资源简介 第11讲 细胞呼吸的原理和应用课程标准解读与能力要求 知识网络概览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.运用模型与建模的方法分析细胞呼吸的过程及环境条件变化对细胞呼吸方式的影响。 3.基于探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验,学会设计对比实验进行科学探究的能力。考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式【要点梳理·夯基固本】一、实验原理1.实验材料:2.结果检测:二、实验步骤1.配制酵母菌培养液:(酵母菌+葡萄糖溶液)将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入酵母菌,否则,高温会杀死酵母菌。2.控制实验条件并检测CO2的产生:3.检测酒精的产生:试管 试管1 试管2步骤 1 A瓶中取滤液2 mL B瓶中取滤液2 mL2 滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液,振荡现象 不变色 橙色→灰绿色三、实验结论1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。2.在有氧条件下通过有氧呼吸产生大量CO2。3.在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和CO2。易错辨析1.探究酵母菌细胞呼吸的方式时,采用了对比实验法。(√)2.探究酵母菌细胞呼吸的方式时,可用澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝溶液来检测CO2的产生。(√)3.检测酵母菌培养过程中是否产生CO2,可判断其呼吸方式。(×)分析:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2。4.在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性重铬酸钾溶液检测酒精。(×)分析:检测酒精时应从培养液中取样检测,不能直接向酵母菌培养液中添加酸性重铬酸钾溶液。5.在测定无氧呼吸时,锥形瓶中加入酵母菌培养液后应立即连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。(×)分析:在测定无氧呼吸时锥形瓶中加入酵母菌培养液后应放置一段时间,目的是消耗锥形瓶中的O2。6.酵母菌细胞呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液鉴定。(×)分析:酸性重铬酸钾溶液只能鉴定酒精,不能鉴定细胞呼吸的其他产物。长句表达1.(必修1 P90“问题探讨”)利用酵母菌生产葡萄酒时,酒精含量不会一直增加,当达到12%~16%时,发酵就停止了,其原因可能有发酵产物(如酒精)增多、营养物质减少、酸碱度发生变化等。2.(必修1 P90~P91“探究·实践”)用酸性重铬酸钾溶液检测酒精时需将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖,原因是葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。【扣点专练·通法悟道】1.酵母菌破碎、离心处理后,将只含细胞质基质的上清液、只含细胞器的沉淀物、未处理的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中。下列说法正确的是( )A.在无氧条件下,向甲试管中滴加葡萄糖溶液,不会产生C2H5OHB.在有氧条件下,向乙试管中滴加葡萄糖溶液,会产生H2OC.在有氧条件下,向丙试管中滴加丙酮酸溶液,会产生CO2D.细胞质基质产生[H]的过程实质上是NADH转化为NAD+的过程【解析】选C。分析题意,甲试管中只有细胞质基质,在无氧条件下,可利用葡萄糖进行无氧呼吸产生C2H5OH和CO2,A正确;乙试管中只含细胞器的沉淀物,其中含有线粒体,但线粒体不能直接利用葡萄糖,故在有氧条件下,向乙试管中滴加葡萄糖溶液,不会产生H2O,B错误;丙试管中有未处理的酵母菌培养液,向丙试管中滴加丙酮酸溶液,丙酮酸可在线粒体中继续进行有氧呼吸的第二、第三阶段,故可产生CO2,C正确;细胞质基质产生[H]的过程实质上是NAD+转化为NADH的过程,D错误。2.酵母菌的呼吸方式分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型,酵母菌进行有氧呼吸时,消耗O2产生等体积的CO2;酵母菌进行无氧呼吸时,不消耗O2,能产生CO2。如图为某同学利用葡萄糖探究鲜酵母菌的呼吸设计的实验装置。下列有关实验装置和一段时间内结果的分析,错误的是( )A.装置中液滴不动,表示酵母菌只进行有氧呼吸B.装置中液滴右移,表示酵母菌只进行无氧呼吸C.一般情况下,装置中液滴不可能向左移D.若装置中清水换成NaOH溶液,装置中液滴左移,表示酵母菌一定进行有氧呼吸【解析】选B。如果液滴不动,则说明酵母菌吸收的气体和释放的气体体积相等,酵母菌进行有氧呼吸时消耗O2并产生等体积的CO2,所以酵母菌只进行有氧呼吸,A正确。酵母菌进行无氧呼吸时,不消耗O2,能产生CO2,因此如果装置中液滴右移,表示酵母菌可能进行有氧呼吸和无氧呼吸,或者只进行无氧呼吸,B错误。由于酵母菌培养液中的营养物质是葡萄糖,进行有氧呼吸消耗O2产生等体积的CO2;进行无氧呼吸时,不消耗O2,能产生CO2,因此液滴在一般情况下不可能向左移动,C正确。若装置中清水换成NaOH溶液,NaOH会吸收CO2,因此装置中液滴左移,表示酵母菌可能同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,或者只进行有氧呼吸,D正确。提升·关键能力——设计实验方案“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式(1)实验装置:欲确认某生物的细胞呼吸方式,应设置两套实验装置,如图所示(以发芽种子为例)。(2)装置原理:①装置一:NaOH溶液吸收CO2,着色液滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量,用于测定有氧呼吸。②装置二:着色液滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值,用于测定无氧呼吸。(3)结果与结论:实验现象 结论装置一 装置二不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸左移 左移 种子进行有氧呼吸时,底物中除糖类外还含有脂肪(4)误差校正:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置三。装置三与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。考点二 细胞呼吸的方式与过程【要点梳理·夯基固本】一、细胞呼吸的实质及方式二、有氧呼吸的过程1.有氧呼吸的过程分析:名师点睛 葡萄糖不能进入线粒体:线粒体膜上无运输葡萄糖的转运蛋白。2.有氧呼吸的概念、总反应式与能量转化:三、无氧呼吸的过程第一阶段 葡萄糖丙酮酸+[H]+少量能量第二阶段 产生酒精 丙酮酸+[H]酒精+CO2 实例:植物、酵母菌产生乳酸 丙酮酸+[H]乳酸 实例:动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌名师点睛 无氧呼吸的产物不同的原因:直接原因在于催化反应的酶不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同。易错辨析1.有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。(×)分析:有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中。2.人体产生CO2的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸。(√)3.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。(×)分析:有氧呼吸第二阶段需要水的参与,不需要O2的直接参与。4.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)分析:有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。5.马铃薯块茎无氧呼吸第二阶段产生少量ATP,可用于各项生命活动。(×)分析:无氧呼吸只有第一阶段产生ATP,第二阶段不产生ATP。6.人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。(×)分析:人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸,不产生CO2。长句表达(必修1 P92图5-8延伸)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其在结构与功能上相适应的特点有线粒体具有内、外两层膜,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。【命题探究·释疑解惑】【典例】鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天。其细胞呼吸过程如图所示。(1)鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物有__________________________。 (2)图示两种细胞线粒体中与呼吸作用有关的酶是否完全相同 ________,原因是________________________________________________________________。 聚焦考查点:有氧呼吸和无氧呼吸的过程比较。【解析】(1)由图可知,其他组织细胞进行无氧呼吸产生乳酸,乳酸通过循环系统进入骨骼肌细胞,可转化为丙酮酸,通过无氧呼吸产生酒精和CO2。(2)因为酶具有专一性,图示两种细胞线粒体中呼吸作用的产物不同,可能与呼吸作用有关的酶不完全相同有关。答案:(1)乳酸、酒精和CO2(2)不是 图示两种细胞线粒体中呼吸作用的产物不同破解策略“模型法”比较有氧呼吸和无氧呼吸过程【扣点专练·通法悟道】1.(2024·重庆高考)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在题图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是( )A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]【解析】选D。本题主要考查有氧呼吸的三羧酸循环。由题图可知,三羧酸循环的代谢反应无直接需氧环节,A错误;草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体基质,B错误;由题意可知,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制,而增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,肿瘤细胞无氧呼吸会增加细胞中乳酸含量,从而抑制PC酶的活性,减弱细胞毒性T细胞的杀伤能力,C错误;葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H],分别是有氧呼吸第一个阶段及图中的4步,D正确。2.植物细胞线粒体内膜上存在交替氧化酶(AOX)呼吸途径,它可以直接将电子传递给氧气生成水而不伴随跨膜H+浓度梯度的产生。有氧呼吸的部分过程如图所示,下列叙述正确的是( )A.有氧呼吸中糖类的能量大部分最终转变为ATP中活跃的化学能B.若某物质抑制有氧呼吸,则对无氧呼吸一定无影响C.缺氧条件下能驱动H+的逆浓度运输,丙酮酸难以进入线粒体基质D.低温条件下,植物通过增强AOX呼吸途径以适应低温环境【解析】选D。有氧呼吸中糖类的能量大部分最终转变为热能散失了,A错误。有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段是相同的,若某物质抑制有氧呼吸第一阶段,则对无氧呼吸也有影响,B错误。由题意和过程图可知,在缺氧条件下无法进行电子传递过程,就不能驱动H+的逆浓度运输,进而丙酮酸难以进入线粒体,C错误。AOX呼吸途径能直接将电子传递给氧气生成水而不伴随跨膜H+浓度梯度的产生,为细胞节省能量,在低温条件下,细胞通过AOX呼吸途径释放大量的热能,并且不产生ATP,有利于植物适应低温环境,D正确。考点三 细胞呼吸的影响因素和应用【要点梳理·夯基固本】一、细胞呼吸的影响因素1.内部因素:2.外界因素:(1)温度:①原理:细胞呼吸是一系列酶促反应,温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。②应用:储存水果、蔬菜时应选取零上低温(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。(2)O2浓度:①原理:O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。②解读。a.O2浓度低时,无氧呼吸占优势。b.随着O2浓度增大,无氧呼吸逐渐被抑制,有氧呼吸不断加强。c.当O2浓度达到一定值后,随着O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。(3)CO2浓度:①原理:CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。②应用:在蔬菜和水果保鲜中,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。(4)含水量:①解读:一定范围内,细胞中自由水含量越多,代谢越旺盛,细胞呼吸越强。②应用:粮食储存前要进行晒干处理,目的是降低粮食中的自由水含量,降低细胞呼吸强度,减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。二、细胞呼吸原理的应用实例 原理粮食的储存 低温、低氧、干燥的环境中,减少有氧呼吸消耗有机物土壤松土 促进根细胞有氧呼吸,有利于主动运输,为矿质元素的吸收供应能量食醋、味精制作 向发酵罐中通入无菌空气,促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸稻田定期排水 促进水稻根细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生酒精,造成烂根、烂芽提倡慢跑 促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生乳酸,使肌肉酸胀乏力包扎伤口 用透气纱布或创可贴增加通气量,抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸易错辨析1.酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。(×)分析:酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸而大量繁殖。2.慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(×)分析:慢跑时,氧气供应不足,肌细胞通过无氧呼吸补充,主要进行的仍为有氧呼吸。3.破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,原因是伤口深处氧气缺乏。(√)4.严格的无氧环境有利于水果保鲜。(×)分析:低氧会抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,有利于水果保鲜,而水果在无氧条件下进行无氧呼吸会产生酒精,不利于保鲜。5.粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(×)分析:粮食种子适宜在低温、低氧、干燥的环境中储藏,减少有氧呼吸消耗有机物。6.中耕松土、适时排水都是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用。(√)长句表达1.(必修1 P95“思考·讨论”)花盆里的土壤板结,若不及时松土,将影响根系吸收无机盐离子,原因是空气不足会抑制根细胞有氧呼吸,影响能量的释放,而根系吸收无机盐离子的过程为主动运输,需要细胞呼吸提供的能量。2.(必修1 P95“思考·讨论”延伸)密封地窖能长时间储存水果、红薯、马铃薯等的原因是密封的地窖CO2浓度高,能够抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。【扣点专练·通法悟道】1.有氧运动是指人体在氧气供应充足的条件下,全身肌肉群参与的节律性周期运动,无氧运动是指肌肉在缺氧状态下高速剧烈地运动,下列相关说法不合理的是( )A.慢跑、健步属于有氧运动,百米赛跑属于无氧运动B.提倡有氧运动的原因之一是避免机体积累过量乳酸C.马拉松长跑中,运动员主要通过有氧呼吸方式供能D.肌肉细胞不会出现O2消耗量大于CO2的释放量【解析】选D。据题干信息,慢跑和健步时氧气供应充足,属于有氧运动,百米跑是肌肉在缺氧状态下的剧烈运动,属于无氧运动,A正确;人体无氧呼吸的产物是乳酸,为避免肌肉细胞无氧呼吸产生大量乳酸而造成肌肉酸痛,故提倡有氧运动,B正确;消耗同样质量的葡萄糖,有氧呼吸释放的能量更多,在马拉松长跑中,运动员主要通过有氧呼吸方式供能,C正确;与糖类相比,脂肪含有的C和H更多,O更少,若以脂肪为呼吸底物,则肌肉细胞会出现O2消耗量大于CO2的释放量的情况,D错误。2.(2026·汕头模拟)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,下列叙述错误的是( )A.不同温度条件下,有氧呼吸消耗氧气的速率相同B.C点限制有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度C.与A点相比,B点影响有氧呼吸速率的主要因素是温度D.洋葱根尖细胞有氧呼吸的最适温度为20 ℃~35 ℃【解析】选A。从题图中可以看出,不同温度条件下,有氧呼吸速率的曲线不同,说明不同温度条件下,有氧呼吸消耗氧气的速率不同,A错误;C点时,随着O2浓度的增加,有氧呼吸速率还在上升,同时温度也会影响酶的活性,从而影响有氧呼吸速率,所以限制有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度,B正确;A点和B点O2浓度都处于饱和状态(曲线趋于平缓),此时影响有氧呼吸速率的主要因素是温度,C正确;题图中30 ℃时有氧呼吸速率比20 ℃和35 ℃时都高,说明洋葱根尖细胞有氧呼吸的最适温度为20 ℃~35 ℃,D正确。从教材走向高考3.(必修1 P96“概念检测”T2改编)如图表示某种植株的非绿色器官在不同的氧气浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化(葡萄糖作为呼吸作用的底物)。请回答下列问题。(1)氧气浓度为0时,该器官__________(填“进行”或“不进行”)呼吸作用。对于该器官来说,氧气参与有氧呼吸的________阶段,其反应场所是________________。 (2)氧气浓度在10%时,该器官的细胞呼吸方式是____________________。若AB=BC,此状态下有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖比值为________。 (3)在粮食贮藏过程中,有时会发生粮堆湿度增大现象,是因为________________________________________。在储藏果实、蔬菜时,往往需要采取降低温度、氧气含量等措施,其目的是____________________________________________。 【解析】(1)氧气浓度为0时,该器官进行无氧呼吸,即该器官进行呼吸作用。在植物细胞的线粒体内膜中进行有氧呼吸第三阶段,氧气和NADH(或[H])反应生成水,合成大量ATP。(2)由图可知,氧气浓度在10%时,CO2释放量和O2吸收量相等,说明该器官(只)进行有氧呼吸。有氧呼吸时CO2∶葡萄糖=6∶1,无氧呼吸时CO2∶葡萄糖=2∶1,若AB=BC,说明有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2含量相同,故此状态下有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖比值为1∶3。(3)在粮食贮藏过程中,粮食会进行有氧呼吸产生大量的水,因此有时会发生粮堆湿度增大现象。降低温度可减弱呼吸酶的活性,从而减弱呼吸作用;有氧呼吸需要氧气,降低氧气含量也能减弱呼吸作用,因此在贮藏果实、蔬菜时,往往需要采取降低温度、氧气含量等措施,其目的是减弱果蔬的呼吸作用,以减少有机物的消耗。答案:(1)进行 第三 线粒体内膜(2)(只)进行有氧呼吸 1∶3(3)有氧呼吸过程产生了水 减弱果蔬的呼吸作用,以减少有机物的消耗悟高考·瞻动向体验高考·淬炼考能1.(2025·山东高考)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADHD.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失【解析】选B。有氧呼吸的前两个阶段不需要氧气的参与,第三阶段需要氧气作为原料,A错误;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应,产生二氧化碳、[H],释放少量能量,B正确;无氧呼吸第一阶段产生NADH,第二阶段消耗NADH,C错误;经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中,只释放出少量能量,D错误。2.(2024·山东高考)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解【解析】选C。本题主要考查细胞吞噬和细胞呼吸。巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程为胞吞,该过程需要细胞呼吸提供能量,A正确;载体蛋白在转运物质时会发生自身构象的改变,B正确;由题意可知,心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,说明有氧呼吸减弱,即该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率减小,C错误;被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解,为机体的其他代谢提供营养物质,D正确。3.(2024·广东高考)研究发现,敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中,线粒体出现碎片化现象,且数量减少。下列分析错误的是( )A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱C.有氧条件下,WT比△sqr的生长速度快D.无氧条件下,WT比△sqr产生更多的ATP【解析】选D。本题考查有氧呼吸和无氧呼吸。碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所,不能正常进行有氧呼吸,A正确;有氧呼吸第二、三个阶段发生在线粒体,线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱,B正确;与△sqr相比,WT正常线粒体数量更多,有氧条件下,WT能获取更多的能量,生长速度比△sqr快,C正确;无氧呼吸发生在细胞质基质,与线粒体无关,所以无氧条件下,WT产生ATP的量与△sqr相同,D错误。4.(2023·山东高考改编)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是( )A.甲曲线表示O2吸收量B.O2浓度为b时,该器官可以进行无氧呼吸C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小【解析】选C。本题以曲线图的形式考查细胞呼吸原理的应用。图中横坐标是O2浓度,据图分析可知,当O2浓度为0时,甲曲线仍有释放,说明甲曲线表示CO2的释放量,乙曲线表示O2吸收量,A错误;O2浓度为b时,两曲线相交,说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等,由于细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,故此时植物只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,B错误;O2浓度由0到b的过程中,O2浓度逐渐升高,有氧呼吸速率逐渐上升,因此有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;据图可知,O2浓度为a时,CO2释放量最少,但不能确定有氧呼吸和无氧呼吸所占比例,不能确定该浓度下葡萄糖消耗速率是否最小,D错误。5.(2022·山东高考改编)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。下列相关说法错误的是( )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】选A。本题以有氧呼吸第三阶段为信息载体,考查获取信息及分析题图的能力。由信息“电子经线粒体内膜最终传递给O2”并结合题图可知,4 ℃时耗氧量大于25 ℃,说明电子传递未受阻,A错误;与25 ℃相比,短时间低温4 ℃处理,ATP生成量较少,耗氧量较多,说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多用于产热,消耗的葡萄糖量多,B、C正确;DNP可使H+不经ATP合酶即可返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,所以25 ℃条件下生成的ATP比无DNP时大幅度减少,D正确。瞭望高考·探悟动态锁定新情境:合理膳食与细胞呼吸 合理膳食是健康的基础,细胞通过氧化分解有机物获得能量,脂肪、蛋白质等有机物可以作为细胞呼吸的原料,也可以相互转化。如图表示人体肝细胞内的部分生化反应及其联系的示意图。图中编号表示过程,字母表示物质。基于核心素养的新考向:1.(结构与功能观)图中过程①③④中,产生能量最多的过程和对应场所分别是________(填图中序号)、__________________。 2.(稳态与平衡观)在细胞的有氧呼吸过程中,1 mol 葡萄糖彻底氧化分解约释放出2 870 kJ的能量,其中约有977.28 kJ的能量储存在ATP中,其余的能量以热能的形式散失。与燃烧迅速释放能量相比,有氧呼吸是逐级释放能量的,这对于生物体来说意义是_____________________________________________。 这个过程中大部分能量作为热能散失,对哺乳动物来说,其生物学意义是__________________________________________________________________。 3.(关注人体健康)超重的小明为了减肥,在购买饮料时挑选了写有“0脂肪”字样的含蔗糖饮料,但连续饮用该饮料一个月后,他发现体重不减反增。结合图中所示反应过程,小明体重增加的原因可能是____________________________________________________________________________________________________。 【解析】1.产生能量最多的阶段是有氧呼吸第三阶段,即④过程,发生在线粒体内膜上。2.燃烧是一种迅速释放能量的过程,而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量,这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用,主要表现在两个方面:可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中;能量缓慢有序地释放,有利于维持细胞相对稳定的状态。有氧呼吸能量的转换效率为977.28 kJ÷2 870 kJ×100%≈34.05%,有氧呼吸释放出的能量只有少部分储存在ATP中,大部分以热能的形式释放, 对哺乳动物来说,其生物学意义是可以维持生物的体温恒定并不断地向环境中散发热量。3.蔗糖进入人体后分解转化为葡萄糖,葡萄糖分解为A(丙酮酸),再转化为B(乙酰辅酶A),A(丙酮酸)转化为甘油,B(乙酰辅酶A)转化为脂肪酸,甘油和脂肪酸合成脂肪,导致体重增加。答案:1.④ 线粒体内膜 2.有利于能量逐步转移到ATP中,且能维持细胞相对稳定的状态 维持体温的恒定并不断地向环境中散发热量 3.蔗糖进入人体后分解转化为葡萄糖,葡萄糖氧化分解为丙酮酸,然后进一步转化为甘油和脂肪酸,甘油和脂肪酸合成脂肪,导致体重增加- 23 -(共29张PPT)核心素养测评 第三单元 第11讲 细胞呼吸的原理和应用(20分钟 48分)一、选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.(2021·广东高考)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)。下列叙述正确的是( )A.培养开始时向甲瓶中加入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.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量√【解析】选D。本题以探究酵母菌细胞呼吸为载体,考查探究酵母菌细胞呼吸方式的实验以及观察线粒体的实验。酸性重铬酸钾与乙醇混合变成灰绿色,因此加入重铬酸钾和浓硫酸才可以检测乙醇的生成,且应该定期从甲瓶中取样进行检测,A错误;CO2通入溴麝香草酚蓝溶液中,颜色变化为蓝→绿→黄,B错误;观察线粒体时需要用健那绿染液进行染色,C错误;乙醇的最大产量与容器中的葡萄糖量有关,与酵母菌数量无关,D正确。2.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。下列说法错误的是( )A.该反应有光无光条件下均可进行B.TTF只在线粒体中生成C.TTF生成量与保温时间有关D.可用红色深浅判断种子活力高低√【解析】选B。种子呼吸作用产生[H],呼吸作用无须光照,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色),故该反应有光无光条件下均可进行,A正确;有氧呼吸第一、第二阶段会产生[H],有氧呼吸的第一阶段场所为细胞质基质,第二阶段场所为线粒体基质,B错误;TTF 生成量与保温时间有关,保温时间越长,进入活细胞中的 TTC 越多,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)也越多,C正确;在相同时间的条件下,若种胚中的红色越深,则说明TTC(无色)进入活细胞后被[H]还原成TTF(红色)就越多,种子进行有氧呼吸的强度越高,种子活力越高,因此可以用红色深浅判断种子活力高低,D正确。3.番茄红素是植物中所含的一种脂溶性天然色素,主要存在于茄科植物番茄的成熟果实中。如图表示番茄细胞合成番茄红素等的代谢过程,图中柠檬酸循环又称为有氧呼吸第二阶段。下列相关叙述错误的是( )A.物质X为丙酮酸,参与有氧呼吸第二阶段B.线粒体内进行的柠檬酸循环不需要氧气参与C.催化物质X合成番茄红素的酶在细胞质基质中起作用D.番茄细胞中释放能量最多的阶段发生的场所是线粒体基质√【解析】选D。物质X为葡萄糖分解产生的丙酮酸,丙酮酸参与有氧呼吸第二阶段,A正确;有氧呼吸第二阶段不需要氧气参与,B正确;物质X合成番茄红素的过程发生在细胞质基质中,因此相关的酶在细胞质基质中起作用,C正确;番茄细胞中释放能量最多的阶段为有氧呼吸第三阶段,发生的场所是线粒体内膜,D错误。4.某酵母菌以葡萄糖为底物的3种呼吸途径中,部分物质变化如图,下列叙述正确的是( )A.途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇和少量ATP中B.途径二和途径三的存在,降低了酵母菌对环境的适应力C.酵母菌仅通过途径三不能获得满足生长必需的能量D.生物界中,途径一仅发生在具有线粒体的细胞中√【解析】选C。途径二为无氧呼吸,无氧呼吸中的能量大部分储存乙醇中,少部分能量转移到ATP,还有一部分以热能散失,A错误;途径二和途径三的存在,使酵母菌在无氧环境中也能生存,提高了酵母菌对环境的适应力,B错误;途径三为无氧条件,产生的ATP较少,因此仅通过途径三不能获得满足生长所需的能量,C正确;途径一过程也可发生在不含线粒体的细胞中,如硝化细菌、蓝细菌等,D错误。5.有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的物质的量如图所示。据图中信息推断,下列叙述错误的是( )A.当O2浓度为a时,酵母菌既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸B.当O2浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程有所不同C.当O2浓度为c时,有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵D.a、b、c、d 4种不同O2浓度下,细胞都能产生[H]和ATP√【解析】选A。分析曲线可知,O2浓度为a时,产生酒精的量与释放CO2的量相等,说明酵母菌只进行无氧呼吸,不进行有氧呼吸,A错误。分析曲线可知,O2浓度为b时,产生CO2的量多于产生酒精的量,此时酵母菌既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸;O2浓度为d时,不产生酒精,说明该点只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,B正确。设O2浓度为c时,有氧呼吸消耗的葡萄糖是x,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y,由曲线得出关系式:2y=6,6x+2y=15,解得y=3,x=1.5,所以酒精发酵的葡萄糖占2/3,C正确。酵母菌无氧呼吸第一阶段产生[H]和ATP,有氧呼吸过程中各阶段都能产生ATP,第一阶段和第二阶段都能产生[H],因此不同O2浓度下,进行哪种呼吸都能产生[H]和ATP,D正确。6.(2026·茂名联考)小说《长安的荔枝》以“一骑红尘妃子笑”的历史典故为背景,讲述主人公李善德如何克服困难将岭南荔枝运往长安的故事。关于他采取的保鲜措施与原理对应关系叙述错误的是( )A.盐水清洗荔枝——抑制微生物繁殖延长保鲜时间B.冰块保鲜——降低温度抑制细胞呼吸相关酶活性C.双层瓮隔水保鲜——创造稳定的低温环境降低细胞呼吸D.竹筒白蜡密封贮藏——营造无氧环境降低荔枝细胞呼吸√【解析】选D。盐水清洗荔枝,利用高浓度盐溶液导致微生物渗透失水,抑制其繁殖,从而延长保鲜时间,A正确;冰块通过低温抑制细胞呼吸酶活性,降低荔枝自身及微生物的呼吸速率,减少有机物分解,B正确;双层瓮隔水可避免外界温度波动影响,维持内部低温环境,降低细胞呼吸速率,C正确;实际保鲜需保持低氧而非完全无氧,D错误。7.如图是线粒体内膜上发生的部分生理过程,内膜上的蛋白质Ⅰ~Ⅳ为4个电子传递体。据图分析下列叙述正确的是( )A.H+从线粒体基质向膜间隙运输是一种主动运输,需ATP提供能量B.H+从膜间隙运输到线粒体基质是一种协助扩散,且与放能反应相偶联C.图中的NADH也可以替换成NADPHD.复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ既是电子传递体,也是离子转运蛋白√【解析】选B。由图可知,H+从线粒体基质向膜间隙运输是电子传递过程中产生的能量驱动,并未消耗ATP,A错误;H+从膜间隙运输到线粒体基质是顺浓度梯度的协助扩散(需要蛋白质协助,不消耗能量),且伴随着ATP的合成,因此与放能反应相偶联,B正确;NADPH参与的是光合作用,NADH参与的是呼吸作用,图中的NADH不可以替换成NADPH,C错误;由图可知,复合体Ⅱ只能进行电子传递,不能转运离子,D错误。8.★DNP(2,4-二硝基苯酚)对有氧呼吸过程中[H]与氧结合生成水无影响,但会使该过程释放的能量都以热能的形式耗散。天南星科某些植物的花序在成熟时耗氧速率是一般植物的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%,花序温度比周围空气温度高出十几到二十几摄氏度。下列叙述错误的是( )A.DNP对葡萄糖的彻底氧化分解过程无影响B.DNP使与有氧呼吸有关的酶均无法催化ATP的合成C.与其他科植物相比,天南星科植物花序在有氧呼吸第三阶段有明显不同D.若某减肥药物的作用机理同DNP,服用该药物对人体健康有影响√【解析】选B。分析题意可知,DNP(2,4-二硝基苯酚)对有氧呼吸过程中[H]与氧结合生成水无影响,故DNP对葡萄糖的彻底氧化分解过程无影响,A正确;DNP(2,4-二硝基苯酚)对有氧呼吸过程中[H]与氧结合生成水无影响,但会使该过程释放的能量都以热能的形式耗散,说明DNP可以使与有氧呼吸第三阶段有关的酶无法催化ATP的合成,而不是所有与有氧呼吸有关的酶都无法催化ATP的合成,B错误;据题意可知,与其他科植物相比,天南星科植物花序在有氧呼吸第三阶段有明显不同,该过程的能量主要以热能形式散失,C正确;若某减肥药物的作用机理同DNP,服用该药物会使该过程释放的能量都以热能的形式耗散,导致人体温度升高,对健康有影响,D正确。二、非选择题9.(12分)★★细胞呼吸过程中,线粒体呼吸链正常时,丙酮酸进入线粒体被丙酮酸脱氢酶(PDH)催化生成二氧化碳和NADH。当线粒体呼吸链受损丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸使代谢物X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。回答下列问题。(1)丙酮酸被PDH催化生成二氧化碳和NADH发生的具体场所是___________。 (2)呼吸链受损会导致有氧呼吸异常,则通过②产生的代谢物X是__________(物质名称)。 (3)经过④形成的丙酮酸参与代谢可转化为其他物质,请列举出丙酮酸可以转化出的两种物质: ________________________________________。 线粒体基质 乳酸甘油、氨基酸、葡萄糖等(非糖物质和糖类)【解析】(1)丙酮酸进入线粒体被丙酮酸脱氢酶(PDH)催化生成二氧化碳和NADH,是有氧呼吸的第二阶段,场所为线粒体基质。(2)线粒体呼吸链受损,丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸,使代谢物X积累,动物细胞无氧呼吸的产物是乳酸,故代谢物X为乳酸。(3)乳酸通过④形成丙酮酸,丙酮酸可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的一些产物为丙酮酸,这些产物可以进一步形成葡萄糖。故丙酮酸可以转化为甘油、氨基酸、葡萄糖等。(4)注射适量的酶A和酶B溶液降低线粒体呼吸链受损导致的危害,其中酶A降低危害的原理可能是___________________________________, 酶B降低危害的原理可能是________________________________________。 减少乳酸积累,维持pH相对稳定 催化H2O2的分解,避免H2O2对细胞的毒害【解析】(4)注射适量的酶A和酶B溶液降低线粒体呼吸链受损导致的危害,由图可知,A酶可以催化乳酸和O2反应形成丙酮酸,故酶A可减少乳酸积累,维持pH相对稳定;酶B可以催化丙酮酸和H2O2反应生成水和O2,故酶B催化H2O2的分解,避免H2O2对细胞的毒害。10.(12分)(2024·江西高考)当某品种波罗蜜成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升,再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该品种波罗蜜为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。回答下列问题。(1)波罗蜜在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的________,其释放的能量一部分用于生成______,另一部分以________的形式散失。 (2)据图可知,波罗蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生的调节方式为______________。 内膜 ATP热能正反馈调节(3)据图推测,波罗蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是_________ __________。 为证实上述推测,拟设计实验进行验证。假设波罗蜜中的可溶性糖均为葡萄糖,现有充足的新采摘波罗蜜、仪器设备(如比色仪,可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂,该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程:先升高后降低①____________________________________________________________________________; ②分别制作匀浆,取等量匀浆液;③_____________________________________________; ④分别在沸水浴中加热;⑤__________________________________________________________。 (4)综合上述发现,新采摘的波罗蜜在贮藏过程中释放的乙烯能使果实的呼吸速率上升,其原因是______________________________________________________________________________________________________。 将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的波罗蜜分成6组,编号为①②③④⑤⑥在6支试管中分别添加等量的DNS试剂,混匀使用比色仪记录各组数据,分析实验结果得出相应的结论乙烯可促进可溶性糖的生成,可溶性糖可以作为呼吸底物,从而使果实的呼吸速率上升【解析】本题主要考查细胞呼吸、植物的激素调节等相关知识。(1)菠萝蜜在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的内膜,即消耗氧气的阶段是有氧呼吸的第三个阶段,发生在线粒体内膜上,其释放的能量一部分用于生成ATP,另一部分以热能的形式散失,其中转移到ATP中的能量可以用于耗能的生命活动。(2)据题图可知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,进而加速了果实的成熟,这体现了乙烯产生的调节方式为正反馈调节。(3)据题图可知,菠萝蜜在贮藏5天内呼吸速率迅速上升而后下降,可溶性糖作为呼吸作用的底物,含量变化趋势是先上升后下降。为证实上述推测,拟设计实验进行验证。本实验的目的是检测葡萄糖含量的变化,利用的原理是颜色反应,颜色的深浅代表葡萄糖含量的多少,实验过程如下:①分组编号,将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组,编号为①②③④⑤⑥,实验中保证采摘后用于实验的菠萝蜜生长状态一致;②分别取等量的6组菠萝蜜制作匀浆,取等量匀浆液分别置于6支干净的试管中;③在6支试管中分别添加等量的DNS试剂,混匀;④分别在沸水浴中加热;⑤使用比色仪记录各组数据,分析实验结果得出相应的结论。(4)综合上述发现,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能使果实的呼吸速率上升,这是因为乙烯可促进可溶性糖的生成,可溶性糖可以作为呼吸底物,从而使果实的呼吸速率上升。(共74张PPT)第11讲 细胞呼吸的原理和应用考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式考点二 细胞呼吸的方式与过程考点三 细胞呼吸的影响因素和应用悟高考·瞻动向课程标准解读与能力要求 知识网络概览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.运用模型与建模的方法分析细胞呼吸的过程及环境条件变化对细胞呼吸方式的影响。 3.基于探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验,学会设计对比实验进行科学探究的能力。考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式【要点梳理·夯基固本】一、实验原理1.实验材料:2.结果检测:二、实验步骤1.配制酵母菌培养液:(酵母菌+________溶液)将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入酵母菌,否则,高温会杀死酵母菌。葡萄糖2.控制实验条件并检测CO2的产生:3.检测酒精的产生:试管 试管1 试管2步骤 1 A瓶中取滤液2 mL B瓶中取滤液2 mL2 滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液,振荡现象 _______ _____________不变色橙色→灰绿色三、实验结论1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。2.在有氧条件下通过有氧呼吸产生大量CO2。3.在无氧条件下进行无氧呼吸产生___________。酒精和CO2易错辨析1.探究酵母菌细胞呼吸的方式时,采用了对比实验法。( )2.探究酵母菌细胞呼吸的方式时,可用澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝溶液来检测CO2的产生。( )3.检测酵母菌培养过程中是否产生CO2,可判断其呼吸方式。( )分析:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2。√√×4.在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性重铬酸钾溶液检测酒精。( )分析:检测酒精时应从培养液中取样检测,不能直接向酵母菌培养液中添加酸性重铬酸钾溶液。5.在测定无氧呼吸时,锥形瓶中加入酵母菌培养液后应立即连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。( )分析:在测定无氧呼吸时锥形瓶中加入酵母菌培养液后应放置一段时间,目的是消耗锥形瓶中的O2。6.酵母菌细胞呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液鉴定。( )分析:酸性重铬酸钾溶液只能鉴定酒精,不能鉴定细胞呼吸的其他产物。×××长句表达1.(必修1 P90“问题探讨”)利用酵母菌生产葡萄酒时,酒精含量不会一直增加,当达到12%~16%时,发酵就停止了,其原因可能有______________________________________________________。2.(必修1 P90~P91“探究·实践”)用酸性重铬酸钾溶液检测酒精时需将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖,原因是____________________________________________。发酵产物(如酒精)增多、营养物质减少、酸碱度发生变化等葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化【扣点专练·通法悟道】1.酵母菌破碎、离心处理后,将只含细胞质基质的上清液、只含细胞器的沉淀物、未处理的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中。下列说法正确的是( )A.在无氧条件下,向甲试管中滴加葡萄糖溶液,不会产生C2H5OHB.在有氧条件下,向乙试管中滴加葡萄糖溶液,会产生H2OC.在有氧条件下,向丙试管中滴加丙酮酸溶液,会产生CO2D.细胞质基质产生[H]的过程实质上是NADH转化为NAD+的过程√【解析】选C。分析题意,甲试管中只有细胞质基质,在无氧条件下,可利用葡萄糖进行无氧呼吸产生C2H5OH和CO2,A正确;乙试管中只含细胞器的沉淀物,其中含有线粒体,但线粒体不能直接利用葡萄糖,故在有氧条件下,向乙试管中滴加葡萄糖溶液,不会产生H2O,B错误;丙试管中有未处理的酵母菌培养液,向丙试管中滴加丙酮酸溶液,丙酮酸可在线粒体中继续进行有氧呼吸的第二、第三阶段,故可产生CO2,C正确;细胞质基质产生[H]的过程实质上是NAD+转化为NADH的过程,D错误。2.酵母菌的呼吸方式分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型,酵母菌进行有氧呼吸时,消耗O2产生等体积的CO2;酵母菌进行无氧呼吸时,不消耗O2,能产生CO2。如图为某同学利用葡萄糖探究鲜酵母菌的呼吸设计的实验装置。下列有关实验装置和一段时间内结果的分析,错误的是( )A.装置中液滴不动,表示酵母菌只进行有氧呼吸B.装置中液滴右移,表示酵母菌只进行无氧呼吸C.一般情况下,装置中液滴不可能向左移D.若装置中清水换成NaOH溶液,装置中液滴左移,表示酵母菌一定进行有氧呼吸√【解析】选B。如果液滴不动,则说明酵母菌吸收的气体和释放的气体体积相等,酵母菌进行有氧呼吸时消耗O2并产生等体积的CO2,所以酵母菌只进行有氧呼吸,A正确。酵母菌进行无氧呼吸时,不消耗O2,能产生CO2,因此如果装置中液滴右移,表示酵母菌可能进行有氧呼吸和无氧呼吸,或者只进行无氧呼吸,B错误。由于酵母菌培养液中的营养物质是葡萄糖,进行有氧呼吸消耗O2产生等体积的CO2;进行无氧呼吸时,不消耗O2,能产生CO2,因此液滴在一般情况下不可能向左移动,C正确。若装置中清水换成NaOH溶液,NaOH会吸收CO2,因此装置中液滴左移,表示酵母菌可能同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,或者只进行有氧呼吸,D正确。提升·关键能力——设计实验方案“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式(1)实验装置:欲确认某生物的细胞呼吸方式,应设置两套实验装置,如图所示(以发芽种子为例)。(2)装置原理:①装置一:NaOH溶液吸收CO2,着色液滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量,用于测定有氧呼吸。②装置二:着色液滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值,用于测定无氧呼吸。(3)结果与结论:实验现象 结论装置一 装置二不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸左移 左移 种子进行有氧呼吸时,底物中除糖类外还含有脂肪(4)误差校正:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置三。装置三与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。考点二 细胞呼吸的方式与过程【要点梳理·夯基固本】一、细胞呼吸的实质及方式二、有氧呼吸的过程1.有氧呼吸的过程分析:名师点睛 葡萄糖不能进入线粒体:线粒体膜上无运输葡萄糖的转运蛋白。2.有氧呼吸的概念、总反应式与能量转化:三、无氧呼吸的过程第一阶段 葡萄糖 丙酮酸+[H]+少量能量第二阶段 产生酒精 丙酮酸+[H] __________ 实例:植物、酵母菌产生乳酸 丙酮酸+[H] _____ 实例:动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌酒精+CO2乳酸名师点睛 无氧呼吸的产物不同的原因:直接原因在于催化反应的酶不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同。易错辨析1.有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。( )分析:有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中。2.人体产生CO2的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸。( )3.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。( )分析:有氧呼吸第二阶段需要水的参与,不需要O2的直接参与。×√×4.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。( )分析:有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。5.马铃薯块茎无氧呼吸第二阶段产生少量ATP,可用于各项生命活动。( )分析:无氧呼吸只有第一阶段产生ATP,第二阶段不产生ATP。6.人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。( )分析:人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸,不产生CO2。×××长句表达(必修1 P92图5-8延伸)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其在结构与功能上相适应的特点有____________________________________________________________________________________________________________。线粒体具有内、外两层膜,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【命题探究·释疑解惑】【典例】鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天。其细胞呼吸过程如图所示。(1)鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物有__________________________。 (2)图示两种细胞线粒体中与呼吸作用有关的酶是否完全相同 ________,原因是__________________________________________________________。 聚焦考查点:有氧呼吸和无氧呼吸的过程比较。【解析】(1)由图可知,其他组织细胞进行无氧呼吸产生乳酸,乳酸通过循环系统进入骨骼肌细胞,可转化为丙酮酸,通过无氧呼吸产生酒精和CO2。(2)因为酶具有专一性,图示两种细胞线粒体中呼吸作用的产物不同,可能与呼吸作用有关的酶不完全相同有关。乳酸、酒精和CO2不是图示两种细胞线粒体中呼吸作用的产物不同破解策略 “模型法”比较有氧呼吸和无氧呼吸过程【扣点专练·通法悟道】1.(2024·重庆高考)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在题图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是( )A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]√【解析】选D。本题主要考查有氧呼吸的三羧酸循环。由题图可知,三羧酸循环的代谢反应无直接需氧环节,A错误;草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体基质,B错误;由题意可知,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制,而增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,肿瘤细胞无氧呼吸会增加细胞中乳酸含量,从而抑制PC酶的活性,减弱细胞毒性T细胞的杀伤能力,C错误;葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H],分别是有氧呼吸第一个阶段及图中的4步,D正确。2.植物细胞线粒体内膜上存在交替氧化酶(AOX)呼吸途径,它可以直接将电子传递给氧气生成水而不伴随跨膜H+浓度梯度的产生。有氧呼吸的部分过程如图所示,下列叙述正确的是( )A.有氧呼吸中糖类的能量大部分最终转变为ATP中活跃的化学能B.若某物质抑制有氧呼吸,则对无氧呼吸一定无影响C.缺氧条件下能驱动H+的逆浓度运输,丙酮酸难以进入线粒体基质D.低温条件下,植物通过增强AOX呼吸途径以适应低温环境√【解析】选D。有氧呼吸中糖类的能量大部分最终转变为热能散失了,A错误。有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段是相同的,若某物质抑制有氧呼吸第一阶段,则对无氧呼吸也有影响,B错误。由题意和过程图可知,在缺氧条件下无法进行电子传递过程,就不能驱动H+的逆浓度运输,进而丙酮酸难以进入线粒体,C错误。AOX呼吸途径能直接将电子传递给氧气生成水而不伴随跨膜H+浓度梯度的产生,为细胞节省能量,在低温条件下,细胞通过AOX呼吸途径释放大量的热能,并且不产生ATP,有利于植物适应低温环境,D正确。考点三 细胞呼吸的影响因素和应用【要点梳理·夯基固本】一、细胞呼吸的影响因素1.内部因素:2.外界因素:(1)温度:①原理:细胞呼吸是一系列酶促反应,温度通过影响__________进而影响细胞呼吸速率。②应用:储存水果、蔬菜时应选取__________(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。酶的活性零上低温(2)O2浓度:①原理:O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸过程有______作用。②解读。a.O2浓度低时,______呼吸占优势。b.随着O2浓度增大,______呼吸逐渐被抑制,______呼吸不断加强。c.当O2浓度达到一定值后,随着O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。抑制无氧无氧有氧(3)CO2浓度:①原理:CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会______(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。②应用:在蔬菜和水果保鲜中,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。抑制(4)含水量:①解读:一定范围内,细胞中自由水含量越多,代谢越______,细胞呼吸越强。②应用:粮食储存前要进行晒干处理,目的是降低粮食中的________含量,降低细胞呼吸强度,减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。旺盛自由水二、细胞呼吸原理的应用实例 原理粮食的储存 __________________的环境中,减少有氧呼吸消耗有机物土壤松土 促进根细胞有氧呼吸,有利于__________,为矿质元素的吸收供应能量食醋、味精制作 向发酵罐中通入__________,促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸低温、低氧、干燥主动运输无菌空气实例 原理稻田定期排水 促进水稻根细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生______,造成烂根、烂芽提倡慢跑 促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生______,使肌肉酸胀乏力包扎伤口 用透气纱布或创可贴增加通气量,抑制________________的无氧呼吸酒精乳酸破伤风芽孢杆菌易错辨析1.酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸产生酒精。( )分析:酿酒过程的早期需要不断通气的目的是促进酵母菌有氧呼吸而大量繁殖。2.慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。( )分析:慢跑时,氧气供应不足,肌细胞通过无氧呼吸补充,主要进行的仍为有氧呼吸。××3.破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,原因是伤口深处氧气缺乏。( )4.严格的无氧环境有利于水果保鲜。( )分析:低氧会抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,有利于水果保鲜,而水果在无氧条件下进行无氧呼吸会产生酒精,不利于保鲜。√×5.粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。( )分析:粮食种子适宜在低温、低氧、干燥的环境中储藏,减少有氧呼吸消耗有机物。6.中耕松土、适时排水都是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼吸作用。( )×√长句表达1.(必修1 P95“思考·讨论”)花盆里的土壤板结,若不及时松土,将影响根系吸收无机盐离子,原因是________________________________________________________________________________________________________。2.(必修1 P95“思考·讨论”延伸)密封地窖能长时间储存水果、红薯、马铃薯等的原因是______________________________________________________。空气不足会抑制根细胞有氧呼吸,影响能量的释放,而根系吸收无机盐离子的过程为主动运输,需要细胞呼吸提供的能量密封的地窖CO2浓度高,能够抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗【扣点专练·通法悟道】1.有氧运动是指人体在氧气供应充足的条件下,全身肌肉群参与的节律性周期运动,无氧运动是指肌肉在缺氧状态下高速剧烈地运动,下列相关说法不合理的是( )A.慢跑、健步属于有氧运动,百米赛跑属于无氧运动B.提倡有氧运动的原因之一是避免机体积累过量乳酸C.马拉松长跑中,运动员主要通过有氧呼吸方式供能D.肌肉细胞不会出现O2消耗量大于CO2的释放量√【解析】选D。据题干信息,慢跑和健步时氧气供应充足,属于有氧运动,百米跑是肌肉在缺氧状态下的剧烈运动,属于无氧运动,A正确;人体无氧呼吸的产物是乳酸,为避免肌肉细胞无氧呼吸产生大量乳酸而造成肌肉酸痛,故提倡有氧运动,B正确;消耗同样质量的葡萄糖,有氧呼吸释放的能量更多,在马拉松长跑中,运动员主要通过有氧呼吸方式供能,C正确;与糖类相比,脂肪含有的C和H更多,O更少,若以脂肪为呼吸底物,则肌肉细胞会出现O2消耗量大于CO2的释放量的情况,D错误。2.(2026·汕头模拟)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,下列叙述错误的是( )A.不同温度条件下,有氧呼吸消耗氧气的速率相同B.C点限制有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度C.与A点相比,B点影响有氧呼吸速率的主要因素是温度D.洋葱根尖细胞有氧呼吸的最适温度为20 ℃~35 ℃√【解析】选A。从题图中可以看出,不同温度条件下,有氧呼吸速率的曲线不同,说明不同温度条件下,有氧呼吸消耗氧气的速率不同,A错误;C点时,随着O2浓度的增加,有氧呼吸速率还在上升,同时温度也会影响酶的活性,从而影响有氧呼吸速率,所以限制有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度,B正确;A点和B点O2浓度都处于饱和状态(曲线趋于平缓),此时影响有氧呼吸速率的主要因素是温度,C正确;题图中30 ℃时有氧呼吸速率比20 ℃和35 ℃时都高,说明洋葱根尖细胞有氧呼吸的最适温度为20 ℃~35 ℃,D正确。从教材走向高考3.(必修1 P96“概念检测”T2改编)如图表示某种植株的非绿色器官在不同的氧气浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化(葡萄糖作为呼吸作用的底物)。请回答下列问题。(1)氧气浓度为0时,该器官__________(填“进行”或“不进行”)呼吸作用。对于该器官来说,氧气参与有氧呼吸的________阶段,其反应场所是________________。 进行 第三线粒体内膜【解析】(1)氧气浓度为0时,该器官进行无氧呼吸,即该器官进行呼吸作用。在植物细胞的线粒体内膜中进行有氧呼吸第三阶段,氧气和NADH(或[H])反应生成水,合成大量ATP。(2)氧气浓度在10%时,该器官的细胞呼吸方式是____________________。若AB=BC,此状态下有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖比值为________。 (3)在粮食贮藏过程中,有时会发生粮堆湿度增大现象,是因为____________________________。在储藏果实、蔬菜时,往往需要采取降低温度、氧气含量等措施,其目的是____________________________________________。 (只)进行有氧呼吸 1∶3有氧呼吸过程产生了水减弱果蔬的呼吸作用,以减少有机物的消耗【解析】(2)由图可知,氧气浓度在10%时,CO2释放量和O2吸收量相等,说明该器官(只)进行有氧呼吸。有氧呼吸时CO2∶葡萄糖=6∶1,无氧呼吸时CO2∶葡萄糖=2∶1,若AB=BC,说明有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2含量相同,故此状态下有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖比值为1∶3。(3)在粮食贮藏过程中,粮食会进行有氧呼吸产生大量的水,因此有时会发生粮堆湿度增大现象。降低温度可减弱呼吸酶的活性,从而减弱呼吸作用;有氧呼吸需要氧气,降低氧气含量也能减弱呼吸作用,因此在贮藏果实、蔬菜时,往往需要采取降低温度、氧气含量等措施,其目的是减弱果蔬的呼吸作用,以减少有机物的消耗。悟高考·瞻动向体验高考·淬炼考能1.(2025·山东高考)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADHD.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失√【解析】选B。有氧呼吸的前两个阶段不需要氧气的参与,第三阶段需要氧气作为原料,A错误;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应,产生二氧化碳、[H],释放少量能量,B正确;无氧呼吸第一阶段产生NADH,第二阶段消耗NADH,C错误;经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或乙醇中,只释放出少量能量,D错误。2.(2024·山东高考)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解√【解析】选C。本题主要考查细胞吞噬和细胞呼吸。巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程为胞吞,该过程需要细胞呼吸提供能量,A正确;载体蛋白在转运物质时会发生自身构象的改变,B正确;由题意可知,心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,说明有氧呼吸减弱,即该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率减小,C错误;被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解,为机体的其他代谢提供营养物质,D正确。3.(2024·广东高考)研究发现,敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株△sqr中,线粒体出现碎片化现象,且数量减少。下列分析错误的是( )A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱C.有氧条件下,WT比△sqr的生长速度快D.无氧条件下,WT比△sqr产生更多的ATP√【解析】选D。本题考查有氧呼吸和无氧呼吸。碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所,不能正常进行有氧呼吸,A正确;有氧呼吸第二、三个阶段发生在线粒体,线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱,B正确;与△sqr相比,WT正常线粒体数量更多,有氧条件下,WT能获取更多的能量,生长速度比△sqr快,C正确;无氧呼吸发生在细胞质基质,与线粒体无关,所以无氧条件下,WT产生ATP的量与△sqr相同,D错误。4.(2023·山东高考改编)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是( )A.甲曲线表示O2吸收量B.O2浓度为b时,该器官可以进行无氧呼吸C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小√【解析】选C。本题以曲线图的形式考查细胞呼吸原理的应用。图中横坐标是O2浓度,据图分析可知,当O2浓度为0时,甲曲线仍有释放,说明甲曲线表示CO2的释放量,乙曲线表示O2吸收量,A错误;O2浓度为b时,两曲线相交,说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等,由于细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,故此时植物只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,B错误;O2浓度由0到b的过程中,O2浓度逐渐升高,有氧呼吸速率逐渐上升,因此有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;据图可知,O2浓度为a时,CO2释放量最少,但不能确定有氧呼吸和无氧呼吸所占比例,不能确定该浓度下葡萄糖消耗速率是否最小,D错误。5.(2022·山东高考改编)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。下列相关说法错误的是( )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】选A。本题以有氧呼吸第三阶段为信息载体,考查获取信息及分析题图的能力。由信息“电子经线粒体内膜最终传递给O2”并结合题图可知,4 ℃时耗氧量大于25 ℃,说明电子传递未受阻,A错误;与25 ℃相比,短时间低温4 ℃处理,ATP生成量较少,耗氧量较多,说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多用于产热,消耗的葡萄糖量多,B、C正确;DNP可使H+不经ATP合酶即可返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,所以25 ℃条件下生成的ATP比无DNP时大幅度减少,D正确。瞭望高考·探悟动态锁定新情境:合理膳食与细胞呼吸 合理膳食是健康的基础,细胞通过氧化分解有机物获得能量,脂肪、蛋白质等有机物可以作为细胞呼吸的原料,也可以相互转化。如图表示人体肝细胞内的部分生化反应及其联系的示意图。图中编号表示过程,字母表示物质。基于核心素养的新考向:1.(结构与功能观)图中过程①③④中,产生能量最多的过程和对应场所分别是_____ (填图中序号)、_________________。 2.(稳态与平衡观)在细胞的有氧呼吸过程中,1 mol 葡萄糖彻底氧化分解约释放出2 870 kJ的能量,其中约有977.28 kJ的能量储存在ATP中,其余的能量以热能的形式散失。与燃烧迅速释放能量相比,有氧呼吸是逐级释放能量的,这对于生物体来说意义是_____________________________________________________。 这个过程中大部分能量作为热能散失,对哺乳动物来说,其生物学意义是______________________________________________________________。 有利于能量逐步转移到ATP中,且能维持细胞相对稳定的状态 ④线粒体内膜维持体温的恒定并不断地向环境中散发热量 【解析】1.产生能量最多的阶段是有氧呼吸第三阶段,即④过程,发生在线粒体内膜上。2.燃烧是一种迅速释放能量的过程,而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量,这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用,主要表现在两个方面:可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中;能量缓慢有序地释放,有利于维持细胞相对稳定的状态。有氧呼吸能量的转换效率为977.28 kJ÷2 870 kJ×100%≈34.05%,有氧呼吸释放出的能量只有少部分储存在ATP中,大部分以热能的形式释放, 对哺乳动物来说,其生物学意义是可以维持生物的体温恒定并不断地向环境中散发热量。3.(关注人体健康)超重的小明为了减肥,在购买饮料时挑选了写有“0脂肪”字样的含蔗糖饮料,但连续饮用该饮料一个月后,他发现体重不减反增。结合图中所示反应过程,小明体重增加的原因可能是______________________________________________________________________________________________________________________________。 蔗糖进入人体后分解转化为葡萄糖,葡萄糖氧化分解为丙酮酸,然后进一步转化为甘油和脂肪酸,甘油和脂肪酸合成脂肪,导致体重增加【解析】3.蔗糖进入人体后分解转化为葡萄糖,葡萄糖分解为A(丙酮酸),再转化为B(乙酰辅酶A),A(丙酮酸)转化为甘油,B(乙酰辅酶A)转化为脂肪酸,甘油和脂肪酸合成脂肪,导致体重增加。核心素养测评 第三单元 第11讲 细胞呼吸的原理和应用(20分钟 48分)一、选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.(2021·广东高考)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)。下列叙述正确的是( )A.培养开始时向甲瓶中加入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.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量【解析】选D。本题以探究酵母菌细胞呼吸为载体,考查探究酵母菌细胞呼吸方式的实验以及观察线粒体的实验。酸性重铬酸钾与乙醇混合变成灰绿色,因此加入重铬酸钾和浓硫酸才可以检测乙醇的生成,且应该定期从甲瓶中取样进行检测,A错误;CO2通入溴麝香草酚蓝溶液中,颜色变化为蓝→绿→黄,B错误;观察线粒体时需要用健那绿染液进行染色,C错误;乙醇的最大产量与容器中的葡萄糖量有关,与酵母菌数量无关,D正确。2.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。下列说法错误的是( )A.该反应有光无光条件下均可进行B.TTF只在线粒体中生成C.TTF生成量与保温时间有关D.可用红色深浅判断种子活力高低【解析】选B。种子呼吸作用产生[H],呼吸作用无须光照,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色),故该反应有光无光条件下均可进行,A正确;有氧呼吸第一、第二阶段会产生[H],有氧呼吸的第一阶段场所为细胞质基质,第二阶段场所为线粒体基质,B错误;TTF 生成量与保温时间有关,保温时间越长,进入活细胞中的 TTC 越多,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)也越多,C正确;在相同时间的条件下,若种胚中的红色越深,则说明TTC(无色)进入活细胞后被[H]还原成TTF(红色)就越多,种子进行有氧呼吸的强度越高,种子活力越高,因此可以用红色深浅判断种子活力高低,D正确。3.番茄红素是植物中所含的一种脂溶性天然色素,主要存在于茄科植物番茄的成熟果实中。如图表示番茄细胞合成番茄红素等的代谢过程,图中柠檬酸循环又称为有氧呼吸第二阶段。下列相关叙述错误的是( )A.物质X为丙酮酸,参与有氧呼吸第二阶段B.线粒体内进行的柠檬酸循环不需要氧气参与C.催化物质X合成番茄红素的酶在细胞质基质中起作用D.番茄细胞中释放能量最多的阶段发生的场所是线粒体基质【解析】选D。物质X为葡萄糖分解产生的丙酮酸,丙酮酸参与有氧呼吸第二阶段,A正确;有氧呼吸第二阶段不需要氧气参与,B正确;物质X合成番茄红素的过程发生在细胞质基质中,因此相关的酶在细胞质基质中起作用,C正确;番茄细胞中释放能量最多的阶段为有氧呼吸第三阶段,发生的场所是线粒体内膜,D错误。4.某酵母菌以葡萄糖为底物的3种呼吸途径中,部分物质变化如图,下列叙述正确的是( )A.途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇和少量ATP中B.途径二和途径三的存在,降低了酵母菌对环境的适应力C.酵母菌仅通过途径三不能获得满足生长必需的能量D.生物界中,途径一仅发生在具有线粒体的细胞中【解析】选C。途径二为无氧呼吸,无氧呼吸中的能量大部分储存乙醇中,少部分能量转移到ATP,还有一部分以热能散失,A错误;途径二和途径三的存在,使酵母菌在无氧环境中也能生存,提高了酵母菌对环境的适应力,B错误;途径三为无氧条件,产生的ATP较少,因此仅通过途径三不能获得满足生长所需的能量,C正确;途径一过程也可发生在不含线粒体的细胞中,如硝化细菌、蓝细菌等,D错误。5.有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的物质的量如图所示。据图中信息推断,下列叙述错误的是( )A.当O2浓度为a时,酵母菌既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸B.当O2浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程有所不同C.当O2浓度为c时,有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵D.a、b、c、d 4种不同O2浓度下,细胞都能产生[H]和ATP【解析】选A。分析曲线可知,O2浓度为a时,产生酒精的量与释放CO2的量相等,说明酵母菌只进行无氧呼吸,不进行有氧呼吸,A错误。分析曲线可知,O2浓度为b时,产生CO2的量多于产生酒精的量,此时酵母菌既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸;O2浓度为d时,不产生酒精,说明该点只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,B正确。设O2浓度为c时,有氧呼吸消耗的葡萄糖是x,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y,由曲线得出关系式:2y=6,6x+2y=15,解得y=3,x=1.5,所以酒精发酵的葡萄糖占2/3,C正确。酵母菌无氧呼吸第一阶段产生[H]和ATP,有氧呼吸过程中各阶段都能产生ATP,第一阶段和第二阶段都能产生[H],因此不同O2浓度下,进行哪种呼吸都能产生[H]和ATP,D正确。6.(2026·茂名联考)小说《长安的荔枝》以“一骑红尘妃子笑”的历史典故为背景,讲述主人公李善德如何克服困难将岭南荔枝运往长安的故事。关于他采取的保鲜措施与原理对应关系叙述错误的是( )A.盐水清洗荔枝——抑制微生物繁殖延长保鲜时间B.冰块保鲜——降低温度抑制细胞呼吸相关酶活性C.双层瓮隔水保鲜——创造稳定的低温环境降低细胞呼吸D.竹筒白蜡密封贮藏——营造无氧环境降低荔枝细胞呼吸【解析】选D。盐水清洗荔枝,利用高浓度盐溶液导致微生物渗透失水,抑制其繁殖,从而延长保鲜时间,A正确;冰块通过低温抑制细胞呼吸酶活性,降低荔枝自身及微生物的呼吸速率,减少有机物分解,B正确;双层瓮隔水可避免外界温度波动影响,维持内部低温环境,降低细胞呼吸速率,C正确;实际保鲜需保持低氧而非完全无氧,D错误。7.如图是线粒体内膜上发生的部分生理过程,内膜上的蛋白质Ⅰ~Ⅳ为4个电子传递体。据图分析下列叙述正确的是( )A.H+从线粒体基质向膜间隙运输是一种主动运输,需ATP提供能量B.H+从膜间隙运输到线粒体基质是一种协助扩散,且与放能反应相偶联C.图中的NADH也可以替换成NADPHD.复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ既是电子传递体,也是离子转运蛋白【解析】选B。由图可知,H+从线粒体基质向膜间隙运输是电子传递过程中产生的能量驱动,并未消耗ATP,A错误;H+从膜间隙运输到线粒体基质是顺浓度梯度的协助扩散(需要蛋白质协助,不消耗能量),且伴随着ATP的合成,因此与放能反应相偶联,B正确;NADPH参与的是光合作用,NADH参与的是呼吸作用,图中的NADH不可以替换成NADPH,C错误;由图可知,复合体Ⅱ只能进行电子传递,不能转运离子,D错误。8.★DNP(2,4-二硝基苯酚)对有氧呼吸过程中[H]与氧结合生成水无影响,但会使该过程释放的能量都以热能的形式耗散。天南星科某些植物的花序在成熟时耗氧速率是一般植物的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%,花序温度比周围空气温度高出十几到二十几摄氏度。下列叙述错误的是( )A.DNP对葡萄糖的彻底氧化分解过程无影响B.DNP使与有氧呼吸有关的酶均无法催化ATP的合成C.与其他科植物相比,天南星科植物花序在有氧呼吸第三阶段有明显不同D.若某减肥药物的作用机理同DNP,服用该药物对人体健康有影响【解析】选B。分析题意可知,DNP(2,4-二硝基苯酚)对有氧呼吸过程中[H]与氧结合生成水无影响,故DNP对葡萄糖的彻底氧化分解过程无影响,A正确;DNP(2,4-二硝基苯酚)对有氧呼吸过程中[H]与氧结合生成水无影响,但会使该过程释放的能量都以热能的形式耗散,说明DNP可以使与有氧呼吸第三阶段有关的酶无法催化ATP的合成,而不是所有与有氧呼吸有关的酶都无法催化ATP的合成,B错误;据题意可知,与其他科植物相比,天南星科植物花序在有氧呼吸第三阶段有明显不同,该过程的能量主要以热能形式散失,C正确;若某减肥药物的作用机理同DNP,服用该药物会使该过程释放的能量都以热能的形式耗散,导致人体温度升高,对健康有影响,D正确。二、非选择题9.(12分)★★细胞呼吸过程中,线粒体呼吸链正常时,丙酮酸进入线粒体被丙酮酸脱氢酶(PDH)催化生成二氧化碳和NADH。当线粒体呼吸链受损丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸使代谢物X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。回答下列问题。(1)丙酮酸被PDH催化生成二氧化碳和NADH发生的具体场所是_______。 (2)呼吸链受损会导致有氧呼吸异常,则通过②产生的代谢物X是__________(物质名称)。 (3)经过④形成的丙酮酸参与代谢可转化为其他物质,请列举出丙酮酸可以转化出的两种物质: ____________________________________________________。 (4)注射适量的酶A和酶B溶液降低线粒体呼吸链受损导致的危害,其中酶A降低危害的原理可能是______________________________________________, 酶B降低危害的原理可能是________________________________________。 【解析】(1)丙酮酸进入线粒体被丙酮酸脱氢酶(PDH)催化生成二氧化碳和NADH,是有氧呼吸的第二阶段,场所为线粒体基质。(2)线粒体呼吸链受损,丙酮酸只在线粒体外参与无氧呼吸,使代谢物X积累,动物细胞无氧呼吸的产物是乳酸,故代谢物X为乳酸。(3)乳酸通过④形成丙酮酸,丙酮酸可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的一些产物为丙酮酸,这些产物可以进一步形成葡萄糖。故丙酮酸可以转化为甘油、氨基酸、葡萄糖等。(4)注射适量的酶A和酶B溶液降低线粒体呼吸链受损导致的危害,由图可知,A酶可以催化乳酸和O2反应形成丙酮酸,故酶A可减少乳酸积累,维持pH相对稳定;酶B可以催化丙酮酸和H2O2反应生成水和O2,故酶B催化H2O2的分解,避免H2O2对细胞的毒害。答案:(1)线粒体基质 (2)乳酸 (3)甘油、氨基酸、葡萄糖等(非糖物质和糖类)(4)减少乳酸积累,维持pH相对稳定 催化H2O2的分解,避免H2O2对细胞的毒害10.(12分)(2024·江西高考)当某品种波罗蜜成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升,再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该品种波罗蜜为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。回答下列问题。(1)波罗蜜在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的________,其释放的能量一部分用于生成______,另一部分以________的形式散失。 (2)据图可知,波罗蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生的调节方式为______________。 (3)据图推测,波罗蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是_________ _______。 为证实上述推测,拟设计实验进行验证。假设波罗蜜中的可溶性糖均为葡萄糖,现有充足的新采摘波罗蜜、仪器设备(如比色仪,可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂,该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程:①______________________________________________________________; ②分别制作匀浆,取等量匀浆液;③______________________________________________________________; ④分别在沸水浴中加热;⑤______________________________________________________________。 (4)综合上述发现,新采摘的波罗蜜在贮藏过程中释放的乙烯能使果实的呼吸速率上升,其原因是____________________________________________________。 【解析】本题主要考查细胞呼吸、植物的激素调节等相关知识。(1)菠萝蜜在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的内膜,即消耗氧气的阶段是有氧呼吸的第三个阶段,发生在线粒体内膜上,其释放的能量一部分用于生成ATP,另一部分以热能的形式散失,其中转移到ATP中的能量可以用于耗能的生命活动。(2)据题图可知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,进而加速了果实的成熟,这体现了乙烯产生的调节方式为正反馈调节。(3)据题图可知,菠萝蜜在贮藏5天内呼吸速率迅速上升而后下降,可溶性糖作为呼吸作用的底物,含量变化趋势是先上升后下降。为证实上述推测,拟设计实验进行验证。本实验的目的是检测葡萄糖含量的变化,利用的原理是颜色反应,颜色的深浅代表葡萄糖含量的多少,实验过程如下:①分组编号,将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的菠萝蜜分成6组,编号为①②③④⑤⑥,实验中保证采摘后用于实验的菠萝蜜生长状态一致;②分别取等量的6组菠萝蜜制作匀浆,取等量匀浆液分别置于6支干净的试管中;③在6支试管中分别添加等量的DNS试剂,混匀;④分别在沸水浴中加热;⑤使用比色仪记录各组数据,分析实验结果得出相应的结论。(4)综合上述发现,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能使果实的呼吸速率上升,这是因为乙烯可促进可溶性糖的生成,可溶性糖可以作为呼吸底物,从而使果实的呼吸速率上升。答案:(1)内膜 ATP 热能 (2)正反馈调节(3)先升高后降低 ①将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5天的波罗蜜分成6组,编号为①②③④⑤⑥ ③在6支试管中分别添加等量的DNS试剂,混匀 ⑤使用比色仪记录各组数据,分析实验结果得出相应的结论(4)乙烯可促进可溶性糖的生成,可溶性糖可以作为呼吸底物,从而使果实的呼吸速率上升- 10 - 展开更多...... 收起↑ 资源列表 核心素养测评 第三单元 第11讲 细胞呼吸的原理和应用.docx 核心素养测评 第三单元 第11讲 细胞呼吸的原理和应用.pptx 第三单元 第11讲 细胞呼吸的原理和应用.docx 第三单元 第11讲 细胞呼吸的原理和应用.pptx
资源列表
