细胞无氧呼吸产生的是酒精和CO2，不是乳酸，有氧呼吸产生的是水和CO2，B错误；细胞呼吸第一阶段不产生CO2，第二阶段才产生CO2，C错误；低O2或高CO2处理，能降低呼吸速率，减少有机物的消耗，有利于芒果的储藏，D正确。 3．C　高原训练过程中所需的能量主要由有机物分解产生的ATP提供，而不是由乳酸分解产生，A错误；无氧呼吸时，第一阶段产生的丙酮酸在第二阶段与[H]反应，所以[H]不会积累，B错误；由表可知，高原训练会使血清肌酸激酶含量增加，而正常的肌酸激酶存在于细胞质和线粒体中，因此缺氧可能会增加细胞膜的通透性，使肌酸激酶转移到血清中，C正确；人体无氧呼吸不产生CO2，D错误。 4．C　入仓时晒“干”粮食，降低了种子中自由水含量，此时细胞代谢减弱，种子抗逆能力会增强，以便于更好的储存粮食，A正确；入仓时粮仓和粮食“净”不利于害虫的生存，可减少虫害滋生，B正确；仓库密闭是为了降低种子的有氧呼吸作用，C错误；出仓时避免多次开启仓窖可减少种子的呼吸作用，防止粮食变质腐烂，D正确。 5．D　当观察到注射器A中的总体积大于50 mL时，说明酵母菌细胞呼吸产生的二氧化碳量多于消耗的氧气量，因此可以说明酵母菌进行了无氧呼吸，A正确；注射器B中酵母菌进行的是无氧呼吸，酵母菌无氧呼吸会产生酒精，酒精可用酸性重铬酸钾溶液检测，溶液颜色由橙色变为灰绿色，B正确；注射器A中酵母菌细胞呼吸会产生二氧化碳，二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄，C正确；当注射器A、B中的总体积均为50 mL时，注射器A中酵母菌进行的是有氧呼吸，注射器B中的酵母菌进行的是无氧呼吸，无法确定A中反应进行的时间，即无法确定A中消耗的葡萄糖量，B中则为定值，故两者消耗葡萄糖的量不一定不同，D错误。 6．D　马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生乳酸，有氧呼吸产生CO2，即只有有氧呼吸产生CO2，因此曲线ab段下降的原因可能是低温抑制了细胞的有氧呼吸，①正确；bc段细胞呼吸增强的主要原因是O2浓度增加，导致有氧呼吸增强，所以产生的CO2增多，②正确；由于马铃薯块茎细胞只有有氧呼吸产生CO2，而有氧呼吸过程中消耗的O2量与产生的CO2量相等，所以a点时马铃薯块茎吸收O2的体积几乎等于放出CO2的体积，③正确；马铃薯块茎中各种酶发挥作用时所需条件不一定相同，④错误；马铃薯块茎细胞中产生CO2的场所只有线粒体，⑤错误。综上所述，D符合题意。 7．C　己糖激酶可催化2-脱氧葡萄糖(2-DG)和葡萄糖两种六碳糖，完成磷酸化过程，生成2-DG-P和6-磷酸葡萄糖，6-磷酸葡萄糖转变为丙酮酸，A正确；葡萄糖转变为丙酮酸为细胞呼吸的第一步反应，2-DG-P在肿瘤细胞内的大量积累可能是抑制肿瘤细胞无氧呼吸进行的原因，B正确；无氧呼吸只有第一阶段产生ATP，C错误；2-脱氧葡萄糖不能转化为丙酮酸，不能作为无氧呼吸的底物，若提供6-磷酸葡萄糖则可转化为丙酮酸，完成细胞呼吸过程，D正确。 8．C　有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中，丙酮酸和水生成CO2和[H]，显然线粒体基质中消耗水，A错误；由实验结果可知，植物体的含水量可影响呼吸速率，水作为光合作用的原料，含水量的变化应该会影响光合速率，B错误；由实验结果可知，随着干旱胁迫时间的变化，Longchun16的总呼吸速率的变化与相对含水量的变化趋势相似，C正确；本实验的自变量为用相同浓度的PEG溶液处理不同时间，无法推测不同浓度PEG溶液的相关实验结果，D错误。 9．ABC　玉米植株较高，大豆植株较矮，二者间行种植，既可以充分利用光能，又有利于CO2的供应，A符合题意；移栽花卉或树苗时保留部分幼叶，可进行部分光合作用，去掉了大的叶片可以减少水分蒸发，又可以提高树苗成活率，B符合题意；多雨季节农田及时排涝，可以减少或避免无氧呼吸产物对植物根的伤害，C符合题意；收获的小麦及时晒干，使小麦呼吸作用大大降低，以延长其储藏时间，D不符合题意。 10．D　该同学取两个成熟程度相似、大小相同的蓝莓果实，样本数量过少且未重复实验，可能因为个体差异具有偶然性降低实验的可信度，A不符合题意，D符合题意；该同学的实验方案设置不同温度处理的甲和乙两组，为相互对照实验，B不符合题意；该实验方案中，除自变量温度的差异以外，其他变量如果实成熟度、大小和容器容积等均为无关变量，都应控制为相同，因此该实验方案是控制了单一变量的，C不符合题意。 11．解析：(1)有氧呼吸第三阶段：在线粒体内膜上，[H]和O2结合，形成水和大量能量。(2)①溶酶体中含有多种水解酶，由分析知，损伤的线粒体可通过线粒体自噬途径，被细胞中的溶酶体降解。②图1中适度低氧(10%O2)情况下线粒体自噬水平相对值升高，严重低氧(0.3%O2)情况下线粒体自噬水平相对值下降，图2用线粒体自噬抑制剂3-MA处理PCl2细胞，检测细胞活性氧含量结果，适度低氧(10%O2)情况下实验组与对照组相差最多，说明适度低氧可以激活线粒体自噬来清除活性氧。(3)上调BINP3基因的表达可促进线粒体自噬。由题图可知，适度低氧上调BINP3基因的表达，使BINP3蛋白增加，促进了线粒体自噬以清除细胞中的活性氧，活性氧处于正常水平，细胞可正常存活。严重低氧上调BINP3基因的表达(转录)，可能由于严重低氧下BINP3蛋白降解加快，使BINP3蛋白在增加后很快下降。严重低氧下BINP3蛋白的增加促进了线粒体自噬，但还不足以清除细胞中的活性氧，活性氧在细胞中积累，最终导致细胞死亡。 答案：(1)线粒体内膜　(2)①溶酶体　②激活线粒体自噬来清除活性氧　(3)适度低氧上调BINP3基因的表达，使BINP3蛋白增加，促进了线粒体自噬以清除细胞中的活性氧，活性氧处于正常水平，细胞可正常存活。严重低氧上调BINP3基因的表达(转录)，可能由于严重低氧下BINP3蛋白降解加快，使BINP3蛋白在增加后很快下降。严重低氧下BINP3蛋白的增加促进了线粒体自噬，但还不足以清除细胞中的活性氧，活性氧在细胞中积累，最终导致细胞死亡 12．解析：(1)温度影响酶的活性，当马铃薯块茎从20 ℃移到0 ℃环境中，CO2的释放速率下降，其原因是温度降低导致酶的活性下降，呼吸作用产生的CO2减少。(2)当马铃薯块茎重新移回到20 ℃环境中，由于在0 ℃环境中淀粉酶含量增加，催化淀粉水解生成的还原糖增加，为之后20 ℃条件下呼吸作用提供更多的底物，呼吸作用较之前20 ℃时强，故与之前20 ℃环境相比，CO2的释放速率明显升高。(3)根据题干信息可知，实验的目的是比较两组块茎中淀粉酶含量大小，若提供淀粉、碘液等试剂，可取等质量4 ℃和22 ℃处理后的马铃薯块茎，研磨过滤制备酶的提取液，催化等量的淀粉水解，用碘液检测，比较水解相同时间后溶液颜色深浅即可。 答案：(1)温度降低导致酶的活性下降，呼吸作用产生的CO2减少　 (2) 在0 ℃环境中淀粉酶含量增加，催化淀粉水解生成的还原糖增加，为之后20 ℃条件下呼吸作用提供更多的底物，呼吸作用较之前20 ℃时强　(3)取等质量4 ℃和22 ℃处理后的马铃薯块茎，研磨过滤制备酶的提取液，催化等量的淀粉水解，用碘液检测，比较水解相同时间后溶液颜色深浅(或比较淀粉完全水解所需时间的长短) 学科网（北京）股份有限公司 $$