2024届高考一轮复习生物学案（人教版）第三单元细胞的能量供应和应用第4课时细胞呼吸的影响因素及其应用

第4课时细胞呼吸的影响因素及其应用课标要求1.通过曲线分析认识O2浓度、温度、水分等对细胞呼吸的影响。2.通过种子储藏、酒精发酵等了解细胞呼吸在生产实践中的应用。1．温度(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35℃之间。(2)应用：①低温储存食品。②大棚栽培在夜间和阴天适当降温。③温水和面发得快。2．氧气(1)影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。②0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。(2)应用：①中耕松土促进植物根部有氧呼吸。②无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。③低氧储存粮食、水果和蔬菜。④选用透气的消毒纱布包扎伤口。⑤提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。⑥稻田定期排水，防止酒精中毒，烂根死亡。3．CO2浓度(1)CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。(2)应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度。4．含水量(1)一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。(2)应用：①粮食储存前要进行晒干处理。②水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。1．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯等，其原因是什么？提示密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。2．夏季，池塘中的鱼在黎明时分常出现浮头现象，原因是什么？提示黎明时分水中的溶解氧不足，水体表层的溶解氧相对较高，因此池塘中的鱼常在黎明时分出现浮头现象。3．酿酒业常用的菌种是酵母菌，在利用酵母菌酿酒时，发酵池往往封入一部分空气，为什么？提示酵母菌是兼性厌氧菌，有氧时进行有氧呼吸并繁殖获得大量菌种，把氧气耗尽，然后进行无氧呼吸产生酒精。1．研究小组通过实验探究适宜温度条件下某绿色植物呼吸速率受氧气浓度的影响，结果如图所示。据图分析正确的是()A．A点时细胞呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质B．P点无氧呼吸和有氧呼吸相等，CO2生成量等于O2吸收量C．欲测定该绿色植物呼吸作用受氧气浓度的影响应遮光处理D．储存蔬果最好选择无氧条件，以降低有氧呼吸消耗有机物答案C解析A点时CO2生成量大于O2吸收量，说明有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，产生二氧化碳的场所是细胞质基质和线粒体基质，A错误；P点时CO2生成量等于O2吸收量，说明植物只进行有氧呼吸，B错误；欲测定该绿色植物呼吸作用受氧气浓度的影响应遮光处理，以排除光合作用产生氧气的影响，C正确；无氧条件下无氧呼吸较为旺盛，有机物消耗较多，储存蔬果最好选择A点时的氧气浓度，D错误。2．下列有关细胞呼吸的原理及其应用的说法，正确的是()A．用谷氨酸棒状杆菌制作味精时，应密封，以利于谷氨酸棒状杆菌的发酵B．稻田定期排水，主要是为了防止无氧呼吸产生的乳酸对细胞造成毒害C．中耕松土能促进根部细胞的有氧呼吸，有利于根部细胞对矿质离子的吸收D．用透气的消毒纱布包扎伤口，主要是为了避免组织细胞缺氧死亡答案C解析谷氨酸棒状杆菌在有氧的情况下可以生产味精，A错误；稻田定期排水，可防止根细胞因无氧呼吸产生酒精而中毒变黑、腐烂，B错误；中耕松土能促进根部细胞的有氧呼吸，释放大量的能量，有利于根部细胞吸收矿质离子(根部细胞吸收矿质离子的方式为主动运输，需要消耗能量)，C正确；包扎伤口时选用透气的消毒纱布，主要是为了防止厌氧菌(如破伤风杆菌)的繁殖，D错误。3．(2023·上海长宁区高三期中)下列关于细胞呼吸原理的应用，正确的是()A．制作酸奶时，应通入空气使乳酸菌快速繁殖B．种子储藏前，应晒干以减少自由水含量降低代谢C．温室种植蔬菜，适当提升夜间温度可以提高产量D．人体进行有氧运动，可防止无氧呼吸产生的酒精造成的损害答案B解析乳酸菌属于厌氧生物，进行无氧呼吸产生乳酸，因此制作酸奶时，需要严格控制无氧环境，A错误；种子在储藏前，晒干能够减少自由水含量，抑制细胞呼吸，降低代谢，减少有机物的消耗，B正确；温室种植蔬菜时，在夜间植物只进行细胞呼吸消耗有机物，因此应适当降低夜间温度以提高产量，C错误；人体进行无氧呼吸时会产生乳酸，D错误。1．(2022·山东，16改编)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2，结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法不正确的是()A．4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻B．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸产热多C．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少答案A解析与25℃相比，4℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给O2，说明电子传递未受阻，A错误；与25℃相比，短时间低温4℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4℃时有氧呼吸释放的能量较多地用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少，D正确。2．(2021·湖南，12)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是()A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气B．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C．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D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用答案B解析南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；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，B错误；油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。3．(2021·湖北，10)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是()A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏B．密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓答案C解析常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物多，不耐贮藏，A正确；密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，抑制细胞呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜，B正确；细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误；酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变，密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，D正确。4．(2020·浙江7月选考，6改编)下列关于细胞的有氧呼吸与无氧呼吸的叙述，正确的是()A．细胞的无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸的多B．细胞的无氧呼吸在细胞质基质和线粒体嵴上进行C．细胞的有氧呼吸与无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解析消耗相同质量的葡萄糖，细胞无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸少，A错误；无氧呼吸在细胞质基质中进行，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都会产生丙酮酸，C正确；适当提高环境中的O2浓度会抑制无氧呼吸，产生的酒精量会减少，D错误。5．(2018·全国Ⅲ，5)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是()A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP答案C解析植物体的细胞呼吸在有光或无光条件下都可以进行，氧气充足时进行有氧呼吸，氧气缺少时进行无氧呼吸，A项正确；在食物链中，输入某一营养级的能量，一部分用于此营养级生物自身的生长、发育和繁殖等生命活动，另一部分则通过细胞呼吸以热能的形式散失，B项正确；有氧呼吸的产物是水和CO2，无氧呼吸的产物是酒精和CO2或者是乳酸，C项错误；无氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生，光合作用的光反应阶段有ATP产生，D项正确。1．判断关于细胞呼吸的原理应用的叙述(1)制作面包和酿酒时都使用酵母菌，但两过程中细胞呼吸的主要方式并不相同(√)(2)向盛有线粒体的试管中注入葡萄糖，降低温度可降低其耗氧速率(×)(3)“正其行，通其风”，主要为植物提供更多的O2以提高细胞呼吸效率(×)(4)密封塑料袋中储藏的马铃薯块茎会因无氧呼吸积累酒精而造成腐烂(×)(5)中耕松土能提高土壤养分的利用率，促进根系的生长(√)(6)储藏水果、蔬菜时需要零上低温，且氧气含量越低越好(×)(7)不刷牙，乳酸杆菌等厌氧菌进行无氧呼吸后会产生酸性物质导致牙齿受到损坏(√)2．填空默写结合O2浓度影响细胞呼吸的曲线分析：(1)O2浓度为C时，AB＝BC，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖不是(填“是”或“不是”)一样多，理由是根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出，当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，理由是此时总CO2释放量最少，有机物的损耗最少。(3)低氧环境下，有机物消耗少的原因是在低氧条件下，无氧呼吸受到抑制，强度较弱，有氧呼吸因氧气不足，强度也比较小，故总的CO2释放量少，呼吸强度弱。课时精练一、选择题1．生长在气温5℃以下地带的植物臭菘，其花序在成熟时温度可达30℃。研究发现，臭菘花序细胞耗氧速率是其他细胞的100倍以上，但等量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%。下列叙述错误的是()A．O2消耗发生在线粒体内膜B．细胞呼吸生成的ATP转化成热能C．若臭菘细胞吸入18O2，则在该臭菘呼出的CO2中可检测到18OD．该现象有利于臭菘花序的发育答案B解析氧气在有氧呼吸第三阶段被消耗，发生在线粒体内膜上，A正确；细胞呼吸作用产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，且ATP用于生命活动的直接供能，B错误；臭菘细胞吸入的18O2与[H]结合生成H218O，H218O又可以参与细胞呼吸，则在该臭菘呼出的CO2中可检测到18O，C正确；有氧呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，有利于适应寒冷的环境，利于花序的发育，D正确。2．(2023·甘肃兰州高三模拟)芒果果实成熟到一定程度时，细胞呼吸突然增强至原来的35倍左右，而后又突然减弱，随后果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是()A．细胞呼吸时，葡萄糖在线粒体中被分解B．细胞呼吸增强时，果实内乳酸含量上升C．细胞呼吸减弱时，第一阶段产生的CO2减少D．低O2或高CO2处理，有利于芒果的储藏答案D解析细胞呼吸时，葡萄糖在细胞质基质中被分解，A错误；芒果果实细胞无氧呼吸产生的是酒精和二氧化碳，不是乳酸，有氧呼吸产生的是水和二氧化碳，B错误；细胞呼吸第一阶段不产生CO2，第二阶段才产生二氧化碳，C错误；低O2或高CO2处理，能降低呼吸速率，减少有机物的消耗，有利于芒果的储藏，D正确。3．下列关于我国农业谚语的理解，不合理的是()选项谚语理解A种地不上粪，等于瞎胡混粪便中的有机物经分解者分解后生成的产物能被作物利用B立秋无雨是空秋，万物历来一半收立秋时节，谷物生长需要较多水分C豆麦轮流种，十年九不空豆科植物与根瘤菌共生能给土壤带来氮肥；含氮无机盐可作为小麦合成淀粉的原料D沙土掺泥，好得出奇土壤透气性高，有利于增强根部细胞有氧呼吸，促进根部对矿质元素的吸收答案C解析分解者能把粪便中的有机物分解，促进作物生长，A正确；立秋时节，是果实成熟的季节，代谢旺盛，需要较多的水，B正确；淀粉的元素组成是C、H、O，不含氮元素，含氮无机盐不可作为小麦合成淀粉的原料，C错误；土壤透气性高，氧气含量多，有氧呼吸旺盛，能释放更多的能量用于植物吸收矿质元素，D正确。4.某植物种子在密闭容器内萌发过程中O2和CO2的变化如图所示(氧化分解的底物为葡萄糖)。下列叙述错误的是()A．种子萌发初期自由水/结合水的值增大，细胞代谢也随之增强B．A点时种子开始进行有氧呼吸，且B点时有氧呼吸最强C．A、B、C三个时刻种子产生CO2的场所都只有线粒体基质D．在A点后若将底物葡萄糖换成脂肪，则曲线①和②不重合答案B解析容器内开始氧气充足，因此有氧呼吸开始就有，B错误；A、B、C三点，种子只进行有氧呼吸，因此A、B、C三个时刻种子产生CO2的场所都只有线粒体基质(有氧呼吸)，C正确；同等质量的脂肪比葡萄糖消耗更多的氧，释放更多的能量，因此在A点后若将底物葡萄糖换成脂肪，则曲线①和②不重合，D正确。5．“有氧运动”是指人体吸入的氧气与需求的相等，达到生理上的平衡。图示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。下列说法错误的是()A．a、b和c运动强度下有氧呼吸和无氧呼吸同时存在B．运动强度≥b后，肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量C．无氧呼吸释放的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中D．若运动强度长时间超过c，会因乳酸增加而使肌肉酸胀乏力答案B解析肌肉细胞无氧呼吸不产生CO2，有氧呼吸CO2的产生量等于O2的消耗量，运动强度≥b后也一样，B错误。6．(2023·江苏南京、盐城高三模拟)种子库在适当的低温下保存植物的种子。入库保存前需对种子进行清洗、干燥等处理，然后密封包装存入－18℃的冷库。下列有关叙述正确的是()A．入库前干燥处理主要是除去大量的结合水B．冷库中－18℃的低温会造成种子细胞中呼吸酶变性失活C．密封包装袋中需要充入充足的氧气，以维持种子的活性D．建立种子库可以保存濒危生物的种子，保护生物多样性答案D解析自由水与代谢的强弱有关，入库前干燥处理主要是除去大量的自由水，降低细胞呼吸，利于储存，A错误；冷库中－18℃的低温通过抑制酶的活性来降低呼吸速率，不会破坏酶的空间结构，不会使酶变性失活，B错误；密封包装袋中需要降低氧气浓度，减弱细胞呼吸，以利于种子的保存，C错误；建立种子库可以保存濒危生物的种子，防止生物灭绝，可以保护生物多样性，D正确。7．下表是某植物X在适宜条件下，从开始播种到长出两片真叶期间CO2释放速率和O2吸收速率相对值的变化。其中胚根长出的时间是在30h，两片真叶在50h开始长出。时间(h)026101418243036404652CO2释放相对值2421284256565656565962O2吸收相对值0012161717182142566070下列分析正确的是()A．植物种子含水量的快速增加发生在6～18hB．18～24h呼吸作用的产物有CO2、H2O和乳酸C．40h时，形成ATP的能量全部来自有氧呼吸D．46～52h，细胞呼吸消耗的有机物不全是糖类答案D解析0～2h细胞呼吸强度很弱，从6h开始细胞呼吸强度迅速增加，说明自6h开始含水量已经显著提高，含水量的快速增加应发生在6h之前，A错误；在没有O2消耗的0～2h仍有CO2释放，说明该种子细胞进行的是产物为酒精和CO2的无氧呼吸，而18～24h同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则细胞呼吸产物中没有乳酸，B错误；从46～52h细胞呼吸的O2消耗大于CO2释放分析，该种子萌发过程中呼吸作用消耗的有机物中存在氧含量低于糖类的有机物，则不能确定40h时形成ATP的能量全部来自有氧呼吸，C错误，D正确。8．过氧化物酶体是真核细胞中的一种细胞器，其内可发生的反应为RH2＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))R＋H2O2，对细胞内的氧水平有很大的影响。如图为线粒体和过氧化物酶体中相关生化反应速率在不同O2浓度下的变化曲线。据图分析错误的是()A．线粒体和过氧化物酶体消耗O2的酶均分布在相应的细胞器基质中B．低O2条件下，线粒体的酶比过氧化物酶体中的酶催化效率高C．过氧化物酶体利用O2的能力随O2浓度增加而增强D．过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害答案A解析线粒体消耗氧气为有氧呼吸第三阶段，位于线粒体内膜，而非线粒体基质，A错误。9．科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是()A．20h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体B．50h后，30℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加C．50h后，30℃的有氧呼吸速率比2℃和15℃慢，是因为温度高使酶活性降低D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大答案B解析果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，A错误；50h后，30℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加，B正确，C错误；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低，D错误。10．(2023·河北衡水中学高三模拟)我国古籍中曾经记载过一种名叫“冰鉴”的东西，也就是古人的“冰箱”。“冰鉴”就像一个盒子，在里面放上冰块，然后再把食物放在冰块的中间，以此起到保鲜食物的作用。下列叙述正确的是()A．食物放在冰块中间，可以有效抑制细菌的呼吸，从而抑制细菌的繁殖B．在低温的冰块中，降低了微生物细胞中呼吸酶的活性，使细胞中的有机物不再被分解C．蔬菜瓜果类的保鲜环境，温度和氧气越低越好D．细胞有氧呼吸产生的CO2中的O全部来自葡萄糖答案A解析低温可以抑制细菌细胞中酶的活性，使细胞呼吸强度减弱，导致供能不足，从而抑制细菌繁殖，A正确；微生物细胞中呼吸酶的活性降低，细胞分解有机物的速度减缓，而不会停止，B错误；蔬菜瓜果类的保鲜环境为零上低温、低氧和适宜湿度，不是温度和氧气越低越好，C错误；细胞有氧呼吸产生的CO2中的O来自葡萄糖和水，D错误。11．(2023·江苏高邮第一中学高三月考)如图是在适宜温度条件下测得的小麦种子CO2释放量与O2浓度之间的关系，下列相关叙错误的是()A．Q点、P点产生CO2的场所分别是细胞质基质、线粒体B．R点CO2释放量最少，因此5%的O2浓度最适合小麦种子的储存C．若将实验材料换为等质量的花生种子，P点后O2的吸收量比小麦种子的多答案解析Q点只进行无氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质，P点只进行有氧呼吸，产生CO2的场所是线粒体，A正确；R点CO2释放量最少，即有机物消耗最少，因此5%的O2浓度最适合小麦种子的储存，B正确；若将实验材料换为等质量的花生种子，等质量的脂肪比糖类含C、H量高，P点后O2的吸收量比小麦种子的多，C正确；若图中AB＝BC，说明有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相同，则此时小麦种子单位时间内有氧呼吸与无氧呼吸消耗的有机物的量的比为1∶3，D错误。12．(2023·福建泉州高三检测)水分胁迫是指由于植物水分散失超过水分吸收，使植物组织含水量下降，正常代谢失调的现象。植物发生水分胁迫时细胞中的合成过程减弱而水解过程加强，干旱、淹水等均能引起水分胁迫。下列叙述不正确的是()A．水分胁迫可引起植物气孔开放程度下降，光合速率降低B．水分胁迫可造成植物细胞内的自由水减少，引起代谢降低C．水分胁迫时，植物细胞中水解过程加强，导致植物细胞渗透压下降D．长时间淹水，植物根细胞无氧呼吸积累酒精使根细胞受损，吸水减少答案C解析水分胁迫使植物水分散失超过水分吸收，从而导致植物气孔开放程度下降，光合速率降低，A正确；水分胁迫可造成植物细胞内的自由水减少，化学反应降低，引起代谢降低，B正确；水分胁迫时，植物细胞中水解过程加强，细胞质中溶质增多，导致植物细胞渗透压上升，C错误。二、非选择题13．干种子萌发过程中，CO2释放量(QCO2)和O2吸收量(QO2)的变化趋势如图所示(假设呼吸底物都是葡萄糖)。回答下列问题：(1)干种子吸水后，自由水比例大幅增加，会导致细胞中新陈代谢速率明显加快，原因是________________________________________________________________(至少答出两点)。(2)在种子萌发过程中的12～30h之间，细胞呼吸的产物是____________和CO2。若种子萌发过程中缺氧，将导致种子萌发速度变慢甚至死亡，原因是____________________________________________________________________________________________________________。(3)与种子萌发时相比，胚芽出土后幼苗的