第5章 第3节 第1课时 细胞呼吸的方式及有氧呼吸-【金版教程】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞作业与测评全书Word（人教版 不定项版）

生物学　必修1[人教版]作业与测评 第3节　细胞呼吸的原理和应用 第1课时　细胞呼吸的方式及有氧呼吸 题号 1 2 3 4 5 6 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验产物的检测 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验拓展 线粒体结构、有氧呼吸场所 有氧呼吸过程及场所 有氧呼吸过程 题号 7 8 9 10 11 难度 ★ ★ ★ ★ ★ 对点 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验 有氧呼吸过程中的能量变化 同位素标记法研究有氧呼吸过程中元素的转移 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验 有氧呼吸过程及场所 知识点一　实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 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．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是消毒和去除溶液中的O2 B．在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2 C．实验中需控制的无关变量有温度、培养液浓度等 D．可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式 答案：D 解析：由于酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，所以不能根据澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式。 2．检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列叙述正确的是(　　) A．如果产生的气体使澄清的石灰水变浑浊，则酵母菌只进行有氧呼吸 B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝溶液变黄色，则酵母菌只进行无氧呼吸 C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2 D．酵母菌无氧呼吸不产生气体，但其中的产物能使酸性重铬酸钾溶液变成灰绿色 答案：C 解析：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，可通过是否有酒精的产生来判断是否进行无氧呼吸，溴麝香草酚蓝溶液和澄清石灰水都是检测CO2的指示剂，酒精可用酸性重铬酸钾溶液进行检测。 3．为研究酵母菌在不同情况下的呼吸作用，某同学设计了下面的实验。在装置甲和装置乙中分别加入等量的活性酵母菌和煮沸并冷却的葡萄糖溶液后，把装置置于25 ℃的环境中进行下图所示的实验。两温度计的读数最可能是(　　) 选项 装置甲 装置乙 A 24 ℃ 23 ℃ B 25 ℃ 25 ℃ C 26 ℃ 28 ℃ D 28 ℃ 26 ℃ 答案：D 解析：装置甲中模拟的是有氧条件，装置乙中模拟的是无氧条件。酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸过程中都释放热能，且有氧呼吸释放的热能比无氧呼吸释放的热能多，因此装置甲、乙中温度计读数都会升高(高于25 ℃)，且装置甲中温度计的读数高于装置乙，D正确，A、B、C错误。 知识点二　有氧呼吸 4．研究者将青蛙细胞放在低渗溶液中涨破、离心得到线粒体外膜、膜间隙成分、内膜及线粒体基质等，下列相关叙述错误的是(　　) A．线粒体外膜先破裂是因为外膜面积比内膜小 B．线粒体可在有氧条件下将葡萄糖分解为CO2和水 C．处理线粒体过程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分 D．青蛙进行各项生命活动所需的ATP主要来自线粒体 答案：B 解析：线粒体可在有氧条件下将丙酮酸分解为CO2和水，B错误。 5．动物细胞中，葡萄糖的部分代谢过程如图。下列说法不正确的是(　　) A．乙来源于甲和C6H12O6，丙和丁代表不同化合物 B．有氧条件下，过程①②发生的场所不同 C．过程③发生在线粒体内膜上，可产生大量能量 D．与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的 答案：A 解析：分析题图可知，过程①、②、③分别为有氧呼吸第一、二、三阶段，图中甲是丙酮酸、乙是[H]、丙是水、丁是水，乙来源于丁和C6H12O6，A错误；有氧条件下，过程①发生在细胞质基质中，过程②发生在线粒体基质中，B正确；过程③发生在线粒体内膜上，可产生大量能量，C正确。 6．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 7．某兴趣小组拟采用下图所示的装置对酵母菌的呼吸方式进行探究。下列叙述正确的是(　　) A．本实验为对比实验，甲、乙组均为实验组 B．培养液体积、温度等属于无关变量，对实验结果无影响 C．一段时间后，甲注射器活塞会上移 D．一段时间后，取甲培养液的滤液加入含浓硫酸的重铬酸钾溶液，溶液变成灰绿色 答案：ACD 解析：由题图可知，甲注射器内没有氧气，而乙注射器内有少许溶解氧，该实验为对比实验，实验中甲组和乙组都是实验组，分别探究的是酵母菌的无氧呼吸和有氧呼吸，A正确；本实验自变量为有无氧气参与，培养液体积、温度等属于无关变量，对实验结果有影响，需保持相同且适宜，B错误；甲注射器内酵母菌进行的是无氧呼吸，无氧呼吸产生CO2，因此一段时间后甲注射器活塞会上移，C正确；甲培养液中，酵母菌会在无氧条件下产生CO2和酒精，酒精能与含浓硫酸的重铬酸钾溶液反应，使溶液由橙色变成灰绿色，D正确。 8．有氧呼吸过程中释放的能量(　　) A．可直接用于细胞各项生命活动 B．其转移过程与物质的变化同时进行 C．少部分转移到ATP中，大部分以热能形式散失 D．可以转化为多种形式的能量，在代谢反应中循环利用 答案：BC 解析：有氧呼吸过程中释放的能量只有转移到ATP中的部分才可直接为细胞各项生命活动提供能量，A错误；有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中，但不能循环利用，C正确，D错误。 9．关于同位素标记法研究人体细胞有氧呼吸过程，下列叙述正确的是(　　) A．用18O标记葡萄糖，产物水能检测到18O B．用14C标记葡萄糖，产物二氧化碳能检测到放射性 C．用18O标记氧气，产物水和二氧化碳中能检测到18O D．用3H标记葡萄糖，在细胞质基质、线粒体中均能检测到放射性 答案：BCD 解析：用18O标记葡萄糖，在有氧呼吸过程中，葡萄糖中的O进入二氧化碳，不进入水，水中的氧来源于氧气，因此产物二氧化碳能检测到18O，产物水中不能检测到18O，A错误；用14C标记葡萄糖，葡萄糖中的14C进入有氧呼吸产生的二氧化碳中，所以产物二氧化碳能检测到放射性，B正确；氧气参与有氧呼吸第三阶段形成水，用18O标记氧气，产物中能检测到H2 18O，水参与有氧呼吸第二阶段，形成C18O2，C正确；葡萄糖中的3H进入还原氢中，真核细胞的还原氢的形成，既发生在细胞质基质中，也发生在线粒体中，D正确。 10．下图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置图，C、E瓶为澄清石灰水，请据图分析并回答下列问题： (1)A瓶加入的试剂是________，其目的是__________________________，B中酵母菌细胞呼吸的场所为______________。 (2)酵母菌与乳酸菌在结构上最主要的区别是前者__________________。如果把18O2充入甲装置，则酵母菌内最先出现18O标记的化合物是________。 (3)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，其原因是____________________________________________________。 (4)图中装置有无错误之处？如果有，请在相应的图中加以改正。 答案：(1)NaOH溶液　排除空气中CO2对实验结果的干扰　细胞质基质和线粒体 (2)有以核膜为界限的细胞核　水 (3)确保通入E瓶的CO2是酵母菌无氧呼吸所产生的 (4)甲装置中的C瓶左侧玻璃管应插入液面下(图略)。 11．研究人员利用不同药物干扰线粒体膜上蛋白质的功能，得到下图曲线。请回答问题： (1)线粒体是细胞进行________的主要场所。线粒体具有________层膜结构。有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上，[H]与氧结合形成水并释放大量能量，有一部分储存在________中。 (2)据图可推测，药物O和药物R均会导致ATP合成量________。已知有氧呼吸第三阶段ATP的合成与线粒体内膜两侧氢离子的浓度差有关。加入药物F，虽然耗氧速率上升，但此时ATP不能合成，其原因可能是药物F会导致线粒体内膜发生氢离子的渗漏，使膜两侧的浓度差________。 (3)对乙酰氨基酚(缩写为APAP)是一类感冒药。高浓度的APAP处理肝细胞后，测定________________发现结果与药物O和药物R的处理结果相似，可以初步证实过量使用APAP会损伤肝细胞线粒体。 答案：(1)有氧呼吸　双　ATP (2)下降　消失 (3)线粒体的耗氧速率 解析：(1)线粒体是有氧呼吸的主要场所，具有双层膜结构，有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，还有一部分储存于ATP中。 (2)从图中看出，加入药物O和药物R后，线粒体的耗氧速率降低，说明细胞呼吸减弱，因此ATP合成量下降。加入药物F，虽然耗氧速率上升，但此时ATP不能合成，可能是由于氢离子发生了渗漏，使膜两侧的氢离子浓度差消失。 (3)该实验用药物O和药物R处理后，是测定的线粒体的耗氧速率，所以用APAP处理后也应该测定线粒体的耗氧速率。 题号 1 2 3 4 5 6 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ 对点 探究酵母菌细胞呼吸的方式实验 有氧呼吸过程及场所 有氧呼吸和物质运输综合 有氧呼吸过程及场所 酵母菌无氧呼吸的探究实验 有氧呼吸过程及场所 题号 7 8 9 10 难度 ★★ ★★ ★★★ ★★★ 对点 有氧呼吸过程及线粒体结构与功能 耐力性运动中线粒体的适应性变化、有氧呼吸 有氧呼吸过程及场所、线粒体内膜上ATP形成机制 确定有氧呼吸第二阶段场所实验 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．溴麝香草酚蓝(BTB)是一种酸碱指示剂，在BTB溶液中缓慢通入CO2可逐渐发生以下颜色变化：蓝色→绿色→黄色。某兴趣小组设计了如图实验装置1和2，探究绿豆种子的细胞呼吸方式。下列相关叙述正确的是(　　) A．若通入的是无菌空气，则广口瓶甲可以撤去 B．根据试管内BTB溶液是否变黄，可以判断绿豆的呼吸类型 C．广口瓶丙内若不使用液体石蜡，不影响实验的严谨性 D．试管2中的BTB溶液变为黄色所需时间比试管1长 答案：D 解析：广口瓶甲内的氢氧化钠可用于除去空气中的CO2，防止其对实验结果产生影响，而无菌空气中依然有CO2，故广口瓶甲不可撤去，A错误；装置1可用来探究绿豆种子的有氧呼吸情况，装置2可用来探究绿豆种子的无氧呼吸情况，绿豆种子有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，试管1和2内BTB溶液都会变黄，因此不能根据试管内BTB溶液是否变黄来判断绿豆的呼吸类型，B错误；装置2中的液体石蜡是为了隔绝瓶内的空气，尽可能营造一个无氧环境，若不使用液体石蜡，会影响实验的严谨性，C错误；相同底物、相同时间内有氧呼吸产生的CO2比无氧呼吸多且快，因此试管2中的BTB溶液变为黄色所需时间比试管1长，D正确。 2．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等同于有氧呼吸第二阶段，在线粒体基质中进行 C．阶段C中的能量均贮存于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其在细胞质基质中的浓度 答案：D 解析：硝化细菌可以进行有氧呼吸，阶段A表示的细胞呼吸第一阶段可发生在硝化细菌中，A错误；阶段B表示有氧呼吸第二阶段的部分过程，发生在线粒体基质中，B错误；阶段C表示有氧呼吸第三阶段，释放的能量有一部分贮存于ATP中，大部分以热能形式散失，C错误；物质①为CO2，产生部位在线粒体基质，通过自由扩散进入细胞质基质，所以其在线粒体基质中的浓度高于在细胞质基质中的浓度，D正确。 3．丙酮酸进入线粒体的过程如图所示，孔蛋白为亲水通道，分子量较小的物质可自由通过。下列说法错误的是(　　) A．丙酮酸通过线粒体外膜不消耗能量 B．线粒体内膜上既有载体蛋白也有呼吸酶 C．线粒体外膜是产生ATP的主要场所 D．缺氧条件下丙酮酸将难以进入线粒体 答案：C 解析：丙酮酸进入线粒体的过程，其通过外膜需要孔蛋白协助，属于协助扩散，不消耗能量，A正确；线粒体内膜上既有载体蛋白运输物质，也含有有氧呼吸第三阶段相关的酶，B正确；有氧呼吸第二阶段、第三阶段分别发生在线粒体基质和线粒体内膜，线粒体基质和线粒体内膜上会产生ATP，但线粒体外膜不会产生ATP，线粒体内膜产生大量ATP，C错误；在缺氧环境下，H＋进入膜间隙受抑制，膜间隙和线粒体基质中H＋浓度差不能维持，由图知丙酮酸穿过内膜由H＋浓度驱动，所以缺氧条件下丙酮酸难以进入线粒体，D正确。 4．提取鼠肝细胞的线粒体作为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。下列叙述与实验结果不符合的是(　　) A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段 B．在线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖 C．葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸 D．水在细胞质基质中生成 答案：D 解析：由题干“向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大”可知，丙酮酸和氧参与的第二、三阶段在线粒体内进行，A符合；由题干信息“当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量几乎为零，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大”可知，葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸，且线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖，B、C符合；水在线粒体内膜上生成，D不符合。 5．某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)，下列分析错误的是(　　) A．滴管中冒出的气泡是反应产生的CO2 B．葡萄糖溶液的浓度不影响气泡的产生速率 C．若试管中的水换成冷水，气泡产生速率下降 D．试管中加水的主要目的是制造无氧环境 答案：B 解析：酵母菌进行无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精，滴管中冒出的气泡是反应产生CO2的结果，A正确；试管中的水换成冷水，温度下降，酶活性降低，细胞呼吸的速率减慢，气泡释放的速度下降，C正确。 二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求) 6．细胞色素C(Cytc)位于线粒体内膜上，可以在线粒体呼吸链中传递电子，促进体内有机物的氧化反应和ATP的生成。CO中毒时，心脏组织中Cytc的含量明显降低。若静脉注射大剂量外源性的Cytc可提高细胞对氧的利用，可明显改善CO中毒患者的症状。下列相关分析错误的是(　　) A．CO中毒后，进行有氧呼吸产生的ATP减少 B．CO中毒后，人体细胞可进行无氧呼吸 C．Cytc在临床上可用于CO中毒的急救 D．进入线粒体的外源性Cytc不会参与有氧呼吸的第三阶段 答案：D 解析：细胞色素C(Cytc)可以在线粒体呼吸链中传递电子，促进体内有机物的氧化反应和ATP的生成，而CO中毒时Cytc的含量明显降低，因此进行有氧呼吸产生的ATP减少，A正确；Cytc位于线粒体内膜，作用于线粒体呼吸链中传递电子的过程，因此CO中毒后，Cytc含量明显降低，有氧呼吸第三阶段被抑制，人体细胞可进行无氧呼吸，B正确；静脉注射大剂量外源性的Cytc可提高细胞对氧的利用，可明显改善CO中毒患者的症状，因此Cytc在临床上可用于CO中毒的急救，C正确；进入线粒体的外源性Cytc会参与有氧呼吸的第三阶段，D错误。 7．有氧呼吸是真核生物氧化分解有机物释放能量的主要方式，对于保障细胞内的能量供应和物质代谢有重要作用。下列说法正确的是(　　) A．与有机物体外燃烧释放能量相比，有氧呼吸逐级缓慢释放能量，可以保证有机物中的能量得到充分的利用 B．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，其线粒体不再产生ATP C．线粒体的特殊结构保证了有氧呼吸高效有序地进行 D．给培养的动物细胞提供18O2，经过一段时间后，细胞中的二氧化碳和水可能都含有18O 答案：ACD 解析：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，B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H2 18O，H2 18O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H2O可能都含有18O，D正确。 8．耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、骑行等，有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式，在耐力性运动训练中肌纤维的线粒体数量会出现适应性变化。下列说法不正确的是(　　) A．有氧呼吸时，细胞产生的能量全部储存在ATP中 B．线粒体是人体细胞中唯一含有双层膜的细胞器 C．线粒体内膜上丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要H2O的参与 D．坚持进行耐力性运动训练后，肌纤维中线粒体数量会适当增加 答案：AC 解析：细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，A错误；含有双层膜的细胞器是线粒体和叶绿体，但人体细胞中只有线粒体，B正确；丙酮酸和水分解成CO2和[H]的过程在线粒体基质中进行，C错误；有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式，在耐力性运动训练中肌纤维的线粒体数量会出现适应性变化，坚持进行耐力性运动训练，肌纤维中线粒体数量会适当增加，D正确。 三、非选择题 9．有氧呼吸是大多数生物细胞呼吸的主要形式，下图为有氧呼吸的部分过程示意图。请回答问题： (1)有氧呼吸是指在氧的参与下，将葡萄糖等有机物彻底氧化分解为________________，并释放能量，生成大量ATP的过程。 (2)图中②表示__________膜。与①相比，②在结构组成上的特点是____________________，这与其上可进行有氧呼吸第三阶段反应的功能密切相关。 (3)如图所示，②上Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用可以________(填“增大”或“减少”)②两侧H＋的浓度差，形成势能驱动ATP的合成。UCP也是一种分布在②上的H＋转运蛋白，UCP的存在能够使ATP合成效率降低，能量更多以热能形式释放，请推测UCP转运H＋的方向是__________________________。 (4)科研人员发现有些大鼠在摄入高脂肪食物时不会发生肥胖，这些大鼠细胞中UCP含量高于其他大鼠。请结合(3)的信息，推测这些大鼠未出现肥胖现象的原因是__________________________________________________。 答案：(1)二氧化碳和水 (2)线粒体内　蛋白质含量和种类多 (3)增大　从膜间隙到线粒体基质 (4)UCP含量高的大鼠，ATP合成效率降低，需要分解更多的有机物，提供自身生命活动所需的能量，摄入的高脂肪食物用于氧化分解释放能量，不会肥胖 解析：(2)线粒体具有内外两层膜，分析题图，①是线粒体外膜，②上进行有氧呼吸第三阶段，则②是线粒体内膜，与线粒体外膜相比，线粒体内膜上蛋白质含量和种类多，这与其上可进行有氧呼吸第三阶段反应的功能密切相关。 (3)由图可知，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ转运H＋，可增大②两侧H＋的浓度差，形成势能驱动ATP的合成。UCP的存在能够使ATP合成效率降低，能量更多以热能形式释放，推测UCP的存在降低H＋电化学势能，减小②两侧H＋的浓度差，则UCP转运H＋的方向是从膜间隙到线粒体基质。 10．某课题小组为了确定细胞有氧呼吸第二阶段发生的场所，进行了如下探究： 实验假设：有氧呼吸第二阶段只发生在线粒体中，不能在细胞质基质中完成。 实验过程： 实验结果：1号和2号试管中均检测到CO2(与预测结果不相符)。 请分析回答： (1)实验结果与预期不相符的原因是肝细胞利用保存液中的葡萄糖进行有氧呼吸，线粒体产生的CO2扩散进入细胞质基质中。改进措施：______________________________。 (2)实验步骤⑥依据的原理是丙酮酸在有氧呼吸的第二阶段和水彻底分解成____________，因此可以通过检测是否有__________产生来判断丙酮酸是否被分解。 (3)本实验中，能否用酵母菌细胞代替肝细胞？________。原因是______________________________________。 答案：(1)用不含葡萄糖的保存液保存肝细胞 (2)CO2和[H]　CO2 (3)不能　酵母菌无氧呼吸发生在细胞质基质中，也产生CO2 解析：(1)为了防止肝细胞利用保存液中的葡萄糖进行有氧呼吸，使线粒体产生的CO2进入细胞质基质，应采用不含葡萄糖的保存液保存肝细胞。 (2)在有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，因此可以用灵敏的CO2检测剂检测是否有CO2产生来判断丙酮酸是否被分解。 (3)不能用酵母菌细胞来代替肝细胞，因为酵母菌能在细胞质基质中进行无氧呼吸产生CO2，而肝细胞只有进行有氧呼吸时才能产生CO2。 12 学科网（北京）股份有限公司 $