摘要:
**基本信息**
以“实验探究-过程解析-应用拓展”为逻辑主线,整合考情定向、核心速记与分层专练,提炼概念辨析、实验分析等题型方法,强化细胞呼吸物质与能量观及科学探究能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|考情定向|新课标要求+5年真题|考频/要点/情境三维定位|需求导向明确复习重点|
|核心速记|3大核心+实验步骤|对比需氧/厌氧过程差异|实验→过程→意义→应用递进|
|基础通关|15题|概念辨析(如NADH与NADPH)|夯实细胞呼吸物质变化基础|
|重难应用|8题|情境分析(如癌细胞代谢)|联系实际深化能量转化逻辑|
|高考感知|8题|真题考向(如电子传递链)|对接命题强化解题迁移能力|
内容正文:
第05讲 细胞呼吸为细胞生活提供能量(浙江专用)
考情·精准定向
核心·主干速记
核心1 探究酵母菌细胞呼吸方式
核心2 细胞呼吸过程
核心3 细胞呼吸的意义和应用
专练·靶向攻关
浙江专练+全国视野
两年模拟·基础通关 & 一年重难·情境应用 & 高考真题·考向感知
考情·精准定向
考情概览
新课标要求
考题统计
1、说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
2、活动:探究酵母菌的呼吸方式以理解其原理与应用。
3、明确有氧呼吸和厌氧呼吸的基本过程,并将细胞呼吸的原理应用到社会生活中。
2026年浙江卷1月卷
2025年浙江卷6月卷
2023年 浙江卷1月卷
2022年 浙江卷6月卷
2021年 浙江卷6月卷
考情分析:
1.考查频次:一般出现在选择题中,也可能会出现在解答题光合作用中,一年2份选考卷只出现一次,选择题2分,基本考查内容为探究酵母菌的呼吸方式以及细胞呼吸的过程,分值不是很稳定,且难度不大。
2.考查要点:探究酵母菌细胞的呼吸方式、需氧呼吸和厌氧呼吸的基本过程、细胞呼吸在生活中的应用。
3.命题情境:试题一般结合情境考查细胞呼吸的基本过程的知识记忆,也可能联系教材中探究酵母菌呼吸方式的实验进行适当的改编。
备考策略
1.抓牢核心概念:有氧呼吸、厌氧呼吸。
2.构建知识网络:以 “酵母菌呼吸方式”,“细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸”,“细胞呼吸的意义和应用”为主线,通过活动探究酵母菌的呼吸方式引出细胞呼吸的两种类型:需氧呼吸和厌氧呼吸,分析两种呼吸方式的差异及意义,最终将细胞呼吸用于生活实践中。
3.联系实际应用:细胞呼吸主要涉及蔬菜水果等食物的保存,明确在低温、低氧、干燥的环境有利于保存在原因。
4.强化题型方法:
概念辨析题:准确区分易混概念,如需氧呼吸和厌氧呼吸的异同;NADPH、NADH、[H]、还原氢;重铬酸钾、溴麝香草酚蓝、亚甲基蓝。
功能应用题:牢记需氧呼吸和厌氧呼吸的基本过程以及两者之间的差异,能结合具体情境分析其作用。
实验分析题:掌握探究酵母菌细胞呼吸的方式及应用。
核心·主干速记
核心1 探究酵母菌细胞呼吸方式
酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存的一类单细胞真核生物,需氧呼吸时产生水和CO2 ,厌氧呼吸时产生酒精和CO2。
1.实验步骤
(1)自变量:氧气有无 因变量:CO2产生速率及是否产生酒精
(2)实验装置及过程分析
①10%NaOH 溶液应放在 A 瓶中,作用是 除去空气中的 CO2/排除空气中 CO2对实验结果的干扰 。
②酵母菌培养液应放在 B、D 瓶中。
③澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在 C、E 瓶中。
④D 瓶封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,以保证检测出的CO2,都是酵母菌无氧呼吸产生的。目的是
消耗瓶中的 O2,防止酵母菌的有氧呼吸对实验结果的干扰 。
⑤CO2检测时, C瓶的石灰水浑浊度高, C瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。
⑥酒精检测时检测液应取自 B、D 瓶,其中只有取自 D 瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。
(3)实验结论: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 。
核心2细胞呼吸过程
1.需氧呼吸
(1)概念:细胞在O2 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。
(2)场所:细胞溶胶和线粒体(主要)。
(3)过程
第一阶段
第二阶段
第三阶段
物质变化
葡萄糖→2丙酮酸+4[H]
2丙酮酸+6H2O→CO2+20[H]
6O2+24[H]→12H2O
产能情况
少量能量
少量能量
大量能量
场所
细胞溶胶
线粒体基质
线粒体内膜
总反应式:C6H12O6+6H2O+6O2酶→6CO2+12H2O+能量
①葡萄糖是参与第一个阶段,不能直接进入线粒体。
②水作为反应物是在第二个阶段,而作为产物是在第三个阶段。
③氧气在第三个阶段,没有【H】的积累。
3.厌氧呼吸
(1)厌氧呼吸细胞有无氧或缺氧条件下,葡萄糖等有机物经过不完全分解,释放少量能量的过程。
(2)过程:分为两个阶段
第一阶段:与需氧呼吸第一阶段相同,场所:细胞溶胶。
第二阶段是丙酮酸在酶(与催化需氧呼吸的酶不同)的催化下,分解成酒精和CO2,或转化成乳酸。场所:细胞溶胶。
注意:厌氧呼吸产生的2个ATP,第一阶段阶段产生2个ATP,所以第二阶没有产生ATP。
核心3细胞呼吸的意义和应用
1.细胞呼吸意义
(1)细胞分解代谢主要利用糖类作为呼吸过程中能量的来源,人和动物的细胞也可利用脂肪和蛋白质作为能源。糖类、脂肪和蛋白质这三类物质的水解产物--单糖、甘油和脂肪酸以及氨基酸等通过多种途径进入细胞呼吸过程被氧化分解,释放出所储存的能量。
(2)糖类中的多糖首先水解为单糖,然后以单糖形式进行糖酵解,最后被完全氧化成氧化碳和水。脂肪先分解成甘油和脂肪酸,甘油形成一个三碳化合物后进入糖酵解,脂肪酸则进一步被分解。当蛋白质用于细胞呼吸时,首先被分解成氨基酸,氨基酸脱去氨基后变成不同的有机酸,最终被完全氧化。
(3)细胞合成代谢是各种各样的生物合成反应。这些反应的产物是细胞生活、生长和修复损伤所需要的物质。细胞呼吸一方面为这些合成反应提供能量(ATP),另一方面为合成反应提供碳骨架。细胞内有机物的生物合成也以细胞呼吸为中心。
2、细胞呼吸的应用
(1)提倡有氧运动:防止无氧呼吸产生过多的乳酸产生影响。
(2)作物松土:促进根细胞的有氧呼吸,进而增强根部对无机盐的吸收。
(3)作物定期排水:避免根部因无氧呼吸产生酒精而烂根。
(4)选用透气的消毒纱布或“创可贴”包扎伤口,抑制厌氧病菌的繁殖。
专练·靶向攻关
两年模拟·基础通关
1.为了响应国家“体重管理”的号召,某同学坚持每天进行半小时的原地超慢跑锻炼。下列关于该运动过程中细胞呼吸的叙述,正确的是( )
A.释放的能量主要来自厌氧呼吸
B.产生CO2的场所是线粒体基质
C.葡萄糖进入线粒体被氧化分解
D.脂肪不能作为细胞呼吸底物
2.慢跑时,肌细胞消耗的能量主要由线粒体通过一系列的化学反应提供。下列反应发生在线粒体内膜上的是( )
A.C6H12O6分解成丙酮酸和[H] B.丙酮酸和水分解成CO2和[H]
C.[H]和O2结合生成H2O D.丙酮酸转化成乳酸
3.所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量。下列关于细胞呼吸应用的叙述,错误的是( )
A.油菜播种时浅播有利于满足其种子萌发时对氧气的需求
B.适时中耕可疏松表土、改善通气状况,有利于农作物根系进行需氧呼吸和生长
C.过期酸奶出现“胀袋”现象可能是乳酸菌细胞呼吸产生气体造成的
D.选用透气的消毒纱布包扎伤口,可以避免厌氧病菌的繁殖,从而有利于伤口的愈合
4.分析人剧烈运动时细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.呼吸作用产生的CO2数量大于消耗的O2数量
B.有氧呼吸和无氧呼吸每个阶段都为机体提供ATP
C.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
D.剧烈运动可能会导致肌肉乳酸堆积
5.甜菜块根中含有丰富的糖分,酶Ⅰ可参与有氧呼吸的第二阶段。下列说法正确的是( )
A.酶Ⅰ发挥作用的过程中需要氧气的直接参与
B.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成的ATP最多
C.4℃的低温环境可提高酶Ⅰ的活性,加快呼吸作用
D.使用酶Ⅰ抑制剂可能减少糖分消耗,从而提高甜菜块根产量
6.生物学实验常呈现“五颜六色”的变化。下列有关溶液颜色变化的叙述,正确的是( )
A.新鲜梨汁加本尼迪特试剂,即可呈红黄色
B.氨基酸溶液加双缩脲试剂,混匀后呈紫色
C.溴麝香草酚蓝溶液通入CO2,由蓝色变成绿色再变成黄色
D.酵母菌厌氧呼吸培养液加酸性重铬酸钾,由灰绿色变为橙色
7.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1、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.欲探究酵母菌在需氧条件下可以产生CO2,图1中的装置连接顺序是c→a→b
B.检测 CO2除了用澄清石灰水,还可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液
C.如果图2中的酵母菌既进行需氧呼吸又进行厌氧呼吸,则红色液滴右移
D.如果图2中的酵母菌只进行需氧呼吸,则红色液滴不移动
8.下图为酵母菌和人体的细胞呼吸过程简图,下列叙述正确的是( )
A.条件X下,酵母菌分解有机物释放的能量大部分储存到ATP中
B.条件Y下,物质b可使溴麝香草酚蓝溶液变灰绿色
C.酵母菌产生物质b的场所是线粒体内膜
D.玉米种子在条件Y下可产生物质b、c、d
9.我国开展“体重管理年”活动,倡导“吃动平衡”的健康理念。人体内过剩的葡萄糖会转化为脂肪,部分过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.过程①释放的能量大部分以热能形式散失
B.过程②发生的场所是线粒体基质
C.物质X是胆固醇,与脂肪酸结合形成脂肪
D.长期高糖膳食者,容易导致脂肪积累
10.某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,图示为该作物水淹过程中两种酶的活性变化(不考虑乳酸发酵),下列叙述正确的是( )
A.据图推测可知,甲酶参与需氧呼吸过程,乙酶参与厌氧呼吸过程
B.水淹0~3d阶段,若检测到根细胞有CO2的产生,可判断有酒精生成
C.水淹第4d时,甲酶活性下降可能与根细胞产生的酒精积累过多有关
D.需氧呼吸和厌氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分都以热能的形式散失
11.细胞有氧呼吸第三阶段中,NADH中的H⁺和电子可与结合生成,并伴随ATP的合成,如图所示。当氧气缺乏时,此过程中ATP的合成减少,其原因是( )
A.合成ATP的酶催化能力降低
B.膜两侧浓度梯度增大
C.第三阶段中电子的传递受阻
D.释放的能量更多以热能形式散失
12.如图中甲、乙、丙三条曲线为某滑雪运动员在高强度运动过程中肌肉消耗能量的情况,其中甲表示存量ATP变化、乙和丙表示两种类型的细胞呼吸。下列叙述正确的是( )
A.肌肉收缩最初所耗的ATP可快速得到补充
B.曲线乙表示需氧呼吸,曲线丙表示厌氧呼吸
C.在运动的前45s,肌肉细胞中CO2的产生量大于O2的消耗量
D.曲线乙表示的呼吸类型发生在细胞溶胶,最终无[H]的积累
13.甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和[H]的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
14.某生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液培养酵母菌,以探究其厌氧呼吸过程,实验装置如图所示。下列叙述错误的是( )
A.甲瓶中可用植物油进行液封营造无氧环境
B.乙瓶中溴麝香草酚蓝溶液用于检测是否产生CO2
C.可用酸性重铬酸钾溶液检测甲瓶中是否有乙醇产生
D.增加甲瓶的酵母菌数量能有效提高乙醇的最大产量
15.人体剧烈运动过程中,骨骼肌进行细胞呼吸的过程如图所示,Ⅰ~Ⅳ代表生理过程。下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ在线粒体基质中进行
B.Ⅱ产生的CO2中的氧均来自葡萄糖
C.Ⅳ需要在有O2条件下才能进行
D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ均有ATP产生
一年重难·情境应用
1.正常情况下,线粒体内膜上的H+转运与ATP合成相偶联,机理如图所示。科学家发现一种新型ATP合成酶抑制剂,能特异性结合线粒体ATP合成酶的F0亚基,阻断质子梯度驱动的ATP合成。关于该抑制剂作用叙述正确的是( )
A.抑制了细胞呼吸第一阶段的ATP生成
B.会显著降低细胞内乳酸的生成速率
C.使线粒体基质中的ADP/ATP比值升高
D.导致细胞内所有ATP合成过程完全停止
2.鲫鱼对低氧的适应能力很强,原因是它具有特殊的细胞呼吸方式,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.过程①与过程②不存在相同的酶
B.过程③没有ATP的产生
C.过程①②③都在鲫鱼的细胞溶胶中完成
D.鲫鱼将乳酸转化成酒精排出体外,有利于厌氧呼吸持续进行
3.癌细胞即使在氧气充足时也倾向于依赖糖酵解获取能量,该过程产生的大量H+被转运至胞外,会引起细胞外酸化。科研人员体外培养乳腺癌细胞,检测不同处理条件下细胞外酸化速率(ECAR),以此反映细胞糖酵解的强度,结果如下图所示。下列叙述错误的是( )
注:寡霉素可抑制线粒体中ATP合成酶的功能;2-脱氧葡萄糖能与糖酵解关键酶结合
A.糖酵解产生的[H]若不进入线粒体,会在细胞溶胶中用于还原丙酮酸
B.添加葡萄糖后ECAR值上升,说明此时癌细胞厌氧呼吸速率显著高于需氧呼吸速率
C.添加寡霉素后ECAR值快速上升,说明抑制线粒体ATP合成会增强癌细胞糖酵解强度
D.2-脱氧葡萄糖能抑制癌细胞的厌氧呼吸,可为癌症的治疗提供新思路
4.当营养匮乏时,小鼠胚胎成纤维细胞的线粒体会分离成两个亚群(如下图所示):一个亚群富含ATP合酶,具有较多嵴结构,进行有氧呼吸;另一个亚群缺乏嵴结构,富含P5CS蛋白(一种酶)细丝,主要进行脯氨酸的合成,为细胞提供构建生物大分子的原料。下列叙述错误的是( )
A.线粒体的融合及分裂过程依赖线粒体膜的流动性
B.具嵴线粒体的内膜面积更大,利于有氧呼吸的进行
C.无嵴线粒体中P5CS蛋白可能有催化脯氨酸合成的作用
D.无嵴线粒体因内膜中缺乏嵴,因此无法合成ATP
5.乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶是厌氧呼吸的关键酶。某团队研究了水淹对植物A根系呼吸作用的影响,结果如图。下列有关叙述错误的是( )
A.图中水淹时间越长,植物A根系的厌氧呼吸速率越快
B.随酶活性增强,图中两种酶催化的反应产生的ATP逐渐增加
C.图中两种酶参与的催化反应均发生在细胞溶胶中
D.检测到水淹的植物A根系有CO2的产生,不能判断是否有酒精生成
6.交替氧化酶(OA)是有氧呼吸第三阶段的关键酶,氰化物能阻断有氧呼吸第三阶段。在氧气充足和其他适宜条件下利用氰化物处理植物根细胞和胰岛细胞,测得线粒体中OA活性和NADH含量,结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.胰岛细胞可能不存在交替氧化酶
B.NADH中的H均来源于葡萄糖
C.OA可能与降低NADH与O2反应所需的活化能有关
D.NADH积累可能激活了根细胞线粒体中OA参与的NADH消耗途径
7.人跑步时心跳会加快、呼吸也会加深加快,肌肉会产生酸胀疲劳。下图表示相应肌肉细胞获取能量的细胞呼吸过程,①~④表示相关物质。下列叙述正确的是( )
A.心跳呼吸加快可补偿需氧呼吸第一阶段消耗的氧气
B.脱氢发生在需氧呼吸的第一阶段和第二阶段
C.CO2仅产生于需氧呼吸的第二阶段和第三阶段
D.肌肉酸胀疲劳是由于需氧呼吸产生ATP太少所致
8.有氧条件下细胞溶胶中糖酵解产生的NADH(即 [H] )不能直接进入线粒体。一部分NADH所携带的氢可通过α-磷酸甘油穿梭途径进入线粒体,被FAD接受形成FADH2,最终发生氧化反应,具体过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.NADH携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体,说明α-磷酸甘油具有较强的水溶性
B.没有氧气时,NADH因无法被消耗而在细胞溶胶中大量积累,导致ATP合成减少
C.有氧气时丙酮酸可继续氧化分解,在线粒体内膜上产生大量NADH
D.FADH2所携带的电子最终还原氧气生成水,并释放大量能量
高考真题·考向感知
1.(2026·浙江1月选考真题)1.细胞有氧呼吸第三阶段中,NADH中的H+和e-可与O2结合生成H2O,并伴随ATP的合成,如图所示。当O2缺乏时,此过程中ATP的合成减少,其原因是( )
A.合成ATP的酶催化能力降低
B.膜两侧浓度梯度增大
C.第三阶段中电子的传递受阻
D.释放的能量更多以热能形式散失
2.(2025·浙江6月选考真题)某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式,设置有氧组和无氧组,装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是( )
A.装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量
B.有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质
C.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组均可检测到酒精
D.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3:1
3.(2023·浙江1月选考真题)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
4.(2022·浙江6月选考真题)下列关于细胞呼吸的叙述,错误的是( )
A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C.梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D.酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
5.(2021·浙江6月选考真题)需氧呼吸必须有氧的参加,此过程中氧的作用是( )
A.在细胞溶胶中,参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应,生成 CO2
C.进入柠檬酸循环,形成少量 ATP
D.电子传递链中,接受氢和电子生成H2O
6.(2021·浙江1月选考真题)下图为植物细胞质膜中H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是( )
A.H+转运过程中H+-ATP酶不发生形变
B.该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差
C.抑制细胞呼吸不影响H+的转运速率
D.线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程
7.(2020·浙江7月选考真题)下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述,正确的是( )
A.细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D.若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
8.(2020·浙江1月选考真题)酵母菌细胞呼吸的部分过程如图所示,①~③为相关生理过程。下列叙述正确的是
A.①释放的能量大多贮存在有机物中
B.③进行的场所是细胞溶胶和线粒体
C.发生①③时,释放量大于吸收量
D.发酵液中的酵母菌在低氧环境下能进行①②和①③
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第05讲细胞呼吸为细胞生命活动提供能量
(浙江专用)
专练•靶向攻关
两年模拟基础通关
1.B
2.C
3.C
4.D
5.D
6.C
7.A
8.D
9.C
10.C
11,C
12.D
13.B
14.D
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第05讲 细胞呼吸为细胞生活提供能量(浙江专用)
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核心2 细胞呼吸过程
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1、说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
2、活动:探究酵母菌的呼吸方式以理解其原理与应用。
3、明确有氧呼吸和厌氧呼吸的基本过程,并将细胞呼吸的原理应用到社会生活中。
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1.考查频次:一般出现在选择题中,也可能会出现在解答题光合作用中,一年2份选考卷只出现一次,选择题2分,基本考查内容为探究酵母菌的呼吸方式以及细胞呼吸的过程,分值不是很稳定,且难度不大。
2.考查要点:探究酵母菌细胞的呼吸方式、需氧呼吸和厌氧呼吸的基本过程、细胞呼吸在生活中的应用。
3.命题情境:试题一般结合情境考查细胞呼吸的基本过程的知识记忆,也可能联系教材中探究酵母菌呼吸方式的实验进行适当的改编。
备考策略
1.抓牢核心概念:有氧呼吸、厌氧呼吸。
2.构建知识网络:以 “酵母菌呼吸方式”,“细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸”,“细胞呼吸的意义和应用”为主线,通过活动探究酵母菌的呼吸方式引出细胞呼吸的两种类型:需氧呼吸和厌氧呼吸,分析两种呼吸方式的差异及意义,最终将细胞呼吸用于生活实践中。
3.联系实际应用:细胞呼吸主要涉及蔬菜水果等食物的保存,明确在低温、低氧、干燥的环境有利于保存在原因。
4.强化题型方法:
概念辨析题:准确区分易混概念,如需氧呼吸和厌氧呼吸的异同;NADPH、NADH、[H]、还原氢;重铬酸钾、溴麝香草酚蓝、亚甲基蓝。
功能应用题:牢记需氧呼吸和厌氧呼吸的基本过程以及两者之间的差异,能结合具体情境分析其作用。
实验分析题:掌握探究酵母菌细胞呼吸的方式及应用。
核心·主干速记
核心1 探究酵母菌细胞呼吸方式
酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存的一类单细胞真核生物,需氧呼吸时产生水和CO2 ,厌氧呼吸时产生酒精和CO2。
1.实验步骤
(1)自变量:氧气有无 因变量:CO2产生速率及是否产生酒精
(2)实验装置及过程分析
①10%NaOH 溶液应放在 A 瓶中,作用是 除去空气中的 CO2/排除空气中 CO2对实验结果的干扰 。
②酵母菌培养液应放在 B、D 瓶中。
③澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在 C、E 瓶中。
④D 瓶封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,以保证检测出的CO2,都是酵母菌无氧呼吸产生的。目的是
消耗瓶中的 O2,防止酵母菌的有氧呼吸对实验结果的干扰 。
⑤CO2检测时, C瓶的石灰水浑浊度高, C瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。
⑥酒精检测时检测液应取自 B、D 瓶,其中只有取自 D 瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。
(3)实验结论: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 。
核心2细胞呼吸过程
1.需氧呼吸
(1)概念:细胞在O2 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。
(2)场所:细胞溶胶和线粒体(主要)。
(3)过程
第一阶段
第二阶段
第三阶段
物质变化
葡萄糖→2丙酮酸+4[H]
2丙酮酸+6H2O→CO2+20[H]
6O2+24[H]→12H2O
产能情况
少量能量
少量能量
大量能量
场所
细胞溶胶
线粒体基质
线粒体内膜
总反应式:C6H12O6+6H2O+6O2酶→6CO2+12H2O+能量
①葡萄糖是参与第一个阶段,不能直接进入线粒体。
②水作为反应物是在第二个阶段,而作为产物是在第三个阶段。
③氧气在第三个阶段,没有【H】的积累。
3.厌氧呼吸
(1)厌氧呼吸细胞有无氧或缺氧条件下,葡萄糖等有机物经过不完全分解,释放少量能量的过程。
(2)过程:分为两个阶段
第一阶段:与需氧呼吸第一阶段相同,场所:细胞溶胶。
第二阶段是丙酮酸在酶(与催化需氧呼吸的酶不同)的催化下,分解成酒精和CO2,或转化成乳酸。场所:细胞溶胶。
注意:厌氧呼吸产生的2个ATP,第一阶段阶段产生2个ATP,所以第二阶没有产生ATP。
核心3细胞呼吸的意义和应用
1.细胞呼吸意义
(1)细胞分解代谢主要利用糖类作为呼吸过程中能量的来源,人和动物的细胞也可利用脂肪和蛋白质作为能源。糖类、脂肪和蛋白质这三类物质的水解产物--单糖、甘油和脂肪酸以及氨基酸等通过多种途径进入细胞呼吸过程被氧化分解,释放出所储存的能量。
(2)糖类中的多糖首先水解为单糖,然后以单糖形式进行糖酵解,最后被完全氧化成氧化碳和水。脂肪先分解成甘油和脂肪酸,甘油形成一个三碳化合物后进入糖酵解,脂肪酸则进一步被分解。当蛋白质用于细胞呼吸时,首先被分解成氨基酸,氨基酸脱去氨基后变成不同的有机酸,最终被完全氧化。
(3)细胞合成代谢是各种各样的生物合成反应。这些反应的产物是细胞生活、生长和修复损伤所需要的物质。细胞呼吸一方面为这些合成反应提供能量(ATP),另一方面为合成反应提供碳骨架。细胞内有机物的生物合成也以细胞呼吸为中心。
2、细胞呼吸的应用
(1)提倡有氧运动:防止无氧呼吸产生过多的乳酸产生影响。
(2)作物松土:促进根细胞的有氧呼吸,进而增强根部对无机盐的吸收。
(3)作物定期排水:避免根部因无氧呼吸产生酒精而烂根。
(4)选用透气的消毒纱布或“创可贴”包扎伤口,抑制厌氧病菌的繁殖。
专练·靶向攻关
两年模拟·基础通关
1.为了响应国家“体重管理”的号召,某同学坚持每天进行半小时的原地超慢跑锻炼。下列关于该运动过程中细胞呼吸的叙述,正确的是( )
A.释放的能量主要来自厌氧呼吸
B.产生CO2的场所是线粒体基质
C.葡萄糖进入线粒体被氧化分解
D.脂肪不能作为细胞呼吸底物
【答案】B
【详解】A、超慢跑属于有氧运动,细胞呼吸以有氧呼吸为主,释放的能量主要来自有氧呼吸,无氧呼吸仅提供少量能量,A错误;
B、人体细胞无氧呼吸的产物为乳酸,不产生CO2,CO2仅来自有氧呼吸第二阶段,该过程的场所是线粒体基质,B正确;
C、葡萄糖不能直接进入线粒体,需先在细胞质基质中分解为丙酮酸后,丙酮酸才能进入线粒体被进一步氧化分解,C错误;
D、脂肪是细胞内良好的储能物质,在糖类供应不足时可作为细胞呼吸的底物被氧化分解供能,D错误。
2.慢跑时,肌细胞消耗的能量主要由线粒体通过一系列的化学反应提供。下列反应发生在线粒体内膜上的是( )
A.C6H12O6分解成丙酮酸和[H] B.丙酮酸和水分解成CO2和[H]
C.[H]和O2结合生成H2O D.丙酮酸转化成乳酸
【答案】C
【详解】A、C6H12O6分解成丙酮酸和[H]是有氧呼吸(或无氧呼吸)的第一阶段,发生在细胞质基质,A错误;
B、丙酮酸和水分解成CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段,发生在线粒体基质,B错误;
C、[H]和O2结合生成H2O是有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜,C正确;
D、丙酮酸转化成乳酸是无氧呼吸第二阶段,发生在细胞质基质,D错误。
3.所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量。下列关于细胞呼吸应用的叙述,错误的是( )
A.油菜播种时浅播有利于满足其种子萌发时对氧气的需求
B.适时中耕可疏松表土、改善通气状况,有利于农作物根系进行需氧呼吸和生长
C.过期酸奶出现“胀袋”现象可能是乳酸菌细胞呼吸产生气体造成的
D.选用透气的消毒纱布包扎伤口,可以避免厌氧病菌的繁殖,从而有利于伤口的愈合
【答案】C
【详解】A、油菜种子富含脂肪,脂肪氧化分解需要消耗更多氧气,浅播时氧气供应充足,可满足种子萌发时有氧呼吸对氧气的需求,A正确;
B、适时中耕可疏松土壤,提高土壤含氧量,促进农作物根系的有氧呼吸,为根吸收矿质元素等生命活动提供更多能量,有利于根系生长,B正确;
C、乳酸菌是厌氧微生物,无氧呼吸的产物只有乳酸,不会产生气体,过期酸奶胀袋是混入的其他杂菌呼吸产生气体导致的,与乳酸菌无关,C错误;
D、透气的消毒纱布可保证伤口处有充足氧气,抑制破伤风杆菌等厌氧病菌的繁殖,有利于伤口愈合,D正确。
4.分析人剧烈运动时细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.呼吸作用产生的CO2数量大于消耗的O2数量
B.有氧呼吸和无氧呼吸每个阶段都为机体提供ATP
C.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
D.剧烈运动可能会导致肌肉乳酸堆积
【答案】D
【详解】A、人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸,不产生CO2,只有有氧呼吸产生CO2;有氧呼吸消耗的O2量和产生的CO2量相等,因此总的呼吸作用产生的CO2量等于消耗的O2量,A错误;
B、有氧呼吸三个阶段都能产生ATP,但无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量合成ATP,第二阶段没有ATP生成,B错误;
C、人体无氧呼吸是不彻底的氧化分解,葡萄糖分子中的大部分能量储存在产物乳酸中,仅释放少量能量,释放的能量中大部分以热能形式散失,C错误;
D、剧烈运动时氧气供应不足,部分肌肉细胞会进行无氧呼吸产生乳酸,可导致肌肉乳酸堆积,出现酸胀感,D正确。
5.甜菜块根中含有丰富的糖分,酶Ⅰ可参与有氧呼吸的第二阶段。下列说法正确的是( )
A.酶Ⅰ发挥作用的过程中需要氧气的直接参与
B.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成的ATP最多
C.4℃的低温环境可提高酶Ⅰ的活性,加快呼吸作用
D.使用酶Ⅰ抑制剂可能减少糖分消耗,从而提高甜菜块根产量
【答案】D
【详解】A、酶Ⅰ参与有氧呼吸第二阶段,该阶段的反应为丙酮酸与水反应生成二氧化碳和还原氢,释放少量能量,不需要氧气参与,A错误;
B、有氧呼吸三个阶段中,第三阶段释放能量最多,生成的ATP最多,第二阶段仅生成少量ATP,B错误;
C、4℃的低温环境会降低酶Ⅰ的活性,减慢呼吸作用速率,C错误;
D、有氧呼吸会分解消耗甜菜块根储存的糖分,使用酶Ⅰ抑制剂可降低有氧呼吸强度,减少糖分消耗,增加块根糖分积累量,从而提高甜菜块根产量,D正确。
6.生物学实验常呈现“五颜六色”的变化。下列有关溶液颜色变化的叙述,正确的是( )
A.新鲜梨汁加本尼迪特试剂,即可呈红黄色
B.氨基酸溶液加双缩脲试剂,混匀后呈紫色
C.溴麝香草酚蓝溶液通入CO2,由蓝色变成绿色再变成黄色
D.酵母菌厌氧呼吸培养液加酸性重铬酸钾,由灰绿色变为橙色
【答案】C
【详解】A、本尼迪特试剂与还原糖反应呈现红黄色的前提是热水浴加热,仅将新鲜梨汁与本尼迪特试剂混合不加热不会出现红黄色,A错误;
B、双缩脲试剂的检测原理是与肽键发生紫色反应,氨基酸不含肽键,加入双缩脲试剂混匀后不会呈紫色,B错误;
C、CO2可使溴麝香草酚蓝溶液发生由蓝色变为绿色再变为黄色的颜色变化,该反应可用于检测CO2的产生,C正确;
D、酸性重铬酸钾本身为橙色,与酵母菌厌氧呼吸产生的酒精反应后变为灰绿色,颜色变化是橙色变为灰绿色,D错误。
7.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1、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.欲探究酵母菌在需氧条件下可以产生CO2,图1中的装置连接顺序是c→a→b
B.检测 CO2除了用澄清石灰水,还可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液
C.如果图2中的酵母菌既进行需氧呼吸又进行厌氧呼吸,则红色液滴右移
D.如果图2中的酵母菌只进行需氧呼吸,则红色液滴不移动
【答案】A
【详解】A、探究酵母菌需氧条件下产生CO2时,首先需通过10%NaOH溶液(c)除去空气中的CO2,避免其干扰实验结果,再将去除CO2的空气通入酵母菌培养液(a)为酵母菌提供O2进行需氧呼吸,最后将产生的气体通入澄清石灰水(b)检测CO2,因此装置连接顺序为c→a→b,A正确;
B、酸性条件下的重铬酸钾溶液是检测酒精的试剂,遇酒精会由橙色变为灰绿色,检测CO2还可选择溴麝香草酚蓝溶液,B错误;
C、图2中的NaOH溶液会吸收细胞呼吸产生的所有CO2,若酵母菌同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸:需氧呼吸消耗O2,产生的CO2被吸收;厌氧呼吸不消耗O2,产生的CO2也被吸收,瓶内气体总量减少,压强降低,红色液滴左移,C错误;
D、若酵母菌只进行需氧呼吸,消耗O2,产生等量的CO2被NaOH溶液吸收,瓶内气体总量减少,压强降低,红色液滴左移,D错误。
8.下图为酵母菌和人体的细胞呼吸过程简图,下列叙述正确的是( )
A.条件X下,酵母菌分解有机物释放的能量大部分储存到ATP中
B.条件Y下,物质b可使溴麝香草酚蓝溶液变灰绿色
C.酵母菌产生物质b的场所是线粒体内膜
D.玉米种子在条件Y下可产生物质b、c、d
【答案】D
【详解】A、条件X为有氧条件,酵母菌有氧呼吸分解有机物释放的能量大部分以热能形式散失,只有少部分储存到ATP中,A错误;
B、物质b为CO₂,可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,能使酸性重铬酸钾溶液变灰绿色的是酒精(物质d),B错误;
C、酵母菌有氧呼吸产生CO₂的场所是线粒体基质,无氧呼吸产生CO₂的场所是细胞质基质,线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段生成水的场所,C错误;
D、玉米种子的胚进行无氧呼吸产生乳酸(c),种子其他部位无氧呼吸可产生酒精(d)和CO₂(b),因此无氧条件Y下可同时产生b、c、d三种物质,D正确。
9.我国开展“体重管理年”活动,倡导“吃动平衡”的健康理念。人体内过剩的葡萄糖会转化为脂肪,部分过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.过程①释放的能量大部分以热能形式散失
B.过程②发生的场所是线粒体基质
C.物质X是胆固醇,与脂肪酸结合形成脂肪
D.长期高糖膳食者,容易导致脂肪积累
【答案】C
【详解】A、过程①是细胞呼吸第一阶段,该阶段释放的能量中仅有少部分储存到ATP中,大部分以热能形式散失,A正确;
B、人体细胞中只有有氧呼吸第二阶段会产生CO2,对应过程②,该阶段的发生场所是线粒体基质,B正确;
C、脂肪的基本组成单位是甘油和脂肪酸,因此物质X是甘油,胆固醇属于固醇类物质,不是合成脂肪的原料,C错误;
D、由图可知人体内过剩的葡萄糖可通过一系列代谢过程转化为脂肪,因此长期高糖膳食者容易出现脂肪积累,D正确。
10.某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,图示为该作物水淹过程中两种酶的活性变化(不考虑乳酸发酵),下列叙述正确的是( )
A.据图推测可知,甲酶参与需氧呼吸过程,乙酶参与厌氧呼吸过程
B.水淹0~3d阶段,若检测到根细胞有CO2的产生,可判断有酒精生成
C.水淹第4d时,甲酶活性下降可能与根细胞产生的酒精积累过多有关
D.需氧呼吸和厌氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分都以热能的形式散失
【答案】C
【详解】A、水淹时氧气减少,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强。 乙酶活性随水淹天数增加而降低,说明它与有氧呼吸相关,即乙酶参与有氧呼吸过程; 甲酶活性随水淹天数增加而升高,说明它与无氧呼吸相关,即甲酶参与无氧呼吸过程,A错误;
B、0~3d 内,根细胞既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸。 有氧呼吸的产物是 CO2和 H2O,无氧呼吸的产物是酒精和 CO2。 因此,检测到 CO2,无法区分是有氧呼吸还是无氧呼吸产生的,不能直接判断有酒精生成,B错误;
C、甲酶是厌氧呼吸相关酶,水淹第4d时,根细胞长期进行厌氧呼吸产生的酒精大量积累,酒精对细胞有毒害作用,可导致甲酶活性下降,C正确;
D、厌氧呼吸过程中葡萄糖的能量大部分储存在未彻底分解的产物酒精中,仅少量能量被释放,D错误。
11.细胞有氧呼吸第三阶段中,NADH中的H⁺和电子可与结合生成,并伴随ATP的合成,如图所示。当氧气缺乏时,此过程中ATP的合成减少,其原因是( )
A.合成ATP的酶催化能力降低
B.膜两侧浓度梯度增大
C.第三阶段中电子的传递受阻
D.释放的能量更多以热能形式散失
【答案】C
【详解】A、酶的催化能力不会因O₂缺乏直接降低,A错误;
B、O₂缺乏时,H⁺出膜变少,膜两侧H⁺浓度梯度是减小而非增大,B错误;
C、O₂缺乏时,消耗电子的O₂缺失,导致电子传递受阻,H⁺出膜变少,膜两侧H⁺浓度梯度减小,H⁺浓度差产生的电势能减少,ATP合成下降,C正确;
D、能量更多以热能形式散失不是O₂缺乏时ATP合成减少的直接原因,D错误。
12.如图中甲、乙、丙三条曲线为某滑雪运动员在高强度运动过程中肌肉消耗能量的情况,其中甲表示存量ATP变化、乙和丙表示两种类型的细胞呼吸。下列叙述正确的是( )
A.肌肉收缩最初所耗的ATP可快速得到补充
B.曲线乙表示需氧呼吸,曲线丙表示厌氧呼吸
C.在运动的前45s,肌肉细胞中CO2的产生量大于O2的消耗量
D.曲线乙表示的呼吸类型发生在细胞溶胶,最终无[H]的积累
【答案】D
【详解】A、肌肉收缩初期存量ATP快速大幅降低,说明ATP消耗速率远大于补充速率,无法快速得到足够补充,A错误;
B、乙供能启动快、持续时间短,代表厌氧呼吸,丙启动慢、供能持久,代表需氧呼吸,B错误;
C、人体肌肉细胞厌氧呼吸产物为乳酸,不产生CO2,CO2仅来自需氧呼吸,需氧呼吸中CO2产生量等于O2消耗量,因此肌肉细胞CO2产生量始终等于O2消耗量,C错误;
D、乙为厌氧呼吸,全过程发生在细胞溶胶(细胞质基质),第一阶段产生的[H]在第二阶段用于还原丙酮酸生成乳酸,最终无[H]的积累,D正确。
13.甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和[H]的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
【答案】B
【详解】A、有氧呼吸第二阶段的场所是线粒体基质,因此酶Ⅰ主要分布在线粒体基质,且该阶段不需要消耗氧气,氧气参与有氧呼吸第三阶段,A错误;
B、酶的活性受温度影响,低温会抑制酶Ⅰ的活性,有氧呼吸第二阶段的产物为二氧化碳和[H],因此酶Ⅰ活性降低会减慢二者的生成速率,B正确;
C、有氧呼吸中生成ATP最多的阶段是第三阶段,第二阶段仅生成少量ATP,C错误;
D、题干表明酶Ⅰ活性与甜菜根重呈正相关,喷施酶Ⅰ抑制剂会降低酶Ⅰ活性,导致呼吸作用供能减少,不利于块根生长和有机物积累,会降低甜菜产量,D错误。
14.某生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液培养酵母菌,以探究其厌氧呼吸过程,实验装置如图所示。下列叙述错误的是( )
A.甲瓶中可用植物油进行液封营造无氧环境
B.乙瓶中溴麝香草酚蓝溶液用于检测是否产生CO2
C.可用酸性重铬酸钾溶液检测甲瓶中是否有乙醇产生
D.增加甲瓶的酵母菌数量能有效提高乙醇的最大产量
【答案】D
【详解】A、植物油密度小于水,可浮在培养液液面隔绝空气,营造无氧环境,A正确;
B、溴麝香草酚蓝溶液遇CO2会发生由蓝变绿再变黄的颜色变化,可用于检测CO2的产生,B正确;
C、乙醇(酒精)在酸性条件下会与重铬酸钾反应呈现灰绿色,因此可用酸性重铬酸钾溶液检测甲瓶的乙醇,C正确;
D、乙醇的最大产量由培养液中底物(纤维素水解液)的总量决定,增加酵母菌数量只能加快乙醇产生的速率,无法提高乙醇的最大产量,D错误。
15.人体剧烈运动过程中,骨骼肌进行细胞呼吸的过程如图所示,Ⅰ~Ⅳ代表生理过程。下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ在线粒体基质中进行
B.Ⅱ产生的CO2中的氧均来自葡萄糖
C.Ⅳ需要在有O2条件下才能进行
D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ均有ATP产生
【答案】C
【详解】A、过程Ⅰ是细胞呼吸第一阶段,场所为细胞质基质,不是线粒体基质,A错误;
B、过程Ⅱ是有氧呼吸第二阶段,丙酮酸和水反应生成CO₂,因此CO₂中的氧来自葡萄糖(丙酮酸)和参与反应的水,并非均来自葡萄糖,B错误;
C、过程Ⅳ是有氧呼吸第三阶段,需要O₂与前两个阶段产生的[H]结合生成水,必须在有O₂条件下才能进行,C正确;
D、过程Ⅲ是人体无氧呼吸第二阶段,该阶段无ATP产生,仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ过程有ATP产生,D错误。
一年重难·情境应用
1.正常情况下,线粒体内膜上的H+转运与ATP合成相偶联,机理如图所示。科学家发现一种新型ATP合成酶抑制剂,能特异性结合线粒体ATP合成酶的F0亚基,阻断质子梯度驱动的ATP合成。关于该抑制剂作用叙述正确的是( )
A.抑制了细胞呼吸第一阶段的ATP生成
B.会显著降低细胞内乳酸的生成速率
C.使线粒体基质中的ADP/ATP比值升高
D.导致细胞内所有ATP合成过程完全停止
【答案】C
【详解】A、抑制剂仅作用于线粒体内膜上ATP合成酶,不影响细胞呼吸第一阶段(细胞质基质),A错误;
B、该抑制剂会使线粒体ATP合成受阻,细胞有氧呼吸受抑制,细胞无氧呼吸增强,乳酸生成速率升高,B错误;
C、线粒体内膜上的ATP合成酶被抑制,无法将ADP转化为ATP,线粒体基质中ADP积累,ATP生成减少,ADP相对增多,ADP/ATP比值明显升高,C正确;
D、细胞内合成ATP的场所包括细胞质基质、线粒体、叶绿体,该抑制剂只抑制线粒体内膜上的ATP合成酶,所以叶绿体和细胞质基质仍可合成ATP,细胞内ATP合成不会完全停止,D错误。
2.鲫鱼对低氧的适应能力很强,原因是它具有特殊的细胞呼吸方式,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.过程①与过程②不存在相同的酶
B.过程③没有ATP的产生
C.过程①②③都在鲫鱼的细胞溶胶中完成
D.鲫鱼将乳酸转化成酒精排出体外,有利于厌氧呼吸持续进行
【答案】A
【详解】A、过程①是无氧呼吸的第一、二阶段,过程②是无氧呼吸的第一阶段,它们都属于无氧呼吸过程,而无氧呼吸第一阶段所需要的酶是相同的,A错误;
B、过程③是无氧呼吸的第二阶段,无氧呼吸的第二阶段没有ATP的产生,B正确;
C、过程①②③都属于无氧呼吸过程,无氧呼吸的场所是细胞溶胶,所以这三个过程都在鲫鱼的细胞溶胶中完成,C正确;
D、鲫鱼将乳酸转化成酒精排出体外,这样可以减少乳酸在体内的积累,有利于厌氧呼吸持续进行,D正确。
3.癌细胞即使在氧气充足时也倾向于依赖糖酵解获取能量,该过程产生的大量H+被转运至胞外,会引起细胞外酸化。科研人员体外培养乳腺癌细胞,检测不同处理条件下细胞外酸化速率(ECAR),以此反映细胞糖酵解的强度,结果如下图所示。下列叙述错误的是( )
注:寡霉素可抑制线粒体中ATP合成酶的功能;2-脱氧葡萄糖能与糖酵解关键酶结合
A.糖酵解产生的[H]若不进入线粒体,会在细胞溶胶中用于还原丙酮酸
B.添加葡萄糖后ECAR值上升,说明此时癌细胞厌氧呼吸速率显著高于需氧呼吸速率
C.添加寡霉素后ECAR值快速上升,说明抑制线粒体ATP合成会增强癌细胞糖酵解强度
D.2-脱氧葡萄糖能抑制癌细胞的厌氧呼吸,可为癌症的治疗提供新思路
【答案】B
【详解】A、动物细胞厌氧呼吸的第一阶段即糖酵解会产生[H],若[H]不进入线粒体参与需氧呼吸,会在细胞溶胶中还原丙酮酸生成乳酸,A正确;
B、添加葡萄糖后ECAR上升仅能说明癌细胞糖酵解强度增强,无法得出“厌氧呼吸速率显著高于需氧呼吸速率”的结论:糖酵解是两者共有的第一阶段,且题干仅说明癌细胞倾向依赖糖酵解供能,没有证据证明此时厌氧呼吸速率高于需氧呼吸,B错误;
C、寡霉素抑制线粒体ATP合成酶功能,使线粒体有氧呼吸合成ATP减少;添加寡霉素后ECAR快速上升,说明抑制线粒体ATP合成后,癌细胞会增强糖酵解来补充能量,C正确;
D、2-脱氧葡萄糖可与糖酵解关键酶结合,抑制糖酵解即癌细胞依赖的供能途径,图中添加后ECAR快速下降,证实其能抑制癌细胞糖酵解,可为癌症治疗提供新思路,D正确。
4.当营养匮乏时,小鼠胚胎成纤维细胞的线粒体会分离成两个亚群(如下图所示):一个亚群富含ATP合酶,具有较多嵴结构,进行有氧呼吸;另一个亚群缺乏嵴结构,富含P5CS蛋白(一种酶)细丝,主要进行脯氨酸的合成,为细胞提供构建生物大分子的原料。下列叙述错误的是( )
A.线粒体的融合及分裂过程依赖线粒体膜的流动性
B.具嵴线粒体的内膜面积更大,利于有氧呼吸的进行
C.无嵴线粒体中P5CS蛋白可能有催化脯氨酸合成的作用
D.无嵴线粒体因内膜中缺乏嵴,因此无法合成ATP
【答案】D
【详解】A、线粒体的融合、分裂过程涉及膜的变形,该过程依赖生物膜的流动性,A正确;
B、嵴是线粒体内膜向内折叠形成的结构,增大了内膜面积,有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜进行,更大的内膜面积利于有氧呼吸进行,B正确;
C、根据题干分析可知,题干明确说明P5CS是催化脯氨酸合成的酶,无嵴线粒体中P5CS蛋白可能具有催化脯氨酸合成的作用,C正确;
D、无嵴线粒体内膜中缺乏嵴,但是线粒体基质可进行有氧呼吸第二阶段产生ATP,D错误。
5.乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶是厌氧呼吸的关键酶。某团队研究了水淹对植物A根系呼吸作用的影响,结果如图。下列有关叙述错误的是( )
A.图中水淹时间越长,植物A根系的厌氧呼吸速率越快
B.随酶活性增强,图中两种酶催化的反应产生的ATP逐渐增加
C.图中两种酶参与的催化反应均发生在细胞溶胶中
D.检测到水淹的植物A根系有CO2的产生,不能判断是否有酒精生成
【答案】B
【详解】A、水淹时间越长,氧气越少,无氧呼吸占比上升;同时乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶的活性都在升高,说明无氧呼吸的强度(速率)在加快,A正确;
B、乙醇脱氢酶催化的是无氧呼吸第二阶段(丙酮酸→酒精 + CO₂),乳酸脱氢酶催化的是无氧呼吸第二阶段(丙酮酸→乳酸)。 无氧呼吸只有第一阶段(葡萄糖→丙酮酸)会产生少量 ATP,第二阶段不产生 ATP。因此,这两种酶活性增强,只会加快无氧呼吸第二阶段的反应速率,但不会增加 ATP 的生成量,B错误;
C、无氧呼吸的全过程(包括第一阶段和第二阶段)都在细胞溶胶(细胞质基质)中进行,因此这两种酶的催化反应也都发生在细胞溶胶,C正确;
D、植物根系产生 CO₂的可能来源: 有氧呼吸(线粒体基质):产生 CO₂; 无氧呼吸(产生酒精的途径):也会产生 CO₂; 因此,仅检测到 CO₂,无法区分是有氧呼吸还是无氧呼吸(酒精途径)产生的,也就不能判断是否有酒精生成,D正确。
6.交替氧化酶(OA)是有氧呼吸第三阶段的关键酶,氰化物能阻断有氧呼吸第三阶段。在氧气充足和其他适宜条件下利用氰化物处理植物根细胞和胰岛细胞,测得线粒体中OA活性和NADH含量,结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.胰岛细胞可能不存在交替氧化酶
B.NADH中的H均来源于葡萄糖
C.OA可能与降低NADH与O2反应所需的活化能有关
D.NADH积累可能激活了根细胞线粒体中OA参与的NADH消耗途径
【答案】B
【详解】A、从左图看,对照组和实验组中胰岛细胞的OA活性均为0,说明胰岛细胞可能不表达OA或该酶无活性,A正确;
B、有氧呼吸中,NADH的H不仅来自葡萄糖,还来自水和丙酮酸分解(如第二阶段丙酮酸和水反应生成 CO₂和 NADH),B错误;
C、OA是有氧呼吸第三阶段的关键酶,酶的作用就是降低化学反应的活化能,C正确;
D、实验组根细胞OA活性显著升高,但NADH并未像胰岛细胞一样大量积累,说明NADH积累激活了根细胞线粒体中OA参与的NADH消耗途径,D正确。
故选B。
7.人跑步时心跳会加快、呼吸也会加深加快,肌肉会产生酸胀疲劳。下图表示相应肌肉细胞获取能量的细胞呼吸过程,①~④表示相关物质。下列叙述正确的是( )
A.心跳呼吸加快可补偿需氧呼吸第一阶段消耗的氧气
B.脱氢发生在需氧呼吸的第一阶段和第二阶段
C.CO2仅产生于需氧呼吸的第二阶段和第三阶段
D.肌肉酸胀疲劳是由于需氧呼吸产生ATP太少所致
【答案】B
【详解】A、需氧呼吸的第一阶段在细胞溶胶中进行,不消耗氧气,氧气仅在第三阶段参与反应。 心跳呼吸加快是为了补偿第三阶段消耗的氧气,A错误;
B、需氧呼吸第一阶段:葡萄糖分解为丙酮酸,产生少量 [H](脱氢)。 需氧呼吸第二阶段:丙酮酸与水反应,产生大量 [H](脱氢)。 这两个阶段都有脱氢过程,B正确;
C、需氧呼吸中,CO₂只在第二阶段产生(丙酮酸分解时),第三阶段是 [H] 与 O₂结合生成水,不产生 CO₂,C错误;
D、肌肉酸胀疲劳是因为厌氧呼吸产生了乳酸,乳酸在肌肉中积累导致的,而不是需氧呼吸产生的 ATP 不足,D错误。
故选B。
8.有氧条件下细胞溶胶中糖酵解产生的NADH(即 [H] )不能直接进入线粒体。一部分NADH所携带的氢可通过α-磷酸甘油穿梭途径进入线粒体,被FAD接受形成FADH2,最终发生氧化反应,具体过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.NADH携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体,说明α-磷酸甘油具有较强的水溶性
B.没有氧气时,NADH因无法被消耗而在细胞溶胶中大量积累,导致ATP合成减少
C.有氧气时丙酮酸可继续氧化分解,在线粒体内膜上产生大量NADH
D.FADH2所携带的电子最终还原氧气生成水,并释放大量能量
【答案】D
【详解】A、线粒体膜是磷脂双分子层,NADH携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体,说明α-磷酸甘油具有脂溶性(而非水溶性),A错误;
B、无氧条件下,细胞质基质中的NADH会参与无氧呼吸的第二阶段,不会大量积累,B错误;
C、丙酮酸的氧化分解发生在线粒体基质中,产生NADH,C错误;
D、FADH₂参与线粒体内膜的电子传递链,其携带的电子最终传递给氧气生成水,同时释放大量能量,D正确。
故选D。
高考真题·考向感知
1.(2026·浙江1月选考真题)1.细胞有氧呼吸第三阶段中,NADH中的H+和e-可与O2结合生成H2O,并伴随ATP的合成,如图所示。当O2缺乏时,此过程中ATP的合成减少,其原因是( )
A.合成ATP的酶催化能力降低
B.膜两侧浓度梯度增大
C.第三阶段中电子的传递受阻
D.释放的能量更多以热能形式散失
【答案】C
【详解】A、酶的催化能力不会因O2缺乏直接降低,A错误;
B、O2缺乏时,H⁺出膜变的少,膜两侧H⁺浓度梯度是减小而非增大,B错误;
C、O2缺乏时,消耗的电子减少,H⁺出膜变的少,膜两侧H⁺浓度梯度是减小,H⁺浓度差产生的电势能减少,ATP合成下降,第三阶段中电子的传递受阻,C正确;
D、能量更多以热能形式散失不是O2缺乏时ATP合成减少的直接原因,D错误。
故选C。
2.(2025·浙江6月选考真题)某同学欲研究酵母菌的细胞呼吸方式,设置有氧组和无氧组,装置如图所示。已知有氧组装置内氧气量仅满足部分葡萄糖氧化分解。下列叙述正确的是( )
A.装置内有氧气或无氧气可作为实验的无关变量
B.有氧组和无氧组酵母菌细胞产生CO2的场所均为细胞质基质
C.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组均可检测到酒精
D.若葡萄糖充分反应,有氧组和无氧组产生的CO2比值大于3:1
【答案】C
【详解】A、本实验研究酵母菌的细胞呼吸方式,有氧气或无氧气是实验的自变量,而不是无关变量,A错误;
B、有氧组因为氧气仅满足部分葡萄糖氧化分解,所以既进行有氧呼吸(CO2的场所是线粒体基质),又进行无氧呼吸(产生CO2的场所是细胞质基质);无氧组只进行无氧呼吸,产生CO2的场所是细胞质基质。所以有氧组产生CO2的场所是线粒体基质和细胞质基质,无氧组是细胞质基质,B错误;
C、有氧组虽然进行有氧呼吸,但也进行无氧呼吸(因为氧气不足),无氧呼吸会产生酒精;无氧组进行无氧呼吸,也产生酒精。所以有氧组和无氧组均能检测到酒精,C正确;
D、有氧呼吸时,1分子葡萄糖产生6分子CO2;无氧呼吸时,1分子葡萄糖产生2分子CO2。由于有氧组同时进行有氧和无氧呼吸,所以有氧组产生的CO2量比仅进行有氧呼吸时少,那么有氧组和无氧组产生CO2的比值会小于6:2=3:1,D错误。
故选C。
3.(2023·浙江1月选考真题)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
【详解】A、酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量,A错误;
B、氧气的有无是自变量,B错误;
C、有氧呼吸不产生酒精,无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1:1,因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标,C正确;
D、等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底,释放能量多;无氧呼吸氧化分解不彻底,大部分能量还储存在酒精中,释放能量少,D错误。
故选C。
4.(2022·浙江6月选考真题)下列关于细胞呼吸的叙述,错误的是( )
A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C.梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D.酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
【答案】B
【详解】A、 剧烈运动时人体可以进行厌氧呼吸,厌氧呼吸的产物是乳酸,故人体剧烈运动时会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸,A正确;
B、 制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理,乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸,无二氧化碳产生,B错误;
C、 梨果肉细胞厌氧呼吸第一阶段能产生少量能量,该部分能量大部分以热能的形式散失了,少部分可用于合成ATP,C正确;
D、 酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理,故发酵过程中通入氧气会导致其厌氧呼吸受抑制而影响乙醇的生成量,D正确。
故选B。
5.(2021·浙江6月选考真题)需氧呼吸必须有氧的参加,此过程中氧的作用是( )
A.在细胞溶胶中,参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应,生成 CO2
C.进入柠檬酸循环,形成少量 ATP
D.电子传递链中,接受氢和电子生成H2O
【答案】D
【详解】A、在细胞溶胶中,需要呼吸第一阶段是糖酵解过程,不需要氧参与,A错误;
B、需氧呼吸第二阶段,需要水与丙酮酸反应,生成 CO2,不需要氧参与,B错误;
C、进入柠檬酸循环,形成少量 ATP ,是需要呼吸第二阶段,不需要氧参与,C错误;
D、电子传递的最后一站是氧气接受氢和电子生成H2O ,D正确。
故选D。
6.(2021·浙江1月选考真题)下图为植物细胞质膜中H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是( )
A.H+转运过程中H+-ATP酶不发生形变
B.该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差
C.抑制细胞呼吸不影响H+的转运速率
D.线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程
【答案】B
【详解】A、主动转运过程中H+-ATP酶作为载体蛋白,会发生形变,协助物质运输,A错误;
B、该转运方式为主动转运,主动转运的结果是使膜两侧H+维持一定的浓度差,B正确;
C、H+的转运方式主动转运,需要载体蛋白的协助,同时需要能量,抑制细胞呼吸会影响细胞的能量供应,进而影响H+的转运速率,C错误;
D、图示过程是消耗ATP的过程,而线粒体内膜的电子传递链最终会生成ATP,不会发生图示过程,D错误。
故选B。
7.(2020·浙江7月选考真题)下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述,正确的是( )
A.细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D.若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
【答案】C
【详解】A、需氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程,贮存在有机物中的能量全部释放出来,产生大量ATP,而厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中还储存着能量,产生的ATP少得多,A错误;
B、细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶中进行,B错误;
C、细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段都是糖酵解过程,将1个葡萄糖分子转变为2个丙酮酸分子,C正确;
D、若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度,会抑制细胞的厌氧呼吸,酒精的生成量减少,D错误。
故选C。
8.(2020·浙江1月选考真题)酵母菌细胞呼吸的部分过程如图所示,①~③为相关生理过程。下列叙述正确的是
A.①释放的能量大多贮存在有机物中
B.③进行的场所是细胞溶胶和线粒体
C.发生①③时,释放量大于吸收量
D.发酵液中的酵母菌在低氧环境下能进行①②和①③
【答案】D
【详解】A、①释放的少量能量中大部分以热能形式散失,有少部分合成ATP,A错误;
B、③进行的场所是线粒体,B错误;
C、①③是需氧呼吸,释放量等于吸收量,C错误;
D、酵母菌是兼性厌氧菌,既能进行需氧呼吸也能进行厌氧呼吸,所以发酵液中的酵母菌在低氧环境下能进行①②和①③,D正确。
故选D。
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