高中生物一轮复习呼吸作用

一轮复习 第8讲 细胞呼吸 考情分析 考情分析 1.探究酵母菌细胞呼吸的方式 2023·浙江1月选考,16；2022·重庆卷，12；2022·河北卷，4 2.细胞呼吸的方式和过程 2024·湖北卷，9；2024·安徽卷，3；2024·江西卷，5、21；2023·广东卷，7；2023·重庆卷，10；2023·天津卷，1；2023·山东卷，4；2023·浙江6月选考，11；2022·江苏卷，8；2022·全国甲卷，4；2024·广东卷，5；2024·贵州卷，17；2023·全国乙卷，3；2023·山东卷，4；2022·山东卷，16 3.细胞呼吸的影响因素及应用 2024·湖北卷，1；2024·甘肃卷，3；2023·新课标卷，2；2023·山东卷，4；2022·浙江6月选考，12；2022·北京卷，3；2022·海南卷，10 一 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 溴麝香草 酚蓝 重铬酸钾 ①探究酵母菌细胞呼吸的方式；②鲁宾和卡门的同位素标记法实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验；④探究温度(pH)对酶活性的影响。 对比实验总结： 对比实验 一 探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.实验步骤 (1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液) (2)检测CO2的产生，装置如图所示 一 探究酵母菌细胞呼吸的方式 (3)检测酒精的产生 自A、B瓶中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支干净的试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g__________的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。 重铬酸钾 4.实验现象 条件 澄清石灰水的变化/出现变化的快慢 重铬酸钾的浓硫酸溶液 甲组(有氧) 变浑浊程度____/快 无变化 乙组(无氧) 变浑浊程度____/慢 出现______色 高 低 灰绿 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的CO2多且快；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生______，还产生少量CO2。 酒精 5.实验结论 二 细胞呼吸的方式和过程 1.细胞呼吸的方式 Ⅰ.有氧呼吸 ①概念：指细胞在氧的参与下，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CO2和H2O,释放能量，生成大量ATP的过程 ②方程式 ③过程 阶段 物质变化 场所 能量 第一阶段 第二阶段 第三阶段 C6H12O6 2C3H4O3 + 4 [H] 酶 2C3H4O3 + 6H2O 6CO2 + 20 [H] 酶 24 [H] + 6O2 12H2O 酶 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 少量能量 少量能量 大量能量 二 细胞呼吸的方式和过程 ③关于能量的解析 有氧呼吸三个阶段都要放能。 第一、第二阶段释放少量的能量，在少量的能量中大部分以热能形式散失掉，少部分合成ATP。 第三阶段释放大量的能量，在大量的能量中大部分以热能的形式散失掉，少部分合成ATP。 有氧呼吸过程中能量总体大部分以热能的形式散失掉。 二 细胞呼吸的方式和过程 1.细胞呼吸的方式 Ⅱ.无氧呼吸 ①概念：指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解成有机物，生成少量ATP的过程 ②方程式 ③过程 阶段 物质变化 场所 能量 第一阶段 第二阶段 C6H12O6 2C3H4O3 + 4 [H] 酶 2C3H4O3 + 4[H] 2C3H6O3 酶 细胞质基质 细胞质基质 少量能量 C6H12O6 2C3H6O3 + 少量能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2+ 少量能量 酶 2C3H4O3 + 4[H] 2C2H5OH + 2CO2 酶 例：动物细胞、乳酸菌等 例：酵母菌、植物细胞等 二 细胞呼吸的方式和过程 ③关于能量的解析 无氧呼吸第二阶段不释放能量。 第一阶段释放少量的能量，在少量的能量中大部分以热能形式散失掉，少部分合成ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 注意：人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。 不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。 二 细胞呼吸的方式和过程 2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较 类别 反应物 生成物 场所 能量 有氧呼吸 葡萄糖（主要）、氧气、水 水、二氧化碳 细胞质基质、线粒体 三个阶段都放能、都产生ATP 无氧呼吸 葡萄糖（主要） 酒精、二氧化碳或乳酸 细胞质基质 第二个阶段不放能 呼吸作用产生的ATP用于各项生命活动，热能都散失掉。 二 细胞呼吸的方式和过程 3.细胞呼吸方式的判断（以真核生物为例） 三 细胞呼吸的影响因素及其应用 1.内部因素 种类 不同生 长发育 较低 不同 器官 大于 三 细胞呼吸的影响因素及其应用 2.外部因素 有机物 抑制 无氧呼吸 烂根死亡 三 细胞呼吸的影响因素及其应用 注意：储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同 ①蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。 ②种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。 抑 制 有机物 考点检测 考向1　围绕探究酵母菌细胞呼吸的方式，考查科学探究 1.(2022·河北卷，4)关于细胞呼吸的叙述，正确的是(　　) A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体 B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量 C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中 D.通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色 B 考点检测 2.(2025·广东东莞中学调研)某兴趣小组利用富含葡萄糖的培养液培养酵母菌，并利用如图两套装置探究酵母菌的呼吸方式。下列叙述正确的是(　　) B A.培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾 以便检测酒精的生成情况 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 考点检测 考向2　围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念 3.(2024·江苏卷，6)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是(　　) C A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP B.①②分布的蛋白质有所不同 C.有氧呼吸第一阶段发生在③ D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所 考点检测 4.(2024·江西卷，5)农谚有云：“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发，是“百谷”丰收的基础。下列关于种子萌发的说法，错误的是(　　) A.种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高 B.水可借助信道蛋白以协助扩散方式进入细胞 C.水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成 D.光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上 C 考点检测 5.(2025·西工大附中调研)糖类、脂肪和蛋白质是细胞的主要营养物质，如图是人体有机物代谢过程模式图。图中字母表示物质，数字表示代谢过程。下列叙述错误的是(　　) D A.①过程发生在细胞质基质中，A为丙酮酸 B.D为脂肪酸，大多数是饱和的，熔点较高 C.图中三大类营养物质氧化分解过程中形成ATP最多的过程是④ D.⑥和⑪过程能产生人体所需的8种必需氨基酸 考点检测 考向3　围绕有氧呼吸中的电子传递链，考查科学思维 6.(2025·江苏南京模拟)细胞呼吸过程中形成的NADH等物质通过电子传递系统将电子传递给氧生成水，并偶联ATP合成的过程称为氧化磷酸化，如图为细胞呼吸过程中电子传递和氧化磷酸化过程。已知人体棕色脂肪细胞线粒体内膜上有一种特殊的通道蛋白UCP，可与ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H＋回收到线粒体基质。下列说法错误的是(　　) A A.膜间隙高浓度的H＋全部来自有机物的分解 B.NADH中的能量可通过H＋的电化学势能转移到ATP中 C.蛋白质复合体运输H＋和ATP合成酶复合体运输H＋的方式分别为主动运输和协助扩散 D.寒冷条件下棕色脂肪细胞被激活时，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能所占比例明显增加 考点检测 考向4　围绕细胞呼吸类型的判断，考查演绎与推理能力 7.(2023·全国乙卷，3)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) C A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 考点检测 8.(2024·广东卷，5)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(　　) A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱 C.有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快 D.无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATP D 考点检测 9.(2025·八省联考内蒙古卷，12)某酵母菌以葡萄糖为底物的3种呼吸途径中，部分物质变化如图，下列叙述正确的是(　　) C A.途径二葡萄糖中的能量最终 都转移到了乙醇和少量ATP中 B.途径二和途径三的存在，降低 了酵母菌对环境的适应力 C.酵母菌仅通过途径三不能获得 满足生长必需的能量 D.生物界中，途径一仅发生在具有线粒体的细胞中 考点检测 考向5　结合影响细胞呼吸的因素，考查科学思维 10.(2024·甘肃卷，3)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是(　　) A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足 B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足 C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸 D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加 B 考点检测 9.(2025·湖北重点中学联考)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是(　　) B A.呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱 B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度 C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点 D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化 考点检测 考向6　围绕细胞呼吸原理的应用，考查社会责任 11.(2023·新课标卷，2)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 考点检测 关于这些措施，下列说法合理的是(　　) A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系 B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度 A 考点检测 12.(2025·海南海口统考)小麦种子中富含淀粉，大豆种子中富含蛋白质，油菜种子中富含脂肪。在种子萌发时，细胞中的相关物质和生理过程会发生一系列的变化。下列叙述错误的是(　　) A.与小麦种子相比，油菜种子中脂肪含量高，播种时需要深播 B.大豆种子在萌发的过程中，细胞内的自由水的含量增加 C.萌发的小麦种子合成较多淀粉酶，催化淀粉水解产生麦芽糖 D.种子萌发时，细胞有氧呼吸强度会增强，释放的CO2量增多 A 考点检测 13.(2025·襄阳五中质检)生物学的原理在生产和生活中得到了广泛的应用。下列有关叙述正确的是(　　) A.种子入库前的干燥脱水处理能减小种子中结合水与自由水的比值 B.相对于玉米种子，等质量的花生种子萌发时需要更多氧气，宜浅播 C.在密闭的环境中，O2浓度越低，CO2浓度越高，储藏粮食的效果越理想 D.制作面包时加入酵母后应始终维持密封状态，以利于酵母菌产生更多的CO2 B 题后总结 1.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP与产生乳酸时相等。 2.线粒体内膜含有丰富的酶。 3.葡糖糖不能进入线粒体，在细胞基质中分解为丙酮酸进入线粒体。 4.电子传递和ATP的合成发生在线粒体内膜上，其上含有很多种类的膜蛋白，它们紧密地排列在一起，共同参与[H]释放的高能电子的传递和能量的转化，因此称为电子传递链。前两个阶段产生的[H]，释放出高能电子，沿电子传递链传递给O2，在此过程中电子释放的能量将H＋由线粒体基质泵到线粒体膜间隙(线粒体内膜与外膜之间的空间)中，构建形成跨膜H＋浓度梯度。而线粒体内膜上的ATP合成酶同时也是H＋协助扩散的载体，能在跨膜H＋浓度梯度的推动下合成ATP(如图)。 题后总结 “液滴移动法”探究细胞呼吸的方式 探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)。 题后总结 原理 ①装置一：NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的CO2，着色液滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量。 ②装置二：着色液滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值。 实验结果 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 真题演练 1.(2022·重庆卷，12)从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是(　　) 酵母菌培养液① 酵母菌培养液② 澄清的石灰水③ 酵母菌培养液④ 真题演练 酵母菌培养液⑤ 酵母菌培养液⑥ 澄清的石灰水⑦ 质量分数为10%的NaOH溶液⑧ 注：箭头表示气流方向。 A.⑤→⑧→⑦和⑥→③ B.⑧→①→③和②→③ C.⑤→⑧→③和④→⑦ D.⑧→⑤→③和⑥→⑦ B 真题演练 2.(2023·浙江1月选考，16)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　) A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量 B.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量 C.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标 D.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等 C 3.(2024·湖北卷，9)磷酸盐体系(HPO42－/H2PO4－)和碳酸盐体系(HCO3－/H2CO3)是人体内两种重要的缓冲体系，下列叙述错误的是(　　) A.有氧呼吸的终产物在机体内可转变为HCO3－ B.细胞呼吸生成ATP的过程与磷酸盐体系有关 C.缓冲体系的成分均通过自由扩散方式进出细胞 D.过度剧烈运动会引起乳酸中毒说明缓冲体系的调节能力有限 真题演练 C 真题演练 4.(2022·江苏卷，8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是(　　) A.光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化 B.供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇 C.蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP D.供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP B 真题演练 5.(2024·安徽卷，3)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是(　　) A.在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B.PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节 D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 D 6.(2023·山东卷，4)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　) A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质 B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成 C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足 D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 B 真题演练 7.ATP合成酶是一种功能复杂的蛋白质，与生物膜结合后能催化ATP的合成，其作用机理如图所示。 (1)在真核细胞中，ATP合成酶主要分布于____________________________(填生物膜名称)。 (2)分析此图可知H＋跨越该膜的运输方式是__________，判断依据是________________________________________。 (3)ATP在细胞内的作用是____________________________； 推测好氧型细菌细胞的________上存在该酶，理由是________________________________________________________________________。 线粒体内膜、类囊体薄膜 协助扩散 顺浓度梯度，需载体蛋白协助且不消耗能量 生命活动的直接能源物质 细胞膜 该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，而好氧型细菌的膜结构只有细胞膜 真题演练 8.(2024·贵州卷，17)农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。 回答下列问题： (1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有___________________ ____________________________________；参与有氧呼吸的酶是________(填“甲”或“乙”)。 将有机物彻底氧化 分解、释放能量多、合成的ATP多 乙 真题演练 (2)在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是________；水淹第3 d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g－1·min－1，O2吸收量为0.2 μmol·g－1·min－1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的_______倍。 (3)若水淹3 d后排水，植株长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是_____________________________ _____________________________________________________________________________________(答出2点即可)。 O2含量 3 植物能耐受此时无氧呼吸产生的酒精，细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求 真题演练 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 $$