第3单元 第8讲 细胞呼吸-【金版教程】2026年高考生物一轮复习创新方案全书word（创新版 多选版）

第8讲　细胞呼吸 　1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。2.探究酵母菌细胞呼吸的方式。 1．(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(　　) 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 答案：C 解析：在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，说明此时段植物根细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，A正确；在无氧条件下，a～b时间内植物根细胞释放CO2，推测该时段植物根细胞存在产生酒精和CO2的无氧呼吸过程，B正确；在葡萄糖经无氧呼吸产生酒精或乳酸的过程中，只有第一阶段释放能量，这两个过程的第一阶段相同，故消耗1分子葡萄糖，这两个过程生成的ATP相同，C错误；酒精跨膜运输的方式为自由扩散，不需要消耗ATP，D正确。 2．(2023·山东，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 答案：B 解析：题干中“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”，说明H＋进入液泡是消耗能量的主动运输，为逆浓度梯度转运，可推知液泡内H＋浓度较细胞质基质高，pH较低，A错误；玉米根细胞进行有氧呼吸或产生酒精的无氧呼吸均有CO2产生，B正确；无氧呼吸只有第一阶段生成ATP，产酒精和产乳酸的无氧呼吸第一阶段的过程相同，生成等量的ATP，C错误；细胞将无氧呼吸过程中丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径可减少乳酸的产生以缓解酸中毒，D错误。 考点一　实验：探究酵母菌细胞呼吸方式 1．实验原理 2．实验步骤 3．实验现象 条件 澄清石灰水的变化/出现时间 溴麝香草酚蓝溶液变化/变化时间 重铬酸钾—浓硫酸溶液 有氧 变浑浊/快 变黄/时间短 取自B瓶的滤液不变色 无氧 变浑浊/慢 变黄/时间长 取自D瓶的滤液由橙色变成灰绿色 4.实验结论 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。有氧条件下产生较多的二氧化碳；无氧条件下产生酒精和少量的二氧化碳。 [例1]　某兴趣小组欲探究酵母菌在有氧、无氧条件下是否均能产生CO2，进行了如下实验，图2所示的实验环境温度和气压相对稳定。下列相关叙述中正确的是(　　) A．欲探究酵母菌在无氧条件下可以产生CO2，图1中的装置连接是：d→b B．检测CO2还可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液 C．如果图2中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则红色液滴右移 D．如果图2中的酵母菌只进行无氧呼吸，则红色液滴应右移 答案：A 解析：欲探究酵母菌在无氧条件下可以产生CO2，图1中的装置连接是：d无氧条件下含酵母菌的培养液→b澄清石灰水，A正确；检测酒精可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液，B错误；如果图2中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，消耗氧气并产生二氧化碳，二氧化碳被氢氧化钠吸收，故红色液滴左移，C错误；如果图2中的酵母菌只进行无氧呼吸，不消耗氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收，则红色液滴不移动，D错误。 [例2]　(2025·湖南永州模拟)某生物研究小组为验证酵母菌在无氧或缺氧条件下才能产生酒精，他们依据酒精具有还原性，可使酸性重铬酸钾变为灰绿色的原理进行实验，装置如图。下列相关叙述错误的是(　　) A．锥形瓶A中无氧或缺氧，锥形瓶D中有充足的氧气 B．实验一段时间后，从试管B中取出一部分液体可使酸性重铬酸钾变为灰绿色 C．锥形瓶A和D中的葡萄糖溶液的量属于无关变量 D．如果将试管B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后均会变浑浊 答案：B 解析：锥形瓶A中葡萄糖溶液表面覆盖一层石蜡油的目的是隔绝空气，营造无氧或缺氧环境，酵母菌可进行无氧呼吸，C装置中过氧化氢可在二氧化锰的催化下产生氧气，所以锥形瓶D中有充足的氧气，A正确；酵母菌无氧呼吸产生的酒精在锥形瓶A中，应该用锥形瓶A中的注射器取出部分液体用酸性重铬酸钾溶液检测，B错误；有无氧气酵母菌都可以产生CO2，若将试管B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后均会变浑浊，D正确。 [例3]　(多选)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析正确的是(　　) A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降 B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快 C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短 D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色 答案：ABD 解析：由题图可知，t1→t2，培养液中O2的下降速率变慢，说明O2的消耗速率降低，有氧呼吸速率不断下降，A正确；t1→t3，酵母菌产生CO2速率基本不变，此时间段内，有氧呼吸强度逐渐减弱，无氧呼吸强度逐渐增强，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，在单位时间内要产生等量CO2，无氧呼吸需消耗更多的葡萄糖，B正确；由题干信息可知，酵母菌在最适温度下培养，若降低10 ℃培养，则会引起酶的活性降低，从而引起酵母菌有氧呼吸速率变慢，致使培养液中O2相对含量达到稳定所需时间延长，C错误；因为实验后的培养液滤液中含有酵母菌无氧呼吸产生的酒精，所以滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色，D正确。 [例4]　在家庭酿酒中，密闭容器内酵母菌呼吸速率变化情况如图所示(呼吸底物为葡萄糖)，下列叙述正确的是(　　) A．0～8 h，容器内的水含量由于酵母菌的细胞呼吸消耗而不断减少 B．6小时以后，取容器内的液体用溴麝香草酚蓝溶液可检测是否有酒精生成 C．0～6 h间，酵母菌的能量转换效率与6～10 h间能量转换效率大致相同 D．6 h左右酵母菌开始产生酒精，6～10 h酒精产生速率逐渐增大 答案：D 解析：0～8 h，酵母菌进行有氧呼吸时，产生的水比消耗的水多，A错误；酒精与酸性重铬酸钾溶液反应变为灰绿色，溴麝香草酚蓝溶液可检测二氧化碳，B错误；0～6 h间，酵母菌进行有氧呼吸，6～10 h间，酵母菌开始出现无氧呼吸，有氧呼吸的能量转换效率高于无氧呼吸转换效率，C错误；据图可知，酵母菌在第6 h开始进行无氧呼吸产生酒精，6～10 h间，无氧呼吸速率加快，酒精产生速率逐渐增大，D正确。 考点二　细胞呼吸方式及过程 1．细胞呼吸 (1)概念：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 (2)类型：有氧呼吸和无氧呼吸。 2．有氧呼吸 3．无氧呼吸 4．无氧呼吸和有氧呼吸对比分析 5．细胞呼吸的意义 (1)为生物体生命活动提供能量。 (2)生物体代谢的枢纽，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。 (3)维持恒温动物的体温。 6．利用实验装置进行细胞呼吸方式的判断及呼吸速率的测定 (1)实验装置 (2)实验原理 ①装置甲中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2，红墨水滴移动的距离代表 生物材料有氧呼吸吸收O2的量。 ②装置乙中红墨水滴移动的距离代表生物材料呼吸吸收的O2量与产生CO2量的差值。 (3)实验结果与结论 实验现象 结论 装置甲 装置乙 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或生物材料已死亡 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 (4)空白对照组 物理误差的校正，为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，设置如图所示的装置。(除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外，其余均相同。) (5)注意事项 ①若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 ②为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。 7．细胞呼吸反应式中各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物) (1)有氧呼吸 葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 (2)无氧呼吸 葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。 (3)消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。 1．信息获取与加工 [例1]　细胞呼吸既能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。如图为酵母菌和人体细胞呼吸流程图，下列叙述不正确的是(　　) A．葡萄糖在条件X和条件Y下分解，具有相同的中间产物 B．物质d可用酸性重铬酸钾来检测 C．人体细胞呼吸中产生物质b的场所可能有细胞质基质和线粒体 D．酵母菌分别在X、Y条件下产生等量物质b时，消耗葡萄糖量之比为3∶1 答案：C 解析：细胞有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，所以葡萄糖在条件X和条件Y下分解，具有相同的中间产物，A正确；物质d为酒精，可用酸性重铬酸钾来检测，B正确；人体细胞无氧呼吸的产物只有乳酸，不产生二氧化碳，有氧呼吸的产物为二氧化碳和水，所以细胞呼吸中产生物质b的场所只有线粒体，C错误；酵母菌进行无氧呼吸过程的总反应为：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量，进行有氧呼吸过程的总反应为：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量，因此酵母菌分别在X(无氧)、Y(有氧)条件下产生等量物质b(二氧化碳)时，消耗葡萄糖量之比为3∶1，D正确。 2．模型建构 [例2]　(多选)呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如下图所示，相关叙述正确的是(　　) A．图示过程是有氧呼吸的第三阶段，是有氧呼吸过程中产能最多的阶段 B．有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气 C．高能电子在传递过程中逐级释放能量推动H＋跨过内膜到达线粒体基质 D．呼吸链的电子传递所产生的膜两侧H＋浓度差为ATP的合成提供了驱动力 答案：ABD 解析：图示为发生在线粒体内膜的过程，表示有氧呼吸的第三阶段，该阶段是有氧呼吸过程中产能最多的阶段，A正确；在电子传递链中，有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气，生成水，B正确；据图可知，电子传递过程中逐级释放的能量推动H＋从线粒体基质跨过线粒体内膜到达内外膜间隙，C错误；电子传递过程中释放的能量用于建立膜两侧H＋浓度差，使能量转换成H＋电化学势能，为ATP的合成提供了驱动力，D正确。 3．逻辑推理与论证 [例3]　(2025·八省联考山西、陕西、宁夏、青海)肿瘤细胞在有氧状态下仍主要依赖无氧呼吸方式供能。小鼠体内棕色脂肪细胞线粒体中解偶联蛋白可使部分原本用于合成ATP的能量以热量形式散失。冷刺激引起棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用增强，影响肿瘤生长。下列叙述错误的是(　　) A．葡萄糖借助载体蛋白进入细胞时，转运过程需依赖载体蛋白的构象变化 B．解偶联蛋白导致的棕色脂肪细胞产热增加有助于低温下小鼠的体温维持 C．冷刺激条件下，高糖喂养小鼠无法缓解棕色脂肪细胞对肿瘤增殖的抑制作用 D．提高棕色脂肪细胞中解偶联蛋白表达量的其他因素可能导致肿瘤生长受到抑制 答案：C 解析：葡萄糖借助载体蛋白进入细胞时，葡萄糖需要与载体蛋白结合，载体蛋白的构象发生改变，A正确；线粒体中解偶联蛋白可使部分原本用于合成ATP的能量以热量形式散失，产热增加有助于低温下小鼠的体温维持，B正确；冷刺激引起棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用增强，肿瘤细胞竞争葡萄糖的能力相对减弱，进而导致肿瘤生长受到抑制，即冷刺激条件下，高糖喂养小鼠可以缓解棕色脂肪细胞对肿瘤增殖的抑制作用，C错误；棕色脂肪细胞解偶联蛋白表达量升高，对葡萄糖的利用会增强，从而使得肿瘤细胞利用的葡萄糖减少，进而抑制肿瘤生长，因此提高棕色脂肪细胞中解偶联蛋白表达量的其他因素可能导致肿瘤生长受到抑制，D正确。 4．科学探究 [例4]　为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)，请回答有关问题： 试管编号 加入的物质 细胞质基质 线粒体 酵母菌 A B C D E F 葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋ 丙酮酸 ＋ － ＋ － － － 氧气 ＋ － ＋ － ＋ － 注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。 (1)会产生CO2和H2O的试管有________，会产生酒精的试管有________，根据试管________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(以上均填试管编号)。 (2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4­二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热能形式耗散，表明DNP使分布在________________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E，葡萄糖的氧化分解________(填“能”或“不能”)继续进行。 (3)若要检测CO2，除了使用澄清石灰水外，还可以使用________________________溶液，颜色变化为____________，颜色变化情况________(填“能”或“不能”)用于比较各组产生CO2的多少。 答案：(1)C、E　B、F　B、D、F (2)线粒体内膜上　能 (3)溴麝香草酚蓝　由蓝到绿到黄　能 解析：(1)由表格可知，A试管不能进行呼吸作用，B试管进行无氧呼吸产生酒精和CO2，C试管进行有氧呼吸的第二和第三阶段，产生CO2和H2O，D试管不能进行呼吸作用，E试管进行完整的有氧呼吸产生CO2和H2O，F试管能进行无氧呼吸产生酒精和CO2。若要研究酵母菌进行无氧呼吸的场所，必须在无氧条件下进行对照实验，因此通过试管B、D、F实验结果可作出判断。 (2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，该过程在线粒体内膜进行，2，4­二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但会使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，表明DNP使分布在线粒体内膜上的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解能继续进行。 (3)若要检测CO2，除了使用澄清石灰水外，还可以使用溴麝香草酚蓝溶液，颜色变化为由蓝到绿到黄，根据变成黄色的时间长短可比较各组产生CO2的多少。 5．长句表达 [例5]　(2021·重庆高考)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题： (1)呼吸链受损会导致________(填“有氧”或“无氧”)呼吸异常，代谢物X是________。 (2)过程⑤中酶B的名称为________，使用它的原因是_____________________________ ___________。 (3)过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是_________________________ _______________________________________。 答案：(1)有氧　乳酸(C3H6O3) (2)过氧化氢酶　催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害 (3)避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH，是机体进行正常生命活动的条件 [例6]　(多选)为研究两种呼吸抑制剂的作用，两组实验均在有氧条件下进行，甲组实验向以葡萄糖为供能物质的肌细胞中加入一种高效的特异性线粒体ATP合酶抑制剂(R1)；乙组实验换成高效的特异性抑制[H]与O2结合的试剂(R2)，其他条件相同。下列说法正确的是(　　) A．R1、R2都是作用于有氧呼吸的第三阶段 B．甲组细胞中的ATP产生量迅速降至零，细胞继而死亡 C．R2的作用效果与将乙组改为无氧条件但不加R2的效果不同 D．一段时间内，两组细胞的葡萄糖消耗速率都可能升高 答案：CD 解析：R1是一种特异性线粒体ATP合酶抑制剂，肌细胞有氧呼吸的第二、三阶段在线粒体中进行，且均合成ATP，A错误；细胞质基质中可进行有氧呼吸第一阶段的反应，产生少量ATP，所以甲组细胞中仍然可以产生少量ATP，B错误；R2特异性抑制[H]与O2结合，但线粒体基质中还可进行丙酮酸和水彻底分解成[H]和CO2的反应，而在无氧条件下，丙酮酸被[H]还原为乳酸，C正确；由于R1、R2的作用，一段时间后，细胞合成的ATP减少，为了维持正常的生命活动，两组细胞的葡萄糖消耗速率都可能升高，D正确。 [例7]　(2023·北京，2)运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。 对这一结果正确的理解是(　　) A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能 B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖 C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量 答案：A 解析：通过对柱形图的分析可知，低强度运动时，供能物质中脂肪酸所占比例较高，A正确；中等强度运动时，主要供能物质不是占比最低的血糖，B错误；高强度运动时，糖类在氧化分解时释放出的能量一部分储存在ATP中，一部分以热能形式散失，C错误；肌糖原存在于肌肉中，剧烈运动时肌糖原可分解产生乳酸，乳酸经血液循环进入肝脏，再转化成葡萄糖提供能量，在饥饿、寒冷等条件下，肌糖原也可以分解供能，有氧、无氧条件下肌糖原都能氧化分解提供能量，D错误。 考点三　细胞呼吸原理的应用及其影响因素 1．温度 (1)原理：温度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。 (2)应用：①粮食、蔬菜、水果的储藏：在低温条件下。②大棚蔬菜的栽培过程：夜间适当降低温度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。 2．O2浓度 (1)原理 绿色植物或酵母菌在完全缺氧的条件下进行无氧呼吸，在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随O2浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与O2浓度之间的关系，可用下图表示(呼吸底物为葡萄糖)。 (2)应用 3．CO2浓度 4．水 1．信息获取与加工 [例1]　有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的量如图所示。据图中信息推断下列叙述错误的是(　　) A．当O2浓度为a时，酵母菌只进行无氧呼吸 B．当O2浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的过程有所不同 C．当O2浓度为c时，有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵 D．在a、b、c、d 4种不同O2浓度下，细胞都能产生[H]和ATP 答案：C 解析：当O2浓度为a时，酒精的产生量与CO2的产生量相等，说明酵母菌只进行无氧呼吸，A正确。当O2浓度为b时，产生CO2的量多于产生酒精的量，说明酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；当O2浓度为d时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，因此O2浓度为b、d时细胞呼吸过程有所不同，B正确。当O2浓度为c时，产生相对值为6的酒精的同时会产生相对值为6的CO2，需要消耗相对值为3的葡萄糖，剩余的相对值为9的CO2由有氧呼吸产生，需要消耗相对值为1.5的葡萄糖，因此有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵，C错误。酵母菌无论是进行无氧呼吸还是有氧呼吸都能产生[H]和ATP，D正确。 2．模型建构 [例2]　图甲、乙均表示O2浓度对细胞呼吸(底物为葡萄糖)的影响，下列相关叙述中正确的是(　　) A．图甲中，O2浓度为a时只进行无氧呼吸，呼吸产物中有乳酸或酒精 B．图乙中，储藏种子或水果时，A点对应的O2浓度最适宜 C．图甲中，O2浓度为d时只进行有氧呼吸，产生的CO2全部来自线粒体 D．根据图乙可知，O2浓度较低时抑制有氧呼吸，O2浓度较高时促进有氧呼吸 答案：C 解析：从图甲中可以看出，在O2浓度为a时，只释放CO2而不吸收O2，说明只进行无氧呼吸，能产生CO2的无氧呼吸不会产生乳酸，A错误；图乙中，A点对应的O2浓度为0，此时只进行无氧呼吸，有机物消耗量不是最低，且无氧呼吸产生的酒精对细胞不利，所以A点对应的O2浓度不适合储藏种子或水果，B错误；图甲中，O2浓度为d时，O2吸收量等于CO2释放量，说明只进行有氧呼吸，产生的CO2全部来自线粒体，C正确；O2不会抑制有氧呼吸的进行，D错误。 3．逻辑推理与论证 [例3]　呼吸作用的原理在生产生活中具有广泛的应用。下列相关叙述不正确的是(　　) A．在马拉松长跑的过程中，人体CO2释放量与O2消耗量之比为1∶1 B．若不慎受伤，应选择消毒透气的纱布或“创可贴”包扎伤口 C．在储藏粮食、新鲜蔬菜和水果时，应降低环境温度并保持干燥 D．给土壤中耕松土可促进根系呼吸，有利于矿质元素的吸收 答案：C 解析：马拉松运动中人体细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，但无氧呼吸的产物只有乳酸，无CO2，因此运动中CO2释放量与O2消耗量之比为1∶1，A正确；包扎伤口时，若纱布不透气，易造成厌氧病菌的大量繁殖，不利于伤口的愈合，因而要选择消毒透气的纱布或“创可贴”包扎伤口，B正确；低温时细胞呼吸较弱，干燥储藏会使新鲜蔬菜、水果等失去大量水分，在储藏新鲜蔬菜、水果时，常采用保持低温、调节环境气体、控制水分蒸发等措施以延长保鲜时间，C错误；土壤中耕松土可增加O2的含量，有利于细胞呼吸产生更多的能量，促进矿物质元素的吸收，D正确。 4．科学探究 [例4]　(多选)科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如下图所示。下列叙述不正确的是(　　) A．在30 ℃条件下，60 h以后呼吸速率为0的原因是呼吸底物消耗殆尽 B．储藏水蜜桃的最适宜温度是2 ℃ C．如果在开放环境中做该实验，呼吸速率曲线可能与图中的结果不同 D．在三种温度条件下，三条曲线的变化趋势说明呼吸速率只与温度有关 答案：ABD 解析：根据呼吸速率单位可知，本实验测定的是有氧呼吸速率，是在密闭环境中进行的，在30 ℃条件下，60 h以后呼吸速率为0的原因可能是呼吸底物消耗殆尽，也可能是密闭环境中的O2消耗殆尽，A错误；该实验中只有三个温度，在这三个温度中2 ℃比较适宜储藏水蜜桃，但不一定就是其最适宜的储藏温度，B错误；根据题干可知，该实验是在密闭罐中进行的，呼吸速率受O2浓度的限制，如果在开放环境中做该实验，O2浓度变化较小，所测得的呼吸速率曲线可能与题图中的结果不同，C正确；呼吸速率除与温度有关外，还与O2浓度等有关，D错误。 5．长句表达 [例5]　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，结果见图1和图2。 (1)由图可知，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是____________________________________；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。 (2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案： ①称取两等份同一品种的蓝莓果实，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。 为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。 a．______________________________；b.______________________________。 答案：(1)低温降低了细胞呼吸相关酶活性　CO2 (2)选取的果实成熟度还应一致　每个温度条件下至少有3个平行重复实验 [例6]　(多选)(2025·广东茂名模拟)短道速滑运动员在比赛前常会到缺氧的高原进行训练，以期提高运动成绩。下表为某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： 项目 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，存在于细胞质基质和线粒体中。 据表分析，下列说法不正确的是(　　) 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的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 答案：ABD 解析：高原训练过程中所需的能量主要由葡萄糖分解产生的ATP提供，A错误；无氧呼吸时，第一阶段产生的丙酮酸和[H]可在第二阶段反应生成乳酸，所以[H]不会积累，B错误；由题表可知，高原训练会使血清肌酸激酶含量增加，而肌酸激酶存在于细胞质基质和线粒体中，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；人体进行无氧呼吸时只产生乳酸，不产生CO2，D错误。 [例7]　(2023·山东，17，改编)某种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释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法不正确的是(　　) A．甲曲线表示CO2释放量 B．O2浓度为b时，该器官不进行无氧呼吸 C．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增加 D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小 答案：D 解析：O2浓度为零时只有CO2的释放，说明甲曲线表示CO2释放量，A正确；从b点开始，O2吸收量等于CO2释放量，说明从此时开始该器官只进行有氧呼吸，B正确；乙曲线表示O2吸收量，只有有氧呼吸消耗O2，无氧呼吸不消耗O2，故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增加，C正确；O2浓度为a时单位时间内CO2释放相对值为0.6，O2吸收量为0.3，其中CO2有0.3是有氧呼吸产生，0.3是无氧呼吸产生，消耗葡萄糖相对值为0.3/2＋0.3/6＝0.2，当O2浓度为b时CO2释放相对值为0.7，都来自于有氧呼吸，因此单位时间内消耗葡萄糖相对值为0.7/6，说明a浓度下葡萄糖消耗速率不是最小，D错误。 跨章节知识联系 课时作业 一、细胞呼吸的方式和过程 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 探究酵母菌细胞呼吸方式 测定萌发种子有氧呼吸强度 有氧呼吸过程 细胞呼吸过程 探究酵母菌细胞呼吸方式 细胞呼吸过程及场所 有氧呼吸过程分析 细胞呼吸的作用 题号 9 10 11 12 13 14 15 难度 ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★ ★ ★★★ 对点 细胞呼吸实验分析 细胞呼吸过程 细胞呼吸过程 癌细胞的细胞呼吸 细胞呼吸过程 种子萌发过程中细胞呼吸 细胞呼吸拓展 1．(2023·浙江1月，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 答案：C 解析：在探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是无关变量，A错误；酵母菌可利用的氧气量是该实验的自变量，B错误；1分子葡萄糖经有氧呼吸可产生6分子CO2，1分子葡萄糖经无氧呼吸可产生2分子酒精和2分子CO2，故可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸释放的能量比无氧呼吸释放的能量多，D错误。 2．某课题小组利用如图所示装置测定萌发种子的有氧呼吸强度。萌发种子用消毒液清洗过，但不影响种子生命力。三角瓶内气体体积的变化情况可根据红色液体的移动距离反映(不考虑物理因素的影响)。下列叙述正确的是(　　) A．实验过程中，玻璃管中的红色液滴将向左移动 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．须增设将KOH溶液换成清水的实验作为对照 答案：A 解析：装置中加入KOH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，A正确；红色液滴的移动距离可反映种子O2的吸收量，B错误；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；须增设死亡种子，其余条件一样的实验作为对照，D错误。 3．心肌细胞中葡萄糖氧化分解产生的NADH不能穿过线粒体膜，NADH与草酰乙酸反应生成NAD＋和苹果酸，苹果酸可以穿过线粒体膜，并与线粒体基质中的NAD＋反应重新产生NADH。下列相关叙述错误的是(　　) A．葡萄糖氧化分解过程有能量释放 B．NADH可在线粒体内膜上被消耗 C．丙酮酸可以进入线粒体基质 D．线粒体基质中的NADH都来自葡萄糖的氧化分解 答案：D 4．下图是真核细胞内呼吸作用的过程图解，下列说法错误的是(　　) A．图中X表示O2，它可以通过植物的光合作用产生 B．物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液发生的颜色变化为由蓝色变成绿色再变黄 C．人体内不能完成⑤过程 D．图中催化②、③过程的酶存在于线粒体内膜上 答案：D 解析：图中①为葡萄糖氧化分解为丙酮酸的过程，可表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，②为有氧呼吸的第二阶段，Y为CO2，③为有氧呼吸的第三阶段，X代表O2，④⑤为无氧呼吸的第二阶段。故图示中X表示O2，可以通过植物光合作用的光反应产生，A正确；Y表示CO2，可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变成绿色再变成黄色，B正确；人体内由于不含有产生酒精的酶，故不能进行⑤过程，C正确；②过程为有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质中，③过程为有氧呼吸的第三阶段，其场所为线粒体内膜上，故图中催化③过程的酶存在于线粒体内膜上，D错误。 5．下图是某同学设计的“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验装置图，甲与乙中是含有酵母菌的葡萄糖溶液，①②③④号试管加入适量水后再滴加2滴溴麝香草酚蓝溶液，用来鉴定CO2。对此实验的结果、分析与评价的表述，错误的是(　　) A．丙试管与乙试管相连，其作用是为乙试管提供充足的氧气 B．应在甲试管中加1 mL石蜡油，制造无氧环境 C．为了适当简化装置，可以将图中的②号或④号试管除去 D．①号试管与③号试管相比，出现黄色的时间要短 答案：D 解析：酵母菌有氧呼吸释放的二氧化碳要比无氧呼吸释放的二氧化碳多，故①号试管与③号试管相比，出现黄色的时间要长，D错误。 6．从小鼠的肝细胞中提取细胞质基质和线粒体，分别保存于试管中，置于适宜环境中进行相关实验。下列说法正确的是(　　) A．为保持活性需将线粒体置于等渗缓冲溶液中 B．向盛有细胞质基质的试管中注入葡萄糖，可测得有CO2产生 C．向盛有线粒体的试管中注入葡萄糖，可测得氧的消耗量加大 D．向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸，降低温度不改变线粒体的耗氧速率 答案：A 解析：若将离体的线粒体置于低渗或高渗缓冲液中，线粒体的形态会因吸水或失水而发生变化，影响线粒体的功能，故应将线粒体置于等渗缓冲溶液中，A正确；小鼠细胞的细胞质基质进行有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸，小鼠有氧呼吸第一阶段的产物为丙酮酸和[H]，无氧呼吸的产物为乳酸，不产生二氧化碳，B错误；线粒体中只进行有氧呼吸的第二、三阶段，葡萄糖在细胞质基质被分解成丙酮酸后才能进入线粒体，线粒体中没有分解葡萄糖的酶，C错误；降低温度会使有氧呼吸过程相关酶的活性降低，导致线粒体的耗氧速率降低，D错误。 7．下图表示真核生物的细胞呼吸过程，其中①～③代表有关生理过程，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(　　) A．①和②过程分别发生在细胞质基质、线粒体内膜中 B．人的成熟的红细胞的细胞呼吸中耗氧量与二氧化碳的产生量之比为1∶1 C．②和③过程都能产生大量ATP D．甲和乙分别代表丙酮酸和还原型辅酶Ⅰ 答案：D 解析：①过程表示细胞呼吸第一阶段，②过程表示有氧呼吸第二阶段，分别发生在细胞质基质、线粒体基质中，A错误；人的成熟的红细胞没有线粒体，只能进行无氧呼吸，不消耗氧气，也不产生二氧化碳，B错误；②过程是有氧呼吸第二阶段，只能释放少量能量，产生少量ATP，③过程表示有氧呼吸第三阶段，能产生大量能量，生成大量ATP，C错误；甲表示有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸，乙表示有氧呼吸第一、第二阶段产生的[H](还原型辅酶Ⅰ)，D正确。 8．细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽，如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，而非糖物质又可以通过一系列反应转化为葡萄糖。以下有关说法正确的是(　　) A．细胞中的物质都可作为细胞呼吸的底物，为生物代谢提供能量 B．脂质物质转化为葡萄糖时，元素组成和比例均不发生改变 C．与燃烧相比，有氧呼吸释放的能量有一部分储存在ATP中 D．在人体细胞中，细胞呼吸的中间产物可能转化为必需氨基酸 答案：C 解析：细胞中不是所有物质都可作为细胞呼吸的底物，如核糖、脱氧核糖等有机物不能作为细胞呼吸的底物，A错误；与糖类相比，脂质物质中氧的含量低，而碳、氢的含量高，且葡萄糖类只含C、H、O三种元素，而脂质中不仅含有C、H、O三种元素，有的还含有P甚至N，故脂质物质转化为葡萄糖时，元素组成和比例可能均发生改变，B错误；必需氨基酸是人体细胞不能合成的，必须从食物中获取的氨基酸，D错误。 9．某实验室用两种方式进行酵母菌利用葡萄糖发酵生产酒精。甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜。实验过程中每小时测定一次两发酵罐中氧气和酒精的物质的量，记录数据并绘成如图所示坐标图。据此下列说法正确的是(　　) A．甲、乙两发酵罐分别在第10 h和第7 h无氧呼吸速率最快 B．实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的二氧化碳量之比为8∶5 C．甲发酵罐实验结果表明在有氧气存在时酵母菌无法进行无氧呼吸 D．该实验证明向葡萄糖溶液中通入大量的氧气可以提高酒精的产量 答案：B 解析：由图可知，甲、乙两发酵罐分别在第5 h和第3 h无氧呼吸速率最快，A错误；由题图分析可知，甲发酵罐进行有氧呼吸和无氧呼吸，产生的二氧化碳量是6＋18＝24(mol)，乙发酵罐产生的二氧化碳量是15 mol，则实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的二氧化碳量之比为24∶15＝8∶5，B正确；分析题图可知，甲发酵罐从第2 h开始有酒精产生，即进行无氧呼吸，此时有氧气存在，也进行无氧呼吸，C错误；分析题图可知，适当增加氧气的量可以使酵母菌数量迅速增加从而提高酒精的产量，若通入氧气过多，酵母菌只进行有氧呼吸而不产生酒精，D错误。 10．(2025·八省联考内蒙改编)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，下列叙述不正确的是(　　) 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 答案：ABD 解析：途径二为无氧呼吸，无氧呼吸中的能量大部分储存在乙醇中，少部分能量转移到ATP，还有一部分以热能散失，A错误；途径二和途径三的存在，使酵母菌在无氧环境中也能生存，提高了酵母菌对环境的适应力，B错误；途径一过程也可发生在不含线粒体的细胞中，如硝化细菌、蓝细菌等，D错误。 11．动物细胞在葡萄糖供应不足时，一方面可通过促进线粒体外膜与内膜发生融合，增加线粒体峰密度(线粒体峰密度＝嵴的数目/线粒体长度)；另一方面也可以促进线粒体间的融合，从而提高能量转化效率。同时，脂肪分解为甘油和脂肪酸，在线粒体内转化为乙酰辅酶A氧化分解供能。下列叙述正确的是(　　) A．线粒体峰密度增大，可为有氧呼吸第三阶段有关的酶提供更多的附着位点 B．细胞利用葡萄糖进行有氧呼吸产生的ATP全部来自线粒体内膜和外膜 C．与同等质量的葡萄糖相比，脂肪转化为乙酰辅酶A氧化分解释放能量更多 D．肿瘤增殖中心区域的细胞严重缺乏营养，其线粒体体积增大，数量显著减少 答案：ACD 解析：线粒体峰密度增大，嵴的数目越多，有氧呼吸第三阶段是在线粒体内膜发生，可为有氧呼吸第三阶段有关的酶提供更多的附着位点，A正确；细胞利用葡萄糖进行有氧呼吸，第一阶段发生在细胞质基质，第二、三阶段分别在线粒体基质、内膜，三个阶段都能释放能量，故产生的ATP来自细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜，B错误；与同等质量的葡萄糖相比，脂肪中C、H比例高，脂肪转化为乙酰辅酶A氧化分解释放能量更多，C正确；肿瘤增殖中心区域的细胞严重缺乏营养，葡萄糖供应不足，促进线粒体间的融合，其线粒体体积增大，数量减少，D正确。 12．癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP的现象，称为“瓦堡效应”。肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是(　　) 注：NADH是一种氢的载体，也可用[H]表示。 A．过程①和③都能产生少量的ATP B．“瓦堡效应”导致癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量越少 C．过程③产生的NAD＋对过程①具有促进作用 D．过程②会消耗过程①产生的NADH 答案：CD 解析：据图可知，过程①表示细胞呼吸的第一阶段，能产生少量的ATP，过程③表示无氧呼吸的第二阶段，不产生ATP，A错误；癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP的现象，称为“瓦堡效应”，癌细胞消耗的葡萄糖越多，释放的能量也越多，B错误；过程③产生的NAD＋是过程①形成NADH的原料，对过程①具有促进作用，C正确；过程②表示丙酮酸彻底氧化分解形成CO2和水，表示有氧呼吸第二、三阶段，有氧呼吸第三阶段要消耗前两个阶段产生的NADH，因此过程②会消耗过程①产生的NADH，D正确。 13．正常情况下线粒体内膜上[H]的氧化与ATP的合成相偶联，即在[H]氧化的同时合成ATP。某药物可阻断该过程中ATP的合成，研究人员利用离体培养的线粒体进行实验，结果如图所示。下列有关分析不正确的是(　　) A．该药物会使线粒体内膜上[H]的氧化与ATP的合成解除偶联 B．该药物作用于有氧呼吸第三阶段，会提高[H]与O2的结合速率 C．如给某人注射该药，会导致其体温有所下降 D．在该药物的使用下，细胞主动运输的能力会增强 答案：CD 解析：添加药物的甲组线粒体耗氧量加快，且该药物可阻断线粒体内膜上[H]氧化过程中ATP的合成，因此该药物会使线粒体内膜上[H]的氧化与ATP的合成解除偶联，A正确；给某人注射该药，有氧呼吸第三阶段加快，能量释放更多，且药物可阻断该过程中ATP的合成，因此产生的热量会增多，会导致其体温有所上升，C错误；该药物可阻断ATP的合成，注射该药，ATP合成量会减少，因此细胞主动运输的能力会减弱，D错误。 14．甲、乙两图分别表示某植物种子在吸水萌发过程中重量(干重与鲜重)、O2和CO2的变化示意图(注：底物只考虑葡萄糖)。据图回答下列问题： (1)图甲表示萌发种子干重变化的曲线是________(填“①”或“②”)。 (2)图乙中，表示O2吸收量变化的曲线是________(填序号)，另一条曲线表示________________。 (3)图甲中曲线A→C变化涉及的主要生理过程是________；曲线C→D变化的主要原因是种子萌发成幼苗，光合作用强度________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用强度。 (4)图乙中E点以前，曲线④低于曲线③的原因是____________________________________ ____________________________，E点以后两曲线重合，表明此时种子呼吸作用的方式是________。 答案：(1)②　(2)④　CO2释放量 (3)细胞呼吸　大于 (4)种子进行了无氧呼吸，无氧呼吸不吸收O2，但释放CO2　有氧呼吸 解析：(1)分析图甲可知，图中①②表示种子萌发过程中干重和鲜重的变化，由于干种子进行萌发首先要吸足水分，鲜重在开始快速增加，因此①表示种子萌发鲜重变化的曲线，②是干重变化曲线。 (2)种子萌发过程中有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，③④类似密闭容器中O2和CO2的变化曲线，其中③的变化大于或等于④，因此③是二氧化碳的释放量，④是氧气的吸收量。 (3)②中A～C段，由于种子呼吸消耗有机物，使干重减少；C～D段，种子萌发形成幼苗后，幼苗进行光合作用，光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物，干物质量增加。 (4)图乙E点以前，二氧化碳的释放量多于氧气的吸收量，此时细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，而种子进行了无氧呼吸，无氧呼吸不吸收O2，但释放CO2；E点之后二氧化碳的释放量与氧气的吸收量相当，表明此时细胞只进行有氧呼吸。 15．番茄红素可用于保护心脑血管、预防和治疗癌症。酵母菌Y是能合成番茄红素的工程菌，但产量不高。番茄红素为脂溶性物质，积累在细胞内的脂滴中。 (1)如图1所示，酵母菌Y进行有氧呼吸时，第一阶段产生的物质X为________，物质X可跨膜转运至线粒体基质，在酶的催化下形成乙酰CoA，再参与柠檬酸循环。 (2)科研人员利用转基因技术改造酵母菌Y，得到过表达某些酶从而使番茄红素积累量提高的酵母菌L。据图1分析，酵母菌L过表达的酶应符合：发挥作用的位置应为________(填“细胞质基质”或“线粒体基质”)，功能应是将物质X更多地转化为____________________。 (3)科研人员利用发酵罐对改造后的酵母菌L进行培养。发酵45 h后，以一定的流速补充葡萄糖，定时测定酒精、番茄红素和菌体量，结果如图2和图3。 ①0～45 h，酵母菌L先后利用的有机物有________。 ②据图2和图3分析，在该发酵进程的后期，进一步提高番茄红素的产量可采取的措施包括____________________________________________________________________________________________________________________________________(至少写两个方面)。 答案：(1)丙酮酸 (2)细胞质基质　番茄红素和甘油三酯 (3)①葡萄糖、酒精　②及时从收料口收集菌体，分离番茄红素；去除发酵罐中的酒精；适当降低补充葡萄糖的流速 解析：(1)有氧呼吸第一阶段是将葡萄糖分解成丙酮酸，所以物质X是丙酮酸，丙酮酸可进入线粒体基质，参与有氧呼吸第二阶段的反应。 (2)分析题图1可知，物质X在细胞质基质中可以被转化为甘油三酯和番茄红素，同时也可以被转运进线粒体中。结合题干信息可知，番茄红素为脂溶性物质，积累在由甘油三酯形成的脂滴中，因此为使番茄红素积累量提高，酵母菌L过表达的酶应在细胞质基质中将物质X更多地转化为番茄红素和甘油三酯。 (3)①由题图2分析可知，0～20 h，葡萄糖的量大幅下降，酒精的量上升，说明酵母菌L先利用葡萄糖，20～45 h，葡萄糖几乎被耗尽，酒精的量下降，说明此时酵母菌L利用的有机物是酒精。②据题图2和题图3分析，在该发酵进程的后期，进一步提高番茄红素的产量可采取的措施包括及时从收料口收集菌体，分离番茄红素，以防积累过多抑制产物生成；去除发酵罐中的酒精；适当降低补充葡萄糖的流速等。 二、细胞呼吸原理的应用及其影响因素 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 生活中关于细胞呼吸现象分析 水果储藏中细胞呼吸分析 细胞呼吸原理应用 运动过程中细胞呼吸曲线分析 氧气浓度对细胞呼吸的影响 呼吸跃变现象分析 细胞呼吸相关曲线分析 题号 8 9 10 11 12 13 14 难度 ★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★ ★★★ 对点 细胞呼吸 细胞呼吸相关曲线分析 细胞呼吸相关实验探究 运动对无氧呼吸的影响 低氧胁迫对细胞呼吸的影响 农业生产中细胞呼吸分析 探究低氧对细胞存活的影响 1．“发面”是指面团在一定温度、湿度条件下，让酵母菌充分繁殖产气，促使面团膨胀的过程。当酵母菌在面团内部有氧的环境中，将淀粉转化为糖并消耗掉的时候，会释放出二氧化碳气体。这时，面团的体积就会膨大。几位同学在家中帮爸妈发面蒸馒头，但效果不太理想，其中分析错误的是(　　) A．甲同学蒸的馒头偏硬，口感不好，可能是“发面”时间不足 B．乙同学蒸的馒头内部出现空洞，可能是“发面”时间过长导致 C．丙同学的面团没有膨大，可能是和面用的水温过高造成的 D．丁同学的馒头发酸，可能是发面的时候不透气，酵母菌产生了乳酸 答案：D 解析：“发面”时间不足意味着面团中酵母菌有氧呼吸释放的CO2较少，导致馒头偏硬，不松软，A正确；“发面”时间过长导致面团中酵母菌有氧呼吸释放的CO2过多，导致馒头内部过度膨胀出现空洞，B正确；和面用的水温过高，杀死了酵母菌，会导致面团中无法产生CO2，因此没有膨大，C正确；酵母菌无氧呼吸产物是CO2和酒精，不会产生乳酸，D错误。 2．金冠苹果和富士苹果是我国主要的苹果品种。研究人员以此为材料，测定常温贮藏期间苹果的呼吸速率，结果如图(若呼吸底物是葡萄糖)。下列叙述正确的是(　　) A．两种苹果细胞呼吸过程中产生的[H]全部来自葡萄糖 B．金冠苹果比富士苹果更耐贮藏，因其细胞呼吸速率较高 C．据图可知，金冠苹果在第28天时有机物分解速率最大 D．低温能延长苹果的贮藏时间与低温导致呼吸酶失活有关 答案：C 解析：两种苹果细胞呼吸过程中产生的[H]来自葡萄糖和水，A错误；富士苹果呼吸速率持续较低，且呼吸速率达到最大的时间比金冠苹果显著延后，因此富士苹果比金冠苹果更耐贮藏，B错误；金冠苹果在第28天呼吸速率达到最大值，表明此时有机物分解速率最大，C正确；低温能延长苹果的贮藏时间与低温降低呼吸酶的活性有关，D错误。 3．下列各项应用中，主要利用细胞呼吸原理的是(　　) ①中耕松土　②果蔬保鲜　③贮存种子　④汛期农田及时排水　⑤合理密植　⑥糖渍、盐渍食品　⑦用透气的消毒纱布包扎伤口　⑧移栽幼苗时尽量选择在早晨或傍晚时进行 A．②③④⑤⑥ B．①②③④⑦ C．②③④⑦⑧ D．①④⑤⑥⑧ 答案：B 解析：中耕松土有利于根的有氧呼吸，①正确；果蔬保鲜应降低呼吸作用，②正确；贮存种子应减少种子中的水分，以降低呼吸作用，③正确；汛期农田及时排水，防止植物根无氧呼吸对植物造成伤害，④正确；合理密植提高光利用率，⑤错误；糖渍、盐渍食品是将细胞杀死，使糖、盐进入细胞，⑥错误；用透气的消毒纱布包扎伤口是为了防止厌氧型病菌繁殖，⑦正确；移栽幼苗时尽量选择在早晨或傍晚时进行是因为早上或傍晚光照弱，蒸腾作用弱，⑧错误。 4．“有氧运动”是指人体吸入的氧气与需求相等，达到生理上的平衡状态。如下图表示人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗率的关系。下列说法正确的是(　　) A．ab段为有氧呼吸，bc段为有氧呼吸和无氧呼吸，cd段为无氧呼吸 B．运动强度大于c后，产生大量乳酸，将导致血浆pH持续降低，所以我们会感到肌肉酸痛，甚至会发生轻微水肿 C．运动强度大于c后，肌肉细胞CO2的产生量等于O2的消耗量 D．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 答案：C 解析：分析图中曲线可知，ab段乳酸含量不变但氧气消耗率升高，说明此时为有氧呼吸；bc段乳酸含量和氧气消耗率都升高，说明此时为有氧呼吸和无氧呼吸；cd段氧气消耗率维持在较高水平，乳酸含量继续升高，说明此时为有氧呼吸和无氧呼吸，A错误；运动强度大于c后，产生大量乳酸，但由于血浆中缓冲物质的缓冲作用，血浆pH值仍能保持相对稳定，B错误；运动强度大于c后，肌肉细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，其中有氧呼吸产生的CO2量等于消耗的O2量，而无氧呼吸既不消耗氧气也不产生二氧化碳，因此运动强度大于c后，肌肉细胞CO2的产生量等于O2的消耗量，C正确；无氧呼吸不能彻底分解有机物，故人体无氧呼吸时大部分能量储存在乳酸中，而释放的能量中大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，D错误。 5.(2025·河北石家庄模拟)如图表示某一植物的非绿色器官在不同的O2浓度下气体交换的相对值的变化(以葡萄糖为底物的情况)，图中AB段与BC段的长度相等，下列有关叙述错误的是(　　) A．QR段无氧呼吸减弱，P点没有酒精产生 B．在保存该器官时，可采取降低温度、降低氧气含量等措施，以减少有机物的消耗 C．该图可能是以马铃薯块茎为材料测得 D．O2浓度为C点时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的量的比例为1∶3 答案：C 解析：图中曲线QR区段由于氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制，无氧呼吸减弱，P点时O2吸收量等于CO2生成量，说明只进行有氧呼吸，不再有酒精产生，A正确；马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，没有CO2产生，C错误；若图中的AB段与BC段的距离等长，说明有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，根据反应式可知，此时有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比是1∶3，D正确。 6．苹果果实成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为呼吸跃变，呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述错误的是(　　) A．呼吸作用突然增强时，产生的CO2量会增多 B．呼吸作用突然减弱时，苹果的有机物总量已降低 C．用乙烯合成抑制剂处理苹果，可使呼吸跃变提前发生 D．将苹果储藏在低温条件下，可延缓呼吸跃变现象的出现 答案：C 解析：呼吸作用突然增强时，产生的CO2量会增多，A正确；呼吸作用突然减弱时，发生了呼吸跃变，果实进入衰老阶段，苹果的有机物总量已降低，B正确；乙烯能促进果实成熟和衰老，因此用乙烯合成抑制剂处理，可延缓细胞衰老，从而延缓呼吸跃变现象的出现，C错误；果实储藏在低温条件下，酶的活性比较低，细胞更不容易衰老，能延缓呼吸跃变现象的出现，D正确。 7．如图所示各曲线所代表的生物学含义及描述正确的是(　　) A．甲图表示人的成熟红细胞中ATP生成速率与氧气浓度的关系 B．乙图中a点表示酵母菌呼吸作用产生ATP最多时的氧气浓度 C．丙图所示物质运输速率不受呼吸酶抑制剂的影响 D．丁图表示小鼠体内酶的活性与外界环境温度的关系 答案：A 解析：甲图表示ATP生成速率与氧气浓度无关，人的成熟红细胞没有线粒体不能进行有氧呼吸，但可通过无氧呼吸产生ATP，其生成速率与氧气浓度无关，A正确；乙图曲线代表酵母菌总呼吸速率与O2浓度关系曲线，a点时酵母菌进行需氧呼吸和无氧呼吸，且产生的总CO2量最少，所以产生的ATP最少，B错误；丙图曲线中物质运输速率与氧气浓度有关，则表示主动运输，呼吸酶抑制剂可使物质运输速率减慢，C错误；小鼠是恒温动物，体温维持相对恒定，体内酶的活性不受环境温度的影响，D错误。 8．生长在气温5 ℃以下地带的植物臭菘，其花序在成熟时温度可达30 ℃。研究发现，臭菘花序细胞耗氧速率是其他细胞的100倍以上，但等量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%。下列叙述错误的是(　　) A．O2消耗发生在线粒体内膜 B．细胞呼吸生成的ATP转化成热能 C．若臭菘细胞吸入18O2，则在该臭菘呼出的CO2中可检测到18O D．该现象有利于臭菘花序的发育 答案：B 解析：氧气在有氧呼吸第三阶段被消耗，发生在线粒体内膜上，A正确；细胞呼吸作用产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，且ATP用于生命活动的直接供能，B错误；臭菘细胞吸入的18O2与[H]结合生成HO，HO又可以参与有氧呼吸第二阶段，则在该臭菘呼出的CO2中可检测到18O，C正确。 9．将一批刚采摘的大小及生理状况均相近的新鲜蓝莓均分为两份，一份用高浓度CO2处理48 h后，贮藏在温度为1 ℃的冷库内，另一份则直接贮藏在1 ℃的冷库内。从采后算起每10天定时定量取样一次，测定其单位时间CO2释放量和O2吸收量，计算二者的比值得到如图所示曲线。下列与实验结果一致的是(　　) A．曲线中比值大于1时，表明蓝莓同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 B．第20天对照组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组 C．第40天对照组蓝莓有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多 D．储藏蓝莓前用高浓度的CO2处理适宜时间，能抑制其在储藏时的无氧呼吸 答案：ABD 解析：蓝莓有氧呼吸的反应式是C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式是C6H12O62CO2＋2C2H5OH＋能量，CO2释放量和O2吸收量比值大于1时，两种呼吸方式同时进行，A正确；第20天时处理组CO2释放量和O2吸收量的比值等于1，只进行有氧呼吸；对照组该比值大于1，存在无氧呼吸，对照组产生的乙醇量高于CO2处理组，B正确；第40天时对照组CO2释放量和O2吸收量的比值等于2，设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x，无氧呼吸消耗的葡萄糖为y，则有关系式(6x＋2y)÷6x＝2，解得x∶y＝1∶3，无氧呼吸消耗的葡萄糖多，C错误；由题图曲线可以看出，用高浓度的CO2处理48 h后，单位时间内CO2释放量和O2吸收量的比值低，即无氧呼吸较弱，所以为抑制蓝莓储藏时的无氧呼吸，储藏前可用高浓度的CO2处理一定时间，D正确。 10．研究发现，葱白提取物可通过促进过氧化物酶体增殖物受体γ的辅助激活因子1α(PGC­1α)的表达来影响肝脏脂肪的分解。研究人员利用RNA干扰技术成功抑制了脂肪性肝病大鼠模型PGC­1α基因的表达，研究葱白提取物对模型鼠线粒体功能的影响，结果如下图所示。相关叙述正确的是(　　) 注：细胞色素c氧化酶参与的反应消耗氧气。 A．细胞色素c氧化酶存在于大鼠细胞的线粒体内膜上，将影响有氧呼吸第三阶段 B．脂肪性肝病大鼠(模型大鼠)可能由于缺乏细胞色素c而导致细胞代谢异常 C．葱白提取物使模型鼠的细胞色素c含量上升，从而有助于提高细胞呼吸速率 D．从实验结果可以得知，PGC­1α基因表达抑制模型鼠细胞呼吸 答案：ABC 解析：依据细胞色素c氧化酶参与的反应消耗氧气可知，细胞色素c氧化酶存在于大鼠细胞的线粒体内膜上，将影响有氧呼吸第三阶段，A正确；脂肪性肝病大鼠(模型大鼠)可能因缺乏细胞色素c而影响脂肪的分解，导致细胞代谢异常，B正确；与模型组相比，葱白组细胞色素c的相对表达量较高，且葱白提取物可促进PGC­1α的表达，从而有助于提高模型鼠的细胞呼吸速率，C正确，D错误。 11．研究人员选取体长、体重一致的斑马鱼随机均分成对照组和训练组，其中训练组每天进行运动训练(持续不断驱赶斑马鱼游动)，对照组不进行训练。训练一段时间后，分别测量两组斑马鱼在静止时及相同强度运动后肌肉中乳酸含量，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．乳酸是由丙酮酸在细胞质基质中转化形成的 B．静止时斑马鱼所需ATP主要在细胞质基质生成 C．运动训练可降低无氧呼吸在运动中的供能比例 D．运动训练可降低斑马鱼静止时的无氧呼吸强度 答案：AC 解析：静止时斑马鱼主要的呼吸方式是有氧呼吸，有氧呼吸的第三阶段可生成大量的ATP，所以ATP主要在线粒体内膜上生成，B错误；c、d对照，训练组斑马鱼在运动时产生的乳酸比对照组运动时产生的乳酸少，说明运动训练可降低无氧呼吸在运动中的供能比例，C正确；a、b对照，训练组斑马鱼在静止时产生的乳酸与对照组静止时产生的乳酸基本一致，说明运动训练不能降低斑马鱼静止时的无氧呼吸强度，D错误。 12．在自然界中，洪水、灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。不同植物品种对低氧的耐受能力不同，研究人员采用无土栽培的方法，研究了低氧胁迫对两个黄瓜品种(A、B)根系细胞呼吸的影响，测得第6天时根系中丙酮酸和乙醇含量，结果如表所示。 ( 项目 ) ( 结果 ) ( 实验 处理 ) 正常通气品种A 正常通气品种B 低氧品种A 低氧品种B 丙酮酸(μmol/g) 0.18 0.19 0.21 0.34 乙醇(μmol/g) 2.45 2.49 6.00 4.00 (1)黄瓜细胞产生的丙酮酸转变为乙醇的过程________(填“能”或“不能”)生成ATP。 (2)由表中信息可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞的呼吸方式为________________________，低氧胁迫下，黄瓜________(呼吸方式)受阻。 (3)实验结果表明，低氧胁迫条件下催化丙酮酸转变为乙醇的酶活性更高的最可能是品种________。 (4)长期处于低氧胁迫条件下，植物吸收无机盐的能力下降，根系可能变黑、腐烂的原因分别为______________________________________和______________________________________。 答案：(1)不能　(2)有氧呼吸与无氧呼吸　有氧呼吸　(3)A　(4)无氧呼吸产生的能量少影响主动运输过程　无氧呼吸产生的酒精对根细胞产生毒害作用 解析：(1)细胞呼吸第一阶段产生丙酮酸，该阶段在细胞质基质中进行。丙酮酸转变为乙醇的过程是无氧呼吸第二阶段，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生。 (2)分析表中数据可知，在正常通气情况下，也有乙醇产生，但与低氧情况下相比，乙醇量较少，因此可以确定正常通气情况下，黄瓜根系细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸。而在低氧胁迫下，黄瓜有氧呼吸受阻，无氧呼吸增强，产生乙醇增多。 (3)正常通气条件下，品种A、B的乙醇的量相近，而低氧胁迫条件下，品种A产生的乙醇较品种B多，说明低氧胁迫条件下催化丙酮酸转变为乙醇的酶活性更高的最可能是品种A。 (4)植物细胞无氧呼吸产生的酒精(乙醇)对细胞具有毒害作用，故长期处于低氧胁迫条件下，根系可能会变黑、腐烂，另外无氧呼吸有机物氧化不彻底，释放的能量少，形成的ATP也少，会影响无机盐的主动运输过程，使植物吸收无机盐的能力下降。 13．(2024·贵州，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________(选填“甲”或“乙”)。 (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)。 答案：(1)将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多　乙　(2)氧气含量　3 (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 解析：(1)与无氧呼吸相比，有氧呼吸可将有机物彻底氧化分解，释放能量多，产生的ATP多。在一定范围内，随水淹天数的增加，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，故可推知图中乙酶参与有氧呼吸，甲酶参与无氧呼吸。 (2)水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的因素主要是含氧量。水淹第3 d时，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，由于有氧呼吸过程中O2吸收量与CO2释放量相等，因此根细胞有氧呼吸和无氧呼吸的CO2释放量均为0.2 μmol·g－1·min－1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/6＝1/30(μmol·g－1·min－1)，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/2＝1/10(μmol·g－1·min－1)，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。 14．人体细胞有时会处于低氧环境。适度低氧条件下细胞可正常存活，严重低氧可导致细胞死亡。以PC12细胞系为材料，研究了低氧条件影响细胞存活的机制。回答下列问题： (1)在人体细胞呼吸过程中，O2参与反应的场所是________。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。 (2)分别用常氧(20% O2)、适度低氧(10% O2)和严重低氧(0.3% O2)处理PC12细胞，24 h后检测线粒体自噬水平，结果如图1所示。用线粒体自噬抑制剂3­MA处理PC12细胞，检测细胞活性氧含量，结果如图2。 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O2浓度下BINP3基因表达情况，结果如图3所示。 综合上述信息，解释适度低氧条件下细胞可正常存活、严重低氧使细胞死亡的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)该研究的意义是______________________________________________________。 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)，可能由于严重低氧条件下BINP3蛋白降解加快，使BINP3蛋白在增加后很快下降。严重低氧条件下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 (4)有助于人们对缺氧性疾病发病机理的认识；促进缺氧性疾病的预防和治疗(写出一条即可) 6 学科网（北京）股份有限公司 $$