苏教2023一轮复习课件：3-4 细胞呼吸-能量的转化和利用(共75张PPT)

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第4讲细胞呼吸——能量的转化和利用

必修1分子与细胞

第三单元细胞代谢

一、细胞有氧呼吸是大多数生物获取能量的主要途径

1．细胞呼吸

(1)概念：细胞呼吸主要是指____、____和______等有机物在______内氧化分解为______________，同时__________并生成____的过程。

(2)特点：细胞呼吸是连续的代谢过程，由一系列________组成，其中每一步生化反应的顺利完成都需要________参与。

(3)类型：生物细胞呼吸包括细胞________和________两类。

糖类

脂质

蛋白质

活细胞

CO2或其他物质

释放出能量

ATP

生化反应

特定的酶

有氧呼吸

无氧呼吸

2．有氧呼吸

(1)概念：有氧呼吸是指在___的参与下，细胞内的______彻底氧化分解产生______________，同时释放能量，生成_________的过程。细胞有氧呼吸主要发生在______内。

(2)过程

①第一阶段：又称______过程。

a．场所：__________。

b．是否需要氧参与：______。

c．生化反应：C6H12O62______(C3H4O3)＋4_______(还原型辅酶I，______)＋少量能量。

氧

酶

有机物

二氧化碳和水

大量ATP

线粒体

糖酵解

细胞质基质

不需要

丙酮酸

[H]

NADH

②第二阶段：

a．场所：__________。

b．是否需要氧参与：________________。

c.生化反应：丙酮酸在______的催化下，先转化成__________，再形成______，______进一步分解。上述过程生成____，同时产生_________并释放________。部分__也参与了这一阶段的反应。

d．重要性：这一阶段把____、______和____等物质代谢联系起来，也是________的枢纽。

线粒体基质

不需要氧直接参与

多种酶

乙酰辅酶A

柠檬酸

柠檬酸

CO2

大量[H]

少量能量

水

糖类

蛋白质

脂肪

能量代谢

③第三阶段：

a．场所：__________。

b．是否需要氧参与：____。

c．生化反应：24[H]＋6O212H2O＋大量能量

(3)以葡萄糖为底物，细胞有氧呼吸的总反应式：

____________________________________________。

线粒体内膜

需要

二、细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量

1．概念

在__________的条件下，细胞通过___的催化作用，把葡萄糖等______分解为____(C2H5OH)和CO2或分解为____(C3H6O3)等物质，同时释放____能量的过程，被称为无氧呼吸。

2．场所

__________。

3．以葡萄糖为底物，则细胞无氧呼吸总反应式

(1)________________________________________________。

(2)________________________________________。

无氧或缺氧

酶

有机物

乙醇

乳酸

较少

细胞质基质

1．没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。()

提示：原核细胞没有线粒体也能进行有氧呼吸。

2．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。()

提示：在线粒体中参与氧化分解的是丙酮酸。

3．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。()

提示：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。

×

×

×

4．同有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少。()

提示：无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量。

5．无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。()

提示：无氧呼吸第二阶段消耗[H]，[H]被用于还原丙酮酸。

6．人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。()

7．细胞呼吸是细胞代谢的枢纽。()

×

×

√

√

1．_________是辅酶A的乙酰化形式。糖、脂肪、蛋白质三大营养物质经过分解代谢都先生成__________，故__________是三大营养物质分解代谢的最终共同途径。(必修1P95“知识链接”)

乙酰辅酶A

乙酰辅酶A

柠檬酸循环

2．1mol葡萄糖经有氧呼吸彻底氧化分解能释放2870kJ的能量，而1mol葡萄糖分解生成乳酸，只释放196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量储存在ATP中。据此分析在进行无氧呼吸的过程中，葡萄糖中的能量的主要去向和葡萄糖彻底氧化分解释放的能量的主要去向是什么？(必修1P97“积极思维”)

提示：无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中；而彻底氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失了。

1．线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上的特点与功能相适应表现在：_________________________________________________________________________________________________。

提示：(1)线粒体有内、外两层膜，内膜向内腔折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积；(2)线粒体的内膜上和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶

2．同一植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，其内部原因最可能是__________________________________________________________________________________________________________。

提示：同一植株的底部叶片衰老，酶活性降低

1．有氧呼吸和无氧呼吸的比较

项目有氧呼吸无氧呼吸

不同点条件需氧无氧

场所细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段)细胞质基质

分解程度葡萄糖被彻底分解葡萄糖分解不彻底

产物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2

能量释放大量少量

项目有氧呼吸无氧呼吸

相同点反应条件需酶和适宜温度本质氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同意义为生物体的各项生命活动提供能量(2)相关物质间量的比例关系

①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。

②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。

③有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量之比为有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。

④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量之比为无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。

1．有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都不在线粒体中进行。

(1)结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体的事实，想一想，地球早期的单细胞生物的细胞呼吸方式是什么？细胞呼吸的两种类型的进化过程如何？

提示：地球的早期大气中没有氧气，原核细胞中没有线粒体，可以推测：在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。进而推测，地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。

(2)人体主要进行有氧呼吸，但骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，从进化和适应的角度来看，说明了什么问题？

提示：体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记。人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。

2．某同学做了如下实验：取A、B两支试管。在A管中加入煮熟的蚕豆子叶，B管中加入发芽的蚕豆子叶。在两管中分别加入甲烯蓝溶液(注：甲烯蓝氧化态为蓝色，接受氢后为无色)，一段时间后倒出溶液，两管中的子叶都呈蓝色，然后，两管分别加水淹没子叶、抽气、在水面上覆盖适量石蜡油，37℃保温一段时间后，发现A管中的子叶不变色，B管中的子叶蓝色变浅。请思考分析：

(1)B管中子叶蓝色变浅的原因是什么？

(2)A管子叶为什么不变色？实验中设置A管的目的是什么？

提示：(1)B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的[H]能使甲烯蓝还原。

(2)A管中子叶细胞的酶失活，无呼吸作用。实验中设置A管的目的是作对照实验。

考向1考查细胞呼吸的方式和过程

1．(2022·江苏如皋中学三模)下图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、AOX、UQ表示在真核细胞中有氧呼吸的第三阶段参与电子传递的蛋白质复合体或脂溶性物质复合体。其中H＋通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输，建立膜质子(H＋)势差，驱动ATP合成酶和UCP发挥作用使膜两侧的质子(H＋)势差转变成其他形式的能量。假设只要电子最终能传到H2O中，释放的总能量不变。相关叙述正确的是()

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A．图示的膜结构为线粒体内膜，上侧为线粒体基质

B．H＋通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的运输维持膜两侧H＋浓度的平衡

C．ATP合成酶还广泛分布于叶绿体内膜上

D．释放的总能量大部分以热能散失，少部分合成ATP

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1

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D[有氧呼吸第二阶段有机物的进一步分解发生在线粒体基质，第三阶段反应发生在线粒体内膜上，形成水的过程为有氧呼吸的第三阶段，据此可判断图示的膜结构为线粒体内膜，下侧为线粒体基质，A错误；H＋通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输维持膜两侧的H＋浓度差，B错误；叶绿体内膜不合成ATP，因此没有ATP合成酶，C错误；图示为有氧呼吸第三阶段的反应，有氧呼吸第三阶段释放的能量大部分以热能散失，少部分合成ATP，D正确。故选D。]

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2．(2022·江苏兴化中学高三阶段练习)如图为某多细胞动物在严重缺氧的环境中部分细胞代谢过程示意图，下列有关叙述正确的是

()

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A．在图示两细胞中，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失

B．该动物无氧呼吸的产物包括乳酸、乙醇和二氧化碳

C．若细胞有氧呼吸消耗等量O2，底物分别为脂肪和糖类，则消耗脂肪的量大于糖类

D．过程①和②均能产生少量[H]，但过程②不释放能量

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B[在图示两细胞中，葡萄糖是通过无氧呼吸被分解的，细胞在无氧呼吸过程中释放少量能量，葡萄糖中的大部分能量留在乙醇或乳酸中，A错误；由图可推知，该动物神经细胞无氧呼吸的产物是乳酸，肌细胞无氧呼吸的产物是乙醇和二氧化碳，B正确；与等质量的糖类相比，等质量的脂肪含更多的氢，故等质量的脂肪通过有氧呼吸被彻底氧化分解时消耗的O2更多，所以若细胞有氧呼吸消耗等量O2，底物分别为脂肪和糖类，则消耗脂肪的量应小于糖类，C错误；过程①表示的无氧呼吸的第一阶段产生少量的[H]并释放少量能量，过程②所示的无氧呼吸的第二阶段不产生[H]、不释放能量，D错误。故选B。]

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细胞呼吸的场所与过程的四点提醒

(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但需氧型原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸。

(2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。

(3)细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。

(4)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸，人体无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。

考向2有氧呼吸和无氧呼吸的综合分析

3．(2022·江苏连云港模拟预测)健身操已成为当下一项群众性体育活动，深受广大市民喜爱。下列说法正确的是()

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A．跳操过程中体内只进行①和②过程

B．剧烈跳操后，大腿肌肉酸痛，是因为体内进行了①和③

C．跳操前后血压能保持相对稳定，其调节中枢位于下丘脑

D．跳操过程中汗腺分泌增加，垂体细胞合成分泌的抗利尿激素的量增加

B[跳操过程中体内进行有氧呼吸和无氧呼吸，所以能进行①、②和③过程，A错误；人无氧呼吸产乳酸，剧烈跳操后，大腿肌肉酸痛，是因为体内进行了①和③产生乳酸引起的，B正确；跳操前后血压能保持相对稳定，其调节中枢位于脑干，C错误；跳操过程中汗腺分泌增加，由下丘脑合成、垂体细胞释放的抗利尿激素的量增加，D错误。故选B。]

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4．(2022·广东惠州高三阶段练习)下图是动物细胞进行呼吸作用过程的示意图，①～③代表场所，甲～丙代表有关物质。下列分析正确的是()

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1

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A．甲物质转化成CO2和乙物质，还需要H2O的参与及相关酶的催化

B．甲、乙、丙分别表示[H]、丙酮酸和乳酸

C．场所①、②、③分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质

D．细胞呼吸时，①、②、③处的反应均伴随着大量ATP的产生

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A[丙酮酸转化成CO2和[H]，还需要H2O的参与及相关酶的催化，A正确；甲表示丙酮酸，乙表示[H]，丙表示乳酸，B错误；由图可知，①是细胞质基质，②是线粒体基质，③是线粒体内膜，C错误；只有③处的反应伴随着大量ATP的产生，①、②处为少量，D错误。故选A。]

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2

判断细胞呼吸方式的三大依据

考向3结合信息考查细胞呼吸的过程

5．(2022·江苏徐州第七中学模拟预测)越野滑雪是一种长距离雪上项目，运动员在比赛过程中，会经历有氧阶段、混氧阶段和无氧阶段。如图为体内血液中乳酸含量与氧气消耗速率的变化，下列叙述正确的是()

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A．a强度下运动员进行的是混氧阶段

B．b强度下供能方式仍以有氧呼吸为主

C．仅c运动强度时O2消耗量与CO2产生量相等

D．高强度运动产生的乳酸可直接通过肾脏排出

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B[a组中乳酸含量是血液中乳酸正常值，因此a强度下的运动属于马拉松运动员的有氧阶段，A错误；b强度下乳酸增多，氧气消耗速率也增大，供能方式仍然是有氧呼吸消耗葡萄糖为主，B正确；由于人体细胞无氧呼吸不产生CO2，只有有氧呼吸才能产生CO2，因此任何时刻肌肉细胞O2的消耗量都会与CO2的产生量相等，C错误；若运动强度长时间超过c运动强度，大量乳酸和碳酸氢钠反应生成乳酸钠，乳酸钠通过肾脏排出体外，D错误。故选B。]

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6．(2022·广东珠海实验中学高三阶段练习)研究发现，金鱼具有一些与人体不同的细胞呼吸方式(如图)。下列叙述错误的是()

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2

A．金鱼的乳酸转化机制可使其在缺氧环境中生存一段时间

B．图中途径④和途径③不会出现在人体肌细胞中

C．物质X产生的场所是细胞质基质，与其一起产生的还有[H]和ATP

D．图中②、③和⑤过程产生的少量ATP可为金鱼细胞代谢供能

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D[在缺氧环境中，金鱼肌细胞将乳酸转化成乙醇，可以防止细胞生活的环境的pH降低而引起酸中毒，以维持细胞正常的代谢，A正确；在人体内不会将乳酸转化为乙醇，所以图中途径④和途径③不会出现在人体肌细胞中，B正确；物质X是呼吸第一阶段产生的丙酮酸，产生的场所是细胞质基质，与其一起产生的还有[H]和ATP，C正确；图中③和⑤为无氧呼吸的第二阶段，不产生ATP，D错误。故选D。]

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探究酵母菌的呼吸方式

1．实验原理

变混浊

溴麝香草酚蓝

2．实验步骤

(1)配制酵母菌培养液：酵母菌＋质量分数为5%的______溶液，分别装入A、B两锥形瓶中。

(2)设计对比实验

葡萄糖

①甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是_________________。

②乙组中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是__________________。

③CO2检测：观察两组装置中澄清石灰水的变化。

④酒精检测：取A、B瓶中滤液各2mL分别注入两支干净的试管中，向两试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，并轻轻振荡，使它们混合均匀，观察试管中溶液的颜色变化。

去除空气中的CO2

耗尽瓶中原有的氧气

(3)实验现象

条件澄清石灰水的变化两试管的变化

甲组________无变化

乙组________出现绿色

变混浊快

变混浊慢

(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_______________，在无氧条件下___________________________。

产生CO2多而快

产生酒精，还产

生少量的CO2

1．在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。()

提示：应该是由橙色变成绿色。

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检测。()

3．在探究酵母菌的呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。()

提示：应各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支试管中，再加酸性的重铬酸钾溶液检测。

4．在探究酵母菌的呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的变混浊快慢判断细胞呼吸的方式。()

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√

×

√

1．在检测酒精的实验中，要将酵母菌培养时间适当延长，原因是什么？(必修1P96“走进实验室”)

提示：因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。

2．探究酵母菌呼吸方式的实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有：________________(填序号)。(必修1P96“走进实验室”)

①探究酵母菌的呼吸方式；②鲁宾和卡门的同位素标记法实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验；④比较过氧化氢在不同条件下的分解。

提示：①②③

1．在细胞呼吸实验中，如果实验材料为绿色植物，实验装置应怎样处理？目的是什么？______________________________________________________________________________________________。

提示：实验装置应遮光(黑暗)处理。目的是排除光合作用的影响

2．在测定细胞呼吸实验中，如果实验材料是植物的种子，常对实验装置和种子进行消毒处理，目的是_________________________________________________________________________________。

提示：排除微生物的呼吸作用对实验结果的影响

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，刻度管内的有色液滴左移。单位时间内有色液滴左移的体积即表示呼吸速率。

(3)误差的校正

为排除温度、气压等无关变量的干扰，可设置对照装置。对照装置与上述装置相比，不同点是用等量的死亡的种子代替萌发的小麦种子，其余均相同。

2．细胞呼吸方式的实验探究

(1)实验装置(以萌发种子为例)

(2)实验原理

①装置一中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2，着色液滴移动的距离代表发芽种子细胞呼吸吸收O2的量。

②装置二中着色液滴移动的距离代表植物细胞呼吸产生CO2的量与吸收O2量的差值。

(3)实验现象和结论

实验现象结论

装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产生乳酸的无氧呼吸

不动右移只进行产生乙醇的无氧呼吸

左移右移进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸

左移不动进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸

下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。

(1)本实验的自变量是什么？石蜡(油)的作用是什么？空气泵进入乙的空气有什么要求？

(2)实验的因变量是什么？检测的结果是什么？

(3)实验的无关变量有哪些？

提示：(1)自变量是氧气的有无。石蜡(油)的作用是将液体与空气隔绝。空气泵进入乙的空气应除去CO2。

(2)实验的因变量是乙、丙中产生CO2的多少。检测的结果是甲中石灰水变混浊快，乙中石灰水变混浊慢。

(3)实验的无关变量有酵母菌和葡萄糖溶液、温度等环境因素。

考向1探究酵母菌细胞的呼吸方式

1．(2022·江苏扬州中学高三阶段练习)研究发现秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。如图为生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸的实验装置。下列叙述不合理的是()

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A．培养刚开始时向甲瓶中加入重铬酸钾就可以检测到乙醇生成

B．乙瓶的溶液由蓝色变为黄绿色，表明酵母菌已产生了CO2

C．图中的溴麝香草酚蓝溶液可以用澄清石灰水代替

D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量

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A[酵母菌无氧呼吸的产物是乙醇和CO2。检测乙醇的方法是：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。培养刚开始时甲瓶中还有氧气存在，故直接向甲瓶中加入重铬酸钾不能检测到乙醇生成，A错误；检测CO2的方法是：CO2可以使澄清石灰水变混浊，也可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为黄绿色，B、C正确；乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量一定，因此实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。故选A。]

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2．(2022·湖南师大附中三模)某实验小组为探究酵母菌的呼吸方式，做了如图两组实验：用注射器A缓慢吸入25mL酵母菌葡萄糖培养液，倒置，排尽注射器中的气体，再吸入25mL无菌氧气，密封；用注射器B缓慢吸入25mL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，以下说法错误的是()

A．当观察到注射器A中的气体体积大于25mL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色变为黄绿色

D．当注射器A、B中的气体体积均为25mL时，两注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量相同

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D[若酵母菌只进行有氧呼吸，气体体积不变，而注射器A中的气体体积大于25mL，说明酵母菌开始进行无氧呼吸，A正确；注射器B中酵母菌无氧呼吸产生了乙醇，乙醇可以与酸性重铬酸钾反应，使颜色由橙色变为绿色，B正确；注射器A中的气体为二氧化碳，将其通入溴麝香草酚蓝水溶液中，颜色会由蓝色变为黄绿色，C正确；当注射器A、B中的气体体积均为25mL时，注射器A中酵母菌只进行有氧呼吸，消耗的葡萄糖的量不确定，注射器B中酵母菌全部进行无氧呼吸，所以两注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量无法比较，D错误。故选D。]

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考向2考查探究细胞呼吸方式的拓展实验

3．(2022·江苏高邮第一中学高三开学考试)某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图的实验装置(不考虑其他因素的影响)。以下说法错误的是()

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A．甲装置有色液滴不动，乙装置中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸

B．甲装置有色液滴左移，说明酵母菌只进行有氧呼吸

C．甲装置有色液滴左移，乙装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸

D．乙装置有色液滴右移，说明酵母菌中一定存在无氧呼吸

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B[因为甲装置中有NaOH溶液，所以该装置中酵母菌产生的二氧化碳全部被吸收，液滴的移动表示氧气的消耗量，有色液滴不动说明没有氧气的消耗，没有进行有氧呼吸，若乙装置中液滴右移，说明进行了无氧呼吸，A正确；只要甲装置中的酵母菌进行有氧呼吸，则其中的氧气含量会减少，有色液滴一定左移，因此甲装置有色液滴左移，说明酵母菌进行了有氧呼吸，但不能说明没有进行无氧呼吸，B错误；乙装置中有清水，清水既不吸收气体也不释放气体，

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所以如果有色液滴不动，说明其中的酵母菌吸收的氧气体积和消耗的二氧化碳体积相等，甲装置有色液滴左移，说明消耗了氧气，即酵母菌只