专题5 细胞呼吸类型的判断及有关计算

图中 $ 1\mathrm{h} $ 时，只有 $ \mathrm{A} $ 出现，没有 $ \mathrm{B} $ ，表明此时只进行无氧呼吸，则 $ \mathrm{A} $ 代表 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 释放量， $ \mathrm{B} $ 代表 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 吸收量， $ \mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{B} $ 正确； $ 1\mathrm{～}5\mathrm{h} $ ， $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 释放量大于 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 吸收量，说明种子进行产酒精的无氧呼吸，酒精可以通过酸性重铬酸钾溶液检测，出现灰绿色， $ \mathrm{C} $ 正确； $ 6\mathrm{～}8\mathrm{h} $ ， $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 释放量和 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 吸收量相等，说明种子只进行有氧呼吸， $ \mathrm{D} $ 错误。

氧浓度为a 时，酵母菌产生 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量与酒精量相等，说明只进行无氧呼吸，故产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 来自细胞质基质， $ \mathrm{A} $ 错误；氧浓度为b 时，酵母菌有氧呼吸产生 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 的量为 $ 12-6=6(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ ，有氧呼吸消耗的葡萄糖为 $ 6×\dfrac{1}{6}=1(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ ，此时无氧呼吸消耗的葡萄糖为 $ 6×\dfrac{1}{2}=3(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ ， $ \mathrm{B} $ 正确；氧浓度为 $ c $ 时，酵母菌有氧呼吸产生 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 的量为 $ 15-6=9(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ ，有氧呼吸消耗的葡萄糖为 $ 9×\dfrac{1}{6}=1.5(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ ，此时无氧呼吸消耗的葡萄糖为 $ 6×\dfrac{1}{2}=3(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ ，故用于酵母菌酒精发酵的葡萄糖占 $ \dfrac{3}{1.5+3}=\dfrac{2}{3} $ ， $ \mathrm{C} $ 错误；氧浓度为 $ d $ 时，酵母菌只进行有氧呼吸，消耗的葡萄糖为 $ 30×\dfrac{1}{6}=5(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ ，比氧浓度为 $ b(4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ 和 $ c(4.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}) $ 时均高，故其消耗的葡萄糖不是最少的， $ \mathrm{D} $ 错误。

当 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 浓度为 $ C $ 时，由于 $ AB=BC $ ，有氧呼吸和无氧呼吸的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 释放量相等。根据有氧呼吸的反应式及无氧呼吸的反应式可知，此时有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖比例为 $ 1:3 $ ，即有 $ \dfrac{1}{4} $ 的葡萄糖用于小麦种子的有氧呼吸， $ \mathrm{A} $ 错误。当 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 浓度为 $ E $ 时， $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 释放量等于 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 吸收量，由于呼吸底物均为葡萄糖，故小麦种子只进行有氧呼吸， $ \mathrm{B} $ 正确。分析题图可知，氧气浓度为0时，小麦种子只进行无氧呼吸，此时 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 的释放量较多，有机物的消耗较多，且会产生过多酒精，不适合小麦种子的储存， $ \mathrm{C} $ 错误。有氧呼吸消耗的 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 量与释放的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量相等，故两条曲线的差值表示在该 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 浓度下单位时间内无氧呼吸释放的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量， $ \mathrm{D} $ 正确。

$ t $ 时刻，酒精产生速率为 $ 0 $ ， $ {\mathrm{O}}_{2} $ 消耗速率等于 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 产生速率，酵母菌只进行有氧呼吸，无氧呼吸消失， $ \mathrm{A} $ 正确。如果改变温度条件，酶的活性会升高或降低， $ t $ 会左移或右移， $ O $ ～ $ t $ 产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量 $ ={S}_{1}+{S}_{2}+{S}_{3}+{S}_{4} $ ;无氧呼吸产生的酒精量与无氧呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量相同，即无氧呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量 $ ={S}_{2}+{S}_{3} $ ，有氧呼吸消耗的 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 量等于有氧呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量，即有氧呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量 $ ={S}_{2}+{S}_{4} $ ，得 $ {S}_{1}+{S}_{2}+{S}_{3}+{S}_{4}={S}_{2}+{S}_{3}+{S}_{2}+{S}_{4} $ ，故 $ {S}_{1} $ 和 $ {S}_{2} $ 的值始终相等， $ \mathrm{B} $ 正确。 $ {S}_{1}={S}_{2} $ ，若 $ {S}_{2}:{S}_{3}=2:1 $ ， $ {S}_{4}:{S}_{1}=8:1 $ ，则 $ {S}_{4}:{S}_{2}=8:1 $ ，有氧呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量 $ ={S}_{2}+{S}_{4}=9{S}_{2} $ ，无氧呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量 $ ={S}_{2}+{S}_{3}=1.5{S}_{2} $ ，有氧呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量∶无氧呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量 $ =6:1 $ ；有氧呼吸消耗 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 葡萄糖产生 $ 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 二氧化碳，无氧呼吸消耗 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 葡萄糖产生 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 二氧化碳，因此 $ O $ ～ $ t $ 时间段有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖比例为 $ 2:1 $ ， $ \mathrm{C} $ 正确。乳酸菌进行无氧呼吸消耗 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 葡萄糖产生 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 乳酸，酵母菌无氧呼吸消耗 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 葡萄糖产生 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 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无氧呼吸的速率相等，但酵母菌同时进行有氧呼吸，故 $ O $ ～ $ t $ 时间段酵母菌细胞呼吸消耗的葡萄糖量大于乳酸菌， $ \mathrm{D} $ 错误。

如果液滴不动，说明酵母菌吸收的气体和释放的气体体积相等，由题意可知，此时酵母菌只进行有氧呼吸， $ \mathrm{A} $ 正确。酵母菌进行无氧呼吸时，不消耗 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 但能产生 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ ，因此如果装置中液滴右移，表示酵母菌可能同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，或只进行无氧呼吸， $ \mathrm{B} $ 错误。由于酵母菌培养液中的营养物质是葡萄糖，酵母菌细胞呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量大于或等于消耗的 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 量，因此液滴在一般情况下不可能向左移动， $ \mathrm{C} $ 正确。若装置中清水换成 $ \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H} $ 溶液， $ \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H} $ 会吸收 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ ，因此装置中液滴左移，说明 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 减少，此时酵母菌可能同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，也可能只进行有氧呼吸， $ \mathrm{D} $ 正确。

图甲中 $ \mathrm{a} $ 装置液面变化表示种子细胞呼吸消耗的 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 量与释放的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 量之间的差值，由于有氧呼吸消耗的 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 与产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 相同，因此 $ \mathrm{a} $ 液面的变化可表示无氧呼吸强度； $ \mathrm{b} $ 装置细胞呼吸产生的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 被 $ \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H} $ 溶液吸收，液面变化可表示小麦种子有氧呼吸消耗的 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 量，可表示有氧呼吸强度。因此，该实验的目的是探究小麦种子细胞呼吸的方式， $ \mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{D} $ 正确。图甲中 $ \mathrm{a} $ 装置液面变化可表示种子无氧呼吸释放的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ ，由于释放的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 使容器中气体体积增加，所以液面 $ \mathrm{a} $ 下降； $ \mathrm{b} $ 装置液面变化可表示有氧呼吸消耗的 $ {\mathrm{O}}_{2} $ ， $ \mathrm{b} $ 中的气体减少则液面会上升；由于开始时 $ \mathrm{a} $ 、 $ \mathrm{b} $ 高度一致，因此一段时间后 $ \mathrm{a} $ 低于 $ \mathrm{b} $ ， $ \mathrm{B} $ 正确。 $ 7\mathrm{h} $ 之后，图乙中 $ \mathrm{b} $ 液面不再升高，说明小麦种子不再消耗氧气，即不再进行有氧呼吸，但可以进行无氧呼吸，因此不能说小麦种子不再进行细胞呼吸， $ \mathrm{C} $ 错误。

（1） 装置 $ \mathrm{A} $ 中大豆种子细胞进行需氧呼吸，产生 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 的场所是细胞溶胶和线粒体（线粒体基质、线粒体内膜）。

（2） 装置中的大豆种子用水浸泡过，并且实验在 $ 25\mathrm{℃} $ 条件下进行的原因是为细胞呼吸提供适宜的条件。

（3） 装置 $ \mathrm{B} $ 中种子已死亡，有色液体位置的变化是由种子以外的其他因素造成的，如装置气密性等，属于对照组； $ \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H} $ 溶液的作用是吸收 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 。

（4） 若种子细胞呼吸消耗油脂，由于油脂的碳氢比例比较高，则吸收 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 的体积大于释放的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 的体积。

（5） 装置 $ \mathrm{A} $ 中有色液体左侧上升的高度加上装置 $ \mathrm{B} $ 中有色液体左侧下降的高度表示大豆种子细胞呼吸消耗 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 的体积，据图中数据可知，装置 $ \mathrm{A} $ 中有色液体左侧上升了 $ 50{\mathrm{m}\mathrm{m}}^{3} $ ，装置 $ \mathrm{B} $ 中有色液体左侧下降了 $ 20{\mathrm{m}\mathrm{m}}^{3} $ ，因此， $ 10\mathrm{g} $ 大豆种子在 $ 25\mathrm{℃} $ 条件下的细胞呼吸速率为 $ (50+20)÷4÷10=1.75({\mathrm{m}\mathrm{m}}^{3}\cdot {\mathrm{g}}^{-1}\cdot {\mathrm{h}}^{-1}) $ 。若需测定装置 $ \mathrm{A} $ 中大豆种子产生 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 的速率，还需增加的一组实验是将装置 $ \mathrm{A} $ 中的 $ \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H} $ 溶液替换为二氧化碳缓冲液。