高三一轮教案生物（人教版）第三单元第11课时细胞呼吸的原理和应用

第11课时细胞呼吸的原理和应用课标要求说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。考情分析1.探究酵母菌细胞呼吸的方式2022·重庆·T·福建·T72021·广东·T92.细胞呼吸的方式与过程2024·重庆·T72024·江苏·T62024·贵州·T·安徽·T32024·甘肃·T32024·广东·T52023·全国乙·T32023·山东·T42023·重庆·T·广东·T72023·湖北·T62022·北京·T32022·山东·T42022·江苏·T·全国甲·T42022·广东·T102022·山东·T·河北·T42021·重庆·T·全国甲·T22021·福建·T92021·河北·T42020·全国Ⅰ·T22020·山东·T23.细胞呼吸的影响因素及其应用2024·江西·T·山东·T·山东·T·北京·T22022·海南·T·湖北·T·湖南·T·河北·T14考点一探究酵母菌细胞呼吸的方式1．实验原理2．实验思路——对比实验[提醒]对比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：①探究酵母菌细胞呼吸的方式；②鲁宾和卡门的同位素示踪法实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验；④探究温度(pH)对酶活性的影响。3．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产生量的装置如图所示。(3)检测酒精的产生[提醒]由于葡萄糖也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溶液中的葡萄糖。4．实验现象条件澄清石灰水的变化/出现变化的快慢溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液甲组(有氧)变浑浊程度高/快无变化乙组(无氧)变浑浊程度低/慢出现灰绿色5.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)在有氧条件下产生大量CO2，在无氧条件下产生酒精和CO2。(1)无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖(2021·山东，12A)(√)(2)酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2(2021·全国甲，2D)(√)(3)为检测酒精生成，应向无氧组的酵母菌培养液中加入重铬酸钾(×)提示检测酒精的生成，应取酵母菌培养液的滤液2mL注入到试管中，再向试管中加入0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液的颜色变化。(4)酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体(2022·河北，4A)(×)提示能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是CO2，酵母菌无氧呼吸可产生CO2。(5)通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色(2022·河北，4D)(×)提示通气培养时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色。考向一探究酵母菌细胞呼吸的方式1．(2024·河南大学附中检测)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．氧气的有无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解析酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的无关变量，A错误；氧气的有无是本实验的自变量，B错误；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放的能量多，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。2．(2024·淮安马坝高级中学检测)某同学连通橡皮球(或气泵)让少量空气间歇性地依次通过如图装置中的3个锥形瓶。下列相关叙述正确的是()A．若增加橡皮球(或气泵)的通气量，澄清石灰水变浑浊的速率一定会加快B．在瓶A中的培养液加入酸性重铬酸钾溶液后需要水浴加热才会产生灰绿色C．酒精检测前，需要延长酵母菌的培养时间以排除葡萄糖对实验结果的影响D．将瓶A置于微型振荡器上培养可以提高瓶内酵母菌细胞产生酒精的速率答案C解析若增加橡皮球(或气泵)的通气量，即增大了进入装置中的氧气量，不一定能增大酵母菌有氧呼吸作用强度，一种可能是酵母菌呼吸强度已达到最大，增大氧气量对其无影响；另一种可能是在反应的末期，葡萄糖消耗殆尽，二氧化碳产生速率不再变化，A错误。酒精与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，变成灰绿色，不需要进行水浴加热，B错误。由于葡萄糖也可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溶液中的葡萄糖，C正确。将瓶A置于微型振荡器上培养，是为了让瓶中的氧气充分溶解在酵母菌培养液中，氧气的存在会抑制无氧呼吸，从而降低酵母菌细胞产生酒精的速率，D错误。考点二细胞呼吸的方式与过程1．有氧呼吸(1)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。(2)过程[教材隐性知识]源于必修1P93“相关信息”：细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)的简化表示方法。(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)(4)能量的去路与特点①释放：葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。②特点：在温和的条件下进行，能量逐步释放，彻底氧化分解。[思维训练]就线粒体的起源，科学家提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。结合真核细胞有氧呼吸的场所，可以判断需氧细菌有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。2．无氧呼吸(1)概念：无氧呼吸是指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。(2)过程(3)不同生物无氧呼吸产物类型及原因(4)无氧呼吸过程中能量的去路①大部分储存在酒精或乳酸中。②释放的能量中大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。[归纳提升](1)无氧呼吸在能量供应中的意义①生物在缺氧环境下，可以通过无氧呼吸释放少量能量维持生命活动。②无氧呼吸产生ATP的速度非常快，可以使肌肉在短暂的剧烈活动期间获得所需能量。(2)长时间无氧呼吸对植物的危害①无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞中的蛋白质变性。②利用葡萄糖进行无氧呼吸释放的能量很少，植物要维持正常的生命活动就要消耗更多的有机物。3．无氧呼吸与有氧呼吸的比较项目有氧呼吸无氧呼吸区别场所细胞质基质和线粒体细胞质基质条件氧气，多种酶无氧气，多种酶物质变化葡萄糖彻底氧化分解，生成CO2和H2O葡萄糖分解不彻底，生成乳酸或酒精和CO2能量变化释放大量能量，产生大量ATP释放少量能量，产生少量ATP特点受O2和温度等因素的影响有氧气存在时，无氧呼吸受抑制联系二者第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行；本质都是氧化分解有机物、释放能量，产生ATP[归纳提升]细胞呼吸方式的判断4．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。5．细胞呼吸的生物学意义(1)提供了生物体生命活动所需的大部分能量。(2)是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(1)种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量(2022·河北，4B)(√)(2)有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中(2022·河北，4C)(×)提示有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜。(3)葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量(2021·福建，9A)(×)提示线粒体不能直接利用葡萄糖。(4)油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气(2021·湖南，12C)(√)(5)马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP(2019·全国Ⅱ，2C)(×)提示无氧呼吸在第一个阶段会产生少量的ATP。(6)癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP(2020·山东，2B)(×)提示无氧呼吸第二个阶段不产生ATP。细胞呼吸的过程分析1．辨析“NADH”和“NAD＋”生物利用的能量来自糖类等有机物中的化学能，细胞需通过有机物的逐步氧化分解，将有机物中的能量一部分储存在ATP中，成为细胞能直接利用的能量形式。有机物的氧化是逐步脱氢和失电子的过程。NAD＋(填“NADH”或“NAD＋”)是电子和氢离子的载体，能够与糖氧化过程中脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH(填“NADH”或“NAD＋”)。2．有氧呼吸的第三阶段：NADH在酶的催化作用下释放电子和H＋，电子被镶嵌在内膜上的特殊蛋白质捕获和传递，O2为最终的电子受体，生成H2O。请据图分析ATP生成的过程是什么？提示内膜上特殊蛋白质利用电子给予的能量将H＋泵出，构建H＋浓度梯度，H＋通过线粒体内膜上的ATP合成酶顺浓度梯度进入线粒体基质，推动ATP合成。3．无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应的原因(据图分析)：由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗，当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸的第一阶段就会停止，ATP的合成也会停止。因此需要NADH转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸不能运出细胞，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多，丙酮酸不能运出细胞)考向二有氧呼吸的过程分析3．(2024·重庆，7)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在题图所示代谢过程。其中，PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物，进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力，若环境中存在乳酸，PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是()A．图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧B．图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜C．肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力D．葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]答案D解析由图可知，图中三羧酸循环的代谢反应无直接需氧环节，A错误；草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体基质，B错误；由题意可知，若环境中存在乳酸，PC酶的活性会被抑制，而增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力，肿瘤细胞无氧呼吸会增加细胞中乳酸含量，从而抑制PC酶活性，减弱细胞毒性T细胞的杀伤能力，C错误；葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]，分别是有氧呼吸第一阶段及图示中的4步，D正确。4．(2024·黄冈二模)细胞呼吸过程中形成的NADH等物质通过电子传递系统将电子传递给氧生成水，并偶联ATP合成的过程称为氧化磷酸化，如图为细胞呼吸过程中电子传递和氧化磷酸化过程。已知人体棕色脂肪细胞线粒体内膜上有一种特殊通道蛋白UCP，可与ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H＋回收到线粒体基质。下列说法不正确的是()A．膜间隙高浓度的H＋全部来自有机物的分解B．NADH中的能量可通过H＋的电化学势能转移到ATP中C．蛋白质复合体运输H＋和ATP合成酶运输H＋的方式分别为主动运输和协助扩散D．寒冷条件下棕色脂肪细胞被激活时，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能所占比例明显增大答案A解析膜间隙高浓度的H＋来自有氧呼吸第一阶段和第二阶段，即来自有机物和水，A错误；图中NADH中H＋和电子被电子传递系统所接受，使得膜间隙的H＋浓度升高，在线粒体内膜两侧形成一个质子跨膜梯度，NADH中的能量变为H＋电化学势能，再通过H＋向线粒体基质运输变为ATP中的能量，B正确；蛋白质复合体运输H＋是逆浓度梯度的，因此其运输方式是主动运输，ATP合成酶运输H＋是顺浓度梯度的，因此其运输方式是协助扩散，C正确；棕色脂肪细胞被激活时，通过UCP转运降低了线粒体内膜两侧的H＋电化学势能，有氧呼吸不能合成ATP，能量以热能形式散失所占比例明显增大，D正确。考向三无氧呼吸的过程5．(2024·甘肃，3)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是()A．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足B．根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足C．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加答案B解析根系吸收的养分主要是矿质元素，主要通过主动运输吸收，需要消耗能量，因此浇水过多使根系呼吸产生的能量减少，会使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分的方式是协助扩散和自由扩散，均不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根系细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根系细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精等有害物质，D正确。6.(2023·全国乙，3)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．在时间a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答案C解析植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有CO2释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，植物根细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，A正确；a时间之前，根细胞无CO2产生，a～b时间内，根细胞CO2释放速率逐渐升高，存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程，是植物通过呼吸途径的改变来适应缺氧环境的体现，B正确；无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，C错误；酒精的跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。考向四细胞呼吸的意义7．(2022·江苏，15改编)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述不正确的是()A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系C．乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位D．物质氧化时释放的能量部分储存于ATP，部分以热能形式释放答案A解析由题图分析可知，三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2，但不消耗O2，呼吸链会消耗O2，A错误；由题图分析可知，代谢中间物(如丙酮酸、乙酰CoA等)将物质的分解代谢与合成代谢相互联系，B正确；由题图分析可知，丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白质、糖类、脂质、核酸的代谢相互联系在一起，具有重要地位，C正确。8．(2023·湖北，6)为探究环境污染物A对斑马鱼生理的影响，研究者用不同浓度的污染物A溶液处理斑马鱼，实验结果如表。据结果分析，下列叙述正确的是()指标A物质浓度(μg·L－1)01050100①肝脏糖原含量(mg·g－1)25.0±0.612.1±0.712.0±0.711.1±0.2②肝脏丙酮酸含量(nmol·g－1)23.6±0.717.5±0.215.7±0.28.8±0.4③血液中胰高血糖素含量(mIU·mgprot－1)43.6±1.787.2±1.8109.1±3.0120.0±2.1A.由②可知机体无氧呼吸减慢，有氧呼吸加快B．由①可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率加快C．①②表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖D．③表明机体生成的葡萄糖增多，血糖浓度持续升高答案D解析有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸的第一阶段都产生丙酮酸，故无法判断有氧呼吸和无氧呼吸的快慢，A错误；由①可知，随着A物质浓度增大，肝脏糖原含量逐渐减少，葡萄糖转化为糖原的速率减慢，B错误；①中肝脏糖原含量减少，②中丙酮酸含量减少，表明细胞呼吸减弱，葡萄糖分解为丙酮酸减少，C错误；③血液中胰高血糖素含量增多，通过增加肝糖原分解等使血糖浓度持续升高，D正确。考点三影响细胞呼吸的因素及其应用1．影响细胞呼吸的主要外部因素及其应用因素原理曲线应用温度主要影响酶活性①零上低温储藏水果、蔬菜，减少有机物消耗；②温室栽培中增大昼夜温差，增加有机物积累O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸有抑制作用①稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止烂根、死亡；②作物栽培中进行中耕松土；③无氧发酵过程需要严格控制无氧环境等CO2浓度CO2是细胞呼吸的产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行对蔬菜、水果进行保鲜时，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗水水作为有氧呼吸的原料，自由水含量较高时细胞呼吸旺盛①粮食储藏要求干燥，减少有机物消耗；②干种子萌发前进行浸泡处理2.影响细胞呼吸的内在因素主要为细胞呼吸酶的数量；另外，ATP浓度可影响有氧呼吸第三阶段的酶活性，ATP浓度高会降低细胞呼吸速率。(1)干燥条件下种子不萌发，主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活(2022·海南·10C)(×)提示干燥条件下种子不萌发，主要是因为种子中缺水，特别是缺少自由水，导致细胞代谢强度非常弱，细胞呼吸产生的能量非常少，不能满足与种子萌发有关的生命活动对能量的需求。(2)农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长(2021·湖南·12B)(×)提示种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长。(3)低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利(2023·湖南·5C)(×)提示低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上低温。考向五细胞呼吸的影响因素及其应用9．(2025·宜荆月考)某植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法错误的是()A．甲、乙曲线分别表示CO2释放量和O2吸收量B．O2浓度由0到b的过程中，无氧呼吸释放CO2的速率逐渐降低C．O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加D．O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小答案D解析据图可知，O2浓度为a时，气体交换相对值CO2为0.6，O2为0.3，其中，CO2有0.3是有氧呼吸产生，0.3是无氧呼吸产生。按有氧呼吸中C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6，无氧呼吸C6H12O6∶CO2＝1∶2，算得C6H12O6(葡萄糖)的相对消耗量为0.05＋0.15＝0.2。而无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对值为0.7，算得C6H12O6的相对消耗量约为0.117，明显比a点时低，所以a点时葡萄糖的消耗速率不是最小，D错误。10．(2025·湖北多校联考)科研人员为探究温度、O2浓度对采收后苹果储藏的影响，进行了相关实验，结果如图所示。下列叙述正确的是()A．据图分析，苹果储藏的适宜条件是低温和无氧B．5%O2浓度条件下，苹果细胞产生CO2的场所为细胞质基质C．20%～30%O2浓度范围内，影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度D．在O2充足的条件下，O2参与反应的场所是细胞质基质和线粒体内膜答案C解析据图分析可知，苹果储藏的适宜条件是低温和低氧，A错误；5%O2浓度条件下，苹果细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，产生CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质，B错误；20%～30%O2浓度范围内，不同温度条件下CO2的相对生成量达到相对稳定且各不相同，此时影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度，C正确；在O2充足的条件下，苹果细胞进行有氧呼吸，O2参与反应的场所是线粒体内膜，D错误。考向六种子萌发过程中细胞呼吸的变化分析11．(2024·山东，16改编)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法不正确的是()A．p点为种皮被突破的时间点B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多答案C解析由图可知，p点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确；Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线(1)在种子萌发的第Ⅰ阶段，由于吸水，呼吸速率上升。(2)在种子萌发的第Ⅱ阶段，细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多，说明在此期间主要进行无氧呼吸。一、过教材1．下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式的叙述，正确的是()A．该实验属于对照实验，其中氧气充足为对照组B．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量C．可选用是否生成酒精作为因变量的检测指标D．可用乳酸菌替代酵母菌来探究细胞的两种呼吸方式E．甲乙两个装置均需要在黑暗条件下进行F．甲组装置中的a和c均能吸收CO2，目的相同G．d瓶应封口放置一段时间后再连通e瓶H．通过观察瓶内澄清石灰水是否浑浊可以判断出酵母菌的呼吸方式I．可选用溴麝香草酚蓝溶液检测是否产生酒精J．鉴定无氧条件产物的先后顺序一般为先鉴定酒精再鉴定CO2K．用酸性重铬酸钾溶液检验酵母菌无氧呼吸产生的酒精，要先耗尽培养液中葡萄糖L．应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答案CGK解析探究酵母菌呼吸方式为对比实验，两组均为实验组，A错误；本实验中，氧气的有无是自变量，酵母菌用量和葡萄糖溶液是无关变量，B错误；乳酸菌是厌氧菌，只能进行无氧呼吸，因此不能替代酵母菌探究细胞的两种呼吸方式，D错误；酵母菌不进行光合作用，无需放在黑暗条件下探究呼吸方式，E错误；甲组装置中a为NaOH溶液，吸收外界环境中的CO2，c为澄清石灰水，检测酵母菌呼吸作用产生的CO2，目的不同，F错误；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都会产生CO2，故不能通过观察瓶内澄清石灰水是否浑浊判断酵母菌呼吸方式，H错误；利用溴麝香草酚蓝溶液来鉴定是否有CO2的生成，而酸性重铬酸钾溶液遇酒精会变成灰绿色，可用其检测是否有酒精生成，I错误；在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，检测酒精应取2mL酵母菌培养液的滤液，注入试管中，然后添加0.5mL酸性的重铬酸钾溶液，L错误。2．下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是()A．线粒体是有氧呼吸的主要场所，有些无线粒体的细胞也能进行有氧呼吸B．有氧呼吸过程中葡萄糖进入线粒体被彻底氧化分解C．丙酮酸分解成CO2和NADH需要O2的直接参与D．酵母菌有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体内膜E．进行有氧呼吸时，既有水的消耗也有水的生成F．有氧呼吸各阶段中有氧呼吸第三阶段产生的ATP最多G．有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段发生的场所和产物均相同H．有氧呼吸和无氧呼吸的每一个阶段均可产生ATPI．不同生物无氧呼吸产物不同的直接原因是其所含呼吸酶的种类不同J．马拉松长跑时，肌肉细胞中CO2的产生量多于O2的消耗量K．动植物细胞进行细胞呼吸时释放的能量大部分以热能的形式散失L．人体成熟红细胞进行细胞呼吸时，葡萄糖分子中的能量主要以热能的形式散失M．细胞中的有机物在氧化分解时，O2的消耗量与CO2的产生量一定相等N．细胞呼吸除了能为生命活动提供能量，还是生物体内物质代谢的枢纽O．密封的牛奶包装盒鼓起是乳酸菌无氧呼吸产生CO2引起的答案BCDHJLMO解析有氧呼吸过程中葡萄糖需要在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸才能进入线粒体被彻底氧化分解，B错误；丙酮酸分解成CO2和NADH是有氧呼吸的第二阶段，该阶段不需要O2的直接参与，C错误；酵母菌有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质，D错误；无氧呼吸的第二个阶段不产生ATP，H错误；以葡萄糖为底物，肌肉细胞中CO2的产生量等于O2的消耗量，J错误；人体成熟红细胞进行无氧呼吸，葡萄糖分子中的能量主要储存在乳酸中，L错误；细胞中的脂肪进行氧化分解时，消耗的O2量大于CO2的产生量，M错误；乳酸菌无氧呼吸不产生CO2，O错误。3．下列关于细胞呼吸的影响因素及其应用的叙述，错误的是()A．氧气参与有氧呼吸的第三阶段，随着氧浓度增大有氧呼吸速率会不断变大B．无氧和低温条件适合贮藏农作物种子C．利用麦芽、葡萄和酵母菌等生产各种酒需要控制通气D．及时排涝可以避免作物根细胞进行无氧呼吸产生酒精导致烂根E．农田适时松土有利于农作物根细胞有氧呼吸F．用透气的纱布包扎伤口可以抑制一些厌氧细菌在伤口处的繁衍增殖G．进行有氧运动可以避免人体肌肉细胞产生过多乳酸引起肌肉酸胀乏力答案AB解析氧浓度增大到一定程度后，有氧呼吸速率不再随氧浓度增加而增大，A错误；贮藏农作物种子需在低氧和低温条件下进行，B错误。二、过高考1．(2024·江西，21节选)当某品种菠萝蜜成熟到一定程度，会出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料，测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率，变化趋势如图。回答下列问题：(1)据图推测，菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是逐渐上升而后相对稳定。为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程：①将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组，编号为a、b、c、d、e、f；②分别制作匀浆，取等量匀浆液；③在6支试管中分别添加等量的DNS试剂，混匀；④分别在沸水浴中加热；⑤在加热的过程中观察6组试管中颜色变化，并记录。(2)综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升，其原因是乙烯具有催熟作用，乙烯含量上升时，会使某品种的菠萝蜜出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的现象，进而促进果实的成熟。2．(2021·海南，21节选)植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用。除通气外，还需更换营养液，其主要原因是根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变。课时精练选择题1～6题，每小题4分，7～14题，每小题5分，共64分。一、选择题1．(2023·天津，1)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是()A．葡萄糖 B．糖原 C．淀粉 D．ATP答案D解析细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D符合题意。2．(2022·重庆，12)从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是()注：箭头表示气流方向。A．⑤→⑧→⑦和⑥→③B．⑧→①→③和②→③C．⑤→⑧→③和④→⑦D．⑧→⑤→③和⑥→⑦答案B解析酵母菌属于异养兼性厌氧型生物，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。进行有氧呼吸时，先用NaOH去除空气中的CO2，再将空气通入酵母菌培养液，最后连接澄清石灰水检测CO2的生成，要注意通气体的管子应该长进短出，装置组合是⑧→①→③；无氧呼吸装置是直接将酵母菌培养液与澄清石灰水相连，装酵母菌溶液的瓶子不能太满，以免溢出，装置组合是②→③，B正确。3.(2024·江苏，6)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是()A．该细胞器既产生ATP也消耗ATPB．①②分布的蛋白质有所不同C．有氧呼吸第一个阶段发生在③D．②③分别是消耗O2、产生CO2的场所答案C解析有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质，而不是③线粒体基质，C错误。4．(2024·安徽，3)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是()A．在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等B．PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活C．ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节D．运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快答案D解析细胞呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，由题意可知，PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，该过程需要多种酶参与，A错误；PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，但仍有活性，B错误；ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP减少，ADP和AMP会增多，使AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，导致细胞中ATP含量增加，从而维持能量供应，D正确。5．(2025·广东广信中学检测)研究发现，FCCP能作用于线粒体内膜，使线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP；抗霉素A是有氧呼吸第三阶段的抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧。下列叙述正确的是()A．NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所只有线粒体基质B．加入FCCP，耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放C．加入抗霉素A，细胞只能进行无氧呼吸，无法产生NADHD．加入FCCP后，细胞完成正常生命活动消耗的葡萄糖量增加答案D解析NAD＋是氧化型辅酶Ⅰ，其还原的场所有细胞质基质和线粒体基质，A错误；FCCP作用于线粒体内膜，使线粒体内膜上释放的能量不变，但不合成ATP，也就是说线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，但是第一、二阶段释放的能量可以有一部分储存在ATP中，B错误；抗霉素A是有氧呼吸第三阶段的抑制剂，能完全阻止线粒体耗氧，有氧呼吸第一阶段反应不受影响，能产生NADH，C错误；加入FCCP后，有氧呼吸第三阶段释放的能量不能用于合成ATP为生命活动供能，所以需要消耗更多的葡萄糖为生命活动供能，D正确。6．(2023·山东，4)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是()A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒答案B解析玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度运输，液泡中H＋浓度高，故正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；如果玉米根部短时间水淹，根部O2含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，因此检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B正确；无氧呼吸第二阶段不产生ATP，C错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]量与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]量相同，D错误。7．(2024·广东，5)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是()A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸B．线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱C．有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快D．无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP答案D解析有氧呼吸的主要场所为线粒体，碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所，不能正常进行有氧呼吸，A正确；Δsqr中正常线粒体数量减少，导致其有氧呼吸减弱，B正确；与Δsqr相比，WT的正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT有氧呼吸比Δsqr的强，能获取更多的能量，故WT的生长速度比Δsqr快，C正确；无氧呼吸的场所为细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下，WT和Δsqr只进行无氧呼吸产生ATP，两者产生的ATP的量应相同，D错误。8．(2024·廊坊期末)如图为细胞呼吸过程简图，甲、乙方框表示不同呼吸方式，Ⅰ、Ⅱ表示相关生理过程。下列相关分析错误的是()A．酵母细胞中发生Ⅰ过程的场所是细胞质基质B．在紫色洋葱根细胞中甲、乙两种方式均可发生C．伤口较深时用透气纱布包扎的主要目的是抑制甲D．乙过程的中间产物可将糖类、脂质等代谢联系起来答案A解析图中Ⅰ过程可表示产物为酒精和CO2的无氧呼吸，也可表示有氧呼吸的第一、二阶段，故酵母菌若通过无氧呼吸发生Ⅰ过程，则其场所为细胞质基质，若通过有氧呼吸发生Ⅰ过程，则场所为细胞质基质和线粒体基质，A错误。9．(2024·黄石调研)细胞呼吸除了能为生物体提供能量外，还是生物体代谢的枢纽，如细胞呼吸过程中产生的中间产物可转化为甘油、氨基酸等非糖物质，而非糖物质又可以通过一系列反应转化为葡萄糖。下列有关说法正确的是()A．细胞中的物质都可作为细胞呼吸的底物，为生物代谢提供能量B．脂类物质转化为葡萄糖时，元素组成和比例均不发生改变C．与燃烧相比，有氧呼吸释放的能量有一部分储存在ATP中D．在人体细胞中，细胞呼吸的中间产物可能转化为必需氨基酸答案C解析细胞中，不是所有物质都可作为细胞呼吸的底物，如核糖、脱氧核糖等物质不能作为细胞呼吸的底物，A错误；与糖类相比，脂类物质中O的含量低，而C、H的含量高，且糖类一般只含有C、H、O三种元素，而脂类中不仅含有C、H、O三种元素，有的还含有N、P，故脂类物质转化为葡萄糖时，元素组成和比例均可能发生改变，B错误；与燃烧相比，有氧呼吸释放出的能量大部分以热能的形式散失，小部分储存在ATP中，C正确；人体细胞不能合成必需氨基酸，必须从食物中获取，D错误。10．(2024·宜昌期末)某科学家对青蛙细胞的线粒体内、外膜及其组成成分进行了离心分离，如图所示。下列叙述正确的是()A．青蛙细胞进行各项生命活动所需的ATP主要来自线粒体B．线粒体外膜先破裂是因为外膜上蛋白质的含量比内膜少C．处理线粒体过程中，可能会出现葡萄糖、核苷酸和氨基酸D．细胞呼吸产生的ATP均与含F0－F1颗粒的内膜小泡密切相关答案A解析线粒体外膜先破坏是因为外膜的面积比内膜小，B错误；线粒体不能直接利用葡萄糖，所以不会出现葡萄糖，C错误；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质中，而F0－F1颗粒的内膜小泡上有与有氧呼吸第三阶段有关的酶，所以细胞呼吸产生的ATP不是都与该小泡有关，D错误。11．如图为人体运动强度与血液中乳酸水平和O2消耗速率的关系曲线。下列叙述错误的是()A．运动强度从a→d，无氧呼吸的强度越来越强B．运动强度从a→d，ADP与ATP转化越来越快C．运动强度从a→d，释放热量的速率越来越大D．运动强度从a→d，产生CO2的速率越来越大答案D解析人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，有氧呼吸过程中O2的消耗量与CO2的释放量相等，因此运动强度从a→c，产生CO2的速率增大，从c→d，产生CO2的速率不变，D错误。12．(2022·山东，4)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是()A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成答案C解析正常生理条件下，只有10%～25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物外，还会追踪到参与其他代谢反应的含碳产物，C错误。13．(2025·孝感期中)如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化情况，下列叙述正确的是()A．N点时，该器官的O2吸收量和CO2释放量相等，说明其只进行有氧呼吸B．M点时，若AB＝BM，则此时有氧呼吸的强度等于无氧呼吸的强度C．该器官细胞呼吸过程中有非糖物质氧化分解D．O点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质答案C解析N点后，O2吸收量大于CO2释放量，说明呼吸底物不是只有糖，可能还有脂质等物质。脂质在有氧条件下进行氧化分解时，消耗的氧气量大于释放的二氧化碳量，故N点时，该器官的O2吸收量和CO2释放量相等，不能确定其只进行有氧呼吸，A错误，C正确；假设M点时的呼吸底物是糖类物质，AM可表示有氧呼吸和无氧呼吸释放的总二氧化碳量，BM可表示有氧呼吸释放的二氧化碳量，则AB段可表示无氧呼吸释放的二氧化碳量。M点时，若AB＝BM，则此时有氧呼吸的强度小于无氧呼吸的强度，且实际情况是在M点时的呼吸底物有非糖物质，非糖物质在有氧条件下氧化分解时消耗的氧气量大于产生的二氧化碳量，B错误；据图可知，O点O2浓度为0，此时只有无氧呼吸，无氧呼吸的场所在细胞质基质，D错误。14．(2024·菏泽二模)抗氰呼吸是指当植物体内存在影响细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ)活性的氰化物时，仍能继续进行的呼吸，该过程产生的ATP较少，抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏AOX。研究发现，生长在低寒地带的沼泽植物臭崧的花序中含有大量的交替氧化酶。下列相关叙述错误的是()A．抗氰呼吸是一种不彻底的氧化分解，因此该过程生成的ATP较少B．细胞色素氧化酶和交替氧化酶均能催化O2与NADH结合生成水C．与细胞色素氧化酶相比，交替氧化酶对氰化物的敏感性较低D．臭崧花序可能产生更多的热量促进挥发物质挥发，吸引昆虫传粉答案A解析抗氰呼吸也是彻底的氧化分解，抗氰呼吸比正常呼吸产生的热量更多，则合成的ATP就更少，A错误。二、非选择题15．(24分)(2024·鄂州质检)葡萄糖是真核细胞能量的主要来源，如图为动物细胞中糖类代谢过程示意图，请回答下列问题：(1)在细胞质基质中，葡萄糖分解产生______________________(物质)，如果缺氧，丙酮酸将被转化为________________。(2)线粒体对多数亲水性物质透性极低，因此在有O2存在时，丙酮酸需要在膜转运蛋白的帮助下进入________________，脱羧后与辅酶A(CoA)连接，产生____________进入TCA循环。(3)葡萄糖分解和TCA循环产生的__________中含有高能电子，这些电子通过线粒体内膜中的电子传递链，最终传递给________。(4)线粒体本身遗传信息有限，大多数蛋白