第5章 第3节 细胞呼吸的原理和应用-【正禾一本通】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

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►对应学生用书P108 1．生命观念：描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构特点，说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化，形成物质和能量观。 2．科学探究：设计并实施对比实验，探究酵母菌的呼吸方式，学会验证CO2和酒精的方法。 3．科学思维：通过对实验现象的分析，能够归纳和概括细胞呼吸的概念及建构有氧呼吸过程模型。　 一、细胞呼吸的方式 1．细胞呼吸的概念 (1)场所：细胞内。 (2)反应：有机物氧化分解。 (3)结果：释放能量。 2．探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1)实验原理 (2)实验过程 二、有氧呼吸 1．主要场所——线粒体 2．总反应式 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 3．有氧呼吸过程 4．能量转化 5．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。 细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种，两者均通过分解有机物释放能量，但有氧呼吸产能更多，为多数生物主要能量来源；无氧呼吸作为应急机制，能短暂维持细胞基础需求。 (1)酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。(×) 提示：橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。 (2)检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液。(√) (3)真核细胞都进行有氧呼吸。(×) 提示：真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。 (4)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。(×) 提示：没有线粒体的细胞不一定不能进行有氧呼吸，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。 (5)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程。(×) 提示：葡萄糖不能在线粒体中氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸进入线粒体中进一步分解。 (6)有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。(×) 提示：有氧呼吸产生的能量大多以热能的形式散失，只有少部分储存在ATP中。 　探究酵母菌细胞呼吸的方式 [实验探究]结合下图中探究酵母菌细胞呼吸方式的实验设计装置，小组合作，完成以下探究问题。 1．配制酵母菌培养液时要用新鲜的食用酵母菌，因为新鲜的酵母菌繁殖快，细胞代谢旺盛，实验效果明显。 2．为什么葡萄糖溶液需要煮沸后冷却到常温后才可加入新鲜的酵母菌？ 提示：煮沸的目的是灭菌、除去葡萄糖溶液中的O2；冷却的目的是避免高温杀死酵母菌。 3．本实验的自变量是O2的有无，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。因变量为是否有CO2和酒精的产生。 4．改进实验装置中空气泵直接泵入空气是否合理？若不合理，应如何改进？ 提示：不合理，可先将空气通过NaOH溶液去除其中的CO2，防止干扰实验结果。 5．丙试管中放入石蜡油的目的是什么？若试验中没有石蜡油如何达到上述目的？ 提示：形成无氧条件。若没有石蜡油，可反应进行一段时间耗尽其中的氧气后再连接检测装置。 6．该实验有没有对照组？请说明理由。 提示：没有。该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，为相互对照。 1．实验设计的自变量和因变量 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 变量控制 ①通入空气，保证O2充足 ②将空气先通入NaOH溶液中，以除去CO2 先将锥形瓶内的O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，排除有氧呼吸的干扰 自变量 O2的有无 因变量 酵母菌的呼吸产物，即产生CO2的多少、酒精的有无 无关变量 温度、营养物质的浓度和总量等 2.实验操作及目的 实验操作 操作目的 配制培养液时，将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶 煮沸：除去其他杂菌，防止其他杂菌的干扰；除去溶液中的氧气 冷却后再加入：防止高温将酵母菌杀死 先通入NaOH溶液再通入酵母菌培养液中 排除空气中CO2对实验结果的干扰 酵母菌培养液封口放置一段时间 让酵母菌将瓶中的O2消耗完，确保其在实验过程中只进行无氧呼吸 3.对比实验和对照实验的比较 实验类型 比较项目 对照组 实验组 举例 对照实验 有 有 探究淀粉酶的专一性 对比实验 无 有 探究酵母菌细胞呼吸的方式 对比实验和对照实验不同 (1)对比实验指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究各种因素与实验对象的关系，所以对比实验中都为实验组，但相互对照。 (2)对比实验一定是对照实验，对照实验不一定是对比实验。　　 1．为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学设计实验并将实验材料和用具按如图所示安装。以下关于该实验的说法，错误的是(　　) A．设置锥形瓶A的目的是防止外界CO2的干扰 B．澄清的石灰水可以换成溴麝香草酚蓝溶液 C．C瓶中澄清石灰水变浑浊的程度高于E瓶 D．可适当缩短实验时间以便用酸性重铬酸钾进行检测 解析：选D。向锥形瓶A中加入NaOH溶液的目的是吸收空气中的CO2，排除空气中的CO2对有氧呼吸产物检测的影响，A正确；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，故可以将C和E中澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液，B正确；与无氧条件相比，酵母菌在有氧条件下产生的CO2更多，因此相同时间内C瓶中澄清石灰水变浑浊的程度高于E瓶，C正确；由于葡萄糖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培养液中的葡萄糖，D错误。 2．某学生兴趣小组对“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置进行改进，可用于定量和定性检测酵母菌细胞呼吸的产物。反应发生装置如图所示，吸入等量配好的葡萄糖溶液5 mL，分别设置有氧组和无氧组。下列叙述错误的是(　　) A．有氧组需要用NaOH制备不含CO2的空气通过接头注入装置中 B．有氧组针筒活塞移动距离比无氧组活塞移动距离远且移动速度更快 C．通过将注射器中产生的气体注入澄清石灰水变浑浊可判断酵母菌的呼吸方式 D．可利用酸性重铬酸钾溶液检验酒精的生成，现象为由橙色变成灰绿色 解析：选C。有氧组需要用NaOH制备不含CO2的空气通过接头注入装置中，A正确；有氧组产生CO2速度更快，针筒活塞移动距离比无氧组活塞移动距离远且移动速度更快，B正确；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，不能通过将产生的气体注入澄清石灰水变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式，C错误；橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色，D正确。 　有氧呼吸的过程 [材料情境]资料1：科学家提取了新鲜的动物肝脏组织，研磨离心后获取了细胞质基质(作为A组)和线粒体(作为B组)以及细胞匀浆(其中既有细胞质基质又有线粒体，作为C组)。分别向三组材料中加入等量的葡萄糖，检测葡萄糖的含量的变化，实验结果见下图。 资料2：研究发现线粒体内膜两侧有H＋浓度差。有一种能破坏这种浓度差的药物，可以使线粒体产生大量热量，也消耗氧气，但不生成ATP。 资料3：超声波震碎线粒体之后，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。 1．分析资料1，葡萄糖在什么位置首先被分解？ 提示：细胞质基质。 2．线粒体能否直接分解葡萄糖？线粒体对葡萄糖的分解有影响吗？ 提示：不能。线粒体能加速葡萄糖的分解。 3．若向资料1三组中分别加入等量的丙酮酸，请在图示的坐标轴中画出丙酮酸含量的变化曲线。 提示： 4．若在资料1的实验中加入荧光素和荧光素酶，三组实验中荧光强度如何？呼吸作用释放的能量都能被荧光素发光所利用吗？ 提示：A组和C组会出现荧光，C组较强。不能全部被利用，荧光素发光利用的是ATP中的能量，呼吸作用释放的能量只有一部分转化为ATP。 5．结合资料2，分析O2的消耗和ATP的生成是否是同一个化学反应？ 提示：资料2说明O2的消耗和ATP的生成是两个过程，H＋浓度可能起到将两个过程连接起来的作用。 6．分析资料3，推测囊泡中的小颗粒是什么物质？[H]的氧化发生在线粒体的什么部位？ 提示：小颗粒是线粒体内膜上的酶。[H]的氧化发生在线粒体内膜上。 7．若用18O标记O2，18O能否出现在产物中的CO2中？若可以，用文字和箭头写出转移途径。 提示：能，18O2→H218O→C18O2。 1．有氧呼吸方程式分析 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 第三阶段与O2结合生成水 ATP 三个阶段都产生 用于各项生命活动 (1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。 (2)葡萄糖不能进入线粒体，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解。 (3)哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫中无线粒体，只能进行无氧呼吸。　　 3．下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是(　　) A．①②④中数值最大的是① B．③代表的物质名称是氧气 C．线粒体能完成图示全过程 D．原核生物能完成图示全过程 解析：选D。④是有氧呼吸的第三阶段释放的能量，有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，A错误；③是第二阶段的反应物水，不是氧气，B错误；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，C错误；原核生物如蓝细菌，能完成有氧呼吸过程，D正确。 4．某小组为验证寡霉素和DNP两种呼吸抑制剂的作用，对离体的线粒体分别进行处理，检测线粒体的耗氧量变化，结果及操作如图所示。寡霉素可抑制ATP合成酶的作用，DNP不影响NADH和O2的结合，但能消除ATP合成所需的质子推动力。结果如图所示(加入的底物充足)，下列说法不正确的是(　　) A．图中加入的底物可以是丙酮酸或NADH B．抑制剂Ⅰ是DNP，抑制剂Ⅱ是寡霉素 C．与其他阶段相比，过程3放出的热量最多 D．过程3中可能含有有氧呼吸第二阶段 解析：选C。加入底物后，耗氧量明显增多，说明能进行有氧呼吸第三阶段，即加入的物质能推动有氧呼吸第三阶段的进行，所以加入的物质可以是丙酮酸或NADH，A正确。加入抑制剂Ⅰ后，线粒体内耗氧量比过程3小，说明过程4有O2消耗，但ATP合成量比过程3少，说明该抑制剂不影响O2的消耗，所以抑制剂Ⅰ是DNP；加入抑制剂Ⅱ后，O2含量不变，ATP合成量明显下降，说明抑制剂Ⅱ是寡霉素，B正确。由图可知，加入抑制剂Ⅰ后，ATP合成量减少，说明更多能量以热能的形式散失掉了，过程4放出的热量更多，C错误。若加入的底物是丙酮酸，则过程3既进行有氧呼吸第二阶段，也进行有氧呼吸第三阶段；若加入的底物是NADH，则过程3只进行有氧呼吸第三阶段，D正确。 细胞呼吸中的能量转换 细胞呼吸是生物体内将有机物(如葡萄糖)分解并释放能量的核心代谢过程，其能量转换包括三个阶段： 糖酵解：在细胞质基质中进行，1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸，净生成2 ATP和2 NADH。此阶段通过底物水平磷酸化直接产生少量能量，效率较低。 柠檬酸循环(三羧酸循环)：在线粒体基质内完成，丙酮酸彻底分解为CO2，生成2 ATP(GTP)、6 NADH和2 FADH2。高能分子(NADH/FADH2)携带的电子与质子进入下一阶段。 氧化磷酸化：在线粒体内膜进行，电子传递链将NADH/FADH2的电子传递，释放能量驱动质子泵，形成跨膜质子梯度。质子顺浓度回流时，ATP合酶催化ADP磷酸化生成大量ATP(约26～28 ATP/葡萄糖)。最终O2作为电子受体生成水。 整个过程中，葡萄糖中约30%～32%的化学能转化为ATP(约30～32 ATP/葡萄糖)，其余以热能散失。能量转换通过底物水平磷酸化与化学渗透偶联实现，后者贡献90%以上ATP，体现生物能效的高度优化。 [考查角度] 以细胞呼吸的部分或者整体过程为情境，结合不同细胞呼吸方式的异同，考查结构与功能观、物质与能量观，考查信息获取与处理、逻辑推理与论证等能力。　　 线粒体上的酶与癌症 图中Ⅰ～Ⅴ是线粒体内膜上一组酶的复合物，其中复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可以进行电子传递。罗哌卡因是一种麻醉药，具有治疗人甲状腺癌的作用。研究人员用生理盐水配制不同浓度的罗哌卡因溶液处理甲状腺癌细胞中的线粒体，并对线粒体中ATP的含量、内膜上4种复合物活性(数值越高活性越强)以及甲状腺癌细胞的凋亡率进行了测定，结果如下表。 罗哌卡因的量 对照组 0.1 mM 0.5 mM 1 mM 复合物Ⅰ 1.02 0.75 0.35 0.23 复合物Ⅱ 1.01 0.78 0.58 0.41 复合物Ⅲ 0.99 0.97 0.95 0.98 复合物Ⅳ 0.98 0.95 0.99 0.97 ATP含量 1.1 0.62 0.41 0.23 细胞凋亡率/% 4.62 11.86 20.17 34.66 题号 能力考查 素养考查 (1) 模型与建模能力 生命观念 (2) 知识迁移与运用能力 语言组织与表达能力 生命观念 科学思维 (3) 演绎与推理能力 科学思维 (1)图中进行的生理过程是____________阶段，复合物Ⅰ、Ⅱ将在____________(填场所)产生的[H]分解，通过电子传递链将电子最终传递给O2产生H2O，该过程释放的能量将H＋泵到内外膜间隙。图中的生理过程中，复合物Ⅴ具有____________的双重作用。 (2)表中对照组的处理方法是_______________________________________________________________________。 实验结果说明罗哌卡因________(填“促进”或“抑制”)细胞凋亡，推测其作用机制：_________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)罗哌卡因对于甲状腺癌细胞凋亡的诱导率只能达到35%左右，推测甲状腺癌细胞的主要呼吸方式是____________。 解析：(1)图中发生的过程是在线粒体内膜上，所以是有氧呼吸第三阶段。在细胞质基质和线粒体基质都能产生[H]，所以复合物Ⅰ、Ⅱ将在细胞质基质和线粒体基质产生的[H]分解。从图中看出复合物Ⅴ可以运输H＋同时催化ADP形成ATP，所以具有运输和催化的作用。(2)研究人员用生理盐水配制不同浓度的罗哌卡因溶液处理甲状腺癌细胞中的线粒体，所以对照组用等量的生理盐水处理甲状腺癌细胞中的线粒体。随着罗哌卡因浓度的提高，细胞凋亡率提高，可以说明罗哌卡因促进细胞凋亡，比较表格数据，可以发现与对照组相比，加入罗哌卡因的组别复合物Ⅰ、Ⅱ的活性以及ATP含量明显降低，说明了罗哌卡因抑制复合物Ⅰ、Ⅱ的活性，抑制有氧呼吸第三阶段，从而抑制ATP产生，促进细胞凋亡。(3)罗哌卡因抑制了线粒体能量的供应，但对甲状腺癌细胞凋亡的诱导率只能达到35%左右，说明甲状腺癌细胞还可以通过无氧呼吸供能。 答案：(1)有氧呼吸第三　细胞质基质和线粒体基质　运输和催化　(2)等量的生理盐水处理甲状腺癌细胞中的线粒体　促进　抑制复合物Ⅰ、Ⅱ的活性，抑制有氧呼吸第三阶段，从而抑制ATP产生，促进细胞凋亡　(3)无氧呼吸 课后分层练(十八)　细胞呼吸的方式和有氧呼吸 (选择题每题5分，非选择题每题15分) 【基础巩固练】 考点一　探究细胞呼吸的方式 1．某同学用质量分数为5%的葡萄糖溶液培养酵母菌，探究酵母菌的细胞呼吸方式。下列相关叙述正确的是(　　) A．泵入的空气通过NaOH溶液可以控制有氧和无氧条件 B．应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽培养液中的葡萄糖 C．无氧条件下的培养液遇酸性重铬酸钾溶液会出现橙色反应 D．根据溴麝香草酚蓝溶液是否变成黄色来判断呼吸方式 解析：选B。泵入的空气通过NaOH溶液是为了排除空气中的二氧化碳，不可以控制无氧条件，A错误；由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，故应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，B正确；无氧条件下培养液中的酵母菌进行无氧呼吸，产物中的乙醇遇酸性重铬酸钾溶液会出现灰绿色反应，C错误；酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸时都能产生二氧化碳，都可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，因此无法根据溴麝香草酚蓝溶液是否变成黄色来判断呼吸方式，D错误。 2．为探究酵母菌细胞的呼吸方式，某同学设计了如图三个装置，下列相关叙述不正确的是(　　) A．若要探究酵母菌的无氧呼吸，则直接连接a、b装置即可 B．若要探究酵母菌的有氧呼吸，则需要将装置按c、a、b顺序连接 C．b装置中的溶液遇CO2的颜色变化为由蓝变绿再变黄 D．通过b装置中溶液变黄时间长短，检测酵母菌培养液CO2的产生情况 解析：选A。若要探究酵母菌的无氧呼吸，不能直接用a装置，需要隔绝外界空气，A错误；若要探究酵母菌的有氧呼吸，则需要将装置按c、a、b顺序连接，其中c装置中的NaOH溶液可除去空气中的CO2，酵母菌在a装置中进行有氧呼吸，b装置中溴麝香草酚蓝溶液用于检测有氧呼吸产物CO2，B正确；CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，C正确；产生CO2速度快，溴麝香草酚蓝溶液变成黄色所需时间短，可通过b装置中溶液变黄时间长短，检测酵母菌培养液CO2的产生情况，D正确。 3．如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子的生命力)。实验开始时U型管左侧液面与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧液面高度变化，以下关于该实验的分析正确的是(　　) A．种子在消毒剂中清洗是为了防止微生物呼吸作用干扰实验结果 B．此实验的目的是测定种子萌发时有氧呼吸及无氧呼吸的速率 C．一段时间后右侧液面高度不再变化，说明种子的细胞呼吸完全停止 D．为排除外界因素的影响，需要将装置中的NaOH溶液换成清水(其他保持不变)作为对照组 解析：选A。为了防止微生物的呼吸作用干扰实验结果，实验中将种子在消毒剂中清洗以杀死种子表面的微生物，A正确；装置中含有空气和NaOH溶液，所以测定的是有氧呼吸速率而不是无氧呼吸速率，B错误；一段时间后右侧液面高度不再变化，原因可能是锥形瓶内氧气消耗完毕，种子不能进行有氧呼吸，但不能说明种子的细胞呼吸完全停止，C错误；设置对照组可以校对外界环境变化带来的误差，应用等量的在稀释的消毒剂中清洗过的死种子(其他保持不变)作为对照组，D错误。 考点二　有氧呼吸 4．如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是(　　) A．②处发生有氧呼吸第二阶段 B．①处产生ATP C．②处产生CO2 D．③处发生[H]与O2的结合反应 解析：选B。分析示意图可知，①②③分别表示线粒体外膜、线粒体基质、线粒体内膜。有氧呼吸的第二阶段发生在场所②，该过程有CO2产生，而[H]与O2的结合反应在③上完成。物质氧化分解过程不能在①处进行，①处也不能产生ATP。 5．菜粉蝶幼虫因体细胞中有NADH脱氢酶(催化[H]与氧反应的酶)而对鱼藤酮十分敏感，生产上常利用鱼藤酮来防治菜粉蝶幼虫。下列相关分析正确的是(　　) A．幼虫体细胞线粒体外膜上分布有NADH脱氢酶 B．幼虫体细胞内的NADH主要来自线粒体内膜 C．幼虫体细胞有氧呼吸的三个阶段都能产生NADH D．鱼藤酮会降低幼虫体细胞内的ATP水平，从而导致幼虫死亡 解析：选D。NADH脱氢酶是催化[H]与氧反应的酶，[H]与氧反应的场所是线粒体内膜，故幼虫体细胞线粒体内膜上分布有NADH脱氢酶，A错误；有氧呼吸第一阶段产生少量NADH，场所是细胞质基质，有氧呼吸第二阶段产生大量NADH，场所是线粒体基质，因此幼虫体细胞内的NADH主要来自线粒体基质，B错误；幼虫体细胞有氧呼吸的第一、第二阶段都能产生NADH，第三阶段消耗NADH，C错误；鱼藤酮会降低幼虫体细胞内的ATP水平，从而导致幼虫死亡，D正确。 6．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，测得几乎不耗氧；同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。下列叙述中与实验结果不相符合的是(　　) 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．水是在细胞质基质中生成的 解析：选D。由题意可知，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，说明由丙酮酸和氧参与的第二、三阶段是在线粒体内进行的，A相符；当注入葡萄糖时，测得几乎不耗氧，说明线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖，B相符；同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大，说明葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸，C相符；本实验无法证明水是在细胞质基质中生成的，由有氧呼吸过程知，水是在线粒体中生成的，D不相符。 7．如图是有氧呼吸过程的图解，据图回答下列问题： (1)有氧呼吸是从____________的氧化分解开始的，全过程分为______个阶段。 (2)有氧呼吸的主要场所是__________，进入该场所的呼吸底物是________。释放的CO2是在第________个阶段产生的；H2O是在第______个阶段形成的；产生ATP最多的是第______个阶段。 (3)有氧呼吸中氧的作用是________________________________，写出有氧呼吸的总反应式：______________________________。 解析：(1)有氧呼吸是从葡萄糖的氧化分解开始的，全过程分为三个阶段。(2)有氧呼吸的主要场所是线粒体。有氧呼吸的第一个阶段发生在细胞质基质中，其过程是1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的[H]，并释放少量的能量；有氧呼吸的第二个阶段发生在线粒体基质中，其过程是丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，释放少量的能量；有氧呼吸的第三个阶段是在线粒体内膜上完成的，其过程是前两个阶段产生的[H]与氧结合生成H2O，并释放大量的能量。综上所述，进入线粒体的呼吸底物是丙酮酸；释放的CO2是在第二个阶段产生的；H2O是在第三个阶段形成的；产生ATP最多的是第三个阶段。(3)有氧呼吸中氧的作用是与[H]结合生成水，释放能量，生成大量的ATP。有氧呼吸的总反应式为C6H12O6＋6H2O＋6O212H2O＋6CO2＋能量。 答案：(1)葡萄糖　三　(2)线粒体　丙酮酸　二　三　三　(3)与[H]结合生成水，释放能量，生成大量的ATP　C6H12O6＋6H2O＋6O212H2O＋6CO2＋能量 【综合提升练】 8．某实验小组为探究酵母菌的细胞呼吸方式，做了以下两组实验：用注射器A缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖溶液，倒置，排尽注射器中的气体，再吸入25 mL无菌氧气，密封；用注射器B缓慢吸入25 mL酵母菌葡萄糖溶液，倒置，排尽注射器中的气体，密封。将两注射器置于25 ℃的水浴锅中保温一段时间(不考虑溶液体积的变化)，以下说法错误的是(　　) A．当观察到注射器A中的总体积大于50 mL时，说明酵母菌进行了无氧呼吸 B．取注射器B中的适量液体，滴加少量酸性重铬酸钾溶液，溶液颜色由橙色变为灰绿色 C．将注射器A中的气体通入溴麝香草酚蓝溶液中，可观察到溶液颜色由蓝变绿再变黄 D．一段时间后当注射器A、B中的总体积均为50 mL时，两注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量相同 解析：选D。若注射器A中酵母菌只进行有氧呼吸，以葡萄糖为底物时，细胞呼吸消耗的O2量等于产生的CO2量，则注射器中气体体积不变；当注射器A中的总体积大于50 mL时，说明酵母菌进行了无氧呼吸，A正确。注射器B中为无氧条件，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，酒精可以与酸性重铬酸钾溶液反应，使溶液颜色由橙色变为灰绿色，B正确。注射器A中的酵母菌进行细胞呼吸产生CO2，CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，C正确。当注射器A、B中的总体积均为50 mL时，注射器A中酵母菌进行有氧呼吸，产生25 mL CO2，注射器B中酵母菌只进行无氧呼吸，产生25 mL CO2，以葡萄糖为呼吸底物，产生等量CO2时，有氧呼吸消耗的葡萄糖的量比无氧呼吸少，D错误。 9．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 解析：选A。过程①发生在细胞质基质中，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H218O，H218O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。 10．某科研小组做了如下图所示的实验，检测发现亚线粒体小泡能消耗氧气并使ADP磷酸化，缺少颗粒的亚线粒体小泡只能消耗氧气，而重组后的亚线粒体小泡恢复ADP磷酸化功能。下列说法错误的是(　　) A．亚线粒体小泡具有双层膜结构，依然能完成有氧呼吸第三阶段的反应 B．颗粒从亚线粒体上脱落与肽键的水解有关 C．亚线粒体上的颗粒可能参与ATP的合成 D．线粒体内膜上NADH的氧化和ATP的生成是两个相对独立的生理过程 解析：选A。由图可知，亚线粒体小泡只有线粒体的内膜结构，A错误；颗粒从亚线粒体上脱落与肽键的水解有关，因为胰蛋白酶可以水解蛋白质且属于肽链内切酶，B正确；亚线粒体小泡能消耗氧气并使ADP磷酸化，缺少颗粒的亚线粒体小泡只能消耗氧气，而重组后的亚线粒体小泡恢复ADP磷酸化功能，故亚线粒体上的颗粒可能参与ATP的合成，C正确；由题意可知，线粒体内膜上NADH的氧化和ATP的生成是两个相对独立的生理过程，缺少颗粒的亚线粒体小泡只能消耗氧气，D正确。 11．为揭示有氧呼吸过程中的生化反应途径，科学家经历了复杂的探索。请回答下列问题： (1)科学家用鸽子的飞行肌作为研究材料，因为飞行肌细胞呼吸速率较高，适合用于研究氧化分解过程。葡萄糖在细胞质基质中经过糖酵解(细胞呼吸第一阶段)产生的__________进入线粒体，最终分解为______和水，释放大量能量，为肌细胞供能。 (2)20世纪30年代，科学家分别发现线粒体内存在两个反应过程，表示如下(字母代表不同中间产物)。 过程1：A→B→C→D→E 过程2：E→F→G→H 两个反应过程存在什么关系呢？科学家利用丙二酸(抑制E→F过程)和中间产物F进行实验，结果如下图所示。 根据实验结果分析，过程1与过程2最可能连成________(填“线形”或“环形”)代谢途径，理由是________________________________________________________________________。 (3)现代生物学技术为研究代谢过程提供了更直接的手段。例如，科学家曾用______________法追踪有氧呼吸中间产物转化的详细过程。 (4)有氧呼吸生化反应途径的揭示过程，给你带来的关于科学研究的启示有_______________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)根据有氧呼吸的过程可知，葡萄糖在细胞质基质中经过糖酵解(细胞呼吸第一阶段)产生的丙酮酸进入线粒体，最终分解为CO2和水，释放大量能量，为肌细胞供能。(2)依据实验结果可推测过程1与过程2最可能连成环形代谢途径，理由：第3组和第1组相比，注射物质F，使过程1中的A和C含量增加，说明过程2可促进过程1；第3组和第2组相比，由于注射了丙二酸，抑制了E→F的过程，导致E物质积累，E的含量远高于第2组，支持环形代谢途径的假设。(3)现代生物学技术为研究代谢过程提供了更直接的手段。例如，科学家曾用同位素标记法追踪有氧呼吸中间产物转化的详细过程。(4)有氧呼吸生化反应途径的揭示过程，带给我们的启示有技术促进科学的发展、科学研究注重实验证据等。 答案：(1)丙酮酸　CO2　(2)环形　第3组和第1组相比，注射物质F，使过程1中的A和C含量增加，说明过程2可促进过程1(或第3组和第2组相比，由于注射了丙二酸，抑制了E→F的过程，导致E物质积累，E的含量远高于第2组，支持环形代谢途径的假设)　(3)同位素标记　(4)技术促进科学发展、科学研究注重实验证据等(合理即可) 第2课时　无氧呼吸及细胞呼吸原理的应用►对应学生用书P113 1．生命观念：分析无氧呼吸过程中的物质和能量变化，形成物质和能量观。 2．科学思维：运用归纳和比较等科学思维方法，说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。 3．社会责任：依据细胞呼吸的原理及在生产生活中的应用，体会生命科学在生活和生产实践中的价值。　 一、无氧呼吸 1．无氧呼吸的场所：细胞质基质。 2．无氧呼吸的类型及反应式 3．无氧呼吸的过程 阶段 第一阶段 第二阶段 场所 细胞质基质 细胞质基质 过程 与有氧呼吸的第一个阶段完全相同，葡萄糖→丙酮酸 丙酮酸分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸 4.无氧呼吸的概念：细胞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。 5．细胞呼吸的概念：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 二、细胞呼吸原理的应用 1．包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 2．酿酒时要先通气后密封，通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖，密封的目的是让酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵。 3．对花盆里的土壤经常进行松土透气。 4．粮食储藏需要的条件是(零上)低温、低氧和干燥；蔬菜、水果储藏的条件是(零上)低温、低氧和适宜的湿度。 在微观世界里，细胞呼吸默默主宰着生命的运转，在生活中留下深刻痕迹。田间，农民翻动泥土，为植物根系打开“氧气通道”，助力有氧呼吸，唤醒作物蓬勃生机；果仓中，调控温氧，放慢细胞呼吸“脚步”，让水果在时光里保鲜；酒窖内，酵母菌有氧时繁衍，无氧时酿出琼浆，把细胞呼吸的密码，酿成岁月醇香。 (1)用透气的消毒纱布包扎伤口，目的是保证伤口处细胞的有氧呼吸。(×) 提示：用透气的消毒纱布包扎伤口，目的是抑制厌氧菌的细胞呼吸。 (2)无氧和零下低温的环境有利于水果保鲜。(×) 提示：低氧和零上低温有利于水果保鲜。 (3)及时排涝，能防止水稻根细胞受酒精毒害。(√) (4)无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累。(×) 提示：无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段丙酮酸的还原，没有积累。 (5)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳。(×) 提示：不是所有植物细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜块根、马铃薯块茎等植物细胞无氧呼吸的产物是乳酸。 (6)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸。(√) 　有氧呼吸和无氧呼吸的比较 [材料情境]资料1：金鱼能在严重缺氧的恶劣环境中生存几天，这是因为金鱼在长期适应环境的过程中，逐渐形成了“分解葡萄糖，产生乙醇”的奇异代谢过程，而这些乙醇对于金鱼机体没有什么害处，反而能加速循环。下图表示金鱼在缺氧状态下，肌细胞和其他组织细胞中部分代谢途径。 资料2：运动成为当今人们生活的一种时尚，人在剧烈运动时，会因骨骼肌进行无氧呼吸积累过多的乳酸而感到肌肉酸痛。 1．资料1中物质X代表丙酮酸，产生的场所是细胞质基质。 2．在金鱼的肝细胞内能否产生CO2? 提示：能，金鱼的肝细胞在有氧时进行有氧呼吸会产生CO2。 3．结合酶的功能，资料1中物质X在肝细胞和肌细胞中产物不同的原因是什么？ 提示：含有的呼吸酶的种类不同。 4．金鱼在进行图示的呼吸方式时，葡萄糖中能量的去向有哪些？ 提示：ATP、以热能的形式散失、酒精和乳酸中的能量。 5．在严重缺氧环境中，金鱼肌细胞将乳酸转化为酒精有何意义？ 提示：严重缺氧时，金鱼的肌细胞将乳酸转化成酒精后可通过鳃血管排出体外，防止酸中毒，以维持细胞正常的代谢。 6．剧烈运动过后的肌肉酸疼是怎样造成的？ 提示：剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸产生了乳酸。 7．健身提倡有氧运动，请根据有氧呼吸和无氧呼吸的产物及释放能量多少的角度分析原因。 提示：有氧呼吸的产物是CO2和H2O，对于机体的影响较小，且有机物中的能量全部释放；而无氧呼吸产物中的乳酸对机体不利，且有机物中的能量仅释放一部分。 1．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 2.有氧呼吸和无氧呼吸过程图解 (1)无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。 (2)无氧呼吸产物不同的原因：催化反应进行的酶的种类不同。 (3)无氧呼吸并不是必须在绝对无氧的条件下进行。有氧但氧气浓度较低的条件下同样可以进行无氧呼吸。 (4)一般动物细胞无氧呼吸产物为乳酸，植物细胞无氧呼吸产物为酒精和二氧化碳，但也有例外，如马铃薯的块茎、甜菜的块根、玉米的胚等器官，无氧呼吸产生乳酸。　　 1．(2025·大同高一检测)如图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。下列有关叙述正确的是(　　) A．催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中 B．图中物质c为[H]，它只在有氧呼吸过程中产生 C．图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATP D．①④③过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d分别是丙酮酸和O2 解析：选D。题图为细胞呼吸的全过程，①②过程为无氧呼吸，①④③过程为有氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精，C错误，D正确；催化反应②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体基质中，A错误；无氧呼吸的第一阶段也产生[H]，B错误。 2．(2025·孝感高一检测)图1和图2分别为电镜下观察到的正常细胞和癌细胞的线粒体结构，下列叙述错误的是(　　) A．癌细胞线粒体缺少凸起的嵴 B．癌细胞线粒体基质中产生大量丙酮酸 C．癌细胞无氧呼吸强，产生大量乳酸 D．癌细胞葡萄糖的消耗量大 解析：选B。对比图1和图2可知，正常细胞线粒体内膜向内折叠形成嵴，癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，A正确；有氧呼吸和无氧呼吸的第一个阶段产生丙酮酸发生在细胞质基质中，B错误；癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，有氧呼吸弱，无氧呼吸强，产生大量乳酸，C正确；癌细胞无氧呼吸强，与有氧呼吸相比，消耗等量的葡萄糖，无氧呼吸释放的能量较少，而癌细胞代谢旺盛，需要的能量多，故癌细胞葡萄糖的消耗量大，D正确。 细胞呼吸是细胞代谢的枢纽 细胞呼吸是细胞代谢的核心枢纽，主要体现在三方面：①细胞呼吸为生命活动提供直接能源物质ATP。无论是合成代谢所需的化学能，还是物质运输、信号传递消耗的能量，均依赖呼吸作用产生的ATP。②呼吸链中间产物构成代谢网络的关键节点。糖酵解和三羧酸循环产生的丙酮酸、乙酰辅酶A、α­酮戊二酸等分子，既能作为分解代谢的终产物，又可转化为氨基酸、脂类、核苷酸等生物大分子的合成前体。③细胞呼吸整合了三大营养物质的代谢通路。糖类通过糖酵解、脂肪通过β氧化、蛋白质经脱氨基作用生成的中间产物，最终都汇入三羧酸循环进行彻底氧化，形成物质代谢的“中央处理器”。这种能量转化与物质代谢的高度整合，使细胞呼吸成为维系代谢网络动态平衡的核心枢纽。 [考查角度] 以实例分析为情境，结合物质转化网络，考查代谢途径的逻辑推理能力；以农业生产为情境，结合光合作用与细胞呼吸关系，考查知识迁移应用能力。　　 　细胞呼吸的影响因素及应用 [材料情境]资料1：下图为《齐民要术》记载的利用荫坑储存葡萄的方法。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入N2替换部分空气)，延长果蔬保鲜时间，增加了农民收益。 资料2：下表是某植物非绿色器官(无氧呼吸产生酒精和CO2)在不同O2浓度下无氧呼吸和有氧呼吸强度的变化，据表分析并完成下列问题。 O2浓度/% 0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 无氧呼吸释放的CO2量 10 7 3 1 0 0 有氧呼吸释放的CO2量(吸收的O2量) 0 2 3 6 8 10 总CO2释放量 10 9 6 7 8 10 1．“荫坑”和气调冷藏库是如何调控温度进而降低有机物的消耗呢？ 提示：降低温度后呼吸酶的活性降低，从而使细胞呼吸的速率降低，有机物的消耗减少。 2．“荫坑”和气调冷藏库是如何调控空气进而降低有机物的消耗呢？ 提示：降低O2的含量，在低氧条件下呼吸作用强度降低，有机物消耗少。 3．气调冷藏库中充入的氮气是不是越多越好？为什么？ 提示：不是，充入N2越多，O2的含量越少，在O2浓度很低甚至无氧环境下，植物消耗的有机物会变多。 4．资料2中O2浓度为零时，该器官的细胞呼吸方式是哪种？ 提示：O2浓度为零时，只进行无氧呼吸。 5．资料2中O2浓度在2.5%～10%和在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？ 提示：O2浓度在2.5%～10%时，进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在10%以上时，只进行有氧呼吸。 6．资料2中O2浓度为5%时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一样多？ 提示：不是。根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可知，有氧呼吸时，1C6H12O6→6CO2；无氧呼吸时，1C6H12O6→2CO2。所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。 7．无土栽培是把植物生长发育所需要的各种矿质元素按一定比例配制成营养液，植物从营养液中吸收营养，但是这样往往会发生烂根现象。烂根现象发生的原因是什么？如何解决这一问题？ 提示：水溶液中的溶氧量很少，很快被植物消耗完，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，酒精的积累杀死根细胞导致烂根。向培养液中定时通入空气。 1．影响细胞呼吸的内部因素 影响因素 遗传特性 生长发育时期 器官类型 具体表现 不同种类或不同生存环境中的植物的呼吸速率存在差异 同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同 同一植物的不同器官的呼吸速率存在差异 直接原因 酶的种类、数量存在差异 2.影响细胞呼吸的外部因素及应用 影响因素 曲线 原理 应用 温度 温度主要影响与呼吸作用有关酶的活性 a.保鲜：零上低温储藏蔬菜、水果； b.提高产量：温室栽培中，增大昼夜温差 CO2浓度 从化学平衡的角度分析，增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用 在蔬菜、水果保鲜时，适当增加CO2浓度 含水量 在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱 a.抑制细胞呼吸：种子晒干 b.促进细胞呼吸：浸泡后的种子易萌发 O2浓度 O2是有氧呼吸所必需的，且对无氧呼吸有抑制作用 a.选用透气的消毒纱布包扎伤口 b.作物栽培的过程中及时松土 c.稻田定期排水 3．(2025·晋中高一检测)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是(　　) A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏 B．密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜 C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓 D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓 解析：选C。常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，有机物消耗快，不耐贮藏，A正确；密封条件下，梨通过呼吸作用消耗O2，导致O2减少，CO2增多，有利于保鲜，B正确；冷藏时，温度降低，呼吸酶的活性减弱，导致各种代谢活动减缓，且部分自由水转化为结合水，自由水含量减少，C错误；低温可抑制梨中酚氧化酶的活性，使其催化反应的速率减慢，果肉褐变减缓，D正确。 4．(2023·全国乙卷)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a时间之前，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 解析：选C。据图分析可知，在无氧条件下，a时间之前该植物未释放CO2，说明其只进行产生乳酸的无氧呼吸，A正确；在a～b时间内，该植物有CO2释放，说明植物根细胞存在产生酒精和CO2的无氧呼吸，B正确；每分子的葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP与产生乳酸时的相同，C错误；酒精跨膜运输的方式为自由扩散，不消耗ATP，D正确。 低氧胁迫对作物的影响 低氧胁迫已经成为影响植物正常生长的重要逆境因子之一，分子氧缺乏导致细胞代谢改变，可显著影响植物的正常生长发育。洪水、灌溉不均匀等情况极易使植株根系供氧不足，造成低氧胁迫。某实验小组利用水培技术探究低氧胁迫对两个油菜品种(甲、乙)根部细胞呼吸的影响，实验结果如图所示。 题号 能力考查 素养考查 (1) 实验的控制变量和对照实验 生命观念 (2)(3) 归纳与概括能力 逻辑推理与论证能力 语言组织与表达能力 生命观念 科学思维 (4) 综合运用解决问题的能力 科学思维 (1)油菜根部细胞产生丙酮酸的场所是____________________，对照组的处理是______________。 (2)据图分析，对照组两个品种油菜根部细胞________(填“存在”或“不存在”)无氧呼吸，判断依据是________________________________________________________________________。 (3)低氧胁迫下，丙酮酸转变为酒精的过程中________(填“能”或“不能”)生成ATP。实验结果表明，低氧胁迫条件下，______品种体内催化丙酮酸形成酒精的酶的活性更高。实验结果表明，乙品种比甲品种更耐低氧胁迫，其原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)低氧胁迫会降低农作物的产量，改善或防止低氧胁迫的措施有______________________________________________________________(至少答出一点)。 解析：(1)油菜根部细胞在呼吸作用第一阶段产生丙酮酸，场所是细胞质基质。本实验探究低氧胁迫对两个油菜品种(甲、乙)根部细胞呼吸的影响，故对照组的处理是正常通气。(2)分析题图可知，对照组的两个品种油菜根部细胞都产生了酒精，酒精是无氧呼吸的产物，故对照组两品种油菜根部细胞存在无氧呼吸。(3)低氧胁迫下，无氧呼吸第二阶段丙酮酸转变为酒精，该过程不能产生ATP。实验结果表明，低氧胁迫条件下，甲品种产生的酒精含量更高，说明甲品种体内催化丙酮酸形成酒精的酶的活性更高。低氧条件下乙品种根部产生的酒精含量更少而受到更小的毒害，因而可在低氧条件下存活更久。(4)改善或防止低氧胁迫的措施有：及时排除积水；及时松土；多施农家(有机)肥，改善土壤板结；改变灌溉方式。 答案：(1)细胞质基质　正常通气　(2)存在　对照组的两个品种油菜根部细胞都产生了酒精　(3)不能　甲　低氧条件下乙品种根部产生的酒精含量更少而受到更小的毒害　(4)及时排除积水；及时松土；多施农家(有机)肥，改善土壤板结；改变灌溉方式 课后分层练(十九)　无氧呼吸及细胞呼吸原理的应用 (选择题每题5分，非选择题每题15分) 【基础巩固练】 考点一　无氧呼吸 1．酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也称为发酵。下列相关叙述正确的是(　　) A．两种细胞中的[H]均会出现积累现象 B．酒精和乳酸可由同一种物质转化而来 C．产生酸味和酒味的第二阶段生成ATP D．两种细胞的线粒体中均可能产生CO2 解析：选B。无氧呼吸产生的[H]可与丙酮酸反应生成相应产物，如酵母菌中[H]与丙酮酸反应生成酒精和二氧化碳、乳酸菌中[H]与丙酮酸反应生成乳酸，A错误，B正确；无氧呼吸只在第一阶段生成ATP，第二阶段不生成ATP，C错误；乳酸菌是原核生物，没有线粒体，D错误。 2．(2023·浙江6月选考)小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确的是(　　) A．有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合 B．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行 C．有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放 D．有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化 解析：选A。有氧呼吸产生的[H]在第三阶段与O2结合生成水，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合，A正确；有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，第二和第三阶段分别在线粒体基质和线粒体内膜进行，无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行，B错误；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸过程中释放的能量均大多以热能散失，但无氧呼吸是不彻底的氧化分解过程，大部分能量存留在酒精中，C错误；有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化，只是酶的种类不同，D错误。 3．下图表示真核生物细胞呼吸的过程(以葡萄糖为反应物)，其中①②③④⑤表示生理过程。下列说法中正确的是(　　) A．⑤在线粒体基质中进行并产生大量的ATP B．②和③表示无氧呼吸，可以发生在同一细胞中 C．人剧烈运动时肌细胞CO2的产生量多于O2的消耗量 D．用18O标记空气中的O2，在CO2中可能检测到18O 解析：选D。⑤表示有氧呼吸第三阶段，在线粒体内膜上进行并产生大量的ATP，A错误；①②表示无氧呼吸产生酒精和CO2的过程，①③表示无氧呼吸产生乳酸的过程，其中②和③一般不可以发生在同一细胞中，B错误；人体无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，所以以葡萄糖为底物，人剧烈运动时肌细胞CO2的产生量等于O2的消耗量，C错误；用18O标记空气中的O2，先在H2O中检测到18O，随后在有氧呼吸的第二阶段利用HO生成的CO2中可能检测到18O，D正确。 考点二　细胞呼吸的影响因素及原理的应用 4．如图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是(　　) A．从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是b点对应的温度 B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸 C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖 D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制 解析：选B。甲图中b点对应的温度下植物呼吸作用的相对速率最大，说明该温度下细胞呼吸最旺盛，A正确；随O2浓度增大有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸，B错误；细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖，C正确；有氧呼吸需要酶的参与，温度会影响酶的活性，故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量的限制，使曲线Ⅱ最终趋于平衡，D正确。 5．长期浸水会导致树根变黑腐烂。树根从开始浸水到变黑腐烂的过程中，树根细胞呼吸速率的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．Ⅰ阶段树根细胞的有氧呼吸速率不变 B．Ⅱ阶段树根细胞的有氧呼吸速率上升 C．Ⅲ阶段曲线下降的主要原因与Ⅰ阶段不同 D．细胞在a点的有氧呼吸速率小于b点 解析：选C。Ⅰ阶段，由于长期浸水，土壤中氧气浓度降低，细胞有氧呼吸的速率下降，A错误；Ⅱ阶段有氧呼吸速率进一步降低，对无氧呼吸的抑制作用减弱，细胞的无氧呼吸速率上升，B错误；Ⅰ阶段曲线下降是由于氧气浓度降低导致有氧呼吸速率降低，无氧呼吸由于氧气存在受抑制，Ⅲ阶段曲线下降是由于无氧呼吸产生的酒精对根细胞产生毒害作用，二者下降的主要原因不同，C正确；a点氧气浓度高于b点，有氧呼吸强度比b点大，无氧呼吸速率小于b点，D错误。 6．包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。研究人员开发了一种水凝胶贴片(如图所示)，其中填充着活性长链合球菌(蓝细菌)，有助于慢性伤口的愈合。下列叙述错误的是(　　) A．消化道内长期溃疡的伤口，不适宜使用该种水凝胶贴片 B．该水凝胶贴片上的蓝细菌能通过光合作用产生O2 C．使用透气性好的“创可贴”或水凝胶贴片主要是为了保证伤口处细胞的有氧呼吸 D．该水凝胶贴片在使用前需要避光保存 解析：选C。消化道内为无光的环境，蓝细菌无法通过光合作用释放O2，故该水凝胶贴片不适合在消化道内使用，A正确；蓝细菌为自养型生物，可通过光合作用释放O2，B正确；使用透气性好的“创可贴”或水凝胶贴片主要是为了避免厌氧菌无氧呼吸产生有毒物质，伤口处细胞需要的O2主要来自血液的运输，C错误；该水凝胶贴片在使用前需要避光保存，避免蓝细菌消耗其中的无机盐等，D正确。 7．如图表示某种植物的非绿色器官在不同O2浓度下，CO2的释放量与O2的吸收量的变化，请据图回答以下问题： (1)O2浓度为0时，该器官的呼吸类型是____________。 (2)在O2浓度为b以下时(不包括0)，该器官的呼吸类型是____________________，原因是________________________________________________________________________。 (3)该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在Q点重合，其呼吸类型为______________，原因是________________________________________________________________________。 (4)由该曲线可知，我们在进行果实和种子贮藏时，应取约a/2的O2浓度值，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________。 (5)图中阴影部分的面积代表__________________________。 解析：(1)O2浓度为0时，有CO2释放，该器官只进行无氧呼吸。(2)在O2浓度为b以下时(不包括0)，CO2的释放量大于O2的吸收量，该器官的呼吸类型是无氧呼吸和有氧呼吸。(3)当两条曲线在Q点重合时，说明CO2释放量与O2吸收量相等，则该器官的呼吸类型为有氧呼吸。(4)由该曲线可知，我们在进行果实和种子贮藏时，应取约a/2的O2浓度值，因为CO2的释放量最少，消耗的有机物最少。(5)图中阴影部分的面积代表无氧呼吸中CO2的释放量。 答案：(1)无氧呼吸　(2)无氧呼吸和有氧呼吸　CO2的释放量大于O2的吸收量　(3)有氧呼吸　CO2的释放量等于O2的吸收量　(4)细胞呼吸最弱，有机物消耗少　(5)无氧呼吸中CO2的释放量 【综合提升练】 8．(2025·郑州高一检测)如图为酵母菌和人体细胞呼吸流程简图，下列叙述正确的是(　　) A．物质a、b、c、d分别为水、CO2、酒精、乳酸 B．条件X下酵母菌细胞呼吸时，葡萄糖中的能量一共有3条去路 C．氧气不足时，人体肌细胞产生的CO2量大于O2的消耗量 D．若用18O标记葡萄糖，则在物质a中会检测到18O 解析：选B。据图可知，条件X为无氧条件，条件Y为有氧条件。物质a为水，物质b为CO2，物质c为乳酸，物质d为酒精，A错误。条件X下酵母菌细胞进行无氧呼吸，产物为酒精和CO2，该条件下葡萄糖中的能量的去路有3条，分别是以热能形式散失、储存在ATP中、储存在酒精中，B正确。人体肌细胞进行无氧呼吸时不能产生CO2，故氧气不足时，人体肌细胞产生的CO2量等于O2的消耗量，C错误。葡萄糖中的氧元素通过有氧呼吸可进入CO2中，水中的氧全部来自氧气，故若用18O标记葡萄糖，则在物质a中不会检测到18O，D错误。 9．下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化(呼吸底物均为葡萄糖)。下列有关分析错误的是(　　) A．氧浓度为a时，该植物非绿色器官进行呼吸作用的场所是细胞质基质 B．氧浓度为d时，该植物非绿色器官产生CO2的场所是线粒体基质 C．在氧浓度为b时，有氧呼吸产生的CO2是无氧呼吸的0.8倍 D．在氧浓度为c时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的1.5倍 解析：选C。氧浓度为a时，O2吸收量为0，说明此时植物只进行无氧呼吸，该植物非绿色器官进行呼吸作用的场所是细胞质基质，A正确；氧浓度为d时，CO2释放量等于O2吸收量，此时植物只进行有氧呼吸，因此该植物非绿色器官产生CO2的场所是线粒体基质，B正确；氧浓度为b时，O2吸收量为3 mol，那么有氧呼吸CO2释放量也是3 mol，细胞呼吸CO2释放总量为8 mol，那么无氧呼吸CO2释放量为5 mol，有氧呼吸产生的CO2是无氧呼吸的3÷5＝0.6倍，C错误；根据有氧呼吸和无氧呼吸化学反应式可知，氧浓度为c时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量为4÷6＝2/3，而无氧呼吸消耗葡萄糖的量为(6－4)÷2＝1，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的1.5倍，D正确。 10．农田土壤板结时，土壤中空气不足，会影响作物根系的生长，故需要及时松土透气。下列叙述错误的是(　　) A．土壤板结后，作物根细胞内ATP与ADP的转化速率减小 B．土壤板结后，根细胞内的丙酮酸在线粒体中氧化分解成酒精和CO2 C．及时松土透气能促进根细胞进行有氧呼吸，有利于根细胞对土壤中无机盐的吸收 D．松土能增强土壤中好氧细菌的分解作用，可增加土壤中的无机盐含量 解析：选B。土壤板结后，土壤含氧量降低，作物根细胞的有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，无氧呼吸过程中产生的ATP较少，故土壤板结后，作物根细胞内ATP与ADP的转化速率减小，A正确；丙酮酸在细胞质基质中氧化分解成酒精和CO2，B错误；一般情况下，植物根细胞以主动运输的方式吸收无机盐，因此松土有利于根细胞的有氧呼吸，从而为主动运输提供更多的能量，C正确；松土有利于微生物分解有机质，使土壤中的无机盐含量增加，D正确。 11．甜瓜是一种耐淹性较强的品种。为研究其耐淹性机理，研究人员将甜瓜幼苗进行水淹处理，一段时间后检测幼苗根部和叶片细胞中酶a和酶b的活性，结果如图1；图2为甜瓜幼苗细胞中存在的部分代谢途径。下列说法正确的是(　　) A．酶a和酶b均存在于甜瓜幼苗细胞的细胞质基质中 B．图2中Ⅱ、Ⅲ过程在甜瓜幼苗细胞中均能发生且产生少量ATP C．水淹前后，甜瓜幼苗无氧呼吸的产物主要是乳酸 D．水淹时间越长，酶a和酶b的活性越高，幼苗细胞的无氧呼吸强度更高 解析：选A。图2表示无氧呼吸的两个途径，无氧呼吸发生在细胞质基质中，即酶a和酶b的存在部位是细胞质基质，A正确；Ⅱ、Ⅲ过程表示无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，B错误；水淹一段时间后，酶a和酶b活性增加，但酶a活性远远大于酶b活性，故甜瓜幼苗无氧呼吸生成的主要代谢产物为酒精和CO2，C错误；水淹时间越长，植物体内积累的酒精越多，会对甜瓜幼苗的叶片和根部细胞都产生严重的伤害，甚至会导致植物死亡，幼苗细胞的无氧呼吸强度可能会降低，D错误。 12．呼吸作用的强度受多种因素的影响，通过控制这些因素可以改变呼吸作用强度，有利于生物生命活动的正常进行。呼吸熵(RQ＝CO2释放量/O2吸收量)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标。甲图和乙图表示相关因素对呼吸作用的影响，丙图表示某植物非绿色器官在不同氧分压下的呼吸熵。下列说法正确的是(　　) A．由甲图可知，冬季适当升高粮仓内温度有利于粮食储存 B．若乙图D点开始只进行有氧呼吸，D点后呼吸作用CO2释放量和O2吸收量不一定相等 C．据丙图分析，c点以后呼吸作用的强度不再随氧分压的增大而变化 D．丙图中的c点可对应乙图中的C点，此时有机物的消耗最少 解析：选B。由甲图可知，在一定的温度范围内，温度越高，呼吸速率越快，但粮食储存需要减少有机物消耗，所以冬季适当降低粮仓内温度有利于粮食储存，A错误；细胞呼吸一般以葡萄糖为底物，但底物也可能是脂肪等其他物质，CO2释放量和O2吸收量不一定相等，B正确；RQ＝CO2释放量/O2吸收量，当RQ＝1时，CO2释放量等于O2吸收量，c点以后，在一定范围内呼吸作用的强度会随氧分压的增大而增大，即O2吸收量增大，在此期间CO2释放量和O2吸收量始终相等，C错误；丙图中的c点RQ＝1，此时只进行有氧呼吸，而乙图中的C点有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，所以丙图中的c点不能对应乙图中的C点，D错误。 13．涝害是制约牡丹生长发育的重要因素，为提高涝害条件下牡丹的抗逆性，科研人员利用甲、乙两个品种的牡丹进行实验，研究了淹水胁迫下外源钙对这两种牡丹呼吸代谢的影响，不同处理下牡丹根细胞的酒精含量如表所示(单位：μmol·L－1)。回答下列问题： 处理 处理时间/天 1 8 16 24 甲 淹水 0.10 0.70 1.62 2.86 淹水＋CaCl2 0.09 0.61 1.18 2.35 乙 淹水 0.19 1.30 2.20 3.21 淹水＋CaCl2 0.11 1.05 1.73 2.74 (1)牡丹的根细胞在未遭遇淹水胁迫时，其产生能量的场所主要是________，而遭遇了淹水胁迫后，牡丹根细胞会产生酒精和CO2，可使用澄清石灰水或____________溶液来检测CO2。 (2)据表分析，在淹水胁迫下，甲、乙两个品种的牡丹根细胞的酒精含量与处理时间之间的关系均为________________________________________，其中抗淹水胁迫能力更强的牡丹品种是______。 (3)施加CaCl2能否降低淹水胁迫下无氧呼吸产物对甲、乙两个品种的毒害？______(填“能”或“不能”)，作出此判断的理由是________________________________________________________________________。 (4)现欲进一步研究外源物质X和外源钙对乙品种牡丹淹水胁迫下呼吸代谢的影响，请完善下列实验的设计思路。 组别 1 2 3 4 实验处理 一定量的蒸馏水＋乙 等量的外源钙＋乙 __a__ __b__ 表中a、b处的实验处理分别是______________、____________________。培养一段时间后，检测各组的__________并做记录。 解析：(1)牡丹的根细胞在未遭遇淹水胁迫时，其能量主要来源于有氧呼吸，产生能量的主要场所是线粒体内膜。检测CO2除用澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液。(2)分析表格可知，无论是哪个品种的牡丹，在淹水后随着时间的延长，牡丹根细胞的酒精含量都逐渐增加。相对而言，甲品种的酒精积累量较少，不容易导致根细胞死亡，抗淹水胁迫能力更强。(3)分析表格可知，与未施用CaCl2相比，施用CaCl2后甲、乙两个品种牡丹根细胞内的酒精含量均有不同程度下降，因此施加CaCl2能降低淹水胁迫下无氧呼吸产物对甲、乙两个品种牡丹的毒害。(4)实验目的是探究外源物质X和外源钙对乙品种牡丹淹水胁迫下的呼吸代谢影响，实验自变量是是否施加外源物质，因变量是乙品种牡丹根细胞的酒精含量，因此实验分组为：一定量的蒸馏水＋乙、等量的外源钙＋乙、等量的外源物质X＋乙、等量的外源钙和外源物质X＋乙。培养一段时间后，检测各组的酒精含量并做记录。 答案：(1)线粒体内膜　溴麝香草酚蓝　(2)随着处理时间的延长，牡丹根细胞的酒精含量逐渐增加　甲　(3)能　与未施用CaCl2相比，施用CaCl2后，甲、乙两个品种牡丹根细胞内的酒精含量均有不同程度下降　(4)等量的外源物质X＋乙(与后一空顺序可调换)　等量的外源钙和外源物质X＋乙　酒精含量 学科网（北京）股份有限公司 $