生物必修1《分子与细胞》第三节 细胞呼吸——能量的转化和利用第二课时课时作业

第二课时　探究酵母菌的呼吸方式、细胞呼吸产生能量的利用

基础过关练

题组一　探究酵母菌的呼吸方式

1.探究酵母菌的呼吸方式的实验中,自变量是 (　　)

A.是否有氧气条件　　　　　　　B.温度

C.是否有酒精产生　　　　　　　D.是否有CO2产生

2.(2021江苏无锡高一期末改编)如图是探究酵母菌细胞呼吸产物的实验装置,下列相关叙述不正确的是(　　)

A.酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料,其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物

B.乙瓶中加入的液体是澄清石灰水

C.该实验结果说明酵母菌呼吸能产生酒精

D.应使甲瓶封口放置一段时间后再连接乙瓶

3.(2021江苏南通如皋中学月考)如图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置,下列有关叙述错误的是(　　)

甲

乙

A.甲装置试管中有酒精产生

B.甲装置中澄清石灰水不会变混浊

C.乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2

D.根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸

4.(2021江苏淮安涟水一中月考)如图是酵母菌呼吸作用实验示意图,下列相关叙述正确的是              (　　)

A.条件X下,ATP的产生只发生在葡萄糖→丙酮酸的过程中

B.条件Y下,葡萄糖在线粒体中被分解,并产生CO2和H2O

C.试剂甲为溴麝香草酚蓝溶液,与酒精反应产生的现象是溶液变成绿色

D.物质a产生的场所仅为线粒体基质

5.某生物兴趣小组欲探究酵母菌细胞的呼吸方式,请完成如下相关实验及其分析:

(1)材料用具:略。

(2)实验步骤:

图1                                                         图2

①如图1,将锥形瓶用注射器反复抽取空气后,夹上弹簧夹备用。

②如图2,吸取25 mL酵母菌培养液,再吸入25 mL锥形瓶中的空气,夹上弹簧夹,编号为A组;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,夹上弹簧夹,编号为B组。 

③将A、B两组装置置于25 ℃的环境中,观测注射器内气体体积的变化。一定时间后,在A组气体体积变化前停止培养。

④从A、B两组中各取2 mL酵母菌培养液,分别注入两支洁净的试管中,编号甲、乙。向两试管中分别滴加0.5 mL　　　　溶液,并轻轻振荡,使它们混合均匀,观察颜色变化:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。然后再分别用溴麝香草酚蓝溶液对两组注射器内气体进行检测,A、B组均由蓝色变为黄绿色。 

(3)实验分析:

①上述实验步骤①中反复抽取空气的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②上述实验步骤③中为何在A组气体体积变化前停止培养?　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)实验结论:酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸。

题组二　细胞呼吸产生能量的利用

6.“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,坐看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这情景交融的诗句。萤火虫发光的相关化学变化如图所示,下列有关叙述错误的是              (　　)

A.催化荧光素氧化反应的酶与催化ATP水解的酶不是同一种酶

B.萤火虫腹部后端(发光器官)细胞内含有大量的ATP,以保证其正常发光

C.萤火虫发光的过程实现了ATP中的化学能向光能的转化

D.荧光素发荧光过程伴随着ATP的水解

7.细胞呼吸释放大量能量以维持生物体的生命活动,下列关于能量利用的叙述,不正确的是 (　　)

A.糖类是细胞中的主要能源物质,ATP是细胞中的直接能源物质

B.ATP中的化学能可转化为机械能、电能、光能等

C.细胞呼吸释放的能量大部分储存在ATP中供给各种生命活动

D.主动运输、细胞的分裂和生长等都伴随ATP水解放能的过程

能力提升练

题组　综合分析探究酵母菌呼吸方式相关实验

1.(2021江苏苏州新草桥中学月考,)在“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验中,若酵母菌全部以葡萄糖为呼吸底物,则下列推论中成立的是              (　　)

A.若测得O2的吸收量等于CO2的释放量,则说明有氧呼吸与无氧呼吸相等

B.若测得细胞呼吸过程中没有产生水,则培养液中会有酒精或乳酸的积累

C.若用溴麝香草酚蓝溶液检测,则无氧、有氧条件下均会看到颜色变化是由绿变蓝再变黄

D.若测得CO2释放量与O2吸收量的比值大于4/3,则说明无氧呼吸消耗的葡萄糖多

2.(2021江苏扬州二中高一学情调研,)如图是某同学设计的“探究酵母菌的呼吸方式”实验装置图,1、2、3、4号试管加入适量水后再滴加2滴溴麝香草酚蓝溶液,用来鉴定CO2对此实验的结果、分析与评价不正确的是              (　　)

A.1号试管与3号试管相比,出现黄绿色的时间要短

B.应在甲试管中加1 mL液体石蜡,制造无氧环境

C.为了适当简化装置,可以将图中的2号或4号试管除去

D.丙试管与乙试管相连,其作用是为乙试管提供充足的氧气

3.(2020江苏徐州期中,)某生物兴趣小组利用图1、图2装置研究酵母菌的细胞呼吸。下列相关叙述错误的是              (　　)

图1

图2

A.图1所示的实验装置可用于验证酵母菌通过无氧呼吸释放热能

B.应设置一组实验与图2形成对照,以排除外界环境因素的干扰

C.如果图2中着色液左移,对照组未移动,可以验证酵母菌能进行有氧呼吸

D.如果将图2中的NaOH溶液换成清水,可以验证酵母菌只能进行无氧呼吸

4.(2021江苏南通如东高级中学高一调研,)把盛有酵母菌和葡萄糖混合液的装置(如图所示)置于适宜温度下,一段时间后,经检测,装置中葡萄糖减少了a mol,气体的体积总量增加了b mol。以下关于酵母菌细胞呼吸的分析,不正确的是              (　　)

A.无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.5b mol

B.有氧呼吸产生的CO2量为(6a-b) mol

C.细胞呼吸产生的CO2量为(6a-2b) mol

D.细胞呼吸消耗的O2量为(6a-3b) mol

5.(多选)(2021江苏淮安淮阴中学月考,)有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的物质的量如图所示。据图中信息推断,正确的是              (　　)

A.当O2浓度为a时,酵母菌不进行有氧呼吸,只进行无氧呼吸

B.当O2浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程有所不同

C.当O2浓度为c时,有的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸

D.在a、b、c、d不同O2浓度下,细胞都能产生[H]和ATP

6.(2020江苏苏州五校联考,)某生物实验小组为探究酵母菌呼吸的有关问题,设计如下实验装置。实验中,先向气球中加入10 mL含酵母菌的培养液,后向气球中注入一定量的氧气,扎紧气球,置于装有30 ℃温水的烧杯中,用重物拴住,再将整个装置置于30 ℃的恒温水浴中。试回答:

(1)为了消除各种环境因素的变化带来的实验误差,应设计一对照实验,对照实验装置与上述装置相比,不同之处是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)实验开始后,一段时间内烧杯中液面没有发生变化,最可能的原因是　　　　　　　　。如果一段时间后液面发生变化,则变化情况是　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)若用该装置探究酵母菌无氧呼吸的适宜温度,应作两处调整,分别是:①　                                 ; 

②　                                                                                                                       。 

答案全解全析

基础过关练

1.A　酵母菌是兼性厌氧菌,在有氧条件下进行有氧呼吸,产生CO2和水,在无氧条件下进行无氧呼吸,产生CO2和酒精。探究酵母菌的呼吸方式的实验中,自变量是氧气的有无,因变量是呼吸产物。

2.C　酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料,其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物,A正确;乙瓶中加入的液体是澄清石灰水,B正确;乙瓶实验结果说明酵母菌无氧呼吸时产生二氧化碳,但不能说明产生了酒精,C错误;探究酵母菌的无氧呼吸时,甲瓶应先密封培养一段时间,目的是消耗瓶中的氧气,然后再连接乙瓶,D正确。

3.B　装置甲探究的是酵母菌的无氧呼吸,会产生酒精和二氧化碳,故甲装置试管中有酒精产生,澄清石灰水会变混浊,A正确,B错误;乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2,C正确;由于有氧呼吸产生的二氧化碳更多,石灰水变得更混浊,故根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸,D正确。

4.A　条件X为无氧条件,无氧呼吸只在第一阶段产生ATP,A正确;葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸,在有氧条件下,丙酮酸进入线粒体进行分解,B错误;溴麝香草酚蓝溶液用于检测CO2,而试剂甲是重铬酸钾溶液,在酸性条件下,与酒精发生反应生成绿色的硫酸铬,C错误;物质a为CO2,其产生场所有细胞质基质和线粒体基质,D错误。

5.答案　(2)用另一注射器吸取25 mL酵母菌培养液　酸性重铬酸钾　甲组不变色、乙组变绿色　(3)去除锥形瓶内空气中的CO2　防止A组酵母菌进行无氧呼吸

解析　酵母菌为兼性厌氧生物,在有氧条件下进行有氧呼吸,产生二氧化碳和水,在无氧条件下进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳。图1中氢氧化钠溶液可吸收空气中的二氧化碳。酒精可用酸性的重铬酸钾溶液进行检测,二氧化碳可用溴麝香草酚蓝溶液进行检测。(2)②探究酵母菌的呼吸方式,应进行有氧和无氧条件下的对比,A组酵母菌提供有氧条件,B组应提供无氧条件,用另一注射器吸取25 mL酵母菌培养液即可。④检测酵母菌细胞呼吸是否产生酒精,可向甲、乙两试管中分别滴加0.5 mL酸性的重铬酸钾溶液,并轻轻振荡,使它们混合均匀,观察颜色变化。(3)①图1中氢氧化钠溶液可吸收空气中的二氧化碳,反复抽取空气的目的是去除锥形瓶内空气中的CO2,以保证A组吸取气体时,吸取的气体主要是O2;②A组中含有氧气,其中酵母菌进行的是有氧呼吸,反应前后气体体积不变,无氧呼吸会产生二氧化碳,气体体积会增加,因此实验步骤③中在A组气体体积变化前停止培养的目的是防止A组酵母菌进行无氧呼吸。

6.B　荧光素酶催化荧光素氧化反应,ATP水解酶催化ATP水解,两种酶不同,A正确;细胞中的ATP含量很少,但ADP和ATP的转化非常迅速并处于动态平衡之中,B错误;题图中荧光产生的过程体现了ATP中活跃的化学能转变为光能,C正确;荧光素与氧气发生化学反应的过程需要ATP水解提供能量,D正确。

7.C　细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失,一部分主要储存在ATP中供给生物体的各项生命活动。

能力提升练

1.D　酵母菌有氧呼吸过程中产生的二氧化碳与释放的氧气相等,无氧呼吸不吸收氧气,但释放二氧化碳,因此若测得O2的吸收量等于CO2的释放量,则说明细胞只进行有氧呼吸,A错误;若测得细胞呼吸过程中没有产生水,则说明酵母菌细胞只进行无氧呼吸,培养液中会有酒精的积累,没有乳酸的积累,B错误;由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2,所以若用溴麝香草酚蓝溶液检测,则无氧、有氧条件下均会看到颜色变化是由蓝色变成黄绿色,C错误;有氧呼吸分解1 mol葡萄糖会消耗6 mol氧气,同时产生6 mol二氧化碳,无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖会产生2 mol二氧化碳,若两种呼吸方式消耗等量的葡萄糖时,CO2释放量与O2吸收量的比值为(6+2)÷6=4/3,若测得CO2释放量与O2吸收量的比值大于4/3,则说明无氧呼吸消耗的葡萄糖多,D正确。

2.A　酵母菌有氧呼吸释放的二氧化碳要比无氧呼吸释放的二氧化碳多,故1号试管比3号试管出现黄绿色的时间要长,A错误;甲试管中加1 mL液体石蜡可以制造无氧环境,有利于酵母菌进行无氧呼吸,B正确;图中的2号和4号试管均起对照作用,两者可以除去一个,C正确;丙试管中过氧化氢分解产生氧气,可以为乙试管提供充足的氧气,有利于酵母菌进行有氧呼吸,D正确。

3.D　图1实验装置中含有温度计,可用于测定酵母菌的呼吸过程是否释放热能,由于图1中保温桶上用的棉花塞,因此测定的是有氧呼吸过程释放热能的问题,若利用该装置验证酵母菌无氧呼吸释放热能,只需换一个瓶塞或在培养液表面加油层,A正确;分析图2实验装置,烧杯内的NaOH溶液能吸收呼吸作用产生的二氧化碳,所以装置测量的是呼吸作用消耗的氧气量,为排除外界环境因素的干扰,应设置一组实验与图2形成对照,如果图2中着色液左移,对照组未移动,说明酵母菌进行有氧呼吸,B、C正确;如果将图2中的NaOH溶液换成清水,则可通过酵母菌细胞呼吸吸收O2和释放CO2的体积差来判断其呼吸的类型,D错误。

4.B　图示装置测量的气体变化量是呼吸作用消耗O2和产生CO2的差值,酵母菌有氧呼吸分解1 mol葡萄糖需消耗6 mol O2,生成6 mol CO2,气体的生成量和消耗量相等;酵母菌无氧呼吸分解1 mol葡萄糖不消耗O2,生成2 mol CO2。气体的体积总量增加b mol,则无氧呼吸产生的CO2量为b mol,说明无氧呼吸消耗葡萄糖量为0.5b mol,A正确;装置中的葡萄糖减少了a mol,则有氧呼吸消耗的O2量=(a-0.5b)×6=(6a-3b) mol,有氧呼吸产生的CO2量为(6a-3b) mol,B错误,D正确;呼吸作用产生的CO2量=6a-3b+b=(6a-2b) mol,C正确。

5.ABD　酵母菌是兼性厌氧菌。可以进行有氧呼吸产生二氧化碳和水,也可以进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。当O2浓度为a时,产生的酒精和CO2的比值为1∶1,此时酵母菌不进行有氧呼吸,只进行无氧呼吸,A正确。当O2浓度为b时,产生的酒精和CO2的比值小于1,说明酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸同时进行;当O2浓度为d时,没有酒精产生,说明酵母菌只进行有氧呼吸,因此当O2浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的过程有所不同,B正确。当O2浓度为c时,产生的酒精为6 mol,此时无氧呼吸消耗的葡萄糖为3 mol;有氧呼吸释放的CO2为15-6=9(mol),有氧呼吸消耗的葡萄糖为1.5 mol,所以当O2浓度为c时,有2/3的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸,C错误;酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都会产生[H]和ATP,D正确。

6.答案　(1)将气球中的含酵母菌的培养液换成等量的不含酵母菌的培养液　(2)酵母菌只进行了有氧呼吸　上升　酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳,气球膨胀　(3)①气球中不注入氧气　②取若干相同装置,并分别置于不同温度的恒温水浴锅中

解析　(1)环境因素如温度、压强的变化也可能导致实验误差,应设计一对照实验,对照实验装置与题述装置相比,将气球中的酵母菌培养液换成不含酵母菌的培养液,观察烧杯中液面变化量。(2)实验开始的一段时间内,酵母菌只进行有氧呼吸,吸收的氧气与释放的二氧化碳体积相等,烧杯内液面没有发生变化;随着氧气消耗,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,气球膨胀,液面上升。(3)若用题述实验装置探究酵母菌无氧呼吸的适宜温度,酵母菌进行无氧呼吸,不能向气球中注入氧气;实验自变量是不同的温度,在不同的温度下酵母菌无氧呼吸生成的二氧化碳体积不同,因此,反应因变量可通过烧杯中液面上升量表示。