一个高尚的人-中国空间技术研究院

第7讲 细胞呼吸

新课程标准

北京市教学指导意见

内容要求

内容标准及活动要求
( 1)说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中
的能量转化为生命活动可以利用的能量

(教学提示)探究酵母菌的呼吸方式

说明细胞呼吸,探讨其原理的应用

探究酵母菌的呼吸方式

名师解读:通过本课程的学习,能从物质与能量的视角,探索 细胞呼吸的过程,阐明细胞生命活动过
程中贯穿着物质与能量的变化,形成物质与能量观、通过对特定的 生物学现象进行观察、实验
设计、方案实施以及对结果的交流与讨论,培养实验探究与科学探索能力。
备考指南:①利用图表对比有氧呼吸的三阶段、理解有氧呼吸和无氧呼吸的区别;②通过同位素
标记法加深理解细胞呼吸过程中元素的去向;③依照对比原则,分析有氧、无氧条件下酵母菌的
呼吸产物 及其检测方法。





考点一

细胞呼吸的方式及过程


1.细胞呼吸:是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.有氧呼吸
(1)过程图解

(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.无氧呼吸



1.细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路的比较

[H]
来源 有氧呼吸:C
6
H
12
O
6
和H
2
O ;
无氧呼吸:C
6
H
12
O
6

有氧呼吸:三个阶段都产生;
ATP
无氧呼吸:只在第一阶段产生

去路

有氧呼吸:与O
2
结合生成水;
无氧呼吸:还原丙酮酸

用于各项生命活动

2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸

过程模型

必需条件
场所
产物
能量释放
O
2
和酶
细胞质基质(第一阶段);
线粒体(第二、三阶段)
CO
2
和H
2
O
不需O
2
,但必须有酶催化

在细胞质基质中进行全过程

酒精、CO
2
(或乳酸)

1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放2 870 1 mol葡萄糖分解产生乳酸时释放196.65
kJ能量,可合成38 mol ATP(1 161 kJ)
有机物彻底氧化分解,能量完全释放出
来
kJ能量,合成2 mol ATP(61.08 kJ)

有机物不彻底氧化分解,能量没有完全释放
出来

特点
联系 ①第一阶段完全相同;②实质相同:氧化分解有机物,释放能量(并合成ATP满足细胞
生命活动的 需要);③有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化而来的


据图分析有氧呼吸和无氧呼吸过程:

(1)反应①②③④中,必须在有氧条件下进行的是 ,可在人体细胞中进行的是
(填序号)。

(2)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象,其原因是
。
(3)不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因和根本原因分别是什么?
(4)如果 以脂肪为底物进行有氧呼吸,消耗O
2
的量要大于产生CO
2
的量,其原因是 什么?

答案 (1)② ①②④
(2)种子在有氧呼吸过程中产生了水
(3)直接原因是催化反应的酶不同,根本原因是控制酶合成的基因不同。
(4)与葡萄糖相 比,脂肪含H量高,因此有氧呼吸消耗O
2
的量大于产生CO
2
的量。

考向一

考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析
1.(2020北京石景山期末)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述,不正确的是( )
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.有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都在细胞质基质中进行
1.答案 C 有氧呼吸与无氧呼 吸在有光与黑暗中均可进行,A正确;在食物链传递过程中,有一
部分能量经细胞呼吸而以热能的形式散 失,B正确;有氧呼吸的产物为H
2
O和CO
2
,无氧呼吸的产
物为 CO
2
和酒精或乳酸,C错误;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完成相同,都在细胞质基质中进
行,D正确。
2.(2019北京石景山高三一模)在氧气充足条件下,肿瘤细胞的能量供应 仍主要依赖效率较低的糖
酵解途径,并产生大量乳酸。甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)是糖酵解 途径中的一个关键酶,下列
关于糖酵解过程的说法,不正确的是( )
A.该过程既可在有氧,也可在无氧条件下发生
B.有氧条件下该过程能产生ATP,无氧条件下不能

C.该过程仅产生少量ATP,丙酮酸中还储存大量的能量
D.可通过抑制GAPDH的活性来抑制肿瘤细胞的增殖
2.答案 B 糖酵解途径即细胞呼 吸的第一阶段,该过程既可在有氧,也可在无氧条件下发生,A
正确;有氧条件下该过程能产生ATP, 无氧条件下也能产生ATP,B错误;在氧气充足条件下,肿瘤
细胞的能量供应主要依赖效率较低的糖酵 解途径,而该过程仅产生少量ATP,丙酮酸中还储存大
量的能量,C正确;GAPDH是糖酵解途径中 的一个关键酶,抑制GAPDH的活性会使细胞代谢减弱,
从而抑制肿瘤细胞的增殖,D正确。
题后悟道
·
归纳
关于细胞呼吸的场所与过程的提醒
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.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.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。
5.人体内产生的CO
2
只是有氧呼吸产生的,人体无氧呼吸的产物是乳酸,无CO< br>2
。
6.脂肪进行有氧呼吸时消耗O
2
的量≠产生CO
2< br>的量。脂肪与葡萄糖相比,含H量高,因此有
氧呼吸消耗O
2
的量大于产生CO
2
的量。
考向二

细胞呼吸方式的判断与计算
3.为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO
2
和O
2
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O
2
和CO
2
相对含量变化见下图。有关分析错误的是( )

A.0~t
1
,酵母菌主要进行有氧呼吸

B.t
1
~t
2
,酵母菌有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强
C.t
2
~t
3
,培养液中的酒精含量持续升高
D.t
3
时,若升高10 ℃培养,CO
2
产生速率加快
3.答案 D 0~t
1
,O
2
含量迅速下降,说明此时有氧呼吸较 强,A正确;t
1
~t
2
时间内,O
2
含量下降变
缓,CO
2
含量逐渐上升,说明酵母菌有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强,B正确;t
2< br>~t
3
时间内培养液中O
2
含
量几乎不变,酵母菌有氧呼吸强 度非常低,但CO
2
含量仍然快速增加,说明此时无氧呼吸增强,故培
养液中的酒精含 量持续升高,C正确;曲线是在最适温度条件下测定的,若t
3
时升高10 ℃培养,则
酶活性下降,呼吸速率下降,CO
2
产生速率降低,D错误。
4.下表是探究某环境因素对酵母菌细胞呼吸方式影响的实验结果,下列叙述错误的是( )
氧浓度(%)
产生CO
2
量(mol)
产生酒精量(mol)
a
9
9

A.氧浓度为a时,酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸
B.氧浓度为b时,酵母菌在线粒体中产生了6 mol二氧化碳
C.氧浓度为c时,酵母菌在线粒体内膜上消耗了9 mol的氧气
D.氧浓度为d时,酵母菌在线粒体内氧化分解了5 mol的葡萄糖

4.答案 D 氧浓度为a时,产生CO
2
量=产生酒精量,说明酵母菌只进行了无氧呼吸,场所是细胞质基质,A正确;氧浓度为b时,无氧呼吸产生的CO
2
的量为6.5 mol,则有氧 呼吸产生的CO
2
的
量为12.5-6.5=6(mol),产生CO
2的场所是线粒体基质,B正确;氧浓度为c时,无氧呼吸产生的CO
2
的量为6 mol, 则有氧呼吸产生的CO
2
的量为15-6=9(mol),有氧呼吸产生的CO
2的量与消耗的O
2
量相同,消耗O
2
的场所是线粒体内膜,C正确;氧浓 度为d时,酵母菌只进行有氧呼吸,产生的CO
2
的量为30 mol,则消耗了5 mol的 葡萄糖,只是葡萄糖不能进入线粒体内,葡萄糖在细胞质基质中
分解成丙酮酸,丙酮酸进入到线粒体内继 续分解,D错误。
b
12.5
6.5
c
15
6
d

30

0

题后悟道
·
方法
1.判定细胞呼吸方式的三大依据

2.呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)
(1)有氧呼吸:葡萄糖∶O
2
∶CO
2
=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸:葡萄糖∶CO
2
∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。 < br>(3)消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO
2
物质的量之比为1∶3。



考点二

影响细胞呼吸的因素及应用


影响呼吸作用的4大外界因素
(1)温度

(2)O
2
浓度

(3)CO
2
浓度

(4)水


下面是氧气影响细胞呼吸的曲线模型,分析回答相关问题:

(1)O
2< br>浓度在2.5%~10%之间时、在10%以上时,细胞呼吸方式有什么不同?
(2)O
2
浓度为C时,AB=BC,此时有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO
2
量相等,二者消 耗的葡萄糖是不
是也一样多?
(3)在保存蔬菜、水果时,应选择哪一点对应的O
2
浓度?为什么?

答案 (1)O
2
浓度在2.5%~10%之间时,进行有氧呼吸和无氧呼吸;O2
浓度在10%以上时,只进行
有氧呼吸。
(2)不是。根据有氧呼吸和无氧呼 吸的方程式可以看出:有氧呼吸时,1C
6
H
12
O
6
→< br>6CO
2
;无氧呼吸
时,1C
6
H
12
O< br>6
→
2CO
2
。所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO
2量相等时,二者消耗的葡萄糖之比
是1∶3。
(3)应选择R点对应的O
2浓度,因为此时总CO
2
释放量最少,有机物的损耗最少。

考向一

考查影响细胞呼吸的因素

1.(201 8北京海淀第一学期期末)细胞内的磷酸果糖激酶(酶P)催化下列反应:果糖-6-磷酸+ATP
果糖 -1,6-二磷酸+ADP,这是细胞有氧呼吸第一阶段的重要反应。如图为高、低两种ATP浓
度下酶 P与果糖-6-磷酸浓度的关系。下列叙述不正确的是( )

A.细胞内酶P催化的反应发生在细胞质基质中
B.一定范围内,果糖-6-磷酸浓度与酶P活性呈正相关
C.低ATP浓度在一定程度上抑制了酶P的活性
D.酶P活性受到有氧呼吸产物ATP的反馈调节
1.答案 C 由题意可知,细胞内酶P催 化的反应是细胞有氧呼吸第一阶段的重要反应,所以该
反应发生在细胞质基质中,A正确;由图可知,一 定范围内,果糖-6-磷酸浓度与酶P活性呈正相关,B
正确;由图可知,低ATP浓度在一定程度上促 进了酶P的活性,高ATP浓度在一定程度上抑制了
酶P的活性,所以酶P活性受到有氧呼吸产物ATP 的反馈调节,C错误,D正确。
2.(2018河南洛阳一模)呼吸商(RQ=放出的CO
2
量吸收的O
2
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商的关系。以下叙述
中,正确的是( )

A.呼吸商越大,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

2.答案 B 在以葡萄糖为底物的有氧呼吸过程中,CO
2
释放量等于O
2
吸收量,这说明呼吸商为
1时,只进行有氧呼吸,当呼吸商大于1时存在无氧呼吸。故呼吸商越 大,细胞无氧呼吸越强,有氧
呼吸越弱,B点的有氧呼吸强度要大于A点的有氧呼吸强度,A错误,B正 确;C点时呼吸商为1,只
进行有氧呼吸,此时有机物消耗较多,C错误;有氧呼吸强度随氧分压增大而 增强,但到一定程度后
不再增加,D错误。
题后悟道
·
归纳
影响细胞呼吸的内部因素分析
因素
遗传特性
生长发育时期不同
器官类型
依据

不同种类的植物呼吸速率不同

同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同

同一植物的不同器官呼吸速率不同

考向二

考查细胞呼吸原理在生产上的应用
3.(2019北京海淀期中)下列有关细胞呼吸在生产生活中应用的叙述,正确的是( )
A.用透气的创可贴包扎伤口以利于组织细胞的有氧呼吸
B.制作酸奶应保持适当通气,以利于乳酸菌的繁殖
C.蔬菜应零下低温保存,以降低有机物损耗
D.疏松土壤,以促进农作物根部细胞有氧呼吸
3.答案 D 用透气的创可贴包扎伤口不是为了利于组织细胞的有氧呼吸,而是为了抑制厌氧菌
(破伤风杆菌)在伤口处的繁殖,A错误;制作酸奶利用的是乳酸菌的无氧呼吸,B错误;蔬菜应低温
保存,以降低有机物损耗,但是不能零下低温,因为零下会产生冻害,不利于保存,C错误;疏松土壤,
增加土壤中的氧气含量,以促进农作物根部细胞有氧呼吸,利于作物的生长,D正确。
4.(2019北京海淀一模)以下对生命现象的解释,正确的是( )
A.酸奶袋膨胀是由于乳酸菌无氧呼吸会产生大量气体

B.病人体重下降是由于同化作用大于异化作用
C.暗处生长的植物新生叶黄化是由于叶绿素合成受阻
D.植被地面以上垂直分层是由于土壤的盐碱度有差异
4.答案 C 乳酸菌无氧呼吸进行乳 酸发酵不会产生气体,A错误;病人体重下降是由于同化作
用小于异化作用,B错误;光照不足时叶绿素 合成受阻,从而导致新生叶发黄,C正确;植被地面以上
垂直分层主要受光照等因素影响,D错误。
题后悟道
·
归纳
影响细胞呼吸的外界因素的应用注意点
(1)影响细胞呼吸的因素并不是单一的
a.若需要增强细胞呼吸强度,可采取供水、升温、高氧等措施。
b.若需降低细胞呼吸强度,可以采取干燥、低温、低氧等措施。
(2)储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同
a.蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。
b.种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。




1.实验原理
实验

细胞呼吸方式的实验探究



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CO
2
的产生,装置如图所示。

(3)检测酒精的产生:自B、D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。
3.实验现象
条件 澄清石灰水的变化
甲组
乙组
变混浊快
变混浊慢

4.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CO
2
多而快,在无氧条件下产生酒精,还产生少量CO
2
。
5.运用液滴移动情况探究细胞呼吸方式
(1)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):
1、2两试管的变
化

无变化

出现灰绿色

(2)实验结果预测和结论(见下表):
实验现象
装置1液滴
不动
装置2液滴

不动
结论

只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡

不动
左移
左移
右移
右移
不动
只进行产生酒精的无氧呼吸

进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸

只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸
和产乳酸的无氧呼吸


1.( 2019河北示范性高中4月联考)某科研小组为探究酵母菌的细胞呼吸方式,进行了如图所示实
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水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.溴麝香草酚蓝水溶液的颜色一开始不变是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
B.溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由蓝变黄,说明酵母菌的呼吸强度在增强
C.实验过程中酵母菌细胞呼吸释放的CO
2
全部来自线粒体
D.
14
C
6
H
12
O
6
不能进入线粒体,故线粒体中 不能检测出放射性
1.答案 A 一开始时因为酵母菌只进行了有氧呼吸,产生了少量的CO
2
,故溴麝香草酚蓝水溶
液的颜色不变,A正确;溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由蓝变黄,说明酵 母菌呼吸作用产生了二氧化
碳,但是不能说明其呼吸强度在增强,B错误;实验过程中酵母菌细胞呼吸释 放的CO
2
来自线粒体
和细胞质基质,C错误;
14
C
6< br>H
12
O
6
不能进入线粒体,但是其产生的带有放射性的丙酮酸可以进 入线
粒体,故线粒体中也能检测出放射性,D错误。
2.下图为探究酵母菌进行的细胞呼吸类 型的装置图,下列现象中能说明酵母菌既进行有氧呼吸,同
时又进行无氧呼吸的是( )

A.装置一中液滴左移,装置二中液滴不移动
B.装置一中液滴不移动,装置二中液滴右移
C.装置一中液滴左移,装置二中液滴右移
D.装置一中液滴右移,装置二中液滴左移
2.答案 C 装置一中用NaOH溶液吸收CO
2
,整个装置中气压的变化由O
2
变化引起;装置二中
加清水,装置 内的气压变化由CO
2
释放量和O
2
吸收量差值决定。由于酵母菌无氧呼吸产 生CO
2
,
而有氧呼吸吸收O
2
产生等量的CO
2
,若酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,则装置一液滴应
左移,装置二液滴应右移。

、





网络构建

1.一个实质
要语强记

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。
2.两种物质的检测

填充:① 有氧和多种酶 ② 细胞质基质、线
( 1)CO
2
可使澄清的石灰水变混浊,也可使溴
麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。

粒体 ③ CO
2
和H
2
O ④ < br>C
6
H
12
O
6
+6H
2
O+6O
2
无氧和多种酶
⑥ 细胞质基质 ⑦ 酒精和CO
2
或乳酸
⑧ C
6
H
12
O
6
量;C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH+2CO
2
+少量能
2C
3
H
6
O
3
+少量能量
6CO
2
+12H
2
O+能量 ⑤
(2)酒精:在酸性条件下,酒精使橙色的重铬
酸钾溶液呈灰绿色。
3.有氧呼吸的三个阶段
(1)第一阶段:C
6
H
12
O
6
酮酸)+4[H]+少量能量
(2)第二阶段:2C
3
H
4
O
3
(丙酮酸)+6H
2
O
6CO
2
+20[H]+少量能量
(3)第三阶段:24[H]+6O
2
量能量







2C
3
H
4
O
3
(丙
⑨ 温度、O
2
浓度、水分等

12H
2
O+大
A
组

基础题组

题组一

细胞呼吸
1.(2019北京东城普通校联考)下列关于细胞呼吸的叙述,正确的是( )
A.催化葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的酶是有氧呼吸特有的
B.葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的过程中有热能的释放
C.无氧呼吸的终产物是丙酮酸和二氧化碳
D.无氧呼吸的两个阶段都可以产生少量的ATP

1.答案 B 催化葡萄糖转化成丙酮酸和[H]的酶是有氧呼吸和无氧呼吸 共有的,A错误;葡萄糖
转化成丙酮酸和[H]的过程有少量能量的释放,其中一部分能量以热能的形式 散失,B正确;丙酮酸
是有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段的产物,属于中间产物,不是终产物,无氧呼吸的 终产物是乳酸或
酒精和二氧化碳,C错误;无氧呼吸的两个阶段中只有第一阶段释放少量能量,产生少量 的ATP,第
二阶段不产生ATP,D错误。
2.(2019北京丰台高三二模)用乳酸菌发酵制作酸奶的过程中,乳酸菌( )
A.可进行有丝分裂和无丝分裂
B.先进行有氧呼吸后进行无氧呼吸
C.可分解牛奶中的糖类等有机物
D.主要由线粒体提供细胞所需能量
2.答案 C 乳酸菌属于原核生物,其只能通过二分裂方式增殖,A错误;乳酸菌是厌氧菌,只能进
行无氧呼吸, B错误;乳酸菌可分解牛奶中的糖类等有机物,C正确;乳酸菌属于原核生物,其细胞中
不含线粒体,D 错误。
3.(2019北京大兴高三期末检测)细胞有氧呼吸产生的[H]与氧结合形成水,2,4- 二硝基苯酚(DNP)
对该过程没有影响,但能抑制ATP合成。据此推测DNP作用正确的是( )
A.有氧呼吸第一阶段不会产生ATP,该过程不受DNP影响
主要在线粒体基质中发挥作用,因为其形成ATP最多
作用于组织细胞时,线粒体内膜上散失的热能将增加
抑制葡萄糖进入红细胞,进而抑制细胞有氧呼吸过程
3.答案 C 有氧呼吸第一阶段能产生 ATP,A错误;根据题意可知,DNP主要在线粒体内膜中发
挥作用,抑制有氧呼吸第三阶段中ATP 的合成,B错误;根据题意可知,DNP作用于组织细胞时,抑
制线粒体内膜的酶催化形成ATP,结果 使能量以热能形式散失,故线粒体内膜上散失的热能将增
加,C正确;根据题意可知,DNP抑制有氧呼 吸第三阶段ATP的合成,而葡萄糖进入红细胞,不消耗
能量,故DNP对葡萄糖进入红细胞过程无影响 ,D错误。
4.(2019北京大兴高三期末考试)人体细胞无氧呼吸会产生乳酸。研究发现,乳酸不 仅是人体重要
的代谢中间产物和能量载体,还可作为癌细胞的营养来源。下列相关叙述正确的是( )

A.人体无氧呼吸产生乳酸的场所是细胞质基质和线粒体
B.剧烈运动后血液中乳酸增多,但血浆pH的变化不大
C.无氧呼吸时,乳酸是重要的能量载体,细胞不产生ATP
D.癌细胞的能量仅来自乳酸,与正常细胞相比代谢减缓
4.答案 B 人体无氧呼吸产生乳 酸的场所是细胞质基质,A错误;剧烈运动后血液中乳酸增多,
但血浆中的NaHCO
3
等缓冲物质的调节作用使血浆pH依旧保持相对稳定,B正确;无氧呼吸第一
阶段葡萄糖分解产生丙酮 酸、[H]和少量的ATP,C错误;癌细胞与正常细胞相比,细胞代谢更加旺
盛,D错误。

题组二

探究酵母菌的呼吸方式
5.如图中三个装置可用于研究萌发的种子 的呼吸作用的方式及其产物,下列有关分析不正确的是
( )

A.甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量
B.乙装置有色液滴向左移动,说明种子萌发只进行有氧呼吸
C.丙装置可用于探究萌发种子的呼吸作用是否产生CO
2

D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理,且都需要设置对照实验
5.答案 B 甲装置中 含有温度计,可用探究呼吸作用是否产生热量,A正确;乙装置中的NaOH
可以吸收呼吸作用产生的二 氧化碳,则有色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气,因此该装
置可用于探究萌发的种子是否进行有 氧呼吸,但不能说明种子萌发只进行有氧呼吸,B错误;丙装
置中澄清石灰水可检测二氧化碳,因此该装 置可用于探究萌发种子的呼吸作用是否产生CO
2
,C正
确;微生物也会进行呼吸作用 ,所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理,且都需要设置对照实
验,D正确。

6.(2018湖南名校高三入学联考)为探究酵母菌的细胞呼吸,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试管中,加入不同的物质 ,进行了如表的实验。
类别
葡萄糖
丙酮酸
氧气
细胞质基质
①
-
+
+
②
+
-
-

注:“+”表示加入了适量的相关物质,“-”表示未加入相关物质。
下列有关叙述中,不正确的是( )
A.会产生酒精的试管有②⑥
B.会产生CO
2
和H
2
O的试管有③⑤
C.试管①③⑤的实验结果,可以判断酵母菌进行有氧呼吸的场所
D.试管②④⑥的实验结果,可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所
6.答案 C 酵母菌在有 氧条件下进行有氧呼吸,在无氧条件下进行无氧呼吸。有氧呼吸三个阶
段的场所分别为细胞质基质、线粒 体基质、线粒体内膜,无氧呼吸两个阶段都发生在细胞质基质
中。①试管中为细胞质基质提供丙酮酸和氧 气,不能进行呼吸作用,②试管中为细胞质基质提供
葡萄糖,进行了无氧呼吸,能够产生酒精和CO2
,③试管中为线粒体提供丙酮酸和氧气,能够进行有
氧呼吸的第二、三阶段,产生水和C O
2
,④试管中为线粒体提供葡萄糖,不能进行呼吸作用,⑤试管
中有酵母菌、葡萄糖 和氧气,能进行有氧呼吸,产生水和CO
2
,⑥试管中有酵母菌、葡萄糖,能进行
无氧 呼吸,产生酒精和CO
2
。由以上分析可知,会产生酒精的试管有②⑥;会产生CO
2
和H
2
O的试
管有③⑤;根据试管①③⑤的实验结果,不能判断酵母菌进行有 氧呼吸的场所;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。
题组三

细胞呼吸的影响因素及其在生产实践中的应用
线粒体
③
-
+
+
④
+
-
-
酵母菌

⑤
+
-
+
⑥

+

-

-

7.(2019北 京丰台期末)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,吸收矿质离子能力下降
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
7.答案 D 据题干信 息“冬小麦在秋冬受低温袭击时,呼吸速率先升高后降低”可知,冷害初
期呼吸作用增强,释放的能量增 多,有利于抵御寒冷,A正确;持续低温使根细胞呼吸作用减弱,产生
的ATP减少,不利于根部主动运 输吸收矿质离子,B正确;低温时细胞内结合水的比例上升,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淀粉分解为可溶性糖与氧化酶活性
无关,D错误。
8.(2019北 京东城普通校联考)“有氧运动”近年来很流行,是指人体吸入的氧气与需求相等,达到
生理上的平衡状 态。下图示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( )

段为有氧呼吸,bc段为有氧呼吸和无氧呼吸,cd段为无氧呼吸
B.运动强度大于c后,产生大量乳酸,导致血浆pH降低
C.若运动强度长期超过c,会因为乳酸大量积累而使肌肉酸胀乏力
D.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
8.答案 C cd段既有有氧呼吸也有无氧呼吸,A错误。血液中含有许多对对酸碱度起缓冲作用
的物质——缓冲物质 (或称缓冲对),每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成的。
当大量乳酸进入血液后, 由于血浆中缓冲物质的调节作用,血液的酸碱度不会发生很大的变化,从

而维 持在相对稳定的状态,B错误。若运动强度长期超过c,则会因为乳酸大量积累而使肌肉出现
酸胀乏力的 现象,C正确。无氧呼吸过程中有机物中的能量只有一部分被释放出来,大部分能量
储存在不彻底的氧化 产物乳酸中,释放的能量大部分以热能形式散失,其余储存在ATP中,D错误。
9.(2019北京东城普通校联考)关于生物体内能量代谢的叙述,正确的是( )
的水解一般与其他放能反应相联系
B.人体大脑活动所需能量主要来自脂肪的氧化分解
C.小麦叶肉细胞中葡萄糖的合成需要细胞呼吸供能
D.硝化细菌能够利用化学反应释放的能量合成有机物
9.答案 D ATP水解会释放能量 ,一般与吸能反应相联系,A错误;人体大脑活动所需能量主要
来自葡萄糖的氧化分解,B错误;小麦叶 肉细胞合成葡萄糖所需要的能量主要来自光反应产生的
ATP,C错误;硝化细菌为自养型微生物,能够 利用将氨气氧化成亚硝酸盐和硝酸盐过程中释放出
的化学能将CO
2
和水合成糖类,此 过程为化能合成作用,D正确。


B
组

提升题组

一、选择题
1.(2018北京八中期中)研究人员选取体长、 体重一致的斑马鱼随机均分成对照组和训练组,其中
训练组每天进行运动训练(持续不断驱赶斑马鱼游动 ),对照组不进行。训练一段时间后,分别测量
两组斑马鱼在静止时及相同强度运动后的肌肉乳酸含量, 结果如下图。下列叙述正确的是( )

A.乳酸是由丙酮酸在线粒体基质中转化形成的
B.静止时斑马鱼所需ATP主要在细胞质基质生成

C.运动训练可降低无氧呼吸在运动中的供能比例
D.运动训练可降低斑马鱼静止时的无氧呼吸强度
1.答案 C 乳酸是由葡萄糖在细胞质基 质中转化形成的,A错误;静止时斑马鱼所需ATP主要
由有氧呼吸提供,线粒体是有氧呼吸的主要场所 ,B错误;训练组运动后乳酸含量较对照组运动后
乳酸含量低,说明运动训练可降低无氧呼吸在运动中的 供能比例,C正确;训练组静止时乳酸含量
与对照组相同,说明运动训练不影响斑马鱼静止时的无氧呼吸 强度,D错误。
2.(2018北京丰台期末)呼吸作用过程中,线粒体内膜上的质子泵能将NADH (即[H])分解产生的
H
+
转运到膜间隙,使膜间隙中H
+
浓度增 加,大部分H
+
通过结构①回流至线粒体基质,同时驱动
ATP的合成,主要过程如图 所示。下列有关叙述不正确的是( )

A.乳酸菌不可能发生上述过程
B.该过程发生于有氧呼吸第二阶段
C.图中①是具有ATP合成酶活性的通道蛋白
D.H
+
由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输属于协助扩散
2.答案 B 乳 酸菌是原核生物,无线粒体,其异化作用类型为厌氧型,A正确;图示过程为有氧呼
吸的第三阶段,发生 的场所为线粒体内膜,B错误;根据题干及图中信息可知,质子泵可逆浓度梯度
将H
+
转运到线粒体内、外膜之间的间隙中,大部分H
+
可顺浓度梯度通过结构①回流至线粒体基质,同时驱动ATP的合成,因此图中①是具有ATP合成酶活性的通道蛋白,H
+
由膜间 隙向线粒体
基质的跨膜运输属于协助扩散,C、D正确。
3.(2018北京东城二模)研究 表明,线粒体功能异常与衰老的发生和发展密切相关。科研人员研究
中药党参对某种衰老模型小鼠肝细胞 线粒体中酶活性的影响,以此了解其对延缓衰老的作用及机
制,实验结果如表所示。相关分析不合理的是 ( )
组别 a酶活性相对值 b酶活性相对值

正常小鼠组
模型小鼠组
党参提取物低剂量组
党参提取物中剂量组
党参提取物高剂量组
11.76
7.75
7.66
9.81
11.02

52.44

38.57

38.93

43.15

49.63
(注:a酶存在于线粒体基质中,b酶存在于线粒体内膜上,二者均与细胞呼吸相关)
A.细胞呼吸中a酶与b酶催化的反应均需消耗氧气
B.本实验中的正常小鼠组和模型小鼠组均为对照组
C.随着党参提取物剂量的升高,a酶和b酶的活性逐渐增强
D.高剂量党参提取物可通过增强酶活性改善衰老小鼠的线粒体功能
3.答案 A 据“注: a酶存在于线粒体基质中,b酶存在于线粒体内膜上,二者均与细胞呼吸相关”
可知,a酶参与有氧呼吸 的第二阶段,a酶催化的反应不需要消耗氧气;b酶参与有氧呼吸的第三阶
段,b酶催化的反应需要氧气 的参与,A错误。本实验中正常小鼠组和模型小鼠组均为对照组,B正
确。由表格中实验数据可直接推知 C、D选项正确。
4.(2019北京广渠门中学月考)如图为研究温度对酵母菌酒精发酵的影响所制 作的装置。开始时
在洁净的锥形瓶中装满质量分数为2%的葡萄糖溶液,并在其中加入适量的酵母菌。实 验记录小
液滴移动的距离,数据如下表所示(单位:cm)。根据表中数据判断,下列说法错误的是( )

时间
min
1
2
5 ℃
0
0
10 ℃
0.2
1.0
20 ℃
0.4
1.3
35 ℃
0.7
1.6
55 ℃

0

0.1

3
4
5
0.1
0.2
0.3
1.9
3.1
4.0

2.2
3.3
4.4
2.8
4.4
4.4
0.2

0.3

0.4
A.实验开始时应对葡萄糖溶液做煮沸处理
B.随着温度的升高,酵母菌的发酵作用增强
C.三角瓶内的葡萄糖完全被酵母菌利用至少需要大约4分钟
D.酵母菌无氧呼吸产生CO
2
,增大了三角瓶中气体压力,小液滴向左移动
4.答案 B 实验开始前应对葡萄糖溶液做煮沸处理,目的是消灭杂菌,防止其他微生物的呼吸
作用影响实验结果,A正确;温度影响酶的活性,由表格可知,在一定温度范围内,随着温度的升高,
酵母菌的发酵作用增强,但温度过高酶活性降低,酵母菌的发酵作用也降低,B错误;分析表格,35 ℃
时4分钟后小液滴移动距离不再变化,说明此时三角瓶内的葡萄糖被分解完了,C正确;酵母菌无
氧呼 吸产生CO
2
,使瓶内气体压力增大,小液滴会左移,D正确。

二、非选择题
5.(2019北京朝阳上学期期中)如图为有氧呼吸的部分过程示意图。

(1)图示为有氧呼吸过程的第 阶段,通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用, (填“增大”“减少”)该
细胞器的 两侧氢离子浓度差,形成电位差得以合成ATP。

(2)UCP是分布在②上的载体蛋白,UCP基因在酵母菌中过量表达,可 降低酵母菌的②内外电位差,
表明UCP运输的物质及方向是 ,从而使生成ATP的效率 ,能量以热能形式释
放。
(3)肥胖抵抗即吃高脂肪食物而不发生肥胖的现象。科研人员筛 选出高脂饮食肥胖大鼠、高脂饮
食肥胖抵抗大鼠,探究不同饲料饲喂后,检测大鼠UCP基因的mRNA 表达量变化(以峰面积表示
表达量;UCP1基因主要在褐色脂肪组织中表达,UCP2基因主要在白色 脂肪组织中表达,UCP3基
因主要在骨骼肌中表达),结果如图所示。

①据图可 知,高脂饮食肥胖组与基础饮食组相比,高脂饮食肥胖组UCP1~3基因的表达情况
是 。
②由实验结果可知,高能量摄入的条件下,高脂饮食肥胖抵抗组大鼠UCP基因的表达
量 。基于酵母菌中UCP的作用及以上以大鼠为实验材料的研究结果推测,高脂饮食
肥胖抵抗组大鼠在高能 量摄入的条件下,未出现肥胖现象的原因
是 。
(4)以上推测需进一步研究大鼠UCP基因与肥胖抵抗的关系。请提出欲研究的课
题: 。
5.答案 (1)三 增大 ②(或内膜) (2)将H
+
从膜间隙运回线粒体基质 降低
(3)①UCP1基因表达量基本不变,UCP2和UCP3基因的表达量均降低 ②提高 UCP基因的表
达量高,能量以热能形式释放比例增加(ATP生成效率降低),同时增加机体能量消耗
(4)探究提高或降低UCP基因的表达对大鼠肥胖抵抗能力的影响(合理即可)
解析 (1 )分析图示,该过程消耗O
2
、NADH,所以属于有氧呼吸的第三阶段。通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用可将H
+
从线粒体基质运进线粒体膜间隙,从而增大线粒体内膜两侧氢离子浓度差。 (2)依
题意,UCP基因表达过量可以降低内膜内外电位差,判断UCP可将H
+
从 膜间隙运回线粒体基质,

从而使ATP的生成效率降低。(3)分析图示,U CP1基因表达量基本不变,UCP2和UCP3基因的表
达量均降低。分析图示,高能量摄入条件下, 高脂饮食肥胖抵抗组大鼠UCP基因的表达量增加,使
能量以热能形式释放比例增加,而ATP的生成效 率降低,机体能量消耗增加,所以未出现肥胖。(4)
进一步的研究课题可以是探究提高或降低UCP基 因的表达对大鼠肥胖抵抗能力的影响等。
6.(2018北京西城二模)人和哺乳动物体内的脂肪组织 可分为白色脂肪组织(WAT)和褐色脂肪组
织(BAT),二者可以相互转化。WAT的主要功能是将 多余的糖等能源物质以甘油三酯的形式储
存起来。BAT则专门用于分解脂质等以满足额外的热量需求。 研究人员对小鼠BAT代谢进行
了相关研究。
(1)图1是小鼠WAT和BAT细胞结构模式 图。从结构和功能相适应的角度分析,WAT转化为
BAT之后产热效率提高的原
因: 。

图1
(2)雌激素相关受体γ(ERRγ)与BAT代谢密切相关。科研人 员利用无活性DNA片段构建重组
DNA,导入野生型小鼠(WT) 细胞,使其插入ERRγ基因内部,导致ERRγ基因发
生 ,获得ERRγ基因缺陷小鼠(KO)。将两种小鼠同时暴露在4 ℃冷环境中进行实验,结
果如图2。在第 小时KO小鼠全部死亡。结果说明ERRγ与抵抗寒冷关系密切。

图2

(3)检测两种小鼠在4 ℃冷环境中体内BAT和WAT的数量,计算其比值(BATWAT),结果如图3,
由此可推测
。

图3
(4)进一步测定两组小鼠BAT细胞代谢水平,结果如图4。据图可知, KO小鼠和WT小鼠的BAT
细胞氧化分解等量能源物质所产生ATP比值为 。同时利用分子生 物学技术检测发
现,KO小鼠的UCP1基因表达量显著低于WT小鼠,科学家最终将UCP1蛋白定位 在线粒体内膜
上。结合图4结果推测,UCP1蛋白的作用是
。

图4
(5)综上研究可知,ERRγ在相关激素的调节下,通过 过程使小
鼠适应寒冷环境。
6.答案 (1)脂肪滴变多,体积变小,相对面积增大,易于分解产热;线粒体增多,产热增加 (2)受精
卵 基因突变 6 (3)雌激素通过ERRγ蛋白(通过一系列信号传导通路)促进WAT转化为BAT
(4)1.4 减少ATP合成,促进能源物质中的化学能更大比例地转化为热能 (5)促进WAT转化为
BAT,促进UCP1基因的表达,使产热增加

解析 (1)据“WAT的主要功能是将多余的糖等能源物质以甘油三酯的形式储存起来。
B AT则专门用于分解脂质等以满足额外的热量需求。”从结构和功能相适应的角度分析产
热效率提高的原 因:脂肪滴变多,体积变小,相对面积增大,易于分解产热;线粒体增多,产热增加。
(2)基因工程中 将目的基因导入动物细胞,动物的受体细胞通常是受精卵。没有活性的DNA
的插入会导致小鼠体内ER Rγ基因发生基因突变。据图2可知在第6小时时,KO小鼠全部
死亡。(3)图3结果显示:KO组比 WT组小鼠的BATWAT值小,说明KO组小鼠体内WAT
占比较大,据此推测雌激素通过ERRγ蛋 白(通过一系列信号传导通路)促进WAT转化为
BAT。(4)图4结果显示KO小鼠和WT小鼠的B AT细胞氧化分解等量能源物质所产生ATP
-82.5%
比值为
1
=1.4 ;结合图4结果推测,UCP1蛋白的作用是减少ATP合成,促进能源物质中的
1-87.5%
化学能更大比例地转化为热能。(5)综上研究可知,ERRγ在相关激素的调节下,通过促进
WAT 转化为BAT过程使小鼠适应寒冷环境。同时,促进UCP1基因表达。