2023-2024学年高一生物人教版2019必修1试题5.3细胞的细胞的呼吸原理和应用

5.3细胞的呼吸原理和应用基础知识梳理1.探究酵母菌细胞呼吸的方式（1）酵母菌：单细胞真菌，属于真核(真核/原核)生物。在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。（2）酵母菌培养液：煮沸(目的：杀菌除氧)后冷却(目的：防止高温杀死酵母菌)的葡萄糖溶液＋新鲜的食用酵母菌。（3）实验原理：①检测CO2的产生：CO2可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。②检测酒精的产生：酸性条件下，使重铬酸钾由橙色变成灰绿色。（4）两套实验装置①①10%NaOH溶液应放在A瓶中，10%NaOH的作用：除去空气中的CO2或排除空气中CO2对实验的干扰。②酵母菌培养液应放在B、D瓶中。③澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液应放在C、E瓶中。④D瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是消耗瓶中的O2，防止酵母菌的有氧呼吸对实验结果的干扰。⑤CO2检测时，C瓶的石灰水浑浊度高，C瓶的溴麝香草酚蓝水溶液变色快。⑥酒精检测时检测液应取自B、D瓶，其中只有取自D瓶的检测液加入重铬酸钾后呈灰绿色。（5）在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水。在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量的二氧化碳。2.细胞呼吸的方式及过程：（1）有氧呼吸：①有氧呼吸场所：细胞质基质和线粒体(主要)。线粒体结构：双层膜，内膜折叠形成嵴，扩大了膜面积。内膜和线粒体基质中含有与有氧呼吸有关的酶。线粒体基质中还含有少量DNA、RNA和核糖体。②有氧呼吸：指的是细胞在O2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(CO2)和水(H2O)，释放能量，生成大量ATP的过程。③有氧呼吸过程第一阶段第二阶段第三阶段物质变化葡萄糖→丙酮酸＋少量[H]丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]O2＋[H]→H2O产能情况少量能量少量能量大量能量场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜③总反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O2─酶→6CO2＋12H2O＋能量④有氧呼吸过程中：葡萄糖(C6H12O6)参与第一阶段，H2O参与第二阶段，O2参与第三阶段(作用：与[H]结合生成H2O，释放大量能量)；CO2生成于第二阶段，H2O生成于第三阶段；第三阶段释放能量最多。有氧呼吸产生的[H]实质是NADP(还原型辅酶Ⅰ)。⑦有氧呼吸各元素去向：。a.研究元素去向的方法：同位素标记法。b.产物CO2中的：C来自葡萄糖，O来自葡萄糖和水；产物H2O中的：H来自葡萄糖和水，O来自氧气。（2）无氧呼吸①无氧呼吸指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：无氧呼吸的全过程可概括地分为两个阶段，这两个阶段需要酶的催化，但都发生在细胞质基质中。第一阶段与有氧呼吸第一阶段相同，第二阶段是丙酮酸在酶(与催化有氧呼吸的酶不同)的催化下，分解成酒精和CO2，或转化成乳酸。无氧呼吸只在第一阶段阶段释放出少量能量，底物中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。③反应式：高等植物水淹、酵母菌缺氧：C6H12O6─酶→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、骨骼肌缺氧：C6H12O6─酶→2C3H6O3＋少量能量3.细胞呼吸释放的能量a.细胞呼吸的实质是分解有机物，释放能量。有氧呼吸有机物被彻底氧化分解，故释放能量多；无氧呼吸有机物分解不彻底，大部分部分能量储存在酒精或乳酸中，故释放能量少。b.细胞呼吸释放的能量，大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。c.有氧呼吸三阶段都释放能量，第三阶段产能最多，无氧呼吸两个阶段，只有第一阶段产生能量。4.有氧吸中[H]和和ATP的作用a.[H](NADH)的作用：有氧呼吸：与O2结合生成水，释放大量能量。无氧呼吸：将丙酮酸还原成酒精和CO2或乳酸。b.ATP的作用：用于除光合作用暗反应(暗反应所需ATP只能由光反应提供)外的各项生命活动。5.葡萄糖和丙酮酸代谢的具体场所①有氧呼吸：葡萄糖：细胞质基质。丙酮酸：线粒体基质。②无氧呼吸：葡萄糖：细胞质基质。丙酮酸：细胞质基质。6.两类生物有氧呼吸的场所：①原核生物：细胞质基质或细胞膜。②真核生物：细胞质基质和线粒体7.细胞呼吸原理的应用：①用透气纱布或“创可贴”包扎伤口，以增加通气量，抑制厌氧病原菌的无氧呼吸。②酿酒过程：早期通气，促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖；后期密封发酵罐，促进酵母菌无氧呼吸，利于产生酒精。③疏松土壤，促进植物根细胞的有氧呼吸。④种子、果蔬保鲜条件:a种子：低氧、零上低温、干燥。b果蔬：低氧、零上低温、一定湿度。⑤提倡慢跑，促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。⑥破伤风杆菌只能进行无氧呼吸，伤口较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖，所以要打破上分抗毒血清。注：破伤风芽胞杆菌为原核生物，只能进行无氧呼吸。8.细胞呼吸方式的判断:(根据总反应式分析、理解不死记)（1）消耗O2、有H2O产生：存在有氧呼吸。（2）有酒精或乳酸生成：存在无氧呼吸。（3）有CO2生成：进行有氧呼吸或无氧呼吸(酒精发酵)，或两种呼吸并存。（4）O2吸收量＝CO2释放量：只进行有氧呼吸。O2吸收量＜CO2释放量：无氧呼吸＞有氧呼吸。（5）酒精量＝CO2量：只进行无氧呼吸。酒精量＜CO2量：有氧呼吸＞无氧呼吸。9.若消耗等量葡萄糖，有氧呼吸和无氧呼吸CO2总产生量与O2吸收量之比为4:3；若产生等量的CO2，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量之比为1:3。10.酵母菌、植物组织细胞呼吸曲线分析(曲线会分析、理解不死记)（1）0点：细胞只进行无氧呼吸。（2）0～b段：有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，随O2浓度增加，无氧呼吸受到抑制而逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强。a点时，有氧呼吸和无氧呼吸CO2产生量相同，但两者呼吸强度不同，有机物消耗量之比为1:3。（3）b点后：细胞只进行有氧呼吸。（4）水果、蔬菜、粮食的储存应选择a点O2浓度，因为此浓度下细胞呼吸强度最低。（5）mn段CO2释放量逐渐减少的原因：无氧呼吸逐渐减弱，但由于O2浓度较低，有氧呼吸也比较弱。（6）np段CO2释放量逐渐增多的原因：随O2浓度增高，有氧呼吸逐渐增强。（7）有氧呼吸CO2释放量也可表示O2吸收量。（8）两条实线间的距离可表示无氧呼吸强度，当两曲线重合时(距离为0)，无氧呼吸强度为0。核心点一探究酵母菌细胞呼吸的方式1．(2022·黑龙江哈尔滨高一月考)下图为酵母菌细胞呼吸实验的示意图，相关叙述正确的是()A．物质a可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由黄变绿再变蓝B．条件Y下，葡萄糖在线粒体中分解所释放的能量少部分储存于ATP中C．试剂甲为酸性条件下的重铬酸钾溶液，现象Z为由橙色变为蓝色D．乳酸菌在条件X和条件Y下都不会产生物质a解析：选D。物质a为CO2，CO2可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄，A错误；有氧条件下，葡萄糖在细胞质基质中被分解，B错误；试剂甲为酸性条件下的重铬酸钾溶液，现象Z为由橙色变为灰绿色，C错误；乳酸菌在有氧条件下呼吸作用受抑制，在无氧条件下产生乳酸，即都不会产生CO2，D正确。2．下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列说法错误的是()A．装置甲中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2B．装置乙中瓶Ⅱ封口后应该静置一段时间再连通瓶ⅢC．装置甲中通入气体的目的是提供氧气D．相同实验时间内，两组装置中澄清石灰水浑浊程度相同解析：选D。装置甲中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，防止干扰实验结果，A正确；装置乙中瓶Ⅱ封口后应该静置一段时间再连通瓶Ⅲ，以消耗掉瓶中的氧气，从而保证澄清石灰水变浑浊是无氧呼吸产生的CO2所致，B正确；装置甲是测定有氧呼吸的装置，通入气体的目的是提供氧气，C正确；由于有氧呼吸产生CO2比无氧呼吸快且多，所以相同实验时间内，装置甲中澄清石灰水浑浊程度比装置乙中的高，D错误。核心点二细胞呼吸的过程分析1．下图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，有关说法正确的是()A．催化过程②③④的酶均分布于细胞质基质中B．过程①②③④中均有ATP生成C．过程①②③均能发生在酵母菌细胞中D．过程③中的二氧化碳产生于线粒体内膜上解析：选C。③为有氧呼吸的第二、三阶段，发生于线粒体中，催化过程③的酶分布于线粒体基质和线粒体内膜上，A错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，有氧呼吸的第二、三阶段都会产生ATP，无氧呼吸第二阶段没有ATP的生成，故过程①③中均有ATP生成，过程②④中没有ATP生成，B错误；酵母菌为兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，也能进行酒精发酵，故过程①②③均能发生在酵母菌细胞中，C正确；过程③中的二氧化碳是有氧呼吸第二阶段的产物，产生于线粒体基质中，D错误。2．(2022·辽宁沈阳模拟)下图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。下列有关叙述正确的是()A．催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中B．图中物质c为[H]，它只在有氧呼吸过程中产生C．图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATPD．①④③过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d分别是丙酮酸和O2答案：D3．(2022·宁夏石嘴山高一月考)下图为线粒体结构模式图，下列有关叙述正确的是()A．图中的DNA与蛋白质一起构成染色体B．线粒体能合成组成自身结构及功能所需的全部蛋白质C．线粒体基质中含有与有氧呼吸有关的全部酶D．线粒体内膜中蛋白质含量高于外膜解析：选D。染色体存在于细胞核内，线粒体中没有染色体，A错误；线粒体中含有少量的DNA和RNA，能合成组成自身结构及功能所需的部分蛋白质，B错误；线粒体基质中含有与有氧呼吸第二阶段有关的酶，有氧呼吸第一阶段的酶存在于细胞质基质中，有氧呼吸第三阶段的酶存在于线粒体内膜上，C错误；线粒体内膜上含有与有氧呼吸第三阶段有关的酶，故内膜中蛋白质含量高于外膜，D正确。核心点三影响细胞呼吸的环境因素及应用1．(2022·甘肃天水高一检测)下图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析不正确的是()A．从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制解析：选B。甲图中B点时细胞呼吸的相对速率最高，该点对应的温度是细胞呼吸最旺盛时的温度，A正确；乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸，B错误；不论是有氧呼吸还是无氧呼吸，利用的有机物均主要是葡萄糖，C正确；由乙图中的曲线Ⅱ可知，当O2浓度达到一定值时，随O2浓度的增加，细胞呼吸速率不再增强，此时的限制因素可能是温度或呼吸酶数量，D正确。2．(2022·山东烟台月考)细胞呼吸原理已被广泛应用于生产实践。下表中有关措施与对应的目的不恰当的是()选项应用措施目的A种子储藏晒干降低自由水含量，抑制细胞呼吸B水果保鲜低温降低酶的活性，抑制细胞呼吸C栽种庄稼疏松土壤促进根有氧呼吸，利于吸收矿质离子D包扎伤口透气的“创可贴”为需氧型微生物提供有氧环境解析：选D。种子在晾晒的过程中，自由水含量减少，抑制细胞呼吸，A不符合题意；低温可以降低酶的活性，进而抑制细胞呼吸，从而减少水果细胞中有机物的消耗，有利于水果的保鲜，B不符合题意；疏松土壤，可增加土壤中的含氧量，进而促进根的有氧呼吸，利于吸收矿质离子，C不符合题意；伤口处贴透气性好的“创可贴”，能抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧菌的繁殖，有利于伤口的愈合，D符合题意。3．(2022·江苏泰州高一期末)下图所示为苹果果实在一段时间内，随着环境中O2浓度的提高，其O2吸收量和CO2释放量的曲线。结合此图，表述错误的是()A．O2浓度为a时，产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质B．O2浓度达到b以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量C．O2浓度为b时，无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2量相等D．O2浓度为a时，若cd＝ca，则无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的3倍解析：选C。O2浓度为a时，既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质，A正确；O2浓度为b时，O2吸收量与CO2释放量相等，细胞只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，b以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量，B正确，C错误；O2浓度为a时，若cd＝ca，有氧呼吸产生的CO2与无氧呼吸产生的CO2相等，根据方程式进行计算可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸消耗的葡萄糖量的比例为3∶1，D正确。1．下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是()A．种子萌发过程中细胞呼吸速率没有明显变化B．细胞中eq\f(ATP,ADP)的值下降可抑制细胞呼吸C．细胞呼吸过程中产生CO2的场所是线粒体基质或细胞质基质D．检测CO2产生可判断乳酸菌是否进行细胞呼吸解析：选C。种子萌发过程中，代谢更旺盛，细胞呼吸速率明显加快，A错误；细胞中eq\f(ATP,ADP)的值下降，则说明细胞需要消耗能量，可促进细胞呼吸，B错误；细胞呼吸过程中产生CO2的场所是线粒体基质(有氧呼吸)和细胞质基质(无氧呼吸)，C正确；乳酸菌进行乳酸发酵只产生乳酸，不产生CO2，D错误。2．(2022·江苏南京高一月考)将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1小时后，测定O2的吸收量和CO2的释放量如下表所示。下列分析正确的是()O2浓度01%2%3%5%7%10%15%20%25%O2吸收量(mol)00.10.20.30.40.50.60.70.80.8CO2释放量(mol)10.80.60.50.40.50.60.70.80.8A.苹果果肉细胞在O2浓度为3%～25%时只进行有氧呼吸B．O2浓度越高，苹果果肉细胞有氧呼吸越旺盛，产生ATP越多C．O2浓度为3%时，无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的2倍D．苹果果肉细胞在O2浓度为3%和7%时，消耗的葡萄糖量相等解析：选C。苹果果肉细胞在O2浓度为5%～25%时只进行有氧呼吸，A错误；当O2浓度达到20%时，再增加O2浓度，有氧呼吸强度不再增加，B错误；O2浓度为3%时，依据有氧呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗0.3molO2，产生0.3molCO2，需要葡萄糖0.05mol，剩余的0.2molCO2由无氧呼吸产生，依据无氧呼吸反应式可知产生0.2molCO2需要葡萄糖0.1mol，因此可知无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的2倍，C正确；苹果果肉细胞在O2浓度为3%和7%时，释放的CO2相等，但O2浓度为3%时，苹果果肉细胞既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，依据C选项的计算可知消耗葡萄糖的量为0.15mol，而O2浓度为7%时，苹果果肉细胞只进行有氧呼吸，依据有氧呼吸反应式可计算出消耗葡萄糖的量为0.5÷6≈0.08mol，因此两者消耗的葡萄糖量不相等，D错误。3．下图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下O2的吸收量和CO2的释放量，N点后O2的吸收量大于CO2的释放量，据图分析以下判断正确的是()A．M点时的O2浓度最适合储藏该器官，此时无氧呼吸的强度最低B．该器官细胞呼吸过程中不只是氧化分解糖类物质C．N点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸D．O2浓度为0时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质解析：选B。N点前，CO2释放量大于O2吸收量，说明该植物器官同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；N点后，O2吸收量大于CO2释放量，说明该器官细胞呼吸过程中不只是氧化分解糖类物质。由题图可知，M点时CO2释放量最低，最适合储藏该器官，此时有氧呼吸和无氧呼吸的强度都较低，但无氧呼吸强度不是最低的，A错误。N点后，O2吸收量大于CO2释放量，说明该器官呼吸作用过程中不只是氧化分解糖类物质，因此N点时，O2吸收量和CO2释放量虽然相等，但不一定只进行有氧呼吸，B正确，C错误。O2浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，无氧呼吸的场所是细胞质基质，D错误。4．(2022·山东烟台高一期末)一位学生将葡萄糖和酵母菌溶液放入一个保温瓶中，并用带有两个孔的塞子封口，如下图所示。随着反应进行，指示剂的颜色开始改变(该指示剂遇酸变红)。下列判断正确的是()A．保温瓶内的温度将一直慢慢升高B．保温瓶中氧气的含量对酵母菌细胞呼吸的类型有重要的影响C．实验可用来测定酵母菌细胞呼吸释放的CO2量D．指示剂变色的情况与保温瓶中空气的量无关，与葡萄糖的量有关答案：B5．(2022·吉林长春高一月考)下列甲图为真核细胞呼吸作用示意图，乙图为线粒体结构模式图，丙图为人体细胞呼吸代谢途径示意图。请据图回答下列问题：(1)甲图中X和D代表的物质分别是________、____________，X的产生场所是______________________________。(2)甲图中葡萄糖氧化分解，产生能量最多的是________(填“A”“B”“C”或“D”)过程。在无氧条件下，不同生物体内X进行B或D途径代谢，产生不同产物，直接原因是__________________________________________________________。(3)酵母菌有氧呼吸产生CO2和水的场所分别是乙图中的________和________(填序号)。(4)乙图中的①结构与③相比，________(化学成分)相对含量更丰富。(5)结合丙图分析，人体正常细胞中的p53蛋白可以促进丙酮酸进入线粒体，维持细胞正常的代谢途径。癌细胞中的p53蛋白功能异常，使细胞呼吸代谢过程发生变化，产生大量[N]________。据此推测癌细胞中__________(多选)。a．无氧呼吸速率增强b．积累了大量的丙酮酸c．对葡萄糖的摄取量增大d．有氧呼吸速率增强答案：(1)丙酮酸(丙酮酸和[H])酒精和CO2细胞质基质(2)C不同生物所含有的无氧呼吸酶的种类不同(3)②①(4)蛋白质(5)乳酸ac6．(2022·河南濮阳高一期末)两个生物兴趣小组分别对酵母菌的细胞呼吸进行了如下探究实验。请分析并回答下列问题：(1)甲兴趣小组想探究的具体问题：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套有数个)实验装置，如上