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第10讲　细胞呼吸的原理和应用
(时间:15分钟)
1.(2025·河南南阳模拟)下列有关细胞呼吸的应用与细胞呼吸的原理匹配错误的是(　　)
A.利用乳酸菌酿造酸奶时,尽量密封发酵装置,以提供无氧的环境
B.农业生产中适当降温,以降低作物的呼吸强度,减少有机物的消耗
C.皮肤受伤时选用透气纱布包扎,以促进皮肤细胞的有氧呼吸,防止伤口感染
D.播种油料种子时适当浅播,以保证氧气的供应,利于种子的萌发和生长
【答案】 C
【解析】 乳酸菌是厌氧菌,进行无氧呼吸产生乳酸。酿造酸奶时密封发酵装置是为了提供无氧环境,促进乳酸发酵;适当降温可以降低酶的活性,从而减弱细胞呼吸强度,减少有机物的消耗,有利于作物积累有机物;皮肤受伤时,选用透气纱布包扎是为了保持伤口干燥,抑制厌氧菌的繁殖,防止感染,而非为了促进皮肤细胞的有氧呼吸;油料种子含脂肪较多,脂肪氧化分解需要更多氧气,浅播可以保证氧气供应,促进种子萌发和生长。
2.(2025·湖北黄冈模拟)水淹胁迫下,某植物经糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)分解葡萄糖产生丙酮酸,丙酮酸可以进一步转化成乙醇或乳酸以响应水淹胁迫。下列叙述正确的是(　　)
A.葡萄糖分解生成丙酮酸的过程只能在无氧条件下进行
B.在水淹胁迫下该植物细胞产生乙醇或乳酸的场所为细胞质基质
C.长时间水淹会导致糖酵解过程产生的[H]在细胞中积累
D.无氧呼吸过程中,有机物中的能量大部分以热能形式散失
【答案】 B
【解析】 葡萄糖分解生成丙酮酸的过程为细胞呼吸的第一阶段,有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段都能进行此过程,并非只能在无氧条件下进行;糖酵解过程产生的[H]在无氧条件下与丙酮酸等反应生成乙醇或乳酸,不会在细胞中积累;无氧呼吸时葡萄糖分子中的能量大部分留在酒精或乳酸中,而不是以热能形式散失。
3.(2025·浙江绍兴二模)哺乳动物细胞的需氧呼吸需要依赖电子传递链完成,细胞色素c氧化酶(COX)是电子传递链的末端酶,可将呼吸底物的电子传递给O2,下列推测不合理的是(　　)
A.COX是含氮有机物
B.COX位于线粒体内膜上
C.COX能催化[H]生成
D.COX缺乏症患者乳酸产生量增加
【答案】 C
【解析】 酶的化学本质大多数是蛋白质,少数是RNA,蛋白质和RNA都含有氮元素,所以COX作为一种酶,是含氮有机物;有氧呼吸第三阶段[H]与O2反应的场所是线粒体内膜,COX将电子传递给O2,所以COX可能位于线粒体内膜上;[H]是有氧呼吸第一、第二阶段产生的,而COX是参与有氧呼吸第三阶段的酶,不能催化[H]生成;COX缺乏症患者,有氧呼吸电子传递链受阻,细胞会更多地进行无氧呼吸产生乳酸,导致血液乳酸含量增加。
4.(2025·重庆模拟)将A、B两个不同品种油菜的种子放在密闭环境中,测定了种子在萌发过程中环境中氧气的含量变化,结果如图所示。下列分析合理的是(　　)
A.实验需在黑暗条件下进行,实验前应对等量A、B品种油菜种子进行表面消毒处理
B.0~t1期间装置中O2含量的变化由油菜种子的有氧呼吸引起,与无氧呼吸无关
C.t1~t2期间,O2含量没有发生变化,A、B油菜种子已经死亡
D.若将油菜种子替换为等量小麦种子进行实验测定,曲线0~t1段的斜率会增大
【答案】 B
【解析】 对种子进行消毒以避免种子上微生物的影响,但种子萌发无需在黑暗条件下进行;0~t1期间装置中O2含量变化与油菜种子的有氧呼吸有关,与无氧呼吸无关,无氧呼吸不消耗O2;t1~t2期间,O2含量没有发生变化,说明此时的A、B油菜种子可能只进行无氧呼吸,也可能已经死亡;油菜种子的脂肪含量比较高,等量小麦种子淀粉含量高,脂肪中H含量高于淀粉,油菜种子进行有氧呼吸时,O2的消耗量更多,若将油菜种子替换为等量小麦种子进行实验测定,曲线0~t1段的斜率会减小。
5.(2025·江苏徐州一模)人体从事渐增负荷运动时,随着运动强度的增加,有氧代谢产生的能量满足不了机体的需要,无氧呼吸供能的比例增大,导致血乳酸浓度明显增加。下列相关叙述正确的是(　　)
A.在渐增负荷运动时,肌肉细胞CO2的产生量大于O2的消耗量
B.血浆pH不会迅速上升,因为乳酸在血浆中被氧化分解
C.运动强度增大时,线粒体中[H]与O2的结合速率会减慢
D.细胞呼吸第一阶段产生的NADH会被后续的反应消耗
【答案】 D
【解析】 肌肉细胞中CO2仅来自有氧呼吸,无氧呼吸不产生CO2,以糖类为底物时,有氧呼吸中CO2的产生量等于O2的消耗量(若以脂肪为底物,O2消耗量更大);血浆中的乳酸通过缓冲系统(如与碳酸氢钠反应)中和,血浆pH不会迅速上升;线粒体中[H]与O2的结合速率取决于氧气供应和电子传递效率,渐增负荷运动时,氧气供应不变或增加,有氧呼吸速率可能不变或加快,即线粒体中[H]与O2的结合速率不会减慢;细胞呼吸第一阶段产生的NADH,在有氧呼吸中进入线粒体参与第三阶段,在无氧呼吸中用于还原丙酮酸(如生成
乳酸)。
6.(2025·山东日照三模)高强度间歇运动(HIIT)作为有氧运动与无氧运动有机融合的训练模式,在减脂成效方面与中等强度持续运动(MICT)持平。在运动后的恢复期,HIIT呼吸商(单位时间内细胞呼吸CO2释放量与O2吸收量的比值)比MICT低。下列说法错误的是(　　)
A.运动时,HIIT和MICT两种运动模式的呼吸商均为1
B.以葡萄糖为底物的有氧呼吸,在线粒体中消耗和产生水
C.以葡萄糖为底物的无氧呼吸,大部分能量仍在有机物中
D.运动后的恢复期HIIT的减脂效果比MICT减脂效果更佳
【答案】 A
【解析】 高强度间歇运动(HIIT)在减脂成效方面与中等强度持续运动(MICT)持平,说明两种运动消耗脂肪的速率相似,但细胞有氧呼吸消耗脂肪时O2吸收量更大,因此两种运动模式的呼吸商均小于1;以葡萄糖为底物的有氧呼吸,在线粒体中消耗和产生水,其中有氧呼吸第二阶段消耗水,第三阶段产生水;无氧呼吸仅释放少量能量,大部分能量仍储存在不彻底的分解产物乳酸或乙醇中;恢复期HIIT的呼吸商较低,表明脂肪分解更多,减脂效果
更佳。
7.(2025·重庆三模)为检验动物细胞呼吸时产生的CO2和热量,某同学设计了如下实验,气体流向和所用试剂如图所示,实验前后钟罩内温度有所上升(不考虑微生物活动对实验结果的影响)。下列说法正确的是(　　)
A.温度上升的主要原因是ATP水解产热
B.B、C中的石灰水的作用不一致
C.开启空气泵前,有必要先观察和记录三个锥形瓶中溶液的颜色
D.若对照组设置为关闭空气泵,则一段时间后C中石灰水也会有明显的颜色变化
【答案】 B
【解析】 温度上升的主要原因是细胞呼吸过程中有机物中的能量大部分以热能的形式散失,而非ATP水解;B中石灰水的作用是检测CO2是否经A除尽,C中的石灰水的作用是检测产物中是否有CO2;氢氧化钾溶液本身无色,反应后也无颜色变化,开启空气泵前,不需要观察和记录三个锥形瓶中溶液的颜色,只需要观察和记录后两个锥形瓶中溶液的颜色;若对照组设置为关闭空气泵,无氧气提供,小白鼠无氧呼吸不产生二氧化碳,则一段时间后C中石灰水无明显的颜色变化。
8.(2025·广西南宁三模)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。下列说法错误的是(　　)
A.萌发初期干重减少,而自由水/结合水的值会增大
B.A点时,光照下萌发种子叶绿体和线粒体能合成ATP
C.种子萌发时先以无氧呼吸为主,而后转为有氧呼吸为主
D.图乙两条曲线相交时,有氧呼吸速率与无氧呼吸速率相等
【答案】 D
【解析】 萌发初期,生物体内呼吸作用加强,消耗有机物增加,导致干重减少,此时代谢增强,故自由水/结合水的值会增大;A点时萌发的种子光合作用强度等于呼吸作用强度,此时植物同时进行光合作用和呼吸作用,故线粒体和叶绿体能合成ATP;图乙中初期O2吸收量较少,释放CO2较多,说明种子以无氧呼吸为主,随着O2吸收量增加,CO2释放量减少,无氧呼吸被抑制,逐渐转为有氧呼吸为主;图乙两条曲线相交时,O2吸收量与CO2释放量相等,此时,细胞只进行有氧呼吸。
9.(2025·贵州遵义三模)为研究水淹胁迫对桐花树幼苗呼吸作用的影响,某研究团队测量了不同水淹时间对桐花树幼苗根系的相关指标变化,结果如图所示。
回答下列问题。
(1)在水淹的情况下,根系细胞中ATP合成场所有　　　　　　　　　　　　　　。与有机物体外燃烧相比,有氧呼吸具有的特点有　　　　　　　　　 　　　　　(写出一点即可)。
(2)甲、乙酶是与细胞呼吸有关的酶。据图分析,参与有氧呼吸的酶是　　　　酶,随着水淹时间增加,根系ATP含量逐渐下降,从细胞呼吸方式的角度分析,原因可能是　
　 。
(3)若水淹18 h后不排水,预测桐花树幼苗长势会变差,据图分析依据是 　
。
【答案】 (1)细胞质基质和线粒体　有氧呼吸过程温和
(2)甲　随着水淹时间增加,氧气浓度逐渐降低,无氧呼吸产生ATP的增加量少于有氧呼吸产生ATP的减少量,而细胞对ATP的消耗基本不变,因此根系ATP含量逐渐下降
(3)甲酶的酶活力低,ATP含量低且不能满足植物基本需求,而乙酶的酶活力高,其代谢产物可能有毒害作用
【解析】 (1)在水淹情况下,根系细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行,能产生少量ATP,有氧呼吸的第二、第三阶段在线粒体中进行,第二阶段产生少量ATP,第三阶段能产生大量ATP;无氧呼吸在细胞质基质中进行,能产生少量ATP。所以根系细胞中ATP合成场所有细胞质基质和线粒体;与有机物体外燃烧相比,有氧呼吸是在温和的条件下进行的(或有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的、释放的能量有一部分储存在ATP中)。
(2)随着水淹时间增加,水中氧气含量逐渐减少,根系细胞有氧呼吸逐渐减弱,无氧呼吸逐渐增强。题图中显示甲酶活性随水淹时间变化与有氧呼吸的变化趋势相关,所以参与有氧呼吸的酶是甲酶,参与无氧呼吸的酶是乙酶。相比于有氧呼吸,无氧呼吸产生的ATP较少,而细胞对ATP的消耗基本不变,所以根系ATP含量逐渐下降。
(3)由图可知,水淹18 h后,甲酶的酶活力低,ATP含量较低,会影响细胞的能量供应,从而影响细胞的正常代谢(如无机盐吸收);同时乙酶的酶活力较高,无氧呼吸代谢产物积累,会影响桐花树幼苗的生长,所以若水淹18 h后不排水,桐花树幼苗长势会变差。第10讲　细胞呼吸的原理和应用
课标 要求 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.活动:探究酵母菌的呼吸方式。
考情 分析 1.探究酵母菌细胞呼吸的方式 2023·浙江1月选考,16;2022·重庆卷,12;2022·河北卷,4
2.细胞呼吸的方式与过程 2025·北京卷,2;2025·甘肃卷,3;2025·重庆卷,13;2025·黑吉辽内蒙古卷,16;2025·河北卷,4;2025·安徽卷,16;2025·陕晋青宁卷,8;2025·山东卷,4;2025·江苏卷,2;2025·河南卷,4;2024·重庆卷,7;2024·江苏卷,6;2024·安徽卷,3;2024·甘肃卷,3;2024·广东卷,5;2023·全国乙卷,3;2023·山东卷,4;2023·重庆卷,10;2023·广东卷,7;2023·湖北卷,6
3.细胞呼吸的影响因素及其应用 2025·河北卷,14;2025·云南卷,17;2024·贵州卷,17;2024·江西卷,21;2024·山东卷,16;2023·山东卷,17;2023·北京卷,2
考点一　活动:探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.基础实验
(1)实验原理。
(2)实验设计思路——对比实验。
提醒　本对比实验中两组都是实验组,两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有:①探究酵母菌细胞呼吸的方式;②鲁宾和卡门的同位素示踪法实验;③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验;④探究温度(pH)对酶活性的影响。
(3)实验过程。
①配制酵母菌培养液:酵母菌+质量分数为5%的　　　　　溶液,分别装入A、B两锥形瓶中。
②检测CO2的产生,装置如图所示。
a.甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是　　　　　　。
b.乙组中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是 　　　　。
c.CO2检测:观察两组装置中澄清的石灰水的变化。
③检测酒精的产生。
提醒　葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
(4)实验现象。
条件 澄清的石灰水的变 化/出现变化的快慢 重铬酸钾的 浓硫酸溶液
甲组 (有氧) 变浑浊程度　　/快 无变化
乙组 (无氧) 变浑浊程度　　/慢 出现　　　色
(5)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在有氧条件下产生二氧化碳多而快,在无氧条件下　　　　　　　　　　　　　　。
2.探究实验
(1)细胞呼吸速率的测定。
①实验装置。
②实验原理。
组织细胞呼吸作用吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器内气体压强减小,刻度管内的液滴　　　 　。　　　　　 　　　　　　　即表示有氧呼吸速率。
③误差的校正。
为排除温度、气压等无关变量的干扰,可设置对照装置。对照装置与上述装置相比,不同点是用等量的死亡的种子代替发芽种子,其余均相同。
(2)液滴移动法探究细胞呼吸的方式。
①探究装置:欲确认某生物的细胞呼吸方式,应设置两套实验装置,如下图所示(以发芽种子
为例)。
②结果结论。
实验结果 结论
装置一 液滴 装置二 液滴
不动 不动 只进行产生　　　　的无氧呼吸或种子已经死亡
不动 右移 只进行产生　　　的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生　　　的无氧呼吸
左移 　　 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 　　 种子进行有氧呼吸时,底物中除糖类外还含有脂质
③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,不同点是用等量的煮熟的种子代替发芽种子,其余均相同。
【判断正误】
(1)(2025·安徽卷,4)橙色的酸性重铬酸钾溶液可与酒精或葡萄糖发生反应,变成灰绿色。(　　)
(2)(2023·河北卷,3)用酸性重铬酸钾溶液检测酵母菌无氧呼吸产生的酒精,应先耗尽培养液中的葡萄糖。(　　)
(3)(2022·江苏卷,5)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。(　　)
(4)(2022·河北卷,4)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。(　　)
考向1　围绕探究酵母菌细胞呼吸的方式,考查科学探究能力
1.(2025·广东深圳一模)某兴趣小组用如图装置进行“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的探究实践。下列叙述正确的是(　　)
A.甲瓶封口后立即与乙瓶连通确保反应同步进行
B.乙瓶的溶液变浑浊表明酵母菌已经产生了CO2
C.甲瓶排出的CO2可能产自酵母菌的线粒体基质
D.检测乙醇时向乙瓶加含重铬酸钾的浓硫酸溶液
2.(2025·四川巴中三模)下面三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用方式及其产物,下列有关分析错误的是(　　)
A.甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量
B.乙装置有色液滴向左移动,说明种子萌发只进行有氧呼吸
C.丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生了CO2
D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理,都需要设置对照实验
考点二　细胞呼吸的方式和过程
1.有氧呼吸
(1)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　　　　　　　　,释放能量,生成　　　　的过程。
(2)过程。
1.(必修1 P93相关信息)细胞呼吸过程中产生的[H]是　　　　　　　 　　　的简化表示方式。
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)。
　。
提醒　有氧呼吸消耗O2的量不一定等于产生CO2的量,如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸,消耗O2的量要大于产生CO2的量,其原因是与葡萄糖相比,脂肪含H量高,因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。
(4)能量的转化及特点。
①转化:葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以　　　　形式散失,少部分储存在　　　　　中。
②特点:在温和的条件下进行,能量　　　　　　释放,彻底氧化分解。
2.(必修1 P96思维训练)科学家就真核细胞线粒体的起源,提出了一种解释:有一种真核细胞吞噬了原始的　　　　细菌,被吞噬的细菌不仅没有被消化分解,反而在细胞中生存下来了。在共同生存繁衍的过程中,　　　　细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
2.无氧呼吸
(1)概念:无氧呼吸是指细胞在　　　　　　　参与的情况下,葡萄糖等有机物经过　　　　　分解,释放　　　　能量的过程。
(2)过程。
(3)不同生物无氧呼吸产物类型及原因。
(4)无氧呼吸过程中能量的去路。
①大部分储存在　　　　或　　　　中。
②释放的能量中大部分以　　　　形式散失,少部分储存在ATP中。
3.无氧呼吸与有氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
区别 场所 　　　　　　　 细胞质基质
条件 氧气,多种酶 无氧气,多种酶
物质 变化 葡萄糖彻底氧化分解,生成CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底,生成　　　　或酒精和CO2
能量 变化 释放大量能量,产生大量ATP 释放　　　能量,产生少量ATP
特点 受O2和温度等因素的影响 有氧气存在时,无氧呼吸受抑制
联系 二者第一阶段反应完全相同,并且都在细胞质基质中进行;本质都是氧化分解有机物、释放能量并产生ATP
3.(必修1 P94相关信息)1 mol葡萄糖在分解成乳酸后,近69%的能量都以　　　　的形式散失了。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在　　　　中再次转化为葡萄糖。
4.细胞呼吸的概念:有机物在细胞内经过一系列的　　　　　　,生成二氧化碳或其他产物,释放能量并生成　　　　的过程。
5.细胞呼吸的生物学意义
(1)提供了生物体生命活动所需的大部分　　　　。
(2)是生物体代谢的　　 　　。蛋白质、糖类和脂质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
4.(必修1 P94楷体部分)在细胞呼吸过程中产生的中间产物,可转化为　　　　　　等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同,这些物质可以进一步形成　　　　。
【判断正误】
　(1)(2025·云南卷,2)线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解。(　　)
(2)(2025·湖南卷,6)肌细胞无氧呼吸分解葡萄糖产生的CO2参与酸碱平衡的调节。(　　)
(3)(2024·江西卷,5)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(　　)
(4)(2024·福建卷,9)线粒体脱氢酶参与肝细胞有氧呼吸的第一阶段。(　　)
(5)(2024·安徽卷,1)[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上。(　　)
【情境·思维·深析】
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 (答出两点)
2.酵母菌细胞内丙酮酸在哪些场所被消耗 从能量转化角度分析,丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同
3.无氧呼吸第二阶段不产生ATP,但要进行第二阶段反应的原因(据图分析):由于细胞中NAD+的含量不多,随着NADH的积累,NAD+逐渐被消耗,当NAD+的含量很低时,　　　　
　　 　就会停止,　　　　的合成也会停止。因此需要NADH转化成NAD+来实现循环利用,来自NADH中的氢就会被　　　 　　　接收。另外,丙酮酸不能运出细胞,如果持续积累,也会　 　。
考向2　结合细胞呼吸的过程,考查科学思维
3.(2025·甘肃卷,3)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,下列叙述正确的是(　　)
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH,以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
4.(2025·河北秦皇岛模拟)鲫鱼的骨骼肌细胞在无氧条件下可以将丙酮酸转化为酒精,其他组织细胞无氧呼吸产生的乳酸能够通过循环系统被运输到骨骼肌细胞中转化为丙酮酸,进而转化为酒精。下列叙述正确的是(　　)
A.无氧呼吸产生酒精或乳酸的过程中伴随有气体产生
B.同一动物不同组织细胞无氧呼吸产物可能不同
C.丙酮酸在骨骼肌细胞中转化为酒精的过程中有ATP合成
D.鲫鱼体内存在乳酸转化成酒精的现象,说明酒精对动物细胞无伤害
考向3　结合细胞呼吸方式的判断与计算,考查科学思维
5.(2025·四川巴中一模)黄豆的萌发过程中,在一段时间内CO2释放速率和O2吸收速率的变化趋势如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.在12~24 h内,细胞呼吸过程均发生在细胞质基质
B.图中两条曲线的交点处,细胞只进行有氧呼吸
C.48 h后,O2的吸收速率大于CO2的释放速率是因有非糖物质参与呼吸作用
D.胚根长出前,黄豆种子产生的酒精量与二氧化碳释放量的比为1∶1
细胞呼吸方式的判断
6.(2024·贵州卷,17)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题。
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 　;
参与有氧呼吸的酶是　　　　(填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是　 ; 水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的　　　　倍。
(3)若水淹3 d后排水,作物长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是
(答出2点即可)。
考点三　影响细胞呼吸的因素及其应用
1.影响细胞呼吸的内部因素
2.影响细胞呼吸的外部因素及其应用
因素 原理 曲线 应用
温度 主要影响　　 ①零　　低温储藏水果、蔬菜,减少有机物消耗; ②温室栽培中　　　　昼夜温差,增加有机物积累
O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸有抑制作用 ①稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生　　　,防止烂根、死亡; ②作物栽培中进行中耕松土; ③无氧发酵过程需要严格控制无氧环境等
CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物,积累过多会　　　　　细胞呼吸的进行 对蔬菜、水果进行保鲜时,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗
水 水作为有氧呼吸的原料,自由水含量较高时细胞呼吸旺盛 ①粮食储藏要求　　　　　　,减少有机物消耗; ②干种子萌发前进行浸泡处理
【判断正误】
(1)(2025·湖北卷,7)农业生产中,种子储藏需要干燥的环境。(　　)
(2)(2025·北京卷,1)无氧运动比有氧运动更有利于控制体重。(　　)
(3)(2023·湖南卷,5)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。(　　)
(4)(2022·天津卷,8)酸奶胀袋是乳酸菌发酵产生CO2造成的。(　　)
考向4　结合影响细胞呼吸的因素,考查科学思维
7.(2024·甘肃卷,3)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是(　　)
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
8.(2025·江西多校联考)科研人员为探究温度、O2浓度对采收后苹果储藏的影响,进行了相关实验,结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.据图分析,苹果储藏的适宜条件是低温和无氧
B.5%O2浓度条件下,苹果细胞产生CO2的场所为细胞质基质
C.20%~30%O2浓度范围内,影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度
D.在O2充足的条件下,O2参与反应的场所是细胞质基质和线粒体内膜
1.(2025·江苏卷,2)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析,下列叙述正确的是(　　)
A.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B.有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C.呼吸作用都能产生[H]和ATP
D.无氧呼吸的产物都有CO2
2.(2025·山东卷,4)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NADH
D.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
3.(2025·福建卷,13)细胞呼吸产生的乳酸等物质的释放会引起胞外环境的酸化。为探究氧浓度对细胞呼吸的影响,科研人员将两组肿瘤细胞在不同氧浓度下短暂培养,在箭头所示的时间点更换新的无机盐缓冲液(不含葡萄糖),并分别添加相应的成分,其中a为足量的葡萄糖,b和c为有氧呼吸某一阶段的抑制剂,检测细胞外的酸化速率,结果如图。下列叙述错误的是(　　)
A.试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂
B.低氧组细胞对足量葡萄糖引发的无氧呼吸更强烈
C.①时间段正常氧组细胞同时发生有氧呼吸和无氧呼吸
D.②时间段正常氧组细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖多于低氧组
4.(2025·云南卷,17改编)不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏,如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响,研究人员分别用压实的土壤(压实组)和未压实的土壤(疏松组)种植黄瓜,得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如下表。
组别 苹果酸/(μmol·g-1) 酒精/(μmol·g-1)
压实 组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松 组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题。
(1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成,由此可推测,其为　　　　(填“有氧”或“无氧”)呼吸的中间产物。
(2)相较于疏松组,压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强,依据是
　,
为维持根系细胞正常生命活动,压实组消耗的有机物总量更　　　　　(填“多”或“少”),原因是　
　。
(3)为解决土壤紧实的问题,可以采取的措施有
　(答出2点即可)。 第10讲　细胞呼吸的原理和应用
课标 要求 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.活动:探究酵母菌的呼吸方式。
考情 分析 1.探究酵母菌细胞呼吸的方式 2023·浙江1月选考,16;2022·重庆卷,12;2022·河北卷,4
2.细胞呼吸的方式与过程 2025·北京卷,2;2025·甘肃卷,3;2025·重庆卷,13;2025·黑吉辽内蒙古卷,16;2025·河北卷,4;2025·安徽卷,16;2025·陕晋青宁卷,8;2025·山东卷,4;2025·江苏卷,2;2025·河南卷,4;2024·重庆卷,7;2024·江苏卷,6;2024·安徽卷,3;2024·甘肃卷,3;2024·广东卷,5;2023·全国乙卷,3;2023·山东卷,4;2023·重庆卷,10;2023·广东卷,7;2023·湖北卷,6
3.细胞呼吸的影响因素及其应用 2025·河北卷,14;2025·云南卷,17;2024·贵州卷,17;2024·江西卷,21;2024·山东卷,16;2023·山东卷,17;2023·北京卷,2
考点一　活动:探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.基础实验
(1)实验原理。
(2)实验设计思路——对比实验。
提醒　本对比实验中两组都是实验组,两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有:①探究酵母菌细胞呼吸的方式;②鲁宾和卡门的同位素示踪法实验;③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验;④探究温度(pH)对酶活性的影响。
(3)实验过程。
①配制酵母菌培养液:酵母菌+质量分数为5%的葡萄糖溶液,分别装入A、B两锥形瓶中。
②检测CO2的产生,装置如图所示。
a.甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是除去空气中的CO2。
b.乙组中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽瓶中原有的氧气。
c.CO2检测:观察两组装置中澄清的石灰水的变化。
③检测酒精的产生。
提醒　葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
(4)实验现象。
条件 澄清的石灰水的变 化/出现变化的快慢 重铬酸钾的 浓硫酸溶液
甲组 (有氧) 变浑浊程度高/快 无变化
乙组 (无氧) 变浑浊程度低/慢 出现灰绿色
(5)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在有氧条件下产生二氧化碳多而快,在无氧条件下产生酒精,还产生少量的二氧化碳。
2.探究实验
(1)细胞呼吸速率的测定。
①实验装置。
②实验原理。
组织细胞呼吸作用吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器内气体压强减小,刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示有氧呼吸速率。
③误差的校正。
为排除温度、气压等无关变量的干扰,可设置对照装置。对照装置与上述装置相比,不同点是用等量的死亡的种子代替发芽种子,其余均相同。
(2)液滴移动法探究细胞呼吸的方式。
①探究装置:欲确认某生物的细胞呼吸方式,应设置两套实验装置,如下图所示(以发芽种子为例)。
②结果结论。
实验结果 结论
装置一 液滴 装置二 液滴
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质
③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,不同点是用等量的煮熟的种子代替发芽种子,其余均相同。
【判断正误】
(1)(2025·安徽卷,4)橙色的酸性重铬酸钾溶液可与酒精或葡萄糖发生反应,变成灰绿色。(　　)
【答案】 √
(2)(2023·河北卷,3)用酸性重铬酸钾溶液检测酵母菌无氧呼吸产生的酒精,应先耗尽培养液中的葡萄糖。(　　)
【答案】 √
(3)(2022·江苏卷,5)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。(　　)
【答案】 ×
【提示】 酵母菌呼吸产生的二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,不能用来检测酒精含量。
(4)(2022·河北卷,4)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。(　　)
【答案】 ×
【提示】 酸性的重铬酸钾可用于检测酒精,两者反应呈灰绿色,而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸,不产生酒精,故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色。
考向1　围绕探究酵母菌细胞呼吸的方式,考查科学探究能力
1.(2025·广东深圳一模)某兴趣小组用如图装置进行“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的探究实践。下列叙述正确的是(　　)
A.甲瓶封口后立即与乙瓶连通确保反应同步进行
B.乙瓶的溶液变浑浊表明酵母菌已经产生了CO2
C.甲瓶排出的CO2可能产自酵母菌的线粒体基质
D.检测乙醇时向乙瓶加含重铬酸钾的浓硫酸溶液
【答案】 C
【解析】 图中装置用于探究酵母菌的无氧呼吸。甲瓶封口后不能立即与乙瓶连通,因为甲瓶封口后需要先让酵母菌在有氧条件下进行一段时间的呼吸,消耗掉瓶内原有的氧气,使瓶内处于无氧环境,这样才能保证后续实验中无氧呼吸情况的准确探究,如果立即连通,会导致实验结果不准确;乙瓶中加入的是溴麝香草酚蓝溶液,不是澄清的石灰水,不会变浑浊;有氧呼吸时,产生二氧化碳的场所是线粒体基质,所以甲瓶排出的CO2有可能产自酵母菌的线粒体基质(开始时进行有氧呼吸);应从甲瓶中取适量滤液,加入含重铬酸钾的浓硫酸溶液以便检测乙醇生成,不能将酸性的重铬酸钾直接加入乙瓶中。
2.(2025·四川巴中三模)下面三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用方式及其产物,下列有关分析错误的是(　　)
A.甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量
B.乙装置有色液滴向左移动,说明种子萌发只进行有氧呼吸
C.丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生了CO2
D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理,都需要设置对照实验
【答案】 B
【解析】 甲装置中有温度计,可用于探究呼吸作用是否产生热量;乙装置中NaOH溶液可吸收种子呼吸作用产生的CO2,有色液滴左移的距离代表呼吸作用消耗的O2量,因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行了有氧呼吸,但该装置无法证明种子萌发是否还同时进行无氧呼吸;丙装置中澄清的石灰水可用来检测CO2,因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生了CO2;种子未进行消毒处理,附着在种子表面的微生物进行的呼吸作用会对实验结果产生干扰,实验过程中的其他无关变量也会影响实验结果,所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理,都需要设置对照实验。
考点二　细胞呼吸的方式和过程
1.有氧呼吸
(1)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。
(2)过程。
1.(必修1 P93相关信息)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)的简化表示方式。
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)。
。
提醒　有氧呼吸消耗O2的量不一定等于产生CO2的量,如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸,消耗O2的量要大于产生CO2的量,其原因是与葡萄糖相比,脂肪含H量高,因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。
(4)能量的转化及特点。
①转化:葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中。
②特点:在温和的条件下进行,能量逐步释放,彻底氧化分解。
2.(必修1 P96思维训练)科学家就真核细胞线粒体的起源,提出了一种解释:有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌,被吞噬的细菌不仅没有被消化分解,反而在细胞中生存下来了。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。
2.无氧呼吸
(1)概念:无氧呼吸是指细胞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。
(3)不同生物无氧呼吸产物类型及原因。
(4)无氧呼吸过程中能量的去路。
①大部分储存在酒精或乳酸中。
②释放的能量中大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中。
3.无氧呼吸与有氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
区别 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
条件 氧气,多种酶 无氧气,多种酶
物质 变化 葡萄糖彻底氧化分解,生成CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底,生成乳酸或酒精和CO2
能量 变化 释放大量能量,产生大量ATP 释放少量能量,产生少量ATP
特点 受O2和温度等因素的影响 有氧气存在时,无氧呼吸受抑制
联系 二者第一阶段反应完全相同,并且都在细胞质基质中进行;本质都是氧化分解有机物、释放能量并产生ATP
3.(必修1 P94相关信息)1 mol葡萄糖在分解成乳酸后,近69%的能量都以热能的形式散失了。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在肝脏中再次转化为葡萄糖。
4.细胞呼吸的概念:有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放能量并生成ATP的过程。
5.细胞呼吸的生物学意义
(1)提供了生物体生命活动所需的大部分能量。
(2)是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
4.(必修1 P94楷体部分)在细胞呼吸过程中产生的中间产物,可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同,这些物质可以进一步形成葡萄糖。
【判断正误】
(1)(2025·云南卷,2)线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解。(　　)
【答案】 √
(2)(2025·湖南卷,6)肌细胞无氧呼吸分解葡萄糖产生的CO2参与酸碱平衡的调节。(　　)
【答案】 ×
【提示】 肌细胞无氧呼吸产物为乳酸,不产生CO2。
(3)(2024·江西卷,5)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(　　)
【答案】 ×
【提示】 丙酮酸的生成属于有氧呼吸第一阶段,没有水的直接参与。
(4)(2024·福建卷,9)线粒体脱氢酶参与肝细胞有氧呼吸的第一阶段。(　　)
【答案】 ×
【提示】 有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中,与线粒体无直接关联,线粒体脱氢酶位于线粒体内,不参与肝细胞有氧呼吸的第一阶段。
(5)(2024·安徽卷,1)[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上。(　　)
【答案】 ×
【提示】 [H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体的内膜上。
【情境·思维·深析】
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 (答出两点)
【提示】 线粒体内膜向内折叠形成嵴,扩大了内膜的表面积,增加了酶的附着位点;线粒体的内膜上和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
2.酵母菌细胞内丙酮酸在哪些场所被消耗 从能量转化角度分析,丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同
【提示】 细胞质基质和线粒体基质。细胞质基质中分解丙酮酸不释放能量、不合成ATP,但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP。
3.无氧呼吸第二阶段不产生ATP,但要进行第二阶段反应的原因(据图分析):由于细胞中NAD+的含量不多,随着NADH的积累,NAD+逐渐被消耗,当NAD+的含量很低时,细胞呼吸的第一阶段就会停止,ATP的合成也会停止。因此需要NADH转化成NAD+来实现循环利用,来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外,丙酮酸不能运出细胞,如果持续积累,也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。
考向2　结合细胞呼吸的过程,考查科学思维
3.(2025·甘肃卷,3)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,下列叙述正确的是(　　)
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH,以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
【答案】 C
【解析】 线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,需要氧气参与;若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,状态3呼吸的场所是线粒体内膜,若以丙酮酸为可氧化底物,则状态3呼吸的反应场所是线粒体基质和线粒体内膜;葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解,需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体,所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0;NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段,而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH后再参与第三阶段,所以相比丙酮酸,以NADH为底物的状态3呼吸速率较大。
4.(2025·河北秦皇岛模拟)鲫鱼的骨骼肌细胞在无氧条件下可以将丙酮酸转化为酒精,其他组织细胞通过无氧呼吸产生的乳酸能够通过循环系统被运输到骨骼肌细胞中转化为丙酮酸,进而转化为酒精。下列叙述正确的是(　　)
A.无氧呼吸产生酒精或乳酸的过程中伴随有气体产生
B.同一动物不同组织细胞无氧呼吸产物可能不同
C.丙酮酸在骨骼肌细胞中转化为酒精的过程中有ATP合成
D.鲫鱼体内存在乳酸转化成酒精的现象,说明酒精对动物细胞无伤害
【答案】 B
【解析】 无氧呼吸产生酒精的过程中有CO2气体产生,但无氧呼吸产生乳酸的过程中没有气体产生;根据题干信息,鲫鱼的骨骼肌细胞无氧呼吸产生酒精,其他组织细胞无氧呼吸产生乳酸,这表明同一动物不同组织细胞无氧呼吸产物可能不同;丙酮酸在骨骼肌细胞中转化为酒精的过程是无氧呼吸的第二阶段,无氧呼吸第二阶段不产生ATP;仅根据鲫鱼体内存在乳酸转化成酒精的现象,不能说明酒精对动物细胞无伤害,有可能鲫鱼细胞对酒精存在一定的适应机制,或者是酒精能通过自由扩散的方式运出细胞,并容易排出体外。
考向3　结合细胞呼吸方式的判断与计算,考查科学思维
5.(2025·四川巴中一模)黄豆的萌发过程中,在一段时间内CO2释放速率和O2吸收速率的变化趋势如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.在12~24 h内,细胞呼吸过程均发生在细胞质基质
B.图中两条曲线的交点处,细胞只进行有氧呼吸
C.48 h后,O2的吸收速率大于CO2的释放速率是因有非糖物质参与呼吸作用
D.胚根长出前,黄豆种子产生的酒精量与二氧化碳释放量的比为1∶1
【答案】 C
【解析】 据图可知,在12~24 h内,O2吸收量很少,而CO2释放量很多,表明此时存在无氧呼吸(主要)和有氧呼吸,细胞呼吸过程发生在细胞质基质和线粒体;曲线相交时,吸收的O2量等于呼出的CO2量,但只有呼吸底物是糖类时才能判断只进行有氧呼吸,而黄豆萌发过程中呼吸底物有脂肪等物质,故图中两条曲线的交点处,细胞不只进行有氧呼吸;与糖类相比,脂肪H的含量更高,脂肪氧化分解消耗的氧气量大于产生的二氧化碳量,48 h后,O2的吸收速率大于CO2的释放速率是因有非糖物质(如脂肪)参与呼吸作用;无氧呼吸过程中产生的酒精量与二氧化碳释放量的比为1∶1,但胚根长出前存在一定程度的有氧呼吸,释放部分二氧化碳。
细胞呼吸方式的判断
6.(2024·贵州卷,17)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题。
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有 　 ;参与有氧呼吸的酶是　　　　(填“甲”或“乙”)。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是　　　　 　　;水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的　　　 　倍。
(3)若水淹3 d后排水,作物长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是
(答出2点即可)。
【答案】 (1)需要氧气参与;有机物被彻底氧化分解;释放大量能量,生成大量ATP　乙
(2)O2的含量　3
(3)无氧呼吸积累的酒精较少,对细胞毒害较小;水淹0~3 d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动;催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失
【解析】 (1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,有氧呼吸是在氧气充足的情况下,将葡萄糖彻底氧化分解,释放大量能量,生成大量ATP。随着水淹天数的增多,乙的活性降低,说明乙是与有氧呼吸有关的酶。
(2)在水淹0~3 d阶段,随着水淹天数的增加,O2含量减少,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强。水淹第3 d时,CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,则有氧呼吸与无氧呼吸产生的CO2量相等。有氧呼吸需要消耗氧气,葡萄糖的消耗量、氧气消耗量和CO2释放量比为1∶6∶6,无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量比为1∶2,由于无氧呼吸与有氧呼吸产生CO2相等,所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。
(3)由于无氧呼吸积累的酒精较少,对细胞毒害较小;水淹0~3 d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动;催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失,故水淹3 d后排水,作物长势可在一定程度上得到恢复。
考点三　影响细胞呼吸的因素及其应用
1.影响细胞呼吸的内部因素
2.影响细胞呼吸的外部因素及其应用
因素 原理 曲线 应用
温度 主要影响酶活性 ①零上低温储藏水果、蔬菜,减少有机物消耗; ②温室栽培中增大昼夜温差,增加有机物积累
O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸有抑制作用 ①稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生酒精,防止烂根、死亡; ②作物栽培中进行中耕松土; ③无氧发酵过程需要严格控制无氧环境等
CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行 对蔬菜、水果进行保鲜时,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗
水 水作为有氧呼吸的原料,自由水含量较高时细胞呼吸旺盛 ①粮食储藏要求干燥,减少有机物消耗; ②干种子萌发前进行浸泡处理
【判断正误】
(1)(2025·湖北卷,7)农业生产中,种子储藏需要干燥的环境。(　　)
【答案】 √
(2)(2025·北京卷,1)无氧运动比有氧运动更有利于控制体重。(　　)
【答案】 ×
【提示】 无氧运动(如短跑)主要消耗糖类物质且易积累乳酸,而有氧运动(如慢跑)能持续分解脂肪供能,更利于减脂和控制体重。
(3)(2023·湖南卷,5)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。(　　)
【答案】 ×
【提示】 低温保存可以抑制微生物的生命活动,但不是温度越低越好,一般果蔬的保存温度为零上低温。
(4)(2022·天津卷,8)酸奶胀袋是乳酸菌发酵产生CO2造成的。(　　)
【答案】 ×
【提示】 乳酸菌是严格的厌氧菌,无氧呼吸的产物是乳酸,不产生气体,因此酸奶胀袋不是乳酸菌发酵产生CO2造成的。
考向4　结合影响细胞呼吸的因素,考查科学思维
7.(2024·甘肃卷,3)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是(　　)
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
【答案】 B
【解析】 根系以主动运输的方式吸收无机盐的过程需要根系细胞呼吸产生的能量,浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少,使养分吸收所需的能量不足;根系吸收水分是被动运输,不消耗能量;浇水过多使土壤含氧量减少,抑制了根系细胞的有氧呼吸,促进了无氧呼吸的进行;根系细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中,会产生有害物质酒精或乳酸。
8.(2025·江西多校联考)科研人员为探究温度、O2浓度对采收后苹果储藏的影响,进行了相关实验,结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.据图分析,苹果储藏的适宜条件是低温和无氧
B.5%O2浓度条件下,苹果细胞产生CO2的场所为细胞质基质
C.20%~30%O2浓度范围内,影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度
D.在O2充足的条件下,O2参与反应的场所是细胞质基质和线粒体内膜
【答案】 C
【解析】 据图分析可知,O2浓度过低时,CO2相对生成量增加,说明细胞无氧呼吸增强,产生较多酒精不利于苹果储藏,苹果储藏的适宜条件是低温和低氧;5%O2浓度条件下,苹果细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,产生CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质;
20%~30%O2浓度范围内,不同温度条件下CO2的相对生成量分别达到相对稳定且各不相同,此时影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度;在O2充足的条件下,苹果细胞进行有氧呼吸,O2参与反应的场所是线粒体内膜。
1.(2025·江苏卷,2)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析,下列叙述正确的是(　　)
A.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B.有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C.呼吸作用都能产生[H]和ATP
D.无氧呼吸的产物都有CO2
【答案】 C
【解析】 葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸第一阶段,发生于细胞质基质,人体细胞和酵母细胞在此阶段的场所相同;有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与H2O反应生成CO2和[H],O2参与的是第三阶段;有氧呼吸各阶段均能产生ATP,第一、第二阶段能产生[H],第三阶段利用[H],无氧呼吸第一阶段能产生少量[H]和ATP,因此人体细胞和酵母细胞呼吸作用都能产生[H]和ATP;人体细胞无氧呼吸的产物为乳酸,不产生CO2,酵母细胞无氧呼吸的产物为CO2和酒精。
2.(2025·山东卷,4)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NADH
D.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
【答案】 B
【解析】 有氧呼吸的前两个阶段不需要O2的参与,第三阶段需要O2作为原料;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应,产生CO2、NADH,释放少量能量;无氧呼吸第一阶段产生NADH,第二阶段消耗NADH;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。
3.(2025·福建卷,13)细胞呼吸产生的乳酸等物质的释放会引起胞外环境的酸化。为探究氧浓度对细胞呼吸的影响,科研人员将两组肿瘤细胞在不同氧浓度下短暂培养,在箭头所示的时间点更换新的无机盐缓冲液(不含葡萄糖),并分别添加相应的成分,其中a为足量的葡萄糖,b和c为有氧呼吸某一阶段的抑制剂,检测细胞外的酸化速率,结果如图。下列叙述错误的是(　　)
A.试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂
B.低氧组细胞对足量葡萄糖引发的无氧呼吸更强烈
C.①时间段正常氧组细胞同时发生有氧呼吸和无氧呼吸
D.②时间段正常氧组细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖多于低氧组
【答案】 D
【解析】 加入试剂c后,两组细胞的细胞外酸化速率急剧降低,降至未加入葡萄糖时的水平,表明无氧呼吸被抑制,结合题干信息,可确定试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂;加入足量葡萄糖后低氧组细胞外酸化速率的增幅大于正常氧组,表明低氧组无氧呼吸更强烈;①时间段正常氧组中有氧气,能进行有氧呼吸,同时,由图可知,该组细胞外酸化速率升高,提示该组细胞也在进行无氧呼吸;在②时间段,正常氧组的细胞外酸化速率低于低氧组,说明正常氧组的无氧呼吸速率低于低氧组,在此时间段正常氧组无氧呼吸消耗的葡萄糖少于低氧组。
4.(2025·云南卷,17改编)不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏,如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响,研究人员分别用压实的土壤(压实组)和未压实的土壤(疏松组)种植黄瓜,得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如下表。
组别 苹果酸/(μmol·g-1) 酒精/(μmol·g-1)
压实 组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松 组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题。
(1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成,由此可推测,其为　　　　(填“有氧”或“无氧”)呼吸的中间产物。
(2)相较于疏松组,压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强,依据是 　,为维持根系细胞正常生命活动,压实组消耗的有机物总量更　　　　　(填“多”或“少”),原因是　 　。
(3)为解决土壤紧实的问题,可以采取的措施有 　(答出2点即可)。
【答案】 (1)有氧
(2)压实组黄瓜根系中的酒精含量明显高于疏松组　多　压实组中根系细胞无氧呼吸更强,与有氧呼吸相比,消耗等量葡萄糖,无氧呼吸释放的能量较少,为提供足够的能量维持根系细胞的正常生命活动,压实组需要消耗更多的有机物
(3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
【解析】 (1)有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中。题述实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成,由此可推测,其为有氧呼吸的中间产物。
(2)由题表数据可知,压实组黄瓜根系中的酒精含量明显高于疏松组,而酒精是黄瓜根系细胞无氧呼吸的产物,所以相较于疏松组,压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。与有氧呼吸相比,消耗等量葡萄糖,无氧呼吸释放的能量较少,因此,为提供足够的能量维持根系细胞的正常生命活动,压实组消耗的有机物总量更多。
(3)为解决土壤紧实的问题,可以采取的措施有合理施肥,避免不当施肥导致土壤结构破坏;适度翻耕,疏松土壤;减少大型农业机械的不必要碾压等。
(时间:15分钟)
1.(2025·河南南阳模拟)下列有关细胞呼吸的应用与细胞呼吸的原理匹配错误的是(　　)
A.利用乳酸菌酿造酸奶时,尽量密封发酵装置,以提供无氧的环境
B.农业生产中适当降温,以降低作物的呼吸强度,减少有机物的消耗
C.皮肤受伤时选用透气纱布包扎,以促进皮肤细胞的有氧呼吸,防止伤口感染
D.播种油料种子时适当浅播,以保证氧气的供应,利于种子的萌发和生长
【答案】 C
【解析】 乳酸菌是厌氧菌,进行无氧呼吸产生乳酸。酿造酸奶时密封发酵装置是为了提供无氧环境,促进乳酸发酵;适当降温可以降低酶的活性,从而减弱细胞呼吸强度,减少有机物的消耗,有利于作物积累有机物;皮肤受伤时,选用透气纱布包扎是为了保持伤口干燥,抑制厌氧菌的繁殖,防止感染,而非为了促进皮肤细胞的有氧呼吸;油料种子含脂肪较多,脂肪氧化分解需要更多氧气,浅播可以保证氧气供应,促进种子萌发和生长。
2.(2025·湖北黄冈模拟)水淹胁迫下,某植物经糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)分解葡萄糖产生丙酮酸,丙酮酸可以进一步转化成乙醇或乳酸以响应水淹胁迫。下列叙述正确的是(　　)
A.葡萄糖分解生成丙酮酸的过程只能在无氧条件下进行
B.在水淹胁迫下该植物细胞产生乙醇或乳酸的场所为细胞质基质
C.长时间水淹会导致糖酵解过程产生的[H]在细胞中积累
D.无氧呼吸过程中,有机物中的能量大部分以热能形式散失
【答案】 B
【解析】 葡萄糖分解生成丙酮酸的过程为细胞呼吸的第一阶段,有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段都能进行此过程,并非只能在无氧条件下进行;糖酵解过程产生的[H]在无氧条件下与丙酮酸等反应生成乙醇或乳酸,不会在细胞中积累;无氧呼吸时葡萄糖分子中的能量大部分留在酒精或乳酸中,而不是以热能形式散失。
3.(2025·浙江绍兴二模)哺乳动物细胞的需氧呼吸需要依赖电子传递链完成,细胞色素c氧化酶(COX)是电子传递链的末端酶,可将呼吸底物的电子传递给O2,下列推测不合理的是(　　)
A.COX是含氮有机物
B.COX位于线粒体内膜上
C.COX能催化[H]生成
D.COX缺乏症患者乳酸产生量增加
【答案】 C
【解析】 酶的化学本质大多数是蛋白质,少数是RNA,蛋白质和RNA都含有氮元素,所以COX作为一种酶,是含氮有机物;有氧呼吸第三阶段[H]与O2反应的场所是线粒体内膜,COX将电子传递给O2,所以COX可能位于线粒体内膜上;[H]是有氧呼吸第一、第二阶段产生的,而COX是参与有氧呼吸第三阶段的酶,不能催化[H]生成;COX缺乏症患者,有氧呼吸电子传递链受阻,细胞会更多地进行无氧呼吸产生乳酸,导致血液乳酸含量增加。
4.(2025·重庆模拟)将A、B两个不同品种油菜的种子放在密闭环境中,测定了种子在萌发过程中环境中氧气的含量变化,结果如图所示。下列分析合理的是(　　)
A.实验需在黑暗条件下进行,实验前应对等量A、B品种油菜种子进行表面消毒处理
B.0~t1期间装置中O2含量的变化由油菜种子的有氧呼吸引起,与无氧呼吸无关
C.t1~t2期间,O2含量没有发生变化,A、B油菜种子已经死亡
D.若将油菜种子替换为等量小麦种子进行实验测定,曲线0~t1段的斜率会增大
【答案】 B
【解析】 对种子进行消毒以避免种子上微生物的影响,但种子萌发无需在黑暗条件下进行;0~t1期间装置中O2含量变化与油菜种子的有氧呼吸有关,与无氧呼吸无关,无氧呼吸不消耗O2;t1~t2期间,O2含量没有发生变化,说明此时的A、B油菜种子可能只进行无氧呼吸,也可能已经死亡;油菜种子的脂肪含量比较高,等量小麦种子淀粉含量高,脂肪中H含量高于淀粉,油菜种子进行有氧呼吸时,O2的消耗量更多,若将油菜种子替换为等量小麦种子进行实验测定,曲线0~t1段的斜率会减小。
5.(2025·江苏徐州一模)人体从事渐增负荷运动时,随着运动强度的增加,有氧代谢产生的能量满足不了机体的需要,无氧呼吸供能的比例增大,导致血乳酸浓度明显增加。下列相关叙述正确的是(　　)
A.在渐增负荷运动时,肌肉细胞CO2的产生量大于O2的消耗量
B.血浆pH不会迅速上升,因为乳酸在血浆中被氧化分解
C.运动强度增大时,线粒体中[H]与O2的结合速率会减慢
D.细胞呼吸第一阶段产生的NADH会被后续的反应消耗
【答案】 D
【解析】 肌肉细胞中CO2仅来自有氧呼吸,无氧呼吸不产生CO2,以糖类为底物时,有氧呼吸中CO2的产生量等于O2的消耗量(若以脂肪为底物,O2消耗量更大);血浆中的乳酸通过缓冲系统(如与碳酸氢钠反应)中和,血浆pH不会迅速上升;线粒体中[H]与O2的结合速率取决于氧气供应和电子传递效率,渐增负荷运动时,氧气供应不变或增加,有氧呼吸速率可能不变或加快,即线粒体中[H]与O2的结合速率不会减慢;细胞呼吸第一阶段产生的NADH,在有氧呼吸中进入线粒体参与第三阶段,在无氧呼吸中用于还原丙酮酸(如生成
乳酸)。
6.(2025·山东日照三模)高强度间歇运动(HIIT)作为有氧运动与无氧运动有机融合的训练模式,在减脂成效方面与中等强度持续运动(MICT)持平。在运动后的恢复期,HIIT呼吸商(单位时间内细胞呼吸CO2释放量与O2吸收量的比值)比MICT低。下列说法错误的是(　　)
A.运动时,HIIT和MICT两种运动模式的呼吸商均为1
B.以葡萄糖为底物的有氧呼吸,在线粒体中消耗和产生水
C.以葡萄糖为底物的无氧呼吸,大部分能量仍在有机物中
D.运动后的恢复期HIIT的减脂效果比MICT减脂效果更佳
【答案】 A
【解析】 高强度间歇运动(HIIT)在减脂成效方面与中等强度持续运动(MICT)持平,说明两种运动消耗脂肪的速率相似,但细胞有氧呼吸消耗脂肪时O2吸收量更大,因此两种运动模式的呼吸商均小于1;以葡萄糖为底物的有氧呼吸,在线粒体中消耗和产生水,其中有氧呼吸第二阶段消耗水,第三阶段产生水;无氧呼吸仅释放少量能量,大部分能量仍储存在不彻底的分解产物乳酸或乙醇中;恢复期HIIT的呼吸商较低,表明脂肪分解更多,减脂效果
更佳。
7.(2025·重庆三模)为检验动物细胞呼吸时产生的CO2和热量,某同学设计了如下实验,气体流向和所用试剂如图所示,实验前后钟罩内温度有所上升(不考虑微生物活动对实验结果的影响)。下列说法正确的是(　　)
A.温度上升的主要原因是ATP水解产热
B.B、C中的石灰水的作用不一致
C.开启空气泵前,有必要先观察和记录三个锥形瓶中溶液的颜色
D.若对照组设置为关闭空气泵,则一段时间后C中石灰水也会有明显的颜色变化
【答案】 B
【解析】 温度上升的主要原因是细胞呼吸过程中有机物中的能量大部分以热能的形式散失,而非ATP水解;B中石灰水的作用是检测CO2是否经A除尽,C中的石灰水的作用是检测产物中是否有CO2;氢氧化钾溶液本身无色,反应后也无颜色变化,开启空气泵前,不需要观察和记录三个锥形瓶中溶液的颜色,只需要观察和记录后两个锥形瓶中溶液的颜色;若对照组设置为关闭空气泵,无氧气提供,小白鼠无氧呼吸不产生二氧化碳,则一段时间后C中石灰水无明显的颜色变化。
8.(2025·广西南宁三模)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。下列说法错误的是(　　)
A.萌发初期干重减少,而自由水/结合水的值会增大
B.A点时,光照下萌发种子叶绿体和线粒体能合成ATP
C.种子萌发时先以无氧呼吸为主,而后转为有氧呼吸为主
D.图乙两条曲线相交时,有氧呼吸速率与无氧呼吸速率相等
【答案】 D
【解析】 萌发初期,生物体内呼吸作用加强,消耗有机物增加,导致干重减少,此时代谢增强,故自由水/结合水的值会增大;A点时萌发的种子光合作用强度等于呼吸作用强度,此时植物同时进行光合作用和呼吸作用,故线粒体和叶绿体能合成ATP;图乙中初期O2吸收量较少,释放CO2较多,说明种子以无氧呼吸为主,随着O2吸收量增加,CO2释放量减少,无氧呼吸被抑制,逐渐转为有氧呼吸为主;图乙两条曲线相交时,O2吸收量与CO2释放量相等,此时,细胞只进行有氧呼吸。
9.(2025·贵州遵义三模)为研究水淹胁迫对桐花树幼苗呼吸作用的影响,某研究团队测量了不同水淹时间对桐花树幼苗根系的相关指标变化,结果如图所示。
回答下列问题。
(1)在水淹的情况下,根系细胞中ATP合成场所有　　　　　　　　　　　　　　。与有机物体外燃烧相比,有氧呼吸具有的特点有　　　　　　　　　 　　　　　(写出一点即可)。
(2)甲、乙酶是与细胞呼吸有关的酶。据图分析,参与有氧呼吸的酶是　　　　酶,随着水淹时间增加,根系ATP含量逐渐下降,从细胞呼吸方式的角度分析,原因可能是　
　 。
(3)若水淹18 h后不排水,预测桐花树幼苗长势会变差,据图分析依据是 　
。
【答案】 (1)细胞质基质和线粒体　有氧呼吸过程温和
(2)甲　随着水淹时间增加,氧气浓度逐渐降低,无氧呼吸产生ATP的增加量少于有氧呼吸产生ATP的减少量,而细胞对ATP的消耗基本不变,因此根系ATP含量逐渐下降
(3)甲酶的酶活力低,ATP含量低且不能满足植物基本需求,而乙酶的酶活力高,其代谢产物可能有毒害作用
【解析】 (1)在水淹情况下,根系细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行,能产生少量ATP,有氧呼吸的第二、第三阶段在线粒体中进行,第二阶段产生少量ATP,第三阶段能产生大量ATP;无氧呼吸在细胞质基质中进行,能产生少量ATP。所以根系细胞中ATP合成场所有细胞质基质和线粒体;与有机物体外燃烧相比,有氧呼吸是在温和的条件下进行的(或有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的、释放的能量有一部分储存在ATP中)。
(2)随着水淹时间增加,水中氧气含量逐渐减少,根系细胞有氧呼吸逐渐减弱,无氧呼吸逐渐增强。题图中显示甲酶活性随水淹时间变化与有氧呼吸的变化趋势相关,所以参与有氧呼吸的酶是甲酶,参与无氧呼吸的酶是乙酶。相比于有氧呼吸,无氧呼吸产生的ATP较少,而细胞对ATP的消耗基本不变,所以根系ATP含量逐渐下降。
(3)由图可知,水淹18 h后,甲酶的酶活力低,ATP含量较低,会影响细胞的能量供应,从而影响细胞的正常代谢(如无机盐吸收);同时乙酶的酶活力较高,无氧呼吸代谢产物积累,会影响桐花树幼苗的生长,所以若水淹18 h后不排水,桐花树幼苗长势会变差。第10讲　细胞呼吸的原理和应用
(时间:15分钟)
1.(2025·河南南阳模拟)下列有关细胞呼吸的应用与细胞呼吸的原理匹配错误的是(　　)
A.利用乳酸菌酿造酸奶时,尽量密封发酵装置,以提供无氧的环境
B.农业生产中适当降温,以降低作物的呼吸强度,减少有机物的消耗
C.皮肤受伤时选用透气纱布包扎,以促进皮肤细胞的有氧呼吸,防止伤口感染
D.播种油料种子时适当浅播,以保证氧气的供应,利于种子的萌发和生长
2.(2025·湖北黄冈模拟)水淹胁迫下,某植物经糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)分解葡萄糖产生丙酮酸,丙酮酸可以进一步转化成乙醇或乳酸以响应水淹胁迫。下列叙述正确的是(　　)
A.葡萄糖分解生成丙酮酸的过程只能在无氧条件下进行
B.在水淹胁迫下该植物细胞产生乙醇或乳酸的场所为细胞质基质
C.长时间水淹会导致糖酵解过程产生的[H]在细胞中积累
D.无氧呼吸过程中,有机物中的能量大部分以热能形式散失
3.(2025·浙江绍兴二模)哺乳动物细胞的需氧呼吸需要依赖电子传递链完成,细胞色素c氧化酶(COX)是电子传递链的末端酶,可将呼吸底物的电子传递给O2,下列推测不合理的是(　　)
A.COX是含氮有机物
B.COX位于线粒体内膜上
C.COX能催化[H]生成
D.COX缺乏症患者乳酸产生量增加
4.(2025·重庆模拟)将A、B两个不同品种油菜的种子放在密闭环境中,测定了种子在萌发过程中环境中氧气的含量变化,结果如图所示。下列分析合理的是(　　)
A.实验需在黑暗条件下进行,实验前应对等量A、B品种油菜种子进行表面消毒处理
B.0~t1期间装置中O2含量的变化由油菜种子的有氧呼吸引起,与无氧呼吸无关
C.t1~t2期间,O2含量没有发生变化,A、B油菜种子已经死亡
D.若将油菜种子替换为等量小麦种子进行实验测定,曲线0~t1段的斜率会增大
5.(2025·江苏徐州一模)人体从事渐增负荷运动时,随着运动强度的增加,有氧代谢产生的能量满足不了机体的需要,无氧呼吸供能的比例增大,导致血乳酸浓度明显增加。下列相关叙述正确的是(　　)
A.在渐增负荷运动时,肌肉细胞CO2的产生量大于O2的消耗量
B.血浆pH不会迅速上升,因为乳酸在血浆中被氧化分解
C.运动强度增大时,线粒体中[H]与O2的结合速率会减慢
D.细胞呼吸第一阶段产生的NADH会被后续的反应消耗
6.(2025·山东日照三模)高强度间歇运动(HIIT)作为有氧运动与无氧运动有机融合的训练模式,在减脂成效方面与中等强度持续运动(MICT)持平。在运动后的恢复期,HIIT呼吸商(单位时间内细胞呼吸CO2释放量与O2吸收量的比值)比MICT低。下列说法错误的是(　　)
A.运动时,HIIT和MICT两种运动模式的呼吸商均为1
B.以葡萄糖为底物的有氧呼吸,在线粒体中消耗和产生水
C.以葡萄糖为底物的无氧呼吸,大部分能量仍在有机物中
D.运动后的恢复期HIIT的减脂效果比MICT减脂效果更佳
7.(2025·重庆三模)为检验动物细胞呼吸时产生的CO2和热量,某同学设计了如下实验,气体流向和所用试剂如图所示,实验前后钟罩内温度有所上升(不考虑微生物活动对实验结果的影响)。下列说法正确的是(　　)
A.温度上升的主要原因是ATP水解产热
B.B、C中的石灰水的作用不一致
C.开启空气泵前,有必要先观察和记录三个锥形瓶中溶液的颜色
D.若对照组设置为关闭空气泵,则一段时间后C中石灰水也会有明显的颜色变化
8.(2025·广西南宁三模)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。下列说法错误的是(　　)
A.萌发初期干重减少,而自由水/结合水的值会增大
B.A点时,光照下萌发种子叶绿体和线粒体能合成ATP
C.种子萌发时先以无氧呼吸为主,而后转为有氧呼吸为主
D.图乙两条曲线相交时,有氧呼吸速率与无氧呼吸速率相等
9.(2025·贵州遵义三模)为研究水淹胁迫对桐花树幼苗呼吸作用的影响,某研究团队测量了不同水淹时间对桐花树幼苗根系的相关指标变化,结果如图所示。
回答下列问题。
(1)在水淹的情况下,根系细胞中ATP合成场所有　　　　　　　　　　　　　　。与有机物体外燃烧相比,有氧呼吸具有的特点有　　　　　　　　　　　　　　(写出一点即可)。
(2)甲、乙酶是与细胞呼吸有关的酶。据图分析,参与有氧呼吸的酶是　　　　酶,随着水淹时间增加,根系ATP含量逐渐下降,从细胞呼吸方式的角度分析,原因可能是　
　。
(3)若水淹18 h后不排水,预测桐花树幼苗长势会变差,据图分析依据是
　。 (共77张PPT)
第10讲　细胞呼吸的
原理和应用
课标 要求 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.活动:探究酵母菌的呼吸方式。
考情 分析 1.探究酵母菌细胞呼吸的方式 2023·浙江1月选考,16;2022·重庆卷,12;2022·河北卷,4
2.细胞呼吸的方式与过程 2025·北京卷,2;2025·甘肃卷,3;2025·重庆卷,13;2025·黑吉辽内蒙古卷,16;2025·河北卷,4;2025·安徽卷,16;2025·陕晋青宁卷,
8;2025·山东卷,4;2025·江苏卷,2;2025·河南卷,4;2024·重庆卷,
7;2024·江苏卷,6;2024·安徽卷,3;2024·甘肃卷,3;2024·广东卷,
5;2023·全国乙卷,3;2023·山东卷,4;2023·重庆卷,10;2023·广东卷,7;2023·湖北卷,6
3.细胞呼吸的影响因素及其应用 2025·河北卷,14;2025·云南卷,17;2024·贵州卷,17;2024·江西
卷,21;2024·山东卷,16;2023·山东卷,17;2023·北京卷,2
考点一
活动:探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.基础实验
(1)实验原理。
实验基础·整合
落实基础·训练到位
变浑浊
蓝→绿→黄
灰绿色
(2)实验设计思路——对比实验。
提醒　本对比实验中两组都是实验组,两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有:①探究酵母菌细胞呼吸的方式;②鲁宾和卡门的同位素示踪法实验;③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验;④探究温度(pH)对酶活性的影响。
葡萄糖
(3)实验过程。
①配制酵母菌培养液:酵母菌+质量分数为5%的 溶液,分别装入A、B两锥形瓶中。
②检测CO2的产生,装置如图所示。
a.甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是 。
b.乙组中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是 。
c.CO2检测:观察两组装置中澄清的石灰水的变化。
除去空气中的CO2
耗尽瓶中原有的氧气
③检测酒精的产生。
重铬酸钾
提醒　葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
(4)实验现象。
条件 澄清的石灰水的变 化/出现变化的快慢 重铬酸钾的
浓硫酸溶液
甲组 (有氧) 变浑浊程度 /快 无变化
乙组 (无氧) 变浑浊程度 /慢 出现 色
高
低
灰绿
(5)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在有氧条件下产生二氧化碳多而快,在无氧条件下
。
产生酒精,还产生少量
的二氧化碳
2.探究实验
(1)细胞呼吸速率的测定。
①实验装置。
②实验原理。
组织细胞呼吸作用吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器内气体压强减小,刻度管内的液滴 。 即表示有氧呼吸速率。
③误差的校正。
为排除温度、气压等无关变量的干扰,可设置对照装置。对照装置与上述装置相比,不同点是用等量的死亡的种子代替发芽种子,其余均相同。
左移
单位时间内液滴左移的体积
(2)液滴移动法探究细胞呼吸的方式。
①探究装置:欲确认某生物的细胞呼吸方式,应设置两套实验装置,如下图所示(以发芽种子为例)。
②结果结论。
乳酸
实验结果 结论
装置一 液滴 装置二 液滴
不动 不动 只进行产生 的无氧呼吸或种子已经死亡
不动 右移 只进行产生 的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生 的无氧呼吸
左移 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 种子进行有氧呼吸时,底物中除糖类外还含有脂质
酒精
酒精
不动
左移
③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,不同点是用等量的煮熟的种子代替发芽种子,其余均相同。
【判断正误】
(1)(2025·安徽卷,4)橙色的酸性重铬酸钾溶液可与酒精或葡萄糖发生反应,变成灰绿色。(　　)
(2)(2023·河北卷,3)用酸性重铬酸钾溶液检测酵母菌无氧呼吸产生的酒精,应先耗尽培养液中的葡萄糖。(　　)
(3)(2022·江苏卷,5)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。(　　)
√
√
×
【提示】 酵母菌呼吸产生的二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,不能用来检测酒精含量。
(4)(2022·河北卷,4)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。(　　)
×
【提示】 酸性的重铬酸钾可用于检测酒精,两者反应呈灰绿色,而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸,不产生酒精,故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色。
考向1　围绕探究酵母菌细胞呼吸的方式,考查科学探究能力
1.(2025·广东深圳一模)某兴趣小组用如图装置进行“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的探究实践。下列叙述正确的是(　　)
A.甲瓶封口后立即与乙瓶连通确保反应同步进行
B.乙瓶的溶液变浑浊表明酵母菌已经产生了CO2
C.甲瓶排出的CO2可能产自酵母菌的线粒体基质
D.检测乙醇时向乙瓶加含重铬酸钾的浓硫酸溶液
C
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【解析】 图中装置用于探究酵母菌的无氧呼吸。甲瓶封口后不能立即与乙瓶连通,因为甲瓶封口后需要先让酵母菌在有氧条件下进行一段时间的呼吸,消耗掉瓶内原有的氧气,使瓶内处于无氧环境,这样才能保证后续实验中无氧呼吸情况的准确探究,如果立即连通,会导致实验结果不准确;乙瓶中加入的是溴麝香草酚蓝溶液,不是澄清的石灰水,不会变浑浊;有氧呼吸时,产生二氧化碳的场所是线粒体基质,所以甲瓶排出的CO2有可能产自酵母菌的线粒体基质(开始时进行有氧呼吸);应从甲瓶中取适量滤液,加入含重铬酸钾的浓硫酸溶液以便检测乙醇生成,不能将酸性的重铬酸钾直接加入乙
瓶中。
2.(2025·四川巴中三模)下面三个装置可用于研究萌发的
种子的呼吸作用方式及其产物,下列有关分析错误的是
(　　)
A.甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量
B.乙装置有色液滴向左移动,说明种子萌发只进行有氧呼吸
C.丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生了CO2
D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理,都需要设置对照实验
B
【解析】 甲装置中有温度计,可用于探究呼吸作用是否产生热量;乙装置中NaOH溶液可吸收种子呼吸作用产生的CO2,有色液滴左移的距离代表呼吸作用消耗的O2量,因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行了有氧呼吸,但该装置无法证明种子萌发是否还同时进行无氧呼吸;丙装置中澄清的石灰水可用来检测CO2,因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生了CO2;种子未进行消毒处理,附着在种子表面的微生物进行的呼吸作用会对实验结果产生干扰,实验过程中的其他无关变量也会影响实验结果,所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理,都需要设置对照实验。
考点二
细胞呼吸的方式和过程
1.有氧呼吸
(1)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 ,释放能量,生成 的过程。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
二氧化碳和水
大量ATP
(2)过程。
细胞质基质
少量能量
少量能量
线粒体基质
大量能量
C6H12O6
2C3H4O3+4[H]
酶
2C3H4O3+6H2O
6CO2+20[H]
线粒体内膜
24[H] + 6O2
12H2O
酶
酶
1.(必修1 P93相关信息)细胞呼吸过程中产生的[H]是
的简化表示方式。
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)。
。
细读教材
还原型辅酶
Ⅰ(NADH)
提醒　有氧呼吸消耗O2的量不一定等于产生CO2的量,如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸,消耗O2的量要大于产生CO2的量,其原因是与葡萄糖相比,脂肪含H量高,因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。
(4)能量的转化及特点。
①转化:葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以 形式散失,少部分储存在 中。
②特点:在温和的条件下进行,能量 释放,彻底氧化分解。
热能
ATP
逐步
2.(必修1 P96思维训练)科学家就真核细胞线粒体的起源,提出了一种解释:有一种真核细胞吞噬了原始的 细菌,被吞噬的细菌不仅没有被消化分解,反而在细胞中生存下来了。在共同生存繁衍的过程中, 细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
需氧
细读教材
需氧
2.无氧呼吸
(1)概念:无氧呼吸是指细胞在 参与的情况下,葡萄糖等有机物经过 分解,释放 能量的过程。
没有氧气
不完全
少量
(2)过程。
乳酸
酒精和CO2
(3)不同生物无氧呼吸产物类型及原因。
乳酸
基因
酒精和CO2
(4)无氧呼吸过程中能量的去路。
①大部分储存在 或 中。
②释放的能量中大部分以 形式散失,少部分储存在ATP中。
酒精
乳酸
热能
3.无氧呼吸与有氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
区别 场所 细胞质基质
条件 氧气,多种酶 无氧气,多种酶
物质变化 葡萄糖彻底氧化分解,生成CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底,生成 或酒精和CO2
能量变化 释放大量能量,产生大量ATP 释放 能量,产生少量ATP
特点 受O2和温度等因素的影响 有氧气存在时,无氧呼吸受抑制
联系 二者第一阶段反应完全相同,并且都在细胞质基质中进行;本质都是氧化分解有机物、释放能量并产生ATP
细胞质基质和线粒体
乳酸
少量
3.(必修1 P94相关信息)1 mol葡萄糖在分解成乳酸后,近69%的能量都以
的形式散失了。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸,能在 中再次转化为葡萄糖。
细读教材
热能
肝脏
4.细胞呼吸的概念:有机物在细胞内经过一系列的 ,生成二氧化碳或其他产物,释放能量并生成 的过程。
5.细胞呼吸的生物学意义
(1)提供了生物体生命活动所需的大部分 。
(2)是生物体代谢的 。蛋白质、糖类和脂质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
氧化分解
ATP
能量
枢纽
4.(必修1 P94楷体部分)在细胞呼吸过程中产生的中间产物,可转化为
等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同,这些物质可以进一步形成 。
细读教材
甘油、氨基酸
葡萄糖
【判断正误】
(1)(2025·云南卷,2)线粒体可用于研究丙酮酸氧化分解。(　　)
(2)(2025·湖南卷,6)肌细胞无氧呼吸分解葡萄糖产生的CO2参与酸碱平衡的调节。(　　)
√
【提示】 肌细胞无氧呼吸产物为乳酸,不产生CO2。
(3)(2024·江西卷,5)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(　　)
×
【提示】 丙酮酸的生成属于有氧呼吸第一阶段,没有水的直接参与。
×
(4)(2024·福建卷,9)线粒体脱氢酶参与肝细胞有氧呼吸的第一阶段。(　　)
【提示】 有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中,与线粒体无直接关联,线粒体脱氢酶位于线粒体内,不参与肝细胞有氧呼吸的第一阶段。
(5)(2024·安徽卷,1)[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上。(　　)
×
×
【提示】 [H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体的内膜上。
【情境·思维·深析】
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 (答出两点)
【提示】 线粒体内膜向内折叠形成嵴,扩大了内膜的表面积,增加了酶的附着位点;线粒体的内膜上和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
2.酵母菌细胞内丙酮酸在哪些场所被消耗 从能量转化角度分析,丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同
【提示】 细胞质基质和线粒体基质。细胞质基质中分解丙酮酸不释放能量、不合成ATP,但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP。
3.无氧呼吸第二阶段不产生ATP,但要进行第二阶段反应的原因(据图分析):由于细胞中NAD+的含量不多,随着NADH的积累,NAD+逐渐被消耗,当NAD+的含量很低时, 就会停止, 的合成也会停止。因此需要NADH转化成NAD+来实现循环利用,来自NADH中的氢就会被 接收。另外,丙酮酸不能运出细胞,如果持续积累,也会
。
细胞呼吸的第一阶段
ATP
乙醛或丙酮酸
抑制细胞呼吸第一
阶段的进行
考向2　结合细胞呼吸的过程,考查科学思维
3.(2025·甘肃卷,3)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,下列叙述正确的是(　　)
A.状态3呼吸不需要氧气参与
B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质
C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0
D.相比NADH,以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大
核心考向·突破
把握方向·训练到位
C
【解析】 线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸,需要氧气参与;若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率,状态3呼吸的场所是线粒体内膜,若以丙酮酸为可氧化底物,则状态3呼吸的反应场所是线粒体基质和线粒体内膜;葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解,需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体,所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0;NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段,而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH后再参与第三阶段,所以相比丙酮酸,以NADH为底物的状态3呼吸速率较大。
4.(2025·河北秦皇岛模拟)鲫鱼的骨骼肌细胞在无氧条件下可以将丙酮酸转化为酒精,其他组织细胞通过无氧呼吸产生的乳酸能够通过循环系统被运输到骨骼肌细胞中转化为丙酮酸,进而转化为酒精。下列叙述正确的是(　　)
A.无氧呼吸产生酒精或乳酸的过程中伴随有气体产生
B.同一动物不同组织细胞无氧呼吸产物可能不同
C.丙酮酸在骨骼肌细胞中转化为酒精的过程中有ATP合成
D.鲫鱼体内存在乳酸转化成酒精的现象,说明酒精对动物细胞无伤害
B
【解析】 无氧呼吸产生酒精的过程中有CO2气体产生,但无氧呼吸产生乳酸的过程中没有气体产生;根据题干信息,鲫鱼的骨骼肌细胞无氧呼吸产生酒精,其他组织细胞无氧呼吸产生乳酸,这表明同一动物不同组织细胞无氧呼吸产物可能不同;丙酮酸在骨骼肌细胞中转化为酒精的过程是无氧呼吸的第二阶段,无氧呼吸第二阶段不产生ATP;仅根据鲫鱼体内存在乳酸转化成酒精的现象,不能说明酒精对动物细胞无伤害,有可能鲫鱼细胞对酒精存在一定的适应机制,或者是酒精能通过自由扩散的方式运出细胞,并容易排出体外。
考向3　结合细胞呼吸方式的判断与计算,考查科学思维
5.(2025·四川巴中一模)黄豆的萌发过程中,在一段时间内CO2释放速率和O2吸收速率的变化趋势如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.在12~24 h内,细胞呼吸过程均发生在细胞质基质
B.图中两条曲线的交点处,细胞只进行有氧呼吸
C.48 h后,O2的吸收速率大于CO2的释放速率是因有非糖物质参与呼吸作用
D.胚根长出前,黄豆种子产生的酒精量与二氧化碳释放量的比为1∶1
C
【解析】 据图可知,在12~24 h内,O2吸收量很少,而CO2释放量很多,表明此时存在无氧呼吸(主要)和有氧呼吸,细胞呼吸过程发生在细胞质基质和线粒体;曲线相交时,吸收的O2量等于呼出的CO2量,但只有呼吸底物是糖类时才能判断只进行有氧呼吸,而黄豆萌发过程中呼吸底物有脂肪等物质,故图中两条曲线的交点处,细胞不只进行有氧呼吸;与糖类相比,脂肪H的含量更高,脂肪氧化分解消耗的氧气量大于产生的二氧化碳量,48 h后,O2的吸收速率大于CO2的释放速率是因有非糖物质(如脂肪)参与呼吸作用;无氧呼吸过程中产生的酒精量与二氧化碳释放量的比为1∶1,但胚根长出前存在一定程度的有氧呼吸,释放部分二氧化碳。
细胞呼吸方式的判断
方法技巧
6.(2024·贵州卷,17)农业生产中,旱粮地低洼处易积水,影响作物根细胞的呼吸作用。据研究,某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题。
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点有
　 ;参与有氧呼吸的酶是　　　　(填“甲”或“乙”)。
需要氧气参与;有机物被彻底氧化分解;释放大量能量,
生成大量ATP
乙
【解析】 (1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,有氧呼吸是在氧气充足的情况下,将葡萄糖彻底氧化分解,释放大量能量,生成大量ATP。随着水淹天数的增多,乙的活性降低,说明乙是与有氧呼吸有关的酶。
(2)在水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的主要环境因素是　　　　　　;水淹第3 d时,经检测,作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为
0.2 μmol·g-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的
　　　 　倍。
O2的含量
3
【解析】(2)在水淹0~3 d阶段,随着水淹天数的增加,O2含量减少,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强。水淹第3 d时,CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1,O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1,则有氧呼吸与无氧呼吸产生的CO2量相等。有氧呼吸需要消耗氧气,葡萄糖的消耗量、氧气消耗量和CO2释放量比为1∶6∶6,无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量比为1∶2,由于无氧呼吸与有氧呼吸产生CO2相等,所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。
(3)若水淹3 d后排水,作物长势可在一定程度上得到恢复,从代谢角度分析,原因是
(答出2点即可)。
无氧呼吸积累的酒精较少,对细胞毒害较小;水淹0~3 d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动;催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失
【解析】(3)由于无氧呼吸积累的酒精较少,对细胞毒害较小;水淹0~3 d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动;催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失,故水淹3 d后排水,作物长势可在一定程度上得到恢复。
考点三
影响细胞呼吸的
因素及其应用
1.影响细胞呼吸的内部因素
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
2.影响细胞呼吸的外部因素及其应用
因素 原理 曲线 应用
温度 主要影响 ①零 低温储藏水果、蔬菜,减少有机物消耗;
②温室栽培中 昼夜温差,增加有机物积累
酶活性
上
增大
O2 浓度 O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸有抑制作用 ①稻田定期排水,抑制无氧呼吸产生 ,防止烂根、死亡;
②作物栽培中进行中耕松土;
③无氧发酵过程需要严格控制无氧环境等
酒精
CO2 浓度 CO2是细胞呼吸的产物,积累过多会 细胞呼吸的进行 对蔬菜、水果进行保鲜时,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗
水 水作为有氧呼吸的原料,自由水含量较高时细胞呼吸旺盛 ①粮食储藏要求 ,减少有机物消耗;
②干种子萌发前进行浸泡处理
抑制
干燥
【判断正误】
(1)(2025·湖北卷,7)农业生产中,种子储藏需要干燥的环境。(　　)
(2)(2025·北京卷,1)无氧运动比有氧运动更有利于控制体重。(　　)
【提示】 无氧运动(如短跑)主要消耗糖类物质且易积累乳酸,而有氧运动
(如慢跑)能持续分解脂肪供能,更利于减脂和控制体重。
√
×
(3)(2023·湖南卷,5)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。(　　)
×
【提示】 低温保存可以抑制微生物的生命活动,但不是温度越低越好,一般果蔬的保存温度为零上低温。
(4)(2022·天津卷,8)酸奶胀袋是乳酸菌发酵产生CO2造成的。(　　)
【提示】 乳酸菌是严格的厌氧菌,无氧呼吸的产物是乳酸,不产生气体,因此酸奶胀袋不是乳酸菌发酵产生CO2造成的。
×
考向4　结合影响细胞呼吸的因素,考查科学思维
7.(2024·甘肃卷,3)梅兰竹菊为花中四君子,很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护,养护不当会影响花卉的生长,如兰花会因浇水过多而死亡,关于此现象,下列叙述错误的是(　　)
A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足
B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足
C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸
D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加
核心考向·突破
把握方向·训练到位
B
【解析】 根系以主动运输的方式吸收无机盐的过程需要根系细胞呼吸产生的能量,浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少,使养分吸收所需的能量不足;根系吸收水分是被动运输,不消耗能量;浇水过多使土壤含氧量减少,抑制了根系细胞的有氧呼吸,促进了无氧呼吸的进行;根系细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中,会产生有害物质酒精或乳酸。
8.(2025·江西多校联考)科研人员为探究温度、O2浓度对采收后苹果储藏的影响,进行了相关实验,结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.据图分析,苹果储藏的适宜条件是低温和无氧
B.5%O2浓度条件下,苹果细胞产生CO2的场所为细胞质基质
C.20%~30%O2浓度范围内,影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度
D.在O2充足的条件下,O2参与反应的场所是细胞质基质和线粒体内膜
C
【解析】 据图分析可知,O2浓度过低时,CO2相对生成量增加,说明细胞无氧呼吸增强,产生较多酒精不利于苹果储藏,苹果储藏的适宜条件是低温和低氧;5%O2浓度条件下,苹果细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,产生CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质;20%~30%O2浓度范围内,不同温度条件下CO2的相对生成量分别达到相对稳定且各不相同,此时影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度;在O2充足的条件下,苹果细胞进行有氧呼吸,O2参与反应的场所是线粒体内膜。
演练真题·感悟高考
1.(2025·江苏卷,2)关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析,下列叙述正确的是(　　)
A.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B.有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C.呼吸作用都能产生[H]和ATP
D.无氧呼吸的产物都有CO2
C
【解析】 葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸第一阶段,发生于细胞质基质,人体细胞和酵母细胞在此阶段的场所相同;有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与H2O反应生成CO2和[H],O2参与的是第三阶段;有氧呼吸各阶段均能产生ATP,第一、第二阶段能产生[H],第三阶段利用[H],无氧呼吸第一阶段能产生少量[H]和ATP,因此人体细胞和酵母细胞呼吸作用都能产生[H]和ATP;人体细胞无氧呼吸的产物为乳酸,不产生CO2,酵母细胞无氧呼吸的产物为CO2和酒精。
2.(2025·山东卷,4)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NADH
D.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
B
【解析】 有氧呼吸的前两个阶段不需要O2的参与,第三阶段需要O2作为原料;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应,产生CO2、NADH,释放少量能量;无氧呼吸第一阶段产生NADH,第二阶段消耗NADH;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。
3.(2025·福建卷,13)细胞呼吸产生的乳酸等物质的释放会引起胞外环境的酸化。为探究氧浓度对细胞呼吸的影响,科研人员将两组肿瘤细胞在不同氧浓度下短暂培养,在箭头所示的时间点更换新的无机盐缓冲液(不含葡萄糖),并分别添加相应的成分,其中a为足量的葡萄糖,b和c为有氧呼吸某一阶段的抑制剂,检测细胞外的酸化速率,结果如图。下列叙述错误的是(　　)
A.试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂
B.低氧组细胞对足量葡萄糖引发的无氧呼吸更强烈
C.①时间段正常氧组细胞同时发生有氧呼吸和无氧呼吸
D.②时间段正常氧组细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖多于低氧组
D
【解析】 加入试剂c后,两组细胞的细胞外酸化速率急剧降低,降至未加入葡萄糖时的水平,表明无氧呼吸被抑制,结合题干信息,可确定试剂c只能是有氧呼吸第一阶段的抑制剂;加入足量葡萄糖后低氧组细胞外酸化速率的增幅大于正常氧组,表明低氧组无氧呼吸更强烈;①时间段正常氧组中有氧气,能进行有氧呼吸,同时,由图可知,该组细胞外酸化速率升高,提示该组细胞也在进行无氧呼吸;在②时间段,正常氧组的细胞外酸化速率低于低氧组,说明正常氧组的无氧呼吸速率低于低氧组,在此时间段正常氧组无氧呼吸消耗的葡萄糖少于低氧组。
4.(2025·云南卷,17改编)不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏,如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响,研究人员分别用压实的土壤(压实组)和未压实的土壤(疏松组)种植黄瓜,得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如下表。
组别 苹果酸/(μmol·g-1) 酒精/(μmol·g-1)
压实组 0.271±0.005 6.114±0.013
疏松组 0.467±0.004 2.233±0.040
回答下列问题。
(1)本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成,由此可推测,其为
　　　　(填“有氧”或“无氧”)呼吸的中间产物。
有氧
【解析】 (1)有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中。题述实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成,由此可推测,其为有氧呼吸的中间产物。
(2)相较于疏松组,压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强,依据是
　,为维持根系细胞正常生命活动,压实组消耗的有机物总量更　　(填“多”或“少”),原因是
　 　。
压实组黄瓜根系
中的酒精含量明显高于疏松组
多
压实组中根系细胞无氧
呼吸更强,与有氧呼吸相比,消耗等量葡萄糖,无氧呼吸释放的能量较少,为提供足够的能量维持根系细胞的正常生命活动,压实组需要消耗更多的有
机物
【解析】(2)由题表数据可知,压实组黄瓜根系中的酒精含量明显高于疏松组,而酒精是黄瓜根系细胞无氧呼吸的产物,所以相较于疏松组,压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。与有氧呼吸相比,消耗等量葡萄糖,无氧呼吸释放的能量较少,因此,为提供足够的能量维持根系细胞的正常生命活动,压实组消耗的有机物总量更多。
(3)为解决土壤紧实的问题,可以采取的措施有
　 (答出2点即可)。
合理施肥、适度翻耕、减少
大型农业机械的不必要碾压等
【解析】(3)为解决土壤紧实的问题,可以采取的措施有合理施肥,避免不当施肥导致土壤结构破坏;适度翻耕,疏松土壤;减少大型农业机械的不必要碾压等。
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