第13講細(xì)胞呼吸的方式和過程[課標(biāo)要求]1.說明生物通過細(xì)胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量。2.活動:探究酵母菌的呼吸方式。活動:探究酵母菌的呼吸方式考點一1.實驗原理變渾濁藍(lán)→綠→黃灰綠色2.實驗設(shè)計思路——對比實驗3.實驗過程(1)配制酵母菌培養(yǎng)液:酵母菌+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的

溶液,分別裝入A、B兩錐形瓶中。葡萄糖(2)檢測CO2的產(chǎn)生,裝置如圖所示。①甲組中空氣先通過NaOH溶液的目的是

。②乙組中B瓶先密封放置一段時間后,再連通盛有澄清的石灰水的錐形瓶的目的是

。③CO2檢測:觀察兩組裝置中澄清的石灰水的變化。除去空氣中的CO2耗盡瓶中原有的氧氣(3)檢測酒精的產(chǎn)生。重鉻酸鉀提醒葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化,因此,應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖。4.檢測及實驗現(xiàn)象條件澄清的石灰水的變化/出現(xiàn)變化的快慢重鉻酸鉀的濃硫酸溶液甲組(有氧)變渾濁程度

/快無變化乙組(無氧)變渾濁程度

/慢出現(xiàn)

色高低灰綠5.實驗結(jié)論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。(2)在有氧條件下產(chǎn)生CO2多而快,在無氧條件下

。產(chǎn)生酒精,還產(chǎn)生少量的CO2實驗組與對照組的判斷(1)概念:實驗組是指接受實驗變量處理,能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期結(jié)果的對象組。對照組是指不接受實驗變量處理的對象組。(2)判斷方法:在對照實驗中,人為增加某種影響因素即加法原理,人為去除某種因素,即減法原理。運用加法原理設(shè)計的實驗,做了加法處理的組即為實驗組,沒有做加法處理(處于自然狀態(tài))的組就是對照組;同理,運用了減法原理設(shè)計的實驗,做了減法處理的組是實驗組,沒有做減法處理的組是對照組。對比實驗:指設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組,通過對結(jié)果的比較分析,來探究某種因素對實驗對象的影響,這樣的實驗叫作對比實驗。對比實驗是特殊的對照實驗,如探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式中,兩組實驗都做了處理,有氧和無氧均是自變量,都是實驗組,二者之間形成相互對照。能力1圍繞探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式,考查科學(xué)探究能力1.(2024·廣東梅州期末)某實驗小組為探究酵母菌的呼吸方式,做了以下兩組實驗:用注射器甲緩慢吸入25mL酵母菌葡萄糖培養(yǎng)液,倒置,排盡注射器中的氣體,再吸入25mL無菌氧氣,密封;用注射器乙緩慢吸入25mL酵母菌葡萄糖溶液,倒置,排盡注射器中的氣體,密封。將兩注射器置于25℃的水浴鍋中保溫一段時間,據(jù)圖分析以下說法錯誤的是(

)[A]當(dāng)觀察到注射器甲中的總體積大于50mL時,說明酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸[B]取注射器乙中的適量液體,滴加少量酸性重鉻酸鉀溶液,溶液顏色由橙色變?yōu)榛揖G色[C]將注射器甲中的氣體通入溴麝香草酚藍(lán)溶液中,可觀察到溶液顏色由藍(lán)變綠再變黃[D]當(dāng)注射器甲、乙中的總體積均為50mL時,兩注射器中酵母菌消耗的葡萄糖的量相同D【解析】由題可知,當(dāng)觀察到注射器甲中的總體積大于50mL時,說明酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量多于消耗的氧氣量,因此可以說明酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸;由于未提供氧氣,注射器乙中酵母菌進(jìn)行的是無氧呼吸,會產(chǎn)生酒精,酒精可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測,溶液顏色由橙色變?yōu)榛揖G色;注射器甲中酵母菌細(xì)胞呼吸會產(chǎn)生二氧化碳,二氧化碳可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃;當(dāng)注射器甲、乙中的總體積均為50mL時,注射器甲中酵母菌進(jìn)行的是有氧呼吸,注射器乙中酵母菌進(jìn)行的是無氧呼吸,兩者消耗葡萄糖的量不相等。細(xì)胞呼吸的方式及過程考點二1.細(xì)胞呼吸(1)概念:是指有機物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的

,生成二氧化碳或其他產(chǎn)物,釋放能量并生成

的過程。(2)類型:

。(3)實質(zhì):細(xì)胞內(nèi)的有機物氧化分解,并釋放能量。氧化分解ATP有氧呼吸和無氧呼吸2.有氧呼吸(1)概念:是指細(xì)胞在

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(chǎn)生

,釋放能量,生成

的過程。二氧化碳和水大量ATP氧(2)有氧呼吸過程。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜[思考]線粒體能直接分解葡萄糖嗎?為什么?【提示】不能;葡萄糖不能被運輸?shù)骄€粒體內(nèi),線粒體中也沒有分解葡萄糖的酶。(3)寫出有氧呼吸總反應(yīng)式(標(biāo)出氧元素的來源與去向):。(4)能量變化:1mol葡萄糖徹底氧化分解釋放的能量,只有少量能量(977.28kJ左右)轉(zhuǎn)移至ATP中,大部分能量則以熱能形式散失。提醒有氧呼吸消耗O2的量不一定等于產(chǎn)生CO2的量,如果是以脂肪為底物進(jìn)行有氧呼吸,消耗O2的量要大于產(chǎn)生CO2的量,其原因是與葡萄糖相比,脂肪含H量高,因此有氧呼吸消耗O2的量大于產(chǎn)生CO2的量。3.無氧呼吸(1)概念:是指在沒有

參與的情況下,葡萄糖等有機物經(jīng)過

分解,釋放

能量的過程。(2)場所:全過程是在

中進(jìn)行的。氧氣不完全少量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(3)過程。酒精+CO2[思考]不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同,其直接原因是什么?【提示】其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同。(4)反應(yīng)式。2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量2C3H6O3(乳酸)+少量能量(5)能量轉(zhuǎn)化。①只在

釋放少量能量,生成少量ATP。②葡萄糖分子中的大部分能量存留在

中。第一階段酒精或乳酸深挖教材1.判斷正誤(1)(必修1P93相關(guān)信息)細(xì)胞內(nèi)生成的NAD+參與葡萄糖轉(zhuǎn)化成丙酮酸的反應(yīng)。(

)√(2)(必修1P93正文)小白鼠吸入18O2后,尿中的水可能含18O,呼出的CO2也可能含18O。(

)√(3)(必修1P93～94正文)丙酮酸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)化成酒精和在線粒體基質(zhì)中分解均可釋放能量并用于ATP的合成。(

)×【提示】丙酮酸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)化成酒精的過程是無氧呼吸第二階段,不釋放能量,也不產(chǎn)生ATP;丙酮酸在線粒體基質(zhì)中被分解為CO2的過程是有氧呼吸第二階段,釋放能量并產(chǎn)生ATP。(4)(必修1P94正文)無氧呼吸不需要O2的參與,該過程最終有[H]的積累。(

)×【提示】無氧呼吸雖沒有O2的參與,但也沒有[H]的積累,因為[H]在無氧呼吸第二階段被消耗。(5)(必修1P94相關(guān)信息)人體肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸不能被再度利用。(

)×【提示】人體肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸可轉(zhuǎn)化成葡萄糖,可被機體再度利用。(6)(必修1P94正文)乳酸菌的細(xì)胞質(zhì)中能產(chǎn)生[H]、ATP和CO2等物質(zhì)。(

)×【提示】乳酸菌是厭氧生物,其無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,其細(xì)胞質(zhì)中能產(chǎn)生[H]、ATP,但沒有CO2的產(chǎn)生。(7)(必修1P94正文拓展)真核細(xì)胞中哺乳動物成熟的紅細(xì)胞、蛔蟲體細(xì)胞等無線粒體,只能進(jìn)行無氧呼吸。但線粒體不是進(jìn)行有氧呼吸必需的結(jié)構(gòu),如藍(lán)細(xì)菌(原核生物)無線粒體,但能進(jìn)行有氧呼吸。(

)√2.規(guī)范表達(dá)(1)(必修1P92圖5-8拓展)線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所,其在結(jié)構(gòu)上有哪些特點與功能相適應(yīng)?(答出兩點)【提示】線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,擴大了內(nèi)膜的表面積,增加了酶的附著位點;線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多與有氧呼吸有關(guān)的酶。(2)(必修1P94相關(guān)信息拓展)在無氧呼吸過程中,葡萄糖中能量的主要去向是

;而氧化分解釋放出的能量主要去向是

。轉(zhuǎn)移到乳酸或酒精中以熱能形式散失1.細(xì)胞呼吸過程中[H]和ATP的來源和去路分析2.有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸各物質(zhì)間的關(guān)系比(以葡萄糖為呼吸反應(yīng)物)(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6。(2)產(chǎn)生酒精的無氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2。(3)消耗等量的葡萄糖時,產(chǎn)生酒精的無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2物質(zhì)的量之比為1∶3。(4)消耗等量的葡萄糖時,有氧呼吸消耗的O2物質(zhì)的量與有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸產(chǎn)生CO2物質(zhì)的量之和的比為3∶4。能力2圍繞細(xì)胞呼吸類型的比較與判斷,考查科學(xué)思維2.(2025·廣東深圳月考)人體細(xì)胞內(nèi)有一種類似“開關(guān)”的被稱為缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)的蛋白質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),在正常的氧氣條件下HIF會迅速分解,但當(dāng)氧氣含量下降時,HIF的含量會增加,進(jìn)而促進(jìn)腎臟細(xì)胞合成促紅細(xì)胞生成素(EPO)。EPO是一種人體內(nèi)源性糖蛋白激素,可刺激骨髓生成新的紅細(xì)胞。下列說法正確的是(

)[A]人體細(xì)胞在缺氧環(huán)境中,二氧化碳的生成量大于氧氣的消耗量[B]與正常環(huán)境相比,缺氧環(huán)境中人體細(xì)胞中的NADH會積累[C]EPO在腎臟細(xì)胞中合成后通過胞吐的形式分泌出去[D]長期生活在高原地區(qū)的人體內(nèi),HIF的含量較低C【解析】人體細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸時產(chǎn)生乳酸,既不消耗氧氣,也不產(chǎn)生二氧化碳,故人體細(xì)胞在缺氧環(huán)境中,二氧化碳的生成量等于氧氣的消耗量;缺氧環(huán)境中人體細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸時,第一階段產(chǎn)生的NADH在第二階段被消耗,不會積累NADH;EPO是一種內(nèi)源性糖蛋白激素,通過胞吐的形式分泌出細(xì)胞,然后通過體液運輸,作用于靶細(xì)胞;高原地區(qū)缺氧,所以長期生活在高原地區(qū)的人體內(nèi),HIF的含量會增加。3.(2024·湖北武漢期中)細(xì)胞呼吸的呼吸熵為細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量與細(xì)胞呼吸消耗的O2量的比值?，F(xiàn)有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液,培養(yǎng)條件適宜。下列相關(guān)分析錯誤的是(

)[A]若測得酵母菌的呼吸熵為1,則混合液中的酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸[B]若測得酵母菌的呼吸熵大于1,則混合液中的酵母菌同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸[C]根據(jù)放出的氣體是否能使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃,可以確定酵母菌的呼吸方式[D]若測得CO2產(chǎn)生量為12mol,酒精的產(chǎn)生量為6mol,可推測有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的量為6molC【解析】

若測得酵母菌的呼吸熵為1,說明酵母菌呼吸產(chǎn)生的CO2和消耗的O2體積相等,可說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸,不進(jìn)行無氧呼吸;若測得酵母菌的呼吸熵大于1,說明酵母菌呼吸產(chǎn)生的CO2的量大于消耗的O2的量,則混合液中的酵母菌同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸;CO2可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃,由于酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸均產(chǎn)生CO2,所以不能根據(jù)放出的氣體是否能使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃來確定酵母菌的呼吸方式;方法技巧判斷細(xì)胞呼吸方式的三大依據(jù)(以葡萄糖為細(xì)胞呼吸的反應(yīng)物)能力3結(jié)合細(xì)胞呼吸的相關(guān)計算,考查綜合運用能力4.(2025·四川閬中檢測)耐力性運動是指機體進(jìn)行一定時間(每次30min以上)的低中等強度的運動,如步行、游泳、慢跑、騎行等,有氧呼吸是耐力性運動中能量供應(yīng)的主要方式。堅持耐力性運動訓(xùn)練,肌細(xì)胞中線粒體數(shù)量會出現(xiàn)適應(yīng)性變化。下列敘述正確的是(

)[A]肌細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸時,能產(chǎn)生ATP的場所是線粒體[B]若肌細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸作用產(chǎn)生30mol的CO2,則需消耗5mol葡萄糖[C]推測每周堅持耐力性運動會使無氧呼吸增強,線粒體數(shù)量減少[D]線粒體中丙酮酸分解生成CO2和H2O的過程需要O2的參與B依據(jù)題干信息,有氧呼吸是耐力性運動中能量供應(yīng)的主要方式,線粒體是有氧呼吸的主要場所,故推測每周堅持耐力性運動會使有氧呼吸增強,線粒體數(shù)量先增多后保持相對穩(wěn)定;丙酮酸分解生成CO2發(fā)生在有氧呼吸第二階段,不需要O2的參與,有氧呼吸第三階段生成H2O的過程,需要O2的參與。5.(2024·天津模擬)有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培養(yǎng)液,當(dāng)通入不同濃度的O2時,其產(chǎn)生酒精和CO2的物質(zhì)的量如圖所示。據(jù)圖中信息推斷,錯誤的是(

)[A]當(dāng)O2濃度為a時,酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸[B]當(dāng)O2濃度為c時,有2/3的葡萄糖用于酵母菌的無氧呼吸[C]當(dāng)O2濃度為b和d時,酵母菌細(xì)胞呼吸方式有所不同[D]a、b、c、d不同O2濃度下,細(xì)胞呼吸各階段都能產(chǎn)生[H]和ATPD【解析】分析題圖可知,O2濃度為a時,產(chǎn)生酒精的量與產(chǎn)生CO2的量相等,說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸;當(dāng)O2濃度為c時,無氧呼吸產(chǎn)生的酒精量為6mol,根據(jù)無氧呼吸反應(yīng)式可知,無氧呼吸消耗的葡萄糖是3mol,此時有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量為15-6=9(mol),則有氧呼吸消耗的葡萄糖是1.5mol,所以用于無氧呼吸的葡萄糖占2/3;O2濃度為b時,酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸,也進(jìn)行無氧呼吸,O2濃度為d時,不產(chǎn)生酒精,酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸不進(jìn)行無氧呼吸;有氧呼吸過程中各階段都能產(chǎn)生ATP,但第三階段不能產(chǎn)生[H],而進(jìn)行無氧呼吸時,第二階段不能產(chǎn)生[H]和ATP?？枷蛞唤Y(jié)合生命觀念及科學(xué)探究,考查有氧呼吸1.(2024·甘肅卷,3)梅蘭竹菊為花中四君子,很多人喜歡在室內(nèi)或庭院種植。花卉需要科學(xué)養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)不當(dāng)會影響花卉的生長,如蘭花會因澆水過多而死亡,關(guān)于此現(xiàn)象,下列敘述錯誤的是(

)[A]根系呼吸產(chǎn)生的能量減少使養(yǎng)分吸收所需的能量不足[B]根系呼吸產(chǎn)生的能量減少使水分吸收所需的能量不足[C]澆水過多抑制了根系細(xì)胞有氧呼吸但促進(jìn)了無氧呼吸[D]根系細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中無氧呼吸產(chǎn)生的有害物質(zhì)含量增加研練真題·感悟高考B【解析】根系吸收無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)的過程需要根系細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的能量,澆水過多會使根系呼吸產(chǎn)生的能量減少,使養(yǎng)分吸收所需的能量不足;根系吸收水分是被動運輸,不消耗能量;澆水過多使土壤含氧量減少,抑制了根系細(xì)胞的有氧呼吸,但促進(jìn)了無氧呼吸的進(jìn)行;根系細(xì)胞無氧呼吸整個過程都發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,會產(chǎn)生有害物質(zhì)酒精或乳酸。2.(2023·廣東卷,7)在游泳過程中,參與呼吸作用并在線粒體內(nèi)膜上作為反應(yīng)物的是(

)[A]還原型輔酶Ⅰ [B]丙酮酸[C]氧化型輔酶Ⅰ [D]二氧化碳A【解析】游泳過程中主要以有氧呼吸提供能量,有氧呼吸的第一階段和第二階段都產(chǎn)生了[H],這兩個階段產(chǎn)生的[H]在第三階段經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng),在線粒體內(nèi)膜上與氧結(jié)合生成水,這里的[H]是一種簡化的表示方式,實際上指的是還原型輔酶Ⅰ?？枷蚨Y(jié)合生命觀念及科學(xué)思維,考查無氧呼吸3.(2023·山東卷,4)水淹時,玉米根細(xì)胞由于較長時間進(jìn)行無氧呼吸導(dǎo)致能量供應(yīng)不足,使液泡膜上的H+轉(zhuǎn)運減緩,引起細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H+積累,無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸也使細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)pH降低。pH降低至一定程度會引起細(xì)胞酸中毒。細(xì)胞可通過將無氧呼吸過程中的丙酮酸產(chǎn)乳酸途徑轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑,延緩細(xì)胞酸中毒。下列說法正確的是(

)[A]正常玉米根細(xì)胞液泡內(nèi)pH高于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)[B]檢測到水淹的玉米根有CO2的產(chǎn)生不能判斷是否有酒精生成[C]轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應(yīng)不足[D]轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒B【解析】由題可知,玉米根細(xì)胞由于較長時間進(jìn)行無氧呼吸導(dǎo)致能量供應(yīng)不足,使液泡膜上的H+轉(zhuǎn)運減緩,引起細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H+積累,說明細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H+轉(zhuǎn)運至液泡需要消耗能量,為主動運輸,因此,正常玉米根細(xì)胞液泡內(nèi)pH低于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);玉米根部短時間水淹,根部氧氣含量少,部分根細(xì)胞可以進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生CO2,因此檢測到水淹的玉米根有CO2的產(chǎn)生不能判斷是否有酒精生成;轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時,無ATP的產(chǎn)生;丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時消耗的[H]與丙酮酸產(chǎn)乳酸途徑時消耗的[H]含量相同。4.(2023·全國乙卷,3)植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境。在無氧條件下,某種植物幼苗的根細(xì)胞經(jīng)呼吸作用釋放CO2的速率隨時間的變化趨勢如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)[A]在時間a之前,植物根細(xì)胞無CO2釋放,只進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸[B]a～b時間內(nèi)植物根細(xì)胞存在經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2的過程[C]每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精時生成的ATP比產(chǎn)生乳酸時的多[D]植物根細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的酒精跨膜運輸?shù)倪^程不需要消耗ATPC【解析】植物進(jìn)行有氧呼吸或無氧呼吸產(chǎn)生酒精時都有二氧化碳釋放,圖示在時間a之前,植物根細(xì)胞無CO2釋放,據(jù)此推知在時間a之前,只進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸;a～b階段CO2釋放增加,a～b時間內(nèi)植物根細(xì)胞存在經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2的過程,是植物通過呼吸途徑改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境的體現(xiàn);無論是產(chǎn)生酒精還是產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸,都只在第一階段釋放少量能量,第二階段無能量釋放,故每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精時生成的ATP和產(chǎn)生乳酸時相同;酒精跨膜運輸方式是自由擴散,該過程不需要消耗ATP。有氧呼吸中的電子傳遞鏈和氧化磷酸化熱點情境3

[情境鏈接]有氧呼吸中的電子傳遞鏈和氧化磷酸化(有氧呼吸第三階段)(1)[H]在酶的催化下釋放電子和H+,電子被鑲嵌在線粒體內(nèi)膜上的一系列特殊蛋白質(zhì)捕獲和傳遞,最終與O2和H+結(jié)合,生成了H2O。(2)線粒體內(nèi)膜上的這些特殊蛋白質(zhì)則利用電子給予的能量將線粒體基質(zhì)中的H+泵入內(nèi)膜和外膜的間隙,構(gòu)建了跨膜的H+濃度梯度。(3)H+沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì),推動了ATP的合成(在一定范圍內(nèi),線粒體內(nèi)膜兩側(cè)的H+濃度差越大,ATP合成得越多)。[典型例題](2022·山東卷,16改編)在有氧呼吸第三階段,線粒體基質(zhì)中的還原型輔酶脫去氫并釋放電子,電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜最終傳遞給O2,電子傳遞過程中釋放的能量驅(qū)動H+從線粒體基質(zhì)移至內(nèi)外膜間隙中,隨后H+經(jīng)ATP合酶返回線粒體基質(zhì)并促使ATP合成,然后與接受了電子的O2結(jié)合生成水。為研究短時低溫對該階段的影響,將長勢相同的黃瓜幼苗在不同條件下處理,分組情況及結(jié)果如圖所示。已知DNP可使H+進(jìn)入線粒體基質(zhì)時不經(jīng)過ATP合酶。下列相關(guān)說法錯誤的是(

)[A]4℃時線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞受阻[B]與25℃時相比,4℃時有氧呼吸產(chǎn)熱多[C]與25℃時相比,4℃時有氧呼吸消耗葡萄糖的量多[D]DNP導(dǎo)致線粒體內(nèi)外膜間隙中H+濃度降低,生成的ATP減少A【解析】

與25℃相比,4℃時耗氧量增加,根據(jù)題意,電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜最終傳遞給氧氣,說明電子傳遞未受阻;與25℃相比,短時間低溫4℃處理,ATP合成量較少,耗氧量較多,說明4℃時有氧呼吸釋放的能量較多用于產(chǎn)熱,消耗的葡萄糖量多;DNP使H+不經(jīng)ATP合酶返回線粒體基質(zhì)中,會使線粒體內(nèi)外膜間隙中H+濃度降低,導(dǎo)致ATP合成減少。思維建模[遷移應(yīng)用]1.(2024·山東淄博二模)電子傳遞鏈發(fā)生于線粒體內(nèi)膜上。在線粒體內(nèi)膜上,氧化過程(電子傳遞)和磷酸化(形成ATP)相耦聯(lián)(如圖)。已知DNP可阻礙磷酸化過程而不影響氧化過程,使得呼吸作用仍可進(jìn)行,但無法產(chǎn)生ATP。魚藤酮可阻礙電子從復(fù)合體Ⅰ傳遞到UQ。氰化物可抑制電子從復(fù)合體Ⅳ傳遞給O2,但有些植物體還存在另外一條抗氰呼吸電子傳遞途徑,電子通過復(fù)合體Ⅰ傳遞給UQ后直接傳遞給交替氧化酶,消耗氧氣產(chǎn)生水,此過程無質(zhì)子穿膜。下列說法不正確的是(

)[A]抗氰呼吸電子傳遞途徑可被魚藤酮抑制[B]植物抗氰呼吸時ATP的產(chǎn)生速率加快[C]DNP阻礙磷酸化后可使細(xì)胞的產(chǎn)熱量增加[D]氰化物影響有氧呼吸的第三階段B【解析】分析題意可知,魚藤酮可阻礙電子從復(fù)合體Ⅰ傳遞到UQ,故抗氰呼吸電子傳遞途徑可被魚藤酮抑制;抗氰呼吸電子傳遞途徑中,電子通過復(fù)合體Ⅰ傳遞給UQ后直接傳遞給交替氧化酶,消耗氧氣產(chǎn)生水,此過程無質(zhì)子穿膜,則該過程ATP的產(chǎn)生受阻;正常情況下,有氧呼吸釋放的能量大部分轉(zhuǎn)化為熱能,少部分轉(zhuǎn)化為ATP中的能量,DNP可阻礙磷酸化過程而不影響氧化過程,使得呼吸作用仍可進(jìn)行,但無法產(chǎn)生ATP,即DNP阻礙磷酸化后,ATP生成受阻,有氧呼吸釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為熱能,故可使細(xì)胞的產(chǎn)熱量增加;有氧呼吸的第三階段是氧氣和[H]反應(yīng)生成水,氰化物可抑制電子從復(fù)合體Ⅳ傳遞給O2,而有氧呼吸的第三階段需要O2,故氰化物影響有氧呼吸的第三階段。2.(2024·海南瓊海月考)體育運動大體可以分為有氧運動和無氧運動。有氧運動過程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能,如慢跑。無氧運動過程中骨骼肌除進(jìn)行有氧呼吸外,還會進(jìn)行無氧呼吸,如短跑等。如圖為有氧呼吸的某個階段的示意圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)圖示過程是有氧呼吸的第

階段。人在短跑時,產(chǎn)生CO2的具體部位是

,產(chǎn)生[H]的具體部位是

,有氧呼吸過程中的能量變化是

。

三線粒體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)有機物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能和熱能而人在慢跑時,消耗的O2在細(xì)胞呼吸中的用途是

。

和[H]結(jié)合形成水【解析】(1)題圖過程發(fā)生在線粒體內(nèi)膜,是有氧呼吸的第三階段。人在短跑時,同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸,但只在有氧呼吸的第二階段產(chǎn)生CO2,其場所是線粒體基質(zhì);有氧呼吸與無氧呼吸的第一階段及有氧呼吸的第二階段均可產(chǎn)生[H],因此產(chǎn)生[H]的具體部位是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì);有氧呼吸過程中的能量變化是有機物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能和散失的熱能。人在慢跑時,O2在有氧呼吸第三階段與[H]結(jié)合生成水。(2)據(jù)圖可知,H+沿著線粒體內(nèi)膜上的ATP合酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì),推動某物質(zhì)(A)合成ATP,則A為

。有的減肥藥物能夠增加線粒體內(nèi)膜對H+的通透性,使得H+回滲到線粒體基質(zhì),使得ATP合酶生成的ATP量減少,該藥物能夠加快體內(nèi)有機物的消耗,但會嚴(yán)重危害健康,具體危害是

(寫出一點即可)。

ADP、Pi導(dǎo)致細(xì)胞供能不足和體溫過高(寫出其中一點即可)【解析】(2)據(jù)題圖可知,物質(zhì)A在ATP合酶的作用下合成ATP,據(jù)此推斷,物質(zhì)A為ADP和Pi。正常情況下,細(xì)胞呼吸釋放的能量少部分儲存在ATP中,大部分以熱能的形式散失,以維持細(xì)胞的能量供應(yīng)和人體的體溫,而題述減肥藥物會使得ATP合酶合成ATP的量減少,則能量在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化率降低,造成大量的額外產(chǎn)熱,從而導(dǎo)致細(xì)胞供能不足和體溫過高。(3)有氧呼吸是在無氧呼吸的基礎(chǔ)上進(jìn)化產(chǎn)生的,從能量的角度分析,與無氧呼吸相比,有氧呼吸能夠

,其在進(jìn)化地位上更為高等。

更充分地將有機物中的能量釋放出來供細(xì)胞利用【解析】(3)與無氧呼吸相比,有氧呼吸能更充分地將有機物中的能量釋放出來供細(xì)胞利用。(4)為判斷不同運動強度(高運動強度、中運動強度、低運動強度)下細(xì)胞呼吸的方式,設(shè)計了相關(guān)實驗,大體實驗思路如下:讓同一個體分別在三種不同運動強度(高、中、低)下運動相同一段時間后,測定相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)。測定的指標(biāo)為

。不同運動強度下O2的消耗速率和血漿中乳酸含量【解析】(4)本實驗的目的為判斷不同運動強度(高運動強度、中運動強度、低運動強度)下細(xì)胞呼吸的方式,則觀測指標(biāo)為不同運動強度下氧氣的消耗速率和血漿中的乳酸含量。(時間:30分鐘滿分:36分)基礎(chǔ)強化練選擇題:1～7題,每題2分。1.(有氧呼吸和無氧呼吸的比較|2024·重慶月考)下列關(guān)于人體細(xì)胞呼吸的敘述,正確的是(

)[A]有氧呼吸和無氧呼吸的各個階段都能合成ATP[B]有氧呼吸和無氧呼吸的各個階段都能產(chǎn)生NADH[C]骨骼肌細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸和二氧化碳[D]細(xì)胞呼吸釋放的能量只有部分儲存在ATP中D【解析】無氧呼吸第二階段不能合成ATP;有氧呼吸第三階段、無氧呼吸第二階段均不能產(chǎn)生NADH;骨骼肌細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸;細(xì)胞呼吸釋放的能量大部分以熱能形式散失,只有少部分儲存在ATP中。2.(有氧呼吸的過程|2024·阜陽模擬)用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子,18O轉(zhuǎn)移的途徑是(

)[A]葡萄糖→丙酮酸→水[B]葡萄糖→丙酮酸→氧[C]葡萄糖→氧→水[D]葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳D【解析】有氧呼吸過程中,葡萄糖首先分解為丙酮酸和[H],然后丙酮酸與H2O反應(yīng)生成[H]和CO2,因此用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子,18O轉(zhuǎn)移的途徑是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。3.(新情境·春筍的呼吸方式|2024·黔南二模)黔南的崇山峻嶺之中,分布著各種春筍,新采摘的春筍在幾天內(nèi)就會產(chǎn)生酒味并腐爛。為探究延長春筍儲存時間的方法,研究員使用消毒液浸泡春筍后,分別在正?？諝夂透哐醐h(huán)境中進(jìn)行儲存,發(fā)現(xiàn)高氧環(huán)境中春筍產(chǎn)生的酒精少,腐爛程度更低。下列敘述錯誤的是(

)[A]正常空氣中,春筍細(xì)胞內(nèi)線粒體不能將葡萄糖氧化分解成CO2和水[B]可用橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下檢測春筍產(chǎn)生酒精的情況[C]高氧環(huán)境中儲存的春筍細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的部位是線粒體基質(zhì)[D]使用消毒液浸泡春筍減少了春筍表面微生物對實驗結(jié)果的影響C【解析】線粒體不能直接分解葡萄糖,葡萄糖先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸和[H],丙酮酸和[H]在線粒體中繼續(xù)氧化分解成CO2和水;在酸性條件下,酒精可使橙色的重鉻酸鉀溶液變?yōu)榛揖G色,故可用橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下檢測春筍產(chǎn)生酒精的情況;高氧環(huán)境中春筍產(chǎn)生的酒精少,即高氧環(huán)境中同時存在有氧呼吸和無氧呼吸,則細(xì)胞呼吸產(chǎn)CO2的部位是線粒體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);因為微生物也要進(jìn)行呼吸作用,會對實驗有干擾,因此要排除這一無關(guān)變量影響,使用消毒液浸泡春筍減少了春筍表面微生物對實驗結(jié)果的影響。4.(有氧呼吸和無氧呼吸的比較|2024·咸陽月考)無氧運動過程中氧氣攝入量極低,導(dǎo)致肌肉疲勞不能持久,因此越來越多的人開始注重慢跑等有氧運動。有氧運動是指主要以有氧呼吸提供運動中所需能量的運動方式。下列關(guān)于人進(jìn)行無氧運動和有氧運動的敘述,正確的是(

)[A]有氧運動中,有機物分解釋放的能量大部分儲存在ATP中[B]無氧運動中,細(xì)胞中的有機物不能氧化分解會導(dǎo)致無ATP產(chǎn)生[C]與無氧運動相比,機體有氧運動過程中的能量利用率更高[D]有氧運動可以避免肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸和CO2C【解析】有氧呼吸釋放的能量只有少部分儲存在ATP中,絕大多數(shù)以熱能形式散失;無氧呼吸過程中第一階段與有氧呼吸第一階段相同,有少量ATP合成;無氧呼吸有機物中的能量不能徹底氧化分解,所以與無氧運動相比,機體有氧運動過程中的能量利用率更高;人體無氧呼吸不產(chǎn)生CO2。5.(新情境·瓦爾堡效應(yīng)|2024·重慶模擬)研究發(fā)現(xiàn),癌細(xì)胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP,這種現(xiàn)象稱為“瓦爾堡效應(yīng)”。葡萄糖在癌細(xì)胞中的代謝途徑如圖所示,下列說法錯誤的是(

)[A]過程①需要癌細(xì)胞膜上載體蛋白的參與[B]過程③不能生成ATP[C]在癌細(xì)胞呼吸作用過程中有少量葡萄糖在線粒體中被利用[D]“瓦爾堡效應(yīng)”導(dǎo)致癌細(xì)胞既不產(chǎn)生CO2也不吸收O2C【解析】葡萄糖進(jìn)入癌細(xì)胞的方式屬于主動運輸,所以過程①需要癌細(xì)胞膜上載體蛋白的參與;由題圖可知,過程③為無氧呼吸第二階段,無氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP;線粒體不能直接利用葡萄糖,葡萄糖被利用的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);“瓦爾堡效應(yīng)”是指癌細(xì)胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP的現(xiàn)象,說明癌細(xì)胞進(jìn)行的是無氧呼吸,由題圖可知,癌細(xì)胞進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸,不產(chǎn)生CO2。6.(呼吸缺陷型酵母菌|2025·廈門期中)某研發(fā)部門用紫外線對野生型酵母菌進(jìn)行誘變,并將獲得的線粒體中不能合成[H]的呼吸缺陷型酵母菌用于酒精發(fā)酵。已知呈白色的TTC顯色劑在線粒體內(nèi)有氧呼吸相關(guān)酶的作用下能與O2競爭性結(jié)合[H]形成紅色物質(zhì)TP,具體過程如圖所示,呼吸缺陷型酵母菌缺乏有氧呼吸相關(guān)酶,不能形成TP。下列敘述錯誤的是(

)[A]加入TTC后,可在顯微鏡下通過觀察線粒體的顏色來判斷酵母菌的類型[B]與野生型酵母菌相比,呼吸缺陷型酵母菌的繁殖能力弱[C]呼吸缺陷型酵母菌在酒精發(fā)酵過程中,葡萄糖中的能量大部分以熱能形式散失[D]野生型酵母菌和呼吸缺陷型酵母菌產(chǎn)生[H]的場所不完全相同C【解析】呈白色的TTC在線粒體內(nèi)有氧呼吸相關(guān)酶的作用下與[H]反應(yīng)后形成紅色物質(zhì),呼吸缺陷型酵母菌的線粒體中缺乏有氧呼吸相關(guān)酶,不能形成紅色物質(zhì)TP,所以在顯微鏡下觀察時線粒體呈紅色的為野生型酵母菌;呼吸缺陷型酵母菌不能進(jìn)行有氧呼吸的第二、第三階段,所以與野生型酵母菌相比,消耗相同底物產(chǎn)生的ATP更少,繁殖能力弱;酵母菌無氧呼吸時底物葡萄糖中的能量大部分儲存在產(chǎn)物酒精中;野生型酵母菌產(chǎn)生[H]的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,而呼吸缺陷型酵母菌產(chǎn)生[H]的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。7.(有氧呼吸過程|2025·云南高考適應(yīng)性考試)激活沉默信息調(diào)節(jié)因子1(Sirt1)可延緩細(xì)胞衰老。Sirt1激活程度與NAD+/NADH的比值呈正相關(guān)。下列說法正確的是(

)[A]NADH轉(zhuǎn)化為NAD+過程通常伴隨O2產(chǎn)生[B]NADH轉(zhuǎn)化成NAD+過程通常伴隨磷酸產(chǎn)生[C]科學(xué)運動增加NADH相對含量,可以延緩衰老[D]適度寒冷增加NAD+相對含量,可以延緩衰老D【解析】NADH轉(zhuǎn)化為NAD+過程通常伴隨O2的消耗;NADH轉(zhuǎn)化成NAD+過程常伴隨ADP與Pi結(jié)合形成ATP,即伴隨磷酸的消耗;由題意可知,激活Sirt1可延緩細(xì)胞衰老,Sirt1激活程度與NAD+/NADH的比值呈正相關(guān),則增加NADH相對含量,不可以延緩衰老;適度寒冷增加NAD+相對含量,會使NAD+/NADH的比值變大,Sirt1激活程度增加,進(jìn)而延緩衰老。選擇題:8～10題,每題4分。8.(探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式|2024·貴州模擬)用酵母菌作實驗材料探究細(xì)胞呼吸,將酵母菌(甲)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(乙)及線粒體(丙)分別放入3支試管,向試管中加入等量、相同濃度的葡萄糖溶液,均供氧充足,一段時間后,得到葡萄糖和CO2的相對含量變化如圖所示。能力提升練下列敘述錯誤的是(

)[A]甲中產(chǎn)生的CO2其氧元素來自葡萄糖和水[B]乙反應(yīng)結(jié)束后可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精[C]甲和乙消耗等量的葡萄糖釋放的能量相等[D]實驗結(jié)果表明葡萄糖不能在線粒體中分解C【解析】

根據(jù)有氧呼吸前兩階段的化學(xué)反應(yīng)式可知,呼吸作用產(chǎn)生的CO2其氧元素來自葡萄糖和水;由題意可知,乙只能進(jìn)行無氧呼吸,乙反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生的酒精可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測,呈灰綠色;甲(進(jìn)行有氧呼吸)和乙(只進(jìn)行無氧呼吸)消耗等量的葡萄糖,前者釋放的能量多于后者;丙中葡萄糖無消耗,說明葡萄糖不能在線粒體中分解。9