2024届人教版高中生物一轮复习细胞呼吸学案（多项版）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习细胞呼吸学案（多项版），共20页。
第2课　细胞呼吸
[复习目标]　1.通过细胞呼吸过程中物质与能量的变化的分析，形成物质与能量观。(生命观念)　2.通过细胞呼吸产生CO2的曲线模型分析，理解影响细胞呼吸的因素。(科学思维)　3.通过探究细胞呼吸方式的实验，形成对生物学问题进行初步探究的能力。(科学探究)
考点一　细胞呼吸的方式和过程

1．有氧呼吸过程

(1)有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)：
。
(2)能量转化：1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870 kJ的能量，其中977.28 kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。
(3)与有机物在生物体外燃烧相比，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；一部分能量储存在ATP中。
提醒：细胞呼吸的底物不是只有葡萄糖。细胞呼吸的底物可以是糖类、脂质、蛋白质等有机物，主要是葡萄糖。有氧呼吸反应式只适用于葡萄糖的氧化分解过程。
[教材深挖]
(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，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜的表面积。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
(2)(必修1 P93相关信息，改编)细胞呼吸产生的[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
2．无氧呼吸的类型和过程
(1)场所：全过程是在细胞质基质中进行的。
(2)过程

第一阶段
葡萄糖丙酮酸＋[H]＋少量能量
第二阶段
产酒精
[H]＋丙酮酸酒精＋CO2
大多数植物(如水稻根、苹果果实等)、酵母菌等
产乳酸
[H]＋丙酮酸乳酸
高等动物、马铃薯块茎、乳酸菌等
(3)反应式
①分解成酒精的反应式为：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。
②转化成乳酸的反应式为：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
(4)放能：1 mol葡萄糖释放196.65 kJ(生成乳酸)的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。
提醒：无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP；葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
[教材深挖]
(必修1 P94小字部分)所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸还被称为生物体代谢的枢纽，原因是细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖；糖类、脂质和蛋白质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
[易错辨析]
1．有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解。(×)
2．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解。(×)
3．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)
4．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累。(×)
5．人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸不能被再度利用。(×)

1．判断细胞呼吸类型的三个依据

2．对比分析细胞呼吸中[H](NADH)和ATP的来源和去路

来源
去路
[H](NADH)
有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6
有氧呼吸：与O2结合生成水；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

命题点1　围绕细胞呼吸类型与过程考查生命观念
1．(2020·全国卷Ⅰ)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是(　　)
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
解析：选D。有氧呼吸的反应式为C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式为C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量或C6H12O62C3H6O3＋少量能量。据此推理，若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行产生乙醇和CO2的无氧呼吸，A项正确。若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等，B项正确。若细胞只进行无氧呼吸且产物为乳酸，则无O2吸收也无CO2释放，C项正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产物为乙醇、CO2的无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的少；若细胞同时进行有氧呼吸和产物为乳酸的无氧呼吸，则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数，D项错误。
2．(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
解析：选C。根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供还原剂的，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，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，中间产物还进一步生成了其他有机物，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%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，例如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其他代谢反应的产物，C错误；受伤组织修复即是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。
命题点2　围绕细胞呼吸的方式与过程考查科学思维及科学探究
3．(2022·辽宁模拟)金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天，肌细胞和其他组织细胞中无氧呼吸的产物不同。如图表示金鱼缺氧状态下，细胞中部分代谢途径，下列相关叙述正确的是(　　)

A．过程②不需要O2的参与，产生的“物质X”是丙酮酸，由4种元素组成
B．过程①②均有能量释放，大部分用于合成ATP
C．过程③⑤无氧呼吸产物不同是因为细胞内反应的场所不同
D．若给肌细胞提供18O标记的O2，会在CO2中检测到18O
解析：选D。由图分析可知：“物质X”是丙酮酸，由C、H、O3种元素组成，过程②为细胞呼吸第一阶段，不需要O2参与，A错误；过程①②均有能量释放，少部分用于合成ATP，B错误；过程③⑤是无氧呼吸的第二阶段，场所均是细胞质基质，C错误；有氧条件下，肌细胞也可以进行有氧呼吸，若给肌细胞提供18O标记的O2，则产生的水含有18O，含有18O的水再参与有氧呼吸的第二阶段，产生的CO2中能检测到18O，D正确。
4．(2022·山东卷，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。下列相关说法不正确的是(　　)

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。与25 ℃相比，4 ℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给O2，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合成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少，D正确。
考点二　影响细胞呼吸的因素及其应用

1．温度对细胞呼吸的影响

(1)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。
(2)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．氧气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病菌的无氧呼吸。
②作物栽培中的中耕松土，保证根正常的细胞呼吸。
③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
3．二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响

(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，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。
提醒：影响细胞呼吸的因素并不是单一的，而是多因素共同起作用。若需要增大相关植物或器官的细胞呼吸速率，可采取供水、升温、低二氧化碳、高氧等措施；若需要降低细胞呼吸速率，可以采取干燥、低温、高二氧化碳、低氧等措施。
[教材深挖]
　(必修1 P95思考·讨论)包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点是为伤口创造透气的环境，避免厌氧病菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
[易错辨析]
1．粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(×)
2．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。(×)
3．慢跑时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(×)
4．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。(√)

1．O2浓度对细胞呼吸影响的曲线分析(以真核生物细胞呼吸底物葡萄糖为例)

①A点：对应O2＝0，只进行无氧呼吸；
②B点：B点之前，对应0＜O2＜Oc，无氧呼吸和有氧呼吸同时进行；B点及B点后，对应O2≥Oc，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸；
③C点：对应O2＝Oc，无氧呼吸为零；
④P点：对应O2＝Ob，CO2释放总量最少，有机物消耗总量最少，最适合于仓储(低氧浓度)；
(原因：有氧呼吸较弱，而无氧呼吸受抑制。)
⑤Q点：对应O2＝Oa，有氧呼吸与无氧呼吸的CO2释放量相等；(提醒：不等同于有氧呼吸与无氧呼吸速率相等)
⑥面积M：无氧呼吸过程中CO2的释放总量。
2．种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线

(1)在种子萌发的第Ⅰ阶段，由于吸水，呼吸速率上升。
(2)在种子萌发的第Ⅱ阶段，细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多，说明在此期间主要进行无氧呼吸。
(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的进入量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。

命题点1　围绕细胞呼吸的应用考查社会责任
1．(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
解析：选B。早稻浸种催芽过程中，常用40 ℃温水淋种并翻种，目的是给种子的细胞呼吸过程提供有利条件，即水分、适宜的温度和氧气，A正确；农作物种子入库贮藏时，为延长贮藏时间，应在零上低温、低氧条件下贮藏，种子无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用，B错误；油料作物细胞中脂肪等含量较高，H元素含量较高，细胞呼吸时需要更多的氧气，因此油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失，降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗，能起到保鲜作用，D正确。
命题点2　围绕细胞呼吸的影响因素考查科学思维及科学探究
2．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，下列叙述不正确的是(　　)

A．与A点相比，B点时与有氧呼吸相关酶的活性较低
B．与B点相比，限制C点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度
C．由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度位于30 ℃和35 ℃之间
D．O2浓度不变，A点时适当提高温度，细胞有氧呼吸速率可能增大
解析：选C。当O2浓度为60%时，有氧呼吸的速率在30 ℃时比20 ℃时的大，说明与A点相比，B点时与有氧呼吸相关酶的活性较低，A正确；当O2浓度为20%时，C点升高温度，有氧呼吸速率会增大，所以温度影响有氧呼吸速率，当温度为15 ℃时增加O2浓度，有氧呼吸速率也会增大，所以O2浓度也会影响有氧呼吸速率，B正确；分析题图可知，在20 ℃、30 ℃、35 ℃三个温度条件下，30 ℃条件下氧气充足时有氧呼吸速率最高，说明有氧呼吸的最适温度在20～35 ℃之间，而不是位于30 ℃和35 ℃之间，C错误；从图中可以看出，30 ℃时可能最接近酶的最适温度，如果酶的最适温度是31 ℃，则适当升高温度会提高有氧呼吸速率，D正确。
3．科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，如图所示：

图1

图2
(1)由图可知，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是______________________________；
随着果实储存时间的增加，密闭容器内的______浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测____________浓度变化来计算呼吸速率。
(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。
a．__________________________________；
b．___________________________________。
解析：(1)据题图可知，0.5 ℃条件下蓝莓果实的CO2生成速率较25 ℃条件下低，其原因是低温条件下细胞呼吸相关酶活性降低，导致细胞呼吸减弱，从而使果实的CO2生成速率降低。随着果实储存时间的延长，密闭容器中CO2浓度升高，抑制了果实的细胞呼吸；检测呼吸速率时可通过检测CO2生成量或O2消耗量来实现。(2)为使实验结果更可靠，应从无关变量相同且适宜、设置平行重复实验等角度分析，可选用成熟度相同的蓝莓果实进行实验，也可通过增设每个温度条件下的平行重复实验来提高实验结果的可信度。
答案：(1)低温降低了细胞呼吸相关酶活性　CO2　CO2或O2　(2)③选取的果实成熟度应保持一致　每个温度条件下至少有3个平行重复实验
考点三　细胞呼吸方式的探究实验及其拓展

1．实验原理

提醒：酵母菌为兼性厌氧型生物，有氧、无氧条件下都能生存，无氧条件下发酵产物为酒精和二氧化碳。
2．实验步骤
(1)酵母菌培养液的配制：取20 g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B(500 mL)中。分别向瓶中注入240 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。
(2)组装实验装置
①有氧条件装置

装置甲
②无氧条件装置

装置乙
提醒：①有氧条件的控制方法：装置甲连通橡皮球(或气泵)，让空气间歇性地依次通过三个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使空气先经过盛有NaOH溶液的锥形瓶，除去空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变混浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
②无氧条件的控制方法：装置乙中B瓶应封口放置一段时间后，待酵母菌将B瓶中的O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2使澄清的石灰水变混浊。
(3)细胞呼吸产物的检测
①
②酒精的检测
a．步骤：从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的两支干净试管中→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。
b．在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液会与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
3．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)在有氧条件下进行有氧呼吸产生大量CO2，在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和CO2。

1．该实验设计思路——对比实验

提醒：对比实验是设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响。对比实验一般不需要单独的对照组。
2．明晰该实验的四个易错点
(1)本实验中的自变量为是否有氧气，因变量为澄清的石灰水变混浊的程度、滴加酸性重铬酸钾溶液后的颜色变化等，无关变量为酵母菌以及培养液的用量、培养时间、温度等。
(2)进行实验前必须检验装置的气密性，否则细胞呼吸产生的CO2不能全部通入澄清的石灰水中，会导致实验误差。
(3)不能依据澄清石灰水是否变混浊(即是否有CO2产生)来判断酵母菌细胞呼吸的方式。
(4)由于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。
3．“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
(1)实验设计
欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)：

(2)实验结果预测和结论
实验现象
结论
装置一液滴
装置二液滴
只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动
不动
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乳酸的无氧呼吸
4.种子萌发时呼吸速率的测定
(1)实验装置

(2)指标及原理
①指标：细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸收量来表示。
②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，刻度管内的着色液滴左移。单位时间内着色液滴左移的距离即表示呼吸速率。
(3)物理误差的校正
①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子，为防止微生物的细胞呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。
③为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将发芽的种子煮熟)，其他条件均不变。
(4)实验拓展：呼吸底物与着色液滴移动的关系
脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生的CO2量小于消耗的O2量，着色液滴移动更明显。

命题点1　教材基础实验
1．(2021·广东卷，改编)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(　　)

　　　　甲　　　　乙　　
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾溶液，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．乙醇是在酵母菌线粒体中产生的
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。检测无氧呼吸的产物——乙醇，应从甲瓶中取出发酵液，滴加到试管中，再往试管中滴加酸性重铬酸钾溶液，而不是在甲瓶中直接加入酸性重铬酸钾溶液，A错误；乙瓶的溶液由蓝色变绿再变黄，表明酵母菌已产生了CO2，B错误；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，无氧呼吸在细胞质基质中进行，C错误；由于培养液中葡萄糖含量一定，因此增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
命题点2　高考拓展延伸
2．(2022·天津模拟预测)图1所示是某同学为测定大豆种子呼吸速率所组装的实验装置。请回答：

甲　　　　　　　乙
图1

图2
(1)设置乙装置的目的是排除__________的干扰。
(2)实验过程中有色液滴不断向左移动时，____________(填“能”或“不能”)说明有氧呼吸速率不断增强。
(3)图1所示装置只能测出有氧呼吸速率，若要测出发芽的大豆种子的无氧呼吸，还需设置对照组实验，对照组实验装置中以等量的蒸馏水代替浓NaOH溶液。图2是根据两组装置的测量结果绘制的大豆种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势。
对照组有色液滴的移动距离表示____________________________________。
图2显示，在12～24 h期间，萌发种子的呼吸方式是____________，第48 h后，萌发的种子O2吸收速率____________(填“大于”“等于”或“小于”)CO2释放速率，其原因是细胞呼吸的底物中可能还有脂肪等物质。
解析：(1)甲和乙装置置于同一环境下，乙装置中装入加热杀死的大豆种子，也杀死了种子表面的微生物，可排除微生物的呼吸作用和环境因素如温度、气压等的干扰。(2)实验过程中发芽的大豆种子有氧呼吸消耗O2，产生的CO2被NaOH溶液吸收，导致装置内气体体积变小，有色液滴不断向左移动时，只能说明O2不断被消耗，但不能说明有氧呼吸速率不断增强。(3)对照组实验装置中以等量的蒸馏水代替浓NaOH溶液，有色液滴的移动距离表示消耗O2与产生CO2的体积差。据图2可知，在12～24 h期间，O2吸收速率基本不变，但CO2释放速率快速增加，说明萌发种子主要进行无氧呼吸，同时也进行有氧呼吸；相同质量的糖类和脂肪氧化分解时，脂肪由于氢原子比例较高，消耗的O2量较大，第48 h后，萌发的种子O2吸收速率超过CO2释放速率，说明细胞呼吸的底物中可能有脂肪等物质。
答案：(1)微生物及环境因素　(2)不能　(3)大豆种子呼吸消耗的O2与释放的CO2的差　有氧呼吸和无氧呼吸　大于

[真题演练]
1．(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
解析：选C。有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，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能产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段O2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。
2．(2022·浙江6月选考)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
解析：选B。人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞进行厌氧呼吸，产生较多的乳酸，A正确；制作酸奶过程中乳酸菌进行厌氧呼吸，产生的是乳酸，没有CO2，B错误；厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP，C正确；酵母菌的乙醇发酵过程中，通入O2会抑制厌氧呼吸，使乙醇的生成量减少，D正确。
3．(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
解析：选B。由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确；无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞中进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误；由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C正确；由分析可知，无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。
4．(2021·浙江1月选考)苹果果实成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然后又突然减弱，这种现象称为呼吸跃变，呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是(　　)
A．呼吸作用增强，果实内乳酸含量上升
B．呼吸作用减弱，糖酵解产生的CO2减少
C．用乙烯合成抑制剂处理，可延缓呼吸跃变现象的出现
D．果实贮藏在低温条件下，可使呼吸跃变提前发生
解析：选C。苹果果实细胞无氧呼吸不产生乳酸，产生的是酒精和CO2，A错误；糖酵解即细胞呼吸第一阶段，在糖酵解的过程中，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量，故糖酵解过程中没有CO2产生，B错误；乙烯能促进果实成熟和衰老，因此用乙烯合成抑制剂处理，可延缓细胞衰老，从而延缓呼吸跃变现象的出现，C正确；果实贮藏在低温条件下，酶的活性比较低，细胞更不容易衰老，能延缓呼吸跃变现象的出现，D错误。
[长句特训]
　如图1表示酵母菌细胞内细胞呼吸相关物质代谢过程：

图1
设问形式1　思维辨析类命题
(1)酵母菌细胞内丙酮酸在________________________(填场所)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？________________。
设问形式2　实验探究类命题
(2)酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人认为是因为O2的存在会抑制图1中酶1的活性而导致无酒精产生，为验证该假说，实验小组将酵母菌破碎后高速离心，取________________(填“含线粒体的沉淀物”或“上清液”)均分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲试管中通入O2，一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的________________进行检测。
设问形式3　逻辑推理类命题
(3)按照上述实验过程，观察到________________________，说明(2)中假说不成立，实验小组查阅资料发现，细胞质基质中的NADH还存在如图2所示的转运过程，NADH在线粒体内积累，苹果酸的转运即会被抑制，且细胞内反应物浓度上升或产物浓度下降一般会促进酶促反应速率，反之则抑制。请结合以上信息解释O2会抑制酵母菌产生酒精的原因：_______________________________。

图2
解析：(1)丙酮酸是酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段的产物，若是进行有氧呼吸，丙酮酸在线粒体基质被消耗，若是进行无氧呼吸，丙酮酸在细胞质基质被消耗。从能量转化角度分析，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。(2)由题图可知，酶1是催化丙酮酸分解为酒精(C2H5OH)和CO2的，说明酶1位于细胞质基质，所以酵母菌破碎后高速离心，取上清液(主要成分是细胞质基质，含有酶1)分为甲、乙两组，一段时间后在两支试管中加入等量葡萄糖，向甲试管通入O2，所以甲是实验组，乙是对照组。一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的酸性的重铬酸钾溶液进行检测。若甲试管由橙色变灰绿色即是产生了酒精，说明O2对酶1没有抑制作用，如果甲试管不变色，说明O2对酶1有抑制作用。(3)按照上述实验过程，观察到甲、乙试管都显灰绿色，说明两支试管都产生了酒精，说明(2)中假说不成立。O2会抑制酵母菌产生酒精的原因可能是：O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生水，从而促进线粒体内苹果酸的分解，进而促进苹果酸向线粒体的转运过程，当细胞质基质中的苹果酸浓度较低时，促进了细胞质基质中NADH的消耗，使得细胞质基质中NADH含量很少，NADH的缺少导致丙酮酸不能转化成酒精(或氧气存在时，线粒体大量消耗NADH，导致细胞质基质中缺乏NADH)。
答案：(1)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　(2)上清液　酸性的重铬酸钾溶液　(3)甲、乙试管都显灰绿色　O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生水，从而促进线粒体内苹果酸的分解，进而促进苹果酸向线粒体的转运过程，当细胞质基质中的苹果酸浓度较低时，促进了细胞质基质中NADH的消耗，使得细胞质基质中NADH含量很少，NADH的缺少导致丙酮酸不能转化成酒精(或氧气存在时，线粒体大量消耗NADH，导致细胞质基质中缺乏NADH)