2024年高考生物大一轮必修1复习讲义：：第8讲　细胞呼吸的原理和应用

这是一份2024年高考生物大一轮必修1复习讲义：：第8讲　细胞呼吸的原理和应用，共32页。试卷主要包含了实验原理，实验设计思路——对比实验，实验步骤，5 mL溶有0，实验现象，实验结论，相传杜康是中国酿造秫酒的鼻祖等内容，欢迎下载使用。

第8讲　细胞呼吸的原理和应用
课标内容　(1)说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。(2)实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
考点一　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


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标记法实验；③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验；④探究温度(pH)对酶活性的影响。　　　
3.实验步骤　
使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物呼吸作用的干扰。
(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瓶中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支干净的试管中→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。
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)在有氧条件下产生大量CO2，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
【考点速览·诊断】
(1)“杏花村酒”的酿制，酵母菌只进行无氧呼吸。(2022·湖南卷，7D)(×)
提示　先进行有氧呼吸，后进行无氧呼吸。
(2)酵母菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生。(2021·全国甲卷，2B)(×)
提示　酵母菌无氧呼吸的第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同，都有丙酮酸产生。
(3)无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖。(2021·山东卷，12A)(√)
(4)酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。(2021·全国甲卷，2D)(√)

【情境推理·探究】
下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。

(1)本实验的自变量是什么？石蜡(油)的作用是什么？空气泵进入乙的空气有什么要求？__________________________________________________________
(2)实验的因变量是什么？检测的结果是什么？
_____________________________________________________________________
(3)实验的无关变量有哪些？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
提示　(1)自变量是氧气的有无。石蜡(油)的作用是将液体与空气隔绝。空气泵进入乙的空气应除去CO2。
(2)实验的因变量是乙、丙中产生CO2的多少。检测的结果是甲中石灰水变浑浊快，丁中石灰水变浑浊慢。
(3)实验的无关变量有酵母菌活性和葡萄糖溶液浓度、温度等因素。
【重点难点·透析】
1.“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，如图所示(以发芽种子为例)。

(2)结果与结论
实验现象
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肪
(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“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。


①为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。
②若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。　　　

2.教材规定实验中的“显色”归纳


1.(2021·广东卷，9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(下图)。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.甲瓶中葡萄糖浓度越大，产生的乙醇越多
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
答案　D
解析　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；溴麝香草酚蓝溶液遇到CO2时的颜色变化为由蓝变绿再变黄，B错误；葡萄糖浓度过高会使酵母菌细胞渗透失水，无法进行正常生命活动，产生乙醇量下降，C错误；甲瓶添加的纤维素水解液是定量的，增加酵母菌的数量只能提高乙醇的生成速率，不能提高乙醇最大产量，D正确。
2.(2023·武汉质检)下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述，正确的是 (　　)
A.选择酵母菌为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培养
B.通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的呼吸方式
C.将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D.实验的因变量是澄清石灰水是否变浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化
答案　C
解析　在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌具有兼性厌氧且易于培养的特点，但它不是自养型微生物，A错误；在该实验中所设置的有氧组和无氧组都是实验组，是为了相互对比，易于判断酵母菌的呼吸方式，B错误；为了保证实验结果的准确性，将进气管、排气管与锥形瓶连接后通常需要进行气密性检查，确保不漏气，C正确；本实验的因变量是酵母菌CO2产生的快慢和是否有酒精生成，D错误。
考点二　细胞呼吸的方式及过程

1.有氧呼吸
主要场所是线粒体，而原核细胞在细胞质基质和细胞膜上进行
(1)过程

(2)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路。

(3)能量转换
葡萄糖中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能。
(4)概念
是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.无氧呼吸 微生物的无氧呼吸也叫发酵
(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)过程图解


①无氧呼吸只在第一阶段产生ATP和[H]。
②人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
③不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
④无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中；而彻底氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失了。　　　
【考点速览·诊断】
(1)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。(2022·全国甲卷，1C)(×)
提示　有氧呼吸第二阶段需要水的参与，不需O2的直接参与。
(2)葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜。(2021·湖北卷，1A)(×)
提示　线粒体内膜。
(3)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。(2021·湖南卷，12C)(√)
(4)若细胞以葡萄糖为底物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。(2020·全国卷Ⅰ，2D)(×)
提示　少或相等。
(5)癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。(2020·山东卷，2B)(×)
提示　无氧呼吸第二个阶段不产生ATP。

【情境推理·探究】
1.粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是___________________________________________________________________。
提示　种子有氧呼吸过程中产生了水。
2.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_______________________________________________________________。
提示　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。
3.为验证酵母菌细胞中线粒体对葡萄糖和丙酮酸的利用情况，现从酵母菌细胞中分离得到的具有活性的线粒体为实验材料进行如下实验(除下表所示不同外，其他条件相同且适宜)。



组别
步骤一
步骤二
步骤三
1
加入线粒体
加入葡萄糖
加入溴麝香草酚蓝溶液，一段时间后观察溶液颜色的变化情况
2
加入线粒体
加入丙酮酸
(1)从酵母菌细胞中分离得到线粒体的常用方法是什么？_____________________________________________________________________
(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由(实验结果中要写出具体的颜色变化)。_______________________________________________________________
提示　(1)差速离心法。
(2)第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝色变绿再变黄，第1组中由于葡萄糖不能进入线粒体被利用，所以无CO2生成，第2组丙酮酸可进入线粒体被利用，生成CO2。
【重点难点·透析】
1.有氧呼吸与无氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
(1)有氧呼吸过程中

(2)无氧呼吸过程中
无氧呼吸中的[H]和ATP都是在第一阶段产生的，场所是细胞质基质。其中[H]在第二阶段被全部消耗。
2.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。
3.细胞呼吸方式的判断(以真核生物为例)


考向1　围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念
1.(2022·全国甲卷，4)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
答案　C
解析　有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，第二、三阶段的场所是线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生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的直接参与，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某些蛋白质的合成，D正确。
2.(2023·重庆市期末)研究发现，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”。葡萄糖在癌细胞中的代谢途径如图所示，下列说法错误的是 (　　)

A.过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与
B.过程③不能生成ATP
C.在癌细胞呼吸作用过程中有少量葡萄糖在线粒体中被利用
D.“瓦堡效应”导致癌细胞既不产生CO2也不吸收O2
答案　C
解析　葡萄糖进入癌细胞的方式属于主动运输，所以过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与，A正确；无氧呼吸第二阶段不产生ATP，B正确；线粒体不能直接利用葡萄糖，葡萄糖被利用的场所是细胞质基质，C错误；“瓦堡效应”是指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的现象，说明癌细胞进行的是无氧呼吸，由图可知癌细胞进行产生乳酸的无氧呼吸，故D正确。
考向2　结合细胞类型的判断，考查科学思维
3.(2023·湖南长沙联考)细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是 (　)
A.若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸
B.若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
C.根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式
D.若测得CO2产生量为15 mol，酒精的产生量为6 mol，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸
答案　D
解析　若测得酵母菌的呼吸熵为1，说明酵母菌呼吸产生的CO2和消耗的O2体积相等，可说明酵母菌只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A正确；若测得酵母菌的呼吸熵大于1，说明酵母菌呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B正确；CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生CO2，所以不能根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄来确定酵母菌的呼吸方式，C正确；根据有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量，当无氧呼吸产生酒精的量是6 mol时，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是3 mol，细胞呼吸中CO2总产生量为15 mol，说明有氧呼吸产生CO2量为9 mol，根据有氧呼吸方程式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖为
1.5 mol，可推测有1.5÷(1.5＋3)＝1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，D错误。
4.(2023·西工大附中调研)将苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓度的O2时，其O2的消耗量和CO2的产生量如下表所示(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列叙述错误的是(　　)
氧浓度/%
a
b
c
d
e
CO2产生速率/(mol·min－1)
1.2
1.0
1.3
1.6
3.0
O2消耗速率/(mol·min－1)
0
0.5
0.7
1.2
3.0
A.氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行
B.氧浓度为c时，苹果产生酒精的速率为0.6(mol·min－1)
C.氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵
D.表中5个氧浓度条件下，氧浓度为b时，较适宜苹果的储藏
答案　C
解析　氧浓度为d时，有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生速率分别为1.2 mol·min－1和0.4 mol·min－1，消耗葡萄糖之比为1∶1，即有1/2的葡萄糖用于酒精发酵，C错误。
考点三　细胞呼吸的影响因素及应用

1.内部因素

2.外部因素


提醒　储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同
(1)蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。
(2)种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。

【情境推理·探究】
1.依据下列图解回答问题：

(1)图中影响细胞呼吸的外界因素有________，简述它们影响细胞呼吸的原理：_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)图甲、乙都表示某种子CO2释放量和O2吸收量的变化。两图中只进行无氧呼吸、只进行有氧呼吸和两种呼吸方式共存的对应点或线段分别是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　(1)O2浓度和温度　O2作为有氧呼吸的原料从而影响细胞呼吸的速率和性质，温度主要影响酶的活性从而影响细胞呼吸
(2)只进行无氧呼吸的是甲中O2浓度为a时、乙中A点；只进行有氧呼吸的是甲中O2浓度为d时、乙在C点之后(含C点)；两种呼吸方式共存的是甲中O2浓度为b、c时及乙中AC段(不含A、C点)
2.[2020·全国卷Ⅰ，30(1)]中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(答出2点即可)。
提示　减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
3.密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示　密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗

考向1　结合影响细胞呼吸的因素，考查科学思维
1.(2023·湖北重点中学联考)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是(　　)

A.呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度
C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点
D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化
答案　B
解析　根据题意可知，呼吸熵＝放出的CO2量/吸收的O2量，酵母菌有氧呼吸放出的CO2量与吸收的O2量相等，无氧呼吸不吸收O2，但能放出CO2，故呼吸熵越小，表示有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱，A错误、B正确；C点呼吸熵为1，说明酵母菌只进行有氧呼吸，有氧呼吸消耗的有机物较多，C错误；C点以后只进行有氧呼吸，其呼吸强度在一定范围内会随着O2浓度的增加而增强，D错误。
2.(2023·山东泰安模拟)如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述错误的是(　　)

A.从图甲可知细胞呼吸最适的温度为B点所对应的温度
B.图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关酶的活性
C.图乙中D～E段有氧呼吸逐渐减弱，E～F段有氧呼吸逐渐增强
D.和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜
答案　C
解析　根据图甲可知，B点时，细胞呼吸最旺盛，B点所对应的温度为细胞呼吸的最适温度，A正确；图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性，从而影响呼吸作用，B正确；图乙中D～E段和E～F段，随着氧浓度的增加，有氧呼吸均逐渐增强，C错误；储藏水果和蔬菜应该降低植物的呼吸作用，乙图E点时CO2释放速率最小，说明此时细胞呼吸最弱，因此图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜，D正确。
考向2　围绕细胞呼吸原理在农业生产中的应用，考查生命观念
3.(2023·福建厦门期末)下列关于细胞呼吸原理的应用，叙述正确的是(　　)
A.新鲜蔬菜应在零下低温、低氧、湿度适宜的环境中保存
B.用透气的纱布包扎伤口可避免组织细胞缺氧死亡
C.稻田定期排水可防止无氧呼吸产生的乳酸对细胞造成毒害
D.温室中夜晚适当降低温度可提高蔬菜的产量
答案　D
解析　新鲜蔬菜应在零上低温、低氧、湿度适宜的环境中保存，A错误；用透气的纱布包扎伤口可避免厌氧细菌增殖，B错误；稻田定期排水可防止无氧呼吸产生的酒精对细胞造成毒害，C错误；温室中夜晚适当降低温度可降低细胞呼吸强度，提高蔬菜的产量，D正确。



4.(2023·河南名校联盟)细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中，下表中有关措施与目的，叙述正确的是(　　)
选项
应用
措施
目的
A
储藏种子
晒干
降低有机物含量，降低细胞呼吸
B
酵母菌酿酒
密封
加快酵母菌繁殖，有利于酒精发酵
C
水果保鲜
低温
降低酶的活性，降低细胞呼吸
D
水稻生长
定期排水
提高酶的活性，促进有氧呼吸
答案　C
解析　种子的储藏，必须降低含水量，使种子处于风干状态，从而使呼吸作用降至最低，以减少有机物的消耗，而不是降低有机物的含量，A错误；酵母菌在有氧条件下能快速繁殖，而在无氧条件下，有利于酒精发酵，B错误；水果保鲜的目的是既要保持水分，又要降低呼吸作用，所以低温是最好的方法，C正确；水稻定期排水，可以提高土壤中氧气的含量，有利于根细胞的有氧呼吸，但不能提高酶的活性，D错误。
重温真题　经典再现
1.(2021·全国甲卷，2)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
答案　B
解析　酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存和繁殖，A不符合题意；酵母菌无氧呼吸的第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同，都有丙酮酸的生成，B符合题意；酵母菌在无氧条件下进行发酵，产生CO2和乙醇，C不符合题意；酵母菌有氧呼吸产生CO2和水，无氧呼吸产生CO2和乙醇，两个过程都有CO2产生，D不符合题意。
2.(2022·广东卷，10)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
答案　B
解析　大豆种子充分吸水膨胀，此时子叶中未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行，A错误；细胞质基质中含有细胞呼吸第一阶段产生的[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。
3.(2021·福建卷，7改编)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”(实验Ⅰ)和“培养液中酵母菌种群数量的变化”(实验Ⅱ)的叙述，正确的是(　　)
A.实验Ⅰ、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析
B.实验Ⅰ、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO2
C.实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊
D.实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室
答案　C
解析　实验Ⅰ不需要将实验结果转化为数学模型进行分析，A错误；实验Ⅰ中，需用NaOH除去空气中的二氧化碳，实验Ⅱ不需要，B错误；实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都产生二氧化碳，因此都能使澄清石灰水变浑浊，C正确；实验Ⅱ中，将酵母菌培养液滴在盖玻片一侧，让培养液自行渗入计数室，D错误。
4.(2020·山东卷，2)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
答案　B
解析　无氧呼吸消耗1分子葡萄糖只产生少量ATP，因此癌细胞要满足其生命活动，需大量吸收葡萄糖，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，无氧呼吸生成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转化为乳酸的场所为细胞质基质，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。
5.(2021·重庆卷，21)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，可发生如题图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题：

(1)呼吸链受损会导致________(填“有氧”或“无氧”)呼吸异常，代谢物X是________。
(2)过程⑤中酶B的名称为________，使用它的原因是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是
__________________________________________________________________。
答案　(1)有氧　乳酸(C3H6O3)　(2)过氧化氢酶　催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害　(3)避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH，是机体进行正常生命活动的条件
解析　(1)有氧呼吸的主要场所是线粒体，无氧呼吸的场所是细胞质基质，所以线粒体呼吸链受损会导致有氧呼吸异常。据图可知，丙酮酸在细胞质基质中被还原为代谢物X，动物细胞进行无氧呼吸只产生乳酸，故代谢物X为乳酸。(2)据题图可知，酶B可催化过氧化氢的分解，为过氧化氢酶，机体内的过氧化氢会对细胞产生毒害作用。(3)乳酸积累，会使内环境的pH下降，及时消耗乳酸有利于内环境的稳态，内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
限时强化练　
(时间：35分钟)
【对点强化】
考点一　探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.(2023·河南顶级名校联考)下列关于酵母菌的细胞呼吸的叙述中，正确的是(　　)
A.如果酵母菌消耗的O2量少于CO2的产生量，则无氧呼吸消耗的葡萄糖多于有氧呼吸
B.酵母菌通过有氧呼吸或无氧呼吸释放的能量，全部转化为ATP中的化学能
C.检测酵母菌的呼吸产物——CO2，可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液
D.酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，但产生CO2的场所不同
答案　D
解析　如果酵母菌消耗的O2量少于CO2的产生量，只能说明酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸，但无法判断二者消耗的葡萄糖多少，A错误；细胞呼吸释放的能量大部分转化为热能散失，小部分转化为ATP中的化学能，B错误；酸性条件下的重铬酸钾是用于检测酒精的，C错误；酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸时均可产生CO2，但场所不同，有氧呼吸是在线粒体基质中产生CO2的，而无氧呼吸是在细胞质基质中产生CO2的，D正确。
2.(2023·湖南雅礼中学)某实验小组利用如图所示的装置探究了在不同通气条件下酵母菌的细胞呼吸方式，取三组完全相同的装置，分别在不同通气条件下放置5 h后，检测A瓶中是否有葡萄糖或酒精产生，实验结果如下表所示(各装置的初始条件完全相同)。下列说法正确的是(　　)

组别
条件
放置时间
有无葡萄
糖产生
有无酒
精产生
甲
持续通气
5 h
无
无
乙
通气50 min
5 h
无
有
丙
不通气
5 h
无
有
A.乙组适用于探究酵母菌的有氧呼吸
B.可用重铬酸钾或溴麝香草酚蓝溶液来检测酒精
C.和丙组相比，乙组释放的CO2的量更少
D.实验结束后，三组中甲组的实验装置的温度最高
答案　D
解析　乙组的通气时间为50 min，且有酒精生成，不适合用于探究酵母菌的有氧呼吸，A错误；重铬酸钾可用来检测酒精，溴麝香草酚蓝溶液可用来检测CO2，B错误；丙组中酵母菌只进行无氧呼吸，乙组中酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，故乙组释放的CO2的量比丙组的多，C错误；与无氧呼吸相比，有氧呼吸释放的能量更多，故实验结束后，三组中甲组的实验装置的温度最高，D正确。
考点二　细胞呼吸的方式及过程
3.(2023·广东深圳调研)糖酵解是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，总反应如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A.糖酵解过程发生在细胞质基质中
B.酵母菌细胞中NADH均与O2反应生成H2O
C.乳酸菌中丙酮酸会转化为乳酸，同时释放少量能量
D.糖酵解释放的能量全部储存在ATP中
答案　A
解析　由题可知，糖酵解是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，发生在细胞质基质中，A正确；酵母菌是兼性厌氧菌，有氧呼吸时[H](NADH)与O2结合生成水，无氧呼吸时[H](NADH)与丙酮酸继续反应生成酒精和CO2，B错误；丙酮酸转化为乳酸的过程中没有能量的释放，C错误；糖酵解释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，D错误。
4.(2023·福州一中质检)无论是细胞呼吸还是光合作用，都需要酶的参与。下列关于酶与代谢关系的叙述，正确的是(　　)
A.有氧呼吸酶都位于线粒体内，所以葡萄糖可以在线粒体中被彻底氧化分解
B.酵母菌和乳酸菌的无氧呼吸产物不同，根本原因是无氧呼吸酶的种类不同
C.菠菜的叶肉细胞中固定CO2的酶和催化C3还原的酶都分布于叶绿体基质中
D.有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸，该过程不需要酶的催化
答案　C
解析　有氧呼吸第一阶段的酶不位于线粒体内，所以葡萄糖不进入线粒体，A错误；酵母菌和乳酸菌无氧呼吸产物不同的根本原因是控制合成相关酶的基因中的遗传信息不同，B错误；CO2的固定和C3的还原都属于暗反应，暗反应的场所是叶绿体基质，C正确；有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸的过程需要酶的催化，D错误。
5.(2023·山东日照调研)某生物兴趣小组用实验装置在一定条件下测定了萌发的小麦种子(已消毒)的呼吸速率(仅考虑氧化糖类)，如图所示。下列有关说法错误的是(　　)

A.如果X为无菌水，液滴不移动说明种子只进行了有氧呼吸
B.如果X为NaOH溶液，液滴不移动说明种子只进行了无氧呼吸
C.如果X为无菌水，液滴向右移动说明种子只进行了无氧呼吸
D.如果X为NaOH溶液，液滴向左移动说明种子进行了有氧呼吸
答案　C
解析　实验中使用的材料是小麦种子，如果X为无菌水，液滴不移动说明O2的消耗量等于CO2的释放量，种子只进行了有氧呼吸，A正确；如果X为NaOH溶液，其作用是吸收CO2，液滴不移动说明没有消耗O2，种子只进行了无氧呼吸，B正确；如果X为无菌水，液滴向右移动说明CO2的释放量大于O2的消耗量，种子只进行了无氧呼吸或同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸，C错误；如果X为NaOH溶液，液滴向左移动说明消耗了O2，种子进行了有氧呼吸，D正确。
考点三　细胞呼吸的影响因素及应用
6.(2023·河北正定调研)相传杜康是中国酿造秫酒的鼻祖。据战国史书《世本》记载：“辛女仪狄始作酒醪，以变五味，杜康造秫酒。”下列有关我国传统米酒发酵的叙述，正确的是(　　)
A.酵母菌可以直接利用大米中的淀粉进行细胞呼吸
B.在无氧条件下，酒曲中的酵母菌将糖类转变为酒精
C.在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄
D.酒精生成过程中，合成ATP的能量来自丙酮酸中的化学能
答案　B
解析　酵母菌细胞呼吸利用的底物是葡萄糖，不可以直接利用大米中的淀粉，大米先要进行糖化，糖化过程中淀粉发生的主要变化是在淀粉酶和麦芽糖酶的作用下先水解为麦芽糖，再水解为葡萄糖，A错误；酿酒时酵母菌在无氧的条件下，分解葡萄糖产生酒精和二氧化碳，B正确；在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由橙色变成灰绿色，C错误；无氧呼吸第一阶段释放能量，合成ATP，丙酮酸转变为酒精是无氧呼吸第二阶段，该阶段不合成ATP，D错误。
7.(2023·河南天一大联考)细胞呼吸的原理在生活和生产中有着广泛的应用。下列相关叙述正确的是(　　)
A.北方地窖储藏蔬菜、水果时，采用的是低氧、零下低温等条件
B.选用透气性纱布包扎伤口主要的目的是便于伤口处的组织细胞进行有氧呼吸
C.用玻璃瓶自制葡萄酒时，需始终保持瓶口处于密封状态以利于酵母菌发酵
D.中耕松土可增加土壤中的含氧量，利于某些微生物和植物根细胞的有氧呼吸
答案　D
解析　北方地窖储藏蔬菜、水果是利用低氧、零上低温的条件降低细胞呼吸强度，A错误；选用透气性纱布包扎伤口，主要目的是抑制伤口处厌氧微生物的增殖，B错误；酵母菌在酒精发酵过程中会有二氧化碳产生，因此利用玻璃瓶自制葡萄酒时，应定期地拧松瓶盖排出二氧化碳避免玻璃瓶炸裂，C错误；中耕松土可以增加土壤中的含氧量，有利于需氧型微生物和植物根细胞的有氧呼吸，D正确。
8.(2023·河北唐山期末)将酵母菌置于下列条件下培养一段时间后，测得细胞呼吸产生的CO2量如下图所示。下列有关分析错误的是(　　)

A.在一定条件下，酵母菌的细胞质基质和线粒体能同时产生CO2
B.在一定范围内，随温度升高细胞呼吸速率加快
C.20 ℃条件下，酵母菌在前6 h消耗的葡萄糖的量一定比后6 h消耗的多
D.40 ℃条件下，培养酵母菌6 h，培养液中葡萄糖可能已经被消耗完
答案　C
解析　在一定条件下，酵母菌能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸，无氧呼吸和有氧呼吸产生CO2的场所分别为细胞质基质和线粒体，A正确；一定温度范围内，呼吸酶的活性随着温度的升高而升高，细胞呼吸速率随之加快，B正确；20 ℃条件下，随着CO2产生量的增多，酵母菌无氧呼吸速率增大，但无法判断无氧呼吸和有氧呼吸各自所占的比例，因而无法确定消耗的葡萄糖量，C错误；40 ℃条件下培养的酵母菌，6 h和12 h产生的CO2量相同，所以可能是葡萄糖被消耗完，D正确。
9.(2023·江西南昌调研)如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是(　　)

A.从甲图可知，细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度
B.乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸
C.乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
D.乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制
答案　B
解析　随着O2浓度增大，有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸。
10.(2022·四川成都质检)为研究低氧胁迫对青瓜根细胞呼吸的影响，某研究小组用A、B两个青瓜品种进行实验研究，图示结果为一周后测得的根系中乙醇的含量。据图分析，下列说法正确的是(　　)

A.正常通气时青瓜根细胞产生的CO2都来自线粒体
B.在低氧条件下品种A的根细胞只能进行无氧呼吸
C.低氧时品种B的根细胞产生ATP的速率较品种A低
D.根细胞中丙酮酸分解为乙醇的过程不会产生ATP
答案　D
解析　正常通气时，测得的根系中有少量的乙醇，说明青瓜根细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，所以产生的CO2来自线粒体和细胞质基质，A错误；在低氧条件下品种A的根细胞进行无氧呼吸产生的乙醇比品种B多，但不能确定品种A的根细胞只能进行无氧呼吸，B错误；低氧时品种B的根细胞进行无氧呼吸产生的乙醇比品种A少，但有氧呼吸可能比品种A强，所以不能确定其产生ATP的速率较品种A低，C错误；根细胞中丙酮酸分解为乙醇的过程发生在无氧呼吸第二阶段，没有能量释放，所以不会产生ATP，D正确。
【综合提升】
11.(2023·山西太原五中检测)油菜种子的萌发包括吸水、脂肪等有机物水解并转化为糖类、细胞分裂分化、胚根和胚芽的出现四个阶段，某研究小组将油菜种子置于条件适宜的黑暗环境中培养，测得萌发过程中CO2释放量及O2吸收量的变化趋势如图所示。回答下列问题：

(1)第一阶段，因为油菜种子大量吸水，自由水/结合水的比值会________，此时细胞呼吸的方式有________。
(2)第二阶段种子干重有所增加，导致干重增加的主要元素是________。
(3)种子在黑暗条件下萌发过程中蛋白质、RNA等种类增加，与细胞分裂、分化有关，细胞分化是指_________________________________________________。
(4)第四阶段，CO2释放量急剧下降，其原因是________________________。与种子萌发时相比，胚芽出土后幼苗的正常生长还需要的环境条件有
__________________________________________________________________。
答案　(1)增大(或“升高”)　无氧呼吸和有氧呼吸　(2)氧元素　(3)在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程　(4)种子中储存的有机物被大量消耗，细胞呼吸速率降低　光照、CO2和无机盐(离子)(回答出两点即可)
解析　(1)第一阶段，由于种子大量吸水，自由水与结合水的比值逐渐增大，细胞代谢增强。在第一阶段(和第二阶段)，由于二氧化碳的释放量多于氧气的吸收量，说明种子同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
(2)正常情况下，种子在萌发过程中，由于进行旺盛的细胞呼吸等代谢活动，种子内的有机物总量呈现逐渐减少的趋势。但油菜种子脂肪等有机物水解并转化为糖类，并引起结合水比例在一定程度上有所增加，糖类中氧元素含量比脂肪中的高，所以导致干重增加的主要元素是氧。
(3)在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫作细胞分化。
(4)第四阶段，由于种子中储存的有机物被大量消耗，细胞呼吸速率降低，导致CO2释放量急剧下降；幼苗正常生长需要进行光合作用等，因此还需要光照、CO2和无机盐。
12.(2023·辽宁鞍山一中调研)电子传递链位于线粒体内膜和叶绿体类囊体薄膜上，在细胞呼吸和光合作用时发挥着重要的作用。如图为线粒体内膜上的电子传递链工作原理图。在电子传递链中，载体分子NADH([H])和FADH2是电子的供体，它们在电子传递链的上游释放出活化的电子，随后电子从膜上的一个蛋白质传递至下一个蛋白质，并逐步释放能量，有些能量直接用来生成ATP，有些则被酶利用，把H＋泵入线粒体的内膜与外膜的间隙。跨线粒体内膜的氢离子梯度为ATP合成提供了能量。根据文字描述和图片，回答下列问题：

(1)线粒体有两层膜，线粒体内膜与外膜相比，其功能更丰富，可推测其________________的含量更高，体现了结构与功能的相适应。
(2)H＋通过________的方式由线粒体内膜和外膜间隙进入线粒体中心。
(3)由图可知，电子传递链下游电子的最终受体为________。
(4)线粒体内膜上进行的上述过程为________________________(填“有氧呼吸的第二阶段”或“有氧呼吸的第三阶段”)，内膜上的蛋白质体现了蛋白质的哪些功能？_______________________________________________________________
_________________________________________________________(答出两点)。
(5)如果某种药物可以很大程度上抑制ATP合成酶的活性，使ATP合成减少，则葡萄糖氧化分解过程中产生的能量就会更多的以________的形式释放。
答案　(1)蛋白质　(2)协助扩散　(3)O2
(4)有氧呼吸的第三阶段　运输、催化　(5)热能
解析　(1)线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，表现的功能更丰富，因此内膜上的蛋白质比外膜上的蛋白质的种类和数量多，体现了结构与功能的相适应。
(2)根据题干所提供的信息可知，线粒体内膜和外膜间隙的H＋浓度高于线粒体中心，且需要转运蛋白，因此H＋由线粒体内膜和外膜间隙进入线粒体中心的运输方式为协助扩散。
(3)由图可知，电子传递链中电子的最终受体为O2。
(4)线粒体内膜上进行的是有氧呼吸的第三阶段，线粒体内膜上的蛋白质，承担着催化以及运输功能。
(5)葡萄糖中储存的稳定化学能，在有氧呼吸过程中转化为热能和ATP中的活跃化学能，如果ATP的合成过程受阻，则能量更多的转化为热能。
13.(2022·山东德州期末)某半干旱地区春季多风，干旱少雨；夏季酷热，降水相对较多；秋季凉爽，昼夜温差较大。某科研小组对当地甲、乙、丙三种植物在不同季节的生长情况进行研究，结果如图所示。

(1)植物的叶肉细胞中ATP的生成场所是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________，
秋季光照下ATP生成速率最慢的植物是________。
(2)夏季三种植物中生长最快的是____________，判断依据是___________________________________________________________________。
(3)与其他两季相比，秋季三种植物的呼吸速率____________(填“升高”“不变”或“降低”)，原因是________________。
(4)研究发现，三种植物都可以通过调节根的吸水能力以适应春季干旱的环境，据图可知适应能力最强的是__________________，理由是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)细胞质基质、线粒体和叶绿体　乙
(2)丙　夏季光照下丙CO2吸收速率最高，净光合作用积累有机物最多　(3)降低　秋季温度低，酶活性低　(4)丙　春季丙呼吸速率较高，促进根通过主动运输吸收无机盐离子，提高根部细胞渗透压，增强植物的吸水能力
解析　(1)植物叶肉细胞既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以ATP的生成场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，根据柱形图可判断，秋季光照下ATP生成速率最慢的植物是乙。(2)夏季光照下三种植物中丙CO2吸收速率最高，积累有机物最多，故生长最快。(3)观察暗处的柱形图可知，与其他两季相比，由于秋季温度低，酶活性低，因此秋季三种植物的呼吸速率降低。(4)研究发现，三种植物都可以通过调节根的吸水能力以适应春季干旱的环境，据图可知，适应能力最强的是丙，春季丙呼吸速率较高，产生的ATP较多，可促进根通过主动运输吸收无机盐离子，提高根部细胞渗透压，增强植物的吸水能力。