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　细胞呼吸的原理和应用
1．(2025·江苏卷)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．(2026·贵阳开学联考)细胞色素c氧化酶(COX)是线粒体电子传递链末端的关键酶，负责将电子传递给氧气，催化氧分子还原为水，同时通过质子泵建立跨膜质子梯度，推动ATP的合成。据此分析，COX存在的场所和细胞呼吸发挥作用的阶段分别是(　　)
A．细胞质基质、第二阶段
B．线粒体内膜、第二阶段
C．线粒体内膜、第三阶段
D．线粒体基质、第三阶段
3．(2025·贵州遵义模拟)人剧烈运动时，骨骼肌细胞中葡萄糖通过糖酵解生成乳酸，部分糖代谢过程如图所示，其中甲、乙表示物质，①②表示过程。下列叙述正确的是(　　)
A．①、②过程发生的场所分别是细胞质基质、线粒体
B．图中乙代表还原型辅酶Ⅰ，可将葡萄糖还原为丙酮酸
C．图中糖代谢产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖
D．若该细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则释放CO2比吸收O2多
4．(2025·北京卷)如图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是(　　)
选项 部位1 部位2 部位3 部位4
A 大量 少量 少量 无
B 大量 大量 少量 无
C 少量 大量 无 少量
D 少量 无 大量 大量
5．(2026·贵阳一中月考)为研究水稻幼苗在有、无O2条件下呼吸生成CO2的速率随时间的变化。某同学做了如下实验：将水稻幼苗置于无O2的密闭装置中3小时，CO2的生成速率短暂升高后下降；然后通入空气，CO2的生成速率迅速上升直至稳定。下列关于该实验的说法正确的是(　　)
A．无氧条件下，细胞内NAD＋积累，CO2的生成速率下降
B．无氧条件下，葡萄糖中的能量最终都转移至酒精和ATP中
C．有氧条件下，丙酮酸和H2O的分解加快，CO2的生成速率上升
D．有氧条件下，线粒体内膜上分布的ATP合成酶，可催化O2与[H]结合
6．某小组欲通过测量温度的高低来探究酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸释放热量的多少，实验装置如下图所示，锥形瓶外有保温装置。下列叙述正确的是(　　)
A．小组成员在测量温度时应将温度计插入A、C锥形瓶中
B．该实验的实验装置中甲装置为实验组，乙装置为对照组
C．有氧呼吸和无氧呼吸葡萄糖中的能量均主要以热能的形式散失
D．推测经过相同的时间后，甲装置的温度计读数要高于乙装置
7．蔬菜或水果收获后一段时间内细胞仍进行细胞呼吸。某研究小组探究了温度、O2浓度对储存苹果的影响，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．该实验的自变量是温度，因变量是CO2相对生成量
B．温度影响细胞呼吸的每个阶段，O2浓度会影响有氧呼吸的第三阶段
C．3 ℃时苹果细胞只能进行无氧呼吸，其他实验温度下可以进行有氧呼吸和无氧呼吸
D．根据实验结果可知，低温和无氧环境最适合储藏苹果
8．(2025·河南卷)甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是(　　)
A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气
B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
9．(2025·甘肃卷)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
10．(2025·云南卷)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________________________________________；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔________，光合作用________阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
(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)。
11．(2025·贵州铜仁高三摸底)有些果实成熟过程中会出现呼吸跃变现象，表现为呼吸作用突然增强后又突然减弱，此现象可作为果实成熟的标志。猕猴桃是一种典型的呼吸跃变型水果，为研究猕猴桃的成熟过程，研究人员连续多天对采摘后的猕猴桃果实细胞呼吸速率及淀粉含量进行测量，结果如下图。回答相关问题：
(1)研究过程中以 CO2释放速率作为细胞呼吸速率的测量指标，猕猴桃果实细胞有氧呼吸产生 CO2的场所是____________，该阶段的物质变化为_____________________________________________________________________。
(2)研究表明呼吸跃变型水果在呼吸速率达到峰值时往往是食用的最佳时期，推测此时果实细胞中还原糖含量与呼吸跃变前相比________(填“较高”或“较低”)，请以采摘后的猕猴桃果实和 DNS 试剂(DNS 试剂在水浴加热条件下与还原糖反应呈棕红色，颜色深度与还原糖含量呈正相关)为实验材料，设计实验检测果实成熟过程中还原糖的含量变化： _________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)呼吸跃变型水果成熟后极易腐败，在猕猴桃运输过程中，常需要延缓呼吸跃变的出现，请提出一条可行的措施： ______________________________________
_____________________________________________________________________。课后分层作业(九)
1．C　
2．C　[有氧呼吸全过程分为三个阶段：第一阶段发生在细胞质基质中，其过程是1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的[H]，并释放少量的能量；第二阶段发生在线粒体基质中，其过程是丙酮酸与水一起被彻底分解生成CO2和[H]，释放少量的能量；第三阶段是在线粒体内膜上完成的，其过程是前两个阶段产生的[H]与氧结合生成H2O，并释放大量的能量。COX是线粒体电子传递链末端的关键酶，负责将电子传递给氧气，催化氧分子还原为水(H2O)，同时通过质子泵建立跨膜质子梯度，推动ATP的合成，说明COX存在的场所是线粒体内膜，在有氧呼吸第三阶段发挥作用，A、B、D错误，C正确。]
3．C　4．C　5．C　6．D　7．B　8．B　9．C
10．(1)有氧　(2)压实组黄瓜根系中酒精含量更高　多　压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少　关闭　暗反应　(3)合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
11．(1)线粒体基质　丙酮酸与水一起被彻底分解生成CO2和[H]，产生少量ATP　(2)较高　①分别取刚采摘及采摘后1～5天的猕猴桃果实制成匀浆，分别取2 mL匀浆注入编号为A、B、C、D、E、F的试管内；②分别向各试管内注入1 mL DNS 试剂，混匀；③将各试管进行水浴加热，观察试管中出现的颜色变化　(3)用适当降低温度、高二氧化碳浓度、低氧浓度等条件处理果实，也可使用乙烯合成抑制剂处理果实课后分层作业(九)
1．C　[葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，人体细胞和酵母菌的场所相同，A错误。有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，O2参与的是第三阶段(与[H]结合生成水)，B错误。人体细胞和酵母菌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]，无氧呼吸第一阶段产生少量[H]和ATP(后续被消耗)，因此两者呼吸作用均能产生[H]和ATP，C正确。人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2；酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精，D错误。]
2．C　[有氧呼吸全过程分为三个阶段：第一阶段发生在细胞质基质中，其过程是1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的[H]，并释放少量的能量；第二阶段发生在线粒体基质中，其过程是丙酮酸与水一起被彻底分解生成CO2和[H]，释放少量的能量；第三阶段是在线粒体内膜上完成的，其过程是前两个阶段产生的[H]与氧结合生成H2O，并释放大量的能量。COX是线粒体电子传递链末端的关键酶，负责将电子传递给氧气，催化氧分子还原为水(H2O)，同时通过质子泵建立跨膜质子梯度，推动ATP的合成，说明COX存在的场所是线粒体内膜，在有氧呼吸第三阶段发挥作用，A、B、D错误，C正确。]
3．C　[图中①表示丙酮酸被NADH还原为乳酸(为无氧呼吸第二阶段)，②表示ADP＋Pi生成ATP(为呼吸作用第一阶段)，均发生在细胞质基质，A错误；图中乙代表还原型辅酶Ⅰ，可将丙酮酸还原为乳酸，B错误；图中糖代谢产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖，C正确；由于人体进行无氧呼吸为乳酸发酵，不产生CO2，若该细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则释放CO2与O2相等，D错误。]
4．C　[部位1是线粒体基质，进行有氧呼吸第二阶段的反应，产生少量ATP，部位2是线粒体内膜，进行有氧呼吸第三阶段的反应，可以产生大量ATP，部位3是线粒体外膜，没有ATP生成，部位4是细胞质基质，可以进行有氧呼吸第一阶段的反应，产生少量ATP，C正确。]
5．C　[无氧呼吸中，NAD＋可生成NADH等物质，无氧呼吸第一、二阶段中NAD＋的消耗和生成是动态平衡的，通常不会积累NAD＋；装置中CO2浓度的升高对呼吸有抑制作用，造成CO 2 的生成速率下降，A错误。无氧呼吸中，葡萄糖的能量大部分存留在酒精中，释放出的能量仅少部分转化为ATP，大部分以热能的形式散失，B错误。有氧条件下，丙酮酸进入线粒体分解为CO2(第二阶段)，且该阶段需H2O参与反应(丙酮酸与H2O共同分解)，通入O2后，有氧呼吸增强，丙酮酸和H2O的分解加快，CO2生成速率上升，C正确。线粒体内膜上的ATP合成酶催化ADP与Pi生成ATP，而O2与[H]结合生成H2O与ATP合成酶无关，D错误。 ]
6．D　[若想通过测量温度的高低比较释放热量的多少，应将温度计插入含酵母菌的锥形瓶中，即B、C锥形瓶中，并且应将温度计插入液面以下，A错误；由题图可知，甲、乙装置中酵母菌均可进行呼吸，但甲装置中酵母菌进行有氧呼吸，乙装置中进行酵母菌的无氧呼吸，甲、乙装置都为实验组，为对比实验，B错误；有氧呼吸时葡萄糖中的能量主要以热能的形式散失，无氧呼吸时葡萄糖中的能量主要储存在酒精中，C错误；有氧呼吸释放的热量比无氧呼吸多，因此经过相同时间后，甲装置的温度高于乙装置，D正确。]
7．B　[根据题干信息及实验结果可知，该实验的自变量是温度和O2浓度，A错误；由于细胞呼吸的每个阶段都需要酶，所以温度可以影响细胞呼吸的每个阶段，O2参与有氧呼吸第三阶段，所以O2浓度会影响有氧呼吸的第三阶段，B正确；温度不影响植物细胞的呼吸方式，所以实验中不同温度下植物细胞的呼吸方式相同，C错误；题干没有给出无氧环境下植物细胞的呼吸强度，所以无法确定无氧环境是否适合储存苹果，且苹果一般应在低氧条件下储存，D错误。]
8．B　[酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确；酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误；在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，会减少甜菜产量，D错误。]
9．C　[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，若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，所以需要氧气参与，A、B错误；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，C正确；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等物质后再参与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。]
10．答案：(1)有氧　(2)压实组黄瓜根系中酒精含量更高　多　压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少　关闭　暗反应　(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，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，其为有氧呼吸的中间产物。(2)相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是植物细胞无氧呼吸的产物，所以压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强。为维持根系细胞正常生命活动，由于压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放的能量较少，为获得足够能量维持生命活动，压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔关闭，二氧化碳进入减少，光合作用暗反应阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。(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。
11．答案：(1)线粒体基质　丙酮酸与水一起被彻底分解生成CO2和[H]，产生少量ATP　(2)较高　①分别取刚采摘及采摘后1～5天的猕猴桃果实制成匀浆，分别取2 mL匀浆注入编号为A、B、C、D、E、F的试管内；②分别向各试管内注入1 mL DNS 试剂，混匀；③将各试管进行水浴加热，观察试管中出现的颜色变化　(3)用适当降低温度、高二氧化碳浓度、低氧浓度等条件处理果实，也可使用乙烯合成抑制剂处理果实
解析：(1)CO2产生于有氧呼吸的第二阶段，该阶段在线粒体基质中进行，其过程是丙酮酸与水一起被彻底分解生成CO2和[H]，释放少量的能量，产生少量ATP。(2)由曲线图可知，果实成熟过程中总淀粉含量下降，细胞呼吸速率达到峰值后下降，而呼吸跃变型水果在呼吸速率达到峰值时往往是食用的最佳时期，淀粉的水解产物是还原糖，据此可推测：此时果实细胞中还原糖含量与呼吸跃变前相比较高。设计实验检测果实成熟过程中还原糖的含量变化，其实验思路为：①分别取刚采摘及采摘后1～5天的猕猴桃果实制成匀浆，分别取2 mL匀浆注入编号为A、B、C、D、E、F的试管内；②分别向各试管内注入1 mL DNS 试剂，混匀；③将各试管进行水浴加热，观察试管中出现的颜色变化。DNS 试剂在水浴加热条件下与还原糖反应呈棕红色，颜色深度与还原糖含量呈正相关，据此结合曲线图推测观察到的现象为：A～E试管的颜色逐渐加深，F试管的颜色较D试管的浅、较C试管的深。(3)在猕猴桃运输过程中，可以通过适当降低温度、高二氧化碳浓度、低氧浓度等条件处理果实，也可使用乙烯合成抑制剂处理果实，以延缓呼吸跃变的出现。

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