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所属成套资源：2021高考生物苏教版一轮复习学案
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2021届高考生物苏教版一轮复习学案：第3单元细胞的能量供应和利用第4讲细胞呼吸
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第4讲 细胞呼吸
1.细胞呼吸(Ⅱ)
2.实验：探究酵母菌的呼吸方式
1.细胞呼吸是有机物氧化分解，释放能量的过程（生命观念）
2.比较有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程的不同（科学思维）
3.探究有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的方式（科学探究）
4.细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用（社会责任）
细胞呼吸的类型和过程
1．细胞呼吸
(1)概念：指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，释放出能量并生成ATP的过程。
(2)类型：有氧呼吸和无氧呼吸。
2．有氧呼吸
(1)第一阶段：葡萄糖的酵解。
①场所：细胞质基质。
②过程：一分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量[H]，并释放少量能量。
③反应式：
C6H12O62丙酮酸＋4[H]＋少量热能。
(2)第二阶段：丙酮酸的分解。
①场所：线粒体基质。
②过程：丙酮酸和水彻底分解，生成二氧化碳和[H]，并释放少量能量。
③反应式：2丙酮酸＋6H2O6CO2＋
20[H]＋少量热能。
(3)第三阶段：H2O的生成。
①场所：线粒体内膜。
②过程：前两个阶段产生的[H]和O2结合生成水，并释放大量能量。
③反应式：6O2＋24[H]12H2O＋大量能量。
(4)总反应式及各元素来源与去路
①各反应物参与的阶段：葡萄糖在第一阶段参与，H2O在第二阶段参与，O2在第三阶段参与。
②各生成物产生的阶段：[H]在第一、二阶段都产生，CO2在第二阶段产生，H2O在第三阶段产生。
3．无氧呼吸
(1)概念：细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，产生C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸)，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
(2)过程
①第一阶段：和有氧呼吸第一阶段相同。
a．场所：细胞质基质。
b．过程：一分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量[H]，并释放少量能量。
c．反应式：C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量。
②第二阶段
a．场所：细胞质基质。
b．过程：第一阶段产生的丙酮酸在不同酶的催化作用下，分别生成酒精和二氧化碳，或转化成乳酸，无ATP形成。
c．反应式：
(3)总反应式
①产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。
②产生乳酸：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
1．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)
[提示] [H]与氧结合生成水的过程发生在线粒体内膜上。
2．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。(×)
[提示] 在线粒体中参与氧化分解的是丙酮酸。
3．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(×)
[提示] 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。
4．有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。(×)
[提示] 有氧呼吸第二阶段产生少量ATP。
5．无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。(×)
[提示] 无氧呼吸第二阶段消耗[H]，[H]被用于还原丙酮酸。
6．人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。(√)
1．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
反应条件
需要O2，需要酶
不需要O2，需要酶
呼吸场所
细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜
细胞质基质
产物
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
能量释放
有机物彻底氧化分解，释放大量能量
有机物分解不彻底，能量释放较少
相同点
实质
分解有机物，释放能量，生成ATP
意义
为各项生命活动提供能量；为体内其他化合物的合成提供原料
联系
第一阶段相同
2.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向
项目
来源
去向
[H]
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
用于几乎各项生命活动(除光合作用的暗反应)
3.细胞呼吸中能量的释放与去向
1．1 mol葡萄糖彻底氧化分解及分解成乳酸时分别释放多少能量？其中有多少能量储存于ATP中？两者有何差异及共性？热能散失是否是能源浪费？
[提示] 1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量2 870 kJ中有1 161 kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。而1 mol葡萄糖分解成乳酸时释放196.65 kJ能量，有61.08 kJ左右转移至ATP中。两者的共性是多数能量以热能形式散失，差异是彻底氧化分解释放能量较多，热能散失是维持体温所必需的，并非能源浪费。
2．动物细胞无氧呼吸产生乳酸，多数植物细胞无氧呼吸产生酒精和CO2，有些植物细胞无氧呼吸产生乳酸，其原因是什么？
[提示] 无氧呼吸的产物不同的原因是酶的种类不同，根本上是基因不同。
3．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，其原因是什么？
[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。
4．某同学做了如下实验：取A、B两支试管。在A管中加入煮熟的蚕豆子叶，B管中加入发芽的蚕豆子叶。在两管中分别加入甲烯蓝溶液(注：甲烯蓝氧化态为蓝色，接受氢后为无色)，一段时间后倒出溶液，两管中的子叶都呈蓝色，然后，两管分别加水淹没子叶、抽气、在水面上覆盖适量石蜡油，37 ℃保温一段时间后，发现A管中的子叶不变色，B管中的子叶蓝色变浅。请思考分析：
(1)B管中子叶蓝色变浅的原因是什么？
(2)A管子叶为什么不变色？实验中设置A管的目的是什么？
[提示] (1)B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的氢能使甲烯蓝还原。
(2)A管中子叶细胞的酶失活，无呼吸作用。实验中设置A管的目的是作对照实验。
考查细胞呼吸的过程
1．(2019·广州一模)如图为有氧呼吸过程示意图。下列相关叙述错误的是( )
A．过程①②③均可产生ATP
B．过程②产生的CO2中的O均来自甲
C．乙来自C6H12O6、甲和丁
D．丙和丁属于同一种物质
B [过程①②③分别表示有氧呼吸的第一、第二和第三阶段，这三个阶段都可以产生ATP，A项正确；有氧呼吸第二阶段(②)产生的CO2中的O一部分来自丁(H2O)，另一部分来自甲(丙酮酸)，B项错误；乙是[H]，一部分来自C6H12O6，另一部分来自甲和丁，C项正确；丙和丁都是H2O，D项正确。]
2．(2019·深圳模拟)如图表示人体中细胞呼吸的过程，数字代表反应过程。下列叙述正确的是( )
A．过程①代表人体细胞中糖原或淀粉的水解
B．过程②后，葡萄糖分子中少部分化学能存在于丙酮酸中
C．过程③只发生在线粒体中
D．过程④产生的乳酸可在原细胞中再生成葡萄糖
C [人体细胞没有淀粉的水解过程，A项错误；过程②后，葡萄糖分子中大部分化学能存在于丙酮酸中，B项错误；人体细胞中过程③只发生在线粒体中，C项正确；肌肉细胞中产生的乳酸能在肝脏细胞中再生成葡萄糖，不能在肌肉细胞中再生成葡萄糖，D项错误。]
细胞呼吸的场所与过程的四点提醒
(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但部分原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸。
(2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(3)细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。
(4)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸，人体无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
考查细胞呼吸方式的判断与综合
判断细胞呼吸方式的三大依据
3．下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是( )
A．细胞的有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸不产生CO2
B．有H2O产生的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸
C．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞呼吸已停止
D．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B [无氧呼吸也能产生CO2 ，A项错误；有H2O产生的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸，B项正确；若细胞既不吸收O2也不放出CO2，也可能进行产生乳酸的无氧呼吸，C项错误；分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的大，D项错误。]
4．将酵母菌置于20 ℃和40 ℃的条件下，分别培养6 h和12 h后，酵母菌细胞呼吸产生的CO2量的情况如下表所示。下列有关分析错误的是( )
温度
20 ℃
40 ℃
培养时间
6 h
12 h
6 h
12 h
CO2产生量
＋＋
＋＋＋
＋＋＋＋＋
＋＋＋＋＋
(“＋”的多少与CO2产生量成正比)
A．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．在一定的范围内，温度升高，细胞呼吸酶的活性变大，相同时间内细胞呼吸产生的CO2量增多
C．20 ℃条件下，酵母菌在前6 h消耗的葡萄糖的量比后6 h消耗的多
D．40 ℃条件下培养酵母菌6 h，培养液中的葡萄糖可能已经被消耗完
C [在一定条件下，酵母菌能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸，CO2产生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升高而升高，细胞呼吸速率随之加快，B正确；20 ℃下，随着CO2产生量的增多，酵母菌无氧呼吸速率增大，不知道无氧呼吸和有氧呼吸的比率，因而无法确定消耗的葡萄糖量，C错误；40 ℃条件下，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。 ]
影响细胞呼吸的因素及应用
1．温度对细胞呼吸的影响
(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。
(2)应用
2．氧气对细胞呼吸的影响
(1)影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
①O2浓度为0时，只进行无氧呼吸。
②O2消耗曲线与CO2生成曲线重合以后(图中P点以后)，只进行有氧呼吸。
③O2消耗曲线与CO2生成曲线重合之前(图中P点之前，不包括0点)，既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸。
④阴影部分的相对值表示不同氧浓度下无氧呼吸中CO2的释放量。
(2)应用
3．水分对细胞呼吸的影响
(1)影响
(2)应用
4．CO2浓度对细胞呼吸的影响
(1)影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如图。
(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
1．同一叶片在不同生长发育时期，其细胞呼吸速率有差异。(√)
2．严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。(×)
[提示] 无氧环境中，细胞无氧呼吸消耗的有机物较多。
3．粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(×)
[提示] 粮食种子应储藏在干燥环境中。
4．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量。(√)
5．破伤风杆菌易在锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。(√)
6．剧烈运动时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(×)
[提示] 剧烈运动时，肌细胞主要进行有氧呼吸。
1．某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图思考。
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是什么？该呼吸方式在细胞中发生的部位是什么？其产物是什么？
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会有什么变化？主要原因是什么？
(3)胚根长出后，萌发种子明显升高的细胞呼吸方式是哪一种？
[提示] (1)无氧呼吸；细胞质基质；酒精和二氧化碳。
(2)减少；种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降。
(3)有氧呼吸。
2．鱼在夏季黎明时分常常浮头的原因是什么？
[提示] 黎明时分水中溶解氧不足。
3．密封地窑能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是什么？
[提示] 密封的地窑CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4．大豆种子萌发过程中，氧气消耗量等于CO2释放量时，是无氧呼吸的消失点吗？
[提示] 大豆种子富含脂肪，而脂肪氧化分解时耗氧量大于CO2释放量，故当二者相等时，大豆种子应该还在进行微弱的无氧呼吸。
考查环境因素对细胞呼吸的影响
1．(2019·曲靖一中期末)研究发现，冬小麦在秋冬受低温袭击时，呼吸速率先升高后降低。持续的冷害使根生长迟缓，吸收能力下降，但细胞内可溶性糖的含量有明显的提高。下列推断错误的是( )
A．冷害初期呼吸作用增强，有利于抵御寒冷
B．持续低温使根细胞呼吸减弱，吸收矿质营养能力下降
C．低温时细胞内结合水的比例上升，有利于适应低温环境
D．持续低温使线粒体内氧化酶活性增强，促进淀粉分解为可溶性糖
D [冷害初期呼吸作用增强，释放能量增加，利于抵御寒冷，A正确；持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，使细胞呼吸减弱，供能减少，吸收矿质营养能力下降，B正确； 低温使细胞内结合水含量增加，自由水含量降低，细胞液浓度升高，有利于适应低温环境，C正确； 持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，使细胞呼吸减弱，氧化酶与淀粉分解无关，D错误。]
2．(2018·天津高考)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见如图。有关分析错误的是( )
A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
C [在t1～t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率相同，即单位时间内产生相同量的CO2，所以单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；图示所给温度是最适温度，此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。]
细胞呼吸原理的应用
3．(2019·潍坊期中)下列关于细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( )
A．稻田需要定期排水，防止幼根缺氧变黑腐烂
B．提倡慢跑有助于避免肌细胞通过无氧呼吸大量积累乳酸和CO2
C．利用乳酸菌制作酸奶的过程需隔绝空气
D．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
B [稻田需要定期排水，防止幼根缺氧进行无氧呼吸产生酒精伤害细胞，使根变黑腐烂，A项正确；提倡慢跑有助于避免肌细胞进行无氧呼吸，但肌细胞无氧呼吸不会产生CO2，B项错误；乳酸菌是厌氧菌，因此利用乳酸菌制作酸奶的过程需隔绝空气，C项正确；皮肤破损较深的患者，易感染厌氧型破伤风杆菌，应及时到医院注射破伤风抗毒血清，D项正确。]
4．(2019·山西名校联考)细胞呼吸原理广泛用于生产实践中。下表中有关措施与对应目的不搭配的是( )
选项
应用
措施
目的
A
种子贮存
晒干
降低自由水含量，降低细胞呼吸
B
乳酸菌制作酸奶
先通气，后密封
加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵
C
水果保鲜
低温
降低酶的活性，降低细胞呼吸
D
栽种庄稼
疏松土壤
促进根有氧呼吸，利于吸收矿质离子
B [种子的贮藏，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，A正确；乳酸菌是厌氧型微生物，所以整个过程要严格密封，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；植物根对矿质元素的吸收过程是一个主动运输过程，需要能量和载体蛋白，植物生长过程中的松土，可以提高土壤中氧气的含量，有利于根细胞的有氧呼吸作用，从而为根吸收矿质离子提供更多的能量，D正确。]
细胞呼吸的相关实验
探究酵母菌的细胞呼吸方式
1．实验原理
2．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。
甲 乙
3．实验结论
酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。
1．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。(×)
[提示] 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物中都有CO2。
2．在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。(×)
[提示] 应该是由橙色变成灰绿色。
3．检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝水溶液检测。(√)
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。 (×)
[提示] 应各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支试管中，加酸性的重铬酸钾溶液检测。
5．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混浊程度判断细胞呼吸的方式。 (√)
1．细胞呼吸速率的测定
(1)实验装置
(2)实验原理：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，刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。
(3)误差的校正
为排除温度、气压等无关变量的干扰，可设置对照装置。对照装置与上述装置相比，不同点是用等量的死亡的种子代替萌发的小麦种子，其余均相同。
2．细胞呼吸方式的实验探究
(1)实验装置(以发芽种子为例)
(2)实验原理
①装置一中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2，着色液滴移动的距离代表发芽种子细胞呼吸吸收O2的量。
②装置二中着色液滴移动的距离代表植物细胞呼吸产生CO2的量与吸收O2量的差值。
(3)实验现象和结论
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
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
进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
1．用酵母菌使葡萄汁发酵产生葡萄酒，当酒精含量达到12%～16%时，发酵就停止了，试分析其原因是什么。
[提示] 酵母菌在无氧及其他条件合适的情况下，随着发酵产物(如酒精)增多，营养物质的减少及酸碱度发生变化等影响，其繁殖速度逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终会停止。
2．为验证酵母菌细胞中线粒体对相关物质的利用情况，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。
组别
步骤一
步骤二
步骤三
1
加入线粒体
加入葡萄糖
加入溴麝香草酚蓝水溶液，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常用的实验方法是什么？
(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由。
[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，使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
考查探究酵母菌细胞呼吸方式的拓展实验
1．(2019·潍坊期末)某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图的实验装置(不考虑其他因素的影响)。以下说法错误的是( )
甲 乙
A．甲装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行无氧呼吸
B．甲装置有色液滴左移，说明酵母菌只进行有氧呼吸
C．乙装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸
D．乙装置有色液滴右移，说明酵母菌中一定存在无氧呼吸
B [甲装置中放入的是NaOH溶液和酵母菌葡萄糖培养液，NaOH溶液能吸收CO2，有色液滴的移动量代表O2的吸收量。乙装置放入的是清水和酵母菌葡萄糖培养液，清水不能吸收CO2，乙装置中酵母菌进行有氧呼吸，吸收的O2和释放的CO2量相等，有色液滴不移动，乙装置中酵母菌进行无氧呼吸，释放CO2会造成有色液滴右移。]
2．如图为探究酵母菌呼吸方式的实验设计装置。下列叙述正确的是( )
A．实验自变量为温度
B．实验因变量为CO2的多少
C．空气泵泵入的气体应先除去O2
D．乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去CO2
B [该实验的自变量是氧气的有无，温度属于无关变量，A错误；该实验通过Ca(OH)2溶液检测CO2的产生量，B正确；空气泵通入气体是为有氧呼吸提供O2，但应先除去泵入气体中的CO2，C错误；乙、丙两试管的培养液需煮沸(除去CO2)冷却后再加入干酵母，避免高温杀死酵母菌，D错误。]
考查细胞呼吸速率的测定及其他实验
3．(2019·淄博模拟)某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用的毛细管横截面积为1 mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25 ℃水浴中，10 min后关闭软管夹，随后每隔5 min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析正确的是( )
实验时间(min)
10
15
20
25
30
35
液滴移动距离(mm)
0
32.5
65
100
130
162.5
A．图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动
B．在20～30 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/min
C．如将X换为清水，并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D．增设的对照实验只需将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中
B [题图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向左移动，A项错误；在20～30 min内氧气的平均吸收速率为(130－65)×1÷10＝6.5(mm3/min)，B项正确；果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸不产生CO2，无论是否进行无氧呼吸液滴都不会移动，C项错误；对照实验中应将装置中的果蝇幼虫换成等数量的死幼虫，并将该装置置于相同环境中，重复上述实验，D项错误。]
4．某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸。实验设计如下：关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中的气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。下列有关说法不正确的是( )
甲组 乙组
A．甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时氧气的消耗量
B．乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时CO2的释放量和O2消耗量之间的差值
C．甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸
D．甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵
D [甲组实验装置中NaOH的作用是吸收CO2，有氧呼吸过程消耗O2，产生的CO2被NaOH吸收，甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时氧气的消耗量，A正确；乙组实验装置中无NaOH吸收CO2，气体的变化是O2减少量与CO2的生成量的综合，因此乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时CO2的释放量和O2消耗量之间的差值，B正确；甲组右管液面升高，说明细胞呼吸消耗O2，进行有氧呼吸，乙组不变，说明CO2的释放量等于O2的消耗量，因此微生物只进行有氧呼吸，C正确；甲组右管液面不变，说明微生物不消耗O2，即进行无氧呼吸，乙组下降，说明有CO2的释放，因此微生物进行乙醇发酵，不是乳酸发酵，D错误。]
1.有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。
2．葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。
3．无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，还要消耗第一阶段产生的[H]。
4．人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
5．无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。
6．O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为此时细胞进行无氧呼吸。
1.有氧呼吸反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。
2．无氧呼吸反应式：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量，C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
3．有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第三阶段产生ATP最多。
4．有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸。
5．有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物，释放能量，形成ATP。
6．不同生物细胞进行无氧呼吸产物不同的直接原因是所含酶的种类不同。
7．O2抑制细胞无氧呼吸，促进细胞有氧呼吸。
真题体验| 感悟高考 淬炼考能
1．(2019·全国卷Ⅲ)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为( )
A．有机物总量减少，呼吸强度增强
B．有机物总量增加，呼吸强度增强
C．有机物总量减少，呼吸强度减弱
D．有机物总量增加，呼吸强度减弱
A [种子在黑暗中萌发得到黄化苗，该过程中细胞代谢增强，呼吸强度增加，由于整个过程中不能进行光合作用，而且细胞呼吸需要消耗有机物，所以有机物总量减少，A正确，B、C、D错误。]
2．(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 [在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成丙酮酸，第二阶段在相应酶的催化下，丙酮酸转化为乳酸，B选项正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸，葡萄糖是细胞呼吸的原料而不是产物，A选项错误；在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，并且释放出少量能量，C选项错误；一般来说，氧气浓度的升高会抑制细胞的无氧呼吸，故马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高不会增加酸味的产生，D选项错误。]
3．(2019·海南高考)下列关于绿色植物的叙述，错误的是( )
A．植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸
B．植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的
C．遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降
D．植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用
B [有氧呼吸不需要光照，植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸，A正确；植物细胞中ATP不一定都是在膜上合成的，如细胞质基质和线粒体基质也可以合成ATP，B错误；合成叶绿素需要光照，遮光培养会导致光照减弱，会导致叶肉细胞的叶绿素含量下降，C正确；植物幼茎的绿色部分含有叶绿体，能进行光合作用，所有的活细胞都能进行呼吸作用，D正确。]
4．(2018·全国卷Ⅲ)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
C [植物在黑暗中既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸，A正确；食物链上某一营养级同化的能量大部分用于呼吸消耗，B正确；对于以糖类为底物的呼吸作用来说，有
氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物为乳酸或者酒精和CO2，C错误；植物光合作用的光反应阶段、有氧呼吸的第一、第二、第三阶段以及无氧呼吸第一阶段都可以合成ATP，D正确。]
5．(2017·海南高考)下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是( )
A．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸
C．适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D．利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
C [分生组织细胞进行旺盛的分裂，呼吸速率通常比成熟组织细胞的大，A错误；若细胞既不吸收O2也不放出CO2，可能是产生乳酸的无氧呼吸，如马铃薯块茎、甜菜块根，B错误；适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗，C正确；利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。]
6．(2017·海南高考)某染料(氧化型为无色，还原型为红色)可用于种子生活力的鉴定。某同学将吸胀的小麦种子平均分成甲、乙两组，并进行染色实验来了解种子的生活力，结果如表所示。
分组
甲组
乙组
处理
种子与染料混合保温
种子煮沸后与染料混合保温
结果
种子中的胚呈红色
种子中的胚未呈红色
下列叙述错误的是( )
A．甲组的胚发生了氧化还原反应
B．呼吸作用产生的NADH使染料变成红色
C．乙组胚细胞膜上的载体蛋白能将染料运出细胞
D．种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果
C [依题意染料可用于种子生活力的鉴定，染料若被氧化则呈无色，被还原则呈红色，活细胞有细胞呼吸产生还原剂，染料被还原，故呈红色，死种子没有代谢，不能将染料还原。甲组细胞是活细胞，胚会发生氧化还原反应，A正确；呼吸作用产生的NADH作为还原剂使染料变成红色，B正确；乙组中的种子煮沸后细胞已经死亡，细胞膜上的载体蛋白变性失活，细胞失去了选择透过性，不能将染料运出细胞，C错误；依题意“染料可用于种子生活力的鉴定”可知，种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果，D正确。]
1.细胞呼吸(Ⅱ)
2.实验：探究酵母菌的呼吸方式
1.细胞呼吸是有机物氧化分解，释放能量的过程（生命观念）
2.比较有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程的不同（科学思维）
3.探究有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的方式（科学探究）
4.细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用（社会责任）
细胞呼吸的类型和过程
1．细胞呼吸
(1)概念：指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，释放出能量并生成ATP的过程。
(2)类型：有氧呼吸和无氧呼吸。
2．有氧呼吸
(1)第一阶段：葡萄糖的酵解。
①场所：细胞质基质。
②过程：一分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量[H]，并释放少量能量。
③反应式：
C6H12O62丙酮酸＋4[H]＋少量热能。
(2)第二阶段：丙酮酸的分解。
①场所：线粒体基质。
②过程：丙酮酸和水彻底分解，生成二氧化碳和[H]，并释放少量能量。
③反应式：2丙酮酸＋6H2O6CO2＋
20[H]＋少量热能。
(3)第三阶段：H2O的生成。
①场所：线粒体内膜。
②过程：前两个阶段产生的[H]和O2结合生成水，并释放大量能量。
③反应式：6O2＋24[H]12H2O＋大量能量。
(4)总反应式及各元素来源与去路
①各反应物参与的阶段：葡萄糖在第一阶段参与，H2O在第二阶段参与，O2在第三阶段参与。
②各生成物产生的阶段：[H]在第一、二阶段都产生，CO2在第二阶段产生，H2O在第三阶段产生。
3．无氧呼吸
(1)概念：细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，产生C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸)，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
(2)过程
①第一阶段：和有氧呼吸第一阶段相同。
a．场所：细胞质基质。
b．过程：一分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量[H]，并释放少量能量。
c．反应式：C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量。
②第二阶段
a．场所：细胞质基质。
b．过程：第一阶段产生的丙酮酸在不同酶的催化作用下，分别生成酒精和二氧化碳，或转化成乳酸，无ATP形成。
c．反应式：
(3)总反应式
①产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。
②产生乳酸：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
1．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)
[提示] [H]与氧结合生成水的过程发生在线粒体内膜上。
2．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。(×)
[提示] 在线粒体中参与氧化分解的是丙酮酸。
3．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(×)
[提示] 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。
4．有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。(×)
[提示] 有氧呼吸第二阶段产生少量ATP。
5．无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。(×)
[提示] 无氧呼吸第二阶段消耗[H]，[H]被用于还原丙酮酸。
6．人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。(√)
1．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
反应条件
需要O2，需要酶
不需要O2，需要酶
呼吸场所
细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜
细胞质基质
产物
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
能量释放
有机物彻底氧化分解，释放大量能量
有机物分解不彻底，能量释放较少
相同点
实质
分解有机物，释放能量，生成ATP
意义
为各项生命活动提供能量；为体内其他化合物的合成提供原料
联系
第一阶段相同
2.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向
项目
来源
去向
[H]
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
用于几乎各项生命活动(除光合作用的暗反应)
3.细胞呼吸中能量的释放与去向
1．1 mol葡萄糖彻底氧化分解及分解成乳酸时分别释放多少能量？其中有多少能量储存于ATP中？两者有何差异及共性？热能散失是否是能源浪费？
[提示] 1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量2 870 kJ中有1 161 kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。而1 mol葡萄糖分解成乳酸时释放196.65 kJ能量，有61.08 kJ左右转移至ATP中。两者的共性是多数能量以热能形式散失，差异是彻底氧化分解释放能量较多，热能散失是维持体温所必需的，并非能源浪费。
2．动物细胞无氧呼吸产生乳酸，多数植物细胞无氧呼吸产生酒精和CO2，有些植物细胞无氧呼吸产生乳酸，其原因是什么？
[提示] 无氧呼吸的产物不同的原因是酶的种类不同，根本上是基因不同。
3．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，其原因是什么？
[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。
4．某同学做了如下实验：取A、B两支试管。在A管中加入煮熟的蚕豆子叶，B管中加入发芽的蚕豆子叶。在两管中分别加入甲烯蓝溶液(注：甲烯蓝氧化态为蓝色，接受氢后为无色)，一段时间后倒出溶液，两管中的子叶都呈蓝色，然后，两管分别加水淹没子叶、抽气、在水面上覆盖适量石蜡油，37 ℃保温一段时间后，发现A管中的子叶不变色，B管中的子叶蓝色变浅。请思考分析：
(1)B管中子叶蓝色变浅的原因是什么？
(2)A管子叶为什么不变色？实验中设置A管的目的是什么？
[提示] (1)B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的氢能使甲烯蓝还原。
(2)A管中子叶细胞的酶失活，无呼吸作用。实验中设置A管的目的是作对照实验。
考查细胞呼吸的过程
1．(2019·广州一模)如图为有氧呼吸过程示意图。下列相关叙述错误的是( )
A．过程①②③均可产生ATP
B．过程②产生的CO2中的O均来自甲
C．乙来自C6H12O6、甲和丁
D．丙和丁属于同一种物质
B [过程①②③分别表示有氧呼吸的第一、第二和第三阶段，这三个阶段都可以产生ATP，A项正确；有氧呼吸第二阶段(②)产生的CO2中的O一部分来自丁(H2O)，另一部分来自甲(丙酮酸)，B项错误；乙是[H]，一部分来自C6H12O6，另一部分来自甲和丁，C项正确；丙和丁都是H2O，D项正确。]
2．(2019·深圳模拟)如图表示人体中细胞呼吸的过程，数字代表反应过程。下列叙述正确的是( )
A．过程①代表人体细胞中糖原或淀粉的水解
B．过程②后，葡萄糖分子中少部分化学能存在于丙酮酸中
C．过程③只发生在线粒体中
D．过程④产生的乳酸可在原细胞中再生成葡萄糖
C [人体细胞没有淀粉的水解过程，A项错误；过程②后，葡萄糖分子中大部分化学能存在于丙酮酸中，B项错误；人体细胞中过程③只发生在线粒体中，C项正确；肌肉细胞中产生的乳酸能在肝脏细胞中再生成葡萄糖，不能在肌肉细胞中再生成葡萄糖，D项错误。]
细胞呼吸的场所与过程的四点提醒
(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但部分原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸。
(2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(3)细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。
(4)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸，人体无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
考查细胞呼吸方式的判断与综合
判断细胞呼吸方式的三大依据
3．下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是( )
A．细胞的有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸不产生CO2
B．有H2O产生的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸
C．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞呼吸已停止
D．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B [无氧呼吸也能产生CO2 ，A项错误；有H2O产生的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸，B项正确；若细胞既不吸收O2也不放出CO2，也可能进行产生乳酸的无氧呼吸，C项错误；分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的大，D项错误。]
4．将酵母菌置于20 ℃和40 ℃的条件下，分别培养6 h和12 h后，酵母菌细胞呼吸产生的CO2量的情况如下表所示。下列有关分析错误的是( )
温度
20 ℃
40 ℃
培养时间
6 h
12 h
6 h
12 h
CO2产生量
＋＋
＋＋＋
＋＋＋＋＋
＋＋＋＋＋
(“＋”的多少与CO2产生量成正比)
A．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．在一定的范围内，温度升高，细胞呼吸酶的活性变大，相同时间内细胞呼吸产生的CO2量增多
C．20 ℃条件下，酵母菌在前6 h消耗的葡萄糖的量比后6 h消耗的多
D．40 ℃条件下培养酵母菌6 h，培养液中的葡萄糖可能已经被消耗完
C [在一定条件下，酵母菌能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸，CO2产生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升高而升高，细胞呼吸速率随之加快，B正确；20 ℃下，随着CO2产生量的增多，酵母菌无氧呼吸速率增大，不知道无氧呼吸和有氧呼吸的比率，因而无法确定消耗的葡萄糖量，C错误；40 ℃条件下，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。 ]
影响细胞呼吸的因素及应用
1．温度对细胞呼吸的影响
(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。
(2)应用
2．氧气对细胞呼吸的影响
(1)影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
①O2浓度为0时，只进行无氧呼吸。
②O2消耗曲线与CO2生成曲线重合以后(图中P点以后)，只进行有氧呼吸。
③O2消耗曲线与CO2生成曲线重合之前(图中P点之前，不包括0点)，既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸。
④阴影部分的相对值表示不同氧浓度下无氧呼吸中CO2的释放量。
(2)应用
3．水分对细胞呼吸的影响
(1)影响
(2)应用
4．CO2浓度对细胞呼吸的影响
(1)影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如图。
(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
1．同一叶片在不同生长发育时期，其细胞呼吸速率有差异。(√)
2．严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。(×)
[提示] 无氧环境中，细胞无氧呼吸消耗的有机物较多。
3．粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(×)
[提示] 粮食种子应储藏在干燥环境中。
4．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量。(√)
5．破伤风杆菌易在锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。(√)
6．剧烈运动时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(×)
[提示] 剧烈运动时，肌细胞主要进行有氧呼吸。
1．某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图思考。
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是什么？该呼吸方式在细胞中发生的部位是什么？其产物是什么？
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会有什么变化？主要原因是什么？
(3)胚根长出后，萌发种子明显升高的细胞呼吸方式是哪一种？
[提示] (1)无氧呼吸；细胞质基质；酒精和二氧化碳。
(2)减少；种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降。
(3)有氧呼吸。
2．鱼在夏季黎明时分常常浮头的原因是什么？
[提示] 黎明时分水中溶解氧不足。
3．密封地窑能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是什么？
[提示] 密封的地窑CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4．大豆种子萌发过程中，氧气消耗量等于CO2释放量时，是无氧呼吸的消失点吗？
[提示] 大豆种子富含脂肪，而脂肪氧化分解时耗氧量大于CO2释放量，故当二者相等时，大豆种子应该还在进行微弱的无氧呼吸。
考查环境因素对细胞呼吸的影响
1．(2019·曲靖一中期末)研究发现，冬小麦在秋冬受低温袭击时，呼吸速率先升高后降低。持续的冷害使根生长迟缓，吸收能力下降，但细胞内可溶性糖的含量有明显的提高。下列推断错误的是( )
A．冷害初期呼吸作用增强，有利于抵御寒冷
B．持续低温使根细胞呼吸减弱，吸收矿质营养能力下降
C．低温时细胞内结合水的比例上升，有利于适应低温环境
D．持续低温使线粒体内氧化酶活性增强，促进淀粉分解为可溶性糖
D [冷害初期呼吸作用增强，释放能量增加，利于抵御寒冷，A正确；持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，使细胞呼吸减弱，供能减少，吸收矿质营养能力下降，B正确； 低温使细胞内结合水含量增加，自由水含量降低，细胞液浓度升高，有利于适应低温环境，C正确； 持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，使细胞呼吸减弱，氧化酶与淀粉分解无关，D错误。]
2．(2018·天津高考)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见如图。有关分析错误的是( )
A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
C [在t1～t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率相同，即单位时间内产生相同量的CO2，所以单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；图示所给温度是最适温度，此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。]
细胞呼吸原理的应用
3．(2019·潍坊期中)下列关于细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( )
A．稻田需要定期排水，防止幼根缺氧变黑腐烂
B．提倡慢跑有助于避免肌细胞通过无氧呼吸大量积累乳酸和CO2
C．利用乳酸菌制作酸奶的过程需隔绝空气
D．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
B [稻田需要定期排水，防止幼根缺氧进行无氧呼吸产生酒精伤害细胞，使根变黑腐烂，A项正确；提倡慢跑有助于避免肌细胞进行无氧呼吸，但肌细胞无氧呼吸不会产生CO2，B项错误；乳酸菌是厌氧菌，因此利用乳酸菌制作酸奶的过程需隔绝空气，C项正确；皮肤破损较深的患者，易感染厌氧型破伤风杆菌，应及时到医院注射破伤风抗毒血清，D项正确。]
4．(2019·山西名校联考)细胞呼吸原理广泛用于生产实践中。下表中有关措施与对应目的不搭配的是( )
选项
应用
措施
目的
A
种子贮存
晒干
降低自由水含量，降低细胞呼吸
B
乳酸菌制作酸奶
先通气，后密封
加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵
C
水果保鲜
低温
降低酶的活性，降低细胞呼吸
D
栽种庄稼
疏松土壤
促进根有氧呼吸，利于吸收矿质离子
B [种子的贮藏，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，A正确；乳酸菌是厌氧型微生物，所以整个过程要严格密封，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；植物根对矿质元素的吸收过程是一个主动运输过程，需要能量和载体蛋白，植物生长过程中的松土，可以提高土壤中氧气的含量，有利于根细胞的有氧呼吸作用，从而为根吸收矿质离子提供更多的能量，D正确。]
细胞呼吸的相关实验
探究酵母菌的细胞呼吸方式
1．实验原理
2．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。
甲 乙
3．实验结论
酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。
1．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。(×)
[提示] 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物中都有CO2。
2．在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。(×)
[提示] 应该是由橙色变成灰绿色。
3．检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝水溶液检测。(√)
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。 (×)
[提示] 应各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支试管中，加酸性的重铬酸钾溶液检测。
5．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混浊程度判断细胞呼吸的方式。 (√)
1．细胞呼吸速率的测定
(1)实验装置
(2)实验原理：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，刻度管内的液滴左移。单位时间内液滴左移的体积即表示呼吸速率。
(3)误差的校正
为排除温度、气压等无关变量的干扰，可设置对照装置。对照装置与上述装置相比，不同点是用等量的死亡的种子代替萌发的小麦种子，其余均相同。
2．细胞呼吸方式的实验探究
(1)实验装置(以发芽种子为例)
(2)实验原理
①装置一中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2，着色液滴移动的距离代表发芽种子细胞呼吸吸收O2的量。
②装置二中着色液滴移动的距离代表植物细胞呼吸产生CO2的量与吸收O2量的差值。
(3)实验现象和结论
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
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
进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
1．用酵母菌使葡萄汁发酵产生葡萄酒，当酒精含量达到12%～16%时，发酵就停止了，试分析其原因是什么。
[提示] 酵母菌在无氧及其他条件合适的情况下，随着发酵产物(如酒精)增多，营养物质的减少及酸碱度发生变化等影响，其繁殖速度逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终会停止。
2．为验证酵母菌细胞中线粒体对相关物质的利用情况，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。
组别
步骤一
步骤二
步骤三
1
加入线粒体
加入葡萄糖
加入溴麝香草酚蓝水溶液，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常用的实验方法是什么？
(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由。
[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，使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
考查探究酵母菌细胞呼吸方式的拓展实验
1．(2019·潍坊期末)某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图的实验装置(不考虑其他因素的影响)。以下说法错误的是( )
甲 乙
A．甲装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行无氧呼吸
B．甲装置有色液滴左移，说明酵母菌只进行有氧呼吸
C．乙装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸
D．乙装置有色液滴右移，说明酵母菌中一定存在无氧呼吸
B [甲装置中放入的是NaOH溶液和酵母菌葡萄糖培养液，NaOH溶液能吸收CO2，有色液滴的移动量代表O2的吸收量。乙装置放入的是清水和酵母菌葡萄糖培养液，清水不能吸收CO2，乙装置中酵母菌进行有氧呼吸，吸收的O2和释放的CO2量相等，有色液滴不移动，乙装置中酵母菌进行无氧呼吸，释放CO2会造成有色液滴右移。]
2．如图为探究酵母菌呼吸方式的实验设计装置。下列叙述正确的是( )
A．实验自变量为温度
B．实验因变量为CO2的多少
C．空气泵泵入的气体应先除去O2
D．乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去CO2
B [该实验的自变量是氧气的有无，温度属于无关变量，A错误；该实验通过Ca(OH)2溶液检测CO2的产生量，B正确；空气泵通入气体是为有氧呼吸提供O2，但应先除去泵入气体中的CO2，C错误；乙、丙两试管的培养液需煮沸(除去CO2)冷却后再加入干酵母，避免高温杀死酵母菌，D错误。]
考查细胞呼吸速率的测定及其他实验
3．(2019·淄博模拟)某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用的毛细管横截面积为1 mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25 ℃水浴中，10 min后关闭软管夹，随后每隔5 min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析正确的是( )
实验时间(min)
10
15
20
25
30
35
液滴移动距离(mm)
0
32.5
65
100
130
162.5
A．图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动
B．在20～30 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/min
C．如将X换为清水，并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D．增设的对照实验只需将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中
B [题图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向左移动，A项错误；在20～30 min内氧气的平均吸收速率为(130－65)×1÷10＝6.5(mm3/min)，B项正确；果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸不产生CO2，无论是否进行无氧呼吸液滴都不会移动，C项错误；对照实验中应将装置中的果蝇幼虫换成等数量的死幼虫，并将该装置置于相同环境中，重复上述实验，D项错误。]
4．某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸。实验设计如下：关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中的气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。下列有关说法不正确的是( )
甲组 乙组
A．甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时氧气的消耗量
B．乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时CO2的释放量和O2消耗量之间的差值
C．甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸
D．甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵
D [甲组实验装置中NaOH的作用是吸收CO2，有氧呼吸过程消耗O2，产生的CO2被NaOH吸收，甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时氧气的消耗量，A正确；乙组实验装置中无NaOH吸收CO2，气体的变化是O2减少量与CO2的生成量的综合，因此乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时CO2的释放量和O2消耗量之间的差值，B正确；甲组右管液面升高，说明细胞呼吸消耗O2，进行有氧呼吸，乙组不变，说明CO2的释放量等于O2的消耗量，因此微生物只进行有氧呼吸，C正确；甲组右管液面不变，说明微生物不消耗O2，即进行无氧呼吸，乙组下降，说明有CO2的释放，因此微生物进行乙醇发酵，不是乳酸发酵，D错误。]
1.有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。
2．葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。
3．无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，还要消耗第一阶段产生的[H]。
4．人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
5．无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。
6．O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为此时细胞进行无氧呼吸。
1.有氧呼吸反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。
2．无氧呼吸反应式：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量，C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
3．有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第三阶段产生ATP最多。
4．有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸。
5．有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物，释放能量，形成ATP。
6．不同生物细胞进行无氧呼吸产物不同的直接原因是所含酶的种类不同。
7．O2抑制细胞无氧呼吸，促进细胞有氧呼吸。
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1．(2019·全国卷Ⅲ)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为( )
A．有机物总量减少，呼吸强度增强
B．有机物总量增加，呼吸强度增强
C．有机物总量减少，呼吸强度减弱
D．有机物总量增加，呼吸强度减弱
A [种子在黑暗中萌发得到黄化苗，该过程中细胞代谢增强，呼吸强度增加，由于整个过程中不能进行光合作用，而且细胞呼吸需要消耗有机物，所以有机物总量减少，A正确，B、C、D错误。]
2．(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 [在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成丙酮酸，第二阶段在相应酶的催化下，丙酮酸转化为乳酸，B选项正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸，葡萄糖是细胞呼吸的原料而不是产物，A选项错误；在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，并且释放出少量能量，C选项错误；一般来说，氧气浓度的升高会抑制细胞的无氧呼吸，故马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高不会增加酸味的产生，D选项错误。]
3．(2019·海南高考)下列关于绿色植物的叙述，错误的是( )
A．植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸
B．植物细胞中ATP的合成都是在膜上进行的
C．遮光培养可使植物叶肉细胞的叶绿素含量下降
D．植物幼茎的绿色部分能进行光合作用和呼吸作用
B [有氧呼吸不需要光照，植物细胞在白天和黑夜都能进行有氧呼吸，A正确；植物细胞中ATP不一定都是在膜上合成的，如细胞质基质和线粒体基质也可以合成ATP，B错误；合成叶绿素需要光照，遮光培养会导致光照减弱，会导致叶肉细胞的叶绿素含量下降，C正确；植物幼茎的绿色部分含有叶绿体，能进行光合作用，所有的活细胞都能进行呼吸作用，D正确。]
4．(2018·全国卷Ⅲ)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B．食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C．有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D．植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
C [植物在黑暗中既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸，A正确；食物链上某一营养级同化的能量大部分用于呼吸消耗，B正确；对于以糖类为底物的呼吸作用来说，有
氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物为乳酸或者酒精和CO2，C错误；植物光合作用的光反应阶段、有氧呼吸的第一、第二、第三阶段以及无氧呼吸第一阶段都可以合成ATP，D正确。]
5．(2017·海南高考)下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是( )
A．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸
C．适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D．利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
C [分生组织细胞进行旺盛的分裂，呼吸速率通常比成熟组织细胞的大，A错误；若细胞既不吸收O2也不放出CO2，可能是产生乳酸的无氧呼吸，如马铃薯块茎、甜菜块根，B错误；适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗，C正确；利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。]
6．(2017·海南高考)某染料(氧化型为无色，还原型为红色)可用于种子生活力的鉴定。某同学将吸胀的小麦种子平均分成甲、乙两组，并进行染色实验来了解种子的生活力，结果如表所示。
分组
甲组
乙组
处理
种子与染料混合保温
种子煮沸后与染料混合保温
结果
种子中的胚呈红色
种子中的胚未呈红色
下列叙述错误的是( )
A．甲组的胚发生了氧化还原反应
B．呼吸作用产生的NADH使染料变成红色
C．乙组胚细胞膜上的载体蛋白能将染料运出细胞
D．种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果
C [依题意染料可用于种子生活力的鉴定，染料若被氧化则呈无色，被还原则呈红色，活细胞有细胞呼吸产生还原剂，染料被还原，故呈红色，死种子没有代谢，不能将染料还原。甲组细胞是活细胞，胚会发生氧化还原反应，A正确；呼吸作用产生的NADH作为还原剂使染料变成红色，B正确；乙组中的种子煮沸后细胞已经死亡，细胞膜上的载体蛋白变性失活，细胞失去了选择透过性，不能将染料运出细胞，C错误；依题意“染料可用于种子生活力的鉴定”可知，种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果，D正确。]
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