高三生物细胞呼吸专项训练卷

高三生物细胞呼吸专项训练卷细胞呼吸作为生物体能量代谢的核心过程，既是高中生物知识体系的重点，也是历年高考考查的热点与难点。本专项训练卷旨在帮助同学们系统梳理细胞呼吸的核心知识点，强化对有氧呼吸与无氧呼吸过程的理解，提升综合运用知识解决实际问题的能力。通过典型例题解析与针对性练习，期望能助你在高三复习的关键阶段，夯实基础，突破瓶颈，从容应对各类考查。一、核心知识回顾与梳理细胞呼吸是指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，释放出能量并生成ATP的过程。其本质是氧化分解有机物，释放能量。（一）有氧呼吸——高效产能的“主力军”有氧呼吸是绝大多数生物获取能量的主要方式，它需要氧气的参与，将葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生大量能量。1.总反应式：（以葡萄糖为底物）葡萄糖+氧气→二氧化碳+水+能量(大量)（注意：反应式中各物质的系数比例及能量的表述方式）2.阶段划分与场所：*第一阶段：糖酵解场所：细胞质基质过程：葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量[H]和少量能量。此阶段不需要氧气参与。*第二阶段：柠檬酸循环（三羧酸循环）场所：线粒体基质过程：丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，产生少量能量。*第三阶段：电子传递链（氧化磷酸化）场所：线粒体内膜过程：前两个阶段产生的[H]与氧气结合生成水，释放大量能量。此阶段是有氧呼吸产能的关键环节，需要氧气作为最终电子受体。3.能量转换：有机物中稳定的化学能→热能+ATP中活跃的化学能。其中，大部分能量以热能形式散失，少部分储存在ATP中。（二）无氧呼吸——缺氧环境下的“应急机制”无氧呼吸是在无氧或缺氧条件下，细胞通过酶的催化作用，将葡萄糖等有机物不彻底氧化分解，释放少量能量的过程。1.总反应式：（两种常见类型）*酒精发酵：葡萄糖→酒精+二氧化碳+能量(少量)（例：酵母菌、多数植物细胞缺氧时）*乳酸发酵：葡萄糖→乳酸+能量(少量)（例：乳酸菌、动物骨骼肌细胞缺氧时）2.阶段划分与场所：*第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同，场所为细胞质基质，产物为丙酮酸、少量[H]和少量能量。*第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或转化为乳酸。此阶段不产生能量。场所仍为细胞质基质。3.特点：有机物氧化分解不彻底，释放能量少，大部分能量存留在不彻底的氧化产物中。（三）有氧呼吸与无氧呼吸的比较与联系1.联系：第一阶段完全相同，都在细胞质基质中进行，都能产生少量ATP。2.区别：（可从氧气需求、分解程度、产物、能量释放、场所等方面列表比较，此处略）（四）影响细胞呼吸的因素1.温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。在最适温度时，呼吸速率最高；超过最适温度，酶活性降低甚至失活，呼吸速率下降。2.氧气浓度：*对有氧呼吸：在一定范围内，随O₂浓度升高而增强，直至达到饱和。*对无氧呼吸：O₂浓度升高会抑制无氧呼吸。*应用：如蔬菜水果保鲜，可适当降低O₂浓度（并非越低越好，需考虑细胞的正常生命活动）。3.二氧化碳浓度：CO₂是呼吸作用的产物，当环境中CO₂浓度升高时，会抑制细胞呼吸。4.水分：自由水含量高时，细胞代谢旺盛，呼吸速率加快。（五）细胞呼吸原理的应用1.农业生产：中耕松土促进根系有氧呼吸，利于矿质元素吸收；种子晒干储存，降低水分，减弱呼吸作用，减少有机物消耗。2.果蔬保鲜：低温、低氧（或充入N₂、CO₂）、适宜湿度条件下，降低呼吸消耗，延长保鲜期。3.医疗：利用氧气疗法治疗缺氧病人；包扎伤口用透气纱布，避免厌氧菌繁殖。4.发酵工程：利用酵母菌酿酒（无氧呼吸产酒精）、利用乳酸菌制作酸奶（无氧呼吸产乳酸）。二、典型例题解析例题1：如图是真核细胞内呼吸作用过程的图解，请据图回答：（此处应有图示，假设为常见的呼吸过程图解，包含葡萄糖、丙酮酸、O₂、CO₂、H₂O、[H]、线粒体等要素及箭头指向）（1）图中X代表的物质是__________，Y代表的物质是__________。（2）图中能产生ATP的过程有__________（填标号）。在细胞质基质中进行的过程是__________（填标号）。（3）过程②和③中，[H]的作用分别是____________________、____________________。（4）花盆里的土壤板结后，会影响植物根细胞的呼吸作用，主要是影响图中的__________（填标号）过程，其原因是____________________。解析：本题考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程及场所。（1）葡萄糖分解产生丙酮酸（X）和[H]。在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体彻底分解产生CO₂和H₂O，故Y为O₂，参与有氧呼吸第三阶段。（2）有氧呼吸三个阶段都能产生ATP，无氧呼吸第一阶段产生ATP。图中若①为糖酵解，②为有氧呼吸第二阶段（或无氧呼吸第二阶段），③为有氧呼吸第三阶段，则能产生ATP的过程是①③（若②为无氧呼吸第二阶段则不产ATP）。细胞质基质中进行的是①（糖酵解）和无氧呼吸的第二阶段（若图中包含）。（3）若②为有氧呼吸第二阶段，则[H]是该阶段的产物之一，与第一阶段产生的[H]共同参与第三阶段；③为有氧呼吸第三阶段，[H]与O₂结合生成水，同时释放大量能量。故[H]在②中是产物，在③中是反应物，作为还原剂。（4）土壤板结导致氧气不足，影响有氧呼吸。图中③（有氧呼吸第三阶段）需要氧气参与，故主要影响③过程。答案：（1）丙酮酸；氧气（2）①③；①（3）在②过程中是产物，在③过程中是与O₂结合生成水，释放能量（4）③；土壤板结导致氧气不足，而③过程需要氧气参与例题2：某研究小组想探究温度对酵母菌呼吸作用的影响，设计了如下实验：取A、B、C、D四套装置，每套装置包括等量的酵母菌培养液、葡萄糖溶液，一个用于测量CO₂产生量的装置（假设CO₂产生量可直接反映呼吸速率）。将四套装置分别置于0℃、10℃、20℃、30℃的恒温水浴中，其他条件相同且适宜。一段时间后测量并记录CO₂产生量。（1）该实验的自变量是__________，因变量是__________。（2）预期在不同温度下，CO₂产生量的变化趋势是____________________。（3）若在某一温度下，装置中同时检测到了酒精和较多的CO₂，说明酵母菌此时的呼吸方式是____________________，判断依据是____________________。解析：本题考查影响呼吸作用的因素及呼吸方式的判断。（1）自变量是实验中人为改变的变量，本题为“温度”；因变量是随自变量变化而变化的变量，本题为“CO₂产生量（或呼吸速率）”。（2）在一定温度范围内，随着温度升高，酶活性增强，呼吸速率加快，CO₂产生量增加；超过最适温度后，酶活性下降，呼吸速率减慢，CO₂产生量减少。因此预期变化趋势是先增加后减少。（3）酵母菌有氧呼吸产生CO₂和H₂O，无氧呼吸产生CO₂和酒精。若同时检测到酒精和较多CO₂，说明既进行了有氧呼吸也进行了无氧呼吸（因为若只进行无氧呼吸，CO₂产生量相对较少；若只进行有氧呼吸，则无酒精产生）。答案：（1）温度；CO₂产生量（或呼吸速率）（2）在一定温度范围内，随温度升高而增加，超过最适温度后，随温度升高而减少（3）有氧呼吸和无氧呼吸并存；酵母菌有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO₂，检测到酒精说明存在无氧呼吸，而较多CO₂的产生则提示可能同时存在有氧呼吸。三、专项提升训练一、选择题（每题只有一个最佳选项）1.下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是（）A.有氧呼吸过程中，[H]只在第一、二阶段产生B.无氧呼吸的终产物是丙酮酸C.细胞呼吸的实质是分解有机物，释放能量D.剧烈运动时，人体细胞主要通过无氧呼吸供能2.线粒体是有氧呼吸的主要场所，下列关于线粒体结构和功能的叙述，正确的是（）A.有氧呼吸酶都分布在线粒体的内膜和基质中B.线粒体可在有氧条件下将葡萄糖氧化分解为CO₂和H₂OC.线粒体内膜向内折叠形成嵴，有利于增大膜面积，提高催化效率D.能进行有氧呼吸的细胞都含有线粒体3.比较植物有氧呼吸和无氧呼吸过程，下列说法正确的是（）A.葡萄糖都作为反应的起始物质B.都能产生CO₂和H₂OC.都能在生物膜上完成反应D.都能生成大量ATP4.如图表示某种植物非绿色器官在不同氧气浓度下氧气吸收量和二氧化碳释放量的变化，下列说法错误的是（）（假设图示为O₂浓度对呼吸作用影响的曲线，包含CO₂释放总量和O₂吸收量两条曲线）A.氧气浓度为0时，该器官只进行无氧呼吸B.氧气浓度为a时，无氧呼吸强度与有氧呼吸强度相等C.氧气浓度为b时，该器官只进行有氧呼吸D.氧气浓度由0到b的过程中，无氧呼吸逐渐减弱直至消失二、非选择题5.图甲是细胞呼吸示意图，图乙是某细胞器结构示意图。请据图回答：（图甲为呼吸过程简图，包含①②③④等过程及物质箭头；图乙为线粒体结构模式图，标注有外膜、内膜、基质等）（1）图甲中，在细胞质基质中进行的过程是__________（填标号），在线粒体中进行的过程是__________（填标号）。（2）图甲中产生能量最多的过程是__________（填标号），该过程发生在图乙的[]__________（填结构名称）上。（3）图乙所示的细胞器增大膜面积的方式是____________________，其生理意义是____________________。（4）如果氧气供应不足，酵母菌细胞内C₆H₁₂O₆的分解产物是__________，释放的能量__________（填“增多”、“减少”或“基本不变”），原因是____________________________________。6.为探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学设计了如下实验装置。请回答：（装置描述：包含两套装置，A装置为酵母菌培养液与葡萄糖溶液混合，连接导管通入澄清石灰水，试管口密封；B装置为酵母菌培养液与葡萄糖溶液混合，连接导管通入澄清石灰水，试管口不密封或连接有气泵通入空气）（1）该实验的自变量是__________。A装置中用棉塞封口的目的是____________________。（2）一段时间后，预期A装置中的澄清石灰水会出现__________现象，其产生的气体是由酵母菌的__________呼吸产生的。（3）若要检测B装置中是否有酒精产生，可选用__________试剂，在__________条件下，该试剂与酒精反应会呈现__________色。（4）实验过程中发现，B装置中澄清石灰水变浑浊的速度比A装置快，原因是____________________________________。三、参考答案与提示一、选择题1.C（提示：有氧呼吸三个阶段均产生ATP，第三阶段产生最多；无氧呼吸终产物是酒精和CO₂或乳酸；剧烈运动时，人体主要通过有氧呼吸供能，部分肌肉细胞因缺氧进行无氧呼吸补充。）2.C（提示：有氧呼吸第一阶段酶在细胞质基质；葡萄糖不能直接进入线粒体；原核生物无线粒体但可进行有氧呼吸。）3.A（提示：无氧呼吸不一定产生H₂O；有氧呼吸第三阶段在生物膜，其他阶段及无氧呼吸主要在基质；无氧呼吸产生少量ATP。）4.B（提示：氧气浓度为a时，CO₂释放量是O₂吸收量的两倍，此时有氧呼吸产生的CO₂等于O₂吸收量，故无氧呼吸产生的CO₂等于有氧呼吸，但其强度（消耗葡萄糖量）并不相等。）二、非选择题5.（1）①④（或①②④，视图甲具体过程而定）；②③（2）③；[内膜]（或图中标号对应的内膜结构）（3）内膜向内折叠形成嵴；增加内膜表面积，有利于附着更多与有氧呼吸有关的酶（4）酒精和二氧化碳；减少；氧气供应不足，酵母菌进行无氧呼吸，有机物氧化分解不彻底，释放能量少6.（1）氧气的有无；营造无氧环境（2）浑浊；无氧（3）酸性重铬酸钾；酸性；灰绿（4）B装置中酵母菌进行有氧呼吸，产生CO₂的速率比A装置中无氧呼吸快（或有氧呼吸产生的CO₂量更多）四、总结与备考建议细胞呼吸知识点繁多且抽象，需要在理解的基础上进行记忆和应用。建议同学们：1.构建知识网络：将有氧呼吸、无氧呼吸