第15講 細胞呼吸的原理和運用-高考生物一輪復習講義（生物學必修1）（解析版）

第15講細胞呼吸的原理和運用考點一探究酵母菌細胞呼吸的方式1．實驗原理（1）酵母菌的代謝類型：酵母菌是真核(真核/原核)生物，屬于兼性厭氧菌，在有氧和無氧的條件下都能生存。（2）細胞呼吸方式的判斷：在有氧和無氧條件下，細胞呼吸的產物不同，以此來確定酵母菌細胞呼吸的方式。2．實驗裝置（1）圖甲中空氣先通過第一個錐形瓶溶液的目的是清除CO2。（2）圖乙中B瓶先密封放置一段時間后，再連通盛澄清石灰水的錐形瓶的目的是耗盡氧氣。（3）實驗設計需遵循對照原則，此實驗為何不設置對照組？此實驗為對比實驗，對比實驗不設對照組，而是通過有氧和無氧條件下的兩個實驗組相互對照得出實驗結論。（4）實驗所用的葡萄糖溶液為什么需煮沸？煮沸的主要目的是滅菌，排除其他微生物的呼吸作用對實驗結果造成干擾。3．檢測細胞呼吸產物所用試劑與現象檢測產物所用試劑實驗現象二氧化碳澄清的石灰水變混濁溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃酒精(酸性)重鉻酸鉀溶液橙色變成灰綠色4.實驗結論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。(2)在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生大量的二氧化碳和水。(3)在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生酒精，還產生少量的二氧化碳?？键c二有氧呼吸1.有氧呼吸細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。2.主要場所——線粒體（1）序號代表的結構名稱：①外膜；②嵴；③內膜；④線粒體基質。（2）與有氧呼吸有關的酶分布在：②、③、④。（3）線粒體增大膜面積方式：內膜向內腔折疊形成嵴。3.有氧呼吸過程—第一階段第二階段第三階段場所細胞質基質線粒體基質線粒體內膜反應物葡萄糖丙酮酸、水[H]、O2生成物丙酮酸、[H]、ATPCO2、[H]、ATPH2O、ATP能量少量能量少量能量大量能量有氧呼吸各元素去向：。（1）研究元素去向的方法：同位素標記法。（2）產物CO2中的：C來自葡萄糖，O來自葡萄糖和水；（3）產物H2O中的：H來自葡萄糖和水，O來自氧氣。（4）細胞呼吸中[H]和ATP的來源和去路來源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O有氧呼吸：與O2結合生成水ATP有氧呼吸：三個階段都產生用于各項生命活動考點三無氧呼吸1．場所：細胞質基質。2．過程(1)第一階段：與有氧呼吸的第一階段完全相同。(2)第二階段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和CO2，或者轉化成乳酸。(3)無氧呼吸總反應式①酵母菌、多數植物、蘋果：C6H12O6eq\o(──→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。②乳酸菌、骨骼肌、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚：C6H12O6eq\o(──→,\s\up7(酶))2C3H6O3＋少量能量。3．細胞呼吸的意義(1)細胞呼吸能為生命活動提供能量，是ATP的主要來源。(2)細胞呼吸是生命代謝的樞紐。蛋白質、糖類和脂質的代謝，都可以通過細胞呼吸聯系起來。考點四細胞呼吸原理及運用細胞呼吸原理的運用（1）包扎傷口：選用透氣消毒紗布，抑制細菌無氧呼吸。（2）酵母菌釀酒：“先通氣，后密封”目的是：先讓酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖，再無氧呼吸產生酒精。（3）花盆經常松土：促進根部有氧呼吸，吸收無機鹽等。（4）稻田定期排水：抑制無氧呼吸產生酒精，防止酒精中毒，爛根死亡。（5）提倡慢跑：防止劇烈運動，肌細胞無氧呼吸產生乳酸。（6）破傷風桿菌感染傷口：須及時清洗傷口，以防無氧呼吸。2.細胞呼吸方式的判斷（1）消耗O2或產生H2O?存在有氧呼吸。（2）不消耗O2，只產生CO2?只進行無氧呼吸。（3）O2吸收量＝CO2產生量?只進行有氧呼吸。O2吸收量＜CO2產生量?有氧呼吸和無氧呼吸都進行。O2吸收量＞CO2產生量?呼吸底物中存在脂肪。（4）酒精量＝CO2產生量?只進行無氧呼吸。酒精量＜CO2產生量?有氧呼吸和無氧呼吸都進行，多于CO2來自有氧呼吸。考點五影響細胞呼吸的因素分析1.影響細胞呼吸的外界因素分析項目溫度氧氣濃度水分影響原理影響酶活性決定呼吸類型和強度自由水含量較高時呼吸旺盛坐標曲線實踐應用①在零上低溫下貯存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培過程中，增加晝夜溫差以減少有機物的消耗提高產量常利用降低氧的濃度抑制細胞呼吸、減少有機物消耗這一原理來延長蔬菜、水果的保鮮時間貯藏作物種子時，將種子風干，以減弱細胞呼吸，減少有機物的消耗2.植物組織呼吸方式的探究(1)實驗設計欲確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，如圖所示(以發(fā)芽種子為例)：(2)實驗結果預測和結論實驗現象結論裝置一液滴裝置二液滴不動不動只進行產乳酸的無氧呼吸或種子已死亡不動右移只進行產生酒精的無氧呼吸左移右移進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸左移不動只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產乳酸的無氧呼吸【典型真題訓練】一、單選題1．（2022·浙江·高考真題）下列關于細胞呼吸的敘述，錯誤的是（

）A．人體劇烈運動會導致骨骼肌細胞產生較多的乳酸B．制作酸奶過程中乳酸菌可產生大量的丙酮酸和CO2C．梨果肉細胞厭氧呼吸釋放的能量一部分用于合成ATPD．酵母菌的乙醇發(fā)酵過程中通入O2會影響乙醇的生成量【答案】B【詳解】A、劇烈運動時人體可以進行厭氧呼吸，厭氧呼吸的產物是乳酸，故人體劇烈運動時會導致骨骼肌細胞產生較多的乳酸，A正確；B、制作酸奶利用的是乳酸菌厭氧發(fā)酵的原理，乳酸菌厭氧呼吸的產物是乳酸，無二氧化碳產生，B錯誤；C、梨果肉細胞厭氧呼吸第一階段能產生少量能量，該部分能量大部分以熱能的形式散失了，少部分可用于合成ATP，C正確；D、酵母菌乙醇發(fā)酵是利用酵母菌在無氧條件產生乙醇的原理，故發(fā)酵過程中通入氧氣會導致其厭氧呼吸受抑制而影響乙醇的生成量，D正確。2．（2022·廣東·高考真題）種子質量是農業(yè)生產的前提和保障。生產實踐中常用TTC法檢測種子活力，TTC（無色）進入活細胞后可被[H]還原成TTF（紅色）。大豆充分吸脹后，取種胚浸于0.5%TTC溶液中，30℃保溫一段時間后部分種胚出現紅色。下列敘述正確的是（

）A．該反應需要在光下進行B．TTF可在細胞質基質中生成C．TTF生成量與保溫時間無關D．不能用紅色深淺判斷種子活力高低【答案】B【詳解】A、大豆種子充分吸水脹大，此時未形成葉綠體，不能進行光合作用，該反應不需要在光下進行，A錯誤；B、細胞質基質中可通過細胞呼吸第一階段產生[H]，TTF可在細胞質基質中生成，B正確；C、保溫時間較長時，較多的TTC進入活細胞，生成較多的紅色TTF，C錯誤；D、相同時間內，種胚出現的紅色越深，說明種胚代謝越旺盛，據此可判斷種子活力的高低，D錯誤。3．（2021·湖北·高考真題）采摘后的梨常溫下易軟化。果肉中的酚氧化酶與底物接觸發(fā)生氧化反應，逐漸褐變。密封條件下4℃冷藏能延長梨的貯藏期。下列敘述錯誤的是（

）A．常溫下鮮梨含水量大，環(huán)境溫度較高，呼吸代謝旺盛，不耐貯藏B．密封條件下，梨呼吸作用導致O2減少，CO2增多，利于保鮮C．冷藏時，梨細胞的自由水增多，導致各種代謝活動減緩D．低溫抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐變減緩【答案】C【詳解】A、常溫下鮮梨含水量大，環(huán)境溫度較高，呼吸代謝旺盛，細胞消耗的有機物增多，不耐貯藏，A正確；B、密封條件下，梨呼吸作用導致O2減少，CO2增多，抑制呼吸，有氧呼吸減弱，消耗的有機物減少，故利于保鮮，B正確；C、細胞中自由水的含量越多，則細胞代謝越旺盛，C錯誤；D、酶活性的發(fā)揮需要適宜的溫度等條件，結合題意“果肉中的酚氧化酶與底物接觸發(fā)生氧化反應，逐漸褐變，密封條件下4℃冷藏能延長梨的貯藏期”可知，低溫抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐變減緩，D正確。4．（2021·浙江·高考真題）需氧呼吸必須有氧的參加，此過程中氧的作用是（）A．在細胞溶膠中，參與糖酵解過程B．與丙酮酸反應，生成CO2C．進入檸檬酸循環(huán)，形成少量ATPD．電子傳遞鏈中，接受氫和電子生成H2O【答案】D【詳解】A、在細胞溶膠中，需要呼吸第一階段是糖酵解過程，不需要氧參與，A錯誤；

B、需氧呼吸第二階段，需要水與丙酮酸反應，生成CO2，不需要氧參與，B錯誤；C、進入檸檬酸循環(huán)，形成少量ATP，是需要呼吸第二階段，不需要氧參與，C錯誤；

D、電子傳遞的最后一站是氧氣接受氫和電子生成H2O，D正確。5．（2021·湖南·高考真題）下列有關細胞呼吸原理應用的敘述，錯誤的是（

）A．南方稻區(qū)早稻浸種后催芽過程中，常用40℃左右溫水淋種并時常翻種，可以為種子的呼吸作用提供水分、適宜的溫度和氧氣B．農作物種子入庫貯藏時，在無氧和低溫條件下呼吸速率降低，貯藏壽命顯著延長C．油料作物種子播種時宜淺播，原因是萌發(fā)時呼吸作用需要大量氧氣D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以減少水分散失、降低呼吸速率，起到保鮮作用【答案】B【詳解】A、南方稻區(qū)早稻浸種后催芽過程中，“常用40℃左右溫水淋種”可以為種子的呼吸作用提供水分和適宜的溫度，“時常翻種”可以為種子的呼吸作用提供氧氣，A正確；B、種子無氧呼吸會產生酒精，因此，農作物種子入庫儲藏時，應在低氧和零上低溫條件下保存，貯藏壽命會顯著延長，B錯誤；C、油料作物種子種含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物種子萌發(fā)時呼吸作用需要消耗大量氧氣，因此，油料作物種子播種時宜淺播，C正確；D、柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失減少，氧氣濃度降低，從而降低了呼吸速率，低氧、一定濕度是新鮮水果保存的適宜條件，D正確。6．（2021·全國·高考真題）某同學將酵母菌接種在馬鈴薯培養(yǎng)液中進行實驗，不可能得到的結果是（

）A．該菌在有氧條件下能夠繁殖B．該菌在無氧呼吸的過程中無丙酮酸產生C．該菌在無氧條件下能夠產生乙醇D．該菌在有氧和無氧條件下都能產生CO2【答案】B【詳解】A、酵母菌有細胞核，是真菌生物，其代謝類型是異氧兼性厭氧型，與無氧條件相比，在有氧條件下，產生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合題意；BC、酵母菌無氧呼吸在細胞質基質中進行，無氧呼吸第一階段產生丙酮酸、還原性的氫，并釋放少量的能量，第二階段丙酮酸被還原性氫還原成乙醇，并生成二氧化碳，B符合題意，C不符合題意；D、酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都在第二階段生成CO2，D不符合題意。7．（2021·全國·高考真題）植物在生長發(fā)育過程中，需要不斷從環(huán)境中吸收水。下列有關植物體內水的敘述，錯誤的是（

）A．根系吸收的水有利于植物保持固有姿態(tài)B．結合水是植物細胞結構的重要組成成分C．細胞的有氧呼吸過程不消耗水但能產生水D．自由水和結合水比值的改變會影響細胞的代謝活動【答案】C【詳解】A、水是植物細胞液的主要成分，細胞液主要存在于液泡中，充盈的液泡使植物細胞保持堅挺，故根系吸收的水有利于植物保持固有姿態(tài)，A正確；B、結合水與細胞內其他物質相結合，是植物細胞結構的重要組成成分，B正確；C、細胞的有氧呼吸第二階段消耗水，第三階段產生水，C錯誤；D、自由水參與細胞代謝活動，故自由水和結合水比值的改變會影響細胞的代謝活動，自由水與結合水比值越高，細胞代謝越旺盛，反之亦然，D正確。8．（2021·河北·高考真題）人體成熟紅細胞能夠運輸O2和CO2，其部分結構和功能如圖，①~⑤表示相關過程。下列敘述錯誤的是（

）A．血液流經肌肉組織時，氣體A和B分別是CO2和O2B．①和②是自由擴散，④和⑤是協助擴散C．成熟紅細胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP，為③提供能量D．成熟紅細胞表面的糖蛋白處于不斷流動和更新中【答案】D【詳解】A、根據題意可知，紅細胞能運輸O2和CO2，肌肉細胞進行有氧呼吸時，消耗O2，產生CO2，可以判斷氣體A和B分別是CO2和O2，A正確；B、①和②表示氣體進出紅細胞，一般氣體等小分子進出細胞的方式為自由擴散，④是載體蛋白運輸葡萄糖進入紅細胞，順濃度梯度，不需要消耗能量，為協助擴散，⑤是H2O通過水通道蛋白進入紅細胞，屬于協助擴散，B正確；C、③為紅細胞通過消耗能量主動吸收K+排出Na+，成熟紅細胞沒有線粒體，不能進行有氧呼吸，只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP，為③提供能量，C正確；D、成熟紅細胞沒有核糖體，不能再合成新的蛋白質，細胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于細胞膜的外表面，由于細胞膜具有流動性，其表面的糖蛋白處于不斷流動中，D錯誤。9．（2021·廣東·高考真題）秸稈的纖維素經酶水解后可作為生產生物燃料乙醇的原料。生物興趣小組利用自制的纖維素水解液（含5%葡萄糖）培養(yǎng)酵母菌并探究其細胞呼吸（如圖）。下列敘述正確的是（

）A．培養(yǎng)開始時向甲瓶中加入重鉻酸鉀以便檢測乙醇生成B．乙瓶的溶液由藍色變成紅色，表明酵母菌已產生了CO2C．用甲基綠溶液染色后可觀察到酵母菌中線粒體的分布D．實驗中增加甲瓶的酵母菌數量不能提高乙醇最大產量【答案】D【詳解】A、檢測乙醇的生成，應取甲瓶中的濾液2mL注入到試管中，再向試管中加入0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液，使它們混合均勻，觀察試管中溶液顏色的變化，A錯誤；B、CO2可以使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃，因此乙瓶的溶液不會變成紅色，B錯誤；C、健那綠染液是專一性染線粒體的活細胞染料，可使活細胞中的線粒體呈現藍綠色，而細胞質接近無色，因此用健那綠染液染色后可觀察到酵母菌中線粒體的分布，C錯誤；D、乙醇最大產量與甲瓶中葡萄糖的量有關，因甲瓶中葡萄糖的量是一定，因此實驗中增加甲瓶的醇母菌數量不能提高乙醇最大產量，D正確。10．（2021·浙江·高考真題）下圖為植物細胞質膜中H+-ATP酶將細胞質中的H+轉運到膜外的示意圖。下列敘述正確的是（）A．H+轉運過程中H+-ATP酶不發(fā)生形變B．該轉運可使膜兩側H+維持一定的濃度差C．抑制細胞呼吸不影響H+的轉運速率D．線粒體內膜上的電子傳遞鏈也會發(fā)生圖示過程【答案】B【詳解】A、主動轉運過程中H+-ATP酶作為載體蛋白，會發(fā)生形變，協助物質運輸，A錯誤；B、該轉運方式為主動轉運，主動轉運的結果是使膜兩側H+維持一定的濃度差，B正確；C、H+的轉運方式主動轉運，需要載體蛋白的協助，同時需要能量，抑制細胞呼吸會影響細胞的能量供應，進而影響H+的轉運速率，C錯誤；D、圖示過程是消耗ATP的過程，而線粒體內膜的電子傳遞鏈最終會生成ATP，不會發(fā)生圖示過程，D錯誤。11．（2020·北京·高考真題）在口腔上皮細胞中，大量合成ATP的細胞器是（

）A．溶酶體 B．線粒體 C．內質網 D．高爾基體【答案】B【詳解】A、溶酶體的作用是分解衰老損傷的細胞器，吞噬并殺死侵入細胞的病毒和病菌，A錯誤；B、線粒體中可進行有氧呼吸作用的二三階段，釋放大量能量，合成大量ATP，B正確；C、內質網是蛋白質的加工車間和脂質的合成車間，C錯誤；D、高爾基體加工、分類和包裝由內質網發(fā)送來的蛋白質，D錯誤。12．（2020·浙江·高考真題）下列關于細胞的需氧呼吸與厭氧呼吸的敘述，正確的是（

）A．細胞的厭氧呼吸產生的ATP比需氧呼吸的多B．細胞的厭氧呼吸在細胞溶膠和線粒體嵴上進行C．細胞的需氧呼吸與厭氧呼吸過程中都會產生丙酮酸D．若適當提高蘋果果實貯藏環(huán)境中的O2濃度會增加酒精的生成量【答案】C【詳解】A、需氧呼吸是有機物徹底氧化分解的過程，貯存在有機物中的能量全部釋放出來，產生大量ATP，而厭氧呼吸的產物乳酸或乙醇中還儲存著能量，產生的ATP少得多，A錯誤；B、細胞的厭氧呼吸在細胞溶膠中進行，B錯誤；C、細胞的需氧呼吸和厭氧呼吸的第一階段都是糖酵解過程，將1個葡萄糖分子轉變?yōu)?個丙酮酸分子，C正確；D、若適當提高蘋果果實貯藏環(huán)境中的O2濃度，會抑制細胞的厭氧呼吸，酒精的生成量減少，D錯誤。13．（2020·山東·高考真題）癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP，這種現象稱為“瓦堡效應”。下列說法錯誤的是（

）A．“瓦堡效應”導致癌細胞需要大量吸收葡萄糖B．癌細胞中丙酮酸轉化為乳酸的過程會生成少量ATPC．癌細胞呼吸作用過程中丙酮酸主要在細胞質基質中被利用D．消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產生的NADH比正常細胞少【答案】B【詳解】A、由于葡萄糖無氧呼吸時只能釋放少量的能量，故“瓦堡效應”導致癌細胞需要吸收大量的葡萄糖來為生命活動供能，A正確；B、無氧呼吸只在第一階段產生少量ATP，癌細胞中進行無氧呼吸時，第二階段由丙酮酸轉化為乳酸的過程不會生成ATP，B錯誤；C、由題干信息和分析可知，癌細胞主要進行無氧呼吸，故丙酮酸主要在細胞質基質中被利用，C正確；D、由分析可知，無氧呼吸只有第一階段產生少量的NADH，而有氧呼吸的第一階段和第二階段都能產生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產生的NADH比正常細胞少，D正確。二、解答題14．（2022·全國·高考真題）農業(yè)生產中，農作物生長所需的氮素可以的形式由根系從土壤中吸收。一定時間內