第5章 第3节 第1课时 细胞呼吸的方式和有氧呼吸-【金版新学案】2025-2026学年新教材高一生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义教师用书word（人教版 不定项）

本高中生物学讲义聚焦细胞呼吸的方式和有氧呼吸，先通过探究酵母菌实验梳理有氧与无氧呼吸的产物及检测方法，再系统讲解有氧呼吸的线粒体结构、三个阶段的场所、物质变化及能量转化，辅以表格归纳和自我诊断作为学习支架。 资料以探究实践为核心，通过酵母菌实验的变量控制（如煮沸葡萄糖除杂菌和氧气）培养科学思维，结合同位素标记法分析元素去向体现生命观念，思维导图和针对练助力课中教学与课后查漏补缺，提升学生实验设计与知识应用能力。

第3节　细胞呼吸的原理和应用 第1课时　细胞呼吸的方式和有氧呼吸 [学习目标]　1.利用结构与功能观分析线粒体结构与细胞呼吸的关系。　2.通过对比分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。　3.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学习实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。 任务一　探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 2.实验装置(填写所需试剂) 3.检测细胞呼吸产物所用试剂与实验现象 检测产物 所用试剂 实验现象 二氧化碳 澄清的石灰水 变浑浊 溴麝香草酚蓝溶液 由蓝变绿再变黄 酒精 (酸性)重铬酸钾溶液 橙色变成灰绿色 (源于必修1 P91)由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 4.实验结论 (1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 (2) 【自我诊断】 1.配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母。 (×) 2.如果产生的气体使澄清的石灰水变浑浊，则酵母菌进行有氧呼吸。 (×) 3.橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色。 (×) 4.在有氧和无氧条件下的实验分别是对照组和实验组。 (×) 5.将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，这将更有利于酒精的检测。 (√) [活动1]　分析实验过程和结果 情境1：酵母菌用途非常广泛，制作面包、馒头都用到酵母菌。 (1)酵母菌与大肠杆菌相比，在结构上的根本区别是什么？(考查科学思维) 提示：酵母菌具有以核膜为界限的细胞核。 (2)用酵母菌和面，做出来的面包和馒头松软可口，分析原因是什么。(考查科学思维) 提示：酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳。 情境2：酵母菌是兼性厌氧菌，因此可以用酵母菌来研究有氧呼吸和无氧呼吸。下图是简易的实验装置，结合该图进行探究。(考查科学探究) 学生用书⬇第103页 Ⅰ.变量的控制及实验操作： (1)本实验的自变量为氧气的有无，因变量为是否有CO2和酒精的产生。 (2)甲装置中，质量分数为10％的NaOH溶液的作用是什么？ 提示：NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，排除空气中CO2的影响，以保证第三个锥形瓶中澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2所引起的。 (3)甲装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？ 提示：保证酵母菌有充足的氧气，以进行有氧呼吸。 (4)乙装置中，为什么要将D瓶封口放置一段时间后，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶？ 提示：D瓶刚封口后，有氧气存在，酵母菌进行有氧呼吸，一段时间后，D瓶中的氧气消耗完，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。 (5)将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶的原因是什么？ 提示：①加热煮沸后，葡萄糖溶液中的细菌会被杀死，可排除其他微生物对实验结果的影响；②加热煮沸时，可排出溶液中的O2；③若不冷却直接加入，温度过高会将酵母菌杀死。 Ⅱ.代谢产物的鉴定： (1)酵母菌细胞呼吸能产生CO2，试探究如何检测CO2产生量的多少？ 提示：CO2可使澄清的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2产生量的多少。 (2)能否以CO2的产生为指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式？分析原因。 提示：不能。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，故不能以CO2的产生为指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式。应以酒精为指标，因为酵母菌只有进行无氧呼吸时才能产生酒精。 【归纳总结】 　设计实验探究细胞呼吸类型 (1)实验设计： 欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)： (2)实验结果预测和结论： 实验现象 结论 装置1液滴 装置2液滴 不动 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 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乳酸的无氧呼吸 　　为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与装置2相比，不同点是用煮熟的发芽种子代替发芽种子，其余均相同。 针对练1.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是(　　) A.酸性重铬酸钾溶液鉴定酒精，颜色呈现灰绿色 B.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等 C.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2 D.可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式 答案：D 解析：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物中都有CO2，均能使澄清石灰水变浑浊，因此不能通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式，D错误。 学生用书⬇第104页 针对练2.(2025·山东淄博高一检测)如图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质)。下列有关实验装置和结果的分析错误的是(　　) A.通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸 B.用水代替NaOH溶液设置装置2，通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸 C.用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，装置2中液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸 D.用水代替NaOH溶液设置装置2，装置2中液滴可能向左移 答案：D 解析：烧杯中的NaOH溶液能吸收细胞呼吸产生的CO2，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸消耗O2的量，因此通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸，A正确。用水代替NaOH溶液设置装置2，由于水不吸收气体也不释放气体，所以液滴移动的距离代表细胞呼吸释放的CO2量与消耗O2量的差值，如果液滴移动说明酵母菌进行了无氧呼吸，如果液滴不移动，说明酵母菌不进行无氧呼吸，B正确。用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，说明有O2的消耗，可以推断出酵母菌进行了有氧呼吸；装置2中液滴右移，说明细胞呼吸释放的CO2量多于O2的消耗量，推断出酵母菌还进行了无氧呼吸，C正确。用水代替NaOH溶液设置装置2，由于葡萄糖作底物不可能出现O2的消耗量大于CO2的释放量的情况，所以装置2中液滴不可能向左移，D错误。 任务二　有氧呼吸 1.主要场所——线粒体 (1)写出序号代表的结构名称： ①外膜；②内膜形成的嵴；③线粒体基质。 (2)与有氧呼吸有关的酶分布在②③。 (3)线粒体的功能：进行有氧呼吸的主要场所。 2.观察有氧呼吸过程示意图，回答问题： (1)写出图中①②③代表的有氧呼吸的对应阶段： ①第一阶段；②第二阶段；③第三阶段。 (2)写出a、b、c、d代表的物质： a.丙酮酸；b.[H]；c.CO2；d.O2。 (3)三个阶段均释放出能量，释放能量最多的阶段是③(填图中序号)。 (4)写出图中①②③所处的场所： ①细胞质基质；②线粒体基质；③线粒体内膜。 (源于必修1 P93“相关信息”)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)的简化表示方式。 3.能量转化 4.有氧呼吸概念：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，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 　　(源于必修1 P94“小字部分”)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。 学生用书⬇第105页 【自我诊断】 1.有氧呼吸的过程只发生在线粒体内。 (×) 2.有氧呼吸的三个阶段都必须有O2的参与。 (×) 3.有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多。 (√) 4.氧气作为反应物参与有氧呼吸的第二、三阶段。 (×) 5.有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。 (×) [活动2]　分析有氧呼吸的过程中物质和能量的变化 材料：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把有机物彻底氧化分解(通常以分解葡萄糖为主)，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。下图为有氧呼吸过程图示，据此分析有关问题： 物质转变过程分析： (1)糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？ 提示：因为线粒体膜上不含运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。 (2)有氧呼吸过程中，H2O参与第二阶段反应，在第三阶段产生；[H]在第一、二阶段产生，参与第三阶段的反应；O2只在第三阶段参与反应，CO2是在第二阶段产生的。 (3)若用18O分别标记有氧呼吸中C6H12O6中的氧和O2中的氧，18O会分别出现在哪种产物中？ 提示：C6O6→C18O2；18O2→O。 (4)根据有氧呼吸的过程，写出有氧呼吸的反应式，并用箭头标明反应物中各元素的去向。 提示： 情境1：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。(考查科学思维) 组别 自变量 实验结果 1号 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光 2号 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，微弱荧光出现 3号 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成以及较强荧光出现 (1)荧光素和荧光素酶的作用是什么？ 提示：荧光素和荧光素酶的作用是利用该反应检测ATP含量的多少。 (2)分析实验结果，物质发生了什么变化？这些变化发生在哪个位置？能量又有怎样的变化？ 提示：葡萄糖在细胞质基质中被分解成了丙酮酸，并且有少量ATP生成；在线粒体内丙酮酸被分解产生了CO2，并且有大量ATP生成。 学生用书⬇第106页 情境2：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况。丙酮酸是在线粒体的什么部位分解的？你从实验结果能得到什么推论？(考查科学探究) 组别 自变量 实验结果 4号 只含线粒体膜状结构 丙酮酸的量不变，没有荧光出现 5号 只含线粒体基质 丙酮酸减少，产生CO2，微弱荧光出现 6号 有线粒体膜状结构和基质 丙酮酸减少，产生CO2，较强的荧光出现 提示：在线粒体基质中丙酮酸被分解。推论1：丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2，释放少量能量；推论2：线粒体基质分解丙酮酸后，在线粒体膜状结构上继续发生反应合成较多的ATP。 情境3：超声波震碎了线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是一系列线粒体内膜上的酶。通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生了什么样的反应？(考查科学思维) 提示：在线粒体内膜上发生了[H]的氧化，即[H]和氧气发生反应。 【归纳总结】 1.有氧呼吸总反应式剖析 2.有氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路 物质 来源 去路 [H] C6H12O6和H2O 与O2结合生成水 ATP 三个阶段都产生 用于各项生命活动 针对练3.关于同位素标记法研究动物体细胞有氧呼吸的过程，下列叙述错误的是 (　　) A.用18O标记葡萄糖，产物H2O中能检测到18O B.用18O标记氧气，能检测到的产物有O和C18O2 C.用14C标记葡萄糖，产物CO2中能检测到放射性 D.用14C标记葡萄糖，在线粒体中能检测到放射性 答案：A 解析：用18O标记葡萄糖，在有氧呼吸过程中，葡萄糖中的18O进入CO2，不进入H2O，H2O中的氧来源于O2，因此产物CO2中能检测到18O，产物H2O中不能检测到18O，A错误；O2参与有氧呼吸第三阶段形成H2O，用18O标记O2，产物O中能检测到18O，O参与有氧呼吸第二阶段，其场所为线粒体基质，形成产物C18O2，因此在线粒体基质形成的产物C18O2中也能检测到18O，B正确；用14C标记葡萄糖，葡萄糖中的14C进入有氧呼吸产生的CO2中，场所是线粒体基质，故在线粒体中能检测到放射性，C、D正确。 针对练4.(不定项)如图甲是绿色植物在晴朗的白天有氧呼吸各阶段反应示意图，其中1～7表示能量或物质，图乙是线粒体简图。下列叙述错误的是(　　) A．图甲中7→4过程比2→3过程产生的能量多 B．图甲中3→6过程，发生在图乙的③处 C．图乙的③处能发生图甲中生成4的反应 D．叶肉细胞内产生的6将全部释放到大气中 答案：BD 解析：图甲中2→3过程表示有氧呼吸的第一阶段，7→4过程表示有氧呼吸的第三阶段，前者释放出少量的能量，后者释放出大量能量，A正确；图甲中3→6过程表示有氧呼吸的第二阶段，场所是线粒体基质，即图乙的②处，B错误；图乙中③处为线粒体内膜，是有氧呼吸第三阶段的场所，发生[H]与O2结合生成水的过程，图甲中4指的是水，C正确；白天叶肉细胞中线粒体产生的6(CO2)可用于光合作用，D错误。 学生用书⬇第107页 思维导图 要语必背 1.在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水。在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。 2.有氧呼吸概念：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(CO2)和水(H2O)，释放能量，生成大量ATP的过程。 3.有氧呼吸过程中：葡萄糖(C6H12O6)参与第一阶段，H2O参与第二阶段，O2参与第三阶段(作用：与[H]结合生成H2O，释放大量能量)；CO2生成于第二阶段，H2O生成于第三阶段；第三阶段释放能量最多。 4.有氧呼吸产生的[H]实质是NADH(还原型辅酶Ⅰ)。 1.酵母菌在氧气充足时细胞呼吸的产物是(　　) A.CO2和H2O B.酒精和CO2 C.乳酸 D.丙酮酸和[H] 答案：A 解析：酵母菌是兼性厌氧型生物，在氧气充足条件下进行有氧呼吸，产物是水和二氧化碳；无氧条件下进行无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳，A正确。 2.有氧呼吸中产生二氧化碳的阶段、氧气利用的阶段、水参与反应的阶段、有水生成的阶段分别是(　　) ①第一阶段　②第二阶段　③第三阶段 A.②③②③ B.①②③③ C.②①③②　 D.③②②③ 答案：A 解析：有氧呼吸过程中二氧化碳产生于②有氧呼吸第二阶段；氧气在③有氧呼吸第三阶段参与反应，与[H]结合形成水；水参与②有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应产生二氧化碳和[H]；有水生成的阶段是③有氧呼吸第三阶段，故选A。 3.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，正确的是(　　) A.选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培养 B.通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式 C.将实验装置连接后需要进行气密性检查，确保不漏气 D.实验的因变量是澄清石灰水是否变浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化 答案：C 解析：酵母菌是单细胞真菌，属于异养、兼性厌氧型微生物，易于培养，A错误；通过设置有氧和无氧两个实验组进行相互对照，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式，B错误；将实验装置连接后需进行气密性检查，确保不漏气，C正确；实验的因变量是澄清石灰水变浑浊的程度和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化，D错误。 4.有氧呼吸过程中释放出来的CO2产生于(　　) A.葡萄糖分解成丙酮酸时 B.线粒体基质中 C.[H]与O2结合时 D.线粒体内膜上 答案：B 解析：葡萄糖分解的产物是丙酮酸和[H]，不产生CO2，A不符合题意；第二阶段是丙酮酸分解，在这一阶段丙酮酸和水分解产生CO2和[H]，发生在线粒体基质中，B符合题意；[H]与O2结合生成水是有氧呼吸的第三阶段，没有CO2生成，发生在线粒体内膜上，C、D不符合题意。 5．(不定项)如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法错误的是(　　) A．①②④中能量值最大的是② B．③代表的物质是氧气 C．产生①②过程的场所是线粒体 D．酵母菌能完成图示全过程 答案：ABC 解析：有氧呼吸过程中第三阶段释放的能量最多，即④最多，A错误；图中③表示水，B错误；产生①的场所是细胞质基质，产生②的场所是线粒体基质，C错误；酵母菌能够进行有氧呼吸，即能够完成图中的全过程，D正确。 课时测评18　细胞呼吸的方式和有氧呼吸 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－9题每小题3分，共27分) 题组一　探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.酵母菌是常见的生物实验材料，下列有关说法错误的是(　　) A.酵母菌是一种单细胞真菌，属于兼性厌氧菌 B.酵母菌进行酒精发酵时只产生酒精，不产生CO2 C.酵母菌无氧呼吸产生的酒精可以用酸性重铬酸钾溶液来检验 D.通过对比实验探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式 答案：B 解析：酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，A正确；酵母菌进行酒精发酵时既产生酒精，也产生CO2，B错误；酵母菌无氧呼吸产生的酒精可以使酸性重铬酸钾溶液变成灰绿色，C正确；可通过对比实验探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，D正确。 2.在人体细胞和酵母菌细胞内都会发生的物质转化过程是(　　) A.葡萄糖转化为淀粉 B.葡萄糖转化为糖原 C.葡萄糖转化为丙酮酸 D.CO2和H2O转化为有机物 答案：C 解析：在人体细胞和酵母菌细胞内都不会发生葡萄糖转化为淀粉的过程，A错误；在人体细胞内会发生葡萄糖转化为糖原的过程，酵母菌细胞内不会生成糖原，B错误；细胞呼吸的第一阶段都是葡萄糖分解产生丙酮酸、[H]和少量能量，C正确；在人体细胞和酵母菌细胞内都不能将CO2和H2O转化为有机物，D错误。 3.对比实验是科学探究中常用的方法之一。下列有关叙述错误的是(　　) A.探究酵母菌细胞呼吸的方式运用了对比实验 B.对比实验中每个实验组的结果通常都是事先未知的 C.对比实验往往没有对照组，而是设置两个或两个以上的实验组 D.对比实验中因变量可以用多种指标表示，无关变量只需相同即可 答案：D 解析：探究酵母菌细胞呼吸的方式运用了对比实验法，A正确；对比实验中每个实验组的结果通常是事先未知的，通过实验结果的对比来说明问题，B正确；对比实验往往没有对照组，而是设置两个或两个以上的实验组相互对照，C正确；对比实验的因变量可以用多种指标表示，无关变量需相同且适宜，D错误。 4.如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，下列有关叙述错误的是(　　) A.A瓶加入质量分数为10％的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2 B.若向B瓶和D瓶中加入溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液，则D瓶内的溶液会变黄 C.可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生情况 D.装置乙D瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境 答案：B 解析：装置甲中酵母菌进行有氧呼吸，产生二氧化碳和水，装置乙中酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，故向B瓶和D瓶中加入溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液，则D瓶内的溶液会变成灰绿色，B错误。 题组二　有氧呼吸 5.如图为线粒体的结构示意图。在相应区域中会发生的生物过程是(　　) A.②处发生葡萄糖分解 B.①中的CO2扩散穿过内膜 C.②处丙酮酸分解为CO2和H2O D.③处[H]与O2结合生成水 答案：D 解析：②处为线粒体基质，葡萄糖的分解发生在细胞质基质，A错误；①中的CO2往线粒体外扩散，穿过外膜，B错误；②处为线粒体基质，此处丙酮酸和水彻底分解为CO2和[H]，C错误；③处为线粒体内膜，此处[H]与O2结合生成水，D正确。 6.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是(　　) A.葡萄糖→丙酮酸→水 B.葡萄糖→丙酮酸→氧 C.葡萄糖→氧→水 D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳 答案：D 解析：在细胞质基质中，葡萄糖在相关酶的作用下分解为丙酮酸和[H]，丙酮酸进入线粒体基质，参与有氧呼吸第二阶段，生成C18O2，D正确。 7.如图为某真核细胞有氧呼吸的基本流程图，下列相关叙述正确的是(　　) A.阶段a不能发生在硝化细菌中 B.阶段b在细胞质基质中进行 C.阶段c中的能量均储存于ATP中，最终用于各项生命活动 D.物质①为CO2，其在线粒体基质中的浓度高于在细胞质基质中的 答案：D 解析：阶段a为有氧呼吸的第一阶段，能发生在硝化细菌中，A错误；阶段b是有氧呼吸第二阶段的一部分，在线粒体基质中进行，B错误；阶段c中释放的能量大部分以热能形式散失，只有少部分储存在ATP中，用于各项生命活动，C错误；物质①为CO2，产生于有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质中，所以其在线粒体基质中的浓度高于在细胞质基质中的，D正确。 8.如图为显微镜下某真核细胞中线粒体及周围的局部结构。下列相关叙述正确的是 (　　) A.结构①中发生葡萄糖的分解但不生成ATP B.结构②上丙酮酸被彻底分解为CO2和H2O C.结构③中[H]与O2结合生成水并释放大量能量 D.结构①②③中均有参与细胞呼吸的相关酶 答案：D 解析：结构①细胞质基质中发生葡萄糖的分解，也生成ATP，A错误；结构②(线粒体内膜)上[H]与O2结合生成水并释放大量能量，结构③(线粒体基质)中丙酮酸被水解产生CO2和[H]，B、C错误。 9.(2025·广东深圳高一检测)下图表示在细胞有氧呼吸过程中，线粒体内膜上合成ATP的过程。下列叙述正确的是(　　) A.H＋从膜间隙向线粒体基质的运输属于主动运输 B.通过结构①能实现细胞中ATP的大量贮存 C.好氧细菌可以发生上述过程，但是效率较低 D.图示能量转化是：有机物中稳定的化学能→电能→ATP中活跃的化学能 答案：D 解析：据图分析可知，H＋由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输是顺浓度梯度进行的，属于协助扩散，同时可以驱动ATP的合成，A错误；H＋通过结构①可以合成ATP，ATP在细胞内的含量很少，故不能实现ATP的大量贮存，B错误；好氧细菌为原核生物，没有线粒体，C错误；NADH将从有机物降解中得到的高能电子传递给质子泵，并利用这一能量驱动ATP合成，说明上述能量转化过程是有机物中稳定的化学能→电能→ATP中活跃的化学能，D正确。 (10－12每小题5分，共15分) 10.以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”，装置图如下。下列关于该实验过程与结果的叙述，错误的是(　　) A.将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖溶液的甲试管后需振荡混匀 B.在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境 C.乙试管中澄清的石灰水变浑浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2 D.拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味 答案：B 解析：干酵母需要用温水化开，以保持酵母菌的活性；酵母菌悬液加入葡萄糖溶液后要充分振荡，使葡萄糖与酵母菌混匀并充分接触，利于发生反应，A正确。在甲试管内的混合液表面滴加一薄层液体石蜡以制造无氧环境，利于乙醇发酵，B错误。若乙试管中的澄清石灰水变浑浊，说明酵母菌细胞呼吸产生了CO2，C正确。甲试管中的酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，酒精具有挥发性，所以拔掉甲试管塞子后可闻到酒精的气味，D正确。 11．(不定项)如图是细胞有氧呼吸过程示意图，①②③代表有氧呼吸的不同阶段，a、b、c代表各阶段释放的能量。下列叙述错误的是(　　) A．葡萄糖在线粒体基质中经①②③阶段彻底氧化分解 B．给培养的动物细胞提供18O2，经过一段时间后，细胞中的CO2和水可能含有18O C．碳原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2 D．用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体仍能产生ATP 答案：A 解析：过程①发生在细胞质基质中，葡萄糖不能在线粒体中分解，A错误；给培养的动物细胞提供18O2，18O2参与有氧呼吸的第三阶段生成O再参与有氧呼吸的第二阶段，生成C18O2，因此经过一段时间后，细胞中的CO2和水可能含有18O，B正确；碳原子在有氧呼吸第一阶段从葡萄糖转移到丙酮酸，在有氧呼吸第二阶段从丙酮酸转移到CO2，C正确；有氧呼吸第二阶段的场所为线粒体基质，有氧呼吸第三阶段的场所为线粒体内膜，故用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体内膜不能再产生ATP，但线粒体基质仍可产生ATP，D正确。 12．(不定项)在酵母菌线粒体内，呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中部分能量，通过氧化磷酸化作用储存在ATP分子中，具体过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高 B．F1是转运蛋白，在线粒体内膜上只起运输作用 C．在硝化细菌中，也有与酵母菌类似的电子传递系统 D．在分解脂肪时，通过该电子传递链消耗的氧将减少 答案：BD 解析：H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的H＋减少，从而使pH升高，A正确；F1在线粒体内膜上既可充当转运蛋白起运输作用，还可以充当酶来催化ATP的合成，B错误；硝化细菌也能进行有氧呼吸，故也有与酵母菌类似的电子传递系统，C正确；在分解脂肪时，由于脂肪的氢含量比糖类高而氧的含量比糖类低，故通过该电子传递链消耗的氧将增加，D错误。 13.(18分)图a为线粒体的结构示意图，图b为线粒体中某种生物膜的部分结构及有氧呼吸某阶段简化示意图。回答下列问题。 (1)图b表示图a的　　　　　　　结构，膜上发生的有氧呼吸某过程将H＋由M侧顺浓度梯度转运到N侧，并驱动ATP合成，ATP合成的直接驱动力由　　　　　　提供。 (2)科学家将提取自线粒体内膜的蛋白质P嵌到人工脂质体囊泡(囊泡内侧相当于线粒体内外膜的膜间腔，如图c所示)上，巧妙地验证了上述推测：将嵌有蛋白质P的人工脂质体置于pH为4的缓冲溶液一段时间，使人工脂质体膜内外pH都为4，然后将其随机均分为两份。一份转移至pH为8的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为实验组。另一份人工脂质体继续置于pH为4的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为对照组，一段时间后检测ATP的生成情况。有ATP生成的是　　　　组。在形成ATP时，蛋白质P的作用是　　　　　　　和　　　　　　　　。 (3)已有研究发现肝癌肿瘤中心区域细胞中线粒体融合增强(会导致线粒体嵴密度增大、呼吸链复合体的活性增强、细胞耗氧速率增加等)，细胞长度变长，为研究在营养缺乏时线粒体融合对肝癌细胞糖代谢的调控。研究者用肝癌细胞进行了实验，实验结果如下表(线粒体嵴密度＝嵴数目/线粒体长度)，据表分析： 组别 指标 细胞耗 氧速率 线粒体ATP产生量 胞外乳酸水平 线粒体嵴密度 呼吸链复合体的活性 乳酸脱氢酶的量 甲组：常规培养组 4.2 1.0 0.35 10.1 0.9 1.01 乙组：营养缺乏组 5.6 1.4 0.28 17.5 2.39 0.25 丙组：营养缺乏＋抑制DRP1S637磷酸化 3.1 0.8 0.38 9.8 1.22 1.22 ①DRP1S637磷酸化与线粒体融合的关系是　　　　(填“促进”或“抑制”)。 ②根据实验结果，将下列选项排序，从而完善肝癌细胞在营养缺乏条件下的代谢调控途径，对应字母排列顺序是：营养缺乏→　　→　　→　　→　　→产能效率提高→适应营养缺乏环境。 a.线粒体融合增强 b.DRP1S637磷酸化增强 c.细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加 d.线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加 答案：(1)线粒体内膜　H＋浓度差　(2)实验　作为H＋载体(运输H＋)　催化ATP的合成　(3)①促进　②b　a　d　c 解析：(1)有氧呼吸的第一、第二、第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，只有第三阶段在生物膜上进行，故图b表示线粒体内膜；图中M侧应该是线粒体内外膜间隙，N侧为线粒体基质，线粒体内膜上ATP合成酶将H＋由M侧顺浓度梯度转运到N侧，H＋浓度差提供能量转变为ATP中活跃的化学能。(2)根据实验假设，具有H＋浓度差才能形成ATP，嵌有蛋白质P的人工脂质体置于pH为4的缓冲溶液一段时间后，人工脂质体内pH为4，一份转移至pH为8的缓冲溶液中，脂质体内外侧存在H＋浓度差，且囊泡内侧相当于线粒体内外膜的膜间腔，囊泡H＋将从内侧通过蛋白质P顺浓度流向外侧，同时合成ATP，因此实验组中能合成ATP，而对照组因为没有H＋浓度差，不能合成ATP；蛋白质P同时作为H＋载体和催化合成ATP起作用。(3)①乙组与甲组相比，细胞耗氧速率、线粒体ATP产生量、线粒体嵴密度和呼吸链复合体的活性均增加，表明营养缺乏会导致线粒体融合；丙组与乙组相比，丙组抑制DRP1S637磷酸化后，题述指标都下降，而乙组并未抑制DRP1S637磷酸化，表明抑制DRP1S637磷酸化会抑制线粒体融合，因此DRP1S637磷酸化能促进线粒体融合。②肝癌细胞在营养缺乏条件下，线粒体融合增强，因此首先DRP1S637磷酸化增强(b)，促进线粒体融合(a)，线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加(d)，细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加(c)，细胞的产能效率提高，从而适应营养缺乏的环境，所以对应字母排列顺序是b→a→d→c。 学生用书⬇第108页 学科网（北京）股份有限公司 $