細(xì)胞呼吸方式的判斷及相關(guān)計(jì)算
考點(diǎn)一 細(xì)胞呼吸的方式和過程
1.有氧呼吸(1)概念是指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生______________，釋放能量，生成____________的過程。
有氧呼吸的場所并非只是線粒體：真核細(xì)胞有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；原核細(xì)胞無線粒體，但有的原核細(xì)胞含有全套與有氧呼吸有關(guān)的酶，這些酶分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞膜上，因此這些細(xì)胞能進(jìn)行有氧呼吸。
[微思考] 有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧氣分別在哪些階段被利用？產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在哪些階段形成？有氧呼吸反應(yīng)物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段被利用；產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在第二、三階段形成。
(3)寫出有氧呼吸的總反應(yīng)式，并標(biāo)出各種元素的來源和去路。______________________________________
(4)能量轉(zhuǎn)換葡萄糖中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為____________________________。
ATP中活躍的化學(xué)能和熱能
2.無氧呼吸(1)概念在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程。
①無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。②人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2只能是有氧呼吸的產(chǎn)物，因?yàn)槿梭w細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，無CO2。③不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同?！　　?br/>(1)供氧不足時(shí)，酵母菌在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇。(2022·江蘇卷，8B)( )(2)酵母菌有(需)氧呼吸在線粒體中進(jìn)行，無(厭)氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行。(2023·浙江6月選考，11B)( )有氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中進(jìn)行。(3)油料作物種子播種時(shí)宜淺播，原因是萌發(fā)時(shí)呼吸作用需要大量氧氣。(2021·湖南卷，12C)( )
(4)根瘤中合成ATP的能量主要源于糖類(葡萄糖)的分解。[2020·江蘇卷，27(4)]( )(5)葡萄糖的有氧呼吸過程中，水的生成發(fā)生在線粒體外膜。(2021·湖北卷，1A)( )線粒體內(nèi)膜。(6)馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATP。(2019·全國卷Ⅱ，2C)( )無氧呼吸在第一個(gè)階段會(huì)產(chǎn)生少量的ATP。(7)癌細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸時(shí)丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程會(huì)生成少量ATP。(2020·山東卷，2B)( )無氧呼吸第二個(gè)階段不產(chǎn)生ATP。
1.有氧呼吸中的電子傳遞鏈
糖酵解(有氧呼吸第一階段)和丙酮酸氧化過程(有氧呼吸第二階段)(也稱三羧酸循環(huán)階段)中生成的[H]是在線粒體內(nèi)膜上繼續(xù)氧化的。[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、H＋結(jié)合，生成了H2O，而線粒體內(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。最終，H＋沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì)，推動(dòng)ATP的合成。
2.細(xì)胞呼吸中[H]和ATP的來源與去向(1)有氧呼吸過程中[H]、ATP的來源和去路
(2)無氧呼吸中的[H]和ATP都是第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生的。其中[H]在第二階段被用于還原丙酮酸，全部消耗，沒有積累。
考向1　圍繞細(xì)胞呼吸的過程，考查生命觀念1.(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
2.(2022·全國甲卷，4)線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的人肌細(xì)胞中線粒體數(shù)量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關(guān)的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)A.有氧呼吸時(shí)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中都能產(chǎn)生ATPB.線粒體內(nèi)膜上的酶可以參與[H]和氧反應(yīng)形成水的過程C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與D.線粒體中的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成
3.(2024·廣東中山質(zhì)檢)線粒體中的[H]與氧氣結(jié)合的過程需要細(xì)胞色素c的參與。細(xì)胞接受凋亡信號(hào)后，線粒體中的細(xì)胞色素c可轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，并與Apaf-1蛋白結(jié)合引起細(xì)胞凋亡。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A.細(xì)胞色素c位于線粒體的內(nèi)膜B.細(xì)胞色素c功能喪失的細(xì)胞將無法合成ATPC.有氧呼吸過程產(chǎn)生[H]的場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)D.若細(xì)胞中Apaf-1蛋白功能喪失，細(xì)胞色素c將不會(huì)引起該細(xì)胞凋亡
考向2　結(jié)合有氧呼吸中電子傳遞鏈，考查模型與建模的能力4.(2024·廣西桂林期末)呼吸電子傳遞鏈?zhǔn)侵冈诰€粒體內(nèi)膜上由一系列呼吸電子傳遞體組成的將電子傳遞到分子氧的“軌道”，如下圖所示，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.圖示過程是有氧呼吸的第三階段，是有氧呼吸過程中產(chǎn)能最多的階段B.有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生的NADH所攜帶的電子最終傳遞給了氧氣C.高能電子在傳遞過程中逐級(jí)釋放能量推動(dòng)H＋跨過內(nèi)膜到達(dá)線粒體基質(zhì)D.呼吸鏈的電子傳遞所產(chǎn)生的膜兩側(cè)H＋濃度差為ATP的合成提供了驅(qū)動(dòng)力
考點(diǎn)二　細(xì)胞呼吸方式的判斷及相關(guān)計(jì)算
1.細(xì)胞呼吸方式的判斷(以真核生物為例)
2.細(xì)胞呼吸反應(yīng)式中各物質(zhì)間物質(zhì)的量的比例關(guān)系(1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。(2)無氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。(3)產(chǎn)生等量的CO2時(shí)消耗的葡萄糖的物質(zhì)的量：無氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。(4)消耗等量的葡萄糖時(shí)，有氧呼吸消耗氧氣的物質(zhì)的量與有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量之和的比為3∶4。
欲確認(rèn)某植物種子的細(xì)胞呼吸方式，應(yīng)設(shè)置兩套實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示：
(1)裝置1中加入NaOH溶液的目的是_____________________________________，根據(jù)著色液滴移動(dòng)的距離可測出呼吸作用消耗的氧氣的體積。(2)裝置2中著色液滴移動(dòng)的距離代表呼吸作用__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
消耗的氧氣和釋放的二氧化碳的體積的差值
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析判定呼吸方式時(shí)，底物一般是葡萄糖。分析如下：
只進(jìn)行有氧呼吸或既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸
只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸
既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸
細(xì)胞已死亡或只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸
(4)為了排除環(huán)境因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，需要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，該對照組的設(shè)置方法是__________________________________________________________。(5)若裝置1、2中的著色液滴均左移，則可能的原因是_________________________________________________________________。
在裝置中裝入煮熟的發(fā)芽種子，其他條件不變
種子進(jìn)行有氧呼吸時(shí)，底物中除糖類外還含有脂肪
考向1　圍繞細(xì)胞呼吸類型的判斷，考查演繹與推理能力1.(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(shí)間的變化趨勢如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.在時(shí)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(shí)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(shí)生成的ATP比產(chǎn)生乳酸時(shí)的多D.植物根細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的酒精跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程不需要消耗ATP
2.(2024·重慶市期末)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(cuò)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ATPC.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.“瓦堡效應(yīng)”導(dǎo)致癌細(xì)胞既不產(chǎn)生CO2也不吸收O2
3.(2024·遼寧丹東期末)將酵母菌培養(yǎng)液進(jìn)行離心處理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次離心處理為只含有酵母菌細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的上清液和只含有酵母菌細(xì)胞器的沉淀物兩部分，與未離心處理過的酵母菌培養(yǎng)液分別放入甲、乙、丙3支試管中，并向這3支試管內(nèi)同時(shí)滴入等量、等濃度的X溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.若X為葡萄糖溶液，在無氧條件下，能夠產(chǎn)生CO2的試管是甲、丙B.若X為葡萄糖溶液，在氧氣充足條件下，最終能產(chǎn)生ATP的試管是甲、乙、丙C.若X為丙酮酸溶液，在氧氣充足條件下，最終能產(chǎn)生CO2和H2O的試管是乙、丙D.若X為葡萄糖溶液，在無氧條件下，能進(jìn)行呼吸作用的試管是甲、丙
考向2　結(jié)合細(xì)胞呼吸的相關(guān)計(jì)算，考查科學(xué)思維4.(2024·廣東省衡水金卷期末)一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液，當(dāng)通入不同濃度的氧氣時(shí)，其產(chǎn)生的C2H5OH和CO2的量如表所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.氧濃度為a時(shí)，只進(jìn)行無氧呼吸B.氧濃度為b時(shí)，經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為0.6 mlC.氧濃度為c時(shí)，消耗的葡萄糖中有50%用于酒精發(fā)酵D.氧濃度為d時(shí)，只進(jìn)行有氧呼吸
1.(2023·天津卷，1)衣原體缺乏細(xì)胞呼吸所需的酶，則其需要從宿主細(xì)胞體內(nèi)攝取的物質(zhì)是(　　)A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
2.(2023·重慶卷，10)哺乳動(dòng)物可利用食物中的NAM或NA合成NAD＋，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為NADH([H])，研究者以小鼠為模型，探究了哺乳動(dòng)物與腸道菌群之間NAD＋代謝的關(guān)系，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.靜脈注射標(biāo)記的NA，腸腔內(nèi)會(huì)出現(xiàn)標(biāo)記的NAMB.靜脈注射標(biāo)記的NAM，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)會(huì)出現(xiàn)標(biāo)記的NADHC.食物中缺乏NAM時(shí)，組織細(xì)胞仍可以用NAM合成NAD＋D.腸道中的厭氧菌合成ATP時(shí)所需的能量主要來自NADH
3.(2020·全國卷Ⅰ，2)種子貯藏中需要控制呼吸作用以減少有機(jī)物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質(zhì)是淀粉分解產(chǎn)生的葡萄糖，下列關(guān)于種子呼吸作用的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)A.若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等，則細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸B.若細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸，則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等C.若細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸且產(chǎn)物是乳酸，則無O2吸收也無CO2釋放D.若細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行有氧和無氧呼吸，則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多
4.(2022·廣東卷，10)種子質(zhì)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提和保障。生產(chǎn)實(shí)踐中常用TTC法檢測種子活力，TTC(無色)進(jìn)入活細(xì)胞后可被[H]還原成TTF(紅色)。大豆充分吸脹后，取種胚浸于0.5%TTC溶液中，30 ℃保溫一段時(shí)間后部分種胚出現(xiàn)紅色。下列敘述正確的是(　　)A.該反應(yīng)需要在光下進(jìn)行B.TTF可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成C.TTF生成量與保溫時(shí)間無關(guān)D.不能用紅色深淺判斷種子活力高低
5.(2021·重慶卷，21)人線粒體呼吸鏈?zhǔn)軗p可導(dǎo)致代謝物X的積累，由此引發(fā)多種疾病。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，給呼吸鏈?zhǔn)軗p小鼠注射適量的酶A和酶B溶液，可發(fā)生如題圖所示的代謝反應(yīng)，從而降低線粒體呼吸鏈?zhǔn)軗p導(dǎo)致的危害。據(jù)圖回答以下問題：
(1)呼吸鏈?zhǔn)軗p會(huì)導(dǎo)致________(填“有氧”或“無氧”)呼吸異常，代謝物X是____________。(2)過程⑤中酶B的名稱為____________，使用它的原因是________________________________________________________。
催化過氧化氫的分解，避免過氧化氫對細(xì)胞的毒害

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