【高考精细化复习】高考生物（必修1）一轮复习-第15讲《细胞呼吸的原理和运用》讲义（全国通用）

         第15讲  细胞呼吸的原理和运用

考点一  探究酵母菌细胞呼吸的方式

1．实验原理

（1）酵母菌的代谢类型：酵母菌是  真核  (真核/原核)生物，属于  兼性厌氧  菌，在 有氧 和 无氧 的条件下都能生存。

（2）细胞呼吸方式的判断：在有氧和无氧条件下，细胞呼吸的产物 不同 ，以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。

2．实验装置

（1）图甲中空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是 清除CO2 。

（2）图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是 耗尽氧气。

（3）实验设计需遵循对照原则，此实验为何不设置对照组？此实验为对比实验，对比实验不设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对照得出实验结论。

（4）实验所用的葡萄糖溶液为什么需煮沸？煮沸的主要目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。

3．检测细胞呼吸产物所用试剂与现象

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，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 二氧化碳 和 水 。

(3)在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 酒精 ，还产生少量的 二氧化碳 。

考点二  有氧呼吸

1. 有氧呼吸

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.主要场所——线粒体

（1）序号代表的结构名称：

① 外膜 ；② 嵴 ；③ 内膜 ；④ 线粒体基质 。

（2）与有氧呼吸有关的酶分布在：②、③、④。

（3）线粒体增大膜面积方式：   内膜向内腔折叠形成嵴  。

3.有氧呼吸过程

4. 有氧呼吸各元素去向： 

                                              。

（1）研究元素去向的方法：  同位素标记法  。

（2）产物CO2中的：C来自  葡萄糖  ，O来自  葡萄糖  和   水   ；

（3）产物H2O中的：H来自  葡萄糖  和    水    ，O来自   氧气  。

（4）细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路

考点三  无氧呼吸

1．场所： 细胞质基质 。

2．过程

(1)第一阶段：与 有氧呼吸 的第一阶段完全相同。

(2)第二阶段： 丙酮酸 在不同酶的催化作用下，分解成 酒精和CO2 ，或者转化成 乳酸 。

(3)无氧呼吸总反应式

①酵母菌、多数植物、苹果：  C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量  。

②乳酸菌、骨骼肌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。

3．细胞呼吸的意义

(1)细胞呼吸能为生命活动 提供能量 ，是ATP的主要来源。

(2)细胞呼吸是生命代谢的枢纽。 蛋白质、糖类和脂质 的代谢，都可以通过细胞呼吸联系起来。

考点四  细胞呼吸原理及运用

1.     细胞呼吸原理的运用

（1）包扎伤口：选用透气消毒纱布，抑制细菌  无氧呼吸 。

（2）酵母菌酿酒：“先通气，后密封”目的是：  先让酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，  再无氧呼吸产生酒精。

（3）花盆经常松土：促进根部  有氧呼吸  ，吸收无机盐等。

（4）稻田定期排水：抑制  无氧呼吸产生酒精  ，防止酒精中毒，烂根死亡。

（5）提倡慢跑：防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生  乳酸 。

（6）破伤风杆菌感染伤口：须及时清洗伤口，以防  无氧呼吸   。

2. 细胞呼吸方式的判断

（1）消耗O2或产生H2O⇒存在  有氧  呼吸。

（2）不消耗O2，只产生CO2⇒只进行  无氧  呼吸。

（3）O2吸收量＝CO2产生量⇒只进行  有氧  呼吸。

     O2吸收量＜CO2产生量⇒有氧呼吸和无氧呼吸都进行 。

     O2吸收量＞CO2产生量⇒呼吸底物中存在  脂肪  。

（4）酒精量＝CO2产生量⇒只进行  无氧  呼吸。

     酒精量＜CO2产生量⇒   有氧呼吸和无氧呼吸都进行，多于CO2来自有氧呼吸 。

考点五  影响细胞呼吸的因素分析

1.影响细胞呼吸的外界因素分析

2.植物组织呼吸方式的探究

(1)实验设计

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)：

(2)实验结果预测和结论

【典型真题训练】

一、单选题

1．（2022·浙江·高考真题）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（       ）

A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸

B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2

C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP

D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量

【答案】B

【详解】

A、 剧烈运动时人体可以进行厌氧呼吸，厌氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸，A正确；

B、 制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理，乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸，无二氧化碳产生，B错误；

C、 梨果肉细胞厌氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用于合成ATP，C正确；

D、 酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件产生乙醇的原理，故发酵过程中通入氧气会导致其厌氧呼吸受抑制而影响乙醇的生成量，D正确。

2．（2022·广东·高考真题）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

【详解】

A、大豆种子充分吸水胀大，此时未形成叶绿体，不能进行光合作用，该反应不需要在光下进行，A错误；

B、细胞质基质中可通过细胞呼吸第一阶段产生[H]，TTF可在细胞质基质中生成，B正确；

C、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；

D、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·湖北·高考真题）采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是（     ）

A．常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏

B．密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜

C．冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓

D．低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓

【答案】C

【详解】

A、常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物增多，不耐贮藏，A正确；

B、密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，抑制呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜，B正确；

C、细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误；

D、酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，结合题意“果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变，密封条件下4℃冷藏能延长梨的贮藏期”可知，低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓，D正确。

4．（2021·浙江·高考真题）需氧呼吸必须有氧的参加，此过程中氧的作用是（　　）

A．在细胞溶胶中，参与糖酵解过程

B．与丙酮酸反应，生成 CO2

C．进入柠檬酸循环，形成少量 ATP

D．电子传递链中，接受氢和电子生成H2O

【答案】D

【详解】

A、在细胞溶胶中，需要呼吸第一阶段是糖酵解过程，不需要氧参与，A错误；                 

B、需氧呼吸第二阶段，需要水与丙酮酸反应，生成 CO2，不需要氧参与，B错误；

C、进入柠檬酸循环，形成少量 ATP ，是需要呼吸第二阶段，不需要氧参与，C错误；             

D、电子传递的最后一站是氧气接受氢和电子生成H2O ，D正确。

5．（2021·湖南·高考真题）下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是（       ）

A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气

B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长

C．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

D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用

【答案】B

【详解】

A、南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；

B、种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库储藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B错误；

C、油料作物种子种含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；

D、柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。

6．（2021·全国·高考真题）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

【详解】

A、酵母菌有细胞核，是真菌生物，其代谢类型是异氧兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合题意；

BC、酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还原性的氢，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇，并生成二氧化碳，B符合题意，C不符合题意；

D、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D不符合题意。

7．（2021·全国·高考真题）植物在生长发育过程中，需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述，错误的是（       ）

A．根系吸收的水有利于植物保持固有姿态

B．结合水是植物细胞结构的重要组成成分

C．细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水

D．自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动

【答案】C

【详解】

A、水是植物细胞液的主要成分，细胞液主要存在于液泡中，充盈的液泡使植物细胞保持坚挺，故根系吸收的水有利于植物保持固有姿态，A正确；

B、结合水与细胞内其他物质相结合，是植物细胞结构的重要组成成分，B正确；

C、细胞的有氧呼吸第二阶段消耗水，第三阶段产生水，C错误；

D、自由水参与细胞代谢活动，故自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动，自由水与结合水比值越高，细胞代谢越旺盛，反之亦然，D正确。

8．（2021·河北·高考真题）人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是（       ）

A．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2

B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散

C．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量

D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中

【答案】D

【详解】

A、根据题意可知，红细胞能运输O2和CO2，肌肉细胞进行有氧呼吸时，消耗O2，产生CO2，可以判断气体A和B分别是CO2和O2，A正确；

B、①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散，④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞，顺浓度梯度，不需要消耗能量，为协助扩散，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞，属于协助扩散，B正确；

C、③为红细胞通过消耗能量主动吸收K+排出Na+，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量，C正确；

D、成熟红细胞没有核糖体，不能再合成新的蛋白质，细胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于细胞膜的外表面，由于细胞膜具有流动性，其表面的糖蛋白处于不断流动中，D错误。

9．（2021·广东·高考真题）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（如图）。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．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布

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

【详解】

A、检测乙醇的生成，应取甲瓶中的滤液2mL注入到试管中，再向试管中加入0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；

B、CO2可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B错误；

C、健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C错误；

D、乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量是一定，因此实验中增加甲瓶的醇母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。

10．（2021·浙江·高考真题）下图为植物细胞质膜中H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是（　　）

A．H+转运过程中H+-ATP酶不发生形变

B．该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差

C．抑制细胞呼吸不影响H+的转运速率

D．线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程

【答案】B

【详解】

A、主动转运过程中H+-ATP酶作为载体蛋白，会发生形变，协助物质运输，A错误；

B、该转运方式为主动转运，主动转运的结果是使膜两侧H+维持一定的浓度差，B正确；

C、H+的转运方式主动转运，需要载体蛋白的协助，同时需要能量，抑制细胞呼吸会影响细胞的能量供应，进而影响H+的转运速率，C错误；

D、图示过程是消耗ATP的过程，而线粒体内膜的电子传递链最终会生成ATP，不会发生图示过程，D错误。

11．（2020·北京·高考真题）在口腔上皮细胞中，大量合成ATP的细胞器是（       ）

A．溶酶体 B．线粒体 C．内质网 D．高尔基体

【答案】B

【详解】

A、溶酶体的作用是分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒和病菌，A错误；

B、线粒体中可进行有氧呼吸作用的二三阶段，释放大量能量，合成大量ATP，B正确；

C、内质网是蛋白质的加工车间和脂质的合成车间，C错误；

D、高尔基体加工、分类和包装由内质网发送来的蛋白质，D错误。

12．（2020·浙江·高考真题）下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述，正确的是（      ）

A．细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多

B．细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行

C．细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸

D．若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量

【答案】C

【详解】

A、需氧呼吸是有机物彻底氧化分解的过程，贮存在有机物中的能量全部释放出来，产生大量ATP，而厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中还储存着能量，产生的ATP少得多，A错误；

B、细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶中进行，B错误；

C、细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段都是糖酵解过程，将1个葡萄糖分子转变为2个丙酮酸分子，C正确；

D、若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度，会抑制细胞的厌氧呼吸，酒精的生成量减少，D错误。

13．（2020·山东·高考真题）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

【详解】

A、由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确；

B、无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞中进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误；

C、由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利用，C正确；

D、由分析可知，无氧呼吸只有第一阶段产生少量的NADH，而有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都能产生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。

二、解答题

14．（2022·全国·高考真题）农业生产中，农作物生长所需的氮素可以的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。

(1)由图可判断进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是______。

(2)O2浓度大于a时作物乙吸收速率不再增加，推测其原因是______。

(3)作物甲和作物乙各自在最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是______。

(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物对的吸收利用，可以采取的措施是___。

【答案】

(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a点，根细胞对的吸收速率与O2浓度呈正相关

(2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和

(3)甲的最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多

(4)定期松土

【解析】

根据物质运输的方向以及运输过程中是否需要能量，将物质跨膜运输分为被动运输和主动运输，其中主动运输为逆浓度方向运输，需要载体蛋白和能量的供应。曲线图分析，当氧气浓度小于a时，影响根细胞吸收NO3－的因素是能量，当氧气浓度大于a时，影响根细胞吸收NO3－的因素是载体蛋白的数量。

(1)主动运输是低浓度向高浓度运输，需要能量的供应、需要载体蛋白协助，由图可知，当氧气浓度小于a点时，随着O2浓度的增加，根细胞对NO3－ 的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO3－需要能量的供应，为主动运输。

(2)主动运输需要能量和载体蛋白，呼吸作用可以为主动运输提供能量，O2浓度大于a时作物乙吸收NO3－的速率不再增加，能量不再是限制因素，此时影响根细胞吸收NO3－速率的因素是载体蛋白的数量，此时载体蛋白数量达到饱和。

(3)曲线图分析，当甲和乙根细胞均达到最大的NO3－的吸收速率时，甲的NO3－最大吸收速率大于乙，说明甲需要能量多，消耗O2多，甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。

(4)在农业生产中，为了促进根细胞对矿质元素的吸收，需要定期松土，增加土壤中的含氧量，促进根细胞的有氧呼吸，为主动运输吸收矿质元素提供能量。