高考生物一轮复习教案-第3章课时3细胞呼吸的原理和应用

第三章细胞代谢课时3细胞呼吸的原理和应用课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.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；2.实验：探究酵母菌的呼吸方式细胞呼吸的类型和过程2023：浙江6月T11、北京T2、山东T4、湖北T6、广东T7、全国乙T3；2022：北京T3、山东T4、广东T10、湖南T7D、浙江6月T12、全国甲T4、江苏T8、河北T4BC；2021：山东T16AB、重庆T21、浙江6月T10、全国甲T2；2020：天津T4、山东T2、浙江7月T6、浙江1月T12、全国ⅠT2；2019：海南T26（3）、全国ⅡT2、全国ⅢT41.生命观念——物质与能量观：细胞呼吸是有机物氧化分解、释放能量的过程。2.科学思维——归纳与概括：有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程的比较。3.科学探究——实验设计与实验结果分析：探究酵母菌的呼吸方式。4.社会责任——将探究影响细胞呼吸因素的研究结果应用在生产实践中，提高考生的社会责任感细胞呼吸方式的探究与判断2023：天津T5B、山东T17、浙江1月T16；2022：江苏T5D、河北T4AD；2021：广东T9、福建T7影响细胞呼吸的因素及其应用2023：湖南T5、湖北T11A、新课标T2①③；2022：海南T10、山东T16；2021：湖南T12、河北T14、湖北T10、浙江1月T11；2019：浙江4月T15命题分析预测1.高考对本部分的考查以选择题或非选择题形式呈现，考查内容主要有细胞呼吸的过程、细胞呼吸原理的应用以及细胞呼吸与光合作用的联系等，常以实验探究或生产实践为情境进行综合考查。2.预计2025年高考仍将延续往年的考查形式及特点，并在新情境下从不同角度考查细胞呼吸的过程、原理及影响因素等知识考点1细胞呼吸的类型和过程1.细胞呼吸的概念和过程2.有氧呼吸（1）概念：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[5]二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。（2）过程（以葡萄糖为呼吸底物）（3）总反应式及各元素的去向分析辨析有氧呼吸与体外有机物燃烧的异同点（1）相同点：都是有机物氧化分解的过程；都释放能量。（2）不同点：有氧呼吸所需条件温和，有机物中的能量是逐步释放的，有一部分能量储存在ATP中。有机物的体外燃烧是剧烈的发光放热反应，不具备上述特点。3.无氧呼吸（1）概念：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（以葡萄糖为呼吸底物）（3）反应式①产生酒精：C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2＋②产生乳酸：C6H12O6酶2C3H6O3＋提醒（1）有氧呼吸并不是全过程都需要O2。有氧呼吸的第一阶段不需要O2；第二阶段需要提供O2条件，但不消耗O2；第三阶段消耗O2。（2）进行有氧呼吸不一定需要线粒体。真核生物进行有氧呼吸需要线粒体，无线粒体的真核生物或真核细胞只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等；原核生物没有线粒体，但有些原核生物含有与有氧呼吸有关的酶，也可以进行有氧呼吸。（3）无氧呼吸只在第一阶段产生ATP和[H]。（4）高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米种子的胚等，无氧条件下一般产生乳酸；大多数的绿色植物、酵母菌等无氧条件下一般产生酒精和二氧化碳。但是，同一生物无氧呼吸途径有时也会发生变化。教材补遗（1）[必修1P94正文]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。（2）[必修1P96“思维训练”]科学家就线粒体的起源，提出了一种解释（内共生假说）：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，二者在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。4.真核生物有氧呼吸和无氧呼吸过程比较比较项目有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要氧气不需要氧气反应场所细胞质基质、线粒体细胞质基质[H]的来源及生成量葡萄糖、水；产生较多[H]葡萄糖；产生很少[H]产物CO2、H2OC3H6O3或CO2和C2H5OH能量及去路大量的ATP和热量少量的ATP和热量，大量的能量储存在C3H6O3或C2H5OH中ATP合成三个阶段均合成只有第一阶段合成相同点反应条件①均需要酶的催化；②需要在适宜温度等条件下进行反应场所均在细胞质基质中分解葡萄糖生成丙酮酸和[H]实质都是分解有机物、释放能量、生成ATP5.细胞呼吸中各物质的量的比例关系分析（以葡萄糖为底物）（1）有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6⇒O2消耗量＝CO2生成量。（2）无氧呼吸：①C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2⇒酒精生成量＝CO2生成量；②C6H12O6∶乳酸＝1∶2。（3）产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。（4）在有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中，若O2吸收量∶CO2释放量＝3∶4，说明此条件下有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等。基础自测1.葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞的有氧呼吸过程中。（×）2.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与O2结合生成水。（×）3.有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。（×）4.有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。（×）5.有氧呼吸产生[H]和消耗[H]的部位相同。（×）6.无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累。（×）7.有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解。（×）8.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。（×）9.线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所[2023湖南，T2C]。（×）10.酸奶胀袋是乳酸菌发酵产生CO2造成的[2022天津，T8B]。（×）11.在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是还原型辅酶Ⅰ（填“还原型辅酶Ⅰ”或“氧化型辅酶Ⅰ”）[2023广东，T7改编]。12.衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，则其需要从宿主细胞内摄取的物质是ATP[2023天津，T1改编]。情境应用1.临床上进行复杂的肝脏手术之前要阻断肝脏血流，而在此之前需提高肝脏细胞内糖原的含量。为什么要提高肝脏细胞内糖原的含量？提示因为肝糖原可分解为葡萄糖用作细胞呼吸的底物，以满足肝细胞的能量供应，从而维持细胞的活性。2.酒精（乙醇）进入人体后主要在肝脏细胞中代谢，先利用乙醇脱氢酶将乙醇氧化为乙醛，再利用乙醛脱氢酶将乙醛氧化为乙酸，最终将乙醇代谢为CO2和H2O。则乙醇代谢产生的[H]与O2的反应发生在细胞呼吸的哪个阶段，原因是什么？提示第三阶段。由于乙醇代谢的终产物为CO2和H2O，且是[H]与O2的反应，则该反应为有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上。3.粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大的现象，其原因是什么？提示种子在有氧呼吸过程中产生了水。4.玉米的种子包含胚和胚乳等，玉米种子在萌发过程中胚无氧呼吸的产物是乳酸，不同于玉米的其他部位。则玉米的胚细胞和根系细胞无氧呼吸的场所和酶是否相同？提示玉米的胚细胞和根系细胞无氧呼吸的场所相同，都是细胞质基质；因为二者无氧呼吸的产物不同，故它们所用的酶不完全相同。5.家用酸奶机可以进行酸奶发酵和米酒发酵。（1）酸奶发酵时，为什么牛奶要加满，盖子的排气孔要封闭？提示酸奶发酵是乳酸发酵，只进行无氧呼吸，不需要O2，所以牛奶要加满，而且发酵不产生气体，排气孔要封闭。（2）米酒发酵时，米中间要挖一个窝，盖子留一个排气孔，其原因是什么？提示米酒发酵时挖一个窝主要是为了保留部分空气，促进酵母菌的有氧呼吸，使酵母菌繁殖更快，接着酵母菌进行无氧呼吸，产生更多酒精和CO2，因此要留排气孔。深度思考1.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上有哪些特点与功能相适应？提示线粒体内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积；线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。2.消耗同样的葡萄糖，为什么无氧呼吸过程释放的能量少？提示有氧呼吸是彻底氧化分解有机物的过程，能将储存在有机物中的能量全部释放出来；而无氧呼吸是不彻底的氧化分解过程，有大量的能量储存在不彻底的氧化产物——乳酸或酒精中。命题点1细胞呼吸的过程1.[2022全国甲]线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（C）A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATPB.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成解析有氧呼吸第一、二、三阶段都有ATP生成，反应场所分别为细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜，A正确；有氧呼吸第三阶段的反应场所是线粒体内膜，发生[H]与O2结合生成水的反应，该过程需要线粒体内膜上的酶催化，B正确；线粒体中丙酮酸分解成CO2和[H]的过程不需要O2的直接参与，C错误；线粒体属于半自主性细胞器，其中的DNA可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。命题变式[题干拓展型]线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，某科学家在研究线粒体时统计了某种动物的部分细胞中线粒体的数量（见表）。肝细胞肾皮质细胞平滑肌细胞心肌细胞动物冬眠状态下的肝细胞950个400个260个12500个1350个回答下列问题：（1）线粒体是具有双层膜的细胞器，在线粒体的内膜和基质中分布了许多与有氧呼吸有关的酶，所以它是有氧呼吸的主要场所。（2）心肌细胞的线粒体数量最多，这是因为心肌不停地收缩和舒张，耗能多。（3）从表中数据可以看出线粒体数量的多少与细胞新陈代谢的强弱有关。解析（1）在电子显微镜下，可以看到线粒体由内外两层膜构成，内膜向内折叠形成嵴，在嵴的周围充满了基质。在线粒体的内膜和基质中分布着多种与有氧呼吸有关的酶，所以线粒体是有氧呼吸的主要场所。（2）心肌不停地收缩和舒张，耗能多，线粒体数量也多。（3）冬眠时肝脏供能负担加重，此时肝细胞中线粒体数量比常态多；平滑肌收缩和舒张较为缓慢，耗能少，线粒体数量也少。由此可见，线粒体的数量多少与细胞新陈代谢的强弱有关。2.[2023山东]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（B）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]增多以缓解酸中毒解析由题干信息“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”可知，H＋由细胞质基质进入液泡需要消耗能量，方式为主动运输，液泡内的H＋浓度高于细胞质基质，液泡内的pH低于细胞质基质，A错误。水淹的玉米根细胞氧气供应不足，但仍有氧气供应，根细胞仍可进行有氧呼吸。由于有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸过程中都会产生CO2，故不能通过水淹的玉米根是否产生CO2来判断是否有酒精生成，B正确。无论是产酒精的无氧呼吸还是产乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，C错误。丙酮酸产酒精途径和丙酮酸产乳酸途径消耗[H]的量相同，D错误。命题点2有氧呼吸和无氧呼吸的过程辨析3.[2023浙江6月]小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确的是（A）A.有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合B.有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行C.有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放D.有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化解析在有氧呼吸的第三阶段，前两阶段产生的[H]与O2结合，无氧呼吸没有O2参与反应，产生的[H]不与O2结合，A正确；有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸都有热能的释放，C错误；有氧呼吸和无氧呼吸都需要酶催化，D错误。4.[2022北京]在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内（B）A.消耗的ATP不变B.无氧呼吸增强C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多解析由题意可知，受训者滑雪时单位时间的摄氧量无明显变化，说明其有氧呼吸强度不变；再分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内消耗的ATP增多，无氧呼吸增强，所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，B正确，A、C错误。消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少，D错误。考点2细胞呼吸方式的探究与判断1.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（3）实验过程2.细胞呼吸方式的判断（以真核生物为例）（1）依据反应方程式和发生场所判断细胞呼吸的方式（2）通过液滴移动法判断细胞的呼吸方式①实验装置（以发芽种子为例，糖类为呼吸底物）装置1 装置2②实验原理③实验现象和结论实验现象结论装置1红色液滴装置2红色液滴不动不动只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸提醒（1）为防止其他微生物细胞呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、对所测种子进行消毒处理。（2）若选用绿色植物作实验材料测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物进行光合作用会干扰呼吸速率的测定。基础自测1.分析下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的叙述，判断正确与否。（1）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。（√）（2）本实验中，葡萄糖溶液的浓度、温度、pH等因素对实验结果的影响可以忽略不计。（×）提示葡萄糖溶液浓度太大，会使酵母菌细胞失水，进而导致代谢水平降低甚至死亡；温度、pH等因素会影响与呼吸作用有关的酶的活性。（3）实验开始前将检测试剂与葡萄糖溶液混匀后加入锥形瓶，可随时观察实验现象的变化，及时分析并得出结论。（×）提示石灰水呈碱性、重铬酸钾需在酸性条件下发挥作用，这些试剂会改变溶液pH进而影响酵母菌的细胞代谢，会导致实验失败。2.分析下列有关“液滴移动法判断细胞呼吸的方式”实验装置的叙述，判断正确与否。（1）为避免杂菌污染干扰实验结果，应将实验用器具、材料等进行灭菌处理。（×）提示对种子进行灭菌处理会使其死亡，观察不到预期的实验结果，对所测种子应进行消毒处理。（2）若选用绿色植物作实验材料测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理。（√）提示若置于光下，植物会进行光合作用进而干扰实验结果。3.运用同位素标记法研究卡尔文循环—研究酵母菌呼吸方式[2023天津，T5B]。（×）4.用溴麝香草酚蓝溶液检测发酵液中酒精含量的多少，可判断酵母菌的呼吸方式[2022江苏，T5D]。（×）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，T4D]。（×）深度思考1.酸性重铬酸钾溶液可以检测有无酒精存在，这一原理在日常生活中有什么用处？请举一例。提示可以用来检测汽车司机是否酒驾。2.葡萄糖也能与酸性重铬酸钾溶液发生颜色反应，在探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验中，鉴定酒精时，如何避免葡萄糖对颜色反应的干扰？提示将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。3.有同学认为左侧实验存在不妥之处，请指出不妥之处并提出可行的方案。（提示：从实验的对照原则入手）提示缺乏对照实验，应另取一套装置，除将发芽种子换成等量煮熟种子外，其他条件与装置2相同。4.能否利用左侧装置1测定有氧呼吸的速率？请分析说明。（提示：红色液滴移动的距离与细胞呼吸速率有关）提示能。种子进行有氧呼吸时吸收O2，释放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使装置内气压降低，刻度管内的红色液滴左移。单位时间内红色液滴左移的距离可表示有氧呼吸的速率。命题点1通过实验探究酵母菌细胞呼吸的方式1.[2023浙江1月]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（C）A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量B.酵母菌可利用的氧气量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解析在探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是无关变量，A错误；酵母菌可利用的氧气量是该实验的自变量，B错误；1分子葡萄糖经有氧呼吸可产生6分子CO2，1分子葡萄糖经无氧呼吸可产生2分子酒精和2分子CO2，故可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸释放的能量比无氧呼吸释放的能量多，D错误。2.[2021广东改编]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。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（如图所示）。下列叙述正确的是（D）A.培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾以便检测乙醇生成B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2C.实验过程中取酵母菌培养液加斐林试剂后立刻出现砖红色沉淀D.实验中增加甲瓶中的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量解析培养开始时，培养瓶中含有氧气，酵母菌主要进行有氧呼吸，另外酸性条件会影响酵母菌的活性，故不能在开始时加入酸性重铬酸钾检测乙醇的生成，A错误；CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，B错误；纤维素的彻底水解产物为葡萄糖，实验过程中取酵母菌培养液加斐林试剂后，需要在水浴加热的条件下才可出现砖红色沉淀，C错误；底物的量是一定的，因此增加甲瓶中的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。命题点2液滴移动法探究细胞呼吸的方式或速率3.某兴趣小组利用小鼠的小肠上皮细胞设计了如图所示的实验：广口瓶内盛有某适宜浓度的葡萄糖溶液以及活的小肠上皮细胞，溶液中还含有一些细胞生活所必需的物质（浓度影响忽略不计）。实验初期，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动。下列说法错误的是（B）A.装置内O2含量变化是引起红色液滴移动的直接原因B.随实验时间的延长，红色液滴可能相继出现不再移动和向右移动的情况C.若换用等质量的小鼠成熟红细胞为实验材料，实验现象是不相同的D.增设添加呼吸抑制剂的实验组，可探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否消耗能量解析KOH溶液能吸收呼吸作用产生的CO2，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动是由于呼吸作用消耗了O2，A正确。随实验时间的延长，小肠上皮细胞先进行有氧呼吸消耗O2产生CO2，CO2被KOH溶液吸收，瓶内气压减小，引起红色液滴左移；当O2耗尽之后，小肠上皮细胞进行无氧呼吸，不消耗O2，产物只有乳酸，瓶内气压不变，红色液滴不再移动，B错误。小鼠成熟红细胞只进行无氧呼吸，液滴始终不移动，而小肠上皮细胞的实验现象是液滴先左移，O2耗尽后，液滴不再移动，C正确。增设添加呼吸抑制剂的实验组，细胞呼吸减弱，能量供应不足，检测溶液中葡萄糖浓度变化情况，可探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否消耗能量，D正确。4.[8分]将用消毒剂清洗过（不影响种子的生命活力）的萌发的小麦种子（呼吸底物为葡萄糖）放入下列装置，在温度不变、压力为一个大气压的情况下测定萌发种子的呼吸速率。（1）该实验应该存在一个对照组，对照组的具体设置为在装置中放入用消毒剂清洗过的等量煮熟的萌发的小麦种子，无关变量保持相同且适宜。（2）液滴移动过程中，细胞呼吸的产物可能有水、CO2和酒精。（3）用等量的蒸馏水替代CO2吸收剂，其他条件不变，重复图示实验，如果发现有色液滴不移动，则说明种子进行了怎样的生理活动？萌发的小麦种子只进行有氧呼吸。判断依据是有色液滴不移动，说明萌发的小麦种子吸收O2和释放CO2的量相等。解析（1）该实验应该设置一个对照组，对照组的具体设置应为在装置中放入用消毒剂清洗过的等量煮熟的萌发的小麦种子，无关变量保持相同且适宜。（2）液滴移动过程中，刚开始锥形瓶中含有O2，细胞进行有氧呼吸，产物是水和CO2，后来O2消耗殆尽，细胞进行无氧呼吸，产物是酒精和CO2。因此液滴移动过程中，细胞呼吸的产物可能有水、CO2和酒精。（3）若用等量的蒸馏水替代CO2吸收剂，其他条件不变，重复题图所示实验，如果发现有色液滴不移动，说明萌发的小麦种子吸收的O2和释放的CO2的量相等，只进行有氧呼吸。命题变式[条件改变型]如果将小麦种子换成等质量的油菜种子（主要成分是脂肪，C、H比例高于葡萄糖），其他条件不变，重复题图所示实验，预计有色液滴移动的距离大于（填“大于”“小于”或“等于”）图示实验结果，原因是与葡萄糖相比，脂肪中的C、H比例高，等质量的脂肪和葡萄糖氧化分解时，脂肪有氧呼吸消耗的O2多。命题点3细胞呼吸类型的判断5.[全国Ⅰ高考]种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（D）A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多解析在反应底物是葡萄糖的情况下，细胞进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸均可产生CO2，其中产乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等，有氧呼吸不产生乙醇，因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等，说明细胞只进行无氧呼吸，A正确；根据有氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，B正确；根据无氧呼吸反应式，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞无氧呼吸产物是乳酸，则不需要消耗O2也不产生CO2，C正确；有氧呼吸中，吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，而无氧呼吸不消耗O2，但可能产生CO2，若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的数目相等，D错误。命题变式[条件改变型]若该作物进行呼吸作用时O2吸收量的相对值为1，CO2释放量的相对值为3，则产生CO2的具体场所是细胞质基质、线粒体基质，此时该植物有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例为1∶6。解析由细胞呼吸的反应式可知，在有氧条件下，O2的吸收量与CO2的产生量相等，根据题干信息“O2吸收量的相对值为1，CO2释放量的相对值为3”可知，此时存在有氧呼吸和无氧呼吸，故产生CO2的场所有细胞质基质、线粒体基质。O2吸收量的相对值为1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为1/6；无氧呼吸产生的CO2的相对值（3－1）＝2，则消耗的葡萄糖的相对值为1，故有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例为1∶6。考点3影响细胞呼吸的因素及其应用1.影响细胞呼吸的因素（1）内部因素差异遗传现象生长发育时期器官类型不同种类或生存环境中的植物的呼吸速率存在差异，如阴生植物[1]＜阳生植物、旱生植物＜水生植物同一植物在不同[2]生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期和开花期＞成熟期同一植物的[3]不同器官的呼吸速率存在差异，如生殖器官＞营养器官根本原因[4]遗传信息不同基因在不同时间、空间的选择性表达直接原因酶的种类、数量存在差异（2）外部因素因素曲线原理应用温度温度主要影响与呼吸作用有关[5]酶的活性a.保鲜：零上低温储藏蔬菜、水果，减少有机物的消耗；b.提高产量：温室栽培中，增大昼夜温差，减少有机物的消耗CO2浓度从化学平衡的角度分析，增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的[6]抑制作用在蔬菜、水果保鲜时，适当增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗含水量在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱a.抑制细胞呼吸：种子晒干既不易发霉，也能减少有机物的消耗；b.促进细胞呼吸：浸泡后的种子易萌发O2浓度O2是有氧呼吸所必需的，且对无氧呼吸有抑制作用选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的大量繁殖；作物栽培的过程中及时松土，保证根细胞的正常呼吸；提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生过多乳酸；稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡2.细胞呼吸原理应用的实例分析基础自测1.同一叶片在不同生长发育时期，其呼吸速率有差异。（√）2.严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。（×）3.温室大棚中可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量。（√）4.破伤风芽孢杆菌易在锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处O2缺乏。（√）5.给含有酵母菌的发酵液连续通气，可以提高酒精的产量。（×）6.密闭罐头出现瓶盖鼓起的原因是存在其中的乳酸菌产生气体。（×）7.农田适时松土有利于农作物根细胞对无机盐的吸收。（√）8.与风干前相比，风干种子中细胞呼吸作用的强度高。（×）情境应用1.《齐民要术》记载了“热进仓”贮麦法：将经暴晒的小麦种子趁热进仓贮存，温度控制在46℃，贮藏7～10天后通风降温。（1）收获的小麦种子为什么要进行暴晒？提示因为暴晒后种子中自由水相对减少，细胞呼吸减弱，有利于贮存。（2）为什么46℃贮藏7～10天后通风降温？提示46℃属于较高温度，能杀灭一些有害生物，但长时间处于此温度下，小麦种子也会受到伤害，导致发芽率降低。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？提示晚上池塘中动植物及耗氧微生物均消耗O2，到黎明时分，水中溶解氧达到最低，水体表层的溶解氧相对较高。3.密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是什么？提示（1）密封地窖中CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。（2）空气湿度大，有利于保鲜。4.无土栽培可以有效解决农耕土地资源不足的困境。最早的水培法是将植物根系直接浸入培养液中，但长期浸泡会导致植物根部腐烂甚至死亡，其原因是什么？提示植物根部在培养液中长期浸泡，因O2缺乏，根部细胞进行无氧呼吸产生的酒精等物质逐渐积累，对根部细胞产生一定的毒害作用，导致植物根部腐烂甚至死亡。命题点1细胞呼吸的影响因素分析1.[2021湖北]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（C）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，果肉褐变减缓解析常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，有机物消耗快，不耐贮藏，A正确；密封条件下，梨通过呼吸作用消耗O2，导致O2减少，CO2增多，有利于保鲜，B正确；冷藏时，温度降低，呼吸酶的活性减弱，导致各种代谢活动减缓，且部分自由水转化为结合水，自由水含量减少，C错误；低温可抑制梨中酚氧化酶的活性，使其催化反应的速率减慢，果肉褐变减缓，D正确。2.[安徽高考节选，8分]科研人员探究了不同温度（25℃和0.5℃）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。图1图2（1）由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是低温降低了细胞呼吸相关酶的活性；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的CO2浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测O2浓度变化来计算呼吸速率。（2）某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。②将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。③记录实验数据并计算CO2生成速率。为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案（不考虑温度因素）。a.选取的果实成熟度还应一致；b.每个温度条件下至少有3组平行重复实验。解析（1）依题图可知，0.5℃条件下蓝莓果实的CO2生成速率较25℃条件下低，其原因是低温条件下细胞呼吸相关酶的活性降低，细胞呼吸减弱，果实的CO2生成速率降低。随着果实储存时间的延长，密闭容器中CO2浓度升高；检测呼吸速率时，可通过检测CO2生成量或O2消耗量来实现。（2）为使实验结果更可靠，应从无关变量相同且适宜、设置平行重复实验等角度分析，即可选用成熟度相同的蓝莓果实进行实验，也可通过在每个温度条件下增设至少3组的平行重复实验来提高实验结果的可信度。命题变式[设问拓展型]（1）两种温度下，60h后CO2的生成速率都基本稳定，其原因是60h后两种温度下的蓝莓果实都只进行无氧呼吸。（2）蓝莓果实不宜长时间在密闭容器中保存，原因是无氧呼吸产生的酒精有毒害作用，可导致细胞死亡。解析（1）由于60h后，两种温度下的蓝莓果实都只进行无氧呼吸，所以两种温度下，60h后CO2的生成速率都基本稳定。（2）蓝莓果实长时间在密闭容器中保存会进行无氧呼吸产生酒精，酒精浓度过高会产生毒害作用，导致细胞死亡。命题点2细胞呼吸原理的应用3.[2023湖南]食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是（C）A.干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖C.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D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类解析干制食品的含水量低，含水量低的环境不利于微生物的生长和繁殖，有利于延长食品保存时间，A正确；高渗环境可使微生物渗透失水，影响代谢，从而抑制微生物的生长和繁殖，B正确；低温可以降低酶的活性，从而抑制微生物的生命活动，但并不一定越低越好，如新鲜蔬菜不宜置于零下温度储存，C错误；高温处理能杀死食品中绝大部分微生物，高温也会破坏蛋白质的空间结构，使酶变性失活，D正确。4.[2021河北，多选]《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法（如图）。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库（充入氮气替换部分空气），延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益。下列叙述正确的是（ACD）A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到抑制C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯，可延长果蔬保鲜时间解析荫坑和气调冷藏库都能降低环境中的温度和氧气含量，在低温、低氧环境中细胞的有氧呼吸和无氧呼吸强度均较弱，因此荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解，A正确；有氧呼吸三个阶段都需要酶的参与，荫坑和气调冷藏库的低温环境对有氧呼吸的三个阶段都会产生抑制作用，B错误；低温可以降低酶活性，C正确；乙烯具有催熟作用，清除乙烯，可以延长果蔬保鲜时间，D正确。命题变式[设问拓展型]题干条件不变，下列说法正确的是（C）A.葡萄在“荫坑”中不能进行细胞呼吸，所以可大大减少有机物的损耗B.“荫坑”可保持低温、干燥的环境，便于葡萄的储存C.大型封闭式气调冷藏库中的氧气浓度较低，便于储存水果D.大型封闭式气调冷藏库中充入部分氮气可降低果蔬的有氧呼吸和无氧呼吸的强度解析“荫坑”中的葡萄细胞呼吸强度大大降低，而不是不能进行细胞呼吸，A错误；葡萄的保鲜要在低温、低氧、适宜湿度的条件下进行，干燥环境会导致葡萄细胞失水，故不能在干燥环境中储存葡萄，B错误；大型封闭式气调冷藏库中用氮气替换部分空气，可以降低氧气浓度，从而降低葡萄的有氧呼吸强度，便于储存水果，但不能降低无氧呼吸强度，C正确、D错误。命题点3种子萌发过程中细胞呼吸强度及物质变化分析5.[全国Ⅲ高考]若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为（A）A.有机物总量减少，呼吸强度增强B.有机物总量增加，呼吸强度增强C.有机物总量减少，呼吸强度减弱D.有机物总量增加，呼吸强度减弱解析种子在黑暗中萌发得到黄化苗，该过程中细胞代谢增强，呼吸强度增加，由于整个过程中不能进行光合作用，而细胞呼吸需要消耗有机物，所以有机物总量减少，A正确，B、C、D错误。命题变式[条件改变型]若该玉米种子置于自然状况下萌发，测得干重、鲜重的变化曲线如图所示。（1）表示种子萌发及长成幼苗期间干重变化曲线的是②（填“①”或“②”）。（2）导致图中曲线A→C段下降的主要生理过程是细胞呼吸；曲线C→D段变化的主要原因是种子萌发形成幼苗后，光合作用速率大于（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸作用速率。解析（1）种子萌发过程中吸水，鲜重增加，鲜重大于干重，分析题图可知，曲线①表示种子萌发过程中鲜重的变化，曲线②表示干重的变化。（2）图中曲线A→C段，由于种子进行细胞呼吸消耗有机物，使干重减少；曲线C→D段，种子萌发形成幼苗后，幼苗进行光合作用，光合作用合成的有机物多于细胞呼吸消耗的有机物，干重增加。1.[2023全国乙]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（C）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解析在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，说明此时段植物根细胞只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确；在无氧条件下，a～b时间内植物根细胞释放CO2，推测该时段植物根细胞存在产生酒精和CO2的无氧呼吸过程，B正确；在葡萄糖经无氧呼吸产生酒精或乳酸的过程中，只有第一阶段释放能量，这两个过程的第一阶段相同，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时和产生乳酸时生成的ATP的量相同，C错误；酒精跨膜运输的方式为自由扩散，不需要消耗ATP，D正确。2.[2023湖北]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，实验结果如下表。据结果分析，下列叙述正确的是（D）A物质浓度（μg·L－1）指标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±18109.1±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，血糖浓度持续升高解析指标②为肝脏丙酮酸的含量，有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都会生成丙酮酸，第二阶段都会消耗丙酮酸，因此，由②不能判断无氧呼吸和有氧呼吸的快慢，A错误；指标①为肝脏糖原的含量，与对照组相比，随着污染物A浓度的增加，斑马鱼中肝脏糖原含量下降，说明机体内肝糖原转化为葡萄糖的速率加快，B错误；随着污染物A浓度的增加，斑马鱼中肝脏糖原含量和肝脏丙酮酸含量都下降，糖原可以水解成葡萄糖，葡萄糖氧化分解可转化成丙酮酸，因此不能说明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖，C错误；指标③为血液中胰高血糖素的含量，随着污染物A浓度的增加，斑马鱼血液中胰高血糖素的含量增多，而胰高血糖素能促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而导致机体生成的葡萄糖增多，血糖浓度持续升高，D正确。3.[2022广东]种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，TTC（无色）进入活细胞后可被[H]还原成TTF（红色）。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5％TTC溶液中，30℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是（B）A.该反应需要在光下进行B.TTF可在细胞质基质中生成C.TTF生成量与保温时间无关D.不能用红色深浅判断种子活力高低解析种子通过细胞呼吸产生[H]的过程不需要光，A错误；细胞呼吸的第一阶段能产生[H]，且该过程发生在细胞质基质中，[H]可将TTC还原成TTF，B正确；保温时间的长短可影响[H]的生成量和进入活细胞中的TTC的量，进而影响TTF的生成量，C错误；种子活力越高，相同时间内产生的[H]越多，还原成的TTF也越多，红色越深，D错误。4.[2022山东]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（C）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解析有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，A正确；有氧呼吸是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，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还可进一步生成氨基酸和核苷酸等，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；利用14C标记的葡萄糖只能追踪含有碳元素的物质，无法追踪各产物的生成，C错误；植物受伤组织的修复过程会进行细胞增殖，细胞增殖需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等，D正确。5.[2022山东，不定项]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。下列相关说法正确的是（BCD）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减少解析由题图可知，与25℃时相比，4℃时耗氧量增加，根据题意“电子经线粒体内膜最终传递给……结合生成水”，可知4℃时线粒体内膜上的电子传递未受阻，A错误；与25℃时相比，短时间4℃处理时ATP生成量较少，耗氧量较多，说明4℃时有氧呼吸消耗的葡萄糖量多，释放的能量多，产热多，B、C正确；DNP可使H＋不经过ATP合酶进入线粒体基质，因此会导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，ATP生成量减少，D正确。6.[2021浙江1月]苹果果实成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为呼吸跃变，呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是（C）A.呼吸作用增强，果实内乳酸含量上升B.呼吸作用减弱，糖酵解产生的CO2减少C.用乙烯合成抑制剂处理，可延缓呼吸跃变现象的出现D.果实贮藏在低温条件下，可使呼吸跃变提前发生解析苹果进行无氧呼吸产生的是酒精不是乳酸，A错误；糖酵解过程中葡萄糖分解成丙酮酸，不产生CO2，B错误；乙烯能促进果实成熟，因此用乙烯合成抑制剂处理可延迟果实成熟，延缓呼吸跃变现象的出现，C正确；低温抑制酶的活性，适当的低温等贮藏条件有利于延缓或阻止呼吸跃变现象的出现，D错误。7.[2020天津]某同学居家学习期间，准备洋葱根尖有丝分裂实验材料。在下列方法中（每天换一次水），根尖生长状况最好的是（C）A BC D解析制作洋葱根尖有丝分裂装片时，需要培养洋葱根尖，清水过多会导致根细胞进行无氧呼吸产生酒精，酒精会对根细胞产生毒害作用，导致烂根，故B、D不符合题意；蘸清水会导致水分不足，根尖生长状况不良，A不符合题意；方法C中清水量适宜，根细胞能进行正常的细胞呼吸，且石子支撑能为根细胞提供一定的生长空间，因此根尖生长状况最好，C符合题意。8.[全国Ⅱ高考]马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是（B）A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPD.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生解析根据题中描述可知，马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸，葡萄糖是细胞呼吸的原料而不是产物，A错误；在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成丙酮酸，第二阶段在相应酶的催化下，丙酮酸转化为乳酸，B正确；在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量能量，生成少量ATP，C错误；一般来说，氧气浓度的升高会抑制细胞的无氧呼吸，故马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高不会增加酸味的产生，D错误。9.[2021重庆，10分]人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题：（1）呼吸链受损会导致有氧（填“有氧”或“无氧”）呼吸异常，代谢物X是乳酸（C3H6O3）。（2）过程⑤中酶B的名称为过氧化氢酶，使用它的原因是催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害。（3）过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH；是机体进行正常生命活动的条件。解析（1）有氧呼吸第二阶段和第三阶段的场所分别是线粒体基质和线粒体内膜，线粒体呼吸链受损会导致有氧呼吸异常。由图可知，代谢物X是人体细胞无氧呼吸的产物乳酸。（2）H2O2在酶B的作用下分解为O2和H2O，推断酶B为过氧化氢酶，该酶可催化过氧化氢分解，避免过氧化氢积累对细胞产生毒害作用。（3）过程④将乳酸消耗，避免乳酸的积累，以维持细胞内的pH，有利于机体生命活动的正常进行。一、选择题1.[2024江西大联考]酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也称为发酵。下列相关叙述正确的是（B）A.两种细胞中的[H]均会出现积累现象B.酒精和乳酸可由同一种物质转化而来C.产生酸味和酒味的第二阶段生成ATPD.两种细胞的线粒体中均可能产生CO2解析无氧呼吸产生的[H]可与丙酮酸反应生成相应产物，如酵母菌中[H]与丙酮酸反应生成酒精和二氧化碳、乳酸菌中[H]与丙酮酸反应生成乳酸，A错误、B正确；无氧呼吸只在第一阶段生成ATP，第二阶段不生成ATP，C错误；乳酸菌是原核生物，没有线粒体，D错误。2.[2024嘉兴模拟]氰化物能抑制细胞色素氧化酶的活性，阻止其将电子传递给O2，从而导致细胞功能异常。氰化物的作用部位是（A）A.线粒体内膜B.线粒体外膜C.线粒体基质D.细胞质基质解析有氧呼吸第三阶段发生电子传递过程，氰化物能抑制细胞色素氧化酶的活性，阻止其将电子传递给O2，因此氰化物对有氧呼吸的第三阶段起作用，其作用部位是线粒体内膜，A正确。3.[2024天津模拟改编]如图为酵母菌和人体细胞呼吸流程简图，下列叙述正确的是（B）A.物质a、b、c、d分别为水、CO2、酒精、乳酸B.条件X下酵母菌细胞呼吸时，葡萄糖中的能量一共有3条去路C.氧气不足时，人体肌细胞产生的CO2量大于O2的消耗量D.若用18O标记葡萄糖，则在物质a中会检测到18O解析据图可知，条件X为无氧条件，条件Y为有氧条件。物质a为水，物质b为CO2，物质c为乳酸，物质d为酒精，A错误。条件X下酵母菌细胞进行无氧呼吸，产物为酒精和CO2，该条件下葡萄糖中的能量的去路有3条，分别是以热能形式散失、储存在ATP中、储存在酒精中，B正确。人体肌细胞进行无氧呼吸时不能产生CO2，故氧气不足时，人体肌细胞产生的CO2量等于O2的消耗量，C错误。葡萄糖中的氧元素通过有氧呼吸可进入CO2中，水中的氧全部来自氧气，故若用18O标记葡萄糖，则在物质a中不会检测到18O，D错误。4.[2024辽宁部分学校联考]细胞呼吸过程中，丙酮酸进入线粒体后，被丙酮酸脱氢酶（PDH）催化生成二氧化碳和NADH。PDH的活性受代谢物和可逆磷酸化的双重调节。丙酮酸可抑制PDH激酶活性，而NADH可抑制PDH磷酸酯酶活性，调节机制如图所示。下列说法正确的是（D）A.丙酮酸的分解过程发生在线粒体内膜中B.丙酮酸可促进ATP末端的磷酸基团移至PDHC.PDH去磷酸化可导致其空间结构发生改变而失去活性D.丙酮酸与其产物可形成反馈调节来调控有氧呼吸过程解析丙酮酸的分解过程发生在线粒体基质中，A错误；丙酮酸可抑制PDH激酶活性，而ATP水解过程需要PDH激酶的催化，同时伴随着ATP末端的磷酸基团移至PDH，可见丙酮酸可抑制ATP末端的磷酸基团移至PDH，B错误；PDH去磷酸化会恢复活性，即PDH去磷酸化可导致其空间结构发生改变而恢复活性，C错误；丙酮酸进入线粒体后，被丙酮酸脱氢酶（PDH）催化生成二氧化碳和NADH，而NADH可抑制PDH磷酸酯酶活性，因此丙酮酸与其产物可形成反馈调节来调控有氧呼吸过程，D正确。5.[2024河南部分名校联考]某生物兴趣小组利用酵母菌设计了4组实验，如表，培养相同时间（8h）后，可选择溴麝香草酚蓝溶液或重铬酸钾溶液进行产物的鉴定。下列相关叙述正确的是（A）实验①用50mL含酵母菌的葡萄糖培养液，破碎酵母菌细胞后（保持细胞器完整），在无氧条件下培养实验②用50mL含酵母菌的葡萄糖培养液，破碎酵母菌细胞后（保持细胞器完整），在通气条件下培养实验③用50mL含酵母菌的葡萄糖培养液，不破坏酵母菌细胞，在无氧条件下培养实验④用50mL含酵母菌的葡萄糖培养液，不破坏酵母菌细胞，在通气条件下培养A.实验①和②的培养液中均可以使溴麝香草酚蓝溶液的颜色发生变化B.4组实验中，各组均产生ATP，但实验④中产生的ATP最少C.实验①和③的培养液中均含酒精，均可使橙色的碱性重铬酸钾溶液变为灰绿色D.4组实验中，各组产生的二氧化碳的量是自变量，培养时间为无关变量解析实验①和②的培养液中均可产生二氧化碳，均能使溴麝香草酚蓝溶液的颜色发生变化，A正确；4组实验中，各组均产生ATP，但实验④中产生的ATP最多，B错误；实验①和③的培养液中均可产生酒精，均可使橙色的酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，C错误；4组实验中，每组产生的二氧化碳的量是因变量，培养时间为无关变量，D错误。6.[2023周口一调]如图表示某装有酵母菌的培养液（葡萄糖溶液）的密闭容器中，从开始发酵至发酵结束这段时间内气体的总量随时间的变化曲线，下列有关该曲线的叙述错误的是（B）A.ab段释放的CO2都来自线粒体基质B.bc段酵母菌无氧呼吸速率不断增强C.发酵过程中容器内的CO2浓度不断升高D.整个过程中容器内的O2浓度先下降后为0解析酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下均可以进行细胞呼吸，产生CO2。ab段容器中的气体总量不变，即释放的CO2量等于O2的吸收量，因此该阶段只进行有氧呼吸，有氧呼吸第二阶段丙酮酸分解产生CO2，故释放的CO2都来自线粒体基质，A正确；bc段酵母菌无氧呼吸速率先随O2浓度的降低而增大，后随着底物的消耗而减小，B错误；整个过程中细胞有氧呼吸和无氧呼吸都释放CO2，因处于密闭容器中，故发酵过程中容器内CO2浓度不断升高，C正确；整个过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸，因此整个过程中容器内O2浓度逐渐下降，直至为0后不再发生改变，D正确。7.下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发，测得的气体量的变化结果。下列说法正确的是（D）条件CO2释放量/molO2吸收量/mol甲120乙86丙1010A.在甲条件下进行产生CO2和乳酸的无氧呼吸B.在乙条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖多于无氧呼吸C.在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值D.在乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体解析甲条件下只释放CO2，不消耗O2，所以进行的是产CO2和酒精的无氧呼吸，A错误；乙条件下，CO2的释放量＝8mol，而O2的吸收量＝6mol，则无氧呼吸释放的CO2量＝8mol－6mol＝2mol，由无氧呼吸的反应式可知，释放2molCO2需消耗1mol葡萄糖，而有氧呼吸消耗6molO2也需要消耗1mol葡萄糖，所以乙条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多，B错误；丙条件下，CO2的释放量等于O2的消耗量，故只进行有氧呼吸，但表格中的数据无法说明丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值，C错误；乙条件下有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，故乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体，D正确。8.如图是探究有活性的水稻种子呼吸作用的装置。下列叙述错误的是（C）A.将种子浸透的作用是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子的代谢B.实验开始时，红色小液滴位于0点，在其他条件适宜的情况下，一段时间后，红色小液滴将向左移动C.小液滴停止移动后，种子的呼吸作用方式是有氧呼吸D.为确保红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起，需另设放置煮熟种子的对照实验装置解析将种子浸透的作用是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子的代谢，提高其呼吸作用，A正确；实验开始时，红色小液滴位于0点，在其他条件适宜的情况下，一段时间后，由于种子呼吸作用会消耗氧气，且KOH溶液会吸收种子呼吸作用产生的CO2，故红色小液滴将向左移动，B正确；小液滴停止移动后，说明其不再消耗氧气，即进行无氧呼吸，C错误；为确保红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起，需另设放置煮熟种子的对照实验装置，观察小液滴是否移动，D正确。9.[2024石家庄段考]为研究低氧胁迫对青瓜品种根系细胞呼吸的影响，某研究小组用A、B两个青瓜品种进行实验研究。图示结果为一周后测得的根系中乙醇的含量。下列说法正确的是（C）A.正常通气情况下，品种A、B青瓜的根细胞只进行有氧呼吸B.低氧条件下，品种B对氧气浓度的变化较为敏感C.根系长期处于低氧环境中，两种青瓜吸收无机盐的能力都会下降D.根细胞中丙酮酸分解为乙醇的过程中也会产生ATP解析分析题图可知，正常通气时，A、B品种青瓜的根系中均有乙醇生成，说明正常通气时，A、B两品种青瓜的根细胞均进行了无氧呼吸，A错误；低氧条件下，品种A进行无氧呼吸产生乙醇的量较多，说明其对氧气浓度的变化较为敏感，B错误；丙酮酸分解为乙醇的过程为无氧呼吸第二阶段，该过程不产生ATP，D错误。10.[2024湛江统考]农田土壤板结时，土壤中空气不足，会影响作物根系的生长，故需要及时松土透气。下列叙述错误的是（B）A.土壤板结后，作物根细胞内ATP与ADP的转化速率减小B.土壤板结后，根细胞内的丙酮酸在线粒体中氧化分解成酒精和CO2C.及时松土透气能促进根细胞进行有氧呼吸，有利于根细胞对土壤中无机盐的吸收D.松土能增强土壤中好氧细菌的分解作用，可增加土壤中的无机盐含量解析土壤板结后，土壤含氧量降低，作物根细胞的有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，无氧呼吸过程中产生的ATP较少，故土壤板结后，作物根细胞内ATP与ADP的转化速率减小，A正确；丙酮酸在细胞质基质中氧化分解成酒精和CO2，B错误；一般情况下，植物根细胞以主动运输的方式吸收无机盐，因此松土有利于根细胞的有氧呼吸，从而为主动运输提供更多的能量，C正确；松土也有利于微生物分解有机质，使土壤中的无机盐含量增加，D正确。二、非选择题11.[结合生产实践，11分]某实验小组欲利用核桃幼苗研究氮素形态对根系呼吸速率的影响，在其他条件相同且适宜的情况下，通过调整营养液中NH4＋－N与NO3－－N的比例，共设置A（100％：0％）、B（75％：25％）、C（50％：50％）、D（25％：75％）、E（0％：100％）（1）有氧条件下，根细胞呼吸作用消耗水的场所是线粒体基质，有氧呼吸的整个过程是C6H12O6＋6O2＋6H2O酶6CO2＋12H2O＋能量（用反应式表示）。检测呼吸速率时，常用的指标是单位时间、单位面积内二氧化碳的释放量或氧气的消耗量（2）利用不同氮素形态的营养液处理前要对栽培基质浇灌大量清水，这样做的目的是避免氮素在栽培基质中的累积影响实验结果（合理即可）。由实验结果可知，随着处理时间的延长，核桃幼苗根系呼吸速率的变化是先上升后下降。推测与单独施用NO3－－N相比，单独施用NH4＋－N的核桃幼苗根系呼吸速率更快（填“更快”或（3）在农业生产上，要提高根系细胞呼吸速率，除本实验所述的措施外，种植户还可采取的措施有大田种植时，适时松土、适量浇水等；大棚种植时，适当控制温度等（合理即可）（答出两点即可）。解析（1）有氧条件下，核桃根细胞呼吸作用消耗水发生在第二阶段，其场所是线粒体基质。有氧呼吸整个过程的化学反应式可简写为C6H12O6＋6O2＋6H2O酶6CO2＋12H2O＋能量。检测呼吸速率时，常用单位时间、单位面积内二氧化碳的释放量或氧气的消耗量作为检测指标。（2）为了避免氮素在栽培基质中的累积影响实验结果，利用不同氮素形态的营养液处理前要对栽培基质浇灌大量清水。由图可知，随着处理时间的延长，核桃幼苗根系呼吸速率整体上呈现先上升后下降的趋势。5、6、7月份，A组根细胞呼吸速率均高于E组，8月份A组和E组根细胞呼吸速率相近，推测与单独施用NO3－－N（E组）相比，单独施用NH4＋－N（A组）一、选择题12.[2024江西部分学校联考]下列设计的各组实验中可以产生ATP的是（A）A.葡萄糖＋人体细胞质基质＋充足氧气B.葡萄糖＋人体线粒体基质＋无氧C.丙酮酸＋人体细胞质基质＋无氧D.丙酮酸＋人体细胞质基质＋充足氧气解析葡萄糖＋人体细胞质基质＋充足氧气，可进行细胞呼吸第一阶段，产生ATP，A正确；葡萄糖＋人体线粒体基质＋无氧，线粒体不能直接利用葡萄糖，B错误；丙酮酸＋人体细胞质基质＋无氧，可进行无氧呼吸的第二阶段，但无ATP形成，C错误；丙酮酸＋人体细胞质基质＋充足氧气，不能发生反应产生ATP，D错误。13.[2024浙江大联考]水稻种子要经浸种发芽后，才能播入秧田培育成秧苗，在此过程中常发生烂根现象，下列引发该现象的原因中，作用原理不同于其他三项的是（D）A.秧田泥过稀，播入的种子陷入泥中过深B.秧田水过多，秧苗根没入水中过久C.秧田有机质丰富，微生物产生有毒物质过多D.秧苗疯长，引起秧苗根发育不良解析A项，秧田泥过稀，播入的种子陷入泥中过深，会导致种子进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物酒精对种子有毒害作用，进而导致烂根；B项，秧田水过多，秧苗根没入水中过久，会导致秧苗根部进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物酒精对秧苗有毒害作用；C项，秧田有机质丰富，微生物活动旺盛，微生物产生有毒物质过多，进而导致烂根；D项，秧苗疯长，消耗更多的有机物，导致根部获得的营养物质减少，引起秧苗根发育不良。综上分析，D项的作用原理与其他三项不同，D符合题意。14.[2024陕师大附中模拟]与传统的水稻、小麦等粮食作物相比，玉米具有较强的耐旱性、耐寒性、耐贫瘠性以及较好的环境适应性。玉米的营养价值较高，是优良的粮食作物。如图是玉米不同部位的部分细胞呼吸流程图，下列相关叙述正确的是（B）A.晴朗夏季的中午，玉米叶肉细胞产生的物质b只可参与光合作用B.人体细胞中也可产生物质c，物质c进入血浆后，血浆pH基本保持稳定C.被水淹的玉米根进行细胞呼吸时葡萄糖中的能量主要以热能形式散失D.试剂甲为酸性重铬酸钾，现象d为由蓝变绿再变黄解析由图示分析可知，物质a、b、c依次为CO2、水、乳酸。水可参与光合作用，也可参与有氧呼吸第二阶段，A错误；人体细胞无氧呼吸能产生乳酸，但血浆中存在缓冲物质，使乳酸进入血浆后，血浆pH不会明显改变，基本保持稳定，B正确；被水淹的玉米根进行无氧呼吸，葡萄糖中的大部分能量存留在酒精中，少部分能量释放，而释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，C错误；酒精可与酸性重铬酸钾反应，溶液颜色由橙色变成灰绿色，D错误。15.[2024惠州一调]图甲为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线，图乙为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。据图分析，不能得出的结论是（A）A.图乙两条曲线相交时，有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率B.与休眠种子相比，萌发种子胚细胞中自由水/结合水的值较大C.A点（曲线最低点）后，光照下萌发种子中合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体D.与休眠种子相比，萌发种子胚细胞内RNA种类较多解析图乙两条曲线相交时，CO2释放量与O2吸收量相等，此时细胞只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A错误；与休眠种子相比，萌发种子的细胞代谢旺盛，代谢旺盛的细胞中自由水/结合水的值较大，B正确；A点后，种子的干重开始增加，说明萌发的种子进行了光合作用，且光合作用产生的有机物的量大于呼吸作用消耗的有机物的量，故A点后，光照下萌发种子中合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体，C正确；与休眠种子相比，萌发种子胚细胞生命活动旺盛，需要相关蛋白质参与，细胞内RNA种类会增多，D正确。16.[情境创新/2024厦门二中模拟改编]将完整的离体线粒体分为两组放在缓冲液中，按图1、图2所示分别加入物质x、y、z（x、y、z表示寡霉素、丙酮酸和DNP中的一种），并测定O2消耗量和ATP合成量。已知寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，丙酮酸可以被氧化分解，DNP（一种化学物质）可降低线粒体内[H]的含量。下列相关说法正确的是（D）A.图1中②阶段表示有氧呼吸的第三阶段B.图中x、y、z分别表示DNP、丙酮酸、寡霉素C.图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少[H]D.加入z后线粒体内产水量将明显多于加入y后解析已知丙酮酸可以被氧化分解，由图示可知，只含有ADP＋Pi或只含有x时，消耗的O2和合成的ATP的量均没有明显变化，ADP＋Pi和x同时存在时，消耗的O2和合成的ATP的量均增加，说明x是丙酮酸，图1中②阶段可表示有氧呼吸第二、三阶段，A错误。已知DNP可降低线粒体内[H]的含量，由图1可知，加入y，O2的消耗与ATP的合成受抑制，即y抑制有氧呼吸第三阶段O2与[H]反应，则y是DNP；已知寡霉素可以抑制ATP合成酶的作用，由图2可知，加入z，O2消耗增加，ATP合成基本不变，即z抑制ATP的合成，则z是寡霉素，由上述分析可知，B错误。图2中①阶段两曲线没有上升，加入ADP＋Pi后，两曲线上升，说明图2中①阶段两曲线没有上升的原因是缺少ADP＋Pi，C错误。加入z后线粒体内O2消耗量明显多于加入y后，产水量也将明显多于加入y后，D正确。17.[融合新概念/2024重庆南开中学模拟]呼吸熵（RQ）是指呼吸作用所释放的CO2与吸收O2的物质的量的比值。下表为不同能源物质在完全氧化分解时的呼吸熵。下列说法正确的是（C）能源物质糖类蛋白质油脂呼吸熵（RQ）1.000.800.71A.人体在剧烈运动时，有氧呼吸和无氧呼吸共同进行，RQ可能大于1B.只进行有氧呼吸的种子，若其RQ＝0.8，则此时呼吸的底物一定是蛋白质C.油脂的RQ低于糖类，原因是油脂中氢的相对含量较高D.测得酵母菌利用葡萄糖的RQ＝7/6，则其有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖之比为1∶1解析人和动物细胞进行产乳酸的无氧呼吸，该过程不产生CO2，RQ不可能大于1，A错误；只进行有氧呼吸的种子，RQ＝0.8时可能以不同比例进行着以糖类、蛋白质和油脂为底物的有氧呼吸，B错误；油脂的RQ低于糖类，原因是油脂中氢的相对含量较高，呼吸作用需要的氧气更多，C正确；RQ＝7/6，假设有氧呼吸释放的CO2为6份，则消耗的氧气为6份，消耗的葡萄糖为1份，则无氧呼吸释放的CO2为7－6＝1份，消耗的葡萄糖为0.5份，因此有氧呼