生物必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用第3节 细胞呼吸的原理和应用课后作业题

课时作业15 　细胞呼吸的原理和应用

对应学生用书第205页

一、选择题

1．运动员在百米决赛供氧不足的条件下，他的肌肉细胞仍能在短时间内维持生命活动。下列有关叙述正确的是（　D　）

A．该过程中，产生CO2的场所是细胞质基质

B．无氧呼吸消耗葡萄糖的速度没有有氧呼吸快

C．肌细胞无氧呼吸的第二阶段仅产生少量的ATP

D．有氧呼吸的第二阶段不需要氧的直接参与

解析：在剧烈运动条件下，由于线粒体的数量有限而需要消耗的能量较多，人体肌肉细胞还能进行无氧呼吸，人体无氧呼吸的产物是乳酸，没有二氧化碳产生，A错误；无氧呼吸在产生等量的ATP时，比有氧呼吸消耗葡萄糖的速度快，B错误；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，C错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸与水结合，在相关酶的催化作用下生成二氧化碳和[H]的过程，该过程不需要氧的直接参与，D正确。故选D。

2．下列有关细胞呼吸的叙述错误的是（　B　）

A．在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，运用了对比实验的科学方法

B．当乳酸菌利用葡萄糖进行无氧呼吸时，葡萄糖中的大部分能量都以热能形式散失了

C．细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽

D．与有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸过程是在温和条件下逐步释放能量的

解析：在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，分别探究了有氧和无氧条件下酵母菌的呼吸情况，两个均为实验组，因此该实验运用了对比实验的科学方法，A正确；当乳酸菌利用葡萄糖进行无氧呼吸时，释放的能量只是葡萄糖中很少的一部分，葡萄糖中的大部分能量储存在乳酸中，B错误；细胞呼吸除了能为生物体提供能量外，在代谢过程中产生的许多的中间产物完成了有机物之间的相互转化，因此细胞呼吸还是生物体代谢的枢纽，C正确；与有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸过程是在温和条件下逐步释放能量的，这保证了对能量的充分利用，D正确。故选B。

3．“自动酿酒综合征”是一种罕见疾病。患者即便滴酒不沾，但进食富含碳水化合物的食物后，也会像醉酒一样。过去一些病例表明，这种疾病往往由肠道菌群发酵引起，酵母菌也会起到推波助澜的作用。下列叙述正确的是（　A　）

A．酵母菌是一类单细胞的真核生物

B．酵母菌分解碳水化合物产生酒精时，能产生ATP，但不产生CO2

C．酵母菌进行无氧呼吸时，葡萄糖中的能量大部分以热能的形式散失

D．给患者肠道提供抗病毒药物，可以对病情有一定的缓解作用

解析：酵母菌是一类单细胞的真核生物，属于兼性厌氧真菌，A正确；酵母菌进行无氧呼吸能产生酒精和CO2，B错误；酵母菌进行无氧呼吸时，葡萄糖中的能量有三个去路，散失的热能、ATP中储存的化学能和酒精中的能量，其中酒精中存留的能量最多，C错误；抗病毒药物的作用对象是病毒，该病主要由肠道中菌群发酵引起，所以抗病毒药物对该病无效，D错误。故选A。

4．下图是酵母菌细胞呼吸过程示意图，a、b表示相关代谢的最终产物。下列相关叙述正确的是（　C　）

A.条件Y下，物质a产生的场所为线粒体内膜

B．条件X下，试剂甲与酒精反应产生的现象是溶液变成橙色

C．条件X下，ATP只在细胞质基质中产生

D．条件Y下，葡萄糖在线粒体中被分解，大部分能量转移到ATP中

解析：条件Y为有氧条件，物质a是CO2，有氧呼吸第二阶段中丙酮酸和水彻底分解产生二氧化碳和[H]，场所为线粒体基质，A错误；条件X为无氧条件，甲是重铬酸钾溶液，在酸性的条件下，溶液由橙色变成灰绿色，B错误；条件X为无氧条件，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，即ATP的产生只在细胞质基质中产生，C正确；条件Y为有氧条件，葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸，丙酮酸再进入线粒体进行进一步的分解，葡萄糖不能进入线粒体，D错误。故选C。

5．大气中氧气浓度对植物某器官呼吸速率的影响曲线如图所示，下列分析正确的是（　A　）

A．检测CO2可利用溴麝香草酚蓝溶液，溶液溶有CO2，则颜色由蓝色变为绿色再变成黄色

B．若该器官是马铃薯的块茎，则可用重铬酸钾溶液检测其无氧呼吸的产物

C．a点时，释放的CO2全部是无氧呼吸的产物

D．b点时，有氧呼吸和无氧呼吸的CO2释放量相等

解析：CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，A正确；马铃薯块茎无氧呼吸的产物为乳酸，不能与酸性重铬酸钾溶液反应，B错误；a点时释放的CO2的量大于消耗的氧气量，说明既存在有氧呼吸，又存在无氧呼吸，即a点时，释放的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的产物，C错误；b点时，释放CO2的量与消耗氧气的量相等，说明只进行有氧呼吸，D错误。故选A。

6．将酵母菌破碎并进行差速离心处理，将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液（细胞质基质）和沉淀物（含线粒体），把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别装入①～⑥试管中，加入不同的物质，进行了如下表所示的实验。下列有关叙述中，正确的是（　D　）

注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。

A.会产生酒精的试管有④⑥

B.会产生CO2和H2O的试管有①⑤

C.根据试管①③⑤的实验结果，可以判断酵母菌进行有氧呼吸第一阶段的场所

D.根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所

解析：会产生酒精和CO2的只有细胞质基质中的无氧呼吸，即试管②⑥，A错误；会产生CO2和H2O的试管有③⑤，B错误；①与③说明有氧呼吸的第二、三阶段的场所是线粒体，④与⑤说明葡萄糖分解发生在细胞质基质，根据试管①③⑤的实验结果，不能判断酵母菌进行有氧呼吸第一阶段的场所，C错误；根据试管②④⑥的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，D正确。故选D。

7.某生物实验小组为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”设计了如图所示的实验装置。实验中，先向气球中加入10 mL酵母菌培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20 ℃温水的烧杯中。再将整个装置置于20 ℃的恒温水浴中，记录实验开始30 min后烧杯中液面变化量。下列说法不正确的（　B　）

A.还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照

B.若30 min后液面没有变化，则酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸

C.若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面应该上升

D.该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”

解析：本实验通过酵母菌细胞呼吸产生和消耗气体导致液面变化，探究酵母菌细胞呼吸方式，故要设置对照组：等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置，比较两组液面变化，A正确；若30 min后液面没有变化，说明酵母菌只进行有氧呼吸，消耗的氧气和产生的二氧化碳的量相等，气球体积不变，液面不变，B错误；若酵母菌进行了无氧呼吸，不消耗氧气，产生了二氧化碳，气球体积增大，液面上升，C正确；可以设置不同温度，通过液面变化来探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度，D正确。故选B。

8．下图表示绿色植物细胞内部分物质的转化过程，以下有关叙述正确的是（　D　）

A.物质①②依次是O2和H2O

B.图中产生[H]的场所全是在线粒体

C.用18O标记葡萄糖，则产物水中会检测到放射性

D.图示过程会释放热能

解析：有氧呼吸第二阶段中丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，物质①是H2O，有氧呼吸第三阶段中氧气和[H]反应生成水，物质②是O2，A错误；有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，因此产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体，B错误；根据有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，含18O的葡萄糖中的18O到了丙酮酸中，再根据第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，含18O的丙酮酸中的18O到了二氧化碳中，即18O转移的途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳，产物水中不会检测到18O，C错误；图示过程为有氧呼吸的过程，有氧呼吸过程产生的能量大部分以热能的形式释放，D正确。故选D。

9．如图表示细胞呼吸的相关过程，下列叙述不正确的是（　B　）

葡萄糖丙酮酸CO2

A.①过程可在植物细胞中进行，也可在动物细胞中进行

B.①过程可在线粒体中进行，也可在细胞质基质中进行

C.①过程可在有氧条件下进行，也可在无氧条件下进行

D.②过程可产生ATP，也可不产生ATP

解析：①过程为呼吸作用的第一阶段，既可在植物细胞中进行，也可在动物细胞中进行，A正确；①过程为呼吸作用的第一阶段，不可在线粒体中进行，只可在细胞质基质中进行，B错误；①过程既可在有氧条件下进行（有氧呼吸第一阶段），也可在无氧条件下进行（无氧呼吸第一阶段），C正确；②过程如果发生于有氧呼吸第二阶段，则可产生ATP，如果发生于无氧呼吸第二阶段，则不产生ATP，D正确。故选B。

10．某植物非绿色器官在氧浓度为a、b、c和d时，单位时间内CO2释放量和O2吸收量的变化如图所示。下列说法正确的是（　B　）

A.氧浓度为a时，最适合贮藏该植物器官

B.氧浓度为b时，单位时间内有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5

C.氧浓度为c时，该器官可通过无氧呼吸产生乳酸

D.氧浓度为d时，有氧呼吸和无氧呼吸强度相等

解析：c浓度条件下释放的CO2最少，最适合贮藏该植物器官，氧浓度为a时，只进行无氧呼吸，产生较多的酒精会毒害植物器官，A错误。根据分析，当氧浓度为b时，释放二氧化碳为8，吸收氧气为3，植物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，根据有氧呼吸反应式，1C6H12O6～6O2～6CO2，吸收氧气为3，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为0.5，释放二氧化碳为3；则无氧呼吸释放二氧化碳为5，根据无氧呼吸反应式，1C6H12O6～2CO2，无氧呼吸消耗的葡萄糖为2.5，因此有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5，B正确。根据氧浓度为c时，产生的CO2的量大于消耗的氧气的量可知，无氧呼吸产生CO2，即该器官能通过无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，不能产生乳酸，C错误。氧浓度为d时，氧气吸收量和二氧化碳的释放量相等，只有有氧呼吸，D错误。故选B。

11．下图是探究氧气浓度对酵母菌细胞呼吸方式影响的实验结果。下列有关叙述错误的是（　C　）

A.实验自变量是氧浓度，因变量是CO2和酒精生成量

B.在氧气浓度为a或d时，酵母菌的细胞呼吸方式都只有一种

C.在氧气浓度为c时，酵母菌有氧呼吸消耗的有机物是无氧呼吸消耗有机物的3倍

D.实验结果表明，有氧时酵母菌的无氧呼吸会受到抑制

解析：该实验的目的是探究氧气浓度对酵母菌细胞呼吸方式的影响，自变量是氧气浓度，根据题图可知，实验的因变量是CO2和酒精生成量，A正确。在氧气浓度为a时，酵母菌产生的CO2量和酒精量相等，说明此时酵母菌只进行无氧呼吸；在氧气浓度为d时，呼吸作用的产物只有CO2，没有酒精产生，说明此时酵母菌只进行有氧呼吸，B正确。在氧气浓度为c时，酵母菌无氧呼吸产生酒精10 mol（无氧呼吸产生CO2也是10 mol），根据无氧呼吸反应式可推知酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖10÷2＝5 mol。此时酵母菌细胞呼吸产生的CO2总量是20 mol，则有氧呼吸产生CO2为20－10＝10 mol，根据有氧呼吸反应式可推知，此时酵母菌有氧呼吸消耗葡萄糖10÷6＝5/3 mol。因此，酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗葡萄糖的5/3÷5＝1/3倍，C错误。实验结果表明，有氧时酵母菌的无氧呼吸会受到抑制，D正确。故选C。

12．为探究酵母菌细胞的呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入①～⑥号试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－” 表示未加入相关物质）。下列分析错误的是（　B　）

A.试管①中无CO2产生

B．试管②④⑥中会有酒精产生

C．试管③⑤中会有CO2和H2O产生

D．据表可推断出酵母菌进行无氧呼吸的场所

解析：①试管中缺少有氧呼吸第二、三阶段的场所——线粒体，故无CO2产生，A正确；酒精是在无氧条件下，在细胞质基质中产生的，所以会产生酒精的是②和⑥，B错误；有氧条件下，丙酮酸在线粒体中生成CO2和H2O，酵母菌可将葡萄糖氧化分解为H2O和CO2，所以③和⑤会产生CO2和H2O，C正确；若要研究酵母菌进行无氧呼吸的场所，必须在无氧条件下进行对照实验，因此通过试管②④⑥结果可以作出判断，D正确。故选B。

13．如表表示苹果在储存过程中有关气体变化的情况。下列分析正确的是（　B　）

A.氧含量为a时，细胞呼吸会产生乳酸

B.氧含量为b时，细胞呼吸消耗的葡萄糖最少

C.氧含量为c时，无氧呼吸产生CO2的速率为0.3 mol·min－1

D.氧含量为d时，有氧呼吸消耗的葡萄糖的量是无氧呼吸的2倍

解析：氧含量为a时，O2的消耗速率为0，故只进行无氧呼吸，产物是酒精与CO2，A错误。氧含量为a时，无氧呼吸产生CO2的速率是1.2 mol·min－1，根据无氧呼吸的化学反应式，可计算出细胞呼吸消耗葡萄糖的速率为1.2×＝0.6（mol·min－1）；氧含量为b时，有氧呼吸O2的消耗速率是0.5 mol·min－1，则无氧呼吸CO2的产生速率是1.0－0.5＝0.5（mol·min－1），根据有氧呼吸与无氧呼吸的化学反应式，可计算出细胞呼吸消耗葡萄糖的速率为0.5×＋0.5×≈0.33（mol·min－1），按同样的方法可计算出氧含量分别为c、d时细胞呼吸消耗葡萄糖的速率分别为0.42 mol·min－1、0.4 mol·min－1，故氧含量为b时，细胞呼吸消耗的葡萄糖最少，B正确。氧含量为c时，据题表格数据可知，有氧呼吸O2的消耗速率为0.7 mol·min－1，则有氧呼吸CO2的产生速率为0.7 mol·min－1，无氧呼吸产生CO2的速率为1.3－0.7＝0.6（mol·min－1），C错误。氧含量为d时，O2的消耗速率为1.2 mol·min－1，则有氧呼吸消耗葡萄糖的速率为1.2×＝0.2（mol·min－1），此时无氧呼吸CO2的产生速率为1.6－1.2＝0.4（mol·min－1），无氧呼吸消耗葡萄糖的速率为0.4×＝0.2（mol·min－1），故氧含量为d时，有氧呼吸消耗的葡萄糖的量等于无氧呼吸消耗的葡萄糖的量，D错误。故选B。

14．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，实验装置和条件不变，得到乳酸产生速率（Ⅳ）的曲线。下列相关叙述不正确的是（　D　）

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，O～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O～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等

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CO2＝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CO2＝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CO2＝S2＋S4，即S1＋S2＋S3＋S4＝S2＋S3＋S2＋S4，即S1和S2的值始终相等，B正确；由B选项可知，S1＝S2，若S2∶S3＝2∶1、S4∶S1＝8∶1时，则S4∶S2＝8∶1，有氧呼吸产生的CO2＝S2＋S4＝9S2，无氧呼吸产生的CO2＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸产生的CO2∶无氧呼吸产生的CO2＝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O～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两者完全重合，说明酵母菌无氧呼吸产生酒精的速率与乳酸菌产生乳酸的速率相等，但酵母菌同时进行有氧呼吸，则O～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。故选D。

二、非选择题

15．某些鱼类可以生活在南极的冰下，被称为“南极鱼”，其无氧呼吸方式如下图1所示。回答下列问题：

（1）“南极鱼”的细胞呼吸底物是葡萄糖，其属于还原糖（填“还原糖”或“非还原糖”），可与斐林试剂在水浴加热的条件下出现砖红色沉淀。

（2）“南极鱼”细胞进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，与人体组织细胞中的酶相比，“南极鱼”组织细胞中的酶的不同之处是耐低温，酶的种类不同（合理即可）（答出两点）。

（3）酒精在零下60 ℃的环境下仍不会结冰，据图分析可知，“南极鱼”无氧呼吸的代谢特点所具有的生物学意义是防止乳酸积累对神经组织造成伤害（或适应低温、缺氧环境，有利于生存；或缺氧条件下无氧呼吸为生命活动提供能量）。

（4）某科研小组以“南极鱼”为实验材料研究了不同氧浓度条件下的O2吸收量和CO2释放量，结果如图2所示。当氧浓度为a时，“南极鱼”的呼吸方式为无氧呼吸，此时葡萄糖中大部分能量的去向是存留在酒精和乳酸中；若只考虑无氧呼吸的产物为酒精，则氧浓度为b时，“南极鱼”无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的3倍。

解析：（1）“南极鱼”的细胞呼吸底物是葡萄糖，葡萄糖属于还原糖，可与斐林试剂在水浴加热的条件下出现砖红色沉淀。（2）“南极鱼”细胞进行无氧呼吸的场所是细胞质基质；人体无氧呼吸产物是乳酸，南极气温低，与人体组织细胞中的酶相比，“南极鱼”组织细胞中的酶的不同之处是耐低温、酶的种类不同。（3）“南极鱼”无氧呼吸的产物既有酒精也有乳酸，酒精在零下60 ℃的环境下仍不会结冰，这样可以防止乳酸积累对神经组织造成伤害（或适应低温、缺氧环境，有利于生存；或缺氧条件下无氧呼吸为生命活动提供能量）。（4）当氧浓度为a时，只有二氧化碳的释放而没有氧气的吸收，“南极鱼”的呼吸方式为无氧呼吸；此时葡萄糖中大部分能量的去向是存留在酒精和乳酸中；若只考虑无氧呼吸的产物为酒精，氧浓度为b时，二氧化碳释放值为10，而氧气吸收值为5，根据有氧呼吸的方程式，则有氧呼吸产生的二氧化碳值也为5，故无氧呼吸产生的二氧化碳值为10－5＝5，有氧呼吸和无氧呼吸产生相同数值的二氧化碳，则“南极鱼”无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的3倍。

16．下图是一种可测定呼吸强度的密闭系统装置，把三套装置放在隔热且适宜的条件下培养（三套装置中种子的质量相等且不考虑温度引起的体积膨胀）。回答下列问题：

（1）玻璃管中有色液滴移动的距离能反映试管中吸收氧气体积的变化，密闭装置中NaOH溶液的作用是吸收呼吸作用产生的CO2。

（2）经过一段时间后，三个装置的玻璃管中有色液滴移动距离分别为hA、hB、hC，请比较三者的大小：hC>hB>hA，A、B、C三个装置中，温度计的读数最高的是装置C。

（3）请写出有氧呼吸过程化学反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量，产物CO2中的O来自葡萄糖和水（或丙酮酸和水）（填物质名称）。

解析：（1）三个装置中产生的CO2都被NaOH溶液吸收，因此装置中会因O2的消耗而导致气压的下降，所以液滴会向左移动，玻璃管中有色液滴移动的距离能反映试管中吸收氧气体积的变化；密闭装置中NaOH溶液的作用是吸收呼吸作用产生的CO2。（2）A与B的差别在于消毒与否，B种子未消毒，由于有细菌等微生物呼吸作用的存在，在单位时间内，B装置的呼吸作用强度大于A装置，消耗的氧气多，同时两者呼吸作用产生的二氧化碳都被NaOH溶液吸收，所以B中消耗的氧气多，内外的压强差大，玻璃管中的有色液滴开始向左移动时的速率vB大于vA，B与C的差别在于种子所含主要物质的不同，小麦富含淀粉，花生富含脂肪，与相同质量的脂肪相比，等质量的糖类氧化分解时耗氧量更小，放能更少，所以B中消耗的氧气比C少，内外的压强差小，玻璃管中的有色液滴开始向左移动时的速率vB小于vC，所以一段时间后，玻璃管中的有色液滴移动的距离为hC>hB>hA。装置C中的花生富含脂肪，与相同质量的糖类相比，等质量的脂肪氧化分解时释放的能量更多，故A、B、C三个装置中，温度计的读数最高的是装置C。（3）有氧呼吸过程化学反应式为C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。产物CO2中的O来自葡萄糖和水（或丙酮酸和水）。