专题04 细胞呼吸-2025年高考生物一轮复习热点专题精练（北京专用）

专题04 细胞呼吸 一、单选题 1．（2024·北京·模拟预测）由于缺乏完善的工艺，自酿酒含有大量甲醇，饮用后易中毒，危及生命，相关代谢如下图所示。下列相关叙述，不正确的是（    ） A．甲醇摄入过多可能导致乳酸增多出现酸中毒 B．若患者昏迷，应及时血液透析并接入呼吸机 C．静脉注射乙醇脱氢酶可以解除甲醇中毒症状 D．高浓度酒精作为口服解毒剂可缓解中毒症状 2．（2024·北京西城·二模）线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关，该过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控。衰老过程中，肌肉细胞线粒体形态数量发生变化、线粒体碎片化增加。下图是研究运动对衰老线虫肌肉细胞线粒体影响的结果。说法正确的是（    ） 注：颜色越深代表细胞中线粒体碎片化程度越高，drp-1、fzo-1代表相关基因突变体 A．线粒体是细胞合成ATP的唯一场所 B．运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化 C．敲除DRP-1基因会加重线粒体碎片化 D．线粒体融合与裂变不是运动益处所必需 3．（2024·北京朝阳·二模）肺炎克雷伯菌（Kpn）存在于某些人群的肠道中，可通过细胞呼吸不断产生大量乙醇，引起内源性酒精性肝病。下列叙述正确的是（    ） A．Kpn在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇并产生大量ATP B．Kpn无氧呼吸使有机物中稳定的化学能全部转化为活跃的化学能 C．乳酸菌、酵母菌、Kpn都可以引起内源性酒精性肝病 D．高糖饮食可能会加重内源性酒精性肝病患者的病情 4．（2024·北京房山·一模）手机成瘾者易出现注意力不集中、易冲动等问题。欲研究不同强度有氧运动对大学生手机成瘾者的影响，利用Stroop测试评估注意力集中情况，结果如图。对图中结果叙述错误的是（    ） A．葡萄糖是不同强度运动的重要能量来源 B．高强度的有氧运动使注意力更加集中 C．有氧运动时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩 D．适当强度的有氧运动可缓解手机成瘾症状 5．（2024·北京海淀·一模）新生无毛哺乳动物体内存在一种含有大量线粒体的褐色脂肪组织， 褐色脂肪细胞的线粒体内膜含有蛋白质U。蛋白质U不影响组织细胞对氧气的利用， 但能抑制呼吸过程中ADP 转化为ATP。据此推测当蛋白质U发挥作用时（    ） A．葡萄糖不能氧化分解 B．只在细胞质基质中进行无氧呼吸 C．细胞中会积累大量的 ATP D．可大量产热， 维持体温 6．（2024·北京丰台·一模）无氧运动产生的乳酸会导致肌肉酸胀乏力，乳酸在肌肉和肝脏中的部分代谢过程如下图。下列叙述错误的是（    ） A．无氧运动时丙酮酸分解为乳酸可以为肌细胞迅速供能 B．肌细胞无氧呼吸产生的乳酸能在肝脏中再次转化为葡萄糖 C．肌细胞中肌糖原不能分解产生葡萄糖可能是缺乏相关的酶 D．乳酸在肝脏中的代谢过程可防止乳酸堆积引起酸中毒 7．（2023·北京平谷·一模）为研究肠道菌群在有氧运动能力中的作用，用生理盐水溶解抗生素Abx后，灌入小鼠肠胃中，检测小鼠在跑步机上的运动表现，结果如图。下列分析错误的是（    ） A．对照组用相同剂量的生理盐水灌入小鼠肠胃 B．小鼠有氧呼吸产生CO2的阶段需要氧气的参与 C．Abx清除肠道菌群应用了变量原则的“减法原理” D．结果表明肠道菌群促进了小鼠的有氧运动能力 8．（23-24高三上·北京房山·期末）为确定某品种樱桃番茄的适宜贮藏温度，工作人员做了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是（    ） A．随着贮藏时间的增加，不同温度下樱桃番茄的腐烂率都不断增加 B．10℃组前6d出现的腐烂率异常需进一步实验确认产生原因 C．8℃及以下的零上低温对于此樱桃番茄果实的防腐效果最佳 D．适度低温可降低樱桃番茄的细胞呼吸速率，减少有机物消耗 9．（23-24高三上·北京海淀·期末）图1和图2分别为电镜下观察到的正常细胞和癌细胞的线粒体结构，据此分析癌细胞不具有的是（    ）    A．线粒体缺少凸起的嵴 B．线粒体基质中产生大量丙酮酸 C．无氧呼吸强，产生大量乳酸 D．葡萄糖的消耗量大 10．（23-24高三上·北京大兴·期末）葡萄糖进入细胞后在己糖激酶的作用下磷酸化，然后才能分解成丙酮酸。脱氧葡萄糖（2-DG）可与葡萄糖竞争己糖激酶，但不生成丙酮酸。下列说法错误的是（　　） A．己糖激酶可以降低葡萄糖磷酸化所需的活化能 B．2-DG进入细胞时不需要细胞膜上的蛋白质协助 C．2-DG在细胞内的大量积累可抑制细胞呼吸 D．2-DG可使癌细胞“挨饿”，进而抑制其增殖 11．（2024·全国·模拟预测）葡萄糖是主要的能源物质，人体摄取葡萄糖的方式不尽相同。结合所学知识判断，下列说法错误的是（    ） A．葡萄糖以主动运输的方式进入小肠上皮细胞 B．葡萄糖穿透两层膜进入线粒体后被彻底分解 C．葡萄糖以协助扩散的方式跨膜进入红细胞 D．葡萄糖生成乳酸的过程可为人体提供能量 12．（23-24高三上·北京·阶段练习）关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是（    ） A．在三种酒的发酵初期需要提供一定的氧气 B．三种酒酿制的过程也伴随着微生物生长繁殖 C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质和线粒体 D．生产三种酒的原料不同，但起主要作用的都是酵母菌 13．（23-24高三上·北京·期中）一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养，培养液中的O2和CO2相对含量变化如图所示。下列相关叙述错误的是（    ）    A．t1时，酵母菌进行了有氧呼吸过程 B．t2时，酵母菌产生CO2的场所主要是细胞质基质 C．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快 D．若升高培养温度，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短 14．（23-24高三上·北京丰台·期中）ATP 直接为细胞的生命活动提供能量，下列叙述正确的是（    ） A．代谢旺盛的细胞内 ATP 含量很多，代谢缓慢的细胞内 ADP 含量很多 B．1个 ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺苷和3分子磷酸基团 C．生物体内的 ADP转化成ATP 所需要的能量都来自细胞呼吸 D．细胞内有氧呼吸释放的 ATP 大多是在线粒体内膜上产生的 15．（2023·北京·高考真题）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（　　） A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能 B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖 C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量 16．（2023·北京·三模）如图是动物肝细胞中一种常见的细胞器，相关叙述错误的是（    ）    A．结构①②允许氧和二氧化碳分子自由出入 B．③使得内膜的面积大大增加有利于释放更多能量 C．该细胞器内可发生DNA复制、转录和翻译等过程 D．④中含有葡萄糖分解及ATP合成相关的酶 17．（2023·北京海淀·二模）研究者发现一种单基因遗传病——线粒体解偶联综合征，患者线粒体的氧化功能异常活跃，使他们摄入远超身体所需的营养物质，但体重却很低。该病是由于12号染色体上的基因突变，使线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少。据此推测不合理的是（　　） A．患者耗氧量可能高于正常人 B．患者线粒体分解丙酮酸高于正常人 C．患者以热能形式散失的能量增加 D．该病遗传不符合基因的分离定律 18．（2023·北京房山·一模）研究发现姜黄素对缺血性脑损伤具有保护作用。为探究姜黄素在脑缺血中对线粒体的影响，相关实验结果如图。下列说法错误的是（    ） A．线粒体不能直接水解葡萄糖为大脑供能 B．假手术组的目的是排除手术本身对实验结果的影响 C．缺血组线粒体数量减少是线粒体被降解导致的 D．实验结果表明姜黄素明显提高缺血细胞内线粒体数量 19．（2023·北京门头沟·一模）将刚采摘的新鲜蓝莓随机均分为两份，放在1℃的冷库中贮藏，其中一份用高浓度的CO2处理48h．另一份则不做处理。从采摘后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量，计算二者的比值得到如下图所示结果。下列有关叙述不正确的是（    ） A．比值大于1，表明蓝莓既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸 B．第20天CO2处理组蓝莓产生的酒精量低于对照组 C．第40天对照组蓝莓有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多 D．贮藏蓝莓前用高浓度的CO2处理一定时间，能抑制其在贮藏时的无氧呼吸 20．（2023·北京顺义·二模）下列生物学实验中，实验目的与观察指标对应不合理的是（    ） A．获得酵母菌纯培养物：菌落的颜色、形状和大小 B．探究酵母菌呼吸方式：澄清石灰水浑浊程度 C．观察细胞质的流动：细胞质基质的流动方向 D．探究绿叶中色素种类和含量：色素带的颜色和宽窄 21．（2023·北京海淀·一模）细胞色素c位于线粒体内膜上，参与细胞呼吸过程。当细胞受到内部或外部凋亡信号刺激，线粒体膜通透性改变时，细胞色素c被释放到细胞质基质，并与A蛋白结合促进凋亡小体形成，引起细胞凋亡。下列叙述不正确的是（    ） A．细胞色素c可能参与有氧呼吸的第三阶段 B．线粒体内膜是线粒体产生ATP的唯一场所 C．A蛋白结构改变会影响凋亡小体的形成 D．细胞凋亡是信号调控引起的程序性死亡 22．（2023·北京西城·一模）为探究骨骼肌增龄性退变降低中老年人活动能力的原因，将中年期大鼠随机分为安静对照组（C组）和运动训练组（H组），给予相应处理后检测骨骼肌细胞线粒体数目和ATP浓度，结果如表所示。下列叙述错误的是（    ） 时间 线粒体个数 ATP含量（nmol·ul-1） C组 H组 C组 H组 第0周 48．17 44．83 0．72 0．65 第8周 44．17 61．00 0．87 1．30 第16周 36．00 60．33 0．68 1．52 A．大鼠骨骼肌细胞中的ATP主要产生于线粒体基质 B．增龄过程中活动能力下降可能与线粒体数目减少有关 C．运动训练有助于改善骨骼肌的能量供应 D．运动训练可提高大鼠的有氧运动能力 23．（2022·北京石景山·一模）芒果果实成熟到一定程度时，细胞呼吸突然增强至原来的35倍左右，而后又突然减弱，随后果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是（　　） A．细胞呼吸时，葡萄糖在线粒体中被分解 B．低O2或高CO2处理，有利于芒果的贮藏 C．细胞呼吸减弱时，第一阶段产生的CO2减少 D．细胞有氧呼吸增强时，果实内乳酸含量上升 24．（2023·北京顺义·模拟预测）将石榴果实置于密闭包装、23℃条件下贮藏，每隔20h测定包装中的O2和CO2含量，结果如右图，相关分析正确的是（    ） A．0~60h间石榴细胞呼吸速率逐渐升高 B．将温度降低至4℃，两条曲线的交点将左移 C．70h后呼吸速率突然上升可能与微生物有关 D．实验测得的CO2含量即为细胞呼吸的释放量 二、非选择题 25．（2024·北京·模拟预测）科研人员探究了细胞中N基因对动物细胞利用能源物质途径的影响。 (1)动物细胞可通过 过程将有机物氧化分解并获得能量。 (2)科研人员进行实验，操作和结果如图1。分析图1数据：三组培养基中，转N基因组细胞的相对数量均 对照组，推测N基因促进细胞增殖。依据 ，可以看出相比于谷氨酰胺，葡萄糖对细胞增殖更重要。 (3)研究人员对比转N基因小鼠与正常小鼠培养相同时间后培养液中的葡萄糖与乳酸水平，结果如图2，推测N蛋白 。随后，研究者证实了该推测。 (4)已知GLUT4是依赖胰岛素的葡萄糖转运蛋白，分布于肌肉和脂肪组织等。研究者设计了如下实验处理方案并预期了实验结果，表格中①应为 。请写出该研究者的假设 。 组别 实验材料 实验处理 检测指标和预期结果 细胞相对数量 检测液中葡萄糖余量 实验组 转N基因小鼠的脂肪细胞 GLUT4阻断剂 加入适量① 实验组少于对照组 实验组多于对照组 对照组 无 26．（2024·北京通州·模拟预测）Cox10基因功能缺失导致线粒体功能异常，进而诱发小鼠患心肌病，随病程发展会导致小鼠死亡。 (1)线粒体是 的主要场所，产生的ATP用以维持心脏功能。 (2)Omal蛋白可以调节线粒体功能。为研究Omal蛋白和Cox10蛋白的关系，科研人员敲除小鼠相关基因、统计其生存率，结果如图1。双敲除组生存率 Cox10基因单敲除组和WT组，说明Omal蛋白可以 由Cox10蛋白功能异常导致的线粒体心肌病的发病进程。 (3)活化的Om al蛋白可将长链Opal(-Opal)切割成短链(s-Opal)，诱导线粒体融合，进而发挥作用。根据图2结果分析， 组和 组长链和短链Opal蛋白含量无显著差异，说明正常条件下Omal蛋白的活性很低；Cox10蛋白功能异常时可激活Omal蛋白的依据是 。 27．（2024·北京东城·二模）乳酸是一种需求量较大的工业原料，科研人员欲对酿酒酵母进行改造以进行乳酸生产。 (1)培养基中的葡萄糖可作为 为酿酒酵母提供营养。如图1，酿酒酵母导入乳酸脱氢酶基因后，无氧条件下发酵产物为 ，通过敲除丙酮酸脱羧酶基因获取高产乳酸的工程菌。该菌在有氧和无氧条件下均可产乳酸。 (2)为实现对菌体代谢的动态调控，研究人员设计了光感应系统，并导入绿色荧光蛋白（GFP）基因以检测光感应系统的调控能力。 ①如图2，系统1在酵母中表达由V、L和H组成的融合蛋白。光照下，融合蛋白空间结构改变， 后启动下游基因表达；在黑暗状态下，融合蛋白自发恢复到失活状态。 ②分别检测黑暗和光照下系统1的荧光强度，结果如图3。对照组能持续激活GFP表达。实验结果显示 ，可知系统1实现了光调控基因表达，但表达量较低。推测可能由于菌体密度高导致透光性差，不利于V-L-H对光照的响应。进一步优化设计出系统2（如图2），同等光照强度下，系统2荧光强度显著高于系统1，分析原因是 。    ③实验中发现黑暗条件下系统2的GFP基因有明显表达，为解决此问题，对系统2增加如图4所示组分，i、ii、iii依次为 （填字母序号）。    A．持续表达型启动子         B．Pc120             C．PGAL D．G80基因（G80蛋白可结合并抑制GAL4） E．GAL4基因（GAL4蛋白可结合并激活PGAL） F．PSD基因（含有PSD的融合蛋白在光下降解） (3)将优化后的系统2中GFP基因替换为乳酸脱氢酶基因，应用于酵母菌合成乳酸的发酵生产。发现在“先黑暗-后光照”的模式下乳酸产量显著高于全程光照的模式，请推测“先黑暗-后光照”模式下乳酸产量高的原因 。 28．（2024·北京朝阳·二模）运动一定时间之后，机体表现出运动耐力下降的现象。研究者进行实验探究上述现象的机制。 (1)高强度运动初期时，氧气与[H]在 （场所）结合生成水，并释放大量能量，此过程称为氧化磷酸化，持续高强度运动消耗大量氧气，使肌细胞处于低氧环境。 (2)研究表明P酶通过提高氧化磷酸化强度进而提升运动耐力。AR蛋白可将乳酸转移至P酶特定氨基酸位点（乳酰化修饰）。研究者用小鼠进行持续高强度运动模拟实验，检测肌细胞中相关指标，结果如下表 检测指标 运动0min 运动30min P酶相对活性（%） 100 35 P酶乳酰化水平（%） 9 70 ①据表中数据推测持续高强度运动诱发 ，减弱骨骼肌氧化磷酸强度，使运动耐力下降。 ②敲除小鼠AR基因，进行持续高强度运动模拟实验，发现P酶活性始终高于野生型。 ③研究者用小鼠肌细胞进行如图1中实验，推测：AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰，依据是 。    (3)H蛋白是细胞中的氧含量感应蛋白，可感应氧气含量变化从而调控AR蛋白降解。研究者进行图2中实验并检测AR蛋白、H蛋白含量。    由结果可知，持续高强度运动导致AR蛋白含量升高的原因是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降， ，AR蛋白含量升高。 (4)上述研究揭示了持续高强度运动后运动耐力降低与AR蛋白、P酶、氧化磷酸化的关系。有研究表明氧化磷酸化过程会有活性氧产生，超过一定水平后诱发细胞凋亡。有人认为AR蛋白表达量较低的人运动耐力强，适宜做长时间持续高强度运动。结合本研究评价该观点是否合理，并说明理由 。 29．（2024·北京西城·一模）BAT（褐色脂肪组织）细胞含有大量线粒体，具有分解脂肪和产热的功能，其数量及代谢异常与肥胖、衰老等现象相关。 (1)图1示有氧呼吸第三阶段，H+通过复合体I、Ⅲ、Ⅳ运至线粒体膜间隙，并顺浓度梯度通过 （细胞结构）上的ATP合酶，生成大量ATP。 (2)图2为BAT细胞在寒冷刺激下增加产热的机制：产热复合体提高线粒体中Ca2+浓度→促进有氧呼吸第二阶段（三羧酸循环）→提高H+跨膜浓度梯度→ → 、产热增加。 (3)产热复合体包含E、M和UCP1三种蛋白质。为研究三者的互作情况，构建了三种质粒，分别表达UCPI-HA融合蛋白、E-FLAG融合蛋白、M-FLAG融合蛋白，并获得了转入不同质粒组合的细胞。先利用抗HA抗体偶联磁珠对各组总蛋白进行收集，将收集的蛋白电泳，再分别用抗FLAG抗体与抗HA抗体进行检测，结果如图3。分析图2产热复合体中的A、B分别为 蛋白。 (4)BAT细胞在凋亡过程中会释放肌苷，与相关细胞膜上受体结合发挥作用。用肌苷处理健康BAT和WAT（白色脂肪细胞，主要储存脂肪），发现二者UCPI基因的表达量均显著提高。阐释BAT凋亡时释放肌苷的意义。 (5)ENT1是肌苷转运蛋白，在BAT细胞高表达。研究表明，抑制ENT1可以增加胞外肌苷水平，增强细胞产热能力。有人提出可通过抑制ENT1治疗肥胖，从稳态与平衡的角度评价该方案并说明理由。 30．（2024·北京密云·模拟预测）学习以下资料，回答（1）-（4）问题。 细胞感知氧气的分子机制 人类和大多数动物主要进行有氧呼吸，其体内细胞感知、适应不同氧气环境的基本原理2019年被科学家揭示、即人体缺氧时，会有超过300种基因被激活，或者加快红细胞生成、或者促进血管增生，从而加快氧气输送—这就是细胞的缺氧保护机制。 科学家在研究地中海贫血症的过程中发现了“缺氧诱导因子”（HIF）。HIF由两种不同的DNA结合蛋白（HIF-1α和ARNT） 组成。其中对氧气敏感的是HIF-1α，而ARNT稳定表达且不受氧调节，即HIF-1α是机体感受氧气含量变化的关键。当细胞处于正常氧条件时，在脯氨酰羟化酶的参与下，氧原子与HIF-1α脯氨酸中的氢原子结合形成羟基。羟基化的HIF-1α能与VHL蛋白结合，致使HIF-1α被蛋白酶体降解。在缺氧的情况下，HIF-1α羟基化不能发生，导致HIF-1α无法被VHL蛋白识别。从而不被降解而在细胞内积聚，并进入细胞核与ARNT形成转录因子，激活缺氧调控基因。这一基因能进一步激活300多种基因的表达。促进氧气的供给与传输。上述过程如下图所示。 HIF控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应，生物体细胞氧气感知通路的揭示，不仅在基础科学上有其价值，还有望为某些疾病的治疗带来创新性的疗法。如干扰HIF-1α的降解能促进红细胞的生成治疗贫血，同时还可能促进新血管生成，治疗循环不良等。 (1)下列人体细胞生命活动中，受氧气含量直接影响的是___（多选）。 A．细胞吸水 B．细胞分裂 C．葡萄糖分解成丙酮酸 D．兴奋的传导 (2)HIF的基本组成单位是 。人体剧烈运动时，骨骼肌细胞中 HIF的含量上升，这是因为 。 (3)图中A、C分别代表的是 。 (4)VHL基因突变的患者常伴有多发性肿瘤，并发现肿瘤内有异常增生的血管。由此推测，多发性肿瘤患者体内HIF-1α的含量比正常人 。抑制VHL基因突变患者的肿瘤生长，可以采取的治疗思路有 。 31．（23-24高三上·北京昌平·期末）活性氧（ROS）是指在生物体内与氧代谢有关的、含氧自由基和易形成自由基的过氧化物的总称，ROS产生过多是高氧诱导肺损伤的主要原因。为研究高氧导致细胞内活性氧升高的机制，科学家使用大鼠肺泡上皮细胞（R）进行相关的实验。 (1)有氧呼吸第三阶段，氧气参与 过程，此阶段的产物可满足细胞对 的需求。 (2)将R细胞接种于培养瓶中，加入所需营养和抗生素，并调节 ，置于CO2恒温培养箱中进行培养。一段时间后将R细胞分为对照组、高氧组和拮抗剂组，高氧组置于氧浓度90%的培养箱中；拮抗剂组加入能与线粒体钙通道蛋白结合的拮抗剂后，置于氧浓度90%的培养箱中。 (3)4h后检测线粒体内相关指标，结果如下表。 检测指标 组别 细胞（个/mL） Ca2+（nmol/L） 活性氧（RFU） NAD+/NADH比值 对照组 2×106 19.5 491 3.89 高氧组 2×106 24.3 530 2.44 拮抗剂组 2×106 17.2 480 3.71 注：RFU是相对荧光单位，代表活性氧的量 ①表中结果显示 ，说明R细胞高氧模型制备成功。 ②比较高氧组和拮抗剂组结果，有关Ca2+、活性氧量和NAD+/NADH比值之间调控关系的推测合理的是 。 A． B．Ca2+→活性氧→NAD+/NADH比值 C．Ca2+→NAD+/NADH比值→活性氧 D．NAD+/NADH比值→活性氧→Ca2+ E.NAD+/NADH比值→Ca2+→活性氧 (4)进一步研究表明，Ca2+可提高线粒体内部分酶的活性，从而调节NAD+/NADH的比值。组蛋白脱乙酰基酶（SIPT3）可以激活活性氧清除酶（如SOD2），SIRT3功能的发挥依赖NAD+。 综合以上信息，分析高氧导致细胞内活性氧升高的机制： （用关键词加箭头表达）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 细胞呼吸 一、单选题 1．（2024·北京·模拟预测）由于缺乏完善的工艺，自酿酒含有大量甲醇，饮用后易中毒，危及生命，相关代谢如下图所示。下列相关叙述，不正确的是（    ） A．甲醇摄入过多可能导致乳酸增多出现酸中毒 B．若患者昏迷，应及时血液透析并接入呼吸机 C．静脉注射乙醇脱氢酶可以解除甲醇中毒症状 D．高浓度酒精作为口服解毒剂可缓解中毒症状 【答案】C 【分析】1、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。 2、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。 【详解】A、由图可知，甲醇摄入过多，会通过一系列反应抑制线粒体有氧呼吸酶的活性，导致人体进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是乳酸，从而导致乳酸增多出现酸中毒，A正确； B、若患者昏迷，血液中的甲酸无法被代谢掉，且甲酸会抑制线粒体有氧呼吸酶的活性，因此应及时血液透析并接入呼吸机，B正确； C、静脉注射乙醇脱氢酶，乙醇脱氢酶会促进甲醇转化为甲醛，甲醛会进一步转化为甲酸，甲酸无法代谢，会抑制线粒体有氧呼吸酶的活性，因此静脉注射乙醇脱氢酶不能解除甲醇中毒症状，C错误； D、由于乙醇会和甲醇竞争结合乙醇脱氢酶，因此高浓度口服酒精（乙醇），在一定程度上可抑制甲醇转化为甲醛，可缓解中毒症状，D正确。 故选C。 2．（2024·北京西城·二模）线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关，该过程受DRP-1和FZO-1等基因的调控。衰老过程中，肌肉细胞线粒体形态数量发生变化、线粒体碎片化增加。下图是研究运动对衰老线虫肌肉细胞线粒体影响的结果。说法正确的是（    ） 注：颜色越深代表细胞中线粒体碎片化程度越高，drp-1、fzo-1代表相关基因突变体 A．线粒体是细胞合成ATP的唯一场所 B．运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化 C．敲除DRP-1基因会加重线粒体碎片化 D．线粒体融合与裂变不是运动益处所必需 【答案】B 【分析】线粒体是有氧呼吸的主要场所。有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；有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；有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。无氧呼吸只在细胞质基质中进行，有氧呼吸释放的能量远远多于无氧呼吸。 【详解】A、除了线粒体可以产生ATP外，线虫肌肉细胞中细胞质基质也可以产生ATP，A错误； B、根据图示信息，颜色越深代表细胞中线粒体碎片化程度越高，无论是10日龄，还是5日龄，运动组与对照组相比较，线粒体的碎片化细胞比例均降低，说明运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化，B正确； C、依据图示信息，DRP-1基因突变体，与野生型相比较，线粒体碎片化细胞比例上升，说明DRP-1基因突变会加重线粒体碎片化，但并不能得出敲除DRP-1基因会加重线粒体碎片化的结论，C错误； D、由野生型实验可以看出，无论是10日龄，还是5日龄，运动组与对照组相比较，线粒体的碎片化细胞比例均降低，说明运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化，但是线粒体融合与裂变是否为运动益处所必需，无法判断，D错误。 故选B。 3．（2024·北京朝阳·二模）肺炎克雷伯菌（Kpn）存在于某些人群的肠道中，可通过细胞呼吸不断产生大量乙醇，引起内源性酒精性肝病。下列叙述正确的是（    ） A．Kpn在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇并产生大量ATP B．Kpn无氧呼吸使有机物中稳定的化学能全部转化为活跃的化学能 C．乳酸菌、酵母菌、Kpn都可以引起内源性酒精性肝病 D．高糖饮食可能会加重内源性酒精性肝病患者的病情 【答案】D 【分析】1、有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP 的过程。 2、在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。 【详解】A、Kpn在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇并产生少量ATP，A错误； B、Kpn无氧呼吸使有机物中稳定的化学能少部分转化为活跃的化学能，大部分储存在有机物中，B错误； C、乳酸菌无氧呼吸产生酒精，不能引起内源性酒精性肝病，C错误； D、高糖饮食会为无氧呼吸产生大量的能量，可能会加重内源性酒精性肝病患者的病情，D正确。 故选D。 4．（2024·北京房山·一模）手机成瘾者易出现注意力不集中、易冲动等问题。欲研究不同强度有氧运动对大学生手机成瘾者的影响，利用Stroop测试评估注意力集中情况，结果如图。对图中结果叙述错误的是（    ） A．葡萄糖是不同强度运动的重要能量来源 B．高强度的有氧运动使注意力更加集中 C．有氧运动时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩 D．适当强度的有氧运动可缓解手机成瘾症状 【答案】B 【分析】据图可知，较对照组而言，中强度的有氧运动使注意力更加集中，可缓解手机成瘾症状。 【详解】A、葡萄糖是主要能源物质，是不同强度运动的重要能量来源，A正确； BD、据图可知，中强度的有氧运动使注意力更加集中，可缓解手机成瘾症状，B错误，D正确； C、有氧运动时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩，其中大部分能量以热能形式散失，C正确。 故选B。 5．（2024·北京海淀·一模）新生无毛哺乳动物体内存在一种含有大量线粒体的褐色脂肪组织， 褐色脂肪细胞的线粒体内膜含有蛋白质U。蛋白质U不影响组织细胞对氧气的利用， 但能抑制呼吸过程中ADP 转化为ATP。据此推测当蛋白质U发挥作用时（    ） A．葡萄糖不能氧化分解 B．只在细胞质基质中进行无氧呼吸 C．细胞中会积累大量的 ATP D．可大量产热， 维持体温 【答案】D 【分析】有氧呼吸的全过程，可以分为三个阶段：第一个阶段，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，在分解的过程中产生少量的[H]，同时释放出少量的能量。这个阶段是在细胞质基质中进行的；第二个阶段，丙酮酸经过一系列的反应，分解成二氧化碳和[H]，同时释放出少量的能量。这个阶段是在线粒体中进行的；第三个阶段，前两个阶段产生的[H]，经过一系列的反应，与氧结合而形成水，同时释放出大量的能量。 【详解】A、由题意可知，当蛋白质U发挥作用时抑制呼吸过程中ADP 转化为ATP，但葡萄糖在细胞质基质中被氧化分解，释放一定的能量，A错误； B、有氧呼吸的第一阶段的反应也是在细胞质基质中发生的，B错误； C、当蛋白质U发挥作用时抑制呼吸过程中ADP 转化为ATP，细胞中不会积累大量的ATP，实际上细胞中ATP的含量很少，C错误； D、当蛋白质U发挥作用时，线粒体内膜上ATP的合成速率下降，代谢反应释放的能量转化为热能的比例增加，维持体温，D正确。 故选D。 6．（2024·北京丰台·一模）无氧运动产生的乳酸会导致肌肉酸胀乏力，乳酸在肌肉和肝脏中的部分代谢过程如下图。下列叙述错误的是（    ） A．无氧运动时丙酮酸分解为乳酸可以为肌细胞迅速供能 B．肌细胞无氧呼吸产生的乳酸能在肝脏中再次转化为葡萄糖 C．肌细胞中肌糖原不能分解产生葡萄糖可能是缺乏相关的酶 D．乳酸在肝脏中的代谢过程可防止乳酸堆积引起酸中毒 【答案】A 【分析】据图可知，骨骼肌细胞中，葡萄糖分解形成乳酸，乳酸可以在肝脏中经过糖异生，重新生成葡萄糖。 【详解】A、无氧运动时丙酮酸分解为乳酸过程不产生ATP，A错误； B、由图可知，肌细胞无氧呼吸产生的乳酸能在肝脏中先转化为丙酮酸，再转化为葡萄糖，B正确； C、糖原分解需要酶催化，肌细胞中肌糖原不能分解产生葡萄糖可能是缺乏相关的酶，C正确； D、乳酸在肝脏中的代谢过程消耗掉乳酸，可防止乳酸堆积引起酸中毒，D正确。 故选A。 7．（2023·北京平谷·一模）为研究肠道菌群在有氧运动能力中的作用，用生理盐水溶解抗生素Abx后，灌入小鼠肠胃中，检测小鼠在跑步机上的运动表现，结果如图。下列分析错误的是（    ） A．对照组用相同剂量的生理盐水灌入小鼠肠胃 B．小鼠有氧呼吸产生CO2的阶段需要氧气的参与 C．Abx清除肠道菌群应用了变量原则的“减法原理” D．结果表明肠道菌群促进了小鼠的有氧运动能力 【答案】B 【分析】 1、在对照实验中，控制自变量可采用加法原理或减法原理 ：加法原理指与常态比较人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。减法原理指与常态比较人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 2、“对照原则”是中学生物实验设计中最常用的原则，通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。一个实验可包括实验组和对照组，实验组是接受实验变量处理的对象组，所处理的变量就是我们要研究的内容；对照组是不接受实验变量处理的对象组。 【详解】A、这是对照实验，实验组用用生理盐水溶解抗生素Abx后灌入小鼠肠胃中，则对照组应用相同剂量的生理盐水灌入小鼠肠胃，A正确； B、小鼠有氧呼吸有三个阶段，产生CO2的阶段是有氧呼吸的第二阶段，而需要氧气参与的阶段是有氧呼吸第三阶段，B错误； C、Abx能清除肠道菌群，与正常相比减少了“肠道菌群”这种因素， 应用了变量原则的“减法原理”，C正确； D、通过图中结果显示：Abx组比正常组的平均运动距离更短，说明肠道菌群能促进小鼠的有氧运动能力，D正确。 故选B。 8．（23-24高三上·北京房山·期末）为确定某品种樱桃番茄的适宜贮藏温度，工作人员做了相关实验，结果如下图。下列说法错误的是（    ） A．随着贮藏时间的增加，不同温度下樱桃番茄的腐烂率都不断增加 B．10℃组前6d出现的腐烂率异常需进一步实验确认产生原因 C．8℃及以下的零上低温对于此樱桃番茄果实的防腐效果最佳 D．适度低温可降低樱桃番茄的细胞呼吸速率，减少有机物消耗 【答案】A 【分析】樱桃番茄的贮藏，既要使呼吸作用降到最低，以减少有机物的消耗，同时液要保证腐烂率低。温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的强度。适宜温度能使番茄贮藏的更久。 【详解】A、20℃、16℃条件下，随着贮藏时间的增加，番茄的腐烂率增加；但8℃及以下的零上低温番茄的腐烂率为0，A错误； B、10℃组前6d出现的腐烂率逐渐升高，6d后腐烂率维持不变，故需进一步实验确认产生原因，B正确； C、8℃及以下的零上低温番茄的腐烂率为0，对于此樱桃番茄果实的防腐效果最佳，C正确； D、适度低温导致酶的活性受到抑制，因此可降低樱桃番茄的细胞呼吸速率，减少有机物消耗，D正确。 故选A。 9．（23-24高三上·北京海淀·期末）图1和图2分别为电镜下观察到的正常细胞和癌细胞的线粒体结构，据此分析癌细胞不具有的是（    ）    A．线粒体缺少凸起的嵴 B．线粒体基质中产生大量丙酮酸 C．无氧呼吸强，产生大量乳酸 D．葡萄糖的消耗量大 【答案】B 【分析】线粒体为有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质：葡萄糖分解为丙酮酸和NADH；第二阶段发生在线粒体基质：丙酮酸与水反应生成二氧化碳和NADH；第三阶段发生在线粒体内膜：NADH与氧气反应生成水。 【详解】A、分析题图可知，癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，A正确； B、细胞质基质中产生大量丙酮酸，B错误； C、癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，无氧呼吸强，产生大量乳酸，C正确； D、癌细胞无氧呼吸强，代谢旺盛，对能量需求量大，而无氧呼吸释放的能量少，故葡萄糖的消耗量大，D正确。 故选B。 10．（23-24高三上·北京大兴·期末）葡萄糖进入细胞后在己糖激酶的作用下磷酸化，然后才能分解成丙酮酸。脱氧葡萄糖（2-DG）可与葡萄糖竞争己糖激酶，但不生成丙酮酸。下列说法错误的是（　　） A．己糖激酶可以降低葡萄糖磷酸化所需的活化能 B．2-DG进入细胞时不需要细胞膜上的蛋白质协助 C．2-DG在细胞内的大量积累可抑制细胞呼吸 D．2-DG可使癌细胞“挨饿”，进而抑制其增殖 【答案】B 【分析】有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP 的过程。有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同，发生在细胞质基质中，由1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸。在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。 有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。 【详解】A、酶起催化作用的实质是降低化学反应所需活化能，己糖激酶可以降低葡萄糖磷酸化所需的活化能，A正确； B、脱氧葡萄糖（2-DG）可与葡萄糖竞争己糖激酶，可知2-DG与葡萄糖结构相似，则推测2-DG进入细胞时需要细胞膜上的转运蛋白协助，B错误； CD、依题意，脱氧葡萄糖（2-DG）可与葡萄糖竞争己糖激酶，但不生成丙酮酸，故2-DG在细胞内大量积累可抑制细胞呼吸，可使癌细胞“挨饿”，进而抑制其增殖，CD正确。 故选B。 11．（2024·全国·模拟预测）葡萄糖是主要的能源物质，人体摄取葡萄糖的方式不尽相同。结合所学知识判断，下列说法错误的是（    ） A．葡萄糖以主动运输的方式进入小肠上皮细胞 B．葡萄糖穿透两层膜进入线粒体后被彻底分解 C．葡萄糖以协助扩散的方式跨膜进入红细胞 D．葡萄糖生成乳酸的过程可为人体提供能量 【答案】B 【分析】物质跨膜运输的方式： （1）自由扩散：物质从高浓度到低浓度，不需要载体，不耗能，例如气体、小分子脂质； （2）协助扩散：物质高浓度到低浓度，需要膜转运蛋白的协助，不耗能，如葡萄糖进入红细胞； （3）主动运输：物质从低浓度到高浓度，需要载体蛋白的协助，耗能，如离子、氨基酸、葡萄糖等。 【详解】A、小肠上皮细胞吸收肠腔中低浓度葡萄糖的过程是逆浓度梯度进行的，所以小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，A正确； B、葡萄糖在有氧条件下首先在细胞质基质中分解成丙酮酸和[H]，丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解，同时释放能量，B错误； C、葡萄糖进入红细胞需要细胞膜上的载体蛋白，但不需要能量，这种方式属于协助扩散，C正确； D、葡萄糖生成乳酸的过程为无氧呼吸，可为人体提供能量，D正确。 故选B。 12．（23-24高三上·北京·阶段练习）关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是（    ） A．在三种酒的发酵初期需要提供一定的氧气 B．三种酒酿制的过程也伴随着微生物生长繁殖 C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质和线粒体 D．生产三种酒的原料不同，但起主要作用的都是酵母菌 【答案】C 【分析】果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧型生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵。 【详解】A、在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确； B、白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确； C、酒精发酵利用的菌种是酵母菌，葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质，不存在线粒体中，C错误； D、生产白酒一般使用高粱，啤酒一般使用麦芽，果酒则使用相对应的水果，但在它们发酵的过程中，都主要依赖酵母菌发酵产生酒精，D正确。 故选C。 13．（23-24高三上·北京·期中）一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养，培养液中的O2和CO2相对含量变化如图所示。下列相关叙述错误的是（    ）    A．t1时，酵母菌进行了有氧呼吸过程 B．t2时，酵母菌产生CO2的场所主要是细胞质基质 C．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快 D．若升高培养温度，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短 【答案】D 【分析】酵母菌是兼性厌氧菌，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸。有氧呼吸可以分为三个阶段：第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖分解生成丙酮酸和还原氢，合成少量ATP；第二阶段发生在线粒体基质中，丙酮酸与水反应生成二氧化碳和还原氢，合成少量ATP；第三阶段发生在线粒体内膜，还原氢与氧气反应生成水，合成大量ATP。 【详解】A、t1时，培养液中的氧气仍呈下降趋势，说明酵母菌进行了有氧呼吸，A正确； B、t2时，培养液中氧气含量几乎不发生改变，说明此时酵母菌主要进行无氧呼吸，其产生CO2的场所主要是细胞质基质，B正确； C、t3时，酵母菌进行无氧呼吸，CO2变化曲线是直线，说明产生CO2速率不变，无氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生2mol二氧化碳，有氧呼吸消耗1mol葡萄糖产生6mol二氧化碳，故培养液中葡萄糖的消耗速率比t1（既有有氧呼吸又有无氧呼吸）时快，C正确； D、图中曲线表示的是最适温度下的反应，若升高温度培养，有关酶的活性降低，O2相对含量达到稳定所需时间会延长，D错误。 故选D。 14．（23-24高三上·北京丰台·期中）ATP 直接为细胞的生命活动提供能量，下列叙述正确的是（    ） A．代谢旺盛的细胞内 ATP 含量很多，代谢缓慢的细胞内 ADP 含量很多 B．1个 ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺苷和3分子磷酸基团 C．生物体内的 ADP转化成ATP 所需要的能量都来自细胞呼吸 D．细胞内有氧呼吸释放的 ATP 大多是在线粒体内膜上产生的 【答案】D 【分析】ATP的结构简式是A-P~P~P，其中A代表腺苷，T是三的意思，P代表磷酸基团。ATP和 ADP的转化过程中，能量来源不同：ATP水解释放的能量，来自特殊化学键的化学能，并用于生命活动；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。场所不同：ATP水解在细胞的各处；ATP合成在线粒体、叶绿体、细胞质基质。 【详解】A、ATP在细胞中含量很少，代谢旺盛的细胞内 ATP和ADP相互转化迅速，A错误； B、1个ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团，B错误； C、生物体内的ADP转化成ATP所需要的能量来自细胞呼吸或光合作用，C错误； D、有氧呼吸第三阶段能产生大量的能量，即细胞内有氧呼吸释放的ATP大多是在线粒体内膜上产生的，D正确。 故选D。 15．（2023·北京·高考真题）运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是（　　） A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能 B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖 C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量 【答案】A 【分析】如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能；当中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸；当高强度运动时，主要利用肌糖原供能。 【详解】A、由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A正确； B、由图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误； C、高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误； D、高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供能量，D错误。 故选A。 16．（2023·北京·三模）如图是动物肝细胞中一种常见的细胞器，相关叙述错误的是（    ）    A．结构①②允许氧和二氧化碳分子自由出入 B．③使得内膜的面积大大增加有利于释放更多能量 C．该细胞器内可发生DNA复制、转录和翻译等过程 D．④中含有葡萄糖分解及ATP合成相关的酶 【答案】D 【分析】 有氧呼吸第一阶段：场所为细胞质基质，利用葡萄糖生成丙酮酸、NADH和少量能量；第二阶段发生在线粒体基质，利用丙酮酸和水生成NADH和少量能量；第三阶段在线粒体内膜，NADH和氧气生成水，释放大量能量。 【详解】A、结构①②是线粒体的膜，氧和二氧化碳分子属于小分子，可以通过自由扩散跨膜运输，A正确； B、线粒体内膜向内折叠形成嵴，大大增大内膜面积，增加酶的附着位点，有利于有氧呼吸第三阶段的进行，有利于释放更多能量，B正确； C、线粒体是半自主性细胞器，可发生DNA复制、转录和翻译等过程，C正确； D、④为线粒体基质，是有氧呼吸第二阶段的场所，葡萄糖分解发生在细胞质基质，因此④中没有葡萄糖分解的相关的酶，D错误。 故选D。 17．（2023·北京海淀·二模）研究者发现一种单基因遗传病——线粒体解偶联综合征，患者线粒体的氧化功能异常活跃，使他们摄入远超身体所需的营养物质，但体重却很低。该病是由于12号染色体上的基因突变，使线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少。据此推测不合理的是（　　） A．患者耗氧量可能高于正常人 B．患者线粒体分解丙酮酸高于正常人 C．患者以热能形式散失的能量增加 D．该病遗传不符合基因的分离定律 【答案】D 【分析】ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A那个高能磷酸键很容易水解，于是远离A那个P就脱离开来，形成游离的Pi，同时释放出大量的能量，ATP就转化成了ADP。 【详解】AB、患者线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少，则为了正常的生命活动，则需要消耗更多的氧气进行呼吸合成ATP，线粒体分解更多的丙酮酸，AB不符合题意； C、患者的呼吸速率上升，但合成的ATP少，所以更多的能量以热能形式散失，C不符合题意； D、该病是由于12号染色体上的基因突变，符合基因的分离定律，D符合题意。 故选D。 18．（2023·北京房山·一模）研究发现姜黄素对缺血性脑损伤具有保护作用。为探究姜黄素在脑缺血中对线粒体的影响，相关实验结果如图。下列说法错误的是（    ） A．线粒体不能直接水解葡萄糖为大脑供能 B．假手术组的目的是排除手术本身对实验结果的影响 C．缺血组线粒体数量减少是线粒体被降解导致的 D．实验结果表明姜黄素明显提高缺血细胞内线粒体数量 【答案】C 【分析】据题意可知，本实验目的是探究姜黄素在脑缺血中对线粒体的影响，自变量为是否含有姜黄素及姜黄素浓度，因变量为线粒体数量，实验结果表明姜黄素明显提高缺血细胞内线粒体数量。 【详解】A、葡萄糖需要在细胞质基质中分解形成丙酮酸，然后才能进入线粒体内继续氧化分解，为大脑供能，线粒体不能直接利用葡萄糖，A正确； B、实验要遵循对照原则，假手术组的目的是排除手术本身对实验结果的影响，B正确； C、血液中含有血红蛋白，血红蛋白具有运输氧气的作用，线粒体中进行有氧呼吸第三阶段需要氧气参与，因此缺血组，线粒体数量减少，C错误； D、据图可知，与缺血组相比，低剂量姜黄素组和高剂量姜黄素组线粒体数量都增加，且高剂量姜黄素组线粒体数量更多，推测姜黄素明显提高缺血细胞内线粒体数量，D正确。 故选C。 19．（2023·北京门头沟·一模）将刚采摘的新鲜蓝莓随机均分为两份，放在1℃的冷库中贮藏，其中一份用高浓度的CO2处理48h．另一份则不做处理。从采摘后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量，计算二者的比值得到如下图所示结果。下列有关叙述不正确的是（    ） A．比值大于1，表明蓝莓既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸 B．第20天CO2处理组蓝莓产生的酒精量低于对照组 C．第40天对照组蓝莓有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多 D．贮藏蓝莓前用高浓度的CO2处理一定时间，能抑制其在贮藏时的无氧呼吸 【答案】C 【分析】分析题图：当储藏天数小于等于10天时，两组蓝莓的CO2释放量和O2吸收量的比值等于1，说明都只进行有氧呼吸；当储藏天数大于10天时，对照组的CO2释放量和O2吸收量的比值大于1，说明蓝莓既 进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸；CO2处理组当储藏天数小于等于20天时，蓝莓的CO2释放量和O2吸收量的比值等于1，说明只进行有氧呼吸；当储藏天数大于20天时，蓝莓的CO2释放量和O2吸收量的比值大于1，说明蓝莓既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸。 【详解】A、有氧呼吸氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等，无氧呼吸不吸收氧只释放二氧化碳，CO2释放量和O2吸收量的比值大于1，表明蓝莓既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，A正确； B、分析题图曲线知，第20天，处理组CO2释放量和O2吸收量的比值等于1，只进行有氧呼吸，对照组大于1，存在无氧呼吸，对照组酒精量高于CO2处理组，B正确； C、分析题图曲线知，第40天，对照组CO2释放量和O2吸收量的比值等于2，设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x，无氧呼吸消耗的葡萄糖为y，则有关系式 (6x+2y) ÷6x=2， 解得x: y=1: 3，无氧呼吸消耗的葡萄糖多，C错误； D、分析题图曲线知，储藏蓝莓前用CO2短时处理，能抑制其在贮藏时的无氧呼吸，D正确。 故选 C。 20．（2023·北京顺义·二模）下列生物学实验中，实验目的与观察指标对应不合理的是（    ） A．获得酵母菌纯培养物：菌落的颜色、形状和大小 B．探究酵母菌呼吸方式：澄清石灰水浑浊程度 C．观察细胞质的流动：细胞质基质的流动方向 D．探究绿叶中色素种类和含量：色素带的颜色和宽窄 【答案】C 【分析】叶肉细胞中的叶绿体，呈绿色、扁平的椭球形或球形，散布于细胞质中，可以在高倍显微镜下观察它的形态。细胞质流动的观察以叶绿体作为参照物。 色素分离结果，滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄、橙黄色）、叶黄素（第2窄、黄色）、叶绿素a（最宽、蓝绿色）、叶绿素b（第2宽、黄绿色），色素带的宽窄与色素含量相关。 【详解】A、获得酵母菌纯培养物：可通过菌落的颜色、形状和大小等菌落特征进行判断，A正确； B、二氧化碳浓度越高，澄清石灰水越浑浊，溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间越短，因此可以根据石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短检测CO2产生情况，进而判断酵母菌的呼吸方式，B正确； C、观察细胞质的流动一般以叶绿体作为参照物，C错误； D、不同色素的颜色和含量不一样，通过观察每条色素带的颜色和宽窄来判断，D正确。 故选C。 21．（2023·北京海淀·一模）细胞色素c位于线粒体内膜上，参与细胞呼吸过程。当细胞受到内部或外部凋亡信号刺激，线粒体膜通透性改变时，细胞色素c被释放到细胞质基质，并与A蛋白结合促进凋亡小体形成，引起细胞凋亡。下列叙述不正确的是（    ） A．细胞色素c可能参与有氧呼吸的第三阶段 B．线粒体内膜是线粒体产生ATP的唯一场所 C．A蛋白结构改变会影响凋亡小体的形成 D．细胞凋亡是信号调控引起的程序性死亡 【答案】B 【分析】有氧呼吸分为三个阶段，其中第一阶段在细胞质基质进行，第二阶段在线粒体基质进行，第三阶段在线粒体内膜进行。 【详解】A、细胞色素c位于线粒体内膜上，参与细胞呼吸过程，而有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行，说明细胞色素c可能参与有氧呼吸的第三阶段，A正确； B、线粒体基质和线粒体内膜均可产生ATP，B错误； C、细胞色素c被释放到细胞质基质，并与A蛋白结合促进凋亡小体形成，引起细胞凋亡，说明A蛋白结构改变会影响凋亡小体的形成，C正确； D、细胞凋亡是信号调控引起的程序性死亡，D正确。 故选B。 22．（2023·北京西城·一模）为探究骨骼肌增龄性退变降低中老年人活动能力的原因，将中年期大鼠随机分为安静对照组（C组）和运动训练组（H组），给予相应处理后检测骨骼肌细胞线粒体数目和ATP浓度，结果如表所示。下列叙述错误的是（    ） 时间 线粒体个数 ATP含量（nmol·ul-1） C组 H组 C组 H组 第0周 48．17 44．83 0．72 0．65 第8周 44．17 61．00 0．87 1．30 第16周 36．00 60．33 0．68 1．52 A．大鼠骨骼肌细胞中的ATP主要产生于线粒体基质 B．增龄过程中活动能力下降可能与线粒体数目减少有关 C．运动训练有助于改善骨骼肌的能量供应 D．运动训练可提高大鼠的有氧运动能力 【答案】A 【分析】有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，第二阶段发生在线粒体基质中，第三阶段发生在线粒体内膜上，第三阶段产生的ATP最多。 【详解】A、大鼠骨骼肌细胞中ATP主要在有氧呼吸第三阶段产生，即线粒体内膜，A错误； B、线粒体是有氧呼吸主要场所，为细胞提供能量，增龄过程中活动能力下降可能与线粒体数目减少有关，B正确； C、运动训练提高了线粒体数目和ATP含量，有助于改善骨骼肌的能量供应，C正确； D、运动训练可提高大鼠的线粒体数目，线粒体是有氧呼吸主要场所，故能提高有氧运动能力，D正确。 故选A。 23．（2022·北京石景山·一模）芒果果实成熟到一定程度时，细胞呼吸突然增强至原来的35倍左右，而后又突然减弱，随后果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是（　　） A．细胞呼吸时，葡萄糖在线粒体中被分解 B．低O2或高CO2处理，有利于芒果的贮藏 C．细胞呼吸减弱时，第一阶段产生的CO2减少 D．细胞有氧呼吸增强时，果实内乳酸含量上升 【答案】B 【分析】1、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还原氢，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和还原氢，合成少量ATP；第三阶段是氧气和还原氢反应生成水，合成大量ATP。 2、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同，在大多数植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。 【详解】A、细胞呼吸时，葡萄糖在细胞质基质中被分解，线粒体中被利用的是经分解后产生的丙酮酸，A错误； B、低O2或高CO2处理，能降低呼吸速率，减少有机物的消耗，有利于芒果的贮藏，B正确； C、芒果果实细胞呼吸的第一阶段产物是丙酮酸和[H]，不产生CO2，第二阶段才产生二氧化碳，C错误； D、芒果果实细胞无氧呼吸产生的是酒精和二氧化碳，不是乳酸，有氧呼吸产生的是水和二氧化碳，D错误。 故选B。 24．（2023·北京顺义·模拟预测）将石榴果实置于密闭包装、23℃条件下贮藏，每隔20h测定包装中的O2和CO2含量，结果如右图，相关分析正确的是（    ） A．0~60h间石榴细胞呼吸速率逐渐升高 B．将温度降低至4℃，两条曲线的交点将左移 C．70h后呼吸速率突然上升可能与微生物有关 D．实验测得的CO2含量即为细胞呼吸的释放量 【答案】C 【分析】细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸，氧气充足的条件下细胞进行有氧呼吸，吸收氧气释放二氧化碳，在氧气不足时细胞进行无氧呼吸，无氧呼吸不吸收氧气，石榴果实无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。由于细胞呼吸是酶促反应，酶的活性受温度的影响，因此细胞呼吸也受温度影响。 【详解】A、据曲线图分析，0~60h间，包装中O2含量减少趋势较小，CO2含量增加趋势较大，说明有氧呼吸速率在减弱，无氧呼吸速率逐渐加快，A错误； B、两条曲线的交点表示包装中O2和CO2含量相等，由于O2含量是逐渐减少，CO2含量是逐渐增加的，温度降低至4℃，酶活性减弱，呼吸强度减弱，则两曲线交点将右移，B错误； C、随呼吸进行，释放热量增加，代谢产生水，滋生微生物。70h后呼吸速率突然上升可能与微生物的代谢有关，C正确； D、实验测得的CO2含量为包装中原本所含CO2含量和细胞呼吸的释放量之和，D错误。 故选C。 二、非选择题 25．（2024·北京·模拟预测）科研人员探究了细胞中N基因对动物细胞利用能源物质途径的影响。 (1)动物细胞可通过 过程将有机物氧化分解并获得能量。 (2)科研人员进行实验，操作和结果如图1。分析图1数据：三组培养基中，转N基因组细胞的相对数量均 对照组，推测N基因促进细胞增殖。依据 ，可以看出相比于谷氨酰胺，葡萄糖对细胞增殖更重要。 (3)研究人员对比转N基因小鼠与正常小鼠培养相同时间后培养液中的葡萄糖与乳酸水平，结果如图2，推测N蛋白 。随后，研究者证实了该推测。 (4)已知GLUT4是依赖胰岛素的葡萄糖转运蛋白，分布于肌肉和脂肪组织等。研究者设计了如下实验处理方案并预期了实验结果，表格中①应为 。请写出该研究者的假设 。 组别 实验材料 实验处理 检测指标和预期结果 细胞相对数量 检测液中葡萄糖余量 实验组 转N基因小鼠的脂肪细胞 GLUT4阻断剂 加入适量① 实验组少于对照组 实验组多于对照组 对照组 无 【答案】(1)细胞呼吸 (2) 高于 与1组和2组相比，5组和6组细胞的相对数量显著降低，3组和4组下降不明显（或与全营养相比，在缺少葡萄糖的培养基中细胞相对数量显著下降，而在缺少谷氨酰胺的培养条件下只有轻微的减弱） (3)促进细胞摄取葡萄糖进而增强无氧呼吸 (4) 胰岛素 N基因通过促进（胰岛素依赖的）GLUT4转运葡萄糖而促进细胞增殖 【分析】胰岛素是机体唯一降血糖的激素，其作用为加速组织细胞对葡萄糖的摄取、利用、储存和转化，从而使血糖降低。 【详解】（1）动物细胞可通过细胞呼吸过程将有机物氧化分解并获得能量。 （2）分析图1数据：三组培养基中，转N基因组细胞的相对数量均高于对照组，推测N基因促进细胞增殖。依据与1组和2组相比，5组和6组细胞的相对数量显著降低，3组和4组下降不明显（或与全营养相比，在缺少葡萄糖的培养基中细胞相对数量显著下降，而在缺少谷氨酰胺的培养条件下只有轻微的减弱）。 （3）研究人员对比转N基因小鼠与正常小鼠培养相同时间后培养液中的葡萄糖与乳酸水平，转N基因小鼠的葡萄糖浓度低于正常小鼠，而乳酸浓度高于正常小鼠，推测N蛋白促进细胞摄取葡萄糖进而增强无氧呼吸。 （4）本实验目的是研究N基因通过能否促进（胰岛素依赖的）GLUT4转运葡萄糖而促进细胞增殖，对照组为转N基因小鼠的脂肪细胞+适量胰岛素，实验组为转N基因小鼠的脂肪细胞+GLUT4阻断剂+适量胰岛素，检测指标和预期结果为实验组葡萄糖余量多于对照组，细胞相对数量少于对照组，实验结论为N基因通过促进（胰岛素依赖的）GLUT4转运葡萄糖而促进细胞增殖，所以表格中①应为胰岛素，研究者的假设为N基因通过促进（胰岛素依赖的）GLUT4转运葡萄糖而促进细胞增殖。 26．（2024·北京通州·模拟预测）Cox10基因功能缺失导致线粒体功能异常，进而诱发小鼠患心肌病，随病程发展会导致小鼠死亡。 (1)线粒体是 的主要场所，产生的ATP用以维持心脏功能。 (2)Omal蛋白可以调节线粒体功能。为研究Omal蛋白和Cox10蛋白的关系，科研人员敲除小鼠相关基因、统计其生存率，结果如图1。双敲除组生存率 Cox10基因单敲除组和WT组，说明Omal蛋白可以 由Cox10蛋白功能异常导致的线粒体心肌病的发病进程。 (3)活化的Om al蛋白可将长链Opal(-Opal)切割成短链(s-Opal)，诱导线粒体融合，进而发挥作用。根据图2结果分析， 组和 组长链和短链Opal蛋白含量无显著差异，说明正常条件下Omal蛋白的活性很低；Cox10蛋白功能异常时可激活Omal蛋白的依据是 。 【答案】(1)有氧呼吸 (2) 低于（或显著低于） 改善（或减缓） (3) 1 4 2组1-Opal含量显著低于1组，s-Opal含量显著高于1组 【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】（1）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，在线粒体内可以进行有氧呼吸的第二阶段和第三阶段。 （2）据图分析，实验的自变量是天数和基因情况，因变量是生存率，据图示曲线变化可知，双敲除组（敲除Omal和Cox10组别）生存率低于（或显著低于）Cox10基因单敲除组和WT组，说明Omal蛋白可以改善（或减缓）由Cox10蛋白功能异常导致的线粒体心肌病的发病进程。 （3）分析题意，Opal(-Opal)是长链组，(s-Opal)是短链组，图中1组是WT组，可作为对照，根据图2结果分析，1组和4组长链和短链Opal蛋白含量无显著差异；据图可知，2组1-Opal含量显著低于1组，s-Opal含量显著高于1组，说明正常条件下Omal蛋白的活性很低，Cox10蛋白功能异常时可激活Omal蛋白。 27．（2024·北京东城·二模）乳酸是一种需求量较大的工业原料，科研人员欲对酿酒酵母进行改造以进行乳酸生产。 (1)培养基中的葡萄糖可作为 为酿酒酵母提供营养。如图1，酿酒酵母导入乳酸脱氢酶基因后，无氧条件下发酵产物为 ，通过敲除丙酮酸脱羧酶基因获取高产乳酸的工程菌。该菌在有氧和无氧条件下均可产乳酸。 (2)为实现对菌体代谢的动态调控，研究人员设计了光感应系统，并导入绿色荧光蛋白（GFP）基因以检测光感应系统的调控能力。 ①如图2，系统1在酵母中表达由V、L和H组成的融合蛋白。光照下，融合蛋白空间结构改变， 后启动下游基因表达；在黑暗状态下，融合蛋白自发恢复到失活状态。 ②分别检测黑暗和光照下系统1的荧光强度，结果如图3。对照组能持续激活GFP表达。实验结果显示 ，可知系统1实现了光调控基因表达，但表达量较低。推测可能由于菌体密度高导致透光性差，不利于V-L-H对光照的响应。进一步优化设计出系统2（如图2），同等光照强度下，系统2荧光强度显著高于系统1，分析原因是 。    ③实验中发现黑暗条件下系统2的GFP基因有明显表达，为解决此问题，对系统2增加如图4所示组分，i、ii、iii依次为 （填字母序号）。    A．持续表达型启动子         B．Pc120             C．PGAL D．G80基因（G80蛋白可结合并抑制GAL4） E．GAL4基因（GAL4蛋白可结合并激活PGAL） F．PSD基因（含有PSD的融合蛋白在光下降解） (3)将优化后的系统2中GFP基因替换为乳酸脱氢酶基因，应用于酵母菌合成乳酸的发酵生产。发现在“先黑暗-后光照”的模式下乳酸产量显著高于全程光照的模式，请推测“先黑暗-后光照”模式下乳酸产量高的原因 。 【答案】(1) 碳源 乳酸、乙醇 (2) ①结合启动子PC120 系统1在黑暗中荧光强度极低，光照后荧光强度升高但显著低于对照组 系统2中光直接调节GAL4的表达，GAL4进一步调控GFP表达，分级调节具有放大效应 ADF（或AFD） (3)发酵早期处于黑暗中，酵母菌不合成乳酸，物质和能量主要用于菌体生长繁殖，当菌体达到一定数量后，照光启动乳酸合成，因此乳酸总产量高。全程光照时，持续合成乳酸，消耗物质和能量较多，影响酵母菌生长繁殖，乳酸总产量低。 【分析】基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成； （2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等； （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法； （4）目的基因的检测与鉴定： 分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术； 个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 【详解】（1）培养基中的葡萄糖可作为碳源为酿酒酵母提供营养；由图1可知，酿酒酵母导入乳酸脱氢酶基因后表达出乳酸脱氢酶，在无氧条件下将丙酮酸转化为乳酸，同时丙酮酸在丙酮酸脱羧酶催化作用下转化为乙醛，进而转化为乙醇，所以酿酒酵母无氧条件下发酵产物为乳酸、乙醇； （2）①由图2可以看出，光照下融合蛋白空间结构改变，融合蛋白与PC120启动子结合后启动下游基因表达； ②由图3可以看出，系统1在黑暗中荧光强度极低，光照后荧光强度升高但显著低于对照组，可知系统1实现了光调控基因表达，但表达量较低；由图2可知系统2在同等光照强度下，系统2中光直接调节GAL4的表达，GAL4进一步调控GFP表达，分级调节具有放大效应，所以系统2荧光强度显著高于系统1； ③实验中发现黑暗条件下系统2的GFP基因有明显表达，为解决此问题，对系统2增加如图4所示组分，i、ii、ii依次为持续表达型启动子、G80基因（G80蛋白可结合并抑制GAL4）、PSD基因（含有PSD的融合蛋白在光下降解）或持续表达型启动子、PSD基因（含有PSD的融合蛋白在光下降解）、G80基因（G80蛋白可结合并抑制GAL4），即选ADF或AFD； （3）在“先黑暗-后光照”的模式下乳酸产量显著高于全程光照的模式，可能的原因是发酵早期处于黑暗中，酵母菌不合成乳酸，物质和能量主要用于菌体生长繁殖，当菌体达到一定数量后，照光启动乳酸合成，因此乳酸总产量高。全程光照时，持续合成乳酸，消耗物质和能量较多，影响酵母菌生长繁殖，乳酸总产量低。 28．（2024·北京朝阳·二模）运动一定时间之后，机体表现出运动耐力下降的现象。研究者进行实验探究上述现象的机制。 (1)高强度运动初期时，氧气与[H]在 （场所）结合生成水，并释放大量能量，此过程称为氧化磷酸化，持续高强度运动消耗大量氧气，使肌细胞处于低氧环境。 (2)研究表明P酶通过提高氧化磷酸化强度进而提升运动耐力。AR蛋白可将乳酸转移至P酶特定氨基酸位点（乳酰化修饰）。研究者用小鼠进行持续高强度运动模拟实验，检测肌细胞中相关指标，结果如下表 检测指标 运动0min 运动30min P酶相对活性（%） 100 35 P酶乳酰化水平（%） 9 70 ①据表中数据推测持续高强度运动诱发 ，减弱骨骼肌氧化磷酸强度，使运动耐力下降。 ②敲除小鼠AR基因，进行持续高强度运动模拟实验，发现P酶活性始终高于野生型。 ③研究者用小鼠肌细胞进行如图1中实验，推测：AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰，依据是 。    (3)H蛋白是细胞中的氧含量感应蛋白，可感应氧气含量变化从而调控AR蛋白降解。研究者进行图2中实验并检测AR蛋白、H蛋白含量。    由结果可知，持续高强度运动导致AR蛋白含量升高的原因是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降， ，AR蛋白含量升高。 (4)上述研究揭示了持续高强度运动后运动耐力降低与AR蛋白、P酶、氧化磷酸化的关系。有研究表明氧化磷酸化过程会有活性氧产生，超过一定水平后诱发细胞凋亡。有人认为AR蛋白表达量较低的人运动耐力强，适宜做长时间持续高强度运动。结合本研究评价该观点是否合理，并说明理由 。 【答案】(1)线粒体内膜 (2) P酶乳酰化修饰使其活性降低 四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ组（氨基酸替换）实验结果与Ⅰ、Ⅲ组相近 (3)H蛋白感应（氧气浓度下降）并减弱对AR蛋白的降解作用 (4)合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，可促进肌细胞氧化磷酸化反应，可以提高运动耐力 不合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，导致活性氧积累，易诱发肌细胞凋亡，因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞 【分析】氧气与[H]结合发生在有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜。 【详解】（1）氧气与[H]结合生成水发生在线粒体内膜。 （2）①分析表中数据，持续高强度运动30min后，P酶乳酰化水平升高，P酶相对活性下降，说明持续高强度运动诱发P酶乳酰化修饰使其活性降低，减弱骨骼肌氧化磷酸强度，使运动耐力下降。 ③分析图1实验结果，四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ组（氨基酸替换）实验结果与Ⅰ、Ⅲ组相近，推测AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰，使P酶活性下降。 （3）由结果可知，干扰H蛋白的表达使H蛋白无法表达，AR蛋白增多，而氧气含量变化可调控AR蛋白降解，可推测是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降，H蛋白感应（氧气浓度下降）并减弱对AR蛋白的降解作用，AR蛋白含量升高。 （4）此观点我们可辩证的看待，从两方面进行分析： 合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，可促进肌细胞氧化磷酸化反应，可以提高运动耐力。 不合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，导致活性氧积累，易诱发肌细胞凋亡，因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞。 29．（2024·北京西城·一模）BAT（褐色脂肪组织）细胞含有大量线粒体，具有分解脂肪和产热的功能，其数量及代谢异常与肥胖、衰老等现象相关。 (1)图1示有氧呼吸第三阶段，H+通过复合体I、Ⅲ、Ⅳ运至线粒体膜间隙，并顺浓度梯度通过 （细胞结构）上的ATP合酶，生成大量ATP。 (2)图2为BAT细胞在寒冷刺激下增加产热的机制：产热复合体提高线粒体中Ca2+浓度→促进有氧呼吸第二阶段（三羧酸循环）→提高H+跨膜浓度梯度→ → 、产热增加。 (3)产热复合体包含E、M和UCP1三种蛋白质。为研究三者的互作情况，构建了三种质粒，分别表达UCPI-HA融合蛋白、E-FLAG融合蛋白、M-FLAG融合蛋白，并获得了转入不同质粒组合的细胞。先利用抗HA抗体偶联磁珠对各组总蛋白进行收集，将收集的蛋白电泳，再分别用抗FLAG抗体与抗HA抗体进行检测，结果如图3。分析图2产热复合体中的A、B分别为 蛋白。 (4)BAT细胞在凋亡过程中会释放肌苷，与相关细胞膜上受体结合发挥作用。用肌苷处理健康BAT和WAT（白色脂肪细胞，主要储存脂肪），发现二者UCPI基因的表达量均显著提高。阐释BAT凋亡时释放肌苷的意义。 (5)ENT1是肌苷转运蛋白，在BAT细胞高表达。研究表明，抑制ENT1可以增加胞外肌苷水平，增强细胞产热能力。有人提出可通过抑制ENT1治疗肥胖，从稳态与平衡的角度评价该方案并说明理由。 【答案】(1)线粒体内膜 (2) UCPl将H+运至线粒体基质，减小了膜两侧H+的跨膜浓度梯度 ATP合成比例减少 (3)M、E (4)BAT细胞凋亡时释放肌苷，可促进健康的BAT和WAT细胞UCPl基因表达而增加产热，从而维持机体的体温平衡 (5)有一定的合理性。抑制ENTl可提高胞外肌苷水平，促进BAT和WAT细胞有机物分解，增加产热，达到减重的效果。然而ENTl通过调节胞外肌苷水平，维持体温相对稳定，抑制ENTl可能破坏机体体温平衡的稳态 【分析】有氧呼吸的过程： 第一阶段：细胞质的基质 第二阶段：线粒体基质 第三阶段：线粒体的内膜 【详解】（1）由图1可知，H+通过复合体I、Ⅲ、Ⅳ运至线粒体膜间隙，并顺浓度梯度通过线粒体内膜（细胞结构）上的ATP合酶，完成有氧呼吸第三阶段的反应，生成大量ATP； （2）由图2可知，产热复合体提高线粒体中Ca2+浓度，促进有氧呼吸第二阶段（三羧酸循环），提高H+跨膜浓度梯度，促使UCPl将H+运至线粒体基质，减小了膜两侧H+的浓度梯度，使ATP合成比例减少、产热增加； （3）由图3可知，分别用抗FLAG抗体与抗HA抗体进行检测后，电泳图显示几乎不含UCPI-HA融合蛋白，由此可推断产热复合体中的A、B分别为M、E蛋白； （4）由题意可知，BAT细胞在凋亡过程中会释放肌苷，可促进健康的BAT和WAT细胞UCPl基因表达而增加产热，从而维持机体的体温平衡； （5）由于ENT1是肌苷转运蛋白，在BAT细胞高表达。如果抑制ENT1可以增加胞外肌苷水平，增强细胞产热能力，因此通过抑制ENT1治疗肥胖有一定的合理性。因为抑制ENTl可提高胞外肌苷水平，促进BAT和WAT细胞有机物分解，增加产热，达到减重的效果。然而ENTl通过调节胞外肌苷水平，维持体温相对稳定，抑制ENTl可能破坏机体体温平衡的稳态。 30．（2024·北京密云·模拟预测）学习以下资料，回答（1）-（4）问题。 细胞感知氧气的分子机制 人类和大多数动物主要进行有氧呼吸，其体内细胞感知、适应不同氧气环境的基本原理2019年被科学家揭示、即人体缺氧时，会有超过300种基因被激活，或者加快红细胞生成、或者促进血管增生，从而加快氧气输送—这就是细胞的缺氧保护机制。 科学家在研究地中海贫血症的过程中发现了“缺氧诱导因子”（HIF）。HIF由两种不同的DNA结合蛋白（HIF-1α和ARNT） 组成。其中对氧气敏感的是HIF-1α，而ARNT稳定表达且不受氧调节，即HIF-1α是机体感受氧气含量变化的关键。当细胞处于正常氧条件时，在脯氨酰羟化酶的参与下，氧原子与HIF-1α脯氨酸中的氢原子结合形成羟基。羟基化的HIF-1α能与VHL蛋白结合，致使HIF-1α被蛋白酶体降解。在缺氧的情况下，HIF-1α羟基化不能发生，导致HIF-1α无法被VHL蛋白识别。从而不被降解而在细胞内积聚，并进入细胞核与ARNT形成转录因子，激活缺氧调控基因。这一基因能进一步激活300多种基因的表达。促进氧气的供给与传输。上述过程如下图所示。 HIF控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应，生物体细胞氧气感知通路的揭示，不仅在基础科学上有其价值，还有望为某些疾病的治疗带来创新性的疗法。如干扰HIF-1α的降解能促进红细胞的生成治疗贫血，同时还可能促进新血管生成，治疗循环不良等。 (1)下列人体细胞生命活动中，受氧气含量直接影响的是___（多选）。 A．细胞吸水 B．细胞分裂 C．葡萄糖分解成丙酮酸 D．兴奋的传导 (2)HIF的基本组成单位是 。人体剧烈运动时，骨骼肌细胞中 HIF的含量上升，这是因为 。 (3)图中A、C分别代表的是 。 (4)VHL基因突变的患者常伴有多发性肿瘤，并发现肿瘤内有异常增生的血管。由此推测，多发性肿瘤患者体内HIF-1α的含量比正常人 。抑制VHL基因突变患者的肿瘤生长，可以采取的治疗思路有 。 【答案】(1)BD (2) 氨基酸 人体剧烈运动时，骨骼肌细胞内缺氧，HIF-1a羟基化不能发生，导致HIF-1a无法被VHL蛋白识别。HIF不被降解而在细胞内积聚 (3)HIF-1a和VHL 蛋白分子 (4) 高 加速HIF-1a降解； 阻断 HIF-1a进细胞核； 抑制 HIF-1a与ARNT 结合等 【分析】1、人体缺氧时，会有超过300种基因被激活，或者加快红细胞生成、或者促进血管增生，从而加快氧气输送--这就是细胞的缺氧保护机制。 2、缺氧诱导因子HIF由两种不同的DNA结合蛋白（HIF-1ɑ和ARNT）组成，其中对氧气敏感的部分是HIF-1ɑ；而蛋白ARNT稳定表达且不受氧调节。所以，HIF-1α是机体感受氧气含量变化的关键。 【详解】（1）A、细胞吸水是被动运输，不消耗能量，与氧气含量无关，A错误； B、细胞分裂，消耗能量，受氧气含量的影响，B正确； C、葡萄糖分解成丙酮酸不受氧气含量的影响，C错误； D、兴奋的传导，消耗能量，受氧气含量的影响，D正确。 故选BD。 （2）据题干信息可知，HIF是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸。人体剧烈运动时，骨骼肌细胞内缺氧，HIF-1ɑ羟基化不能发生，导致HIF-1ɑ无法被VHL蛋白识别，HIF不被降解而在细胞内积聚，导致骨骼肌细胞中HIF的含量上升。 （3）根据题干信息和图示氧气感知机制的分子通路，正常氧时，在脯氨酰羟化酶的参与下，氧原子与HIF-1α脯氨酸中的氢原子结合形成羟基。羟基化的HIF-1ɑ能与VHL蛋白结合，最终被蛋白酶体降解；缺氧时，HIF-1ɑ羟基化不能发生，导致HIF-1ɑ无法被VHL蛋白识别，从而不被降解而在细胞内积聚，并进入细胞核与ARNT形成转录因子，激活缺氧调控基因，故图示中的A是HIF-1ɑ，B是O2，C是VHL蛋白，D是ARNT。 （4）VHL蛋白是氧气感知机制的分子通路中一个重要分子，VHL基因突变的患者常伴有多发性肿瘤，并发现肿瘤内有异常增生的血管，可推测与正常人相比，患者体内HIF-1ɑ的含量高，因为肿瘤细胞代谢旺盛，耗氧较多，因此对氧气敏感的部分的HIF-1ɑ就高。 要抑制此类患者的肿瘤生长，可以采取的治疗思路有：加速HIF-1ɑ降解、阻断HIF-1ɑ进核、抑制HIF-1ɑ作为转录因子的活性等。 31．（23-24高三上·北京昌平·期末）活性氧（ROS）是指在生物体内与氧代谢有关的、含氧自由基和易形成自由基的过氧化物的总称，ROS产生过多是高氧诱导肺损伤的主要原因。为研究高氧导致细胞内活性氧升高的机制，科学家使用大鼠肺泡上皮细胞（R）进行相关的实验。 (1)有氧呼吸第三阶段，氧气参与 过程，此阶段的产物可满足细胞对 的需求。 (2)将R细胞接种于培养瓶中，加入所需营养和抗生素，并调节 ，置于CO2恒温培养箱中进行培养。一段时间后将R细胞分为对照组、高氧组和拮抗剂组，高氧组置于氧浓度90%的培养箱中；拮抗剂组加入能与线粒体钙通道蛋白结合的拮抗剂后，置于氧浓度90%的培养箱中。 (3)4h后检测线粒体内相关指标，结果如下表。 检测指标 组别 细胞（个/mL） Ca2+（nmol/L） 活性氧（RFU） NAD+/NADH比值 对照组 2×106 19.5 491 3.89 高氧组 2×106 24.3 530 2.44 拮抗剂组 2×106 17.2 480 3.71 注：RFU是相对荧光单位，代表活性氧的量 ①表中结果显示 ，说明R细胞高氧模型制备成功。 ②比较高氧组和拮抗剂组结果，有关Ca2+、活性氧量和NAD+/NADH比值之间调控关系的推测合理的是 。 A． B．Ca2+→活性氧→NAD+/NADH比值 C．Ca2+→NAD+/NADH比值→活性氧 D．NAD+/NADH比值→活性氧→Ca2+ E.NAD+/NADH比值→Ca2+→活性氧 (4)进一步研究表明，Ca2+可提高线粒体内部分酶的活性，从而调节NAD+/NADH的比值。组蛋白脱乙酰基酶（SIPT3）可以激活活性氧清除酶（如SOD2），SIRT3功能的发挥依赖NAD+。 综合以上信息，分析高氧导致细胞内活性氧升高的机制： （用关键词加箭头表达）。 【答案】(1) NADH形成水 能量 (2)酸碱度和渗透压 (3) 高氧组活性氧值比对照组高 C (4)高氧→Ca2+进入线粒体基质增多→线粒体内部分酶的活性升高→NAD+/NADH的比值下降→SIRT3功能减弱→活性氧清除酶激活量减少→细胞内活性氧升高 【分析】有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，同时产生少量的ATP，该过程发生在细胞质基质中，第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，同时也产生少量的ATP，该过程发生在线粒体基质中，第三阶段是还原氢与氧气在线粒体内膜上结合形成水，同时释放出大量的能量。 【详解】（1）有氧呼吸的第三阶段氧气和还原氢结合形成水，同时释放大量的能量，满足细胞对能量的需求。（2）动物细胞培养所需要的条件为营养物质、无菌无毒的环境、适宜的气体环境和适宜的酸碱度和渗透压。（3）根据表中数据高氧组活性氧值比对照组高，说明R细胞高氧模型制备成功； 比较高氧组和拮抗剂组结果，高氧组的Ca2+和活性氧量均比对照组高，NAD+/NADH比值比对照组低，而拮抗剂组与对照组差别不大，且拮抗剂组的处理为加入能与线粒体钙通道蛋白结合的拮抗剂后，也置于氧浓度90%的培养箱中，同时结合（４）Ca2+可提高线粒体内部分酶的活性，从而调节NAD+/NADH的比值，说明Ca2+→NAD+/NADH比值→活性氧，故C正确。（4）根据题意Ca2+可提高线粒体内部分酶的活性，从而调节NAD+/NADH的比值，组蛋白脱乙酰基酶（SIPT3）可以激活活性氧清除酶（如SOD2），SIRT3功能的发挥依赖NAD+，且由表格信息高氧组Ca2+浓度较高，所以高氧导致细胞内活性氧升高的机制为：高氧→Ca2+进入线粒体基质增多→线粒体内部分酶的活性升高→NAD+/NADH的比值下降→SIRT3功能减弱→活性氧清除酶激活量减少→细胞内活性氧升高。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$