第11讲　ATP的主要来源-细胞呼吸

第11讲ATP的主要来源——细胞呼吸考纲要求考情分析命题趋势1.细胞呼吸(Ⅱ)2．实验：探究酵母菌的呼吸方式2017，全国卷Ⅰ，30T2017，全国卷Ⅱ，29T2017，全国卷Ⅲ，2T2016，江苏卷，23T2016，上海卷，15T,20T有氧呼吸和无氧呼吸过程的分析和比较在高考中出现的频率较高，常结合葡萄糖等有机物的氧化分解、生物的呼吸等情景考查细胞呼吸的种类、过程、场所、物质变化和能量变化以及呼吸产物与生物种类的关系等相关内容，在高考中以选择题或非选择题的形式出现分值：2～10分考点一探究酵母菌细胞呼吸的方式及细胞呼吸的相关实验(见学生用书P58)1．实验原理答案变浑浊灰绿色2．实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。(2)检测CO2的产生，装置如图所示。答案NaOH溶液石灰水石灰水(3)检测酒精的产生：自B、D中各取2mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g__重铬酸钾__的浓硫酸溶液→3．实验现象条件澄清石灰水的变化试管的变化甲组__变浑浊快__无变化乙组__变浑浊慢__出现灰绿色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)在有氧条件下__产生CO2多而快__，在无氧条件下__产生酒精，还产生少量CO2__。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)探究酵母菌的呼吸方式时，可用溴麝香草酚蓝检测产生的CO2。(√)(2)探究酵母菌的呼吸方式的实验中，NaOH溶液的作用是排除空气中CO2的干扰。(√)(3)探究酵母菌的呼吸方式的实验中，A瓶为对照组，B瓶为实验组。(×)(4)重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生化学反应，溶液颜色由蓝变绿再变黄。(×)(5)B瓶放置一段时间再连澄清的石灰水，保证无O2环境。(√)2．下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是(C)A．二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等C．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D．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解析酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2，因此不能根据CO2的产生与否来判断细胞呼吸方式。3．如图为探究酵母菌细胞呼吸的实验装置，锥形瓶中装有正常生长的酵母菌及足量培养液，试管中装有溴麝香草酚蓝水溶液，从阀门通入的空气已去除CO2，实验过程中其他条件适宜。下列叙述错误的是(D)A．若打开阀门进行实验，探究温度对酵母菌有氧呼吸的影响，则通入锥形瓶的O2属于无关变量B．若关闭阀门进行实验，在酸性条件下，可用重铬酸钾溶液检测锥形瓶的培养液中是否有酒精产生C．若打开阀门，在不同温度下进行实验，试管中溶液颜色变化所需的时间越短，表明酵母菌在所处温度下的有氧呼吸越旺盛D．若关闭阀门，以乳酸菌替代酵母菌进行实验，试管中溶液颜色由蓝变绿再变黄解析乳酸菌进行无氧呼吸不产生二氧化碳，试管中溶液的颜色不会发生变化。一酵母菌细胞呼吸方式的探究1．NaOH溶液的作用是排除空气中CO2的干扰。2．A瓶先将葡萄糖液加热煮沸再冷却，加热以杀死其他微生物以及排除溶解O2，冷却防止杀死酵母菌。3．B瓶放置一段时间再连接澄清的石灰水，保证无O2环境。4．重铬酸钾检验酒精的方法可以检测酒驾。5．该实验是对比实验，不设对照组，均为实验组，是对照实验的一种特殊形式，相当于“相互对照”。6．实验中严格控制O2的有无和检测的CO2只来源于细胞呼吸是实验成功的关键。[例1]为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如下图中a～f所示装置，下列判断不合理的是(B)abcdefA．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸C．连接e→d→c→d，并从e侧通气，可验证酵母菌进行了有氧呼吸D．将f封口放置一段时间后，连接f→d，d中石灰水变浑浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸解析a装置液滴不动表明无气体体积变化，b装置液滴右移表明气体体积增加，酵母菌进行无氧呼吸时，只放出CO2，不需氧气，b装置中清水不具有吸收CO2功能，故气体体积增加，A项正确；a装置液滴左移说明消耗了O2，b装置液滴右移，说明消耗的O2体积小于释放CO2体积，表明既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，B项错误；e→d→c→d连通并从e侧通气可验证酵母菌进行了有氧呼吸(当第1个d瓶澄清，而第2个d瓶浑浊时)，C项正确；将f放置一段时间的目的是消耗掉封存的氧气，D项正确。二探究细胞呼吸方式及测定呼吸速率1．细胞呼吸速率的测定(1)实验装置(2)实验原理：组织细胞呼吸作用吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器内气体压强减小，刻度管内的水滴左移。单位时间内装置甲液滴左移的体积即表示呼吸速率。装置乙为对照。2．细胞呼吸类型的探究(1)实验装置装置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。(2)实验分析现象结论甲装置乙装置液滴左移液滴不动只进行有氧呼吸液滴不动液滴右移只进行无氧呼吸液滴左移液滴右移既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸3.注意事项(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。(2)对照组的设置：为防止气压、温度等物理因素(或非生物因素)所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。(3)若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。4．探究细胞呼吸过程场所的实验(一般是探究第二阶段的场所)常见方法是用离心的方法把动物细胞的细胞质基质和线粒体分开，分别加入丙酮酸，检测CO2的产生。[例2]不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常通过呼吸熵(RQ＝eq\f(释放的二氧化碳体积,消耗的氧气体积))推测生物用于有氧呼吸的能源物质。下图是测定发芽种子呼吸熵的两个装置。关闭活塞，在25℃下经20min后读出刻度管中着色液滴移动的距离。设装置1和装置2中着色液滴分别向左移动x和y(mm)。x和y值反映了容器内气体体积的减少量。请回答下列问题。(1)装置1中加入NaOH溶液的目的是__吸收二氧化碳__。(2)x代表__消耗氧气的体积__，y代表__消耗氧气和释放二氧化碳的体积之差__。(3)若测得x＝200mm，y＝30mm，则该发芽种子的呼吸熵是(4)若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ，则应将该装置放于何种条件下进行？__黑暗条件下__。原因是__避免幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用产生的气体量的变化__。(5)为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置。对照装置的容器和小瓶中应分别放入__死的发芽种子和蒸馏水__。设对照装置的目的是__用于校正装置1和装置2内因物理因素(或非生物因素)引起的气体体积变化__。(6)小琪同学在做这个实验时，将生理状态相同的发芽种子等量分装到两个装置中。假定其他操作步骤无误，她发现开始的一段时间内装置1中的着色液滴向左移动，而装置2中的着色液滴位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是__葡萄糖(糖类)__，理由是__以葡萄糖(糖类)为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气量等于释放的二氧化碳量__；若发现装置1和装置2中的着色液滴均向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是__富含氢的物质(或脂肪)__，理由是__富含氢的物质在被氧化分解时吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量__。解析(1)装置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是吸收发芽种子呼吸产生的二氧化碳。(2)装置1中细胞呼吸释放的二氧化碳被NaOH吸收，有氧呼吸消耗氧气，因此x代表细胞呼吸消耗的氧气的体积；装置2中无NaOH，细胞呼吸产生二氧化碳使瓶内气压升高，吸收氧气使瓶内气压下降，压力差使着色液滴移动，因此，着色液滴的移动的距离y代表消耗氧和释放二氧化碳的体积之差。(3)若测得x＝200mm，y＝30mm，则细胞呼吸产生的二氧化碳是200－30＝170mm，呼吸熵是170÷200＝0.85。(4)长出一片真叶的幼苗也可进行光合作用，光合作用会吸收二氧化碳释放氧气，会干扰呼吸作用引起的气体量变化，因此若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ值，应将该装置放于黑暗条件下进行。(5)为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置，对照组容器和小瓶中应分别放入死的发芽种子和蒸馏水，用于校正装置1、2因物理因素(或非生物因素)引起的气压变化。(6)由于以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气等于释放出的二氧化碳，所以装置1中的着色液滴向左移动，而装置2中的着色液滴位置却不发生改变，故可推测该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是葡萄糖。由于脂肪中碳氢百分比含量较高，吸收的氧气大于释放的二氧化碳，则装置1与装置2中的着色液滴均向左移动，故可推测该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是脂肪。[例1](经典高考题)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图。(1)向发酵瓶中加入5g酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于__________________；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，其目的是(2)第3天，取出少量发酵液，滴加含有__________的浓硫酸溶液来检测酒精。(3)检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量(＋)比预期低，我们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如__________。请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现；用“＋”表示酒精量，最高含量为“＋＋＋＋＋”)。(4)请对预测的结果进行分析，并得出结论。[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(1)考生没有理解实验原理，答案不准确－4(2)考生对知识识记模糊－2(3)考生实验设计能力不足，不能形成设计思路或实验语言组织能力差，实验过程表达不完整，对表格的设计不够清晰明了－4(4)考生实验分析能力不足，不能得出科学的实验结论－2[解析](1)通气阀①是进气口，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于酵母菌进行有氧呼吸，繁殖大量酵母菌以利于后期发酵；实验过程中，酵母菌进行酒精发酵产生CO2，装置内气压升高，通气阀②需要偶尔短时间打开，排出部分CO2保持装置内气压平衡。(2)重铬酸钾在酸性条件下与酒精发生颜色反应，用来鉴定有无酒精产生。(3)影响酵母菌发酵的因素除了菌种、淀粉酶解物、操作、发酵温度和pH外，还有发酵时间、发酵产物的浓度等，可以以酒精浓度为自变量设置实验进行探究，在表格设计中要注意对照原则、等量原则和单一变量原则。(4)根据实验探究结果可说明酒精浓度越小，越有利于酵母菌无氧呼吸的进行。[规范答题](除注明外，每空2分)(1)提供氧气使酵母菌大量繁殖排出产出的二氧化碳以维持装置气压稳定(2)重铬酸钾(3)酒精浓度实验设计：(6分)①取五只锥形瓶，标号为1、2、3、4、5，分别加入等量的酵母粉、葡萄糖培养液和缓冲液。②向锥形瓶中分别加入0、20mL、40mL、60mL、80mL的蒸馏水进行稀释，密封在相同的条件下培养相同的时间。③一段时间后测定溶液中的酒精的量。编号12345酒精含量＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋(4)溶液稀释倍数越高，产生的酒精的量越大，说明了酒精浓度越小，越有利于酵母菌无氧呼吸的进行。1．(经典高考题)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是(B)A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀aB．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通解析图中管口1为进气口，管口2为排气口，管口3可以检测液体中的成分，因此探究有氧条件下酵母菌的呼吸作用，应打开阀门a通入氧气；经管口3取样可以检测酒精产生情况，管口2可以与澄清石灰水相连以检测CO2产生情况。考点二细胞呼吸的过程及其影响因素和应用(见学生用书P61)一、有氧呼吸1．总反应方程式__C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量__。2．过程与场所答案细胞质基质C6H12O6丙酮酸＋[H]线粒体基质丙酮酸＋H2OCO2＋[H]线粒体内膜[H]＋O2H2O大量二、无氧呼吸1．场所：__细胞质基质__。2．过程(1)第一阶段：与有氧呼吸__第一阶段__完全相同。(2)第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成__酒精和二氧化碳__或转化成__乳酸__。3．反应式(1)产物为酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))__2C2H5OH＋2CO2＋少量能量__。(2)产物为乳酸：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))__2C3H6O3＋少量能量__。4．能量(1)只在__第一阶段__释放少量能量，生成少量ATP。(2)葡萄糖分子的大部分能量存留在__酒精或乳酸__中。三、细胞呼吸原理的应用1．伤口包扎。2．作物松土，有利于根的__有氧呼吸__。3．稻田排水，防止根进行__无氧呼吸__。4．传统发酵产品的生产。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)有氧呼吸只有在第三阶段才能产生ATP。(×)(2)有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中。(√)(3)呼吸作用产生的能量均以热能释放。(×)(4)细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的反应，只发生在细胞有氧时。(×)(5)无氧呼吸能产生ATP，但没有[H]的生成过程。(×)(6)无氧呼吸不需O2参与，该过程最终有[H]的积累。(×)(7)人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。(×)(8)及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害。(√)(9)无氧和零下低温环境有利于水果保鲜。(×)(10)破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧环境中。(×)2．下列关于细胞呼吸的叙述正确的是(B)A．种子萌发过程中细胞呼吸速率没有明显变化B．细胞中ATP/ADP的比值下降可促进细胞呼吸C．细胞呼吸过程中产生CO2的场所是线粒体基质D．检测CO2产生可判断乳酸菌是否进行细胞呼吸解析种子萌发过程中，由于代谢旺盛，细胞呼吸速率明显升高，A项错误；细胞中ATP/ADP的比值下降说明ATP正大量分解为ADP和Pi，由于ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡中，因此比值下降可促进细胞呼吸产生ATP，B项正确；细胞有氧呼吸产生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，C项错误；乳酸菌细胞呼吸不产生CO2，D项错误。3．下图表示细胞呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(D)A．①和②都具有双层生物膜B．①和②所含酶的种类相同C．②和③都能产生大量ATPD．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]解析①是细胞质基质，②是线粒体基质；①和②所进行的反应不同，催化的酶的种类不同；在线粒体基质进行有氧呼吸的第二阶段，产生的能量较少，③是线粒体内膜，进行有氧呼吸的第三阶段，产生的能量多。细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路来源去路有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸[H]葡萄糖和水葡萄糖与O2结合生成H2O还原丙酮酸ATP三个阶段都产生只在第一阶段产生用于各项生命活动一考查对有氧呼吸与无氧呼吸的过程理解1．有氧呼吸与无氧呼吸的比较类型有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要O2、酶和适宜的温度不需要O2，需要酶和适宜的温度反应场所第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内全过程都在细胞质基质中分解产物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸释放能量释放大量能量释放少量能量特点有机物彻底分解，能量完全释放有机物没有彻底分解，能量没完全释放相互联系实质都是分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要；第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同2.反应式分析(1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路(2)反应物和产物①CO2：CO2是第二阶段产生的，由丙酮酸和水反应生成，产生场所是线粒体基质。②O2：O2参与了第三阶段，和[H]结合生成水，反应场所是线粒体内膜。③水：有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段，生成物中的水产生于第三阶段。[例1](原创题)图1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。有一瓶含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2所示。请据图回答以下问题：(1)图1中催化反应②和④的酶分别位于__细胞质基质和线粒体基质__中，物质c为[H]。(2)图1中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为__酒精__，①③④过程可以为小麦提供更多能量，其中物质a、d分别是__丙酮酸、O2__。(3)图2中当氧浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相等，说明此时只进行__无氧__呼吸；当氧浓度为b时，产生CO2的量多于酒精的量，说明酵母菌还进行了有氧呼吸；当氧浓度为d时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行__有氧__呼吸。(4)图2当氧浓度为c时，产生6mol酒精的同时会产生6molCO2，需要消耗3mol葡萄糖，剩余的9molCO2来自有氧呼吸，需消耗__1.5__mol葡萄糖，因此有__2/3__的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵。解析(1)分析图解可知，图1中②表示无氧呼吸的第二阶段，④表示有氧呼吸的第二阶段，催化反应②和④的酶分别位于细胞质基质和线粒体基质中，物质c为[H]。(2)图1中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，即无氧呼吸中的酒精发酵，其中e为酒精，④过程为有氧呼吸的第二阶段，其中物质a为丙酮酸，物质d是O2。(3)图2中当氧浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相等，说明此时只进行无氧呼吸；当氧浓度为b时，产生CO2的量多于酒精的量，说明酵母菌还进行了有氧呼吸；当氧浓度为d时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸。(4)图2中当氧浓度为c时，产生6mol酒精的同时会产生6molCO2，需要消耗3mol葡萄糖，剩余的9molCO2来自有氧呼吸，根据有氧呼吸的反应式中葡萄糖∶二氧化碳＝1∶6的比例可知，有氧呼吸需消耗1.5mol葡萄糖，因此消耗的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵的占2/3。二细胞呼吸类型及相关计算1．判断细胞呼吸方式的三大依据2．有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精)的有关计算(1)消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数：无氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3(2)消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的CO2摩尔数：有氧呼吸需要的氧气∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1[例2]等量的酵母菌培养在甲乙两组浓度相同的葡萄糖溶液中，甲组进行有氧呼吸，乙组进行酒精发酵。若两组消耗了等量的葡萄糖，则下列叙述正确的是(D)A．甲组释放的CO2与乙组释放的CO2的比例为4∶1B．两组释放的能量相等C．若甲组消耗1mol葡萄糖，则可生成6molH2OD．两者共释放的CO2与消耗的O2的物质的量之比为4∶3解析甲组进行有氧呼吸，乙组进行无氧呼吸，二者消耗等量的葡萄糖，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2的比例为3：1；有氧呼吸释放的能量大于无氧呼吸；有氧呼吸消耗1mol葡萄糖可生成12molH2O；若都消耗1mol葡萄糖，二者释放CO2的总量为8mol，消耗O2的量为6mol，比例为4∶3。三影响细胞呼吸的因素1．外部因素因素影响机理曲线模型实践应用温度影响呼吸酶的活性：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，呼吸受抑制①低温下贮存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量氧气氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为0时只进行无氧呼吸；当O2浓度大于0小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸)适当降低氧气浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间CO2浓度增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度，可提高保鲜效果H2O在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间2.内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量)(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。[例3](2015·安徽卷)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)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__CO2__浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测__O2__浓度变化来计算呼吸速率。(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．__选取的果实成熟度应一致__；b．__每个温度条件下至少有3个平行重复实验__。解析(1)该实验测定蓝莓果实的CO2生成速率，即呼吸速率。与25℃相比，0.5℃时细胞呼吸相关酶的活性较低，故呼吸速率较低；由于果实进行细胞呼吸需消耗O2释放CO2，所以该密闭容器中CO2浓度越来越高，O2浓度越来越低，故该实验还可通过检测O2浓度变化来计算呼吸速率。(2)根据实验设计的单一变量原则，选取果实的成熟度应一致，避免无关变量对实验结果的影响；根据实验设计的重复性原则，为使实验结果更可靠，还应在每个温度条件下设置多个实验组进行平行重复实验。四细胞呼吸原理的应用细胞呼吸原理的应用主要体现在指导生产生活方面，其主要目的是根据人们的需要改变环境条件，从而改变呼吸作用强度。储存粮食、水果蔬菜时，要注意把握呼吸作用原理的应用。1．从氧气角度看，不能采用无氧的环境，不然会使有机物消耗得更多，因此常采用低氧环境，一般以释放二氧化碳最少的氧气浓度作为最适浓度。2．从湿度角度看，储存种子和储存水果蔬菜对外界湿度的要求不同，储存种子时要求种子和储存环境干燥，储存水果蔬菜时要求环境低湿。水果蔬菜如果在干燥环境中储存会影响其新鲜度。3．从温度角度看，一般种子的储存需要低温，水果蔬菜需要零上低温。综上所述，可以得出：储存种子需要低氧、低温、干燥的环境，储存水果蔬菜需要低氧、零上低温、低湿的环境，以减少有机物的消耗。[例4]细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析错误的是(A)A．选用透气性好的“创可贴”，是为保证人体细胞的有氧呼吸B．要及时给板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸C．稻田需要定期排水晒田，避免酒精在水稻根部大量积累而产生毒害作用D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量解析人体内，通过血液循环将氧气运输到组织液，组织细胞从组织液中吸收氧气来维持有氧呼吸。选用透气性好的“创可贴”，是为了给创口处提供有氧环境，抑制伤口处的厌氧型病菌的生存与繁殖。外界因素影响细胞呼吸类试题的提醒O2促进有氧呼吸、抑制无氧呼吸；温度影响呼吸酶的活性；水分主要通过自由水含量影响代谢过程。要学会在不同的情境中找出不同因素对细胞呼吸的影响。如中耕松土和防止水淹作物根系腐烂都是从O2影响植物根系有氧呼吸入手；晒干后保存作物种子是从自由水含量影响种子代谢入手；冷藏保鲜则是从温度影响酶的活性入手。[例1]某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图回答问题：(1)在12～24h，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是__________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是__________________，其产物是______________。(2)在第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会__________，主要原因是__________。(3)胚根长出后，萌发种子的__________呼吸速率明显升高。[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(1)考生没有理解曲线含义，准确进行图文转换，从而误判为有氧呼吸－2(2)考生对种子萌发过程不清楚－3[解析](1)由题干信息可知，该坐标曲线反映的是某豆科植物种子萌发过程中CO2释放速率和O2吸收速率的变化，分析曲线可知，在12～24h，O2吸收量变化不大，而CO2释放量急剧增加，可以推测此阶段以无氧呼吸为主。无氧呼吸的场所为细胞质基质，绝大多数植物细胞无氧呼吸的终产物为酒精和二氧化碳。(2)在种子萌发的过程中，胚根长出之前无光合作用的发生，故此阶段只进行呼吸作用，消耗有机物，而没有光合作用合成有机物，故干物质总量减少。(3)由曲线可知，胚根长出后，萌发种子O2吸收速率迅速增加，有氧呼吸速率明显升高。[规范答题](除注明外，每空1分)(1)无氧细胞质基质CO2和酒精(2分)(2)减少在此期间只有呼吸作用消耗有机物，没有光合作用合成有机物(2分)(3)有氧(2分)1．下列是影响呼吸速率的因素，据图判断下列说法错误的是(B)A．超过最适温度，呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制B．O2浓度为10%时适宜贮藏水果蔬菜C．适当提高CO2浓度利于贮藏水果和蔬菜D．种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重要因素解析由图甲可知，温度影响酶的活性，超过最适温度时，呼吸酶活性降低，细胞呼吸受抑制；由图乙可知，O2浓度为5%时，有氧呼吸较弱，无氧呼吸受到抑制，此时有机物消耗较少，适宜贮藏水果、蔬菜；由图丙可知，随CO2浓度升高，呼吸速率下降，故适当提高CO2浓度有利于贮藏水果和蔬菜；由图丁可知，含水量影响呼吸速率，随着含水量的增加，呼吸速率先上升后下降，故种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重要因素。细胞呼吸曲线的识别技巧(1)图中各点表示的生物学意义：Q点：不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸P点：耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸QP段(不包含Q、P点)：产生CO2量>耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸R点：产生CO2量最少⇒组织细胞呼吸作用最弱(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，同时保持零上低温条件。1．(2017·海南卷)下列有关植物细胞的呼吸作用的叙述，正确的是(C)A．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小B．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸C．适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗D．利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同解析分生组织细胞代谢旺盛，其呼吸速率通常比成熟组织细胞的大；植物细胞无氧呼吸产生乳酸时，细胞既不吸收O2也不放出CO2；利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同。2．(2014·天津卷)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是(D)A．过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行B．过程①产生的能量全部储存在ATP中C．过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2OD．过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同解析分析示意图，过程①为有氧呼吸，它发生的场所是细胞质基质和线粒体，②过程为光合作用或化能合成作用，它发生的场所是真核细胞的叶绿体、原核细胞的细胞质或进行化能合成作用的生物细胞中。过程①产生的能量一部分储存在ATP中，还有一部分以热能的形式散失；过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自CO2。有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生[H]，光合作用的光反应阶段也能产生[H]，但过程①产生的[H]用于还原O2，过程②产生的[H]用于还原C3化合物。3．(2016·上海卷)人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体，适合无氧呼吸、进行剧烈运动。白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有(D)①酒精②乳酸③CO2④H2O⑤ATPA．①③⑤ B．②④⑤C．①③④⑤ D．②③④⑤解析由题意可知，白肌细胞的呼吸方式有无氧呼吸和有氧呼吸两种，因此白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有CO2、H2O、ATP、乳酸。4．(福建卷)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。请回答：(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是__线粒体基质__，分析图中A、B、C三点，可知__A__点在单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有__减慢__作用，其中__30__mmol·L－1的KNO3溶液作用效果最好。(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的[H]和__ATP__减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明。__不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2__。解析(1)细胞有氧呼吸第二阶段生成CO2，发生在线粒体基质；由图示可知，A、B、C三点中，A点有氧呼吸速率最高，在单位时间内生成的[H]最多，单位时间内与氧结合的[H]最多。(2)据图可知，加KNO3溶液组与清水组对照，有氧呼吸速率在相同时间都高于清水组，说明KNO3溶液对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用，其中30mmol·L－1的KNO3溶液组有氧呼吸速率最高，作用效果最好。(3)淹水缺氧使叶绿素含量减少，使光反应因吸收光能减少而减弱，为暗反应提供的[H]和ATP减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，但不能改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标，因为根系细胞无氧呼吸也会产生CO2。课时达标第11讲(见课时达标P21)1．如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是(C)A．该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组B．若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则d瓶内的溶液会变黄C．可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率D．若c瓶和e瓶中溶液都变浑浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式解析该实验中甲、乙组互为对照，A项错误；d瓶酵母菌进行无氧呼吸，生成酒精，在酸性条件下重铬酸钾溶液与酒精反应变成灰绿色，而b瓶酵母菌进行有氧呼吸，不生成酒精，加入酸性重铬酸钾溶液无灰绿色出现，B项错误；酵母菌进行无氧呼吸和有氧呼吸都能产生CO2，但产生量不同，因此可以根据澄清石灰水的浑浊程度判断酵母菌的呼吸方式，D项错误。2．(2018·河南三门峡第一高级中学月考)在自然条件下，有关植物呼吸作用的叙述中不正确的是(A)A．有氧呼吸过程中葡萄糖在线粒体中氧化分解为CO2和H2OB．无氧呼吸只在第一阶段生成少量ATPC．大多数植物细胞无氧呼吸的产物是酒精和CO2D．葡萄糖是细胞呼吸最常利用的底物解析有氧呼吸过程的第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖分解为丙酮酸。3．下列关于人体细胞内“葡萄糖eq\o(→,\s\up7(①))丙酮酸eq\o(→,\s\up7(②))CO2”的过程，叙述正确的是(A)A．①过程在活细胞中均可进行B．①②过程是合成ATP所需能量的主要来源C．②过程可能产生ATP和[H]，也可能不产生ATP和[H]D．②过程产生的二氧化碳中的碳和氧全部来自丙酮酸解析①过程表示细胞呼吸(无氧呼吸和有氧呼吸)的第一阶段，所有活细胞均要进行细胞呼吸，A项正确；对人体细胞而言，①②过程表示有氧呼吸过程的第一、第二阶段，产生的能量少，有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，是合成ATP所需能量的主要来源，B项错误；人体细胞进行无氧呼吸的产物是乳酸，没有CO2，在人体细胞内②过程只能表示有氧呼吸的第二阶段，一定产生ATP和[H]，C项错误；在人体细胞内二氧化碳中的碳来自丙酮酸，氧来自丙酮酸和水，D项错误。4．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，细胞呼吸速率的变化曲线如图所示。下列叙述不正确的是(D)A．Ⅰ阶段根细胞的有氧呼吸速率下降B．Ⅱ阶段根细胞的无氧呼吸速率上升C．Ⅲ阶段曲线下降的主要原因与Ⅰ阶段不同D．细胞在a点的有氧呼吸强度小于b点解析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项正确；Ⅱ阶段随氧气浓度的进一步降低，对无氧呼吸的抑制作用减弱，细胞的无氧呼吸速率上升，B项正确；Ⅰ阶段曲线下降是由于氧气浓度降低，有氧呼吸速率降低和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具有毒害作用，二者下降的主要原因不同，C项正确；a点氧气浓度高于b点，有氧呼吸强度比b点大，D项错误。5．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如图所示。据图中信息推断错误的是(C)A．氧浓度为a时，酵母菌只进行无氧呼吸B．当氧浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的方式不同C．当氧浓度为c时，2/5的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵D．a、b、c、d不同氧浓度下，细胞都产生[H]和ATP解析由图中数据可知，当氧浓度为c时，有氧呼吸产生9molCO2，消耗1.5mol葡萄糖，无氧呼吸产生6molCO2，消耗3mol葡萄糖，2/3的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵。6．图甲是细胞呼吸示意图，图乙是某细胞器结构示意图。下列说法中正确的是(B)A．过程①②④均放出少量能量B．水参与过程④的反应，该过程发生在图乙中的b处C．人体细胞分解等量的葡萄糖，过程③释放的CO2量是过程④的1/3D．①⑤分别发生在图乙中的a、c处解析图甲中①④⑤代表有氧呼吸，①③和①②代表无氧呼吸；图乙代表线粒体，a为线粒体外膜，b为线粒体基质，c为线粒体内膜。②代表无氧呼吸第二阶段，不释放能量，A项错误；水参与有氧呼吸的第二阶段，即过程④，在线粒体基质中进行，B项正确；人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸(过程②)，不能进行过程③，C项错误；①发生在细胞质基质中，D项错误。7．如图是探究酵母菌呼吸作用类型的装置(底物为葡萄糖)，下面的现象中能够说明酵母菌进行无氧呼吸的是(D)A．装置1中的液滴左移B．装置1中的液滴右移C．装置2中的液滴左移D．装置2中的液滴右移解析能说明酵母菌进行无氧呼吸的现象是装置1中的液滴不动，装置2中的液滴右移。8．氧的浓度会影响细胞呼吸。在a、b、c、d条件下，底物是葡萄糖，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如图。则下列叙述中正确的是(D)A．a、b、c、d条件下，细胞呼吸的场所均为细胞质基质和线粒体B．a条件时，细