2024届高考生物一轮复习第3单元第8课细胞呼吸的原理和应用学案

这是一份2024届高考生物一轮复习第3单元第8课细胞呼吸的原理和应用学案，共31页。

第8课　细胞呼吸的原理和应用
►学业质量水平要求◄
1．通过归纳和概括，阐明有氧呼吸和无氧呼吸的概念。尝试构建有氧呼吸过程的模型，说出细胞呼吸过程中物质和能量的变化，形成物质和能量观。(生命观念、科学思维)
2．学会探究酵母菌细胞呼吸方式的方法。(科学探究)
3．根据细胞呼吸原理，指导生产和生活。(社会责任)

考点一　(探究·实践)探究酵母菌细胞呼吸的方式

1．实验原理

2．实验设计思路——对比实验

3．实验步骤
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。
(2)检测CO2的产生，装置如图所示：

(3)检测酒精的产生：自A、B中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL 溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
4．实验现象
条件
澄清石灰水的变化/出现变化的时间
重铬酸钾—浓硫酸溶液
甲组(有氧)
变浑浊/快
无变化
乙组(无氧)
变浑浊/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)酵母菌在有氧条件下进行细胞呼吸产生CO2多而快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。

1．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。 (×)
2．检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。 (√)
3．在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的浑浊程度判断细胞呼吸的方式。 (√)
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的重铬酸钾溶液检测酒精。 (×)
5．对比实验一般是两个或两个以上的实验组与对照组相对比。 (×)

1．探究细胞呼吸方式材料的选择和处理
实验所用的葡萄糖溶液在使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。
2．无关变量控制
(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。

1．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CO2
C．选用酵母菌作为实验材料是因为其为厌氧型生物
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
D　解析：检测乙醇生成，应取甲瓶中的滤液2 mL注入试管中，再向试管中加入0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B错误；选用酵母菌作为实验材料是因为其为兼性厌氧型生物，C错误；乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，由于甲瓶中葡萄糖的量是一定的，因此实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
2．(2021·全国卷Ⅱ)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是(　　)
A．该菌在有氧条件下能够繁殖
B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
B　解析：酵母菌在有氧条件下产生的能量多、增殖速度快，A不符合题意；酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、[H]，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸被[H]还原成乙醇，并生成CO2，B符合题意，C不符合题意；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D不符合题意。
考点二　细胞呼吸的方式与过程

1．有氧呼吸
(1)概念：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：

(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)：
2．无氧呼吸
(1)概念：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)反应式：
①C6H12O6___酶___2C3H6O3(乳酸)＋少量能量(如乳酸菌)。
②C6H12O6___酶___2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量(如酵母菌)。
(3)场所：细胞质基质。
(4)实例：动物骨骼肌的肌细胞及植物中马铃薯块茎等的细胞进行乳酸发酵；大部分植物细胞进行酒精发酵。
3．细胞呼吸的概念和意义
(1)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。
(2)意义：
①能为生物体提供能量。
②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。

1．有氧呼吸第二、三阶段所需的酶都分布在线粒体内膜的嵴上。 (×)
2．细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。 (√)
3．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。 (×)
4．无氧呼吸只在第一阶段释放少量的能量，生成少量的ATP。 (√)
5．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。 (√)
【教材细节命题】
1．(必修1 P92图5-8)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上与功能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。
2．(必修1 P93正文、“思考·讨论”)呼吸作用和有机物的燃烧都是分解有机物、释放能量的过程，不同的是有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是逐步释放的；有一部分能量储存在ATP中，这种方式保证了有机物中的能量得到最充分的利用，有利于维持细胞的相对稳定状态。

1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解

2．细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路
项目
来源
去路
[H]
有氧呼吸：C6H12O6和H2O；
无氧呼吸：C6H12O6
有氧呼吸：与O2结合生成H2O；
无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP
有氧呼吸：三个阶段都产生；
无氧呼吸：只在第一阶段产生
用于各项生命活动
3．细胞呼吸中能量的释放与去向

4．细胞呼吸过程中有关物质参与的阶段及场所总结
(1)水：生成于有氧呼吸第三阶段，产生的场所为线粒体内膜；以反应物参与有氧呼吸第二阶段，反应的场所为线粒体基质。而无氧呼吸中不存在水的生成与消耗。
(2)CO2：在有氧呼吸的第二阶段、线粒体基质中产生，或者在无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质中产生。动植物细胞内均可产生CO2。
(3)酒精或乳酸：在无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质中产生。
(4)葡萄糖：只以反应物的形式参与有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，反应的场所为细胞质基质。
(5)丙酮酸：作为中间产物，在有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段产生，产生的场所为细胞质基质；以反应物的形式参与有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸第二阶段，前者反应的场所为线粒体基质，后者反应的场所为细胞质基质。
(6)O2：只以反应物的形式参与有氧呼吸的第三阶段，反应的场所为线粒体内膜。
5．细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)反应式。
①有氧呼吸：C6H12O6＋6H2O＋6O2 酶 6CO2＋12H2O＋大量能量。
②无氧呼吸：C6H12O6 酶 2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量；
C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
(2)相关物质间量的比例关系。
①有氧呼吸中，C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②无氧呼吸中，C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。
③产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量为无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。

考向1| 有氧呼吸和无氧呼吸过程分析
1．(2019·全国卷Ⅱ)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是(　　)
A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
B　解析：马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，无葡萄糖，A错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被分解成丙酮酸，丙酮酸在第二阶段转化成乳酸，B正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程是无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C错误；马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，酸味会减少，D错误。
2．(2023·广东东莞模拟)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，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，可发生下图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图分析，以下说法错误的是(　　)

A．过程②，发生在细胞质基质，释放少量的能量，产生少量的ATP
B．呼吸链受损会导致有氧呼吸异常，代谢物X是乳酸
C．过程④将代谢物X消耗，避免代谢产物的积累
D．过程⑤中酶B为过氧化氢酶，催化H2O2分解，避免H2O2对细胞的毒害
A　解析：过程②表示无氧呼吸的第二阶段，发生在小鼠细胞中，丙酮酸分解只能产生乳酸，此过程并不能产生ATP，A错误，B正确；代谢物X为乳酸，过程④可以将其分解，避免了乳酸的大量积累，维持细胞内pH的稳定，C正确；酶B可以使H2O2分解为H2O和O2，所以为过氧化氢酶，催化使H2O2的分解，避免H2O2对细胞的毒害，D正确。
考向2| 有氧呼吸和无氧呼吸的判断
3．(2022·山东枣庄模拟)葡萄糖和脂肪是细胞呼吸常用的物质，葡萄糖中的氧含量远多于脂肪，科学研究中常用RQ(释放的CO2体积/消耗的O2体积)来推测生物的呼吸方式和用于呼吸的能源物质。下列叙述错误的是(　　)
A．水淹时植物根细胞的RQ>1，该植物根细胞呼吸的产物可能有酒精
B．若测得酵母菌在葡萄糖培养液中的RQ＝1，说明进行的是有氧呼吸
C．若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，该植物种子可能富含脂肪
D．人体在剧烈运动的时候，若呼吸底物只有葡萄糖，RQ会大于1
D　解析：水淹时，根细胞可进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，释放的CO2体积/消耗的O2体积会大于1，即RQ>1，A正确；酵母菌既可以进行有氧呼吸，又可以进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，若在葡萄糖培养液中RQ＝1，说明消耗的O2量与产生的CO2量一样多，则酵母菌进行的是有氧呼吸，B正确；由于相同质量的脂肪氧化分解时，消耗的O2量大于产生的CO2量，若呼吸底物为葡萄糖，则有氧呼吸消耗的O2量和产生的CO2量一样多，所以若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，说明该植物种子可能富含脂肪，C正确；人体在剧烈运动的时候，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，但无氧呼吸的产物是乳酸，若呼吸底物只有葡萄糖，则有氧呼吸消耗的O2量和产生的CO2量一样多，故RQ＝1，D错误。
4．(2022·北京卷)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如下图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内(　　)

A．消耗的ATP不变
B．无氧呼吸增强
C．所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D．骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
B　解析：滑雪过程中，受训者耗能增多，故消耗的ATP增多，A错误；人体无氧呼吸的产物是乳酸，分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，B正确，C错误；消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少，D错误。
【技法总结】判断真核生物细胞呼吸方式的三大依据

考点三　影响细胞呼吸的因素及应用

1．温度对细胞呼吸的影响
原理
细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶活性进而影响细胞呼吸速率
应用
①保鲜：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间；
②提高产量：温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量
2．O2浓度对细胞呼吸的影响
(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(填“促进”或“抑制”)作用，对有氧呼吸过程有促进(填“促进”或“抑制”)作用。
(2)应用：
①选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
②作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。
③提倡慢跑等有氧运动，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
④稻田定期排水，抑制水稻无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，导致烂根，甚至死亡。
3．CO2浓度对细胞呼吸的影响
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
应用
在蔬菜和水果保鲜中，适当增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
4．水对细胞呼吸的影响
(1)原理。
①间接影响：细胞内的许多生化反应需要水的参与，自由水含量升高，细胞呼吸加快。
②直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。
(2)应用。
①抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，有利于储藏。
②促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。

1．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。
(√)
2．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。 (√)
3．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。 (×)
4．慢跑时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。 (×)
【教材细节命题】
(必修1 P95“思考·讨论”)水果、蔬菜和种子的储藏条件有何异同点？水果、蔬菜和种子都需要在低温、低氧、高CO2浓度条件下储藏。但水果、蔬菜需要在适宜水分条件(一定湿度)下储藏且需要零上低温；种子需要在干燥条件下储藏。

1．影响细胞呼吸的内部因素
项目
规律
举例
遗传特性
不同种类的植物呼吸速率不同
旱生植物的呼吸速率小于水生植物的，阴生植物的呼吸速率小于阳生植物的
生长发育
时期不同
同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同
同一植株幼苗期、开花期的呼吸速率较高，成熟期的呼吸速率较低
器官类型
同一植物的不同器官呼吸速率不同
生殖器官的呼吸速率大于营养器官的
2．温度和O2浓度对细胞呼吸影响的曲线分析
(1)温度对细胞呼吸的影响曲线。

①a点为呼吸酶的最适温度，细胞呼吸速率最快。
②温度低于a点时，随温度降低，酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
③温度高于a点时，随温度升高，酶活性下降甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
(2)O2浓度对细胞呼吸的影响曲线

①A点时，O2浓度为零，细胞进行无氧呼吸。
②O2浓度为0～10%时，随O2浓度的升高，无氧呼吸速率减慢；O2浓度为10%(即B点)时，无氧呼吸停止。
③O2浓度为0～20%时，随O2浓度升高，有氧呼吸速率逐渐增强。
④随O2浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。
⑤O2浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。

考向1| 影响细胞呼吸的因素
1．(2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述正确的是(　　)
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
B　解析：光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但能进行有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。
2．某科学兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制氧气浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时二氧化碳产生速率(Ⅰ)、氧气消耗速率(Ⅱ)以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示各曲线围成的面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装备和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述错误的是(　　)

A．在t1时刻，由于氧气浓度较高，无氧呼吸消失
B．如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等
C．若S2∶S3＝2∶1，则S4∶S1＝8∶1时，0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1
D．若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合，则0～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等
D　解析：t1时刻，酒精产生速率为0，Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，即只进行有氧呼吸，无氧呼吸消失，A正确；如果改变温度条件，酶的活性会升高或降低，t1会左移或右移，0～t1产生的二氧化碳量＝S1＋S2＋S3＋S4，无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的二氧化碳量相同，即无氧呼吸产生的二氧化碳量＝S2＋S3，有氧呼吸消耗的氧气量等于有氧呼吸产生的二氧化碳量，即有氧呼吸产生的二氧化碳量＝S2＋S4，即S1＋S2＋S3＋S4＝S2＋S3＋S2＋S4，即S1和S2的值始终相等，B正确；若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，则S4∶S2＝8∶1，有氧呼吸产生的二氧化碳量＝S2＋S4＝9S2，无氧呼吸产生的二氧化碳量＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸产生的二氧化碳量∶无氧呼吸产生的二氧化碳量＝6∶1，有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生6 mol二氧化碳，无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol二氧化碳，因此0～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1，C正确；乳酸菌进行无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol乳酸，酵母菌无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol酒精，若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ完全重合，说明酵母菌和乳酸菌无氧呼吸速率相等，但酵母菌同时进行有氧呼吸，则0～t1时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌，D错误。
考向2| 细胞呼吸原理的应用
3．下列所述生产与生活中的做法，合理的是(　　)
A．做面包时加入酵母菌并维持密闭状态
B．水稻田适时排水晒田以保证根系通气
C．白天定时给栽培大棚通风以保证氧气供应
D．用不透气的消毒材料包扎伤口以避免感染
B　解析：做面包时加入酵母菌是因为酵母菌细胞呼吸产生二氧化碳使面包暄软多孔，由于酵母菌无氧呼吸产生酒精，故不能维持密闭状态，A错误；水稻田适时排水晒田的目的是保证根系通气，防止根系无氧呼吸产生酒精，造成毒害，B正确；白天定时给栽培大棚通风的目的是保证二氧化碳的供应，C错误；用透气的消毒材料包扎伤口以抑制厌氧菌大量繁殖，避免感染，D错误。
4．(2021·湖南卷)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是(　　)
A． 南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
B　解析：根据题意，40 ℃左右温水淋种，是为了提供水分和适宜的温度；时常翻种是为了提供氧气；适量的水分、适宜的温度和氧气都可以促进种子的呼吸作用，A正确。贮藏种子的条件是零上低温、低氧、干燥，无氧条件下种子无氧呼吸旺盛，产物酒精的积累容易使种子腐烂，贮藏寿命缩短，B错误。油料作物种子中脂肪较多，相对于糖类而言，脂肪分子中H的比例高，而O的比例低，单位质量的脂肪氧化分解时消耗的氧气更多，因此播种时适宜浅播，C正确。水果保鲜时，利用塑料袋密封保存，可隔绝氧气，降低呼吸速率，同时减少水分散失，起到保鲜作用，D正确。
考向3| 细胞呼吸影响因素的探究实验
5．某实验小组为探究细胞中ROCK1(一种蛋白激酶基因)过度表达对细胞呼吸的影响，通过对体外培养的成肌细胞中加入不同物质检测细胞耗氧率(OCR，可一定程度地反映细胞呼吸情况)，设置对照组：Ad-GFP组，实验组：Ad-ROCK1(ROCK1过度表达)两组进行实验，实验结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)

注：寡霉素为ATP合酶抑制剂；FCCP作用于线粒体内膜，为线粒体解偶联剂，不能产生ATP；抗霉素A为呼吸链抑制剂，可完全阻止线粒体耗氧。
A．加入寡霉素后，OCR降低值代表成肌细胞用于ATP合成的耗氧量
B．FCCP的加入使成肌细胞耗氧量增加，细胞产生的能量均以热能形式释放
C．本实验可得出ROCK1过度表达会抑制细胞呼吸
D．抗霉素A加入成肌细胞后只能进行无氧呼吸，无法产生[H]和CO2
A　解析：寡霉素是ATP合酶抑制剂，加入寡霉素后，ATP的合成过程被抑制，则OCR 降低值代表肌细胞用于ATP合成的耗氧量，A正确；FCCP作用于线粒体内膜，线粒体解偶联剂，不能产生 ATP，故线粒体内膜上产生的能量均以热能形式释放，而细胞质基质和线粒体基质中的能量仍能用于合成ATP，B错误；本实验结果显示，实验组细胞呼吸强度增强，据此可得出ROCK1过度表达会促进细胞呼吸的结论，C错误；抗霉素A是呼吸链抑制剂，完全阻止线粒体耗氧，但细胞质基质中的反应不受影响，细胞的无氧呼吸仍能产生[H]和CO2，D错误。

【命题动态】利用论文或学科研究文献中的情境考查细胞呼吸的原理过程、利用传统文献和生产生活实践中的活动经验考查影响细胞呼吸的因素等是细胞呼吸部分高考命题的热区。该部分一般以客观题形式呈现，难度中等。

1．(2022·山东卷)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是(　　)
A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
[思维培养]

C　解析：由题意可知，磷酸戊糖途径产生的NADPH为还原型辅酶Ⅱ，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，为还原型辅酶Ⅰ，A正确；有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还可进一步生成其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；正常生理条件下，只有10%～25%的葡萄糖参与磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，14C除了出现在磷酸戊糖途径的含碳产物中，还会出现在其他代谢反应的产物中，不能追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成，C错误；受伤组织修复即植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。
2．《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)，延长了果蔬保鲜时间、增加了农民收益，下列叙述错误的是(　　)

A．荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B．荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，第三阶段受到抑制
C．气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D．气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯，可延长果蔬保鲜时间
B　解析：荫坑和气调冷藏库中氧气含量低，抑制细胞有氧呼吸，减少有机物分解，即减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解，A正确；荫坑和气调冷藏库中温度低，酶活性低，抑制有氧呼吸的第一、二、三阶段，B错误；低温可以降低酶的活性，影响细胞呼吸，C正确；乙烯可以促进果蔬进一步成熟，进而导致果蔬储存时间缩短，所以置换掉一部分空气带走一部分乙烯，可以减少乙烯催熟的影响，即可延长果蔬保鲜时间，D正确。

1．(科学实验和探究情境)耐力性运动一般指机体每次进行30 min以上的低、中等强度的有氧运动，如游泳、慢跑、骑行等。研究表明，耐力性运动能使线粒体数量发生适应性改变，是预防冠心病和肥胖的关键因素；缺氧会导致肌纤维线粒体碎片化，ATP合成量减少约50%，而Drp1是保证线粒体正常分裂的重要蛋白。下图表示相关测量数据。下列相关叙述错误的是(　　)

A．葡萄糖彻底氧化分解为二氧化碳和水是在线粒体内膜上完成的
B．5周内耐力性运动训练的时间与肌纤维中线粒体的数量成正相关
C．Drp1分子磷酸化增强导致线粒体结构损伤，使ATP合成大量减少
D．坚持每周3～5天进行至少30 min的耐力运动，有助于提高肌纤维的功能
A　解析：葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体进行彻底的氧化分解，且二氧化碳是在线粒体基质中产生的，水是在线粒体内膜上产生的，A错误；据图分析可知，5周内耐力性运动训练的时间与肌纤维中线粒体的数量成正相关，超过5周继续耐力性训练，线粒体的数量并不会增加，B正确；线粒体内膜可以合成大量的ATP，Drp1分子磷酸化增强导致线粒体结构损伤，使ATP合成大量减少，C正确；坚持每周3～5天进行至少30 min的耐力运动，有助于提高肌纤维中线粒体功能，提高肌纤维的功能，D正确。
2．(生命科学史情境)2019 年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位发现细胞感知和适应氧气供应机制的科学家。研究发现在体内氧含量降低时，低氧诱导因子(HIF)会大量生成，调节促红细胞生成素基因，增加红细胞的数量从而促使机体适应低氧环境，而在正常的含氧条件下，细胞内的 HIF 会被蛋白酶体降解。下列叙述不正确的是(　　)
A．低氧环境下，HIF 在红细胞中发挥功能，有利于氧气的运输
B．人体缺氧时，可进行无氧呼吸产生乳酸提供能量
C．正常含氧条件下，HIF 的生成与降解处于动态平衡，HIF 含量较低
D．通过提高 HIF 的活性可治疗贫血等缺氧性疾病
A　解析：根据题意可知，HIF可以增加红细胞的数量，不是在红细胞中发挥功能，可能主要作用于造血干细胞，A错误。当人体缺氧时，可进行无氧呼吸产生乳酸提供能量，B正确。根据题意可知，在低氧时低氧诱导因子(HIF)会大量生成；正常含氧条件下，HIF的生成与降解处于动态平衡，使HIF含量较低，C正确。由于低氧诱导因子(HIF)会调节促红细胞生成素基因，增加红细胞的数量从而促使机体适应低氧环境，所以可以通过提高HIF的活性来治疗贫血等缺氧性疾病，D正确。
课时质量评价(八)
(建议用时：40分钟)
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．(2022·广东卷)种子质量是农业生产的前提和保障。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。下列叙述正确的是(　　)
A．该反应需要在光下进行
B．TTF可在细胞质基质中生成
C．TTF生成量与保温时间无关
D．不能用红色深浅判断种子活力高低
B　解析：大豆种子充分吸水胀大，此时未形成叶绿体，不能进行光合作用，故该反应不需要在光下进行，A错误；细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H]，TTF可在细胞质基质中生成，B正确；保温时间较长时，较多的TTC进入活细胞，生成较多的红色TTF，C错误；相同时间内，种胚出现的红色越深，说明种胚代谢越旺盛，据此可判断种子活力的高低，D错误。
2．(2022·全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是(　　)
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．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
D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
C　解析：有氧呼吸的第一阶段的场所是细胞质基质，第二、三阶段发生在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要O2的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。
3．(2021·北京卷)在有或无机械助力两种情形下，从事家务劳动和日常运动时人体平均能量消耗如图。对图中结果叙述错误的是(　　)

A．走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多
B．葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源
C．爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩
D．借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应
D　解析：由图可知，走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多，A正确；葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”，B正确；爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩，部分会转化为热能，C正确；有机械助力时比无机械助力时，人体消耗的能量少，但机械助力会消耗更多的能量，不利于缓解温室效应，D错误。
4．《粮油储藏技术规范》(GB/T 29890－2013)为我国粮油储藏安全提供了重要技术保障，对粮温、水分含量、粮堆气体成分及浓度等作出了明确规定，其中部分术语和定义如下表。下列有关叙述错误的是(　　)
术语
定义
安全水分
某种粮食或油料在常规储存条件下，能够在当地安全度夏而不发热、不霉变的水分含量
低氧
粮堆空气中氧气浓度高于2%而低于12%的状态
低温储藏
平均粮温常年保持在15 ℃及以上，局部最高粮温不超过20 ℃的储藏方式
A．保持安全水分主要是通过减少自由水的含量实现的
B．储藏期间若水分含量过高，粮食会因呼吸代谢增强而发热使霉菌更易生长繁殖
C．粮堆空气中氧气浓度高于2%而低于12%的状态，主要是保证有氧呼吸强度最低
D．粮温不超过20 ℃的储藏方式是通过降低酶的活性使其代谢速率维持在低水平
C　解析：细胞内的水主要以自由水的形式存在，自由水的含量与细胞代谢强度有关，所以保持安全水分主要是通过减少自由水的含量实现的，A正确；储藏期间若水分含量过高，细胞呼吸代谢增强，种子发热使霉菌更易生长繁殖，B正确；粮堆空气中氧气浓度高于2%而低于12%的状态，主要是保证呼吸强度最低，C错误；低温使酶的活性降低，从而降低代谢速率，D正确。
5．(2020·山东卷)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
B　解析：在产生等量的ATP时，无氧呼吸消耗的葡萄糖较多，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖，A正确；无氧呼吸的第二阶段丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP，其生成ATP的过程仅发生在第一阶段，B错误；无氧呼吸过程中丙酮酸被利用生成乳酸，其发生场所是细胞质基质，C正确；癌细胞主要进行无氧呼吸，其产生NADH的过程仅发生在第一阶段，因此消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。
6．线粒体的外膜含很多称作孔道蛋白的整合蛋白，通透性较大，可允许离子和小分子通过。线粒体内膜则不含孔道蛋白，通透性很弱，几乎所有离子和分子都需要特殊的跨膜转运蛋白来进出基质。分析下图，有关说法错误的是(　　)

A．线粒体内外膜组成成分类似，内膜的蛋白质含量较高
B．图中糖酵解形成丙酮酸的过程和无氧呼吸的场所相同
C．丙酮酸穿过外膜和内膜的方式均为协助扩散，不消耗能量
D．丙酮酸在线粒体内进行有氧呼吸第二阶段反应，释放出的能量只有少部分储存在ATP中
C　解析：线粒体内外膜组成成分类似，都是由蛋白质和磷脂分子组成，线粒体内膜含有许多与有氧呼吸有关的酶，因此内膜的蛋白质含量明显高于外膜，A正确；题图中糖酵解形成丙酮酸的过程指的是有氧呼吸的第一阶段，和无氧呼吸的场所相同，都是在细胞质基质中进行的，B正确；线粒体的外膜和内膜都存在协助丙酮酸进入线粒体的蛋白质，并且丙酮酸通过线粒体外膜不消耗能量，而通过内膜时需要H＋浓度差产生势能，可见丙酮酸通过线粒体外膜和内膜的方式分别为协助扩散和主动运输，C错误；丙酮酸在线粒体内进行有氧呼吸第二阶段反应，释放出的能量大部分以热能的形式散失，只有少部分储存在ATP中，D正确。
7．某科研小组为探究酵母菌细胞呼吸的方式，进行了下图所示实验(假设细胞呼吸产生的热量不会使瓶中气压升高)，开始时溴麝香草酚蓝溶液的颜色基本不变，反应一段时间后溶液颜色由蓝逐渐变黄。下列有关分析正确的是(　　)

A．溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变黄说明酵母菌的呼吸强度在增强
B．溴麝香草酚蓝溶液的颜色一开始不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
C．14C6H12O6不能进入线粒体，故线粒体中不能检测出放射性
D．实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO2全部来自线粒体
B　解析：溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变黄说明酵母菌呼吸产生的CO2增多，A错误；溴麝香草酚蓝溶液的颜色一开始不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸，瓶中压强不变，B正确；14C6H12O6不能进入线粒体，但其分解形成的丙酮酸能进入线粒体，因此线粒体中能检测出放射性，C错误；实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO2来自有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸，场所分别是线粒体基质和细胞质基质，D错误。
8．有氧运动是指人体吸入的氧气与需求的相等，达到生理上的平衡状态。下图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。结合所学知识，分析下列说法正确的是(　　)

A．a运动强度下只有有氧呼吸，b运动强度下有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，c运动强度下只有无氧呼吸
B．运动强度大于或等于b后，肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量
C．无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能形式散失，其余储存在ATP中
D．若运动强度长时间超过c，会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力
D　解析：a运动强度下乳酸含量较低，无氧呼吸较弱，b运动强度下有氧呼吸有所增强，同时存在无氧呼吸，c运动强度下氧气消耗速率较高，有氧呼吸、无氧呼吸速率都在较高水平，A错误；肌肉细胞无氧呼吸不产生CO2，有氧呼吸CO2的产生量等于O2的消耗量，故运动强度大于或等于b后，肌肉细胞CO2的产生量仍等于O2的消耗量，B错误；无氧呼吸中葡萄糖的能量大部分储存在乳酸中，少部分释放，释放的能量中大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，C错误；若运动强度长时间超过c，人体的自我调节能力是有限的，会因为乳酸大量积累而使肌肉出现酸胀乏力的现象，D正确。
9．下图表示光照、储藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。有关叙述错误的是(　　)

A．番茄果实细胞产生CO2的场所只有线粒体
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用在8 ℃时比15 ℃时更强
C．低温、光照条件下更有利于储藏番茄果实
D．储藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
A　解析：番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中产生CO2，无氧呼吸在细胞质基质中产生CO2，A错误；8 ℃时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下的减少量大于15 ℃时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下的减少量，B正确；由题图可知，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于番茄果实的储藏，C正确；温度降低会使与呼吸作用有关的酶活性降低，细胞呼吸减弱，D正确。
10．高原鼠兔对高原低氧环境有很强的适应性。高原鼠兔细胞中部分糖代谢途径如图所示，骨骼肌和肝细胞中相关指标的数据如表所示。下列说法正确的是(　　)

比较项目
骨骼肌细胞
肝细胞
LDH相对表达量
0.64
0.87
PC相对表达量
0
0.75
乳酸含量/(mmol/L)
0.9
1.45
A．高原鼠兔骨骼肌消耗的能量主要来自丙酮酸生成乳酸的过程
B．肝细胞LDH相对表达量增加有助于乳酸转化为葡萄糖和糖原
C．低氧环境中高原鼠兔不进行有氧呼吸说明细胞中缺少线粒体
D．高原鼠兔血清中PC含量异常增高的原因是骨骼肌细胞受损
B　解析：丙酮酸生成乳酸的过程不释放能量，A错误；由题图可知，乳酸脱氢酶可催化乳酸转变成丙酮酸，因此肝细胞LDH相对表达量增加有助于乳酸转化为葡萄糖和糖原，B正确；低氧环境中高原鼠兔也能进行有氧呼吸，C错误；高原鼠兔骨骼肌细胞中不存在PC表达，因此高原鼠兔血清中PC含量异常增高与骨骼肌细胞无关，D错误。
二、非选择题
11．下表为一定量的小麦种子(主要储能物质为淀粉)萌发过程中CO2释放速率和O2吸收速率的变化数据，据表回答问题：
萌发时间/h
CO2释放速率/(L·h-1)
O2吸收速率/(L·h-1)
0
3
0
2
5
0
4
12.6
7.6
6
21
12.6
8
27.6
16.3
12
42.6
17.6
18
55
17.6
24
55
17.6
30
55
22.4
36
55
42.6
40
55
55
(1)在2 h之前，种子的呼吸方式为__________。在36 h之后种子呼吸的主要方式是________。
(2)在24 h时，无氧呼吸消耗的淀粉是有氧呼吸的________(保留一位小数)倍。
(3)如果以单位时间内CO2释放速率来衡量呼吸速率，那么在0～12 h，小麦种子无氧呼吸速率的变化趋势是________，有氧呼吸速率的变化趋势是________，出现这些变化趋势与种子在萌发过程中大量吸收________有关。
解析：(1)由题表可知，在2 h之前，没有O2的吸收，只有CO2的释放，说明种子只进行无氧呼吸；在36 h之后，O2的吸收量略小于CO2的释放量，说明此时同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，且以有氧呼吸为主；40 h时，O2吸收量等于CO2释放量，种子只进行有氧呼吸。(2)在24 h时，种子吸收O2的速率为17.6 (L·h-1)，则有氧呼吸释放CO2的速率为17.6 L·h-1，有氧呼吸消耗淀粉的相对速率为17.6/6 L·h-1；而此时种子释放CO2的总速率是55 L·h-1，则无氧呼吸释放CO2的速率是55－17.6＝37.4(L·h-1)，无氧呼吸消耗淀粉的相对速率为37.4/2 L·h-1。所以无氧呼吸消耗的淀粉是有氧呼吸的(37.4/2)÷(17.6/6)≈6.4倍。(3)如果以单位时间内CO2释放速率来衡量呼吸速率，那么在0～12 h，小麦种子无氧呼吸释放CO2的速率逐渐加快，即无氧呼吸速率变强；有氧呼吸释放CO2的速率也逐渐加快，说明有氧呼吸速率也逐渐变强，出现这些变化趋势与种子在萌发过程中大量吸水有关。
答案：(1)无氧呼吸　有氧呼吸　(2)6.4　(3)变强　变强　水
12．(2022·全国卷Ⅰ)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NO3-的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO3-的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题：

(1)由图可判断NO3-进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)O2浓度大于a时，作物乙吸收NO3-速率不再增加，推测其原因是____________________________________________________________________。
(3)作物甲和作物乙各自在NO3-最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是________________________________________________。
(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物对NO3-的吸收利用，可以采取的措施是________________。
解析：(1)主动运输是由低浓度向高浓度的运输，需要能量的供应、需要载体蛋白协助。由图可知，当O2浓度小于a时，随着O2浓度的增加，根细胞对NO3-的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO3-需要能量的供应，为主动运输。(2)主动运输需要能量和载体蛋白，呼吸作用可以为主动运输提供能量，O2浓度大于a时，作物乙吸收NO3-的速率不再增加，能量不再是限制因素，此时影响根细胞吸收NO3-速率的因素是载体蛋白的数量，此时载体蛋白数量达到饱和。(3)由曲线图分析，当甲和乙根细胞均达到最大的NO3-的吸收速率时，甲的NO3-最大吸收速率大于乙，说明甲需要的能量多，消耗O2多，甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)在农业生产中，为了促进根细胞对矿质元素的吸收，需要定期松土，增加土壤中的含氧量，促进根细胞的有氧呼吸，为主动运输吸收矿质元素提供能量。
答案：(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a时，根细胞对NO3-的吸收速率与O2浓度呈正相关　(2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和　(3)甲的NO3-最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多　(4)定期松土