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第3练　细胞呼吸的原理及应用
A级·大概念对点练
探究点　探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．[2024·汉中调研]某生物研究小组为验证酵母菌在无氧或缺氧条件下才能产生酒精，他们依据“酒精具有还原性，可使酸性重铬酸钾变为灰绿色”的原理进行实验，装置如图。下列叙述错误的是(　　)
A．锥形瓶A中无氧或缺氧，锥形瓶D中有充足的氧气
B．实验一段时间后，从试管B中取出一部分液体可使酸性重铬酸钾变为灰绿色
C．锥形瓶A和D中的葡萄糖溶液的量属于无关变量
D．如果将试管B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后均会变浑浊
概念点1　细胞呼吸的方式及过程
2．如图为呼吸作用过程的图解，下列说法正确的是(　　)
A．图中数字①②④均表示能量，全部储存在ATP中
B．图中的[H]可以来源于③
C．人体在剧烈运动时细胞无氧呼吸会加强，CO2/O2的值会增大
D．葡萄糖→丙酮酸的过程在真核细胞和原核细胞中都可进行，但在真核细胞中该过程只能在线粒体中完成
3．[2023·广东卷]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(　　)
A．还原型辅酶Ⅰ B．丙酮酸 C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳
4.
如图是葡萄糖进入人体细胞及在细胞内的部分代谢过程，图中字母代表物质，序号代表生理过程。下列叙述正确的是(　　)
A．物质A是协助葡萄糖进入细胞的转运蛋白
B．升高血糖作用的胰高血糖素对图中各生理过程具有促进作用
C．剧烈运动时，过程④、⑤都会产生ATP和CO2
D．线粒体膜上也有物质A协助葡萄糖进入线粒体氧化分解
5．有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，当通入不同浓度的氧气时，瓶内产生的C2H5OH和CO2的量如表。下列叙述正确的是(　　)
氧气浓度 a b c d
产生CO2的量/mol 9 12.5 21 30
产生C2H5OH的量/mol 9 6.5 3 0
①a氧气浓度接近0；d时只进行有氧呼吸　②b时经无氧呼吸产生的CO2有6.5 mol　③c时有氧呼吸与无氧呼吸产生的丙酮酸分子之比为3∶1　④有氧呼吸与无氧呼吸产生等量CO2时的氧气浓度介于c和d之间
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
概念点2　影响呼吸作用的因素
6.
如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响，下列有关叙述错误的是(　　)
A．O2浓度为0时，细胞中能够产生[H]的场所是细胞质基质
B．O2浓度低于20%时，30 ℃、35 ℃两温度对有氧呼吸速率影响不大
C．由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度位于30 ℃和35 ℃之间
D．与b点相比，限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度
7．图甲是某单子叶植物种子萌发成幼苗的过程中总干重和胚乳干重的变化曲线，图乙是该种子萌发过程中O2吸收量和CO2释放量的变化曲线。据图分析，可以得出的结论是(　　)
A．种子萌发初期以有氧呼吸为主
B．A点时萌发的种子开始进行光合作用
C．胚乳干重减少快是由于胚乳的呼吸速率高于胚
D．种子萌发初期总干重减少的原因主要是呼吸作用分解有机物
8．[2024·九省联考甘肃卷]
作物种子贮藏过程中的损耗是影响粮食安全的重要因素，抑制作物种子的呼吸作用是减少损耗的有效手段。研究表明，作物种子呼吸速率与其含水量密切相关，如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．种子含水量低时，呼吸速率微弱的原因是种子的自由水含量较少，细胞发生了质壁分离
B．种子含水量高时，呼吸速率增强的原因是种子的自由水含量增加，细胞代谢水平增强
C．种子含水量降至14%以下时，呼吸速率微弱的原因是种子的结合水含量较少，细胞线粒体损伤
D．种子含水量升至16%左右时，作物1种子较作物2种子更耐贮藏
B级·素养提能练
9．研究人员发现某种鲫鱼在缺氧条件下体内存在如下代谢过程。下列相关叙述正确的是(　　)
A．过程①②③均能产生大量的ATP
B．过程①②③均发生在细胞质基质中
C．酒精以主动运输的方式被排出肌细胞
D．①过程不产生[H]
10．[2024·九省联考贵州卷]用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸，将酵母菌(甲)、细胞质基质(乙)及线粒体(丙)分别放入3支试管，向试管中加入等量、相同浓度的葡萄糖溶液，均供氧充足，一段时间后，得到葡萄糖和CO2的相对含量变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)
　　
A．甲中产生的CO2其氧元素来自葡萄糖和水
B．乙反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精
C．甲和乙消耗等量的葡萄糖释放的能量相等
D．实验结果表明葡萄糖不能在线粒体中分解
11．电子传递链是一系列电子载体按对电子的亲和力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统，其所有组成成分都嵌合于生物膜中。如图是细胞呼吸过程中电子传递链的部分示意图。下列说法错误的是(　　)
A．图示生物膜可能是线粒体内膜
B．图示中的H＋来自葡萄糖的分解
C．图示过程发生于有氧呼吸第三阶段
D．图中膜蛋白参与了物质运输和能量转化
12．如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述不正确的是(　　)
A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2
B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系
C．乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位
D．物质氧化时释放的能量都储存于ATP
13．甲、乙、丙三图都表示细胞呼吸强度与氧气浓度的关系(呼吸底物为葡萄糖)。据图分析回答下列问题：
　
(1)图甲所示细胞的呼吸方式最可能是____________，如果呼吸强度不能用CO2的释放量表示，原因是________________________________。
(2)图乙中B点释放的CO2来自____________，当氧气浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是________________________。
(3)图丙中YZ∶ZX＝4∶1，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的________，图中无氧呼吸强度降为0时，其对应的氧气浓度为________(填图中字母)。
(4)图丙中细胞呼吸对有机物中能量的利用率最低的点对应的氧气浓度是________。
14．[2024·唐山模拟]科学家因早期发现凡是耗能多的细胞，线粒体也较多，且线粒体在细胞内耗能部位聚集，故认为线粒体是有氧呼吸的场所。将酵母菌破碎后离心获得细胞质基质和线粒体，通入18O2，进行以下实验：
试管 加入的细胞成分 加入的反应物 各试管变化情况
1 细胞质基质＋线粒体 添加14C标记的葡萄糖 葡萄糖的量减少，有14CO2、HO的生成
2 细胞质基质 添加14C标记的葡萄糖 葡萄糖的量减少，有14C标记的丙酮酸、[H]的生成
3 线粒体悬液 添加14C标记的葡萄糖 葡萄糖的量②
4 线粒体悬液 添加① 反应物的量减少，有14CO2、HO的生成
(1)本实验中利用________________追踪物质的运行。
(2)表中①加入的反应物是________________，3号试管中葡萄糖的量②变化情况是________。
(3)比较2号和3号试管，说明________________________________________________；
比较3号和4号试管，说明____________________________________________________。通过上述分析与推理，据此推断有氧呼吸场所是________________________。
(4)在荧光素酶的催化作用下，荧光素接受ATP提供的能量后发出荧光。若1、2、3号试管中添加等量的葡萄糖，再分别加入荧光素和荧光素酶，其中发出荧光较强的是________号试管。
C级·真题实战练
15.[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(　　)
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
16．[2023·全国乙卷]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(　　)
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
第3练　细胞呼吸的原理及应用
1．答案：B
解析：锥形瓶A中的葡萄糖液面被石蜡油密封处于无氧或缺氧状态，锥形瓶D中接收C中产生的氧气，氧气含量充足，A项正确；实验一段时间后，锥形瓶A中的酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2，试管B接收的是酵母菌无氧呼吸产生的CO2，CO2不能使酸性重铬酸钾变为灰绿色，B项错误；本实验是验证酵母菌在无氧条件下才能产生酒精，氧气的有无是实验的自变量，锥形瓶A和D中的葡萄糖溶液的量属于无关变量，C项正确；酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸均会产生CO2，若将试管B和E中的清水换成澄清的石灰水，则一段时间后石灰水与CO2反应变浑浊，D项正确。
2．答案：B
解析：题图中数字①②④都代表能量，只有少部分能量储存到ATP中，A错误；③表示H2O，其可参与有氧呼吸的第二阶段，在该阶段中丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]，并释放少量能量，故图中的[H]可以来源于③，B正确；人体在剧烈运动时细胞的无氧呼吸会加强，但无氧呼吸的产物只有乳酸，所以CO2/O2的值不变，C错误；葡萄糖→丙酮酸的过程在真核细胞和原核细胞中都可进行，场所都是细胞质基质，D错误。
3．答案：A
解析：游泳过程中主要以有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A正确。
4．答案：A
解析：由题图可知，葡萄糖需要通过A的转运才能进入细胞，因此物质A是协助葡萄糖进入细胞的转运蛋白，A正确；胰高血糖素能促进糖原分解，促进非糖物质转化为葡萄糖，使血糖水平升高，其不能促进葡萄糖进入细胞和葡萄糖的代谢过程，B错误；B为丙酮酸，过程⑤为无氧呼吸过程中丙酮酸形成乳酸的阶段，不能产生ATP和CO2，C错误；葡萄糖不能直接进入线粒体中氧化分解，其原因是线粒体膜上没有转运葡萄糖的载体，D错误。
5．答案：A
解析：当酵母菌只进行有氧呼吸时，消耗的氧气量与产生的二氧化碳量相等；当酵母菌只进行无氧呼吸时，不消耗氧气，但产生二氧化碳的量等于产生酒精的量；当酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸时，产生的二氧化碳量>消耗的氧气量>0。所以a氧气浓度接近0，酵母菌只进行无氧呼吸；d时不产生酒精，酵母菌只进行有氧呼吸，①正确；b时经无氧呼吸产生的CO2有6.5 mol，经有氧呼吸产生的CO2有6 mol，②正确；c时有氧呼吸与无氧呼吸产生的丙酮酸分子之比为∶＝2∶1，③错误；有氧呼吸与无氧呼吸产生等量CO2时的氧气浓度介于b和c之间，④错误。
6．答案：C
解析：O2浓度为0时，细胞只能进行无氧呼吸，此时产生[H]的场所只有细胞质基质，A正确；O2浓度低于20%时，30 ℃和35 ℃两曲线重合在一起，说明此O2浓度下两温度对有氧呼吸速率影响不大，B正确；由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度在30 ℃左右，C错误；与b点相比，限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度，D正确。
7．答案：D
解析：分析题图乙可知，在种子萌发初期，氧气吸收量比较少，CO2释放量较多，说明种子萌发初期以无氧呼吸为主，A错误；分析题图甲可知，A点之后总干重增加，说明A点之后萌发的种子的光合速率大于呼吸速率，开始积累有机物，故在A点之前萌发的种子就开始进行了光合作用，B错误；单子叶植物种子的营养物质主要储存在胚乳中，种子在萌发过程中消耗胚乳中的营养物质，因此胚乳的干重减少快，C错误；种子萌发初期总干重减少主要是因为呼吸作用消耗有机物，D正确。
8．答案：B
解析：种子含水量低时，呼吸速率微弱的原因是种子的自由水含量较少，但细胞并未发生质壁分离，A错误；种子含水量高时，呼吸速率增强的原因是种子的自由水含量增加，细胞新陈代谢旺盛，B正确；种子含水量降至14%以下时，呼吸速率微弱的原因是种子的结合水含量相对较多，代谢较慢，C错误；种子含水量升至16%左右时，作物2种子呼吸速率较低，更耐贮藏，D错误。
9．答案：B
解析：分析题图可知，该种鲫鱼在缺氧条件下其他组织细胞内发生的过程①和肌细胞内发生的过程②③都属于无氧呼吸，其中过程①②能产生少量ATP，过程③不释放能量，也不产生ATP，但过程①②③的反应场所均为细胞质基质，故A错误，B正确；酒精被排出肌细胞的方式为自由扩散，C错误；①过程包括无氧呼吸第一阶段，此阶段伴随着[H]的产生，D错误。
10．答案：C
解析：根据呼吸作用的方程可知，呼吸作用产生的CO2其氧元素来自葡萄糖和水，A正确；由题意可知，甲既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸，乙只能进行无氧呼吸，丙只能进行有氧呼吸第二、三阶段，乙反应结束后产生的酒精可用酸性重铬酸钾检测，呈灰绿色，B正确；甲（进行有氧呼吸和无氧呼吸）和乙（只进行无氧呼吸）消耗等量的葡萄糖，前者释放的能量多于后者，C错误；丙中葡萄糖无消耗，说明葡萄糖不能在线粒体中分解，D正确。
11．答案：B
解析：图示生物膜进行电子传递链过程，可能是线粒体内膜，A正确；图示中的H＋来自葡萄糖、丙酮酸和水的分解，B错误；图示过程发生电子传递链过程，属于有氧呼吸第三阶段，C正确；由图可知，图中膜蛋白参与了物质运输和能量转化，D正确。
12．答案：D
解析：分析题图可知，三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2，A正确；代谢中间物（如丙酮酸、乙酰CoA等）将物质的分解代谢与合成代谢相互联系，B正确；乙酰CoA在代谢途径中将蛋白质、脂肪等的代谢相互联系在一起，具有重要地位，C正确；物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中，一部分以热能的形式散失，D错误。
13．答案：（1）无氧呼吸　该生物无氧呼吸不产生CO2
（2）无氧呼吸　呼吸酶的数量有限
（3）1/13　I　（4）0
解析：（1）分析题图甲可知，该细胞的呼吸强度与氧气浓度的变化无关，所以进行的呼吸方式最可能是无氧呼吸；若呼吸强度不能用CO2的释放量表示，最可能是因为该生物无氧呼吸不产生CO2。（2）分析题图乙可知，题图乙中B点氧气浓度为0，但有CO2释放，说明此时进行无氧呼吸产生CO2；当氧气浓度达到M点以后，CO2释放量不再继续增加的内因是呼吸酶的数量有限。（3）YZ∶ZX＝4∶1，由题图可知，YZ表示无氧呼吸的CO2释放量，设为4a，ZX表示有氧呼吸的CO2释放量，设为a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为（1/6）a，无氧呼吸消耗的葡萄糖为2a，所以有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的比例为（1/6）a÷[2a＋（1/6）a]＝1/13；由题图可知，无氧呼吸强度降为0时，其对应的氧气浓度是I。（4）题图丙中细胞呼吸对有机物中能量的利用率最低的点所对应的氧气浓度是0，此时只进行无氧呼吸，能量大部分储存在酒精中，部分以热能的形式散失，只有少数储存在ATP中被利用。
14．答案：（1）同位素标记法
（2）14C标记的丙酮酸　不变
（3）葡萄糖可在细胞质基质分解，葡萄糖不能直接在线粒体内分解　葡萄糖不能直接进入线粒体内分解，丙酮酸可直接进入线粒体氧化分解　细胞质基质和线粒体
（4）1
解析：（1）本实验用了14C标记的葡萄糖和18O标记的氧气，采用的方法是同位素标记法。（2）线粒体可以分解丙酮酸，获得14CO2、HO，所以①是14C标记的丙酮酸；线粒体不能够分解葡萄糖，所以葡萄糖的量不会减少，即不变。（3）2号和3号试管，自变量是加入的细胞成分，在细胞质基质中葡萄糖减少，线粒体中葡萄糖不会减少，所以比较2号和3号试管，说明葡萄糖可在细胞质基质分解，葡萄糖不能直接在线粒体内分解；3号和4号试管，自变量是加入的反应物，在线粒体中加入丙酮酸，有CO2的产生，说明葡萄糖不能直接进入线粒体内分解，丙酮酸可直接进入线粒体氧化分解；由此判断有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。（4）1号试管可进行有氧呼吸，分解葡萄糖，2号试管能进行有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸，3号试管不进行呼吸作用，所以产生能量最多的是1号试管，其产生的ATP最多，因此1、2、3号试管中发出荧光较强的是1号试管。
15．答案：C
解析：探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，有无O2是实验的自变量，酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度皆属于无关变量，A、B错误；可选用酒精和CO2的生成量作为实验因变量的检测指标，C正确；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多，D错误。
16．答案：C
解析：植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，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，且这两个过程的第一阶段相同，故消耗1分子葡萄糖，这两个过程生成的ATP相同，C错误；酒精的跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。

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