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第3节　细胞呼吸的原理和应用
第1课时　细胞呼吸的方式和有氧呼吸
[学习目标]　1.利用结构与功能观分析线粒体结构与细胞呼吸的关系。2.通过对比分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。3.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学习实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。
一、细胞呼吸的方式
1．呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
2．酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)产物
3．根据大量的实验结果得出结论：细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
判断正误
(1)配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母(　　)
(2)如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌进行有氧呼吸(　　)
(3)橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色(　　)
(4)将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，这将更有利于酒精的检测(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
提示　(1)配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸并冷却后再加入酵母，目的是防止高温杀死酵母菌。(2)酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，都能使澄清的石灰水变混浊。(3)橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下遇酒精变为灰绿色。
任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．实验原理
(1)酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，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)酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的方式。
2．提出问题：酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精？酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的二氧化碳是否一样多？
3．作出假设：酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精，有氧条件下产生的二氧化碳多。
4．设计实验
(1)该实验的自变量是什么？如何设置自变量？
提示　自变量是有无氧气。有氧条件：用橡皮球(或气泵)充气；无氧条件：装有酵母菌培养液的锥形瓶密封放置一段时间。
(2)该实验的因变量是什么？如何检测因变量？请完善下表。
因变量 检测方法
CO2产生的多少 澄清石灰水变混浊的程度
溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短
是否有酒精产生 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，使溶液变成灰绿色。可通过观察溶液颜色是否变化来确定
(3)该实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？
提示　无关变量有温度、葡萄糖溶液的浓度、酵母菌活性等。无关变量应保持相同且适宜。
(4)某课外活动小组想探究酵母菌细胞在有氧条件下的细胞呼吸情况，用如图装置作为备选装置。
①该课外活动小组应该选用的装置序号及正确排序是C、A、B。
②C装置中的质量分数为10%的NaOH溶液有什么作用？
提示　能吸收空气中的二氧化碳，排除空气中二氧化碳对实验结果的干扰。
(5)该实验有没有对照组？
提示　该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照。
1．为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，某同学将实验材料和用具按如图安装好。下列关于该实验的说法正确的是(　　)
A．甲组和乙组是一组对比实验
B．甲组探究酵母菌的无氧呼吸
C．乙组探究酵母菌的有氧呼吸
D．甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊，乙组混浊程度更大
答案　A
解析　甲组是探究酵母菌的有氧呼吸，乙组是探究酵母菌的无氧呼吸，二者属于对比实验，A正确，B、C错误；甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊，甲组混浊程度更大，D错误。
2．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是(　　)
A．酸性重铬酸钾溶液检测酒精，颜色呈现灰绿色
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的 O2
D．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式
答案　D
解析　酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物中都有CO2，均能使澄清石灰水变混浊，因此不能通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式，D错误。
二、有氧呼吸
1．主要场所——线粒体
(1)写出序号代表的结构名称
①外膜；②内膜形成的嵴；③线粒体基质。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在②③。
(3)线粒体的功能：进行有氧呼吸的主要场所。
2．化学反应式
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
3．有氧呼吸过程
4．能量转化
5．有氧呼吸概念：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。
判断正误
(1)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质(　　)
(2)真核细胞都进行有氧呼吸(　　)
(3)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸(　　)
(4)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
提示　(1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，不是唯一能利用的物质。(2)真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(3)线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。(4)葡萄糖不能在线粒体中氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸进入线粒体中进一步分解。
任务二：分析有氧呼吸的过程
1．有氧呼吸场所的分析
材料1　将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。
试管 自变量 实验结果
1号 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光
2号 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，出现微弱荧光
3号 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成，出现较强荧光
材料2　使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况。
试管 自变量 实验结果
4号 线粒体膜状结构 丙酮酸的量不变，没有荧光出现
5号 线粒体基质 丙酮酸减少，产生CO2，出现微弱荧光
6号 线粒体膜状结构和基质 丙酮酸减少，产生CO2，出现较强荧光
材料3　超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是线粒体内膜上的一系列酶。
(1)材料1、2 中的荧光素和荧光素酶有什么作用？
提示　荧光素和荧光素酶的作用是检测ATP含量的多少。
(2)由材料1的实验结果可推测物质发生了什么变化？发生这些变化的部位，能量又有什么变化？
提示　葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸，并且有少量ATP生成；丙酮酸在线粒体内被分解产生了CO2，并且有大量ATP生成。
(3)由材料2分析丙酮酸在哪个部位被分解？从实验结果可得到的推论是什么？
提示　丙酮酸在线粒体基质中被分解。推论1：丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2，释放少量能量；推论2：丙酮酸在线粒体基质中被分解后，在线粒体膜状结构上继续发生反应，生成较多的ATP。
(4)通过材料3可以确定在线粒体内膜上发生了什么样的反应？
提示　在线粒体内膜上发生了[H]的氧化，即[H]和氧气发生反应。
(5)写出有氧呼吸总反应方程式并标注反应物葡萄糖、氧气、水中的氧的去向。
提示　
1．有氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
物质 来源 去路
[H] C6H12O6和H2O 第三阶段与O2结合生成水
ATP 三个阶段都产生 用于各项生命活动
2.能量代谢
有氧呼吸三个阶段都释放能量并产生ATP，细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中。
3．在真核生物有氧呼吸的下列反应中，不在线粒体中进行的只有(　　)
A．[H]与氧气生成水
B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与磷酸结合生成ATP
答案　B
解析　[H]与氧气结合生成水，发生在线粒体内膜上，A不符合题意；C6H12O6分解为丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中，B符合题意；丙酮酸分解为CO2和[H]，发生在线粒体基质中，C不符合题意；ADP与磷酸结合生成ATP的场所有细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，D不符合题意。
4．如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题：
(1)有氧呼吸的总反应式为__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为______个阶段，其中[H]和O2结合是在第______阶段。
(3)在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第________阶段，反应的场所是________________________________________________________________________。
(4)图中②③分别是________、________。
答案　(1)C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量　(2)三　三　(3)三　线粒体内膜
(4)H2O　CO2
第1～4题，每题5分；第5～12题，每题6分，共68分。
题组一　细胞呼吸的方式
1．细胞呼吸的实质是(　　)
A．合成有机物，储藏能量
B．分解有机物，释放能量
C．合成有机物，释放能量
D．分解有机物，储藏能量
答案　B
2．在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列叙述不正确的是(　　)
A．二氧化碳使澄清的石灰水变混浊
B．二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
C．酒精在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D．酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
答案　C
3．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，正确的是(　　)
A．选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培养
B．通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式
C．将实验装置连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D．实验的因变量是澄清石灰水是否变混浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化
答案　C
解析　酵母菌是单细胞真菌，属于异养、兼性厌氧型微生物，易于培养，A错误；通过设置有氧和无氧两个实验组进行相互对照，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式，B错误；实验的因变量是澄清石灰水变混浊的程度和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化，D错误。
4．(2023·汕头高一期末)如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，下列有关叙述错误的是(　　)
A．a瓶加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
B．d中的葡萄糖若没有耗尽，则也能与酸性重铬酸钾发生反应
C．葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需要高温煮沸以去除溶解氧
D．d瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境
答案　C
解析　葡萄糖溶液和酵母菌混匀前需要高温煮沸以去除溶解氧，和酵母菌混匀后不需要高温煮沸，否则会杀死酵母菌，C错误。
题组二　有氧呼吸
5．研究者将青蛙细胞放在低渗溶液中涨破、离心得到线粒体外膜、膜间隙成分、内膜及线粒体基质等，下列相关叙述错误的是(　　)
A．线粒体外膜先破裂是因为外膜面积比内膜小
B．线粒体可在有氧条件下将葡萄糖分解为CO2和水
C．处理线粒体过程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分
D．青蛙进行各项生命活动所需的ATP主要来自线粒体
答案　B
解析　线粒体可在有氧条件下将丙酮酸分解为CO2和水，B错误。
6．如图表示细胞有氧呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(　　)
A．①②③分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质
B．①和②所含酶的种类相同
C．②和③都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
答案　D
解析　图中①表示细胞质基质，②表示线粒体基质，③表示线粒体内膜，A错误；①中进行的是有氧呼吸的第一阶段，②中进行的是有氧呼吸的第二阶段，所以所含酶的种类不同，B错误；②中进行的是有氧呼吸的第二阶段，只能产生少量ATP，③中进行的是有氧呼吸的第三阶段，能产生大量ATP，C错误。
7．含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中，18O转移的途径是(　　)
A．葡萄糖→丙酮酸→水
B．葡萄糖→丙酮酸→氧
C．葡萄糖→氧→水
D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
答案　D
解析　在细胞质基质中，含18O的葡萄糖在酶的作用下分解为丙酮酸和[H]，丙酮酸进入线粒体与水反应，彻底分解成二氧化碳，所以18O转移的途径应是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳，故选D。
8．有氧呼吸中产生二氧化碳的阶段、氧气利用的阶段、水参与反应的阶段、有水生成的阶段分别是(　　)
①第一阶段　②第二阶段　③第三阶段
A．②③②③ B．①②③③
C．②①③② D．③②②③
答案　A
解析　有氧呼吸过程中二氧化碳产生于②有氧呼吸第二阶段；氧气在③有氧呼吸第三阶段参与反应，与[H]结合形成水；水参与②有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应产生二氧化碳和[H]；有水生成的阶段是③有氧呼吸第三阶段，故选A。
9.某生物实验小组为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”设计了如图所示的实验装置。实验中，先向气球中加入10 mL含酵母菌的培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20 ℃温水的烧杯中。再将整个装置置于20 ℃的恒温水浴中，记录实验开始30 min后烧杯中液面变化量。下列说法错误的是(　　)
A．还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照
B．若30 min后液面没有变化是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
C．若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面下降
D．该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”
答案　C
解析　若酵母菌只进行有氧呼吸，则消耗的氧气和产生的二氧化碳体积相等，不会引起液面变化；若同时进行了无氧呼吸，则产生的二氧化碳多于消耗的氧气，气球体积增大，液面上升。
10．如图为显微镜下某真核细胞中线粒体及周围的局部结构。下列相关叙述正确的是(　　)
A．结构①中发生葡萄糖的分解但不生成ATP
B．结构②上丙酮酸被彻底分解为CO2和H2O
C．结构③中[H]与O2结合生成水并释放大量能量
D．结构①②③中均有参与细胞呼吸的相关酶
答案　D
解析　结构①细胞质基质中发生葡萄糖的分解，也生成ATP，A错误；结构②(线粒体内膜)上[H]与O2结合生成水并释放大量能量，C错误。
11．如图是细胞有氧呼吸过程示意图，①②③代表有氧呼吸的不同阶段，a、b、c代表各阶段释放的能量。下列叙述错误的是(　　)
A．葡萄糖在线粒体基质中经①②③阶段彻底氧化分解
B．给培养的动物细胞提供18O2，经过一段时间后，细胞中的CO2和水可能含有18O
C．碳原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2
D．用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体仍能产生ATP
答案　A
解析　过程①发生在细胞质基质中，葡萄糖不能在线粒体中分解，A错误；给培养的动物细胞提供18O2，18O2参与有氧呼吸的第三阶段生成H218O，H218O再参与有氧呼吸的第二阶段，生成C18O2，因此经过一段时间后，细胞中的CO2和水可能含有18O, B正确；碳原子在有氧呼吸第一阶段从葡萄糖转移到丙酮酸，在有氧呼吸第二阶段从丙酮酸转移到CO2，C正确；有氧呼吸第二阶段的场所为线粒体基质，有氧呼吸第三阶段的场所为线粒体内膜，故用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体内膜不能再产生ATP，但线粒体基质仍可产生ATP，D正确。
12．(2023·南宁高一期末)在酵母菌线粒体内，呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中部分能量，通过氧化磷酸化作用储存在ATP分子中，具体过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高
B．F1是转运蛋白，在线粒体内膜上只起运输作用
C．在硝化细菌中，也有与酵母菌类似的电子传递系统
D．在分解脂肪时，通过该电子传递链消耗的氧将增加
答案　B
解析　H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的H＋减少从而使pH升高，A正确；F1在线粒体内膜上既可充当转运蛋白起运输作用，还可以充当酶来催化ATP的合成，B错误；硝化细菌也能进行有氧呼吸，故也有与酵母菌类似的电子传递系统，C正确；在分解脂肪时，由于脂肪的氢含量比糖类高，故通过该电子传递链消耗的氧将增加，D正确。
13．(20分)耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min 以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、慢跑、骑行等，有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。为探究在耐力性运动训练中肌纤维出现的适应性变化，研究人员进行了相关实验。请回答问题：
(1)写出肌纤维(肌细胞)有氧呼吸的总反应式___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图1中A物质是________，B物质是______________________________________，
C物质是______________， 其中催化C物质与[H]反应的酶位于______________。①②③中，产生能量最多的是__________。
(3)探究耐力性运动训练或停止训练时，肌纤维中线粒体数量出现适应性变化，实验结果如图2。
①由图2可知，经过____周的训练之后，肌纤维中线粒体的数量趋于稳定。若停训1周立即恢复训练，则____(填“能”或“不能”)使线粒体的数量恢复到停训前的水平；若继续停止训练，4周后将降至__________________的水平。
②研究认为长期耐力性运动训练出现的适应性变化是预防冠心病、糖尿病和肥胖的关键因素。请你结合本研究结果提出进行体育锻炼时的建议：____________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量　(2)丙酮酸　CO2　O2　线粒体内膜　③　(3)①5　能　开始训练时　②每次进行至少30 min的有氧运动并且每天(周)坚持
解析　(3)①由图2可知，经过5周的训练后，肌纤维中线粒体的数量趋于稳定。若停训1周立即恢复训练，能使线粒体的数量恢复到停训前的水平；若停训的时间过长，4周后(第10周)将降至开始训练时的水平。②耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min 以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、慢跑、骑行等，而有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。体育锻炼时，每次进行至少30 min的有氧运动并且每天(周)坚持，有利于提高线粒体的数量，从而消耗葡萄糖，进而预防冠心病、糖尿病和肥胖。
14．(12分)(2023·徐州高一期末)氰化物是一类带有氰基(—CN)的化合物，有剧毒，人体微量摄入即有致命风险。实际上，氰化物广泛存在于生物界，许多植物可合成氰化物。请回答下列问题：
(1)氰化物可抑制位于____________的复合体Ⅳ的活性(图1)，使其不能将电子传递给氧气，导致第一、二阶段产生的____________无法与氧气结合生成水，无法利用氧气产生大量ATP。
(2)植物细胞中的氰化物是氰根离子与糖分子的结合物，遭受动物啃食或病菌侵害时，水解释放出氰根离子，其作用是__________________________________________________。
(3)氰化物对植物自身不会产生毒害，原因之一是氰化物储存在成熟植物细胞最大的细胞器——____________中，原因之二是植物存在一种交替氧化酶(AOX)，可将电子传递给氧气，这一机制称为“抗氰呼吸”(图2)。抗氰呼吸产生的ATP比较____________，释放的热能比较多。
(4)玉兰等植物开花时，花器官通过“抗氰呼吸”产热，推测其意义是____________
________________________________________________________________________。
答案　(1)线粒体内膜　[H]　(2)抑制动物或病菌有氧呼吸的第三阶段　(3)液泡　少　(4)有利于花序发育，促使挥发物质挥发，吸引昆虫传粉(共66张PPT)
第1课时
细胞呼吸的方式和有氧呼吸
第5章　细胞的能量供应和利用
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学习目标
1.利用结构与功能观分析线粒体结构与细胞呼吸的关系。
2.通过对比分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。
3.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学习实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。
内容索引
一、细胞呼吸的方式
二、有氧呼吸
课时对点练
细胞呼吸的方式
一
1.呼吸作用的实质是细胞内的有机物 ，并 ，因此也叫细胞呼吸。
2.酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌在 条件下都能进行细胞呼吸。
梳理　教材新知
(2)产物
有氧条件：大量的 和____
无氧条件：产生 ，还产生少量的__________
3.根据大量的实验结果得出结论：细胞呼吸可分为 和_________
两种类型。
氧化分解
释放能量
有氧和无氧
二氧化碳
水
酒精
二氧化碳
有氧呼吸
无氧呼吸
(1)配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母(　　)
(2)如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌进行有氧呼吸(　　)
×
提示　配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸并冷却后再加入酵母，目的是防止高温杀死酵母菌。
×
提示　酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，都能使澄清的石灰水变混浊。
(3)橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色(　　)
(4)将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，这将更有利于酒精的检测(　　)
×
提示　橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下遇酒精变为灰绿色。
√
任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验原理
(1)酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于________
，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
(2)酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的方式。
2.提出问题：酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精？酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的二氧化碳是否一样多？
探究　核心知识
兼性厌
氧菌
3.作出假设：酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精，有氧条件下产生的二氧化碳多。
4.设计实验
(1)该实验的自变量是什么？如何设置自变量？
提示　自变量是有无氧气。有氧条件：用橡皮球(或气泵)充气；无氧条件：装有酵母菌培养液的锥形瓶密封放置一段时间。
(2)该实验的因变量是什么？如何检测因变量？请完善下表。
因变量 检测方法
_______________ 澄清石灰水变混浊的程度
__________________________________________
_______________ ____________________________________________________________________________________________________________
CO2产生的多少
溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短
是否有酒精产生
橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，使溶液变成灰绿色。可通过观察溶液颜色是否变化来确定
(3)该实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？
提示　无关变量有温度、葡萄糖溶液的浓度、酵母菌活性等。无关变量应保持相同且适宜。
(4)某课外活动小组想探究酵母菌细胞在
有氧条件下的细胞呼吸情况，用如图装
置作为备选装置。
①该课外活动小组应该选用的装置序号
及正确排序是 。
②C装置中的质量分数为10%的NaOH溶液有什么作用？
C、A、B
提示　能吸收空气中的二氧化碳，排除空气中二氧化碳对实验结果的干扰。
(5)该实验有没有对照组？
提示　该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照。
1.为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，某同学将实验材料和用具按如图安装好。下列关于该实验的说法正确的是
A.甲组和乙组是一组对比实验
B.甲组探究酵母菌的无氧呼吸
C.乙组探究酵母菌的有氧呼吸
D.甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊，乙组混浊程度更大
√
落实　思维方法
甲组是探究酵母菌的有氧呼吸，乙组是探究酵母菌的无氧呼吸，二者属于对比实验，A正确，B、C错误；
甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊，甲组混浊程度更大，D错误。
2.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是
A.酸性重铬酸钾溶液检测酒精，颜色呈现灰绿色
B.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的 O2
D.可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式
√
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物中都有CO2，均能使澄清石灰水变混浊，因此不能通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式，D错误。
有氧呼吸
二
1.主要场所——线粒体
(1)写出序号代表的结构名称
① ；② ；③ 。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在 。
(3)线粒体的功能：进行有氧呼吸的 。
2.化学反应式
__________________________________________。
梳理　教材新知
外膜
内膜形成的嵴
线粒体基质
②③
主要场所
3.有氧呼吸过程
细胞质基质
少量
线粒体基质
少量
线粒体内膜
大量
4.能量转化
5.有氧呼吸概念：指细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生 和水，释放 ，生成大量 的过程。
ATP
热能
多种酶
二氧化碳
能量
ATP
氧
(1)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质(　　)
(2)真核细胞都进行有氧呼吸(　　)
(3)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸(　　)
×
×
提示　葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，不是唯一能利用的物质。
提示　真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。
×
提示　线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。
(4)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程(　　)
×
提示　葡萄糖不能在线粒体中氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸进入线粒体中进一步分解。
任务二：分析有氧呼吸的过程
1.有氧呼吸场所的分析
材料1　将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。
探究　核心知识
试管 自变量 实验结果
1号 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光
2号 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，出现微弱荧光
3号 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成，出现较强荧光
材料2　使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况。
试管 自变量 实验结果
4号 线粒体膜状结构 丙酮酸的量不变，没有荧光出现
5号 线粒体基质 丙酮酸减少，产生CO2，出现微弱荧光
6号 线粒体膜状结构和基质 丙酮酸减少，产生CO2，出现较强荧光
材料3　超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是线粒体内膜上的一系列酶。
(1)材料1、2中的荧光素和荧光素酶有什么作用？
提示　荧光素和荧光素酶的作用是检测ATP含量的多少。
(2)由材料1的实验结果可推测物质发生了什么变化？发生这些变化的部位，能量又有什么变化？
提示　葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸，并且有少量ATP生成；丙酮酸在线粒体内被分解产生了CO2，并且有大量ATP生成。
(3)由材料2分析丙酮酸在哪个部位被分解？从实验结果可得到的推论是什么？
提示　丙酮酸在线粒体基质中被分解。推论1：丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2，释放少量能量；推论2：丙酮酸在线粒体基质中被分解后，在线粒体膜状结构上继续发生反应，生成较多的ATP。
(4)通过材料3可以确定在线粒体内膜上发生了什么样的反应？
提示　在线粒体内膜上发生了[H]的氧化，即[H]和氧气发生反应。
(5)写出有氧呼吸总反应方程式并标注反应物葡萄糖、氧气、水中的氧的去向。
提示　
核心归纳
1.有氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
物质 来源 去路
[H] C6H12O6和H2O 第三阶段与O2结合生成水
ATP 三个阶段都产生 用于各项生命活动
2.能量代谢
有氧呼吸三个阶段都释放能量并产生ATP，细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中。
3.在真核生物有氧呼吸的下列反应中，不在线粒体中进行的只有
A.[H]与氧气生成水
B.C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C.丙酮酸分解为CO2和[H]
D.ADP与磷酸结合生成ATP
√
落实　思维方法
[H]与氧气结合生成水，发生在线粒体内膜上，A不符合题意；
C6H12O6分解为丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中，B符合题意；
丙酮酸分解为CO2和[H]，发生在线粒体基质中，C不符合题意；
ADP与磷酸结合生成ATP的场所有细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，D不符合题意。
____阶段，反应的场所是____________。
(4)图中②③分别是______、_____。
4.如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题：
(1)有氧呼吸的总反应式为____________________
________________________。
(2)有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为____个阶段，其中[H]和O2结合是在第____阶段。
(3)在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第
C6H12O6＋6O2＋6H2O
三
三
三
线粒体内膜
H2O
CO2
网络构建
课时对点练
三
题组一　细胞呼吸的方式
1.细胞呼吸的实质是
A.合成有机物，储藏能量
B.分解有机物，释放能量
C.合成有机物，释放能量
D.分解有机物，储藏能量
√
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2.在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列叙述不正确的是
A.二氧化碳使澄清的石灰水变混浊
B.二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
C.酒精在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D.酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
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3.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，正确的是
A.选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，
易于培养
B.通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的细胞
呼吸方式
C.将实验装置连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D.实验的因变量是澄清石灰水是否变混浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样
液的颜色变化
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酵母菌是单细胞真菌，属于异养、兼性厌氧型微生物，易于培养，A错误；
通过设置有氧和无氧两个实验组进行相互对照，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式，B错误；
实验的因变量是澄清石灰水变混浊的程度和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化，D错误。
4.(2023·汕头高一期末)如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，下列有关叙述错误的是
A.a瓶加入质量分数为10%的NaOH
溶液是为了吸收空气中的CO2
B.d中的葡萄糖若没有耗尽，则也
能与酸性重铬酸钾发生反应
C.葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需要高温煮沸以去除溶解氧
D.d瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境
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葡萄糖溶液和酵母菌混匀前需要高温煮沸以去除溶解氧，和酵母菌混匀后不需要高温煮沸，否则会杀死酵母菌，C错误。
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题组二　有氧呼吸
5.研究者将青蛙细胞放在低渗溶液中涨破、离心得到线粒体外膜、膜间隙成分、内膜及线粒体基质等，下列相关叙述错误的是
A.线粒体外膜先破裂是因为外膜面积比内膜小
B.线粒体可在有氧条件下将葡萄糖分解为CO2和水
C.处理线粒体过程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分
D.青蛙进行各项生命活动所需的ATP主要来自线粒体
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线粒体可在有氧条件下将丙酮酸分解为CO2和水，B错误。
6.如图表示细胞有氧呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是
A.①②③分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质
B.①和②所含酶的种类相同
C.②和③都能产生大量ATP
D.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
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图中①表示细胞质基质，②表示线粒体基
质，③表示线粒体内膜，A错误；
①中进行的是有氧呼吸的第一阶段，②中
进行的是有氧呼吸的第二阶段，所以所含
酶的种类不同，B错误；
②中进行的是有氧呼吸的第二阶段，只能产生少量ATP，③中进行的是有氧呼吸的第三阶段，能产生大量ATP，C错误。
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7.含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中，18O转移的途径是
A.葡萄糖→丙酮酸→水 B.葡萄糖→丙酮酸→氧
C.葡萄糖→氧→水 D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
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在细胞质基质中，含18O的葡萄糖在酶的作用下分解为丙酮酸和[H]，丙酮酸进入线粒体与水反应，彻底分解成二氧化碳，所以18O转移的途径应是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳，故选D。
8.有氧呼吸中产生二氧化碳的阶段、氧气利用的阶段、水参与反应的阶段、有水生成的阶段分别是
①第一阶段　②第二阶段　③第三阶段
A.②③②③ B.①②③③
C.②①③② D.③②②③
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有氧呼吸过程中二氧化碳产生于②有氧呼吸第二阶段；氧气在③有氧呼吸第三阶段参与反应，与[H]结合形成水；水参与②有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应产生二氧化碳和[H]；有水生成的阶段是③有氧呼吸第三阶段，故选A。
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9.某生物实验小组为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”设计了如图所示的实验装置。实验中，先向气球中加入10 mL含酵母菌的培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20 ℃温水的烧杯中。再将整个装置置于20 ℃的恒温水浴中，记录实验开始30 min后烧杯中液面变化量。下列说法错误的是
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A.还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌
培养液的相同装置作为对照
B.若30 min后液面没有变化是因为酵母菌只进行
了有氧呼吸
C.若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面下降
D.该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”
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若酵母菌只进行有氧呼吸，则消耗的氧气和产
生的二氧化碳体积相等，不会引起液面变化；
若同时进行了无氧呼吸，则产生的二氧化碳多
于消耗的氧气，气球体积增大，液面上升。
10.如图为显微镜下某真核细胞中线粒体及周围的局部结构。下列相关叙述正确的是
A.结构①中发生葡萄糖的分解但不生成ATP
B.结构②上丙酮酸被彻底分解为CO2和H2O
C.结构③中[H]与O2结合生成水并释放大量能量
D.结构①②③中均有参与细胞呼吸的相关酶
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结构①细胞质基质中发生葡萄糖的分解，也生成ATP，A错误；
结构②(线粒体内膜)上[H]与O2结合生成水并释放大量能量，C错误。
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11.如图是细胞有氧呼吸过程示意图，①②③代表有氧呼吸的不同阶段，a、b、c代表各阶段释放的能量。下列叙述错误的是
A.葡萄糖在线粒体基质中经①②③阶
段彻底氧化分解
B.给培养的动物细胞提供18O2，经过
一段时间后，细胞中的CO2和水可能含有18O
C.碳原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2
D.用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线
粒体仍能产生ATP
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过程①发生在细胞质基质中，葡萄
糖不能在线粒体中分解，A错误；
给培养的动物细胞提供18O2，18O2
参与有氧呼吸的第三阶段生成H218O，
H218O再参与有氧呼吸的第二阶段，生成C18O2，因此经过一段时间后，细胞中的CO2和水可能含有18O, B正确；
碳原子在有氧呼吸第一阶段从葡萄糖转移到丙酮酸，在有氧呼吸第二阶段从丙酮酸转移到CO2，C正确；
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有氧呼吸第二阶段的场所为线粒体
基质，有氧呼吸第三阶段的场所为
线粒体内膜，故用某种抑制线粒体
内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体内膜不能再产生ATP，但线粒体基质仍可产生ATP，D正确。
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12.(2023·南宁高一期末)在酵母菌线粒体内，呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中部分能量，通过氧化磷酸化作用储存在ATP分子中，具体过程如图所示。下列说法错误的是
A.H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高
B.F1是转运蛋白，在线粒体内膜上只起运输作用
C.在硝化细菌中，也有与酵母菌类似的电子传递系统
D.在分解脂肪时，通过该电子传递链消耗的氧将增加
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H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导
致线粒体基质的H＋减少从而使
pH升高，A正确；
F1在线粒体内膜上既可充当转运
蛋白起运输作用，还可以充当酶来催化ATP的合成，B错误；
硝化细菌也能进行有氧呼吸，故也有与酵母菌类似的电子传递系统，C正确；
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在分解脂肪时，由于脂肪的氢含量比糖类高，故通过该电子传递链消耗的氧将增加，D正确。
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13.耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min 以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、慢跑、骑行等，有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。为探究在耐力性运动训练中肌纤维出现的适应性变化，研究人员进行了相关实验。请回答问题：
(1)写出肌纤维(肌细胞)有氧呼吸的总反应式
_______________________________________
______。
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能量
(2)图1中A物质是________，B物质是______，
C物质是____， 其中催化C物质与[H]反应的
酶位于____________。①②③中，产生能量最
多的是____。
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丙酮酸
CO2
O2
线粒体内膜
③
(3)探究耐力性运动训练或停止训练时，肌纤
维中线粒体数量出现适应性变化，实验结果
如图2。
①由图2可知，经过____周的训练之后，肌纤
维中线粒体的数量趋于稳定。若停训1周立即恢复训练，则____(填“能”或“不能”)使线粒体的数量恢复到停训前的水平；若继续停止训练，4周后将降至____________的水平。
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能
开始训练时
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由图2可知，经过5周的训练后，肌纤维中线粒体的数量趋于稳定。若停训1周立即恢复训练，能使线粒体的数量恢复到停训前的水平；若停训的时间过长，4周后(第10周)将降至开始训练时的水平。
②研究认为长期耐力性运动训练出现的适应
性变化是预防冠心病、糖尿病和肥胖的关键
因素。请你结合本研究结果提出进行体育锻
炼时的建议：___________________________
___________________。
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每次进行至少30 min的有氧运
动并且每天(周)坚持
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耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min 以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、慢跑、骑行等，而有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。
体育锻炼时，每次进行至少30 min的有氧运动并且每天(周)坚持，有利于提高线粒体的数量，从而消耗葡萄糖，进而预防冠心病、糖尿病和肥胖。
14.(2023·徐州高一期末)氰化物是一
类带有氰基(—CN)的化合物，有剧
毒，人体微量摄入即有致命风险。
实际上，氰化物广泛存在于生物界，
许多植物可合成氰化物。请回答下列问题：
(1)氰化物可抑制位于____________的复合体Ⅳ的活性(图1)，使其不能将电子传递给氧气，导致第一、二阶段产生的_____无法与氧气结合生成水，无法利用氧气产生大量ATP。
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线粒体内膜
[H]
(2)植物细胞中的氰化物是氰根离子
与糖分子的结合物，遭受动物啃食
或病菌侵害时，水解释放出氰根离
子，其作用是__________________________________。
(3)氰化物对植物自身不会产生毒害，原因之一是氰化物储存在成熟植物细胞最大的细胞器——______中，原因之二是植物存在一种交替氧化酶(AOX)，可将电子传递给氧气，这一机制称为“抗氰呼吸”(图2)。抗氰呼吸产生的ATP比较___，释放的热能比较多。
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抑制动物或病菌有氧呼吸的第三阶段
少
液泡
(4)玉兰等植物开花时，花器官通过“抗氰呼吸”产热，推测其意义是_______________________________________________。
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有利于花序发育，促使挥发物质挥发，吸引昆虫传粉第3节　细胞呼吸的原理和应用
第1课时　细胞呼吸的方式和有氧呼吸
[学习目标]　1.利用结构与功能观分析线粒体结构与细胞呼吸的关系。2.通过对比分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。3.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，学习实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。
一、细胞呼吸的方式
1．呼吸作用的实质是细胞内的有机物____________，并______________，因此也叫细胞呼吸。
2．酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌在____________条件下都能进行细胞呼吸。
(2)产物
3．根据大量的实验结果得出结论：细胞呼吸可分为________和________两种类型。
判断正误
(1)配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鲜食用酵母(　　)
(2)如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌进行有氧呼吸(　　)
(3)橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色(　　)
(4)将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖，这将更有利于酒精的检测(　　)
任务一：探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．实验原理
(1)酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于____________，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
(2)酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的方式。
2．提出问题：酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精？酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的二氧化碳是否一样多？
3．作出假设：酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精，有氧条件下产生的二氧化碳多。
4．设计实验
(1)该实验的自变量是什么？如何设置自变量？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)该实验的因变量是什么？如何检测因变量？请完善下表。
因变量 检测方法
澄清石灰水变混浊的程度
(3)该实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)某课外活动小组想探究酵母菌细胞在有氧条件下的细胞呼吸情况，用如图装置作为备选装置。
①该课外活动小组应该选用的装置序号及正确排序是________。
②C装置中的质量分数为10%的NaOH溶液有什么作用？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(5)该实验有没有对照组？
________________________________________________________________________
1．为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，某同学将实验材料和用具按如图安装好。下列关于该实验的说法正确的是(　　)
A．甲组和乙组是一组对比实验
B．甲组探究酵母菌的无氧呼吸
C．乙组探究酵母菌的有氧呼吸
D．甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊，乙组混浊程度更大
2．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是(　　)
A．酸性重铬酸钾溶液检测酒精，颜色呈现灰绿色
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的 O2
D．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式
二、有氧呼吸
1．主要场所——线粒体
(1)写出序号代表的结构名称
①__________；②__________；③__________。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在___________________________________。
(3)线粒体的功能：进行有氧呼吸的______________________________________________。
2．化学反应式
________________________________________________________________________。
3．有氧呼吸过程
4．能量转化
5．有氧呼吸概念：指细胞在____的参与下，通过__________的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生__________和水，释放________，生成大量________的过程。
判断正误
(1)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质(　　)
(2)真核细胞都进行有氧呼吸(　　)
(3)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸(　　)
(4)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程(　　)
任务二：分析有氧呼吸的过程
1．有氧呼吸场所的分析
材料1　将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。
试管 自变量 实验结果
1号 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光
2号 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，出现微弱荧光
3号 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成，出现较强荧光
材料2　使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况。
试管 自变量 实验结果
4号 线粒体膜状结构 丙酮酸的量不变，没有荧光出现
5号 线粒体基质 丙酮酸减少，产生CO2，出现微弱荧光
6号 线粒体膜状结构和基质 丙酮酸减少，产生CO2，出现较强荧光
材料3　超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是线粒体内膜上的一系列酶。
(1)材料1、2 中的荧光素和荧光素酶有什么作用？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)由材料1的实验结果可推测物质发生了什么变化？发生这些变化的部位，能量又有什么变化？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)由材料2分析丙酮酸在哪个部位被分解？从实验结果可得到的推论是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)通过材料3可以确定在线粒体内膜上发生了什么样的反应？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(5)写出有氧呼吸总反应方程式并标注反应物葡萄糖、氧气、水中的氧的去向。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．有氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
物质 来源 去路
[H] C6H12O6和H2O 第三阶段与O2结合生成水
ATP 三个阶段都产生 用于各项生命活动
2.能量代谢
有氧呼吸三个阶段都释放能量并产生ATP，细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中。
3．在真核生物有氧呼吸的下列反应中，不在线粒体中进行的只有(　　)
A．[H]与氧气生成水
B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与磷酸结合生成ATP
4．如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题：
(1)有氧呼吸的总反应式为__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为______个阶段，其中[H]和O2结合是在第______阶段。
(3)在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第________阶段，反应的场所是________________________________________________________________________。
(4)图中②③分别是________、________。
答案精析
一、梳理教材新知
1．氧化分解　释放能量
2．(1)有氧和无氧　(2)二氧化碳　水　酒精　二氧化碳
3．有氧呼吸　无氧呼吸
判断正误
(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
提示　(1)配制酵母菌培养液时，葡萄糖溶液煮沸并冷却后再加入酵母，目的是防止高温杀死酵母菌。(2)酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，都能使澄清的石灰水变混浊。(3)橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下遇酒精变为灰绿色。
探究核心知识
1．(1)兼性厌氧菌
4．(1)自变量是有无氧气。有氧条件：用橡皮球(或气泵)充气；无氧条件：装有酵母菌培养液的锥形瓶密封放置一段时间。
(2)CO2产生的多少　溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短　是否有酒精产生　橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，使溶液变成灰绿色。可通过观察溶液颜色是否变化来确定
(3)无关变量有温度、葡萄糖溶液的浓度、酵母菌活性等。无关变量应保持相同且适宜。
(4)①C、A、B　②能吸收空气中的二氧化碳，排除空气中二氧化碳对实验结果的干扰。
(5)该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照。
落实思维方法
1．A　[甲组是探究酵母菌的有氧呼吸，乙组是探究酵母菌的无氧呼吸，二者属于对比实验，A正确，B、C错误；甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊，甲组混浊程度更大，D错误。]
2．D　[酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物中都有CO2，均能使澄清石灰水变混浊，因此不能通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式，D错误。]
二、梳理教材新知
1．(1)①外膜　②内膜形成的嵴　③线粒体基质　(2)②③　(3)主要场所
2．C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量
3．细胞质基质　少量　线粒体基质　丙酮酸＋H2OCO2＋[H]　少量　线粒体内膜　大量
4．ATP　热能
5．氧　多种酶　二氧化碳　能量　ATP
判断正误
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
提示　(1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，不是唯一能利用的物质。(2)真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(3)线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。(4)葡萄糖不能在线粒体中氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸进入线粒体中进一步分解。
探究核心知识
1．(1)荧光素和荧光素酶的作用是检测ATP含量的多少。
(2)葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸，并且有少量ATP生成；丙酮酸在线粒体内被分解产生了CO2，并且有大量ATP生成。
(3)丙酮酸在线粒体基质中被分解。推论1：丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2，释放少量能量；推论2：丙酮酸在线粒体基质中被分解后，在线粒体膜状结构上继续发生反应，生成较多的ATP。
(4)在线粒体内膜上发生了[H]的氧化，即[H]和氧气发生反应。
(5)
落实思维方法
3．B　[[H]与氧气结合生成水，发生在线粒体内膜上，A不符合题意；C6H12O6分解为丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中，B符合题意；丙酮酸分解为CO2和[H]，发生在线粒体基质中，C不符合题意；ADP与磷酸结合生成ATP的场所有细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，D不符合题意。]
4．(1)C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
(2)三　三　(3)三　线粒体内膜　(4)H2O　CO2作业22　细胞呼吸的方式和有氧呼吸
(分值：100分)
第1～4题，每题5分；第5～12题，每题6分，共68分。
题组一　细胞呼吸的方式
1．细胞呼吸的实质是(　　)
A．合成有机物，储藏能量
B．分解有机物，释放能量
C．合成有机物，释放能量
D．分解有机物，储藏能量
2．在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列叙述不正确的是(　　)
A．二氧化碳使澄清的石灰水变混浊
B．二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
C．酒精在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D．酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
3．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，正确的是(　　)
A．选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培养
B．通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式
C．将实验装置连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D．实验的因变量是澄清石灰水是否变混浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化
4．(2023·汕头高一期末)如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，下列有关叙述错误的是(　　)
A．a瓶加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
B．d中的葡萄糖若没有耗尽，则也能与酸性重铬酸钾发生反应
C．葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需要高温煮沸以去除溶解氧
D．d瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境
题组二　有氧呼吸
5．研究者将青蛙细胞放在低渗溶液中涨破、离心得到线粒体外膜、膜间隙成分、内膜及线粒体基质等，下列相关叙述错误的是(　　)
A．线粒体外膜先破裂是因为外膜面积比内膜小
B．线粒体可在有氧条件下将葡萄糖分解为CO2和水
C．处理线粒体过程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分
D．青蛙进行各项生命活动所需的ATP主要来自线粒体
6．如图表示细胞有氧呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(　　)
A．①②③分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质
B．①和②所含酶的种类相同
C．②和③都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
7．含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中，18O转移的途径是(　　)
A．葡萄糖→丙酮酸→水
B．葡萄糖→丙酮酸→氧
C．葡萄糖→氧→水
D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
8．有氧呼吸中产生二氧化碳的阶段、氧气利用的阶段、水参与反应的阶段、有水生成的阶段分别是(　　)
①第一阶段　②第二阶段　③第三阶段
A．②③②③ B．①②③③
C．②①③② D．③②②③
9.某生物实验小组为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”设计了如图所示的实验装置。实验中，先向气球中加入10 mL含酵母菌的培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20 ℃温水的烧杯中。再将整个装置置于20 ℃的恒温水浴中，记录实验开始30 min后烧杯中液面变化量。下列说法错误的是(　　)
A．还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照
B．若30 min后液面没有变化是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
C．若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面下降
D．该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”
10．如图为显微镜下某真核细胞中线粒体及周围的局部结构。下列相关叙述正确的是(　　)
A．结构①中发生葡萄糖的分解但不生成ATP
B．结构②上丙酮酸被彻底分解为CO2和H2O
C．结构③中[H]与O2结合生成水并释放大量能量
D．结构①②③中均有参与细胞呼吸的相关酶
11．如图是细胞有氧呼吸过程示意图，①②③代表有氧呼吸的不同阶段，a、b、c代表各阶段释放的能量。下列叙述错误的是(　　)
A．葡萄糖在线粒体基质中经①②③阶段彻底氧化分解
B．给培养的动物细胞提供18O2，经过一段时间后，细胞中的CO2和水可能含有18O
C．碳原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2
D．用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体仍能产生ATP
12．(2023·南宁高一期末)在酵母菌线粒体内，呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中部分能量，通过氧化磷酸化作用储存在ATP分子中，具体过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高
B．F1是转运蛋白，在线粒体内膜上只起运输作用
C．在硝化细菌中，也有与酵母菌类似的电子传递系统
D．在分解脂肪时，通过该电子传递链消耗的氧将增加
13．(20分)耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min 以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、慢跑、骑行等，有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。为探究在耐力性运动训练中肌纤维出现的适应性变化，研究人员进行了相关实验。请回答问题：
(1)写出肌纤维(肌细胞)有氧呼吸的总反应式___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图1中A物质是________，B物质是______________________________________，
C物质是______________， 其中催化C物质与[H]反应的酶位于______________。①②③中，产生能量最多的是__________。
(3)探究耐力性运动训练或停止训练时，肌纤维中线粒体数量出现适应性变化，实验结果如图2。
①由图2可知，经过____周的训练之后，肌纤维中线粒体的数量趋于稳定。若停训1周立即恢复训练，则____(填“能”或“不能”)使线粒体的数量恢复到停训前的水平；若继续停止训练，4周后将降至__________________的水平。
②研究认为长期耐力性运动训练出现的适应性变化是预防冠心病、糖尿病和肥胖的关键因素。请你结合本研究结果提出进行体育锻炼时的建议：____________________________
________________________________________________________________________。
14．(12分)(2023·徐州高一期末)氰化物是一类带有氰基(—CN)的化合物，有剧毒，人体微量摄入即有致命风险。实际上，氰化物广泛存在于生物界，许多植物可合成氰化物。请回答下列问题：
(1)氰化物可抑制位于____________的复合体Ⅳ的活性(图1)，使其不能将电子传递给氧气，导致第一、二阶段产生的____________无法与氧气结合生成水，无法利用氧气产生大量ATP。
(2)植物细胞中的氰化物是氰根离子与糖分子的结合物，遭受动物啃食或病菌侵害时，水解释放出氰根离子，其作用是__________________________________________________。
(3)氰化物对植物自身不会产生毒害，原因之一是氰化物储存在成熟植物细胞最大的细胞器——____________中，原因之二是植物存在一种交替氧化酶(AOX)，可将电子传递给氧气，这一机制称为“抗氰呼吸”(图2)。抗氰呼吸产生的ATP比较____________，释放的热能比较多。
(4)玉兰等植物开花时，花器官通过“抗氰呼吸”产热，推测其意义是____________
________________________________________________________________________。
答案精析
1．B　2.C
3．C　[酵母菌是单细胞真菌，属于异养、兼性厌氧型微生物，易于培养，A错误；通过设置有氧和无氧两个实验组进行相互对照，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式，B错误；实验的因变量是澄清石灰水变混浊的程度和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化，D错误。]
4．C　[葡萄糖溶液和酵母菌混匀前需要高温煮沸以去除溶解氧，和酵母菌混匀后不需要高温煮沸，否则会杀死酵母菌，C错误。]
5．B　[线粒体可在有氧条件下将丙酮酸分解为CO2和水，B错误。]
6．D
7．D　[在细胞质基质中，含18O的葡萄糖在酶的作用下分解为丙酮酸和[H]，丙酮酸进入线粒体与水反应，彻底分解成二氧化碳，所以18O转移的途径应是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳，故选D。]
8．A　[有氧呼吸过程中二氧化碳产生于②有氧呼吸第二阶段；氧气在③有氧呼吸第三阶段参与反应，与[H]结合形成水；水参与②有氧呼吸第二阶段，与丙酮酸反应产生二氧化碳和[H]；有水生成的阶段是③有氧呼吸第三阶段，故选A。]
9．C　[若酵母菌只进行有氧呼吸，则消耗的氧气和产生的二氧化碳体积相等，不会引起液面变化；若同时进行了无氧呼吸，则产生的二氧化碳多于消耗的氧气，气球体积增大，液面上升。]
10．D　[结构①细胞质基质中发生葡萄糖的分解，也生成ATP，A错误；结构②(线粒体内膜)上[H]与O2结合生成水并释放大量能量，C错误。]
11．B　[H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的H＋减少从而使pH升高，A正确；F1在线粒体内膜上既可充当转运蛋白起运输作用，还可以充当酶来催化ATP的合成，B错误；硝化细菌也能进行有氧呼吸，故也有与酵母菌类似的电子传递系统，C正确；在分解脂肪时，由于脂肪的氢含量比糖类高，故通过该电子传递链消耗的氧将增加，D正确。]
12．ACD　[H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的H＋减少从而使pH升高，A正确；F1在线粒体内膜上既可充当转运蛋白起运输作用，还可以充当酶来催化ATP的合成，B错误；硝化细菌也能进行有氧呼吸，故也有与酵母菌类似的电子传递系统，C正确；在分解脂肪时，由于脂肪的氢含量比糖类高，故通过该电子传递链消耗的氧将增加，D正确。]
13．(1)C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量　(2)丙酮酸　CO2　O2　线粒体内膜　③　(3)①5　能　开始训练时　②每次进行至少30 min的有氧运动并且每天(周)坚持
14．(1)线粒体内膜　[H]　(2)抑制动物或病菌有氧呼吸的第三阶段　(3)液泡　少　(4)有利于花序发育，促使挥发物质挥发，吸引昆虫传粉

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