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第3节　细胞呼吸的原理和应用
一　细胞呼吸的方式和有氧呼吸
必备知识基础练
知识点1细胞呼吸的方式及探究
1.（2分）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．（2分）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．酸性重铬酸钾溶液鉴定酒精，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浑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浑浊，因此不能通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式，D错误。
3．（2分）为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按下图安装好。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浑浊，乙组浑浊程度更大
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浑浊，甲组浑浊程度更大，D错误。
知识点2有氧呼吸
4.（2分）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。
5．（2分）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有氧呼吸的第二阶段；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有氧呼吸的第三阶段。故选A。
6．（2分）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。
7．（2分）下图为线粒体的结构示意图。在相应区域中会发生的生物过程是（　　）
A．②处发生葡萄糖分解
B．①中的CO2扩散穿过内膜
C．②处丙酮酸分解为CO2和H2O
D．③处[H]与O2结合生成水
答案：D
解析：②处为线粒体基质，葡萄糖的分解发生在细胞质基质，A错误；①中的CO2往线粒体外扩散，穿过外膜，B错误；②处为线粒体基质，此处丙酮酸和水彻底分解为CO2和[H]，H2O在线粒体内膜上形成，C错误；③处为线粒体内膜，此处[H]与O2结合生成水，D正确。
　核心素养提升练
8．（3分）[2024·山东青岛高一学业考试]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及膜间隙成分、内膜、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。
9．（3分）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，易于判断酵母菌细胞呼吸的方式
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浑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：酵母菌是单细胞生物，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的浑浊程度和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化，D错误。
10．（3分）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．若向B瓶和D瓶中加入重铬酸钾的浓硫酸溶液，则D瓶内的溶液会变黄
C．可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生情况
D．装置乙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：B
解析：装置甲中酵母菌进行有氧呼吸，产生二氧化碳和水，装置乙中酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，故向B瓶和D瓶中加入重铬酸钾的浓硫酸溶液，则D瓶内的溶液会变成灰绿色，B错误。
11．（3分）关于同位素标记法研究动物体细胞有氧呼吸的过程，下列叙述错误的是（　　）
A．用18O标记葡萄糖，产物H2O中能检测到18O
B．用18O标记氧气，能检测到的产物不只有HO
C．用14C标记葡萄糖，产物CO2中能检测到放射性
D．用14C标记葡萄糖，在线粒体中能检测到放射性
答案：A
解析：用18O标记葡萄糖，在有氧呼吸过程中，葡萄糖中的18O进入CO2，不进入H2O，H2O中的氧来源于O2，因此产物CO2能检测到18O，产物H2O中不能检测到18O，A错误；O2参与有氧呼吸第三阶段生成H2O，用18O标记O2，产物HO中能检测到18O，HO参与有氧呼吸第二阶段，其场所为线粒体基质，生成产物C18O2，因此在线粒体基质生成的产物C18O2中也能检测到18O，B正确；用14C标记葡萄糖，葡萄糖中的14C进入丙酮酸中，进而进入CO2中，产生CO2的场所是线粒体基质，故在线粒体中能检测到放射性，C、D正确。
12．（3分）生长在低寒地带的沼泽植物臭菘，其花序在成熟时温度可达30 ℃。臭菘花序细胞耗氧速率是其他细胞的100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%。下列相关推断错误的是（　　）
A．花序细胞主要通过有氧呼吸生成ATP
B．氧气在有氧呼吸的第三阶段被消耗
C．花序细胞呼吸产生的热量远少于其他细胞
D．花序细胞的这种呼吸特点有利于花序的发育
答案：C
解析：据题干信息“臭菘花序细胞耗氧速率是其他细胞的100倍以上”，其细胞呼吸方式主要为有氧呼吸，A正确；氧气在有氧呼吸的第三阶段被消耗，产生水和释放大量的能量，B正确；据题干信息“单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%”，说明以热能形式散失的能量更多，花序细胞呼吸产生的热量远多于其他细胞，C错误；花序细胞呼吸释放的热能多，有利于适应寒冷的环境，有利于花序的发育，D正确。
13．（3分）氧化型辅酶Ⅰ（NAD＋）的合成场所是细胞质基质，其通过线粒体内膜需要借助特殊的转运蛋白。经研究发现TF H缺失的细胞表现出耗氧量和ATP生成量的变化，进一步研究发现TF H就是NAD＋的转运蛋白，下图是NAD＋的分子结构示意图。下列相关叙述正确的是（　　）
A.在线粒体中，NADH最终发生作用的场所是线粒体基质
B．NAD＋只在线粒体基质中参与有氧呼吸第二阶段
C．NAD＋中含有的糖是脱氧核糖
D．若TF H缺失的细胞线粒体中NAD＋的含量降低，而细胞中NAD＋的总含量保持不变，则说明蛋白质TF H与NAD＋的转运有关
答案：D
解析：NAD＋形成的NADH最终在线粒体内膜上与氧气发生反应生成水，A错误；NAD＋在细胞呼吸的第一阶段也会参与NADH的形成，B错误；NAD＋中含有的糖是核糖，C错误；从NAD＋含量方面分析，当出现线粒体中NAD＋的含量降低，而细胞中NAD＋的总含量保持不变的现象时，说明NAD＋没有被转运进入线粒体，进而证明蛋白质TF H与NAD＋的转运有关，D正确。
14．（12分）如图表示细胞部分结构和功能，据图回答下列问题：
（1）图中A是　　　　，B的利用发生在有氧呼吸的第　　　　阶段，B的产生部位是　　　　　　　　。
（2）在有氧呼吸的过程中，[H]是在第　　　　阶段产生的；产生ATP最多的是第　　　　阶段。
（3）该细胞产生CO2的场所是　　　　　　　，结合图示过程，有氧呼吸的总反应式可写成
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：（1）丙酮酸　二　线粒体内膜　（2）一、二　三　（3）线粒体基质
C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
15．（13分）
如图表示测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的情况。材料用具：保温桶（500 mL）、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下的细胞呼吸比无氧条件下的细胞呼吸放出的热量多。
（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中的内容：
装置 步骤一 步骤二 步骤三
A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 ①　　　　　　　　　
B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ②　　　　　　　　　　　 加入石蜡油，铺满液面
（2）表中表示酵母菌在有氧条件下细胞呼吸的装置是　　　　（填“A”或“B”）。
（3）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是　　　　　　，这是控制实验的　　　　变量。
（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B温度大小关系是A　　　　（填“<”“＝”或“>”）B，则假设成立。
（5）研究小组为了解酵母菌在有氧条件下细胞呼吸比无氧条件下细胞呼吸放出的热量更多的原因，进行了进一步的研究，并了解到酵母菌呼吸过程是从分解葡萄糖开始的，有氧呼吸的全过程分为3个阶段。其中，第一阶段的场所是　　　　　　；在有氧呼吸的过程中，释放的CO2是在第　　　　阶段产生的。
答案：（1）①不加石蜡油　②加入10 g活性干酵母　（2）A　（3）去除氧气　自　（4）>　（5）细胞质基质　二
解析：（1）实验设计需遵循对照原则和单一变量原则，因此①处应填：不加石蜡油，②处应填：加入10 g活性干酵母。（2）A组实验没有加入石蜡油，这样有氧气溶解在水里，酵母菌可以进行有氧呼吸。（4）因为实验的假设为有氧条件下比无氧条件下细胞呼吸放出的热量多，因此若假设成立，装置A、B温度大小关系是A>B。
易错辨析：线粒体内ATP形成的原理探究
16．（3分）细胞有氧呼吸产生的NADH都通过氧化还原连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，该过程逐步释放的能量可驱动ATP生成。上述包含多种氧化还原组分的传递链称为氧化呼吸链（如下图）。下列有关人体细胞氧化呼吸链的分析正确的是（　　）
A．人和哺乳动物有氧呼吸过程中会有NADH的积累
B．图中N侧表示线粒体基质，M侧表示线粒体内、外膜之间的腔
C．人体细胞有氧呼吸产生NADH的氢全部来自水和丙酮酸
D．图中膜蛋白在核糖体上合成后都需经内质网、高尔基体进行加工
答案：B
解析：人和哺乳动物有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH会在第三阶段被消耗，所以不会有NADH的积累，A错误；氧气参与有氧呼吸在线粒体内膜上，据图可知，N侧的膜上能消耗氧，为线粒体内膜的内侧，所以N侧表示线粒体基质，M侧表示线粒体内、外膜之间的腔，B正确；有氧呼吸第一阶段和第二阶段都会产生NADH，第一阶段的原料为葡萄糖，第二阶段的原料为丙酮酸和水，所以人体细胞有氧呼吸产生NADH的氢来自葡萄糖、水和丙酮酸，C错误；图中的膜蛋白为胞内蛋白，不需要内质网和高尔基体加工，D错误。
二　无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用
必备知识基础练
知识点1无氧呼吸
1.（2分）
如图表示细胞无氧呼吸的过程，①②依次代表两个阶段。下列相关说法错误的是（　　）
A．过程①②发生的场所都是细胞质基质
B．过程②只释放少量的能量
C．两个②过程产物不同，原因是发挥催化作用的酶不同
D．无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，部分能量储存在酒精或乳酸中
答案：B
解析：无氧呼吸的第一阶段和第二阶段都在细胞质基质中进行，A正确；无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，B错误；两个②过程丙酮酸被分解成不同的产物，所以起催化作用的酶不同，C正确；无氧呼吸属于有机物不彻底氧化分解，最终产生的是酒精和乳酸，所以大部分能量储存在酒精或乳酸中，D正确。
2．（2分）糖酵解是指从葡萄糖开始分解生成丙酮酸的过程，如图所示，下列有关叙述正确的是（　　）
A．糖酵解是所有细胞中葡萄糖氧化分解的必经阶段
B.糖酵解产生的NADH均与O2反应生成H2O
C．该过程可发生在细胞质基质和线粒体中
D．糖酵解释放的能量全部储存在ATP中
答案：A
解析：进行无氧呼吸时，糖酵解产生的NADH不与氧气反应生成水，B错误；图示过程只发生在细胞质基质中，C错误；糖酵解释放的能量部分储存在ATP中，还有一部分以热能的形式散失，D错误。
知识点2 细胞呼吸方式的比较
3.（2分）有关细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的过程如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．过程①③中，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失，其余储存在ATP中
B．物质A是丙酮酸，过程①②③④都会产生[H]
C．人剧烈运动过程中，细胞呼吸产生CO2的场所只有线粒体
D．当O2浓度为0时，线粒体仍能产生ATP
答案：C
解析：过程①③中，葡萄糖中的能量大部分仍储存在酒精中，释放的能量中，大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，A错误；物质A是丙酮酸，过程①④都会产生[H]，同时释放少量能量，而过程②③不会产生[H]，也不释放能量，B错误；人体细胞无氧呼吸的产物只有乳酸，所以剧烈运动产生CO2的场所只有线粒体，C正确；当O2浓度为0时，只进行无氧呼吸，场所是细胞质基质，所以线粒体中不会产生ATP，D错误。
4．（2分）下列关于细胞呼吸的说法，错误的是（　　）
A．细胞呼吸能为生命活动提供能量
B．无氧呼吸不存在有机物的氧化分解
C．有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞代谢
D．细胞呼吸是糖类、脂质和蛋白质代谢的枢纽
答案：B
解析：无氧呼吸也分解有机物，只是有机物分解不彻底，B错误。
5．（2分）一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1 h后测得该容器中O2减少24 mL，CO2增加48 mL，则在1 h内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的（　　）
A．1/3倍 B．1/2倍
C．2倍 D．3倍
答案：D
解析：酵母菌进行有氧呼吸消耗O2，容器中O2减少24 mL，说明有氧呼吸消耗的O2为24 mL，根据有氧呼吸的反应式可推出有氧呼吸消耗O2的量等于其产生的CO2量，这样有氧呼吸产生的CO2为24 mL，容器中CO2增加量为酵母菌进行细胞呼吸产生的CO2总量，则无氧呼吸产生的CO2量为48－24＝24（mL），那么无氧呼吸消耗的葡萄糖量/有氧呼吸消耗的葡萄糖量＝（24/2）/（24/6）＝3，D正确。
知识点3细胞呼吸原理的应用
6.（2分）下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）
A．水稻的生产中应适时的露田和晒田，以增强根系的细胞呼吸
B．快速登山时，人体的能量供应主要来自无氧呼吸
C．人体细胞在进行无氧呼吸时只产生CO2，不消耗O2
D．荔枝在一定湿度、零下低温和无氧环境中，可延长保鲜时间
答案：A
解析：水稻生产中适时露田和晒田，可改善土壤通气条件，增强根系的细胞呼吸，A正确；快速登山时，人体的能量供应主要来自有氧呼吸，B错误；人体细胞在进行无氧呼吸时产生的是乳酸，不产生CO2，C错误；适宜的湿度能保证水果水分的充分储存，从而保证水果肉质鲜美；低温能降低细胞中酶的活性，使细胞代谢活动降低，有机物的消耗减少；低氧条件下，有氧呼吸较弱，又能抑制无氧呼吸，细胞代谢缓慢，有机物消耗少，所以一定湿度、零上低温、低氧环境有利于荔枝的保鲜，D错误。
7．（2分）如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是（　　）
A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛的温度为B点所对应的温度
B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与细胞呼吸有关的酶的活性
C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强
D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜
答案：C
解析：图乙中DE段无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐加强，C错误。
　核心素养提升练
8．（3分）如图是真核生物的细胞呼吸过程图解，图中①～⑤表示代谢过程，X、Y代表物质。下列相关叙述错误的是（　　）
A．过程②和⑤分别发生在线粒体基质和细胞质基质
B．物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
C．图中能生成ATP的代谢过程有①③④⑤
D．人体细胞内⑤不能进行是因为缺少催化该过程的酶
答案：C
解析：根据题图分析可知，过程②和⑤分别发生在线粒体基质和细胞质基质，A正确；物质Y为CO2，可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，B正确；有氧呼吸三个阶段以及无氧呼吸第一阶段都能产生ATP，故图中能生成ATP的代谢过程有①②③，C错误；人体细胞无氧呼吸产生乳酸，细胞内⑤不能进行是因为缺少催化该过程的酶，D正确。
9．（3分）将酵母菌研磨制成匀浆，离心后得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）。在隔绝空气的条件下，将等量的上清液、沉淀物和未经离心的匀浆分别加入甲、乙、丙3支试管，再分别滴加等量的葡萄糖溶液，终产物相同的是（　　）
A．甲、乙 B．甲、丙
C．乙、丙 D．甲、乙、丙
答案：B
解析：甲试管含酵母菌细胞质基质，在隔绝空气的条件下，加葡萄糖能发生无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳；乙试管含酵母菌细胞器，在隔绝空气的条件下，加葡萄糖没有反应；丙试管含酵母菌细胞质基质和细胞器，在隔绝空气的条件下，加葡萄糖能发生无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳。故产物相同的是甲试管和丙试管，B正确。
10．（3分）如图为酒精发酵和乳酸发酵的过程示意图，下列相关叙述正确的是（　　）
A．植物细胞无氧呼吸产生酒精称为酒精发酵
B．图中NADH为还原型辅酶Ⅰ，在细胞质基质中被消耗
C．①过程中产生的能量大部分储存在ATP中
D．细胞的无氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行
答案：B
解析：发酵是微生物无氧呼吸的过程，而植物细胞无氧呼吸不能称为发酵，A错误；图中NADH为还原型辅酶Ⅰ，酒精发酵和乳酸发酵的场所是细胞质基质，该过程中的NADH的消耗发生在细胞质基质中，B正确；①过程为细胞呼吸第一阶段，该过程中产生的能量只有少部分储存在ATP中，C错误；细胞的无氧呼吸是在细胞质基质中进行的，D错误。
11．（3分）癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是（　　）
A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
答案：B
解析：无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误。
12．（3分）
现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密闭的棕色广口瓶内，各加入适量（等量）的水。在25 ℃条件下，瓶内O2含量变化如图所示，请据图判断下列说法错误的是（　　）
A．在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子细胞的有氧呼吸引起的
B．A种子比B种子的细胞呼吸速率快
C．A、B种子释放CO2的量的变化趋势是逐渐增加
D．在O～t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是种子进行了无氧呼吸
答案：C
解析：在温度、水分、O2条件适宜的情况下，种子萌发时细胞呼吸类型主要为有氧呼吸，消耗O2，使瓶内O2含量降低；A种子比B种子的细胞呼吸速率快，可以通过图中曲线斜率来判断；A、B种子释放CO2量的变化趋势是先递增后递减；在0～t1期间，氧气没有减少，广口瓶内的CO2有少量增加，可能是种子萌发初期进行了无氧呼吸，释放CO2。
13．（3分）北欧鲫鱼既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，能在缺氧的深海中长期生存。其体内的部分代谢过程如下图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．过程①和③均能产生大量能量
B．过程②和④在细胞中发生的场所不同
C．酒精通过主动运输的方式排出肌肉细胞
D．有氧和无氧条件下，催化过程①的酶相同
答案：D
解析：过程①和③都能产生少量的能量，A错误；过程②和④都在细胞质基质中进行，所以发生的场所相同，B错误；酒精为小分子，以自由扩散的方式排出肌肉细胞，C错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都是葡萄糖氧化分解成丙酮酸和[H]，所以有氧和无氧条件下，催化过程①的酶相同，D正确。
14．（12分）生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，据图回答下列问题。
（1）图中A是　　　　，其产生的部位是　　　　。
（2）①②③④过程中，必须在有氧条件下进行的是　　　　，可在人体细胞中进行的是　　　　。
（3）苹果储藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中　　　　过程；而马铃薯块茎储藏久了却没有酒味产生，其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中　　　　过程。
（4）粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为　　　　　　　　　　　　。
（5）若有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为　　　　。
答案：（1）丙酮酸　细胞质基质　（2）②　①②④　（3）①③　①④　（4）种子在有氧呼吸过程中产生了水　（5）1∶3
15．（13分）某生物学兴趣小组对萌发的种子的细胞呼吸方式进行了探究，实验装置如下图所示。实验开始后观察着色液滴的变化。回答下列问题：
（1）质量分数为20%的NaOH溶液的作用为　　　　　　　　。在装置中分别放置100粒萌发的小麦种子，若装置1中的着色液滴向　　　　（填“左”或“右”）移动，装置2中的着色液滴不移动，则说明此时萌发的小麦种子的细胞呼吸方式为　　　　　　。
（2）若装置1中的着色液滴不移动，装置2中的着色液滴移动，则此时萌发的小麦种子的细胞呼吸方式为　　　　　　。装置2开始后一段时间内移动速度逐渐加快，则说明小麦种子　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）若在装置中分别放置100粒萌发的玉米种子，实验进行一段时间后，装置1、2的着色液滴都不再移动，且玉米种子仍然保持生物活性，则可推测此时的细胞呼吸产物是　　　　。
（4）为防止气压、温度等物理因素所引起的实验误差，应如何设置对照组？________________________________________________________________________。
答案：（1）吸收CO2　左　有氧呼吸　（2）无氧呼吸　无氧呼吸强度增强（或无氧呼吸速率加快）　（3）乳酸　（4）其他条件不变，将种子灭活
解析：（1）质量分数为20%的NaOH溶液的作用为吸收CO2；在装置中分别放置100粒萌发的小麦种子，若此时萌发的小麦种子的细胞呼吸方式为有氧呼吸，消耗氧气，则装置1中的着色液滴向左移动，装置2着色液滴不移动，说明细胞呼吸释放CO2的体积等于消耗O2的体积。（2）如果装置1中的着色液滴不移动，说明小麦种子不消耗氧气，不进行有氧呼吸；装置2中着色液滴移动，说明小麦种子进行无氧呼吸释放CO2。装置2中的着色液滴开始一段时间内移动速度逐渐加快，则说明小麦种子无氧呼吸强度增强。（3）若在装置中分别放置100粒萌发的玉米种子，实验进行一段时间后，装置1、2的着色液滴都不再移动，且玉米种子仍保持生物活性，说明细胞呼吸既不消耗氧气，也不释放二氧化碳，因此可推测此时的细胞呼吸产物是乳酸。（4）为防止气压、温度等物理因素所引起的实验误差，应设置对照组：其他条件不变，将种子灭活。
易错辨析：呼吸作用利用的物质不仅是糖类
16．（3分）下图表示某植物非绿色器官在不同氧气浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化，根据所提供的信息，以下判断正确的是（　　）
A．N点时，该器官O2吸收量和CO2释放量相等，说明此时其只进行有氧呼吸
B．M点是储藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低
C．该器官细胞呼吸过程中有非糖物质氧化分解
D．L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
答案：C
解析：N点后O2吸收量大于CO2释放量，说明消耗的有机物不只是糖类，因此N点时，O2吸收量和CO2释放量虽然相等，但此时不一定只进行有氧呼吸，A错误；由图可知，M点时细胞中CO2释放量最低，适合储藏该器官，但此时无氧呼吸强度不是最低的，B错误；细胞呼吸的实质是氧化分解有机物，释放能量，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，C正确；L点时，O2浓度为0，只进行无氧呼吸，场所是细胞质基质，D错误。第3节　细胞呼吸的原理和应用
一　细胞呼吸的方式和有氧呼吸
必备知识基础练
知识点1细胞呼吸的方式及探究
1.（2分）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．（2分）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．酸性重铬酸钾溶液鉴定酒精，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浑浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式
3．（2分）为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按下图安装好。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浑浊，乙组浑浊程度更大
知识点2有氧呼吸
4.（2分）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
5．（2分）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
6．（2分）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
7．（2分）下图为线粒体的结构示意图。在相应区域中会发生的生物过程是（　　）
A．②处发生葡萄糖分解
B．①中的CO2扩散穿过内膜
C．②处丙酮酸分解为CO2和H2O
D．③处[H]与O2结合生成水
　核心素养提升练
8．（3分）[2024·山东青岛高一学业考试]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及膜间隙成分、内膜、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
9．（3分）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，易于判断酵母菌细胞呼吸的方式
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浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化
10．（3分）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．若向B瓶和D瓶中加入重铬酸钾的浓硫酸溶液，则D瓶内的溶液会变黄
C．可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生情况
D．装置乙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
11．（3分）关于同位素标记法研究动物体细胞有氧呼吸的过程，下列叙述错误的是（　　）
A．用18O标记葡萄糖，产物H2O中能检测到18O
B．用18O标记氧气，能检测到的产物不只有HO
C．用14C标记葡萄糖，产物CO2中能检测到放射性
D．用14C标记葡萄糖，在线粒体中能检测到放射性
12．（3分）生长在低寒地带的沼泽植物臭菘，其花序在成熟时温度可达30 ℃。臭菘花序细胞耗氧速率是其他细胞的100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%。下列相关推断错误的是（　　）
A．花序细胞主要通过有氧呼吸生成ATP
B．氧气在有氧呼吸的第三阶段被消耗
C．花序细胞呼吸产生的热量远少于其他细胞
D．花序细胞的这种呼吸特点有利于花序的发育
13．（3分）氧化型辅酶Ⅰ（NAD＋）的合成场所是细胞质基质，其通过线粒体内膜需要借助特殊的转运蛋白。经研究发现TF H缺失的细胞表现出耗氧量和ATP生成量的变化，进一步研究发现TF H就是NAD＋的转运蛋白，下图是NAD＋的分子结构示意图。下列相关叙述正确的是（　　）
A.在线粒体中，NADH最终发生作用的场所是线粒体基质
B．NAD＋只在线粒体基质中参与有氧呼吸第二阶段
C．NAD＋中含有的糖是脱氧核糖
D．若TF H缺失的细胞线粒体中NAD＋的含量降低，而细胞中NAD＋的总含量保持不变，则说明蛋白质TF H与NAD＋的转运有关
14．（12分）如图表示细胞部分结构和功能，据图回答下列问题：
（1）图中A是　　　　，B的利用发生在有氧呼吸的第　　　　阶段，B的产生部位是　　　　　　　　。
（2）在有氧呼吸的过程中，[H]是在第　　　　阶段产生的；产生ATP最多的是第　　　　阶段。
（3）该细胞产生CO2的场所是　　　　　　　，结合图示过程，有氧呼吸的总反应式可写成
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15．（13分）
如图表示测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的情况。材料用具：保温桶（500 mL）、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下的细胞呼吸比无氧条件下的细胞呼吸放出的热量多。
（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中的内容：
装置 步骤一 步骤二 步骤三
A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 ①　　　　　　　　　
B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ②　　　　　　　　　　　 加入石蜡油，铺满液面
（2）表中表示酵母菌在有氧条件下细胞呼吸的装置是　　　　（填“A”或“B”）。
（3）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是　　　　　　，这是控制实验的　　　　变量。
（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B温度大小关系是A　　　　（填“<”“＝”或“>”）B，则假设成立。
（5）研究小组为了解酵母菌在有氧条件下细胞呼吸比无氧条件下细胞呼吸放出的热量更多的原因，进行了进一步的研究，并了解到酵母菌呼吸过程是从分解葡萄糖开始的，有氧呼吸的全过程分为3个阶段。其中，第一阶段的场所是　　　　　　；在有氧呼吸的过程中，释放的CO2是在第　　　　阶段产生的。
易错辨析：线粒体内ATP形成的原理探究
16．（3分）细胞有氧呼吸产生的NADH都通过氧化还原连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，该过程逐步释放的能量可驱动ATP生成。上述包含多种氧化还原组分的传递链称为氧化呼吸链（如下图）。下列有关人体细胞氧化呼吸链的分析正确的是（　　）
A．人和哺乳动物有氧呼吸过程中会有NADH的积累
B．图中N侧表示线粒体基质，M侧表示线粒体内、外膜之间的腔
C．人体细胞有氧呼吸产生NADH的氢全部来自水和丙酮酸
D．图中膜蛋白在核糖体上合成后都需经内质网、高尔基体进行加工
二　无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用
必备知识基础练
知识点1无氧呼吸
1.（2分）
如图表示细胞无氧呼吸的过程，①②依次代表两个阶段。下列相关说法错误的是（　　）
A．过程①②发生的场所都是细胞质基质
B．过程②只释放少量的能量
C．两个②过程产物不同，原因是发挥催化作用的酶不同
D．无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，部分能量储存在酒精或乳酸中
2．（2分）糖酵解是指从葡萄糖开始分解生成丙酮酸的过程，如图所示，下列有关叙述正确的是（　　）
A．糖酵解是所有细胞中葡萄糖氧化分解的必经阶段
B.糖酵解产生的NADH均与O2反应生成H2O
C．该过程可发生在细胞质基质和线粒体中
D．糖酵解释放的能量全部储存在ATP中
知识点2 细胞呼吸方式的比较
3.（2分）有关细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的过程如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．过程①③中，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失，其余储存在ATP中
B．物质A是丙酮酸，过程①②③④都会产生[H]
C．人剧烈运动过程中，细胞呼吸产生CO2的场所只有线粒体
D．当O2浓度为0时，线粒体仍能产生ATP
4．（2分）下列关于细胞呼吸的说法，错误的是（　　）
A．细胞呼吸能为生命活动提供能量
B．无氧呼吸不存在有机物的氧化分解
C．有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞代谢
D．细胞呼吸是糖类、脂质和蛋白质代谢的枢纽
5．（2分）一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1 h后测得该容器中O2减少24 mL，CO2增加48 mL，则在1 h内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的（　　）
A．1/3倍 B．1/2倍
C．2倍 D．3倍
知识点3细胞呼吸原理的应用
6.（2分）下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）
A．水稻的生产中应适时的露田和晒田，以增强根系的细胞呼吸
B．快速登山时，人体的能量供应主要来自无氧呼吸
C．人体细胞在进行无氧呼吸时只产生CO2，不消耗O2
D．荔枝在一定湿度、零下低温和无氧环境中，可延长保鲜时间
7．（2分）如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是（　　）
A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛的温度为B点所对应的温度
B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与细胞呼吸有关的酶的活性
C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强
D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜
　核心素养提升练
8．（3分）如图是真核生物的细胞呼吸过程图解，图中①～⑤表示代谢过程，X、Y代表物质。下列相关叙述错误的是（　　）
A．过程②和⑤分别发生在线粒体基质和细胞质基质
B．物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
C．图中能生成ATP的代谢过程有①③④⑤
D．人体细胞内⑤不能进行是因为缺少催化该过程的酶
9．（3分）将酵母菌研磨制成匀浆，离心后得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）。在隔绝空气的条件下，将等量的上清液、沉淀物和未经离心的匀浆分别加入甲、乙、丙3支试管，再分别滴加等量的葡萄糖溶液，终产物相同的是（　　）
A．甲、乙 B．甲、丙
C．乙、丙 D．甲、乙、丙
10．（3分）如图为酒精发酵和乳酸发酵的过程示意图，下列相关叙述正确的是（　　）
A．植物细胞无氧呼吸产生酒精称为酒精发酵
B．图中NADH为还原型辅酶Ⅰ，在细胞质基质中被消耗
C．①过程中产生的能量大部分储存在ATP中
D．细胞的无氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行
11．（3分）癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是（　　）
A．“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B．癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C．癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D．消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
12．（3分）
现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密闭的棕色广口瓶内，各加入适量（等量）的水。在25 ℃条件下，瓶内O2含量变化如图所示，请据图判断下列说法错误的是（　　）
A．在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子细胞的有氧呼吸引起的
B．A种子比B种子的细胞呼吸速率快
C．A、B种子释放CO2的量的变化趋势是逐渐增加
D．在O～t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是种子进行了无氧呼吸
13．（3分）北欧鲫鱼既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，能在缺氧的深海中长期生存。其体内的部分代谢过程如下图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．过程①和③均能产生大量能量
B．过程②和④在细胞中发生的场所不同
C．酒精通过主动运输的方式排出肌肉细胞
D．有氧和无氧条件下，催化过程①的酶相同
14．（12分）生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，据图回答下列问题。
（1）图中A是　　　　，其产生的部位是　　　　。
（2）①②③④过程中，必须在有氧条件下进行的是　　　　，可在人体细胞中进行的是　　　　。
（3）苹果储藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中　　　　过程；而马铃薯块茎储藏久了却没有酒味产生，其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中　　　　过程。
（4）粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为　　　　　　　　　　　　。
（5）若有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为　　　　。
15．（13分）某生物学兴趣小组对萌发的种子的细胞呼吸方式进行了探究，实验装置如下图所示。实验开始后观察着色液滴的变化。回答下列问题：
（1）质量分数为20%的NaOH溶液的作用为　　　　　　　　。在装置中分别放置100粒萌发的小麦种子，若装置1中的着色液滴向　　　　（填“左”或“右”）移动，装置2中的着色液滴不移动，则说明此时萌发的小麦种子的细胞呼吸方式为　　　　　　。
（2）若装置1中的着色液滴不移动，装置2中的着色液滴移动，则此时萌发的小麦种子的细胞呼吸方式为　　　　　　。装置2开始后一段时间内移动速度逐渐加快，则说明小麦种子　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）若在装置中分别放置100粒萌发的玉米种子，实验进行一段时间后，装置1、2的着色液滴都不再移动，且玉米种子仍然保持生物活性，则可推测此时的细胞呼吸产物是　　　　。
（4）为防止气压、温度等物理因素所引起的实验误差，应如何设置对照组？________________________________________________________________________。
易错辨析：呼吸作用利用的物质不仅是糖类
16．（3分）下图表示某植物非绿色器官在不同氧气浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化，根据所提供的信息，以下判断正确的是（　　）
A．N点时，该器官O2吸收量和CO2释放量相等，说明此时其只进行有氧呼吸
B．M点是储藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低
C．该器官细胞呼吸过程中有非糖物质氧化分解
D．L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质

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