2020届高三生物 精准培优专练四 细胞呼吸的原理及应用（含解析）

细胞呼吸的原理及应用一、细胞呼吸方式的判断（1）根据反应物和生成物的种类和数量进行分析如果消耗O2，则一定有有氧呼吸；如果产物有水，则一定有有氧呼吸；如果产物中有酒精或乳酸，则一定有无氧呼吸。（2）根据反应中物质的量的关系及相关曲线进行判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，根据O2的消耗量和CO2的产生量是判断细胞呼吸方式的重要依据。若不消耗O2，也无CO2产生，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸；若不消耗O2，但有CO2产生，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。若消耗O2，产生CO2：当VCO2/VO2=1时，细胞只进行有氧呼吸；当VCO2/VO21时，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸。特别说明：在以脂肪为呼吸底物情况下，由于脂肪含氢量高于糖类，分解脂肪耗氧量多，细胞进行有氧呼吸会出现VCO2/VO21的情况。应用1：细胞呼吸方式的判断及过程分析典例1细胞呼吸是细胞重要的生命活动，下列说法不正确的是()A酵母菌无论进行何种呼吸，其第一阶段是完全相同的B细胞呼吸过程中每个阶段不都有ATP的合成C动物细胞细胞呼吸中，CO2的产生量和O2的消耗量相等，则该细胞没有发生无氧呼吸D酵母菌细胞呼吸的底物是葡萄糖，CO2的产生量和O2的消耗量之比在1和4/3之间，则有氧呼吸分解葡萄糖比无氧呼吸多应用2：影响细胞呼吸的因素及应用典例2“有氧运动”近年来成为一个很流行的词汇，它是指在运动过程中，人体吸入的氧气与需求相等，达到生理上的平衡状态。如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗率的关系。结合所学知识，分析下列说法不正确的是（）Acd段既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸B运动强度大于b后，肌肉细胞CO2的产生量将大于O2消耗量C无氧呼吸过程中大部分能量仍储存在有机物中D若运动强度长期超过c，机体肌肉会酸胀乏力应用3：细胞呼吸有关的计算典例3某兴趣小组对不同氧浓度下酵母菌的细胞呼吸方式及产物展开了研究，如图为测得的实验数据。据图中信息推断，错误的是（）A氧浓度为a时，酵母菌只进行无氧呼吸B氧浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸方式不同C氧浓度为c时，有2/5的葡萄糖用于有氧呼吸Da、b、c、d四种氧浓度下，酵母菌都能产生H和ATP二、对点增分集训1下列有关呼吸作用的叙述，正确的是（）A真核细胞的线粒体能够利用葡萄糖进行有氧呼吸生成CO2和水B无氧呼吸过程中，葡萄糖中的大部分能量都以热能的形式散失C花生种子萌发时如只进行有氧呼吸，吸收O2的量会大于释放的CO2D只进行无氧呼吸的细胞无线粒体，有线粒体的细胞只进行有氧呼吸2下图表示人体内主要能源物质氧化分解的部分途径，其中X、Y、M、N代表物质。下列叙述正确的是（）AX是丙酮酸，在细胞质基质中形成BY是二碳化合物，在线粒体基质中形成CM是乳酸和CO2，在细胞质基质中形成DN是H2O，在线粒体内膜上形成3马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是（）A马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖B马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来C马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATPD马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生4研究发现，临床上在阻断肝脏血流施行复杂的肝脏手术之前，增加肝细胞内糖原含量可有效改进肝细胞的细胞呼吸，下列有关说法错误的是（）A阻断血流后，肝细胞无氧呼吸产生CO2的量多于有氧呼吸产生CO2的量B阻断血流后，肝细胞消耗O2的量将会减少，线粒体产生的能量也会减少C肝细胞进行无氧呼吸时，不需要O2的参与，该过程最终没有H的积累D阻断血流后，增加肝细胞内糖原含量可在一定程度上增加肝细胞的能量供应5有学者欲研究影响玉米根尖细胞线粒体耗氧速率的因素，按图示顺序依次向测定仪中加入线粒体及相应物质，测定氧气浓度的变化，结果如图（注：图中呼吸底物是指在呼吸过程中被氧化的物质）。下列分析正确的是（）A实验中加入的呼吸底物是葡萄糖B过程没有进行有氧呼吸第三阶段C过程比过程耗氧速率低的原因可能是H不足D过程比过程耗氧速率低的主要原因是呼吸底物不足6下列关于细胞呼吸在生产生活中应用的叙述，错误的是（）A适当降低温度和氧浓度有利于果蔬储藏B利用乳酸菌制作酸奶过程中需密闭隔绝空气C给含有酵母菌的发酵液连续通气可以提高产酒量D黑暗条件下绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量不断减少7某科学兴趣小组将大豆种子置于水分、空气、温度、光照等条件适宜的环境中培养，定期检测萌发种子情况，测得种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如下图所示。请据图回答问题：（1）在1224h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是_呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是_，其产物是_。（2）从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会_，主要原因是。（3）胚根长出时，萌发种子产生ATP的场所有。胚根长出后，萌发种子的_呼吸速率明显升高。（4）种子萌发48h后，CO2释放速率小于O2吸收速率，你能够作出的合理解释是。8某研究小组对不同温度下密闭容器中水稻种子储存过程中每隔12小时的CO2生成速率相对值进行了相关研究，结果如下表所示，请根据所学知识回答下列问题：温度CO2生成速率贮藏时间12h24h36h48h60h72h84h96h0.54.83.62.72.52.32.12.01.92547.245.137.835.534.6（注：CO2的生成速率单位为mLkg1h1；“-”表示未测定）（1）由上表可知，0.5条件下水稻种子的CO2生成速率较25条件下低，主要的原因是_；随着储存时间的延长，CO2生成速率逐渐降低的原因是_。（2）该密闭容器中的种子后期主要进行的细胞呼吸方式和初期相比，在分解相同质量的有机物时产生的能量_（填“较少”、“较多”或“相同”），原因是_。参考答案一、细胞呼吸方式的判断典例1【答案】C【解析】酵母菌无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，其第一阶段是完全相同的，A正确；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，B正确。动物细胞无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，动物细胞呼吸中，CO2的产生量和O2的消耗量相等时，细胞也可能进行了无氧呼吸，C错误；假设有氧呼吸产生的CO2量为X，因为CO2的产生量和O2的消耗量之比在1和4/3之间，故无氧呼吸产生的CO2量最多为X/3，根据细胞呼吸的反应式，无氧呼吸消耗的葡萄糖最多为X/6，而有氧呼吸消耗的葡萄糖为X/6，D正确。典例2【答案】B【解析】cd段氧气消耗率较高，血液中乳酸水平也在升高，因此该阶段既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸；肌肉细胞有氧呼吸时O2消耗量等于CO2的产生量，而无氧呼吸时既不消耗O2，也不产生CO2，故人体运动过程中O2消耗量始终等于CO2的产生量；无氧呼吸分解有机物不彻底，大部分能量仍储存在有机物中；若运动强度长期超过c，血液中乳酸水平过高，会使肌肉酸胀乏力。典例3【答案】C【解析】分析曲线可知，氧气浓度为a时，产生酒精的量与释放二氧化碳的量相等，说明酵母菌只进行无氧呼吸，不进行有氧呼吸，A正确；分析曲线可知氧气浓度为b时，产生二氧化碳的量多于产生的酒精量，此时酵母菌既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸；氧气浓度为d时，不产生酒精，说明该点只进行有氧呼吸不进行无氧呼吸，B正确；氧浓度为c时，有1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，C错误；在a、b、c、d不同氧浓度下，酵母菌都进行细胞呼吸，使有机物分解，所以细胞都产生H和ATP，D正确。二、对点增分集训1.【答案】C【解析】葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸后才能进入线粒体，A项错误；无氧呼吸过程中，葡萄糖中的大部分能量储存在不彻底的分解产物中，B项错误；花生种子含有较多的脂肪。脂肪与糖类相比，含有氢原子的比例较高，氧化分解时需要较多的氧气。萌发时如只进行有氧呼吸，吸收O2的量会大于释放的CO2，C项正确；有线粒体的细胞可以进行无氧呼吸，D项错误。2.【答案】D【解析】结合有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析题图：糖原彻底水解为葡萄糖（X），葡萄糖经细胞呼吸第一阶段分解为丙酮酸和H（Y），丙酮酸和H经有氧呼吸第二、三阶段彻底分解为CO2和H2O（N）并释放大量能量；丙酮酸和H经无氧呼吸第二阶段分解为乳酸（M）。糖原彻底水解产物是葡萄，即X为葡萄糖，主要发生在肝脏细胞中，A错误；XY过程为细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，Y最可能是丙酮酸和H，B错误；根据前面的分析可知，M人体细胞无氧呼吸产生的乳酸，N代表有氧呼吸第三阶段产生的水，C错误；N是有氧呼吸第三阶段产生的水，在线粒体内膜上形成，D正确。3.【答案】B【解析】马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，无葡萄糖，A错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被分解成丙酮酸，丙酮酸在第二阶段转化成乳酸，B正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸属于无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C错误；马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，酸味会减少，D错误。4.【答案】A【解析】肝细胞无氧呼吸不会产生CO2，A项错误。5. 【答案】C【解析】线粒体中进行氧化分解的物质是丙酮酸，因此图中加入的呼吸底物是丙酮酸，A项错误；由题图曲线可知，加入线粒体后，过程氧气浓度略有下降，说明在线粒体中进行了有氧呼吸的第三阶段，消耗了氧气，B项错误；分析题图可知，过程加入ADP氧气浓度下降较慢，加入底物后氧气浓度下降速度加快，由于氧气的作用是与H结合形成水，因此限制过程氧气浓度降低的因素可能是H；加入ADP后，过程氧气浓度降低的速度加快，说明该过程限制氧气与还原氢结合的因素是ADP的量，因此比耗氧速率低的主要原因是H不足，C项正确；过程氧气浓度降低的速率较慢，但加入ADP后，过程氧气浓度的下降速度加快，说明比耗氧速率低的主要原因是ADP数量少，D项错误。6.【答案】C【解析】果蔬储藏时应该降低呼吸作用消耗，应该在低温和低氧条件下进行，A项正确；乳酸菌是厌氧型生物，乳酸发酵时需要处于无氧环境中，B项正确；酵母菌是兼性厌氧型生物，发酵初期需要氧气进行增殖，后期需要在无氧条件下进行酒精发酵，C项错误；黑暗下，豆芽只能进行呼吸作用，不能进行光合作用，故有机物总量会下降，D项正确。7.【答案】（1）无氧细胞质基质酒精和二氧化碳（2）减少种子不进行光合作用制造有机物，同时机型呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降（3）细胞质基质、线粒体有氧（4）种子呼吸的底物不全是糖类，可能还有脂肪【解析】（1）据图可知，在1224h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。（2）第12h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行呼吸作用消耗有机物，使有机物的总量下降。（3）由题图可知，胚根长出时，细胞的呼吸方式是有氧呼吸和无氧呼吸，不能进行光合作用，因此萌发种子产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。胚根长出后，萌发种子的有氧呼吸速率明显升高。（4）在以葡萄糖为底物的细胞呼吸中，细胞呼吸产生的二氧化碳多于或等于消耗的氧气，由于脂肪中的H元素含量相对较多，因此与糖类相比，有氧呼吸时消耗的氧气多，因此如果有氧呼吸过程消耗的底物含有脂肪时氧气的消耗量可能会多于二氧化碳的释放量。8.【答案】（1）低温降低了细胞呼吸相关酶的活性由于种子进行细胞呼吸需消耗O2释放CO2，密闭容器中CO2浓度增加，O2浓度减少，在一定程度上抑制了种子的细胞呼吸（2）较少后期容器中种子以无氧呼吸为主，无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，大部分能量仍存留在酒精中；而初期进行的有氧呼吸将有机物彻底氧化分解释放的能量较多【解析】（1）根据题意和表格分析可知，由于细胞呼吸是酶促反应，酶的活性受温度的影响，所以与25相比，0.5条件下低温抑制了细胞呼吸相关酶的活性，导致水稻种子的CO2生成率较低。随着水稻种子储存时间的增加，由于种子进行细胞呼吸需消耗O2释放CO2，密闭容器中CO2浓度增加，O2浓度减少，在一定程度上抑制了种子的细胞呼吸，导致CO2生成速率逐渐降低；（2）该密闭容器中的种子后期主要进行的细胞呼吸方式和初期相比，后期容器中种子以无氧呼吸为主，无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，大部分能量仍存留在酒精中；而初期进行的有氧呼吸将有机物彻底氧化分解释放的能量较多，所以在分解相同质量的有机物时后期产生的能量较少。9