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解密05 细胞呼吸的原理和应用
考点热度 ★★★★★
1.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸过程不能生成ATP。(2019·全国卷Ⅱ,T2) ( ×
)
分析:马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸过程能生成ATP。
2.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生。(2019·全国卷Ⅱ,T2) ( ×
)
分析:马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会抑制无氧呼吸,减少酸味的产生。
3.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸。(2018·全国卷Ⅲ,T5)
( √ )
4.与风干前相比,风干种子中有机物的消耗减慢。(2018·全国卷Ⅱ,T4)
( √ )
5.细胞的有氧呼吸与无氧呼吸过程中都会产生丙酮酸。(2020·浙江卷,T6)
( √ )
6.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段需ATP 水解提供能量。(2019·天津卷,T2) ( × )
分析:乳酸菌无氧呼吸的第二阶段不消耗ATP,也不生成ATP。
7.高等植物细胞中,葡萄糖分解产生丙酮酸的过程发生在生物膜上。(2018·海南卷,T4)(
× )
分析:高等植物细胞中,葡萄糖分解产生丙酮酸的过程发生在细胞质基质中。
8.若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸。
( × )
分析:若细胞既不吸收O2也不放出CO2,细胞也可能进行产物为乳酸的无氧呼吸。
9.破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧环境中。
( × )
分析:破伤风芽孢杆菌为厌氧菌,适宜生活在无氧环境中。
10.无氧呼吸不需要O2参与,最终有[H]的积累。
( × )
分析:无氧呼吸第二阶段消耗[H],无[H]的积累。
11.人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。
( √ )
12.各种细胞进行有氧呼吸的主要场所都是线粒体。
( × )
分析:原核细胞无线粒体,也可进行有氧呼吸。
13.细胞呼吸的结果如果没有水的产生,就一定是无氧呼吸。
( √ )
易混1
A:人体细胞呼吸过程产生CO2的场所是细胞质基质或线粒体基质。
(× )
B:酵母菌细胞呼吸过程产生CO2的场所是细胞质基质或线粒体基质。(√ )
易混2
A:有氧呼吸三个阶段都有大量的ATP 产生。
(× )
B:无氧呼吸只有第一阶段释放出少量能量,生成少量的ATP。
(√ )
易混3
A:细胞在没有氧气参与下,葡萄糖的分解发生在细胞质基质。
(√)
B:细胞在有氧气参与下,葡萄糖的彻底氧化分解发生在线粒体。(×)
1
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易混4
A:有氧呼吸过程中,有机物中能量的去向主要是热能。(√)
B:无氧呼吸过程中,有机物中能量的去向主要是热能。(×)
考点01 有氧呼吸和无氧呼吸的比较
项目
有氧呼吸
无氧呼吸
不
同
点
条件
需氧
无氧
场所
细胞质基质(第一阶段)、线粒体
(第二、三阶段)
细胞质基质
分解程度
葡萄糖被彻底分解
葡萄糖分解不彻底
产物
CO2、H2O
乳酸或酒精和CO2
能量释放
大量
少量
相
同
点
反应条件
需酶和适宜温度
本质
氧化分解有机物，释放能量，生成ATP 供生命活动所需
过程
第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义
为生物体的各项生命活动提供能量
考点02 细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系
(1)反应式
①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O――→6CO2＋12H2O＋能量。
②无氧呼吸：C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量；
C6H12O6――→2C3H6O3＋少量能量。
(2)相关物质间量的比例关系
①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2 或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。
③有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量之比为有氧
呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。
④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量之比为无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
考点03 “三看法”判断细胞呼吸的类型
2
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考点04 图析影响细胞呼吸的四类因素:
(1)温度:
(2)O2
3
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(3)CO2浓度
(4)含水量
【典例分析】(2020·全国卷Ⅰ)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进
作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:
(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对
作物的作用有 (答出2 点即可)。
(2)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出1 点即
可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农
田的光能利用率。现有4 种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达
到最大时所需的光照强度)见表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作
物是 ,选择这两种作物的理由是 。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/
(μmol·m-2·s-1)
1 200
1 180
560
623
【信息提取与转化】
4
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关键信息
转化成已有知识
间作
作物之间高矮明显,能充分利用光照,减少竞争
光饱和点
光合速率达到最大时所需的最小光照强度
株高和光饱和点的关系
作物越高,光饱和点越高,作物越低,光饱和点越低
【解析】本题主要考查物质跨膜运输、细胞呼吸原理及其在生产中的应用、光合作用原理
的应用。
(1)中耕过程中去除了杂草,减少了杂草和农作物之间的竞争;疏松土壤可以增加土壤的含氧
量,有利于根细胞的有氧呼吸,促进矿质元素的吸收,还可以促进好氧微生物活动,从而达到
增产的目的。
(2)农田施肥时,肥料中的矿质元素只有溶解在水中,以离子形式存在,才能被作物根系吸收。
(3)间作应选取株高较高且光饱和点高的作物,充分利用上层较强的光照,同时选取株高较矮
且光饱和点较低的作物,充分利用下层较弱的光照,由表格数据比较可知,作物A 株高较高且
光饱和点较高,可利用上层光照进行光合作用,作物C 株高较低且光饱和点较低,能利用下层
的弱光进行光合作用,从而提高光能利用率。
【答案】(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系的呼吸作
用
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)A 和C 作物A 光饱和点高且长得高,可以利用上层光照进行光合作用;作物C 光饱和点
低且长得矮,与作物A 间作后,能利用下层的弱光进行光合作用
【真题探究1】（2022·全国甲卷·高考真题）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。
研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关
的叙述，错误的是（ ）
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D．线粒体中的DNA 能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
【答案】C
【解析】
【分析】
有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧
呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生
成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】
A、有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生
ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A 正确；
B、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶
的催化，B 正确；
5
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C、丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参
与，不需要氧气的参与，C 错误；
D、线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，
D 正确。
故选C。
【真题探究2】（2022·山东·高考真题）植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，
产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步
生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是（ ）
A．磷酸戊糖途径产生的NADPH 与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C．正常生理条件下，利用14C 标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
【答案】C
【解析】
【分析】
有氧呼吸是葡萄糖等有机物彻底氧化分解并释放能量的过程。由题干信息可知，磷酸戊糖
途径可以将葡萄糖转化成其他中间产物，这些中间产物可以作为原料进一步生成其他化合
物。
【详解】
A、根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH 是为其他物质的合成提供原料，而有氧呼吸产生
的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A 正确；
B、有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，
中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸
少，B 正确；
C、正常生理条件下，只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其
他代谢反应，例如有氧呼吸，所以用14C 标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，
还会追踪到参与其他代谢反应的产物，C 错误；
D、受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原
料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D 正确。
故选C。
【真题探究3】（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
6
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【解析】
【分析】
种子不能进行光合作用，[H]应是通过有氧呼吸第一、二阶段产生。有氧呼吸强度受温度、
氧气浓度影响。
【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。
故选B。
【真题探究4】（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
【解析】
【分析】
1、 需氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质
基质中；需氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；
需氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上。
2、厌氧呼吸的第一阶段与需氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖分解形成丙酮酸和[H]，
发生在细胞质基质中；第二阶段是丙酮酸和[H]反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸，发生
在细胞质基质中。
【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。
故选B。
【真题探究5】（2022 年6 月·浙江·高考真题）线粒体结构模式如图所示，下列叙述错
误的是（ ）
7
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A．结构1 和2 中的蛋白质种类不同
B．结构3 增大了线粒体内膜的表面积
C．厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4 中
D．电子传递链阻断剂会影响结构2 中水的形成
【答案】C
【解析】
【分析】
线粒体是具有双层膜结构的细胞器，外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴，增大了内膜面积。
线粒体是有氧呼吸的主要场所，在线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段，在线粒体内膜上
进行有氧呼吸第三阶段。
【详解】
A、结构1 外膜和2 内膜的功能不同，所含的蛋白质种类和数量不同，A 正确；
B、内膜向内折叠形成3（嵴），增大了内膜面积，B 正确；
C、厌氧呼吸生成乳酸的过程发生细胞质基质中，C 错误；
D、2 内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，电子传递链阻断剂会影响结构2 中水的形成，D 正
确。
故选C。
【真题探究6】（2022·山东·高考真题改编）在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还
原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能
量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H+经ATP 合酶返回线粒体基质并促使ATP
合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同
的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP 可使H+进入线粒体基
质时不经过ATP 合酶。下列相关说法错误的是（ ）
8
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A．4℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸产热多
C．与25℃时相比，4℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP 导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，生成的ATP 减少
【答案】A
【解析】
【分析】
NDP 可使H+进入线粒体基质时不经过ATP 合酶，即NDP 可抑制ATP 的合成。
【详解】
A、与25℃相比，4℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电
子传递未受阻，A 错误；
BC、与25℃相比，短时间低温4℃处理，ATP 合成量较少，耗氧量较多，说明4℃时有氧呼
吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多， BC 正确；
D、DNP 使H+不经ATP 合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，导致ATP 合
成减少， D 正确。
故选A。
【真题探究7】（2021·广东高考真题）秸杆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
【分析】
图示为探究酵母菌进行无氧呼吸的装置示意图。酵母菌无氧呼吸的产物是乙醇和CO2。检测
乙醇的方法是：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
检测CO2的方法是：CO2可以使澄清的石灰水变混浊，也可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变
绿再变黄。
【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；
9
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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。
故选D。
【真题探究8】（2021·全国乙卷高考真题）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
【分析】
酵母菌是兼性厌氧生物，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸产物是酒精和二氧化
碳。
【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。
故选B。
【真题探究9】（2021·1 月浙江选考）苹果果实成熟到一定程度，呼吸作用突然增强，然
后又突然减弱，这种现象称为呼吸跃变，呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正
确的是（ ）
A．呼吸作用增强，果实内乳酸含量上升
B．呼吸作用减弱，糖酵解产生的CO2减少
C．用乙烯合成抑制剂处理，可延缓呼吸跃变现象的出现
D．果实贮藏在低温条件下，可使呼吸跃变提前发生
【答案】C
【分析】
乙烯能促进果实成熟和衰老；糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，该过程1 个葡萄糖分子被分
解成 2 个含 3 个碳原子的化合物分子，并释放出少量能量， 形成少量 ATP。
【详解】
A、苹果果实细胞无氧呼吸不产生乳酸，产生的是酒精和二氧化碳，A 错误；
\B、糖酵解属于细胞呼吸第一阶段，在糖酵解的过程中，1 个葡萄糖分子被分解成 2 个含
3 个碳原子的化合物分子，分解过程中释放出少量能量， 形成少量 ATP，故糖酵解过程中
没有CO2产生，B 错误；
10
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C、乙烯能促进果实成熟和衰老，因此用乙烯合成抑制剂处理，可延缓细胞衰老，从而延缓
呼吸跃变现象的出现，C 正确；
D、果实贮藏在低温条件下，酶的活性比较低，细胞更不容易衰老，能延缓呼吸跃变现象的
出现，D 错误。
故选C。
【真题探究10】（2021 湖北） 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】
【分析】1、自由水与结合水的比值越高，新陈代谢越旺盛，抗逆性越差。
2、水果、蔬菜的储藏应选择零上低温、低氧等环境条件。
【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。
故选C。
11
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