5.3 细胞呼吸的原理和应用（精讲导学案）-【帮课堂】2024-2025学年高一生物同步学与练（2019人教版必修1）

第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 1.探究酵母菌细胞呼吸的方式。 2.概述有氧呼吸的三个阶段，概括有氧呼吸的概念。（重点） 3.概述无氧呼吸的过程，并比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。（难点） 4.应用细胞呼吸的原理来解决问题。（重点） · 基础感知 1．细胞呼吸 （1）概念:细胞呼吸主要是指 、 和 等有机物在活细胞内氧化分解为 或其他物质，同时释放出 并生成 的过程。 （2）特点:细胞呼吸是连续的代谢过程，由一系列生化反应组成，其中每一步生化反应的顺利完成都需要特定的 参与。 （3）类型:生物细胞呼吸包括细胞 和 两类。 2．酵母菌培养液配制：取20g新鲜的 ，分成两等份，分别放入容量为500mL的锥形瓶A和锥形瓶B中。 分别向瓶中注入 mL质量分数为 的 溶液。 安装实验装置： 图中（甲）装置用来探究酵母菌的 ，（乙）用来探究酵母菌的 。图中a表示 ，b表示 ，c表示 ，d表示 。a的作用是给A锥形瓶提供 ，b的作用是 ，c的作用是 ，d的作用是 。 CO2检测：CO2可使 变浑浊；也可使 溶液由 。 酒精检测：橙色的 溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成 色。 实验现象：甲乙两装置中澄清石灰水 ，且甲装置中 。取A锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入1号试管，取B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入2号试管，向两支试管分别滴加0.5mL溶有0.1g的重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，1号试管 ，2号试管 。 实验结果：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行 ；在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 ；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的 。 3．细胞呼吸的方式及过程： （1）有氧呼吸： ①有氧呼吸场所： 和 （主要）。 线粒体结构： 层膜， 形成嵴，扩大了膜面积。 内膜和线粒体基质中含有与 有关的酶。线粒体 基质中还含有少量 、 和 。 ②有氧呼吸：指的是 。 （2）有氧呼吸过程 第一阶段 第二阶段 第三阶段 物质变化 产能情况 场所 ③）总反应式： （2）无氧呼吸指 。 ①过程：无氧呼吸的全过程可概括地分为两个阶段，这两个阶段需要 的催化，但都发生在 中。 第一阶段与有氧呼吸第一阶段 ，第二阶段是 在酶（与催化有氧呼吸的酶不同）的催化下，分解 ，或转化成 。无氧呼吸只在 阶段释放出少量能量，底物中的大部分能量存留在 中。 ②）反应式： 高等植物水淹、酵母菌缺氧： 马铃薯块茎、 、 、 缺氧： 4．氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件 （1）在氧浓度较低的范围内，植物的呼吸（有氧呼吸）速率随氧浓度的增加而 ，但增至一定程度时，呼吸速率 了。 （2）在缺氧条件下，植物可短暂地进行 呼吸，积累的不完全氧化产物会对细胞产生毒害。 （3）苹果细胞无氧呼吸会积累过多 ，结果细胞受到毒害而死亡。同样，动物在剧烈运动时会因无氧呼吸积累过多的 ，从而出现肌肉酸痛。 5．细胞呼吸原理的应用： ①用透气纱布或“创可贴”包扎伤口，以增加 ，抑制 。 ②酿酒过程：早期通气，促进酵母菌 ，利于菌种 ；后期密封发酵罐，促进酵母菌 ， 利于产生 。 ③疏松土壤，促进植物根细胞的 。 ④种子、果蔬保鲜条件: a种子： 。 b果蔬： 。 ⑤提倡慢跑，促进肌细胞 ，防止 。 ⑥破伤风杆菌只能进行 ，伤口较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易 ，所以要打破上分抗毒血清。 · 思考提升 1．配制酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入新鲜酵母菌，煮沸的目的是什么？ 2．教材“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验装置中：为什么B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？ 3．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯等，其原因是什么？ 4．夏季，池塘中的鱼在黎明时分常出现浮头现象，原因是什么？ 5．酿酒业常用的菌种是酵母菌，在利用酵母菌酿酒时，发酵池往往封入一部分空气，为什么？ · 预习检测 1．判断关于酵母菌呼吸方式的叙述 (1)探究酵母菌的呼吸方式时，将葡萄糖溶液煮沸，可去除溶液中的O2(　 　) (2)对比实验中每个实验组的结果通常都是事先未知的(　 　) (3)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，可用重铬酸钾溶液鉴定二氧化碳的含量(　 　) 2．判断关于有氧呼吸和无氧呼吸过程的叙述 (1)乳酸菌的细胞质中能产生[H]、ATP和CO2等物质(　 　) (2)细胞内生成的NAD＋参与葡萄糖转化成丙酮酸的反应(　 　) (3)若某真核细胞没有线粒体，则该细胞不能进行有氧呼吸(　 　) (4)无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能形式散失，其余储存在ATP中(　 　) (5)小白鼠吸入18O2后，尿中的水可能含18O，呼出的CO2也可能含18O(　 　) (6)丙酮酸在细胞质基质和线粒体基质中分解释放的能量都可用于ATP的合成(　 　) 3．判断关于细胞呼吸的原理应用的叙述 (1)制作面包和酿酒时都使用酵母菌，但两过程中细胞呼吸的主要方式并不相同(　 　) (2)向盛有线粒体的试管中注入葡萄糖，降低温度可降低其耗氧速率(　 　) (3)“正其行，通其风”，主要为植物提供更多的O2以提高细胞呼吸效率(　 　) (4)密封塑料袋中储藏的马铃薯块茎会因无氧呼吸积累酒精而造成腐烂(　 　) (5)中耕松土能提高土壤养分的利用率，促进根系的生长(　 　) (6)储藏水果、蔬菜时需要零上低温，且氧气含量越低越好(　 　) (7)不刷牙，乳酸杆菌等厌氧菌进行无氧呼吸后会产生酸性物质导致牙齿受到损坏(　 　) 探究一 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．实验原理 (1)酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 (2)酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的方式。 2．提出问题：酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精？酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的二氧化碳是否一样多？ 3．作出假设：酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精，有氧条件下产生的二氧化碳多。 4．设计实验 (1)该实验的自变量是什么？如何设置自变量？ (2)该实验的因变量是什么？如何检测因变量？请完善下表。 因变量 检测方法 CO2产生的多少 澄清石灰水变混浊的程度 溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短 是否有酒精产生 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，使溶液变成灰绿色。可通过观察溶液颜色是否变化来确定 (3)该实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？ (4)某课外活动小组想探究酵母菌细胞在有氧条件下的细胞呼吸情况，用如图装置作为备选装置。 ①该课外活动小组应该选用的装置序号及正确排序是C、A、B。 ②C装置中的质量分数为10%的NaOH溶液有什么作用？ (5)该实验有没有对照组？ 探究二 分析无氧呼吸的过程及其与有氧呼吸的比较 (一)分析无氧呼吸的过程 1．尝试写出无氧呼吸两个阶段的反应式 第一阶段 (与有氧呼吸第一阶段相同) C6H12O6―→2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量 第二阶段 产生酒精 2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]―→2C2H5OH(酒精)＋2CO2 大多数植物、酵母菌等 产生乳酸 2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]―→2C3H6O3(乳酸) 高等动物、乳酸菌和少数植物器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等) 2.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。) 3．不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？ 4．1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向分别是什么？ 5．骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？ 6．请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？ (二)比较有氧呼吸和无氧呼吸 列表比较有氧呼吸和无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 条件 需氧、酶 不需氧、需酶 产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量 大量 少量 相同点 过程 葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同 实质 分解有机物，释放能量，合成ATP 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 探究三 氧气对细胞呼吸的影响 1．原理 由曲线判断O2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？ 2．实践应用 (1)在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的B点所对应的浓度。 (2)为什么农业生产中要通过中耕松土，提高作物产量？ (3)我们天天吃的馒头松软可口，可是利用酵母发面时，面块开始硬，后来软，而且表面有水珠出现，你知道是什么原因吗？ (4)在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 ①为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ ②在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？ 易错提醒：细胞呼吸的3点注意 (1)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。 (2)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。 (3)人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体；酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质。 · 基础过关练 一、单选题 1．葡萄糖在人体细胞中通过糖酵解变成丙酮酸，生成少量ATP和［H］。下列叙述正确的是（    ） A．［H］在线粒体基质与氧结合生成水 B．降低环境温度，人体内催化糖酵解的酶活性会降低 C．糖酵解过程中葡萄糖的能量大部分存留在乳酸中 D．糖酵解产生的丙酮酸可在线粒体中氧化分解 2．下图是骨骼肌中进行的细胞呼吸过程，Ⅰ、Ⅱ代表发生的场所，①～③代表生理过程，甲是某种物质。下列叙述错误的是（    ） A．场所Ⅰ是细胞溶胶，也能产生CO2 B．①和②过程都产生了［H］ C．③过程释放的能量最多 D．甲物质可以在Ⅰ中转化成乳酸 3．关于细胞结构与功能，下列叙述错误的（　　） A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动 B．核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关 C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所 D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道。 4．下列关于细胞结构与功能的叙述错误的是（    ） A．细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，其功能越复杂 B．细胞核内的核仁被破坏，会影响胰岛素的合成 C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所 D．细胞骨架与细胞运动、能量转化等生命活动密切相关 5．用含¹⁸O的葡萄糖跟踪需氧呼吸过程中的氧原子，¹⁸O的转移途径是（    ） A．葡萄糖→丙酮酸→O₂ B．葡萄糖→丙酮酸→O₂ C．葡萄糖 →O₂→H₂O D．葡萄糖→丙酮酸→CO₂ 6．对绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，而酵母菌、乳酸菌、水稻的根及动物的骨骼肌细胞还可以进行无氧呼吸。如图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的两个途径，下列相关叙述错误的是（    ）    A．酶1发挥作用的部位是细胞质基质 B．酵母菌可以进行图中的两种呼吸方式 C．骨骼肌细胞可以进行酶1、酶3催化的过程 D．真核细胞中酶2催化的过程在线粒体中完成，需要消耗氧气 7．为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按下图所示安装好。以下关于该实验的说法，错误的是（　　）    A．甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸 B．A瓶中加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2 C．甲、乙两组中澄清的石灰水若换成溴麝香草酚蓝水溶液，则C中先变为黄色 D．检测酒精可用橙色的重铬酸钾在碱性条件下与乙醇发生化学反应变成灰绿色 8．某同学用下图所示的装置测量种子的细胞呼吸强度。下列相关叙述正确的是（    ） A．浸透种子是为了补充细胞中的结合水，这些水是细胞重要的组成成分 B．实验开始后，红色小液滴将向左运动，且速率越来越小，最终会停止 C．若将KOH换成酸性重铬酸钾后溶液由橙色变成灰绿色，可确定种子进行有氧呼吸 D．在实验后期，红色小液滴不动，说明种子已缺氧而死亡，不能进行细胞呼吸 9．我国古籍中曾经记载过一种名叫“冰鉴”的东西，也就是古人的“冰箱”“冰鉴”就像一个盒子，在里面放上冰块，然后再把食物放在冰块的中间，以此起到保鲜食物的作用。下列叙述正确的是（    ） A．食物放在冰块中间，可以有效抑制细菌的呼吸，从而抑制细菌的繁殖 B．在低温的冰块中，降低了微生物细胞中呼吸酶的活性，使细胞中的有机物不再被分解 C．蔬菜瓜果类的保鲜环境，温度和氧气越低越好 D．细胞有氧呼吸产生的CO2中的O全部来自葡萄糖 10．细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析错误的是（　　） A．无氧和零下低温环境不利于水果的保鲜 B．铁钉扎脚形成较深的伤口，应保持通气，以满足伤口处细胞的有氧呼吸 C．稻田定期排水可以促进根的有氧呼吸，避免长时间的无氧呼吸产生酒精导致烂根 D．慢跑等有氧运动有利于人体细胞的有氧呼吸，避免肌细胞积累过多的乳酸 二、非选择题 11．超重的乙同学为了减肥，在购买饮料时挑选了标有“0脂肪”字样的含蔗糖饮料，但连续饮用一个月后，体重反而增加了，通过翻查资料发现，糖类和脂质的代谢可以通过细胞呼吸过程联系起来，其联系的示意图如下（编号表示过程，字母表示物质），请分析： (1)④过程中大部分化学能转化成 ，对于人体来说，这部分能量转化的生物学意义是 。 (2)当摄入葡萄糖等有机物过多时，A （填名称）会转化为甘油和脂肪酸再通过反应合成脂肪，从而使甲同学体重增加。 (3)脂肪是人体健康所必需的。脂肪是细胞内良好的 物质，如果细胞中含有脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成 。 (4)除了注意合理膳食外，适量的有氧运动（主要以有氧呼吸提供运动中所需能量的运动方式）也能减肥，请据图分析，进行有氧运动有助减肥的科学原理（原因）是有氧运动消耗能量增多，因而可 ，最终导致合成脂肪较少。 12．图1 表示生物体内葡萄糖的代谢过程，其中 X、Y 表示物质，①～⑤ 表示过程。图2 的实验装置用来探究消毒过的小麦种子在萌发过程中的细胞呼吸方式(假定： 葡萄糖为种子细胞呼吸过程中的唯一底物)。请分析回答：    (1)图 1 中的 X 和 Y 分别是 和 。 (2)②和⑤过程中物质 Y 产生的场所依次是 、 。 (3)在人体中细胞中，图 1 中的水产生于 （填具体部位），水中的氧元素都来自 ，人体细胞中不能发生图中的 （填序号）过程。 (4)图 1 中代谢过程 (填序号)均有能量释放，其中释放能量最多的是 (填序号)。 (5)图 2实验装置乙中，KOH溶液的作用是 。若实验后，乙装置的墨滴左移，甲装置的墨滴不动，则小麦种子萌发的过程中进行的细胞呼吸方式是 。 · 能力提升练 一、单选题 1．酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如下图所示。部分氧气为18O标记，下列叙述正确的是（　　） A．密闭容器中部分CO2可能含有18O标记 B．0~8h，容器内的水含量由于酵母菌的细胞呼吸消耗而不断减少 C．在a、b两曲线相交时，b曲线表示的呼吸方式消耗的葡萄糖量为a曲线的2倍 D．2~4h内，将酸性重铬酸钾溶液加入到酵母菌培养液无法观察到溶液颜色变为灰绿色 2．辅酶Ⅰ（NAD+）是参与细胞呼吸重要的物质，线粒体内膜上的蛋白能转运NAD+进入线粒体。下列叙述正确的是（    ） A．NAD+在线粒体内膜上转化为NADH B．细胞内NAD+和NADH的元素组成相同 C．MCARTI蛋白异常导致细胞无法产生ATP D．MCARTI基因在叶绿体和线粒体中特异性表达 3．玉米是我国一种重要的粮食作物。当玉米根部受到水淹后，处于缺氧初期，根组织细胞主要进行产乳酸的无氧呼吸，随后进行产乙醇的无氧呼吸，相关细胞代谢过程如图所示。糖酵解是指在无氧条件下，葡萄糖在细胞质中经一系列反应被分解成为丙酮酸的过程。下列有关说法正确的是（    ） A．图中物质A是果糖，进入细胞后被磷酸化的过程属于放能反应 B．图中的丙酮酸在氧气充足时，可在线粒体基质中与O2反应生成CO2 C．缺氧初期根细胞内产生乳酸导致pH降低，使丙酮酸脱羧酶活性上升 D．图中葡萄糖经糖酵解后，多数能量转移到ATP中，另一部分以热能形式散失 4．果实采收后放置一段时间会出现呼吸高峰，这是果实成熟的标志。图示为不同温度条件下果实呼吸速率与贮藏时间的关系，下列叙述错误的是（    ）    A．果实的呼吸作用主要在线粒体中进行 B．呼吸作用会消耗果实中的有机物 C．12℃条件下贮藏的果实最先成熟 D．6℃条件有利于果实贮藏 5．ADH(乙醇脱氢酶)和LDH(乳酸脱氢酶) 是厌氧呼吸的关键酶，其催化代谢途径如图甲所示。Ca2+对淹水胁迫的辣椒幼苗根厌氧呼吸的影响实验结果，如图乙所示。下列叙述正确的是（    ） A．酶E和LDH都能催化丙酮酸，说明LDH不具有专一性 B．丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中，底物中的大部分能量以热能形式散失 C．Ca2+影响ADH、LDH 的活性，能减少乙醛和乳酸积累造成的伤害 D．与对照组相比，淹水组第6天时乙醇代谢增幅明显大于乳酸代谢增幅 6．线粒体外膜分布着孔蛋白构成的通道蛋白，丙酮酸可以经此通道通过。而线粒体内膜通透性低，丙酮酸需通过与H+协同运输的方式由膜间隙进入线粒体基质，如图所示。下列叙述不正确的是（    ）    A．线粒体外膜蛋白质含量低于线粒体内膜 B．丙酮酸穿过线粒体外膜时经过的通道蛋白具有特异性 C．丙酮酸经内膜进入线粒体基质后被彻底分解为二氧化碳和水 D．抑制质子泵的活性会影响线粒体内膜对丙酮酸的运输速率 7．细胞呼吸除了能为生物体提供能量外，还是生物体代谢的枢纽。下列有关细胞呼吸的方式、原理和其在生产、生活中应用的叙述，错误的是（　 ） A．人体细胞呼吸产生的CO2均来自线粒体基质 B．小白兔成熟的红细胞逆浓度梯度吸收K＋受氧气浓度的影响 C．包扎伤口时，选用透气的消毒纱布是为了避免厌氧菌大量繁殖 D．蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来 8．乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH）是植物细胞中无氧呼吸的关键酶，其催化的代谢途径如图1所示。为探究Ca2+对淹水处理的植物根细胞呼吸作用的影响，研究人员将辣椒幼苗进行分组和3种处理：甲组（未淹水）、乙组（淹水）和丙组（淹水+Ca2+），在其它条件适宜且相同的条件下进行实验，结果如图2所示。下列说法正确的是（    ）    A．丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中，利用NADH的能量合成ATP B．辣椒幼苗在淹水的条件下，其根细胞无氧呼吸的产物仅有乳酸 C．Ca2+影响ADH、LDH的活性，减少乙醛和乳酸积累造成的伤害 D．淹水胁迫时，该植物根细胞酒精的产生速率小于乳酸的产生速率 9．图甲是酵母菌细胞呼吸过程示意图，图乙表示某些环境因素对酵母菌有氧呼吸速率的影响。下列相关叙述正确的是（　　）    A．若只检测是否生成酒精，则无法判断细胞呼吸方式 B．图甲中条件Y下产生物质a的场所是线粒体基质 C．由图乙可知，30℃是酵母菌有氧呼吸的最适温度 D．由图乙可知，当O2浓度为40%时是各温度下的最适氧浓度 10．人体成熟红细胞的主要功能是运输O2和CO2，如图是人体成熟红细胞膜上部分物质跨膜运输示意图，①~⑤表示相关过程。下列叙述正确的是（    ）    A．图中不需要与转运蛋白结合就能进行运输的是①②③⑤ B．图中④⑤过程在运输相关分子或离子时的作用机制相同 C．过程③同时运输K+和Na+，说明相关载体不具有专一性 D．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP提供能量 二、非选择题 11．某课题小组同学利用如图1所示装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。实验开始时，利用调节螺旋将U形管右侧液面高度调至参考点后，关闭三通活栓。实验中定时记录右侧液面高度相对于参考点的变化（忽略其他原因引起的容积变化）。取甲、乙两套该装置设计实验。    装置 反应瓶内加入的材料 中心小杯内加入的材料 液面高度变化的含义 甲 酵母菌培养液1mL＋适量葡萄糖溶液 适量NaOH溶液 ① 乙 酵母菌培养液1mL＋等 量葡萄糖溶液 等量蒸馏水 细胞呼吸时CO2的 释放量与O2吸收量的差值 (1)表中①表示的含义 。酵母菌新陈代谢的异化类型是 。 (2)将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验（实验过程中微生物保持活性），60min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置U形管右侧液面将 ，乙装置U形管右侧液面将 。 (3)在O2浓度为J点对应浓度前，限制细胞呼吸CO2释放量的主要因素是 。若图2中YZ∶ZX＝4∶1，则对应O2浓度下有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗量的 。 12．在细胞呼吸中，氧化过程所获得的能量主要以 NADH 形式储存，它必须转化为 ATP的形式才能用于生命活动，这个转化过程可在线粒体的内膜上通过一系列电子传递来实现，（图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为电子传递复合体）。回答下列问题：    (1)在细胞呼吸中，NADH来源于 （细胞结构），NADH被氧化的过程中产生电子，电子的最终受体是 。 (2)据图推测 ATP 合酶的作用有 。 (3)氰化物能抑制复合物Ⅳ的活性，导致细胞产生 ATP 减少，原因是 。 13．体育运动大体可以分为有氧运动和无氧运动。有氧运动过程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如慢跑。无氧运动过程中骨骼肌除进行有氧呼吸外，还会进行无氧呼吸，如短跑等。如图为有氧呼吸的某个阶段的示意图。回答下列问题。 (1)图示过程是有氧呼吸的第 阶段。人在短跑时，产生CO2的具体部位是 ，产生[H]的具体部位是 ，有氧呼吸过程中的能量变化是 。而人在慢跑时，消耗的O2在细胞呼吸中的用途是 。 (2)据图可知，H＋沿着线粒体内膜上的ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动某物质(A)合成ATP，则A为 。有的减肥药物能够增加线粒体内膜对H＋的通透性，使得H＋回渗到线粒体基质，推动ATP合成酶生成的ATP量减少，该药物能够加快体内有机物的消耗，但会严重危害健康，具体危害是 (写出一点即可)。 (3)有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化产生的，从能量的角度分析，与无氧呼吸相比，有氧呼吸能够 ，其在进化地位上更为高等。 (4)为判断不同运动强度(高运动强度、中运动强度、低运动强度)下细胞呼吸的方式，设计了相关实验，大体实验思路如下：让同一个体分别在三种不同运动强度(高、中、低)下运动相同一段时间后，测定相关指标数据。测定的指标为 。 · 思维拓展练 知识拓展——欲确认某植物种子的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示： (1)装置1中加入NaOH溶液的目的是__________________，根据着色液滴移动的距离可测出呼吸作用消耗的氧气的体积。 (2)装置2中着色液滴移动的距离代表呼吸作用__________________________________。 (3)实验结果分析 判定呼吸方式时，底物一般是葡萄糖。分析如下： 装置1 装置2 结果 着色液滴左移 着色液滴不动 ___________________ 着色液滴不动 着色液滴右移 __________________ 着色液滴左移 着色液滴右移 __________________ 着色液滴不动 着色液滴不动 __________________ (4)为了排除环境因素对实验结果的干扰，需要设置对照实验，该对照组的设置方法是_______________________________________________________________________________。 (5)若装置1、2中的着色液滴均左移，则可能的原因是_________________________________。 思维训练 一、单选题 1．某同学用下图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25℃水浴中，10min后关闭软管夹，随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析中，正确的是（    ） 实验时间/min 液滴移动距离/mm 10 0 15 32.5 20 65 25 100 30 130 35 162.5 A．图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动 B．在20min～30min内氧气的平均吸收速率为6.5mm3/min C．如将X换为清水，并将试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率 D．增设的对照实验只将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中 2．某课题小组利用如图所示装置测定萌发种子（生命活力正常且已消毒）的有氧呼吸强度，其中红色液体的移动距离可反映瓶内气体体积的变化情况（不考虑物理因素的影响）。下列叙述正确的是（    ） A．消毒是为了避免微生物呼吸作用的干扰 B．红色液滴的移动距离可反映种子CO2的释放量 C．待红色液滴不再移动时，种子已全部死亡 D．需要增设将NaOH溶液换成清水的实验作为对照 3．下面三个装置可用于研究消毒过萌发种子呼吸作用方式及其产物，不考虑环境因素对装置气压的影响，下列有关分析错误的是（    ） A．装置甲可用于探究呼吸作用是否产生热量 B．装置乙的有色液滴向左移动，说明种子萌发有进行需氧呼吸 C．仅用装置丙可用于探究萌发种子的呼吸方式 D．三个装置中的种子进行消毒的目的是为了排除微生物细胞呼吸对实验结果的影响 4． 某兴趣小组利用富含葡萄糖的培养液培养酵母菌，并利用以下两套装置探究酵母菌的呼吸方式。下列叙述正确的是（    ） 5．    A．培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾以便检测乙醇的生成情况 B．仅根据装置一乙瓶溴麝香草酚蓝溶液是否变为黄色无法判断酵母菌的呼吸方式 C．装置二有色液滴不再移动，说明培养液中的酵母菌已经死亡 D．若装置二有色液滴左移，说明酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸 二、非选择题 5．如图1表示樱桃的细胞呼吸过程，A～E表示物质，①～④表示过程。图2是一种利用樱桃测定呼吸速率的密闭装置。结合图示回答问题： (1)图1中A和C分别代表的物质是 、 ，图中有氧呼吸的完整过程包括 （填序号）。图中除过程 （填序号）外，都可以为ATP合成提供能量。 (2)若樱桃保存不当，影响其口味，原因之一是樱桃细胞进行无氧呼吸的影响所致。在此过程中，葡萄糖中化学能的去向是 。 (3)生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易烂。有人推测易烂与机械损伤引起樱桃有氧呼吸速率改变有关。请结合测定呼吸速率的实验装置，设计实验验证机械损伤能引起樱桃有氧呼吸速率升高。 ①实验步骤： 第一步：按照图中装置进行操作，30min后，记录有色液滴移动距离为a。 第二步：另设一套装置，向容器内加入 的樱桃，其他条件与实验组完全相同且适宜。记录相同时间内有色液滴移动距离为b。 第三步：比较a、b数值的大小。 ②实验结果： 。 实验结论： 。 6．如图甲为某植物非绿色器官细胞呼吸过程部分示意图，图乙表示该植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化（细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖），图丙的锥形瓶中是新鲜的土豆块茎碎块。 (1)该植物细胞中，图甲中过程①发生的场所是 ，过程①②③的共同点是 ，④过程释放能量较少的原因是 。不能用是否产生CO2作为判断该植物细胞呼吸方式的依据，原因是 。 (2)O2浓度为a时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的 倍，O2浓度为b时，该器官不进行 （填：“无氧呼吸”或“有氧呼吸”），O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐 （填：“增加”或“减少”）。 (3)若在锥形瓶中放入装有氢氧化钠的小烧杯，红色液滴左移，则可以得出的结论是 。 (4)为准确科学地测定土豆块茎细胞有氧呼吸的速率，排除环境因素对实验结果的影响，图丙中装置图除了要做（3）中的修改外，还需 。 7．甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与氧气浓度的关系（呼吸底物为葡萄糖）。 据图分析回答下列问题：    (1)图甲所示细胞的呼吸方式最可能是 ，如果呼吸强度不能用 CO2的 释放量表示，原因是 。 (2)图乙中 B 点释放的 CO2来自 （填场所），当氧气浓度达到 M 点以 后，CO2释放量不再继续增加的内因 。 (3)图丙中 YZ∶ZX＝4∶ 1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的 ， 图中无氧呼吸强度降为0时，其对应的氧气浓度为 （填图中字母）。    (4)某同学用上图装置测定密闭容器中发芽的小麦种子的呼吸方式。实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是 。假设小麦种子只以糖类为呼吸底物。在25℃下经10min 观察墨滴的移动情况，若发现装置甲中墨滴右移的实验数据为 X，装置乙中 墨滴左移的实验数据为Y，则装置中种子的有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比为 Y： 。实际上小麦种子的呼吸底物除了糖类外，还有脂肪等，在 25℃下一定时间内，若装置甲中墨滴左移10mm，装置乙中墨滴左移100mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是 （呼吸熵指单位时间内进行呼吸作用释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值）。 8．图1表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，A~E表示物质，①~④表示过程。图2的实验装置用来探究消过毒的小麦种子在萌发过程中的细胞呼吸方式（假定：葡萄糖为种子细胞呼吸过程中的唯一底物）。请分析回答下列问题： (1)图1中，物质C、D、E的名称依次是 、 、 。 (2)图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是 装置甲清水中放置筒状滤纸的目的是 。 (3)若实验后，装置乙的墨滴左移，装置甲的墨滴不动，则小麦种子萌发的过程中进行的细胞呼吸方式是 ；若实验后，装置乙的墨滴左移，装置甲的墨滴右移，则小麦种子萌发的过程中细胞呼吸的方式是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 1.探究酵母菌细胞呼吸的方式。 2.概述有氧呼吸的三个阶段，概括有氧呼吸的概念。（重点） 3.概述无氧呼吸的过程，并比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。（难点） 4.应用细胞呼吸的原理来解决问题。（重点） · 基础感知 1．细胞呼吸 （1）概念:细胞呼吸主要是指 、 和 等有机物在活细胞内氧化分解为 或其他物质，同时释放出 并生成 的过程。 （2）特点:细胞呼吸是连续的代谢过程，由一系列生化反应组成，其中每一步生化反应的顺利完成都需要特定的 参与。 （3）类型:生物细胞呼吸包括细胞 和 两类。 【答案】 糖类 脂质 蛋白质 CO2 能量 ATP 酶 有氧呼吸 无氧呼吸 【详解】（1）细胞呼吸主要是指糖类和脂质、蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为CO2或其他物质，同时释放出能量并生成ATP的过程。 （2）细胞呼吸是连续的代谢过程，由一系列生化反应组成，其中每一步生化反应的顺利完成都需要特定的酶参与。 （3）生物细胞呼吸包括细胞有氧呼吸和无氧呼吸两类。 2．酵母菌培养液配制：取20g新鲜的 ，分成两等份，分别放入容量为500mL的锥形瓶A和锥形瓶B中。 分别向瓶中注入 mL质量分数为 的 溶液。 安装实验装置： 图中（甲）装置用来探究酵母菌的 ，（乙）用来探究酵母菌的 。图中a表示 ，b表示 ，c表示 ，d表示 。a的作用是给A锥形瓶提供 ，b的作用是 ，c的作用是 ，d的作用是 。 CO2检测：CO2可使 变浑浊；也可使 溶液由 。 酒精检测：橙色的 溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成 色。 实验现象：甲乙两装置中澄清石灰水 ，且甲装置中 。取A锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入1号试管，取B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入2号试管，向两支试管分别滴加0.5mL溶有0.1g的重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，1号试管 ，2号试管 。 实验结果：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行 ；在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 ；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的 。 【答案】 食用酵母菌 240 5% 葡萄糖 有氧呼吸 无氧呼吸 接橡皮球（或气泵） 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 澄清的石灰水 氧气 吸收通入空气中的二氧化碳 吸收A锥形瓶产生的二氧化碳 吸收B锥形瓶产生的二氧化碳 澄清的石灰水 溴麝香草酚蓝 由蓝变绿再变黄 重铬酸钾 灰绿色 都变混浊 混浊程度高 不变色 变灰绿色 细胞呼吸 二氧化碳 二氧化碳和酒精 【详解】配制酵母菌培养液：取20g新鲜的食用酵母菌分成两等份，分别放入等体积的锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中。再分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。 装置甲探究的是酵母菌的有氧呼吸，其中a表示接橡皮球（或气泵），给A锥形瓶提供氧气，b为质量分数为10%的NaOH溶液的作用是除去空气中的二氧化碳，c中澄清石灰水的作用是吸收A锥形瓶产生的二氧化碳，检测有氧呼吸产生的二氧化碳；装置乙探究的是酵母菌的无氧呼吸，其中d为澄清石灰水的作用是吸收B锥形瓶产生的二氧化碳，检测无氧呼吸产生的二氧化碳。 酵母菌是兼性厌氧型生物，酵母菌呼吸产生的CO2可用溴麝香草酚蓝水溶液或澄清石灰水鉴定，因为CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，或使澄清石灰水变浑浊；酵母菌无氧呼吸产生的酒精可用重铬酸钾鉴定，由橙色变成灰绿色。 实验现象：甲乙两装置中澄清石灰水都变混浊，且甲装置中混浊程度高。取A锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入1号试管，取B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入2号试管，向两只试管分别滴加0.5mL溶有0.1g的重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，1号试管不变色，2号试管变灰绿色。 实验结果：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸；在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。 3．细胞呼吸的方式及过程： （1）有氧呼吸： ①有氧呼吸场所： 和 （主要）。 线粒体结构： 层膜， 形成嵴，扩大了膜面积。 内膜和线粒体基质中含有与 有关的酶。线粒体 基质中还含有少量 、 和 。 ②有氧呼吸：指的是 。 （2）有氧呼吸过程 第一阶段 第二阶段 第三阶段 物质变化 产能情况 场所 ③）总反应式： （2）无氧呼吸指 。 ①过程：无氧呼吸的全过程可概括地分为两个阶段，这两个阶段需要 的催化，但都发生在 中。 第一阶段与有氧呼吸第一阶段 ，第二阶段是 在酶（与催化有氧呼吸的酶不同）的催化下，分解 ，或转化成 。无氧呼吸只在 阶段释放出少量能量，底物中的大部分能量存留在 中。 ②）反应式： 高等植物水淹、酵母菌缺氧： 马铃薯块茎、 、 、 缺氧： 【答案】 细胞质基质 线粒体 双 内膜折叠 有氧呼吸 DNA RNA 核糖体 细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程 葡萄糖―→丙酮酸＋少量[H] 丙酮酸＋H2O―→CO2＋[H] O2＋[H]―→H2O 少量能量 少量能量 大量能量 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 C6H12O6＋6H2O＋6O2─酶→ 6CO2＋12H2O＋能量 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程 酶 细胞质基质 相同 丙酮酸 酒精和CO2 乳酸 第一阶段阶 酒精或乳酸 C 6 H 12 O 6 ─酶→2C 2 H 5 OH＋2CO 2 ＋少量能量 甜菜块根 玉米胚 骨骼肌 C 6 H 12 O 6 ─酶→2C 3 H 6 O 3 ＋少量能量 4．氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件 （1）在氧浓度较低的范围内，植物的呼吸（有氧呼吸）速率随氧浓度的增加而 ，但增至一定程度时，呼吸速率 了。 （2）在缺氧条件下，植物可短暂地进行 呼吸，积累的不完全氧化产物会对细胞产生毒害。 （3）苹果细胞无氧呼吸会积累过多 ，结果细胞受到毒害而死亡。同样，动物在剧烈运动时会因无氧呼吸积累过多的 ，从而出现肌肉酸痛。 【答案】 升高 不再升高 无氧 酒精 乳酸 【详解】（1）氧气是有氧呼吸的原材料，在氧浓度较低的范围内，植物的呼吸（有氧呼吸）速率随氧浓度的增加而升高，但酶的数量有限，故氧气增至一定程度时，呼吸速率则不再升高。 （2）在缺氧条件下，植物可短暂地进行无氧呼吸，积累的不完全氧化产物会对细胞产生毒害。 （3）苹果细胞无氧呼吸会积累过多的酒精，酒精会毒害细胞，结果细胞受到毒害而死亡。同样，动物在剧烈运动时会因无氧呼吸积累过多的乳酸，也对细胞有一定的伤害，从而出现肌肉酸痛。 5．细胞呼吸原理的应用： ①用透气纱布或“创可贴”包扎伤口，以增加 ，抑制 。 ②酿酒过程：早期通气，促进酵母菌 ，利于菌种 ；后期密封发酵罐，促进酵母菌 ， 利于产生 。 ③疏松土壤，促进植物根细胞的 。 ④种子、果蔬保鲜条件: a种子： 。 b果蔬： 。 ⑤提倡慢跑，促进肌细胞 ，防止 。 ⑥破伤风杆菌只能进行 ，伤口较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易 ，所以要打破上分抗毒血清。 【答案】 通气量 厌氧病原菌的无氧呼吸 有氧呼吸 繁殖 无氧呼吸 酒精 有氧呼吸 低氧、零上低温、干燥 低氧、零上低温、一定湿度 有氧呼吸 氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀 无氧呼吸 大量繁殖 · 思考提升 1．配制酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入新鲜酵母菌，煮沸的目的是什么？ 提示：一方面杀死葡萄糖溶液中的微生物，可以排除其他微生物对实验结果的影响，另一方面也可以排出溶液中的O2。 2．教材“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验装置中：为什么B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？ 提示：消耗完B瓶中的O2，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。 3．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯等，其原因是什么？ 提示：密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 4．夏季，池塘中的鱼在黎明时分常出现浮头现象，原因是什么？ 提示：黎明时分水中的溶解氧不足，水体表层的溶解氧相对较高，因此池塘中的鱼常在黎明时分出现浮头现象。 5．酿酒业常用的菌种是酵母菌，在利用酵母菌酿酒时，发酵池往往封入一部分空气，为什么？ 提示：酵母菌是兼性厌氧菌，有氧时进行有氧呼吸并繁殖获得大量菌种，把氧气耗尽，然后进行无氧呼吸产生酒精。 · 预习检测 1．判断关于酵母菌呼吸方式的叙述 (1)探究酵母菌的呼吸方式时，将葡萄糖溶液煮沸，可去除溶液中的O2(　√　) (2)对比实验中每个实验组的结果通常都是事先未知的(　√　) (3)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，可用重铬酸钾溶液鉴定二氧化碳的含量(　×　) 2．判断关于有氧呼吸和无氧呼吸过程的叙述 (1)乳酸菌的细胞质中能产生[H]、ATP和CO2等物质(　×　) (2)细胞内生成的NAD＋参与葡萄糖转化成丙酮酸的反应(　√　) (3)若某真核细胞没有线粒体，则该细胞不能进行有氧呼吸(　√　) (4)无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能形式散失，其余储存在ATP中(　×　) (5)小白鼠吸入18O2后，尿中的水可能含18O，呼出的CO2也可能含18O(　√　) (6)丙酮酸在细胞质基质和线粒体基质中分解释放的能量都可用于ATP的合成(　×　) 3．判断关于细胞呼吸的原理应用的叙述 (1)制作面包和酿酒时都使用酵母菌，但两过程中细胞呼吸的主要方式并不相同(　√　) (2)向盛有线粒体的试管中注入葡萄糖，降低温度可降低其耗氧速率(　×　) (3)“正其行，通其风”，主要为植物提供更多的O2以提高细胞呼吸效率(　×　) (4)密封塑料袋中储藏的马铃薯块茎会因无氧呼吸积累酒精而造成腐烂(　×　) (5)中耕松土能提高土壤养分的利用率，促进根系的生长(　√　) (6)储藏水果、蔬菜时需要零上低温，且氧气含量越低越好(　×　) (7)不刷牙，乳酸杆菌等厌氧菌进行无氧呼吸后会产生酸性物质导致牙齿受到损坏(　√　) 探究一 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．实验原理 (1)酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 (2)酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的方式。 2．提出问题：酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精？酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的二氧化碳是否一样多？ 3．作出假设：酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精，有氧条件下产生的二氧化碳多。 4．设计实验 (1)该实验的自变量是什么？如何设置自变量？ 提示：自变量是有无氧气。有氧条件：用橡皮球(或气泵)充气；无氧条件：装有酵母菌培养液的锥形瓶密封放置一段时间。 (2)该实验的因变量是什么？如何检测因变量？请完善下表。 因变量 检测方法 CO2产生的多少 澄清石灰水变混浊的程度 溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短 是否有酒精产生 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，使溶液变成灰绿色。可通过观察溶液颜色是否变化来确定 (3)该实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？ 提示：无关变量有温度、葡萄糖溶液的浓度、酵母菌活性等。无关变量应保持相同且适宜。 (4)某课外活动小组想探究酵母菌细胞在有氧条件下的细胞呼吸情况，用如图装置作为备选装置。 ①该课外活动小组应该选用的装置序号及正确排序是C、A、B。 ②C装置中的质量分数为10%的NaOH溶液有什么作用？ 提示：能吸收空气中的二氧化碳，排除空气中二氧化碳对实验结果的干扰。 (5)该实验有没有对照组？ 提示：该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照。 探究二 分析无氧呼吸的过程及其与有氧呼吸的比较 (一)分析无氧呼吸的过程 1．尝试写出无氧呼吸两个阶段的反应式 第一阶段 (与有氧呼吸第一阶段相同) C6H12O6―→2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量 第二阶段 产生酒精 2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]―→2C2H5OH(酒精)＋2CO2 大多数植物、酵母菌等 产生乳酸 2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]―→2C3H6O3(乳酸) 高等动物、乳酸菌和少数植物器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等) 2.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。) 提示：由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸的第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。 3．不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？ 提示：不同细胞所具有的酶的种类不同，导致反应途径不同，产物也不同。 4．1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向分别是什么？ 提示：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存到乳酸或酒精中没有释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失。 5．骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？ 提示：减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。 6．请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？ 提示：乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。 (二)比较有氧呼吸和无氧呼吸 列表比较有氧呼吸和无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 条件 需氧、酶 不需氧、需酶 产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 能量 大量 少量 相同点 过程 葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同 实质 分解有机物，释放能量，合成ATP 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 探究三 氧气对细胞呼吸的影响 1．原理 由曲线判断O2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？ 提示：随O2浓度的升高无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 2．实践应用 (1)在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的B点所对应的浓度。 (2)为什么农业生产中要通过中耕松土，提高作物产量？ 提示：松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长。 (3)我们天天吃的馒头松软可口，可是利用酵母发面时，面块开始硬，后来软，而且表面有水珠出现，你知道是什么原因吗？ 提示：发面用的是酵母菌，在和面时加入酵母菌，酵母菌利用面中的葡萄糖进行无氧呼吸产生二氧化碳和酒精，二氧化碳受热膨胀使馒头体积增大，所以馒头又松又软。表面由于氧气充足，酵母菌进行有氧呼吸产生大量二氧化碳和水，所以表面有水珠出现。 (4)在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 ①为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 提示：在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。 ②在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？ 提示：密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自身的生命活动提供能量；产生的酒精能抑制其他细菌的生长，利于自身的繁殖。 易错提醒：细胞呼吸的3点注意 (1)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。 (2)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。 (3)人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体；酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质。 · 基础过关练 一、单选题 1．葡萄糖在人体细胞中通过糖酵解变成丙酮酸，生成少量ATP和［H］。下列叙述正确的是（    ） A．［H］在线粒体基质与氧结合生成水 B．降低环境温度，人体内催化糖酵解的酶活性会降低 C．糖酵解过程中葡萄糖的能量大部分存留在乳酸中 D．糖酵解产生的丙酮酸可在线粒体中氧化分解 【答案】D 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、［H］与氧结合生成水发生在线粒体内膜，A错误； B、人体是恒温动物，降低环境温度，人体内催化糖酵解的酶活性基本不变，B错误； C、糖酵解过程中产生丙酮酸，无乳酸生成，若为无氧环境，丙酮酸在细胞质基质中与［H］进一步转化为乳酸，C错误； D、有氧呼吸和无氧呼吸都会发生糖酵解，糖酵解产生的丙酮酸可在线粒体基质中进一步氧化分解，D正确。 故选D。 2．下图是骨骼肌中进行的细胞呼吸过程，Ⅰ、Ⅱ代表发生的场所，①～③代表生理过程，甲是某种物质。下列叙述错误的是（    ） A．场所Ⅰ是细胞溶胶，也能产生CO2 B．①和②过程都产生了［H］ C．③过程释放的能量最多 D．甲物质可以在Ⅰ中转化成乳酸 【答案】A 【分析】如图表示骨骼肌细胞的有氧呼吸过程，①表示有氧呼吸的第一阶段，发生场所是I细胞质基质，甲表示丙酮酸；②表示有氧呼吸的第二阶段，发生场所是II线粒体基质；③表示有氧呼吸的第三阶段，发生场所是线粒体内膜。 【详解】A、①表示有氧呼吸的第一阶段，发生场所是I细胞质基质，骨骼肌细胞的细胞质基质不能产生CO2，A错误； B、①表示有氧呼吸的第一阶段，②表示有氧呼吸的第二阶段，两个过程都产生了[H]，B正确； C、③表示有氧呼吸的第三阶段，释放的能量最多，C正确； D、甲是丙酮酸，可以在I细胞质基质中进行无氧呼吸的第二阶段，转化成乳酸，D正确。 故选A。 3．关于细胞结构与功能，下列叙述错误的（　　） A．细胞骨架被破坏，将影响细胞运动、分裂和分化等生命活动 B．核仁含有DNA、RNA和蛋白质等组分，与核糖体的形成有关 C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所 D．内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道。 【答案】C 【详解】细胞骨架与细胞运动、分裂和分化等生命活动密切相关，故细胞骨架被破坏会影响到这些生命活动的正常进行，A正确；核仁由rRNA、rDNA和核糖核蛋白组成，与rRNA的合成以及核糖体的形成有关，B正确；有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质，C错误；内质网是一种膜性管道系统，是蛋白质的合成、加工场所和运输通道，D正确。 4．下列关于细胞结构与功能的叙述错误的是（    ） A．细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，其功能越复杂 B．细胞核内的核仁被破坏，会影响胰岛素的合成 C．线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所 D．细胞骨架与细胞运动、能量转化等生命活动密切相关 【答案】C 【分析】核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。在有丝分裂过程中，核仁有规律地消失和重建。 【详解】A、蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜上蛋白质的种类和数量越多，其功能越复杂，A正确； B、核仁与核糖体的形成有关，蛋白质在核糖体上合成，胰岛素的化学本质为蛋白质，故细胞核内的核仁被破坏，会影响胰岛素的合成，B正确； C、有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质，C错误； D、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，与细胞运动、分裂、分化及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关，D正确。 故选C。 5．用含¹⁸O的葡萄糖跟踪需氧呼吸过程中的氧原子，¹⁸O的转移途径是（    ） A．葡萄糖→丙酮酸→O₂ B．葡萄糖→丙酮酸→O₂ C．葡萄糖 →O₂→H₂O D．葡萄糖→丙酮酸→CO₂ 【答案】D 【分析】有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，第三阶段是氧气与还原氢结合形成水。 【详解】根据有氧呼吸第一阶段是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；再根据第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，含18O的丙酮酸中的18O到了CO2中，ABC错误，D正确。 故选D。 6．对绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，而酵母菌、乳酸菌、水稻的根及动物的骨骼肌细胞还可以进行无氧呼吸。如图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的两个途径，下列相关叙述错误的是（    ）    A．酶1发挥作用的部位是细胞质基质 B．酵母菌可以进行图中的两种呼吸方式 C．骨骼肌细胞可以进行酶1、酶3催化的过程 D．真核细胞中酶2催化的过程在线粒体中完成，需要消耗氧气 【答案】C 【分析】由图可知，葡萄糖在酶1的作用下形成丙酮酸，属于细胞呼吸的第一阶段，场所在细胞质基质。 丙酮酸在酶2的作用下形成二氧化碳和水，属于有氧呼吸的第二、三阶段，场所在线粒体基质和内膜上。 丙酮酸在酶3的作用下形成酒精和二氧化碳属于无氧呼吸的第二阶段，场所在细胞质基质。 【详解】A、酶1催化葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸第一阶段，发生在细胞质基质，A正确； B、酵母菌是兼性厌氧菌，可以进行图中的两种呼吸方式，B正确； C、骨骼肌细胞无氧呼吸生成乳酸，不能完成酶3催化的过程，C错误； D、真核细胞中酶2催化的过程为有氧呼吸第二、三阶段，在线粒体中完成，有氧呼吸第三阶段需要消耗氧气，D正确。 故选C。 7．为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按下图所示安装好。以下关于该实验的说法，错误的是（　　）    A．甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸 B．A瓶中加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2 C．甲、乙两组中澄清的石灰水若换成溴麝香草酚蓝水溶液，则C中先变为黄色 D．检测酒精可用橙色的重铬酸钾在碱性条件下与乙醇发生化学反应变成灰绿色 【答案】D 【分析】有氧呼吸消耗有机物、氧气、水，生成二氧化碳、水，释放大量能量；无氧呼吸消耗有机物，生成酒精和二氧化碳或者乳酸，释放少量能量。 【详解】A、由于甲组有接气泵的结构，而乙组没有，所以甲、乙组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式，A正确； B、加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2，排除外界因素的干扰，B正确； C、甲、乙两组中澄清的石灰水若换成溴麝香草酚蓝水溶液，由于有氧呼吸在消耗糖的量相同的情况下，有氧呼吸产生的CO2多，则C中先变为黄色 ，C正确； D、橙色的重铬酸钾在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色，D错误。 故选D。 8．某同学用下图所示的装置测量种子的细胞呼吸强度。下列相关叙述正确的是（    ） A．浸透种子是为了补充细胞中的结合水，这些水是细胞重要的组成成分 B．实验开始后，红色小液滴将向左运动，且速率越来越小，最终会停止 C．若将KOH换成酸性重铬酸钾后溶液由橙色变成灰绿色，可确定种子进行有氧呼吸 D．在实验后期，红色小液滴不动，说明种子已缺氧而死亡，不能进行细胞呼吸 【答案】B 【分析】分析题图：广口瓶中的KOH溶液可以吸收呼吸作用释放的二氧化碳，故红色小液滴是否移动取决于是否消耗氧气。 【详解】A、细胞新陈代谢的强弱与细胞中自由水的相对含量密切相关，将种子浸透可增加种子细胞中自由水的含量，从而使其新陈代谢旺盛，A错误； B、广口瓶中的KOH溶液可以吸收呼吸作用释放的二氧化碳，故红色小液滴是否移动取决于是否消耗氧气，实验开始一段时间后，由于种子呼吸作用会消耗氧气，故红色小液滴将向左移动，随氧气的消耗红色小液滴移动速率越来越小，无氧呼吸产生二氧化碳，小液滴最终会停止，B正确； C、酸性条件下，酒精可使重铬酸钾溶液由橙色变成灰绿色，种子进行无氧呼吸可产生酒精，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，C错误； D、红色小液滴不移动，说明种子不再消耗氧气，此时其不进行有氧呼吸，种子可能只进行无氧呼吸，D错误。 故选B。 9．我国古籍中曾经记载过一种名叫“冰鉴”的东西，也就是古人的“冰箱”“冰鉴”就像一个盒子，在里面放上冰块，然后再把食物放在冰块的中间，以此起到保鲜食物的作用。下列叙述正确的是（    ） A．食物放在冰块中间，可以有效抑制细菌的呼吸，从而抑制细菌的繁殖 B．在低温的冰块中，降低了微生物细胞中呼吸酶的活性，使细胞中的有机物不再被分解 C．蔬菜瓜果类的保鲜环境，温度和氧气越低越好 D．细胞有氧呼吸产生的CO2中的O全部来自葡萄糖 【答案】A 【分析】影响细胞呼吸的因素：1）温度：呼吸作用在最适温度（25℃~35℃）时最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸作用受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸作用受抑制。2）氧气浓度：在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；一定想浓度范围内，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；超过一定的氧浓度，只进行有氧呼吸。3）二氧化碳浓度：CO2是呼吸作用产生的，从化学平衡角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。4）含水量：呼吸作用的各种化学反应都是在水中进行的，自由水含量增加，代谢加强。 【详解】A、低温可以抑制细菌细胞中酶的活性，使细胞呼吸强度减弱，导致供能不足，从而抑制细菌繁殖，A正确； B、在低温的冰块中，微生物细胞中呼吸酶的活性降低，细胞分解有机物的速度减缓，而不会停止，B错误； C、蔬菜瓜果类的保鲜环境为零上低温、低氧和适宜湿度，不是温度和氧气越低越好，C错误； D、细胞有氧呼吸产生的CO2中的O来自葡萄糖和水，D错误。 故选A。 10．细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析错误的是（　　） A．无氧和零下低温环境不利于水果的保鲜 B．铁钉扎脚形成较深的伤口，应保持通气，以满足伤口处细胞的有氧呼吸 C．稻田定期排水可以促进根的有氧呼吸，避免长时间的无氧呼吸产生酒精导致烂根 D．慢跑等有氧运动有利于人体细胞的有氧呼吸，避免肌细胞积累过多的乳酸 【答案】B 【分析】较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。保持透气的环境、避免厌氧菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。植物根部细胞无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。 【详解】A、低氧和零上低温环境有利于水果的保鲜，A正确； B、铁钉扎脚形成较深的伤口，应保持通气，避免厌氧菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈，B错误； C、稻田定期排水可以促进根的有氧呼吸，避免长时间的浸泡导致根部无氧呼吸产生酒精进而导致烂根现象，C正确； D、慢跑时，氧气供应充足，有利于人体细胞有氧呼吸，避免肌细胞进行无氧呼吸积累过多的乳酸，D正确。 故选B。 二、非选择题 11．超重的乙同学为了减肥，在购买饮料时挑选了标有“0脂肪”字样的含蔗糖饮料，但连续饮用一个月后，体重反而增加了，通过翻查资料发现，糖类和脂质的代谢可以通过细胞呼吸过程联系起来，其联系的示意图如下（编号表示过程，字母表示物质），请分析： (1)④过程中大部分化学能转化成 ，对于人体来说，这部分能量转化的生物学意义是 。 (2)当摄入葡萄糖等有机物过多时，A （填名称）会转化为甘油和脂肪酸再通过反应合成脂肪，从而使甲同学体重增加。 (3)脂肪是人体健康所必需的。脂肪是细胞内良好的 物质，如果细胞中含有脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成 。 (4)除了注意合理膳食外，适量的有氧运动（主要以有氧呼吸提供运动中所需能量的运动方式）也能减肥，请据图分析，进行有氧运动有助减肥的科学原理（原因）是有氧运动消耗能量增多，因而可 ，最终导致合成脂肪较少。 【答案】(1) 热能 有利于维持体温的恒定 (2)丙酮酸 (3) 储能 橘黄色 (4)促进丙酮酸进入线粒体氧化分解，进而减少其转化为甘油和脂肪酸的途径 【分析】有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段发生于细胞质基质，1分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸，产生少量[H]并释放少量能量；第二阶段发生于线粒体基质，丙酮酸和水彻底分解为二氧化碳和[H]并释放少量能量；第三阶段发生于线粒体内膜，[H]与氧气结合成水并释放大量能量。 【详解】（1）分析图可知，④过程为消耗氧气，同时产生大量水，为有氧呼吸的第三阶段，其中大部分化学能转化成热能，对于人体来说，这部分能量转化的生物学意义是有利于维持体温的恒定。 （2）分析图可知，A为在细胞质基质中分解葡萄糖产生的丙酮酸，A丙酮酸会转化为甘油和脂肪酸再通过反应合成脂肪，从而使甲同学体重增加。 （3）脂肪是人体健康所必需的。脂肪是细胞内良好的储能物质，如果细胞中含有脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。 （4）分析图可知，进行有氧运动有助减肥的科学原理（原因）是有氧运动消耗能量增多，因而可促进丙酮酸进入线粒体氧化分解，进而减少其转化为甘油和脂肪酸的途径，最终导致合成脂肪较少。 12．图1 表示生物体内葡萄糖的代谢过程，其中 X、Y 表示物质，①～⑤ 表示过程。图2 的实验装置用来探究消毒过的小麦种子在萌发过程中的细胞呼吸方式(假定： 葡萄糖为种子细胞呼吸过程中的唯一底物)。请分析回答：    (1)图 1 中的 X 和 Y 分别是 和 。 (2)②和⑤过程中物质 Y 产生的场所依次是 、 。 (3)在人体中细胞中，图 1 中的水产生于 （填具体部位），水中的氧元素都来自 ，人体细胞中不能发生图中的 （填序号）过程。 (4)图 1 中代谢过程 (填序号)均有能量释放，其中释放能量最多的是 (填序号)。 (5)图 2实验装置乙中，KOH溶液的作用是 。若实验后，乙装置的墨滴左移，甲装置的墨滴不动，则小麦种子萌发的过程中进行的细胞呼吸方式是 。 【答案】(1) 氧气/O2 二氧化碳/CO2 (2) 线粒体基质 细胞质基质 (3) 线粒体内膜 氧气/O2 ⑤ (4) ①②③ ③ (5) 吸收二氧化碳 有氧呼吸 【分析】分析图1：①表示细胞呼吸的第一阶段；②表示有氧呼吸的第二阶段，③表示有氧呼吸的第三阶段；④⑤表示无氧呼吸的第二阶段。分析图2：甲装置中清水不吸收二氧化碳，也不释放气体，因此甲中液滴移动的距离代表细胞呼吸产生二氧化碳量与消耗氧气的差值，乙装置中KOH的作用是吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，因此乙中液滴移动的距离代表细胞呼吸消耗的氧气量。 【详解】（1）③表示有氧呼吸的第三阶段，X表示O2。②表示有氧呼吸的第二阶段，Y表示CO2。 （2）有氧呼吸产生CO2的场所为线粒体基质，无氧呼吸产生CO2的场所在细胞质基质。 （3）人体细胞呼吸中，只有有氧呼吸才产生水，为有氧呼吸的第三阶段，发生的场所在线粒体内膜，水中的氧元素全部来自氧气。人体细胞不会产生酒精和CO2，即图中的⑤过程。 （4）有氧呼吸的三个阶段和无氧呼吸的第一阶段有能量的释放，其中有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，因此图 1 中代谢过程①②③均有能量释放，其中释放能量最多的是③。 （5）图2实验装置乙中，KOH溶液作用是吸收细胞呼吸产生的二氧化碳。甲装置的墨滴不动，说明呼吸产生的二氧化碳量与消耗的氧气量相等，乙装置的墨滴左移，说明有氧气消耗，由此可推知，细胞只进行有氧呼吸。 · 能力提升练 一、单选题 1．酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如下图所示。部分氧气为18O标记，下列叙述正确的是（　　） A．密闭容器中部分CO2可能含有18O标记 B．0~8h，容器内的水含量由于酵母菌的细胞呼吸消耗而不断减少 C．在a、b两曲线相交时，b曲线表示的呼吸方式消耗的葡萄糖量为a曲线的2倍 D．2~4h内，将酸性重铬酸钾溶液加入到酵母菌培养液无法观察到溶液颜色变为灰绿色 【答案】A 【分析】分析题图：a表示有氧呼吸，b表示无氧呼吸，0～6h间，酵母菌只进行有氧呼吸；6-8h间，酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸，但有需呼吸速率逐渐降低，无氧呼吸速率逐渐增加；8h-10h间，酵母菌只进行无氧呼吸，且无氧呼吸速率快速增加。 【详解】A、依据题干信息，部分氧气为18O标记，可通过18O2H2OC18O2，故密闭容器中部分CO2可能含有18O标记，A正确； B、据图可知，a表示有氧呼吸，b表示厌氧呼吸，0～6h间，酵母菌只进行有氧呼吸，6-8h间，酵母菌同时进行厌氧呼吸和有氧呼吸，但有需呼吸速率逐渐降低，厌氧呼吸速率逐渐增加，在有氧呼吸过程中，既消耗水，也产生水，故0~8h，容器内的水含量不会因酵母菌的细胞呼吸消耗而不断减少，B错误； C、a表示有氧呼吸，b表示厌氧呼吸，在a、b两曲线相交时，说明有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率，根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可推知，b曲线表示的呼吸方式消耗的葡萄糖量为a曲线的3倍，C错误； D、由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化，2~4h内，密闭容器内含有葡萄糖，故将酸性重铬酸钾溶液加入到酵母菌培养液可以观察到溶液颜色变为灰绿色，D错误。 故选A。 2．辅酶Ⅰ（NAD+）是参与细胞呼吸重要的物质，线粒体内膜上的蛋白能转运NAD+进入线粒体。下列叙述正确的是（    ） A．NAD+在线粒体内膜上转化为NADH B．细胞内NAD+和NADH的元素组成相同 C．MCARTI蛋白异常导致细胞无法产生ATP D．MCARTI基因在叶绿体和线粒体中特异性表达 【答案】B 【分析】有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质；第二 阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质；第三阶段是[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜。 【详解】A、细胞呼吸过程中葡萄糖和水分子产生的氢与结合生成还原型辅酶Ⅰ——，发挥作用的场所应该是细胞质基质和线粒体基质，A错误； B、细胞内和NADH的元素组成都是C、H、O、N、P，B正确； C、蛋白异常，不能转运进入线粒体，但细胞质基质依然可以进行细胞呼吸产生，C错误； D、线粒体内膜上的蛋白能转运进入线粒体，在有氧呼吸第三阶段，生成，所以基因在真核生物细胞的线粒体中普遍表达，D错误。 故选B。 3．玉米是我国一种重要的粮食作物。当玉米根部受到水淹后，处于缺氧初期，根组织细胞主要进行产乳酸的无氧呼吸，随后进行产乙醇的无氧呼吸，相关细胞代谢过程如图所示。糖酵解是指在无氧条件下，葡萄糖在细胞质中经一系列反应被分解成为丙酮酸的过程。下列有关说法正确的是（    ） A．图中物质A是果糖，进入细胞后被磷酸化的过程属于放能反应 B．图中的丙酮酸在氧气充足时，可在线粒体基质中与O2反应生成CO2 C．缺氧初期根细胞内产生乳酸导致pH降低，使丙酮酸脱羧酶活性上升 D．图中葡萄糖经糖酵解后，多数能量转移到ATP中，另一部分以热能形式散失 【答案】C 【分析】1、无氧呼吸分为两个阶段：第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，并释放少量能量；第二阶段丙酮酸在不同酶的作用下转化成乳酸或酒精和二氧化碳，不释放能量。整个过程都发生在细胞质基质。 2、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、分析图可知，一分子蔗糖水解可产生一分子葡萄糖和一分子果糖，故物质A是果糖；果糖进入细胞后被磷酸化，该过程需要消耗ATP释放的能量，属于吸能反应，A错误； B、图中的丙酮酸在氧气充足时，可进入线粒体，在线粒体基质中分解产生CO2，但不与O2反应，B错误； C、题图可知，缺氧初期玉米根组织初期阶段主要进行产乳酸的无氧呼吸，导致胞内pH降低，使乳酸脱氢酶活性降低，丙酮酸脱羧酶活性上升，最终导致乙醇生成量增加，C正确； D、糖酵解过程其实就是葡萄糖分解生成丙酮酸和[H]，并释放能量的过程；葡萄糖中的能量分为少量释放的能量和大部分未释放的能量（储存在丙酮酸和[H]中），其中释放的能量去路为ATP中活跃的化学能和大部分热能，D错误。 故选C。 4．果实采收后放置一段时间会出现呼吸高峰，这是果实成熟的标志。图示为不同温度条件下果实呼吸速率与贮藏时间的关系，下列叙述错误的是（    ）    A．果实的呼吸作用主要在线粒体中进行 B．呼吸作用会消耗果实中的有机物 C．12℃条件下贮藏的果实最先成熟 D．6℃条件有利于果实贮藏 【答案】C 【分析】储藏果实时，应尽量降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗。可采用降低环境温度，减少氧气含量的方法延长水果的储藏时间。 【详解】A、果实的呼吸作用主要在线粒体中进行，分解有机物释放能量，A正确； B、呼吸作用指的是细胞内有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放能量的过程，可见呼吸作用会消耗果实中的有机物，B正确； C、据图可知，在12℃条件下，果实贮藏到第9天呼吸速率达到最高峰，而在20℃条件下，果实贮藏到大约第5天呼吸速率达到最高峰，并且呼吸速率比12℃条件下高，因此在20℃条件下贮藏的果实最先成熟，C错误； D、据图可知，在6℃条件下，果实的呼吸速率最低，有利于果实的长期贮藏，D正确。 故选C。 5．ADH(乙醇脱氢酶)和LDH(乳酸脱氢酶) 是厌氧呼吸的关键酶，其催化代谢途径如图甲所示。Ca2+对淹水胁迫的辣椒幼苗根厌氧呼吸的影响实验结果，如图乙所示。下列叙述正确的是（    ） A．酶E和LDH都能催化丙酮酸，说明LDH不具有专一性 B．丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中，底物中的大部分能量以热能形式散失 C．Ca2+影响ADH、LDH 的活性，能减少乙醛和乳酸积累造成的伤害 D．与对照组相比，淹水组第6天时乙醇代谢增幅明显大于乳酸代谢增幅 【答案】C 【分析】酶的特性：①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。②专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应。 ③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。 【详解】A、酶具有专一性，酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，A错误； B、丙酮酸生成乳酸或酒精的过程是无氧呼吸第二阶段，没有产生能量，能量储存在乳酸或酒精中，B错误； C、由图乙可知，Ca2+能减弱LDH的活性，增强ADH的活性，结合甲图可知，LDH能催化乳酸生成，ADH能催化乙醛生成乙醇，故Ca2+影响ADH、LDH 的活性，能减少乙醛和乳酸积累造成的伤害，C正确； D、与对照组相比，淹水组第6天时，乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH）活性都升高，且活性都增加了一倍，据此可推测淹水组第6天时乙醇代谢增幅等于乳酸代谢增幅，D错误。 故选C。 6．线粒体外膜分布着孔蛋白构成的通道蛋白，丙酮酸可以经此通道通过。而线粒体内膜通透性低，丙酮酸需通过与H+协同运输的方式由膜间隙进入线粒体基质，如图所示。下列叙述不正确的是（    ）    A．线粒体外膜蛋白质含量低于线粒体内膜 B．丙酮酸穿过线粒体外膜时经过的通道蛋白具有特异性 C．丙酮酸经内膜进入线粒体基质后被彻底分解为二氧化碳和水 D．抑制质子泵的活性会影响线粒体内膜对丙酮酸的运输速率 【答案】C 【分析】物质运输方式：（1）被动运输：分为自由扩散和协助扩散：①自由扩散：顺相对含量梯度运输；不需要载体；不需要消耗能量。②协助扩散：顺相对含量梯度运输；需要载体参与；不需要消耗能量。（2）主动运输：能逆相对含量梯度运输；需要载体；需要消耗能量。（3）胞吞胞吐：物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜，从细胞外进或出细胞内的过程。 【详解】A、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，其上附着有多种酶，因此线粒体内膜的蛋白质含量大于线粒体外膜，A正确； B、通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，故通道蛋白具有特异性，B正确； C、丙酮酸进入线粒体基质后被彻底分解为二氧化碳和[H]，C错误； D、抑制质子泵的活性会影响H+进入膜间隙，从而影响线粒体内膜对丙酮酸的运输速率，D正确。 故选C。 7．细胞呼吸除了能为生物体提供能量外，还是生物体代谢的枢纽。下列有关细胞呼吸的方式、原理和其在生产、生活中应用的叙述，错误的是（　 ） A．人体细胞呼吸产生的CO2均来自线粒体基质 B．小白兔成熟的红细胞逆浓度梯度吸收K＋受氧气浓度的影响 C．包扎伤口时，选用透气的消毒纱布是为了避免厌氧菌大量繁殖 D．蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来 【答案】B 【分析】细胞呼吸原理的应用（1）种植农作物时，疏松土壤能促进根细胞有氧呼吸，有利于根细胞对矿质离子的主动吸收。（2）利用酵母菌发酵产生酒精的原理酿酒，利用其发酵产生二氧化碳的原理制作面包、馒头。（3）利用乳酸菌发酵产生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。（4）稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而变黑、腐烂。（5）皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖，引起破伤风。（6）提倡慢跑等有氧运动，剧烈运动会导致氧气供应不足，使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉酸胀乏力。（7）粮食要在低温、低氧、干燥的环境中保存；果蔬、鲜花的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下保存。 【详解】A、人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，仅有氧呼吸第二阶段产生CO2，有氧呼吸第二阶段场所在线粒体基质，A正确； B、小白兔成熟的红细胞没有线粒体，只进行无氧呼吸，所以小白兔成熟的红细胞逆浓度梯度吸收K＋不受氧气浓度的影响，B错误； C、包扎伤口时，选用透气的消毒纱布是为了避免厌氧菌大量繁殖，C正确； D、细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质，蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来，D正确。 故选B。 8．乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH）是植物细胞中无氧呼吸的关键酶，其催化的代谢途径如图1所示。为探究Ca2+对淹水处理的植物根细胞呼吸作用的影响，研究人员将辣椒幼苗进行分组和3种处理：甲组（未淹水）、乙组（淹水）和丙组（淹水+Ca2+），在其它条件适宜且相同的条件下进行实验，结果如图2所示。下列说法正确的是（    ）    A．丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中，利用NADH的能量合成ATP B．辣椒幼苗在淹水的条件下，其根细胞无氧呼吸的产物仅有乳酸 C．Ca2+影响ADH、LDH的活性，减少乙醛和乳酸积累造成的伤害 D．淹水胁迫时，该植物根细胞酒精的产生速率小于乳酸的产生速率 【答案】C 【分析】无氧呼吸分为两个阶段，第一阶段与有氧呼吸完全相同，第二阶段发生于细胞质基质，丙酮酸分解为酒精和二氧化碳或产生乳酸，不产生ATP。 【详解】A、丙酮酸生成乳酸或酒精的过程是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生ATP，A错误； B、分析题意，乙醇脱氢酶（ADH白色柱形图）、乳酸脱氢酶（LDH黑色柱形图）是植物细胞中无氧呼吸的关键酶，而图2显示乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH）活性均＞0，说明辣椒幼苗在淹水条件下，其根细胞的无氧呼吸产物有乳酸和酒精，B错误； C、据图分析，与乙组相比，丙组是淹水+Ca2+组，ADH含量较高，LDH含量较低，说明水淹条件下，适当施用Ca2+可减少根细胞厌氧呼吸产物乳酸和乙醛的积累，从而减轻其对根细胞的伤害，C正确； D、甲为对照组，是正常生长的幼苗，乙为实验组，为淹水条件，乙醇脱氢酶（ADH）、乳酸脱氢酶（LDH）活性升高，根据纵坐标值看ADH酶活性更高，据此可推测淹水条件下酒精产生的速率高于乳酸产生速率，D错误。 故选C。 9．图甲是酵母菌细胞呼吸过程示意图，图乙表示某些环境因素对酵母菌有氧呼吸速率的影响。下列相关叙述正确的是（　　）    A．若只检测是否生成酒精，则无法判断细胞呼吸方式 B．图甲中条件Y下产生物质a的场所是线粒体基质 C．由图乙可知，30℃是酵母菌有氧呼吸的最适温度 D．由图乙可知，当O2浓度为40%时是各温度下的最适氧浓度 【答案】B 【分析】分析图1，条件X为无氧条件，物质a为二氧化碳，条件Y为有氧条件，物质b为水。 分析图2，图为氧气浓度和温度对有氧呼吸速率的影响 。 【详解】A、酵母菌无氧呼吸能产生酒精，有氧呼吸不会产生酒精，因此若只检测是否生成酒精，可以判断细胞呼吸方式，A错误； B、物质a是二氧化碳，在图甲中条件Y表示有氧条件，有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质，B正确； C、根据图乙只能判断酵母菌有氧呼吸的最适温度在30 ℃左右，不能说就是30 ℃，C错误； D、据图乙可知，在不同温度条件下，O2浓度饱和点不同，比如温度为30 ℃和35℃下，O2浓度为40%是最适氧浓度，但温度为15 ℃和20℃下，O2浓度为30%是最适氧浓度，D错误。 故选B。 10．人体成熟红细胞的主要功能是运输O2和CO2，如图是人体成熟红细胞膜上部分物质跨膜运输示意图，①~⑤表示相关过程。下列叙述正确的是（    ）    A．图中不需要与转运蛋白结合就能进行运输的是①②③⑤ B．图中④⑤过程在运输相关分子或离子时的作用机制相同 C．过程③同时运输K+和Na+，说明相关载体不具有专一性 D．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP提供能量 【答案】D 【分析】图中①表示气体A通过自由扩散进入红细胞，②表示气体B通过自由扩散运出红细胞，③表示钠离子和钾离子通过钠钾泵进出红细胞，④表示葡萄糖通过协助扩散进入红细胞，⑤表示水通过通道蛋白协助扩散进入红细胞。 【详解】A、不需要与转运蛋白结合就能进行运输的是自由扩散和通过通道蛋白运输，所以有①②（自由扩散）⑤（通过通道蛋白运输），A错误； B、图中④葡萄糖进入细胞是高浓度至低浓度运输，需要载体蛋白的协助，不消耗ATP，⑤H2O进入细胞是通过通道蛋白，二者均属于协助扩散，但二者的机制不同，前者只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时，都会发生自身构象的改变，后者是小分子物质通过的方式，涉及细胞膜的流动性，B错误； C、过程③同时运输K+和Na+，但不能运输其他物质，说明相关载体具有专一性，C错误； D、人体成熟的红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP提供能量，D正确。 故选D。 二、非选择题 11．某课题小组同学利用如图1所示装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。实验开始时，利用调节螺旋将U形管右侧液面高度调至参考点后，关闭三通活栓。实验中定时记录右侧液面高度相对于参考点的变化（忽略其他原因引起的容积变化）。取甲、乙两套该装置设计实验。    装置 反应瓶内加入的材料 中心小杯内加入的材料 液面高度变化的含义 甲 酵母菌培养液1mL＋适量葡萄糖溶液 适量NaOH溶液 ① 乙 酵母菌培养液1mL＋等 量葡萄糖溶液 等量蒸馏水 细胞呼吸时CO2的 释放量与O2吸收量的差值 (1)表中①表示的含义 。酵母菌新陈代谢的异化类型是 。 (2)将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验（实验过程中微生物保持活性），60min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置U形管右侧液面将 ，乙装置U形管右侧液面将 。 (3)在O2浓度为J点对应浓度前，限制细胞呼吸CO2释放量的主要因素是 。若图2中YZ∶ZX＝4∶1，则对应O2浓度下有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗量的 。 【答案】(1) 细胞呼吸时O2吸收量 兼性厌氧型 (2) 上升 下降 (3) O2浓度 1/13 【分析】酵母菌为兼性厌氧微生物，在有氧条件下能进行有氧呼吸，在无氧条件下能进行无氧呼吸，其有氧呼吸的反应式为： C6H12O6+6O26H2O+6CO2+能量 无氧呼吸的反应式为： C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量 题图分析，甲装置内置NaOH溶液，它能吸收容器内CO2，所以CO2的变化不对液滴移动产生影响，因此液滴的移动只能由氧气的变化所引起，液滴上升表示氧气消耗，下降则表示氧气增多，不动则表示无氧气变化。乙侧装置内置清水作为对照，液滴移动由容器内气体消长所引起，液滴上升表示产生气体量小于消耗气体量，下降则结论相反，其中气体的变化代表的是酵母菌消耗的氧气和释放二氧化碳的差值。 【详解】（1）根据甲中所放的材料和试剂和液面高度变化的含义可以判断，反应瓶中细胞呼吸释放的CO2被NaOH溶液吸收，同时可能消耗O2，所以液面高度变化不会因为二氧化碳而改变，其发生变化的含义是细胞呼吸时氧气吸收量。 （2）将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验(实验过程 中微生物保持活性)60min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置反应瓶中由于CO2被NaOH溶液吸收，导致气压降低，所以U型管右管液面将上升，上升的距离表示氧气的消耗量；乙装置反应瓶中由于无氧呼吸不消耗O2，同时产生的CO2不能被蒸馏水吸收，导致气压上升，所以U型管右管液面将下降，而在消耗葡萄糖的情况下，有氧呼吸吸收的氧气和释放的二氧化碳相同，所以气压上升的原因是由于无氧呼吸产生的二氧化碳导致的。 （3）在O2浓度为J点对应浓度前，随着氧气浓度的增加，酵母菌释放的二氧化碳增加，说明此时限制细胞呼吸CO2释放量的主要因素是O2浓度；图2中YZ∶ZX为4∶1，由图可知，YZ为无氧呼吸释放的二氧化碳的量，设为4a，ZX为有氧呼吸释放的二氧化碳的量，设为a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为1/6a，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为2a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的1/6a (2a+1/6a) =1/13。 12．在细胞呼吸中，氧化过程所获得的能量主要以 NADH 形式储存，它必须转化为 ATP的形式才能用于生命活动，这个转化过程可在线粒体的内膜上通过一系列电子传递来实现，（图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为电子传递复合体）。回答下列问题：    (1)在细胞呼吸中，NADH来源于 （细胞结构），NADH被氧化的过程中产生电子，电子的最终受体是 。 (2)据图推测 ATP 合酶的作用有 。 (3)氰化物能抑制复合物Ⅳ的活性，导致细胞产生 ATP 减少，原因是 。 【答案】(1) 细胞质基质、线粒体基质 氧气 (2)转运氢离子的通道，催化合成ATP的酶 (3)该过程抑制了质子通过复合物Ⅳ从线粒体基质转运到膜间隙，使膜两侧质子浓度差变小，膜间隙中质子通过ATP合酶回流减少，使ATP合成减少 【分析】有氧呼吸的全过程可以为三个阶段。 第一个阶段是，1 分子的葡萄糖分解成 2 分子的丙酮酸，产生少量的[H ]（NADH），并且释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的； 第二个阶段是，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H ]（NADH），并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧气直接参与，是在线粒体基质中进行的； 第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H ]（NADH），经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 【详解】（1）在细胞呼吸中，产生NADH是在有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，场所分别是细胞质基质和线粒体基质，从图中可知，NADH被氧化的过程中产生电子，电子的最终受体是氧气。 （2）据图可知，ATP合酶既可以催化ATP的合成，又可以作为氢离子运输的通道。 （3）复合物Ⅳ的作用是将质子从线粒体基质转运到膜间隙，膜间隙的质子通过ATP合成酶通道进入到线粒体基质，促进ATP的生成，氰化物能抑制复合物Ⅳ的活性，会导致运输到膜间隙的质子减少，膜两侧的质子浓度差减小，导致通过ATP合成酶进入膜内的质子减少，从而导致细胞产生ATP减少，因此细胞产生ATP减少原因是氰化物抑制了质子通过复合物Ⅳ从线粒体基质转运到膜间隙，使膜两侧质子浓度差变小，膜间隙中质子通过ATP合酶回流减少，使ATP合成减少。 13．体育运动大体可以分为有氧运动和无氧运动。有氧运动过程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如慢跑。无氧运动过程中骨骼肌除进行有氧呼吸外，还会进行无氧呼吸，如短跑等。如图为有氧呼吸的某个阶段的示意图。回答下列问题。 (1)图示过程是有氧呼吸的第 阶段。人在短跑时，产生CO2的具体部位是 ，产生[H]的具体部位是 ，有氧呼吸过程中的能量变化是 。而人在慢跑时，消耗的O2在细胞呼吸中的用途是 。 (2)据图可知，H＋沿着线粒体内膜上的ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动某物质(A)合成ATP，则A为 。有的减肥药物能够增加线粒体内膜对H＋的通透性，使得H＋回渗到线粒体基质，推动ATP合成酶生成的ATP量减少，该药物能够加快体内有机物的消耗，但会严重危害健康，具体危害是 (写出一点即可)。 (3)有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化产生的，从能量的角度分析，与无氧呼吸相比，有氧呼吸能够 ，其在进化地位上更为高等。 (4)为判断不同运动强度(高运动强度、中运动强度、低运动强度)下细胞呼吸的方式，设计了相关实验，大体实验思路如下：让同一个体分别在三种不同运动强度(高、中、低)下运动相同一段时间后，测定相关指标数据。测定的指标为 。 【答案】(1) 三 线粒体基质 细胞质基质、线粒体基质 有机物中的化学能转化为ATP中的化学能和热能 和[H]结合形成水 (2) ADP、Pi 导致细胞供能不足和体温过高 (3)更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用 (4)不同运动强度下的O2消耗速率和血浆中乳酸含量 【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，合成少量的ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量的ATP，第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量的ATP。无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸第一阶段完全相同，第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸，其场所是细胞质基质。 【详解】（1）图示过程发生在线粒体内膜，是有氧呼吸的第三阶段。人在短跑时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，但只在有氧呼吸的第二阶段产生CO2，其场所是线粒体基质；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段及有氧呼吸的第二阶段均可产生[H]，因此产生[H]的具体部位是细胞质基质、线粒体基质；有氧呼吸过程中的能量变化是有机物中的化学能转化为ATP中的化学能和热能。人在慢跑时，O2在有氧呼吸第三阶段与[H]结合生成水。 （2）据图可知，A在ATP合成酶的作用下合成ATP，据此推断，物质A为ADP和Pi。正常情况下，细胞呼吸释放的能量少部分储存在ATP中，大部分以热能的形式散失，以维持细胞的能量供应和人体的体温，而题述减肥药物会使得ATP合成酶合成ATP的量减少，则能量在体内的转化率降低，造成大量的额外产热，从而导致细胞供能不足和体温过高。 （3）与无氧呼吸相比，有氧呼吸能更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用。 （4）本实验的目的为判断不同运动强度(高运动强度、中运动强度、低运动强度)下细胞呼吸的方式，则观测指标为不同运动强度下氧气的消耗速率和血浆中的乳酸含量。 · 思维拓展练 知识拓展——欲确认某植物种子的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示： (1)装置1中加入NaOH溶液的目的是__________________，根据着色液滴移动的距离可测出呼吸作用消耗的氧气的体积。 (2)装置2中着色液滴移动的距离代表呼吸作用__________________________________。 (3)实验结果分析 判定呼吸方式时，底物一般是葡萄糖。分析如下： 装置1 装置2 结果 着色液滴左移 着色液滴不动 ___________________ 着色液滴不动 着色液滴右移 __________________ 着色液滴左移 着色液滴右移 __________________ 着色液滴不动 着色液滴不动 __________________ (4)为了排除环境因素对实验结果的干扰，需要设置对照实验，该对照组的设置方法是_______________________________________________________________________________。 (5)若装置1、2中的着色液滴均左移，则可能的原因是_________________________________。 提示： (1)吸收二氧化碳　 (2)消耗的氧气和释放的二氧化碳的体积的差值　 (3)只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产生乳酸的无氧呼吸　只进行产生酒精的无氧呼吸　既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸　细胞已死亡或只进行产生乳酸的无氧呼吸　 (4)在装置中装入煮熟的种子，其他条件不变　 (5)种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂肪 思维训练 一、单选题 1．某同学用下图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25℃水浴中，10min后关闭软管夹，随后每隔5min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析中，正确的是（    ） 实验时间/min 液滴移动距离/mm 10 0 15 32.5 20 65 25 100 30 130 35 162.5 A．图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动 B．在20min～30min内氧气的平均吸收速率为6.5mm3/min C．如将X换为清水，并将试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率 D．增设的对照实验只将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中 【答案】B 【分析】图中X为NaOH溶液，NaOH的作用是吸收呼吸产生的二氧化碳，软管夹关闭后液滴将向左移动，如将X换为清水，果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸，所以无法用此装置测定果蝇幼虫的无氧呼吸速率。 【详解】A、 图中X为NaOH溶液，NaOH的作用是吸收呼吸产生的二氧化碳，软管夹关闭后液滴将向左移动，A错误； B、20min～30min内毛细管中液滴移动的距离变化是130-65=65mm/min，体积变化是65mm/min×1mm2=65mm3/min，平均吸收速率为65÷10=6.5mm3/min，B正确； C、如将X换为清水，果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸，所以无法用此装置测定果蝇幼虫的无氧呼吸速率，C错误； D、增设的对照实验应是加已经死亡果蝇，并将该装置置于相同的环境中，D错误。 故选B。 2．某课题小组利用如图所示装置测定萌发种子（生命活力正常且已消毒）的有氧呼吸强度，其中红色液体的移动距离可反映瓶内气体体积的变化情况（不考虑物理因素的影响）。下列叙述正确的是（    ） A．消毒是为了避免微生物呼吸作用的干扰 B．红色液滴的移动距离可反映种子CO2的释放量 C．待红色液滴不再移动时，种子已全部死亡 D．需要增设将NaOH溶液换成清水的实验作为对照 【答案】A 【分析】装置中加入NaOH溶液的作用是吸收萌发的种子细胞呼吸产生的二氧化碳，实验过程中，种子萌发消耗氧气，瓶内的压强减小，玻璃管中的红色液滴将向左移动。 【详解】A、该装置的目的是测定萌发种子（生命活力正常且已消毒）的有氧呼吸强度，为了避免微生物呼吸作用对实验的干扰，种子要进行消毒处理，A正确； B、红色液滴的移动距离可反映种子O2的吸收量，B错误； C、待红色液滴不再移动时，种子可能进行的是无氧呼吸，C错误； D、须增设死亡种子，其余条件一样的设置，实验作为对照，D错误。 故选A。 3．下面三个装置可用于研究消毒过萌发种子呼吸作用方式及其产物，不考虑环境因素对装置气压的影响，下列有关分析错误的是（    ） A．装置甲可用于探究呼吸作用是否产生热量 B．装置乙的有色液滴向左移动，说明种子萌发有进行需氧呼吸 C．仅用装置丙可用于探究萌发种子的呼吸方式 D．三个装置中的种子进行消毒的目的是为了排除微生物细胞呼吸对实验结果的影响 【答案】C 【分析】题图分析：甲图中有温度计，因此该装置可用于探究呼吸作用是否产生热量。乙图装置中的NaOH溶液可吸收呼吸作用产生的二氧化碳，则有色液滴移动的距离代表呼吸消耗的氧气。丙图中澄清石灰水可检测二氧化碳，因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2。 【详解】A、甲装置中含有温度计，可测定温度的变化，因而可用于探究呼吸作用是否产生热量，A正确； B、乙装置中NaOH可吸收呼吸作用产生的二氧化碳，则有色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气，有色液滴向左移动说明种子萌发时消耗氧气，B正确； C、丙装置中澄清石灰水可检测二氧化碳，因此该装置可用于探究萌发种子的呼吸作用是否产生CO2，不能用于探究呼吸方式，因为无论有氧呼吸还是无氧呼吸过程均有二氧化碳的产生，C错误； D、微生物也会进行呼吸作用，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，进而可排除微生物细胞呼吸对实验结果的影响，D正确。 故选C。 4． 某兴趣小组利用富含葡萄糖的培养液培养酵母菌，并利用以下两套装置探究酵母菌的呼吸方式。下列叙述正确的是（    ） 5．    A．培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾以便检测乙醇的生成情况 B．仅根据装置一乙瓶溴麝香草酚蓝溶液是否变为黄色无法判断酵母菌的呼吸方式 C．装置二有色液滴不再移动，说明培养液中的酵母菌已经死亡 D．若装置二有色液滴左移，说明酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸 【答案】B 【分析】酿酒使用的菌种主要是酵母菌，酵母菌属于兼性厌氧菌，有氧呼吸时，消耗氧气产生等量二氧化碳，菌体大量繁殖。无氧呼吸时，不消耗氧气，产生二氧化碳和酒精。 【详解】A、由于葡萄糖也可与酸性重铬酸钾发生颜色反应，故应在充分反应后(葡萄糖消耗完)，取适量酵母菌培养液的滤液，加入酸性重铬酸钾以便检测乙醇生成，A错误； B、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，均会使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，所以仅根据装置一乙瓶溴麝香草酚蓝溶液是否变为黄色无法判断酵母菌的呼吸方式，B正确； C、葡萄糖的分解发生在细胞质基质，液滴不再移动可能是酵母菌已经死亡或者培养液中葡萄糖消耗完全，C错误； D、若酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸，则图中有色液滴将右移，D错误。 故选B。 二、非选择题 5．如图1表示樱桃的细胞呼吸过程，A～E表示物质，①～④表示过程。图2是一种利用樱桃测定呼吸速率的密闭装置。结合图示回答问题： (1)图1中A和C分别代表的物质是 、 ，图中有氧呼吸的完整过程包括 （填序号）。图中除过程 （填序号）外，都可以为ATP合成提供能量。 (2)若樱桃保存不当，影响其口味，原因之一是樱桃细胞进行无氧呼吸的影响所致。在此过程中，葡萄糖中化学能的去向是 。 (3)生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易烂。有人推测易烂与机械损伤引起樱桃有氧呼吸速率改变有关。请结合测定呼吸速率的实验装置，设计实验验证机械损伤能引起樱桃有氧呼吸速率升高。 ①实验步骤： 第一步：按照图中装置进行操作，30min后，记录有色液滴移动距离为a。 第二步：另设一套装置，向容器内加入 的樱桃，其他条件与实验组完全相同且适宜。记录相同时间内有色液滴移动距离为b。 第三步：比较a、b数值的大小。 ②实验结果： 。 实验结论： 。 【答案】(1) H2O（水） NADH/[H]/还原型辅酶Ⅰ ①③④ ② (2)热能、ATP中的化学能、酒精中的能量 (3) 与实验组等量消毒的受到机械损伤后的樱桃 a<b 机械损伤能引起樱桃有氧呼吸速率升高 【分析】有氧呼吸的过程：第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖在酶的催化作用下生成丙酮酸和少量的[H]，释放少量能量，第二阶段发生在线粒体基质，丙酮酸和水发生反应，被彻底分解成CO2和[H]，释放少量能量，第三阶段发生在线粒体内膜上，[H]和氧气反应生成水，并释放大量能量。无氧呼吸过程：全过程发生在细胞质基质中，第一阶段和有氧呼吸相同，第二阶段丙酮酸被还原生成乳酸或酒精和CO2。 【详解】（1）图中①为呼吸作用的第一阶段，②是无氧呼吸的第二阶段，产物E是酒精、B是二氧化碳，③是有氧呼吸的第二阶段，A是水，C是NADH，④为有氧呼吸的第三阶段，D是氧气。故图中A和C代表的物质分别是H2O、NADH([H]、还原型辅酶Ⅰ）。图中有氧呼吸的完整过程包括①有氧呼吸第一阶段、③有氧呼吸第二阶段、④有氧呼吸第三阶段，其中过程④在线粒体内膜上进行。图中除过程②（无氧呼吸第二阶段）外，都可以为ATP的合成提供能量。 （2）樱桃细胞进行无氧呼吸葡萄糖不完全分解为酒精和CO2，在此过程中，葡萄糖中化学能的去向是热能、ATP中的化学能、酒精中的能量。 （3）该实验的目的是验证机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高，该实验的变量是：樱桃是否机械损伤。因此①第二步骤为：向容器内加入与实验组等量消毒的受到机械损伤后的樱桃，其他处理及装置与实验组完全相同且适宜。第三步观察因变量的变化即比较 a 、 b 数值的大小。②通过实验结论，机械损伤能引起樱桃有氧呼吸速率升高；故实验结果是 a < b ，机械损伤能引起樱桃有氧呼吸速率升高。 6．如图甲为某植物非绿色器官细胞呼吸过程部分示意图，图乙表示该植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化（细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖），图丙的锥形瓶中是新鲜的土豆块茎碎块。 (1)该植物细胞中，图甲中过程①发生的场所是 ，过程①②③的共同点是 ，④过程释放能量较少的原因是 。不能用是否产生CO2作为判断该植物细胞呼吸方式的依据，原因是 。 (2)O2浓度为a时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的 倍，O2浓度为b时，该器官不进行 （填：“无氧呼吸”或“有氧呼吸”），O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐 （填：“增加”或“减少”）。 (3)若在锥形瓶中放入装有氢氧化钠的小烧杯，红色液滴左移，则可以得出的结论是 。 (4)为准确科学地测定土豆块茎细胞有氧呼吸的速率，排除环境因素对实验结果的影响，图丙中装置图除了要做（3）中的修改外，还需 。 【答案】(1) 细胞质基质 大量的能量以热能的形式散失，少部分贮存在ATP中 大部分能量贮存在酒精中 因为有氧呼吸和无氧呼吸都产生二氧化碳 (2) 3 无氧呼吸 增加 (3)锥形瓶中的土豆块进行了有氧呼吸过程 (4)还需设置对照装置，对照组的设置为将土豆块茎换成煮熟的等质量的土豆块茎，其他的与修改后的装置相同 【分析】1.有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，第三阶段是还原氢与氧气结合形成水； 2.无氧呼吸分为两个阶段：第一阶段与有氧呼吸的第一阶段相同，第二阶段是丙酮酸和还原氢反应形成二氧化碳和酒精或者是乳酸。 题图分析：图甲中①表示细胞呼吸的第一阶段，②表示有氧呼吸的第二阶段，③表示有氧呼吸的第三阶段，④表示无氧呼吸的第二阶段。其中X是参与有氧第三阶段的O2，Y是无氧呼吸产物CO2。 【详解】（1）图中过程①是有氧呼吸的第一阶段，发生的场所是细胞质基质，过程①②③是有氧呼吸的三个阶段，共同点是大量的能量以热能的形式散失，少部分贮存在ATP中。④过程释放能量较少的原因是大部分能量贮存在酒精中。不能用是否产生CO2作为判断该植物细胞呼吸方式的依据，原因是植物的无氧呼吸和有氧呼吸都产生二氧化碳。 （2）据图可知，氧气浓度为a时，CO2的释放量约为0.6，包括有 氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2总量，此时氧气的吸收量为0.3，据此推知，有氧呼吸消耗的葡萄糖为0.05，无氧呼吸释放的CO2-0.6-0.3=0.3，根据反应式可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖为0.15，因此O2浓度为a时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍；当氧气浓度为b时，释放的二氧化碳和吸收的氧气量相等，根据有氧呼吸的总反应方程式，可知，植物只进行有氧呼吸；O2浓度由0到b的过程中，氧浓度升高，有氧呼吸速率加快，则有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加。 （3）若在锥形瓶中放入装有氢氧化钠的小烧杯，由于有氧呼吸消耗氧气产生二氧化碳随后二氧化碳被吸收，导致锥形瓶中气压下降，因此，红色液滴左移，因此，可以得出的结论是锥形瓶中的土豆块进行了有氧呼吸过程。 （4）若要探究不同温度对土豆块茎细胞有氧呼吸的影响，则图乙中装置图除了要做（3）中的修改外，还需设置对照装置，对照组的设置为将土豆块茎换成煮熟的等质量的土豆块茎，其他的与修改后的装置相同。 7．甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与氧气浓度的关系（呼吸底物为葡萄糖）。 据图分析回答下列问题：    (1)图甲所示细胞的呼吸方式最可能是 ，如果呼吸强度不能用 CO2的 释放量表示，原因是 。 (2)图乙中 B 点释放的 CO2来自 （填场所），当氧气浓度达到 M 点以 后，CO2释放量不再继续增加的内因 。 (3)图丙中 YZ∶ZX＝4∶ 1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的 ， 图中无氧呼吸强度降为0时，其对应的氧气浓度为 （填图中字母）。    (4)某同学用上图装置测定密闭容器中发芽的小麦种子的呼吸方式。实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是 。假设小麦种子只以糖类为呼吸底物。在25℃下经10min 观察墨滴的移动情况，若发现装置甲中墨滴右移的实验数据为 X，装置乙中 墨滴左移的实验数据为Y，则装置中种子的有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比为 Y： 。实际上小麦种子的呼吸底物除了糖类外，还有脂肪等，在 25℃下一定时间内，若装置甲中墨滴左移10mm，装置乙中墨滴左移100mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是 （呼吸熵指单位时间内进行呼吸作用释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值）。 【答案】(1) 无氧呼吸 该生物无氧呼吸的产物是乳酸 (2) 细胞质基质　　 呼吸酶的数量是有限的 (3) 1/13 I (4) 增加吸收二氧化碳的面积或速度 3X 0.9 【分析】分析题图：甲图中，呼吸强度不受氧气浓度影响，只能是无氧呼吸。 乙图呼吸强度受氧气浓度影响，在有氧的条件下进行是有氧呼吸；在氧浓度为0时，进行的是无氧呼吸。 丙图开始随着氧气浓度增加，二氧化碳浓度下降，是氧气抑制了无氧呼吸，后随着氧气浓度增加，二氧化碳释放增加，有氧呼吸增强，既有有氧呼吸又有无氧呼吸。 【详解】（1）甲图中，呼吸强度不受氧气浓度影响，只能是无氧呼吸。呼吸强度不能用二氧化碳释放量表示，是因为该生物无氧呼吸不产生二氧化碳，可能是产生乳酸的无氧呼吸。 （2）图乙中B点氧气浓度为零，其二氧化碳来源只有无氧呼吸，而无氧呼吸场所是细胞质基质，当O2浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是受呼吸酶的数量的限制。 （3）YZ是无氧呼吸释放的二氧化碳，ZX是有氧呼吸释放的二氧化碳，无氧呼吸释放二氧化碳：有氧呼吸释放二氧化碳为4：1，根据呼吸反应式，无氧呼吸消耗2单位葡萄糖，有氧呼吸消耗1/6葡萄糖，有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗的1/13； 图中无氧呼吸强度降为0的起点时，是二氧化碳成为一条线的点，其对应的O2浓度为横坐标I。 （4）图乙装置中的KOH的作用是增加吸收二氧化碳的面积或速度。装置甲中墨滴右移的距离X代表呼吸作用产生的CO2，与消耗的O2的差值，即无氧呼吸释放的CO2的体积，装置乙中墨滴左移的距离Y代表有氧呼吸消耗的O2，根据有氧呼吸和无氧呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗1mol葡萄糖吸收6mol氧气，无氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生2mol二氧化碳，因此装置中种子有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比为Y：3X。 甲装置中墨滴左移10mm，说明氧气消耗量比二氧化碳产生量多10mm，乙装置中墨滴左移100mm，说明氧气消耗量为100，所以，二氧化碳为100−10＝90mm，呼吸熵为释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积＝90÷100＝0.9。 8．图1表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，A~E表示物质，①~④表示过程。图2的实验装置用来探究消过毒的小麦种子在萌发过程中的细胞呼吸方式（假定：葡萄糖为种子细胞呼吸过程中的唯一底物）。请分析回答下列问题： (1)图1中，物质C、D、E的名称依次是 、 、 。 (2)图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是 装置甲清水中放置筒状滤纸的目的是 。 (3)若实验后，装置乙的墨滴左移，装置甲的墨滴不动，则小麦种子萌发的过程中进行的细胞呼吸方式是 ；若实验后，装置乙的墨滴左移，装置甲的墨滴右移，则小麦种子萌发的过程中细胞呼吸的方式是 。 【答案】(1) NADH（[H]） 氧气（O2） 酒精（C2H5OH） (2) 增大吸收二氧化碳的面积 排除无关变量对实验结果的干扰 (3) 有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 【分析】1、分析图1：①表示细胞呼吸的第一阶段；②表示无氧呼吸的第二阶段；③表示有氧呼吸的第三阶段；④表示有氧呼吸的第二阶段；A为丙酮酸，B为二氧化碳，C为NADH，D为氧气，E为无氧呼吸产物酒精。 2、分析图2：甲装置中清水不吸收二氧化碳，也不释放气体，因此甲中液滴移动的距离代表细胞呼吸产生二氧化碳量与消耗氧气的差值，乙装置中KOH的作用是吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，因此乙中液滴移动的距离代表细胞呼吸产生消耗的氧气量。 【详解】（1）图1中，①表示细胞呼吸的第一阶段；②表示无氧呼吸的第二阶段；③表示有氧呼吸的第三阶段；④表示有氧呼吸的第二阶段；A为丙酮酸，B为二氧化碳，C为NADH，D为氧气，E为无氧呼吸产物酒精。 （2）KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是增加吸收二氧化碳的面积。实验装置甲中，清水中放置一张相同的筒状滤纸的目的是消除无关变量对实验结果的干扰。 （3）甲装置的墨滴不动，说明呼吸产生的二氧化碳量与消耗的氧气量相等，乙装置的墨滴左移，说明有氧气消耗，由此可推知，细胞只进行有氧呼吸；甲装置的墨滴右移，说明呼吸产生的二氧化碳量多于消耗的氧气量，乙装置的墨滴左移，说明有氧气的消耗，由此可推知细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！学 2 学科网（北京）股份有限公司 $$