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(新高考)2023年高考生物一轮复习讲义第3单元第4课时细胞呼吸的影响因素及其应用(含解析)
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这是一份(新高考)2023年高考生物一轮复习讲义第3单元第4课时细胞呼吸的影响因素及其应用(含解析)，共15页。试卷主要包含了0%上升至40等内容，欢迎下载使用。
1．内部因素
(1)遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。
实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。
实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
(3)器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。
实例：生殖器官大于营养器官。
2．外界因素
(1)温度
①原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
②应用：储存水果、蔬菜时应选取零上低温(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。
(2)O2浓度
①原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
②解读：a.O2浓度低时，无氧呼吸占优势。
b．随着O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。
c．当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
③应用
a．选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
b．作物栽培中及时松土，保证根的正常细胞呼吸。
c．提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
d．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。
(3)CO2浓度
①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
(4)含水量
①解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的自由水含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。
考向一 细胞呼吸的影响因素分析
1．(2022·济南外国语学校高三模拟)下表是某植物X在适宜条件下，从开始播种到长出两片真叶期间CO2释放速率和O2吸收速率相对值的变化。其中胚根长出的时间是在30 h，两片真叶在50 h开始长出。
下列分析正确的是( )
A．植物种子含水量的快速增加发生在6～18 h
B．18～24 h呼吸作用的产物有CO2、H2O和乳酸
C．40 h时，形成ATP的能量全部来自有氧呼吸
D．46～52 h，细胞呼吸消耗的有机物不全是糖类
答案 D
解析 0～2 h细胞呼吸强度很弱，从6 h开始细胞呼吸强度迅速增加，说明自6 h开始含水量已经显著提高，含水量的快速增加应发生在6 h之前，A错误；在没有O2消耗的0～2 h仍有CO2释放，说明该种子细胞进行的是产物为酒精和CO2的无氧呼吸，而18～24 h同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则细胞呼吸产物中没有乳酸，B错误；从46～52 h细胞呼吸的O2消耗大于CO2释放分析，该种子萌发过程中呼吸作用消耗的有机物中存在氧含量低于糖类的有机物，则不能确定40 h时形成ATP的能量全部来自有氧呼吸，C错误、D正确。
2．科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．20 h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B．50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加
C．50 h后，30 ℃的有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃慢，是因为温度高使酶活性降低
D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大
答案 B
解析 果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，A错误；50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加，B正确、C错误；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低，D错误。
考向二 细胞呼吸原理在农业生产中的应用
3．普洱茶渥堆为普洱茶的发酵过程，由于黑曲霉、青霉、根霉、酵母菌等微生物的活动，使茶叶发生了一系列的物理、化学变化，促成了普洱茶风味及良好品质的形成。下列相关叙述错误的是( )
A．黑曲霉、青霉、根霉、酵母菌的DNA都存在于细胞核内
B．渥堆过程容易闻到酒香，这是酵母菌进行无氧呼吸的结果
C．普洱味回甘，可能是因为微生物产生的纤维素酶能降解茶叶中的纤维素，增加了茶叶中单糖、二糖的含量
D．湿度、温度、通气情况可能会影响渥堆过程，进而影响普洱茶的品质
答案 A
4．中耕松土是农作物栽培的传统耕作措施，下列相关说法错误的是( )
A．松土可以促进根对矿质元素的吸收，促进光合作用
B．松土可以促进硝化细菌的代谢活动，合成更多的有机物
C．松土使土壤中无机物含量减少，有机物含量增加
D．松土能加速土壤中残枝败叶、动植物遗体的分解，生成更多的二氧化碳
答案 C
解析 松土可以增加土壤中的空气，促进根细胞的有氧呼吸，释放更多能量，有利于矿质元素的吸收，促进光合作用，A正确；松土能增加土壤中的空气，从而促进硝化细菌将氨态氮转化为硝态氮，有利于硝化细菌的化能合成作用，增加土壤的肥力，B正确；松土促进微生物的分解作用，使土壤中有机物含量减少，无机物含量增加，C错误。
考向三 种子萌发过程中细胞呼吸的变化分析
5．将黄豆干种子浸水30小时，期间黄豆胚细胞发生了一系列生理变化，下列对此描述正确的是( )
A．自由水与结合水的含量均大量增加，代谢加快
B．CO2释放量与O2的吸收量之比显著增大，说明此阶段无氧呼吸较强
C．酶的种类没有变化，但酶的活性均显著增高
D．若在显微镜下观察胚细胞，会发现大部分细胞中存在染色体
答案 B
解析 黄豆干种子浸水萌发的过程中，自由水的含量大量增加，结合水的含量增加的幅度较小，代谢加快，A错误；黄豆种子在有氧呼吸过程中消耗的O2量与产生的CO2量相等，在无氧呼吸过程中不消耗O2、有CO2产生，据此可推知：若CO2释放量与O2的吸收量之比显著增大，说明此阶段无氧呼吸较强，B正确；黄豆干种子浸水萌发的过程中，细胞中发生的化学反应类型增多，酶的种类会有所变化，但并非是酶的活性均显著增高，C错误；在一个细胞周期中，因分裂间期持续的时间明显大于分裂期，而染色体出现在细胞分裂期，所以若在显微镜下观察胚细胞，会发现少部分细胞中存在染色体，D错误。
6．干种子萌发过程中，CO2释放量(QCO2)和O2吸收量(QO2)的变化趋势如图所示(假设呼吸底物都是葡萄糖)。回答下列问题：
(1)干种子吸水后，自由水比例大幅增加，会导致细胞中新陈代谢速率明显加快，原因是________________________________________________________________________(至少答出两点)。
(2)在种子萌发过程中的12～30 h之间，细胞呼吸的产物是____________和CO2。若种子萌发过程中缺氧，将导致种子萌发速度变慢甚至死亡，原因是___________________________。
(3)与种子萌发时相比，胚芽出土后幼苗的正常生长还需要的环境条件包括_______________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)自由水是细胞内良好的溶剂；许多生物化学反应需要水的参与；水参与物质运输 (2)酒精、水 缺氧时，种子无氧呼吸产生的能量不能满足生命活动所需，且种子无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用 (3)适宜的光照、CO2和无机盐等
归纳总结 种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线
(1)在种子萌发的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。
(2)在种子萌发的第Ⅱ阶段，细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多，说明在此期间主要进行无氧呼吸。
(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的进入量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。
重温高考 真题演练
1．(2021·湖南，12)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
解析 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；种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，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；油料作物种子中含有大量脂肪，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；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。
2．(2021·湖北，10)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
解析 常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物多，不耐贮藏，A正确；密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，抑制细胞呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜，B正确；细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误；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。
3．(2020·浙江7月选考，6改编)下列关于细胞的有氧呼吸与无氧呼吸的叙述，正确的是( )
A．细胞的无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸的多
B．细胞的无氧呼吸在细胞质基质和线粒体嵴上进行
C．细胞的有氧呼吸与无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
解析 消耗相同质量的葡萄糖，细胞无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸少，A错误；无氧呼吸在细胞质基质中进行，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都会产生丙酮酸，C正确；适当提高环境中的O2浓度会抑制无氧呼吸，产生的酒精量会减少，D错误。
4．(2018·全国Ⅲ，5)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
答案 C
解析 植物体的细胞呼吸在有光或无光条件下都可以进行，氧气充足时进行有氧呼吸，氧气缺少时进行无氧呼吸，A项正确；在食物链中，输入某一营养级的能量，一部分用于此营养级生物自身的生长、发育和繁殖等生命活动，另一部分则通过细胞呼吸以热能的形式散失，B项正确；有氧呼吸的产物是水和CO2，无氧呼吸的产物是酒精和CO2或者是乳酸，C项错误；无氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生，光合作用的光反应阶段有ATP产生，D项正确。
5．(2017·海南，7)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
答案 C
解析 分生组织细胞比成熟细胞的代谢旺盛、消耗能量多，所以呼吸速率也更大，A错误；如果细胞进行的无氧呼吸是产生乳酸的方式，则细胞既不吸收O2也不放出CO2，B错误；低氧环境下储存果实，既有效地抑制无氧呼吸，同时有氧呼吸也非常弱，所以消耗的有机物相对最少，C正确；细胞利用葡萄糖进行有氧呼吸，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。
一、易错辨析
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( × )
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( × )
4．破伤风芽孢杆菌是一种厌氧菌，皮肤破损较深的患者，应及时清洗伤口并到医院注射破伤风抗毒血清( √ )
5．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( × )
6．内部因素也会影响细胞呼吸的强度，如生物的遗传特性、器官种类、生长时期等( √ )
二、填空默写
结合O2浓度影响细胞呼吸的曲线分析：
(1)O2浓度为C时，AB＝BC，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖不是(填“是”或“不是”)一样多，理由是根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出，当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。
(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，理由是此时总CO2释放量最少，有机物的损耗最少。
(3)低氧环境下，有机物消耗少的原因是在低氧条件下，无氧呼吸受到抑制，强度较弱，有氧呼吸因氧气不足，强度也比较小，故总的CO2释放量少，呼吸强度弱。
课时精练
一、选择题
1．(2022·牡丹江市高三模拟)将若干豌豆幼苗置于25 ℃条件下培养4 d，测得的相对呼吸速率为10，再分别置于不同温度下测定3 h后呼吸速率的变化，如图所示。下列叙述错误的是( )
A．呼吸速率可通过O2的吸收量或CO2的释放量来测定
B．与40 ℃相比，35 ℃时豌豆幼苗的呼吸速率更加稳定
C．从图中可以得出，豌豆幼苗呼吸作用的最适温度为30 ℃
D．温度通过影响酶的活性进而影响豌豆幼苗的呼吸速率
答案 C
解析 图中曲线可以得出，35 ℃下呼吸速率大于30 ℃，且呼吸速率更加稳定，故豌豆幼苗呼吸作用的最适温度不是30 ℃，C错误。
2．(2022·山东省实验中学高三模拟)过氧化物酶体是真核细胞中的一种细胞器，其内可发生的反应为RH2＋O2eq \(――→,\s\up7(酶))R＋H2O2，对细胞内的氧水平有很大的影响。如图为线粒体和过氧化物酶体中相关生化反应速率在不同O2浓度下的变化曲线。据图分析错误的是( )
A．线粒体和过氧化物酶体消耗O2的酶均分布在相应的细胞器基质中
B．低O2条件下，线粒体的酶比过氧化物酶体中的酶催化效率高
C．过氧化物酶体利用O2的能力随O2浓度增加而增强
D．过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害
答案 A
解析 线粒体消耗氧气为有氧呼吸第三阶段，位于线粒体内膜，而非线粒体基质，A错误。
3．如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是( )
A．从甲图可知，细胞呼吸最旺盛时的温度是b点对应的温度
B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸
C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制
答案 B
解析 随着O2浓度增大，有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸。
4．为了探究植物呼吸强度的变化规律，研究者在遮光状态下，测得了相同的新鲜菠菜叶在不同温度和O2含量条件下的CO2释放量，结果如下表(表中数据为相对值)。下列有关分析错误的是( )
A.根据变化规律，表中10 ℃、O2含量为1.0%条件下的数据很可能是错误的
B．温度为3 ℃、O2含量为3.0%是储藏菠菜叶的最佳环境条件组合
C．O2含量从20.0%上升至40.0%时，O2含量限制了呼吸强度的继续升高
D．在20 ℃条件下，O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中，细胞无氧呼吸逐渐减弱
答案 C
解析 根据表中数据的变化规律可知，在10 ℃、O2含量为1.0%条件下的数据应大于3.6小于35.2，所以53.7这个数据很可能是错误的，A项正确；温度为3 ℃、O2含量为3.0%时，CO2的释放量最少，是储藏菠菜叶的最佳环境条件组合，B项正确；O2含量从20.0%上升至40.0%时，细胞呼吸释放的CO2的量基本不变，O2含量不再是限制呼吸强度的因素，C项错误；在20 ℃条件下，O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中，随着O2含量的增加，CO2释放量逐渐减少，细胞无氧呼吸逐渐减弱，D项正确。
5．以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是( )
A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段
C．甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合储藏的氧浓度
D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
答案 B
解析 甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2，不吸收氧气，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于氧气的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应在乙图中的AC段之间，B错误；储藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时，对应甲图中的浓度c，C正确；氧浓度为d时，CO2释放量与氧气的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。
6．下列关于细胞呼吸原理的应用，正确的是( )
A．水果、蔬菜的保存要求零下低温、低氧、湿度适宜
B．用透气的纱布包扎伤口可避免组织细胞缺氧死亡
C．稻田定期排水可防止无氧呼吸产生的乳酸对细胞造成毒害
D．温室种植蔬菜，要提高产量，夜晚可适当降低温度
答案 D
解析 水果、蔬菜的保存要求零上低温、低氧、湿度适宜，A错误；由于氧气能抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸，所以在包扎伤口时，可选用透气的纱布进行包扎，以达到抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸，而不是避免组织细胞缺氧死亡，B错误；稻田定期排水，可防止无氧呼吸产生的酒精对细胞造成毒害，C错误。
7．蓝莓果实含水量高，且成熟于高温多雨季节，采摘后易受机械损伤和微生物侵染而腐烂变质，故耐储存和耐运输性较差。研究发现，低温储存、适当剂量的短时辐射处理、调整储藏环境中的气体成分、对果实表面进行涂膜处理等方式均可有效延长蓝莓的储藏时间。下列分析不正确的是( )
A．辐射处理主要是为了通过破坏蓝莓果肉细胞内酶的结构而降低酶的活性
B．调整储藏环境中的气体成分主要是降低氧气的浓度
C．低温能够降低蓝莓及其附着微生物的酶的活性
D．蓝莓果实表面涂膜处理可减少水分的散失和氧气的进入
答案 A
解析 辐射处理是为了杀死微生物，减少微生物的消耗，A错误。
8．某生物兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制氧气浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时二氧化碳产生速率(Ⅰ)、氧气消耗速率(Ⅱ)、以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装备和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述不正确的是( )
A．t1时刻，氧气浓度较高，无氧呼吸消失
B．如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等
C．若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，O～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1
D．若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合，则O～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等
答案 D
解析 t1时刻，酒精产生速率为0，Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，说明酵母菌只进行有氧呼吸，无氧呼吸消失，A正确；如果改变温度条件，酶的活性会升高或降低，t1会左移或右移，O～t1产生的CO2量＝S1＋S2＋S3＋S4，无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的二氧化碳量相同，即无氧呼吸产生的CO2量＝S2＋S3，有氧呼吸消耗的氧气量等于有氧呼吸产生的二氧化碳量，即有氧呼吸产生的CO2量＝S2＋S4，即S1＋S2＋S3＋S4＝S2＋S3＋S2＋S4，即S1和S2的值始终相等，B正确；由上述分析可知，S1＝S2，若S2∶S3＝2∶1、S4∶S1＝8∶1时，则S4∶S2＝8∶1，有氧呼吸产生的CO2量＝S2＋S4＝9S2，无氧呼吸产生的CO2量＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸产生的CO2量∶无氧呼吸产生的CO2量＝6∶1，有氧呼吸消耗1 ml葡萄糖产生6 ml二氧化碳，无氧呼吸消耗1 ml葡萄糖产生2 ml二氧化碳，因此O～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1，C正确；乳酸菌进行无氧呼吸消耗1 ml葡萄糖产生2 ml乳酸，酵母菌无氧呼吸消耗1 ml葡萄糖产生2 ml酒精，若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合，说明酵母菌和乳酸菌进行无氧呼吸且乳酸和酒精的产生速率相等，但酵母菌同时还进行有氧呼吸，则O～t1时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌，D错误。
9．MTT法是一种检测细胞是否存活的方法。其检测原理为活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将外源性淡黄色的MTT染料还原为蓝紫色结晶并沉积在细胞中，而死细胞无此功能。下列相关叙述不正确的是( )
A．在一定细胞数范围内，检测MTT结晶的量可直接反映活细胞数量
B．MMT与台盼蓝检测细胞是否存活的原理不同
C．MTT法还能用于检测细胞的代谢强度
D．不能用MMT法来检测哺乳动物成熟红细胞是否存活
答案 A
解析 MTT结晶是在线粒体中的琥珀酸脱氢酶的催化下产生的，因此MTT结晶的量一般可间接反映活细胞的数量，不能直接反映活细胞的数量，A错误；MTT检测的原理是酶催化产生有色物质进行检测来实现的，而台盼蓝检测细胞活性的原理是根据膜的选择透过性来检测的，显然二者检测的原理不同，B正确；MTT结晶是在线粒体中的琥珀酸脱氢酶的催化下产生的，因此MTT结晶的量可以反映线粒体中琥珀酸脱氢酶的数量及活性，从而反映细胞代谢的强度，C正确；哺乳动物成熟红细胞没有线粒体，故无法用MMT法检测其是否存活，D正确。
10．癌细胞在氧含量正常的情况下，利用葡萄糖转变为乳酸来产生ATP作为能量的主要来源。研究发现，线粒体中产生的NO一方面可与O2竞争性结合，另一方面扩散到细胞质基质中促进葡萄糖转变为乳酸。下列说法错误的是( )
A．NO能抑制线粒体中葡萄糖的氧化分解过程
B．细胞发生癌变时，线粒体中的NO水平升高
C．与正常细胞相比，癌细胞中丙酮酸的生成速率高
D．与正常细胞相比，癌细胞中葡萄糖的能量利用率低
答案 A
解析 葡萄糖不能在线粒体中进行氧化分解，A错误；细胞发生癌变时，主要利用葡萄糖转变为乳酸来产生ATP作为能量的主要来源，而线粒体中产生的NO一方面可与O2竞争性结合，另一方面扩散到细胞质基质中促进葡萄糖转变为乳酸，据此可推测，线粒体中的NO水平升高，B正确；根据题意可知，肿瘤细胞主要通过无氧呼吸产生ATP作为能量的主要来源，而无氧呼吸的能量产生只在第一阶段，因此癌细胞中丙酮酸的生成速率高，C正确；与正常细胞相比，癌细胞主要通过无氧呼吸供能，而无氧呼吸底物葡萄糖中的能量绝大多数储存在乳酸中，显然，癌细胞中葡萄糖的能量利用率低，D正确。
11．两名身体健康的受试者在进行60 s剧烈运动时，血乳酸峰值出现在运动后7～10 min；而在进行12 min轻微运动时，血乳酸浓度均在运动后1 min即达到最高。下列叙述正确的是( )
A．剧烈运动时，人体产生的CO2来源于有氧呼吸和无氧呼吸
B．剧烈运动后7 min内，人体还在进行无氧呼吸产生乳酸
C．人体在运动强度不大、氧气供应充足时不会有乳酸的生成
D．12 min轻微运动后血乳酸浓度峰值高于60 s剧烈运动
答案 B
解析 剧烈运动时，人体产生的CO2只来源于有氧呼吸，A错误；据“血乳酸峰值出现在运动后7～10 min”，说明在剧烈运动后7 min内，人体还在进行无氧呼吸产生乳酸，B正确；根据“在进行12 min轻微运动时，血乳酸浓度均在运动后1 min即达到最高”，说明人体在运动强度不大、氧气供应充足时也会有乳酸的生成，C错误；剧烈运动时消耗的能量更多，无氧呼吸产生的乳酸更多，所以12 min轻微运动后血乳酸浓度峰值低于60 s剧烈运动，D错误。
二、非选择题
12．交替氧化酶(AOX)广泛分布在植物细胞内，它可以催化O2与[H]生成水，并使细胞呼吸释放的能量更多地转化为热能，导致ATP所占比例下降。科研人员利用以AOX基因突变体(AS－12)、AOX基因超表达突变体(XX－2)及野生型(WT)拟南芥植株为实验材料，研究了低温胁迫(4 ℃)对3种基因型拟南芥植株主根生长速率的影响，结果如下图所示，回答下列问题：
(1)交替氧化酶可能位于线粒体________上，低温胁迫下该酶的表达的意义是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)22 ℃条件下，三种植株主根相对生长速率基本相同，说明在该温度下AOX基因表达情况为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
4 ℃条件下不同植株的实验结果不同说明_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)低温条件下植物细胞可以产生大量自由基从而破坏细胞结构导致细胞死亡，研究表明AOX可以有效提高SOD(可分解自由基的酶)的活性，降低自由基的含量，从而缓解低温胁迫作用。请设计实验验证该结论(简要写出实验思路和结果)：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)内膜 低温胁迫下，该酶表达可以使植物细胞产生更多的热量，以维持酶的活性，进而使细胞正常进行生命活动 (2)AOX基因不表达 AOX可以促进主根生长，且AOX量越多促进作用越大 (3)将生长状况相同且等量的AS－12植株与WT植株在4 ℃下培养一段时间，检测两种植株细胞内SOD的活性，WT植株中SOD活性明显大于AS－12植株，说明AOX可以有效提高SOD的活性(答案合理即可)
13．(2022·新泰市第一中学高三期末)某课题小组同学利用如图1所示装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。实验开始时，利用调节螺旋将U形管右侧液面高度调至参考点后，关闭三通活栓。实验中定时记录右侧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)。
取甲、乙两套该装置设计实验。
(1)表中①表示的含义______________________________________________________。
(2)将甲、乙装置均置于28 ℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性)，60 min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置U形管右侧液面将__________，乙装置U形管右侧液面将______________________________________。
(3)若图2中YZ∶ZX＝4∶1，则对应O2浓度下有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗量的__________________，图2中无氧呼吸强度降为0的点对应的O2浓度是_________________________________________________________________点对应的浓度。
(4)在O2浓度为J点对应浓度前，限制呼吸作用CO2释放量的主要因素是________
________________________________________________________________________。
(5)若图2中EL＝LH，则说明O2浓度为H点对应浓度时，有氧呼吸和无氧呼吸_______相等。
答案 (1)细胞呼吸时O2吸收量 (2)上升 下降 (3)1/13 I (4)O2浓度 (5)释放CO2的量时间(h)
0
2
6
10
14
18
24
30
36
40
46
52
CO2释放相对值
2
4
21
28
42
56
56
56
56
56
59
62
O2吸收相对值
0
0
12
16
17
17
18
21
42
56
60
70
O2含量
CO2释放量
温度℃
0.1%
1.0%
3.0%
10.0%
20.0%
40.0%
3
6.2
3.6
1.2
4.4
5.4
5.3
10
31.2
53.7
5.9
21.5
33.3
32.9
20
46.4
35.2
6.4
38.9
65.5
56.2
30
59.8
41.4
8.8
56.6
100.0
101.6
装置
反应瓶内加入的材料
中心小杯内加入的材料
液面高度变化的含义
甲
酵母菌培养液1 mL＋适量葡萄糖溶液
适量NaOH溶液
①
乙
酵母菌培养液1 mL＋等量葡萄糖溶液
等量蒸馏水
细胞呼吸时CO2的释放量与O2吸收量的差值
1．内部因素
(1)遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。
实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。
实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
(3)器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。
实例：生殖器官大于营养器官。
2．外界因素
(1)温度
①原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
②应用：储存水果、蔬菜时应选取零上低温(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。
(2)O2浓度
①原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
②解读：a.O2浓度低时，无氧呼吸占优势。
b．随着O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。
c．当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
③应用
a．选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
b．作物栽培中及时松土，保证根的正常细胞呼吸。
c．提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
d．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。
(3)CO2浓度
①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
②应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
(4)含水量
①解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。
②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的自由水含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。
考向一 细胞呼吸的影响因素分析
1．(2022·济南外国语学校高三模拟)下表是某植物X在适宜条件下，从开始播种到长出两片真叶期间CO2释放速率和O2吸收速率相对值的变化。其中胚根长出的时间是在30 h，两片真叶在50 h开始长出。
下列分析正确的是( )
A．植物种子含水量的快速增加发生在6～18 h
B．18～24 h呼吸作用的产物有CO2、H2O和乳酸
C．40 h时，形成ATP的能量全部来自有氧呼吸
D．46～52 h，细胞呼吸消耗的有机物不全是糖类
答案 D
解析 0～2 h细胞呼吸强度很弱，从6 h开始细胞呼吸强度迅速增加，说明自6 h开始含水量已经显著提高，含水量的快速增加应发生在6 h之前，A错误；在没有O2消耗的0～2 h仍有CO2释放，说明该种子细胞进行的是产物为酒精和CO2的无氧呼吸，而18～24 h同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则细胞呼吸产物中没有乳酸，B错误；从46～52 h细胞呼吸的O2消耗大于CO2释放分析，该种子萌发过程中呼吸作用消耗的有机物中存在氧含量低于糖类的有机物，则不能确定40 h时形成ATP的能量全部来自有氧呼吸，C错误、D正确。
2．科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．20 h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B．50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加
C．50 h后，30 ℃的有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃慢，是因为温度高使酶活性降低
D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大
答案 B
解析 果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，A错误；50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加，B正确、C错误；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低，D错误。
考向二 细胞呼吸原理在农业生产中的应用
3．普洱茶渥堆为普洱茶的发酵过程，由于黑曲霉、青霉、根霉、酵母菌等微生物的活动，使茶叶发生了一系列的物理、化学变化，促成了普洱茶风味及良好品质的形成。下列相关叙述错误的是( )
A．黑曲霉、青霉、根霉、酵母菌的DNA都存在于细胞核内
B．渥堆过程容易闻到酒香，这是酵母菌进行无氧呼吸的结果
C．普洱味回甘，可能是因为微生物产生的纤维素酶能降解茶叶中的纤维素，增加了茶叶中单糖、二糖的含量
D．湿度、温度、通气情况可能会影响渥堆过程，进而影响普洱茶的品质
答案 A
4．中耕松土是农作物栽培的传统耕作措施，下列相关说法错误的是( )
A．松土可以促进根对矿质元素的吸收，促进光合作用
B．松土可以促进硝化细菌的代谢活动，合成更多的有机物
C．松土使土壤中无机物含量减少，有机物含量增加
D．松土能加速土壤中残枝败叶、动植物遗体的分解，生成更多的二氧化碳
答案 C
解析 松土可以增加土壤中的空气，促进根细胞的有氧呼吸，释放更多能量，有利于矿质元素的吸收，促进光合作用，A正确；松土能增加土壤中的空气，从而促进硝化细菌将氨态氮转化为硝态氮，有利于硝化细菌的化能合成作用，增加土壤的肥力，B正确；松土促进微生物的分解作用，使土壤中有机物含量减少，无机物含量增加，C错误。
考向三 种子萌发过程中细胞呼吸的变化分析
5．将黄豆干种子浸水30小时，期间黄豆胚细胞发生了一系列生理变化，下列对此描述正确的是( )
A．自由水与结合水的含量均大量增加，代谢加快
B．CO2释放量与O2的吸收量之比显著增大，说明此阶段无氧呼吸较强
C．酶的种类没有变化，但酶的活性均显著增高
D．若在显微镜下观察胚细胞，会发现大部分细胞中存在染色体
答案 B
解析 黄豆干种子浸水萌发的过程中，自由水的含量大量增加，结合水的含量增加的幅度较小，代谢加快，A错误；黄豆种子在有氧呼吸过程中消耗的O2量与产生的CO2量相等，在无氧呼吸过程中不消耗O2、有CO2产生，据此可推知：若CO2释放量与O2的吸收量之比显著增大，说明此阶段无氧呼吸较强，B正确；黄豆干种子浸水萌发的过程中，细胞中发生的化学反应类型增多，酶的种类会有所变化，但并非是酶的活性均显著增高，C错误；在一个细胞周期中，因分裂间期持续的时间明显大于分裂期，而染色体出现在细胞分裂期，所以若在显微镜下观察胚细胞，会发现少部分细胞中存在染色体，D错误。
6．干种子萌发过程中，CO2释放量(QCO2)和O2吸收量(QO2)的变化趋势如图所示(假设呼吸底物都是葡萄糖)。回答下列问题：
(1)干种子吸水后，自由水比例大幅增加，会导致细胞中新陈代谢速率明显加快，原因是________________________________________________________________________(至少答出两点)。
(2)在种子萌发过程中的12～30 h之间，细胞呼吸的产物是____________和CO2。若种子萌发过程中缺氧，将导致种子萌发速度变慢甚至死亡，原因是___________________________。
(3)与种子萌发时相比，胚芽出土后幼苗的正常生长还需要的环境条件包括_______________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)自由水是细胞内良好的溶剂；许多生物化学反应需要水的参与；水参与物质运输 (2)酒精、水 缺氧时，种子无氧呼吸产生的能量不能满足生命活动所需，且种子无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用 (3)适宜的光照、CO2和无机盐等
归纳总结 种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线
(1)在种子萌发的第Ⅰ阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。
(2)在种子萌发的第Ⅱ阶段，细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多，说明在此期间主要进行无氧呼吸。
(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的进入量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。
重温高考 真题演练
1．(2021·湖南，12)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
解析 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；种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库贮藏时，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；油料作物种子中含有大量脂肪，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；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。
2．(2021·湖北，10)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
解析 常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，细胞消耗的有机物多，不耐贮藏，A正确；密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，抑制细胞呼吸，有氧呼吸减弱，消耗的有机物减少，故利于保鲜，B正确；细胞中自由水的含量越多，则细胞代谢越旺盛，C错误；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。
3．(2020·浙江7月选考，6改编)下列关于细胞的有氧呼吸与无氧呼吸的叙述，正确的是( )
A．细胞的无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸的多
B．细胞的无氧呼吸在细胞质基质和线粒体嵴上进行
C．细胞的有氧呼吸与无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
解析 消耗相同质量的葡萄糖，细胞无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸少，A错误；无氧呼吸在细胞质基质中进行，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段都会产生丙酮酸，C正确；适当提高环境中的O2浓度会抑制无氧呼吸，产生的酒精量会减少，D错误。
4．(2018·全国Ⅲ，5)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
答案 C
解析 植物体的细胞呼吸在有光或无光条件下都可以进行，氧气充足时进行有氧呼吸，氧气缺少时进行无氧呼吸，A项正确；在食物链中，输入某一营养级的能量，一部分用于此营养级生物自身的生长、发育和繁殖等生命活动，另一部分则通过细胞呼吸以热能的形式散失，B项正确；有氧呼吸的产物是水和CO2，无氧呼吸的产物是酒精和CO2或者是乳酸，C项错误；无氧呼吸的第一阶段、有氧呼吸的三个阶段都有ATP产生，光合作用的光反应阶段有ATP产生，D项正确。
5．(2017·海南，7)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
答案 C
解析 分生组织细胞比成熟细胞的代谢旺盛、消耗能量多，所以呼吸速率也更大，A错误；如果细胞进行的无氧呼吸是产生乳酸的方式，则细胞既不吸收O2也不放出CO2，B错误；低氧环境下储存果实，既有效地抑制无氧呼吸，同时有氧呼吸也非常弱，所以消耗的有机物相对最少，C正确；细胞利用葡萄糖进行有氧呼吸，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。
一、易错辨析
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( × )
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( × )
4．破伤风芽孢杆菌是一种厌氧菌，皮肤破损较深的患者，应及时清洗伤口并到医院注射破伤风抗毒血清( √ )
5．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( × )
6．内部因素也会影响细胞呼吸的强度，如生物的遗传特性、器官种类、生长时期等( √ )
二、填空默写
结合O2浓度影响细胞呼吸的曲线分析：
(1)O2浓度为C时，AB＝BC，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖不是(填“是”或“不是”)一样多，理由是根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出，当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。
(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，理由是此时总CO2释放量最少，有机物的损耗最少。
(3)低氧环境下，有机物消耗少的原因是在低氧条件下，无氧呼吸受到抑制，强度较弱，有氧呼吸因氧气不足，强度也比较小，故总的CO2释放量少，呼吸强度弱。
课时精练
一、选择题
1．(2022·牡丹江市高三模拟)将若干豌豆幼苗置于25 ℃条件下培养4 d，测得的相对呼吸速率为10，再分别置于不同温度下测定3 h后呼吸速率的变化，如图所示。下列叙述错误的是( )
A．呼吸速率可通过O2的吸收量或CO2的释放量来测定
B．与40 ℃相比，35 ℃时豌豆幼苗的呼吸速率更加稳定
C．从图中可以得出，豌豆幼苗呼吸作用的最适温度为30 ℃
D．温度通过影响酶的活性进而影响豌豆幼苗的呼吸速率
答案 C
解析 图中曲线可以得出，35 ℃下呼吸速率大于30 ℃，且呼吸速率更加稳定，故豌豆幼苗呼吸作用的最适温度不是30 ℃，C错误。
2．(2022·山东省实验中学高三模拟)过氧化物酶体是真核细胞中的一种细胞器，其内可发生的反应为RH2＋O2eq \(――→,\s\up7(酶))R＋H2O2，对细胞内的氧水平有很大的影响。如图为线粒体和过氧化物酶体中相关生化反应速率在不同O2浓度下的变化曲线。据图分析错误的是( )
A．线粒体和过氧化物酶体消耗O2的酶均分布在相应的细胞器基质中
B．低O2条件下，线粒体的酶比过氧化物酶体中的酶催化效率高
C．过氧化物酶体利用O2的能力随O2浓度增加而增强
D．过氧化物酶体可保护细胞免受高浓度氧的毒害
答案 A
解析 线粒体消耗氧气为有氧呼吸第三阶段，位于线粒体内膜，而非线粒体基质，A错误。
3．如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是( )
A．从甲图可知，细胞呼吸最旺盛时的温度是b点对应的温度
B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸
C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制
答案 B
解析 随着O2浓度增大，有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸。
4．为了探究植物呼吸强度的变化规律，研究者在遮光状态下，测得了相同的新鲜菠菜叶在不同温度和O2含量条件下的CO2释放量，结果如下表(表中数据为相对值)。下列有关分析错误的是( )
A.根据变化规律，表中10 ℃、O2含量为1.0%条件下的数据很可能是错误的
B．温度为3 ℃、O2含量为3.0%是储藏菠菜叶的最佳环境条件组合
C．O2含量从20.0%上升至40.0%时，O2含量限制了呼吸强度的继续升高
D．在20 ℃条件下，O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中，细胞无氧呼吸逐渐减弱
答案 C
解析 根据表中数据的变化规律可知，在10 ℃、O2含量为1.0%条件下的数据应大于3.6小于35.2，所以53.7这个数据很可能是错误的，A项正确；温度为3 ℃、O2含量为3.0%时，CO2的释放量最少，是储藏菠菜叶的最佳环境条件组合，B项正确；O2含量从20.0%上升至40.0%时，细胞呼吸释放的CO2的量基本不变，O2含量不再是限制呼吸强度的因素，C项错误；在20 ℃条件下，O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中，随着O2含量的增加，CO2释放量逐渐减少，细胞无氧呼吸逐渐减弱，D项正确。
5．以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是( )
A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段
C．甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合储藏的氧浓度
D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
答案 B
解析 甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2，不吸收氧气，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于氧气的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应在乙图中的AC段之间，B错误；储藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时，对应甲图中的浓度c，C正确；氧浓度为d时，CO2释放量与氧气的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。
6．下列关于细胞呼吸原理的应用，正确的是( )
A．水果、蔬菜的保存要求零下低温、低氧、湿度适宜
B．用透气的纱布包扎伤口可避免组织细胞缺氧死亡
C．稻田定期排水可防止无氧呼吸产生的乳酸对细胞造成毒害
D．温室种植蔬菜，要提高产量，夜晚可适当降低温度
答案 D
解析 水果、蔬菜的保存要求零上低温、低氧、湿度适宜，A错误；由于氧气能抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸，所以在包扎伤口时，可选用透气的纱布进行包扎，以达到抑制破伤风芽孢杆菌的无氧呼吸，而不是避免组织细胞缺氧死亡，B错误；稻田定期排水，可防止无氧呼吸产生的酒精对细胞造成毒害，C错误。
7．蓝莓果实含水量高，且成熟于高温多雨季节，采摘后易受机械损伤和微生物侵染而腐烂变质，故耐储存和耐运输性较差。研究发现，低温储存、适当剂量的短时辐射处理、调整储藏环境中的气体成分、对果实表面进行涂膜处理等方式均可有效延长蓝莓的储藏时间。下列分析不正确的是( )
A．辐射处理主要是为了通过破坏蓝莓果肉细胞内酶的结构而降低酶的活性
B．调整储藏环境中的气体成分主要是降低氧气的浓度
C．低温能够降低蓝莓及其附着微生物的酶的活性
D．蓝莓果实表面涂膜处理可减少水分的散失和氧气的进入
答案 A
解析 辐射处理是为了杀死微生物，减少微生物的消耗，A错误。
8．某生物兴趣小组以酵母菌作为实验材料，以葡萄糖作为能量来源，在一定条件下，通过控制氧气浓度的变化，得到了酵母菌进行细胞呼吸时二氧化碳产生速率(Ⅰ)、氧气消耗速率(Ⅱ)、以及酒精产生速率(Ⅲ)随着时间变化的三条曲线，实验结果如图所示，t1时刻Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，S1、S2、S3、S4分别表示图示面积。该兴趣小组还利用乳酸菌作为实验材料进行相同的实验，实验装备和条件不变，得到乳酸产生速率(Ⅳ)的曲线。下列相关叙述不正确的是( )
A．t1时刻，氧气浓度较高，无氧呼吸消失
B．如果改变温度条件，t1会左移或右移，但是S1和S2的值始终相等
C．若S2∶S3＝2∶1，S4∶S1＝8∶1时，O～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1
D．若曲线Ⅳ和Ⅲ完全重合，则O～t1时间段酵母菌和乳酸菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量相等
答案 D
解析 t1时刻，酒精产生速率为0，Ⅰ、Ⅱ两条曲线重合，说明酵母菌只进行有氧呼吸，无氧呼吸消失，A正确；如果改变温度条件，酶的活性会升高或降低，t1会左移或右移，O～t1产生的CO2量＝S1＋S2＋S3＋S4，无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的二氧化碳量相同，即无氧呼吸产生的CO2量＝S2＋S3，有氧呼吸消耗的氧气量等于有氧呼吸产生的二氧化碳量，即有氧呼吸产生的CO2量＝S2＋S4，即S1＋S2＋S3＋S4＝S2＋S3＋S2＋S4，即S1和S2的值始终相等，B正确；由上述分析可知，S1＝S2，若S2∶S3＝2∶1、S4∶S1＝8∶1时，则S4∶S2＝8∶1，有氧呼吸产生的CO2量＝S2＋S4＝9S2，无氧呼吸产生的CO2量＝S2＋S3＝1.5S2，有氧呼吸产生的CO2量∶无氧呼吸产生的CO2量＝6∶1，有氧呼吸消耗1 ml葡萄糖产生6 ml二氧化碳，无氧呼吸消耗1 ml葡萄糖产生2 ml二氧化碳，因此O～t1时间段有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量的比值为2∶1，C正确；乳酸菌进行无氧呼吸消耗1 ml葡萄糖产生2 ml乳酸，酵母菌无氧呼吸消耗1 ml葡萄糖产生2 ml酒精，若曲线Ⅳ和曲线Ⅲ两者完全重合，说明酵母菌和乳酸菌进行无氧呼吸且乳酸和酒精的产生速率相等，但酵母菌同时还进行有氧呼吸，则O～t1时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌，D错误。
9．MTT法是一种检测细胞是否存活的方法。其检测原理为活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能将外源性淡黄色的MTT染料还原为蓝紫色结晶并沉积在细胞中，而死细胞无此功能。下列相关叙述不正确的是( )
A．在一定细胞数范围内，检测MTT结晶的量可直接反映活细胞数量
B．MMT与台盼蓝检测细胞是否存活的原理不同
C．MTT法还能用于检测细胞的代谢强度
D．不能用MMT法来检测哺乳动物成熟红细胞是否存活
答案 A
解析 MTT结晶是在线粒体中的琥珀酸脱氢酶的催化下产生的，因此MTT结晶的量一般可间接反映活细胞的数量，不能直接反映活细胞的数量，A错误；MTT检测的原理是酶催化产生有色物质进行检测来实现的，而台盼蓝检测细胞活性的原理是根据膜的选择透过性来检测的，显然二者检测的原理不同，B正确；MTT结晶是在线粒体中的琥珀酸脱氢酶的催化下产生的，因此MTT结晶的量可以反映线粒体中琥珀酸脱氢酶的数量及活性，从而反映细胞代谢的强度，C正确；哺乳动物成熟红细胞没有线粒体，故无法用MMT法检测其是否存活，D正确。
10．癌细胞在氧含量正常的情况下，利用葡萄糖转变为乳酸来产生ATP作为能量的主要来源。研究发现，线粒体中产生的NO一方面可与O2竞争性结合，另一方面扩散到细胞质基质中促进葡萄糖转变为乳酸。下列说法错误的是( )
A．NO能抑制线粒体中葡萄糖的氧化分解过程
B．细胞发生癌变时，线粒体中的NO水平升高
C．与正常细胞相比，癌细胞中丙酮酸的生成速率高
D．与正常细胞相比，癌细胞中葡萄糖的能量利用率低
答案 A
解析 葡萄糖不能在线粒体中进行氧化分解，A错误；细胞发生癌变时，主要利用葡萄糖转变为乳酸来产生ATP作为能量的主要来源，而线粒体中产生的NO一方面可与O2竞争性结合，另一方面扩散到细胞质基质中促进葡萄糖转变为乳酸，据此可推测，线粒体中的NO水平升高，B正确；根据题意可知，肿瘤细胞主要通过无氧呼吸产生ATP作为能量的主要来源，而无氧呼吸的能量产生只在第一阶段，因此癌细胞中丙酮酸的生成速率高，C正确；与正常细胞相比，癌细胞主要通过无氧呼吸供能，而无氧呼吸底物葡萄糖中的能量绝大多数储存在乳酸中，显然，癌细胞中葡萄糖的能量利用率低，D正确。
11．两名身体健康的受试者在进行60 s剧烈运动时，血乳酸峰值出现在运动后7～10 min；而在进行12 min轻微运动时，血乳酸浓度均在运动后1 min即达到最高。下列叙述正确的是( )
A．剧烈运动时，人体产生的CO2来源于有氧呼吸和无氧呼吸
B．剧烈运动后7 min内，人体还在进行无氧呼吸产生乳酸
C．人体在运动强度不大、氧气供应充足时不会有乳酸的生成
D．12 min轻微运动后血乳酸浓度峰值高于60 s剧烈运动
答案 B
解析 剧烈运动时，人体产生的CO2只来源于有氧呼吸，A错误；据“血乳酸峰值出现在运动后7～10 min”，说明在剧烈运动后7 min内，人体还在进行无氧呼吸产生乳酸，B正确；根据“在进行12 min轻微运动时，血乳酸浓度均在运动后1 min即达到最高”，说明人体在运动强度不大、氧气供应充足时也会有乳酸的生成，C错误；剧烈运动时消耗的能量更多，无氧呼吸产生的乳酸更多，所以12 min轻微运动后血乳酸浓度峰值低于60 s剧烈运动，D错误。
二、非选择题
12．交替氧化酶(AOX)广泛分布在植物细胞内，它可以催化O2与[H]生成水，并使细胞呼吸释放的能量更多地转化为热能，导致ATP所占比例下降。科研人员利用以AOX基因突变体(AS－12)、AOX基因超表达突变体(XX－2)及野生型(WT)拟南芥植株为实验材料，研究了低温胁迫(4 ℃)对3种基因型拟南芥植株主根生长速率的影响，结果如下图所示，回答下列问题：
(1)交替氧化酶可能位于线粒体________上，低温胁迫下该酶的表达的意义是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)22 ℃条件下，三种植株主根相对生长速率基本相同，说明在该温度下AOX基因表达情况为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
4 ℃条件下不同植株的实验结果不同说明_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)低温条件下植物细胞可以产生大量自由基从而破坏细胞结构导致细胞死亡，研究表明AOX可以有效提高SOD(可分解自由基的酶)的活性，降低自由基的含量，从而缓解低温胁迫作用。请设计实验验证该结论(简要写出实验思路和结果)：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)内膜 低温胁迫下，该酶表达可以使植物细胞产生更多的热量，以维持酶的活性，进而使细胞正常进行生命活动 (2)AOX基因不表达 AOX可以促进主根生长，且AOX量越多促进作用越大 (3)将生长状况相同且等量的AS－12植株与WT植株在4 ℃下培养一段时间，检测两种植株细胞内SOD的活性，WT植株中SOD活性明显大于AS－12植株，说明AOX可以有效提高SOD的活性(答案合理即可)
13．(2022·新泰市第一中学高三期末)某课题小组同学利用如图1所示装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。实验开始时，利用调节螺旋将U形管右侧液面高度调至参考点后，关闭三通活栓。实验中定时记录右侧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)。
取甲、乙两套该装置设计实验。
(1)表中①表示的含义______________________________________________________。
(2)将甲、乙装置均置于28 ℃恒温条件下进行实验(实验过程中微生物保持活性)，60 min后读数。若装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置U形管右侧液面将__________，乙装置U形管右侧液面将______________________________________。
(3)若图2中YZ∶ZX＝4∶1，则对应O2浓度下有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗量的__________________，图2中无氧呼吸强度降为0的点对应的O2浓度是_________________________________________________________________点对应的浓度。
(4)在O2浓度为J点对应浓度前，限制呼吸作用CO2释放量的主要因素是________
________________________________________________________________________。
(5)若图2中EL＝LH，则说明O2浓度为H点对应浓度时，有氧呼吸和无氧呼吸_______相等。
答案 (1)细胞呼吸时O2吸收量 (2)上升 下降 (3)1/13 I (4)O2浓度 (5)释放CO2的量时间(h)
0
2
6
10
14
18
24
30
36
40
46
52
CO2释放相对值
2
4
21
28
42
56
56
56
56
56
59
62
O2吸收相对值
0
0
12
16
17
17
18
21
42
56
60
70
O2含量
CO2释放量
温度℃
0.1%
1.0%
3.0%
10.0%
20.0%
40.0%
3
6.2
3.6
1.2
4.4
5.4
5.3
10
31.2
53.7
5.9
21.5
33.3
32.9
20
46.4
35.2
6.4
38.9
65.5
56.2
30
59.8
41.4
8.8
56.6
100.0
101.6
装置
反应瓶内加入的材料
中心小杯内加入的材料
液面高度变化的含义
甲
酵母菌培养液1 mL＋适量葡萄糖溶液
适量NaOH溶液
①
乙
酵母菌培养液1 mL＋等量葡萄糖溶液
等量蒸馏水
细胞呼吸时CO2的释放量与O2吸收量的差值
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