专题二 [热点聚焦] 第4练 氧化磷酸化和细胞呼吸的意义-【步步高·考前三个月】2025年高考生物学复习讲义课件（鲁湘辽吉黑）（课件PPT+word教案）

[热点聚焦]　第4练　氧化磷酸化和细胞呼吸的意义　[分值：80分] 1．氧化磷酸化 “电子传递链”模型图示 模型 解读 (1)氧化磷酸化：发生在真核细胞的线粒体内膜上，是物质在体内氧化时释放的能量通过电子传递链供给ADP与无机磷酸合成ATP的偶联反应。 (2)电子传递链(ETC)也叫呼吸链，在生物氧化过程中，代谢物上脱下的氢经过一系列的按一定顺序排列的氢传递体和电子传递体的传递，最后传递给分子氧并生成水，这种氢和电子的传递体系称为电子传递链(ETC)。 (3)高能电子的能量是在电子传递中逐级递减的。 (4)线粒体基质中高能电子和H＋的主要来源： ①除糖类在细胞呼吸过程中产生NADH外，脂肪和氨基酸也会分解形成丙酮酸，进入三羧酸(TCA)循环产生NADH；②NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子，高能电子通过呼吸链传递；③TCA循环中产生的FADH2也含有并释放高能电子进入电子传递链。 (5)电子传递复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的作用：①复合体Ⅰ(NADH－辅酶Q氧化还原酶复合体)又称NADH脱氢酶，它是电子传递链中第一个质子泵，即整个电子传递链，是从NADH分子与复合体Ⅰ结合及放出两个电子开始的。电子从复合体Ⅰ传递到辅酶Q是一个放能过程，每传递一对电子可以将4个H＋泵到线粒体膜间隙，从而建立起跨膜质子梯度。 ②复合体Ⅱ(琥珀酸－Q还原酶复合体)又称琥珀酸脱氢酶，是嵌在线粒体内膜的酶蛋白，是电子传递链的第二个入口。由于复合体Ⅱ的能量变化较小，不能推动质子易位，即不能将H＋运输到线粒体膜间隙，所以不具有质子泵的功能，不会影响质子梯度。 ③复合体Ⅲ又称细胞色素还原酶，它是细胞色素和铁硫蛋白的复合体，把来自辅酶Q的电子依次传递给结合在线粒体内膜外表面的细胞色素c(Cytc)，复合体Ⅲ可作为质子泵将H＋泵到线粒体膜间隙。 ④复合体Ⅳ又称细胞色素氧化酶，它承载了电子传递链的最终反应，是电子传递链的最后一个蛋白质复合体。它将电子从Cytc传递给氧(最终电子受体)并生成水，同时将H＋泵到线粒体膜间隙 2．细胞呼吸的意义 (1)细胞呼吸能为生物体的生命活动提供能量。呼吸释放出来的能量，一部分转变为热能散失，用于维持体温稳定；另一部分储存在ATP中，当ATP在ATP水解酶的作用下分解时，储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞分裂、生物体生长、矿质元素的吸收、肌肉的收缩、神经冲动的传导等。 (2)细胞呼吸是细胞代谢的枢纽。细胞呼吸中所产生的一些中间产物，是合成体内一些重要化合物的原料。例如，有氧呼吸第一阶段的产物丙酮酸是合成氨基酸的原料等。 (每题5分，共20分) 1．(不定项)(2022·山东，16)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合成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合成酶。下列相关说法正确的是(　　) 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　BCD 解析　与25 ℃相比，4 ℃时耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给O2，说明电子传递未受阻，A错误；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地用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经ATP合成酶返回基质中，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。 2．(2022·浙江1月选考，6)线粒体结构如图所示，下列叙述错误的是(　　) 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．无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　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；内膜向内折叠形成3嵴，增大了内膜面积，B正确；无氧呼吸生成乳酸的过程发生在细胞质基质中，C错误；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。 3．(2021·浙江6月选考，10)有氧呼吸必须有氧的参加，此过程中氧的作用是(　　) A．在细胞质基质中，参与糖酵解过程 B．与丙酮酸反应，生成 CO2 C．进入三羧酸循环，形成少量 ATP D．电子传递链中，接受氢和电子生成H2O 答案　D 解析　在细胞质基质中，有氧呼吸第一阶段是糖酵解过程，不需要氧的参与，A不符合题意；有氧呼吸第二阶段，需要水与丙酮酸反应生成 CO2，不需要氧的参与，B不符合题意；进入三羧酸循环形成少量 ATP 是有氧呼吸第二阶段，不需要氧的参与，C不符合题意。 4．(不定项)(2022·江苏，15)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有(　　) A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2 B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系 C．乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位 D．物质氧化时释放的能量都储存于ATP 答案　BC 解析　由题图分析可知，三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2，但不消耗O2，呼吸链会消耗O2，A错误；代谢中间物(例如：丙酮酸、乙酰CoA等)将物质的分解代谢与合成代谢相互联系，B正确；丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白质、糖类、脂肪、核酸的代谢相互联系在一起，具有重要地位，C正确；物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中，一部分以热能的形式散失，D错误。 (每题5分，共60分) 1．(2024·长沙高三模拟)化学渗透学说认为，在线粒体内膜上存在电子传递链，在电子传递过程中，H＋转运至线粒体内、外膜之间的膜间隙中，形成H＋梯度。H＋顺浓度梯度沿ATP合成酶的质子通道进入线粒体基质，驱动ADP和Pi合成ATP，有关过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．图示过程是有氧呼吸的第三阶段 B．硝化细菌能进行有氧呼吸，推测其细胞膜上可能存在电子传递链 C．电子在传递过程中有能量的转化 D．H＋从线粒体基质进入膜间隙属于被动运输 答案　D 解析　图示过程发生在线粒体内膜上，包括水的生成、ATP的生成等过程，属于有氧呼吸第三阶段，A正确；硝化细菌没有线粒体，其能进行有氧呼吸，电子传递链发生在膜结构上，推测它的细胞膜上可能存在电子传递链，B正确；H＋通过蛋白质复合体逆浓度运输需要消耗能量，说明电子在传递过程中有能量的转化，C正确；H＋通过ATP合成酶进入线粒体基质，是顺浓度梯度，属于协助扩散，D错误。 2．(2024·菏泽高三模拟)如图为线粒体局部放大示意图，内膜上多个各不相同的电子传递复合物在依次传递电子的同时将质子排出线粒体基质，ATP合成酶能催化ATP的合成。下列叙述正确的是(　　) A．图示过程体现的是有氧呼吸第二、三阶段，分别发生于线粒体基质和内膜上 B．线粒体内外膜间隙的pH高于线粒体基质 C．还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质和线粒体基质中均能产生 D．图示过程发生了一系列的能量转换，NADH中的化学能多数转换为ATP中的化学能 答案　C 解析　图示过程体现的是有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，A错误；由图可知，NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体内外膜间隙，线粒体内外膜间隙的pH低于线粒体基质，B错误；有氧呼吸第一阶段、第二阶段都有还原型辅酶Ⅰ生成，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，C正确；NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体内外膜间隙，实现了由有机物中的化学能到电能的转化，H＋通过特殊的结构回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成，实现了电能到ATP中的化学能的转化，但NADH中的化学能少数转换为ATP中的化学能，多数以热能的形式散失了，D错误。 3．(2024·邵阳高三模拟)有的植物存在“开花生热”现象，即花细胞通过交替氧化酶(AOX)参与的交替呼吸途径产生大量热量，使花的温度显著高于环境温度，促使花挥发出特定的气味，而该过程中产生的ATP很少。在有氧呼吸的主呼吸链中，电子传递产生的能量用于建立膜两侧的H＋浓度差，H＋浓度差推动ATP合成酶产生ATP的同时释放部分热能。下列叙述错误的是(　　) A．AOX和ATP合成酶分布在线粒体内膜上 B．破坏AOX不利于植物适应低温环境 C．H＋通过ATP合成酶的跨膜运输方式为主动运输 D．“开花生热”有利于寒冷地区的植物吸引动物传粉 答案　C 解析　由题图可知，AOX和ATP合成酶参与有氧呼吸的第三阶段，分布在线粒体内膜上，A正确；破坏AOX会减少植物热能的产生，不利于植物适应低温环境，B正确；H＋通过ATP合成酶的跨膜运输顺浓度梯度，属于协助扩散，C错误；“开花生热”这一现象使花的温度显著高于环境温度，促使花挥发出特定的气味，有利于寒冷地区的植物吸引动物传粉，D正确。 4．(2024·湖南长郡中学高三三模)一些植物组织，在存在细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ，位于线粒体内膜上)抑制剂(如氰化物)时细胞呼吸仍然进行，这时的细胞呼吸称为抗氰呼吸。抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。由于这一电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，产生的热量更多。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏AOX。研究发现，某些天南星科植物在早春开花时，环境温度较低，其花序中含有大量的AOX。下列说法错误的是(　　) A．有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分别发生在第二、三阶段 B．细胞色素氧化酶和交替氧化酶均能催化O2与NADH的结合 C．抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量 D．抗氰呼吸时有机物氧化分解不彻底，生成的ATP较少 答案　D 解析　有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分别发生在第二、三阶段，其场所分别是线粒体基质和线粒体内膜，A正确；细胞色素氧化酶和交替氧化酶均参与细胞呼吸的第三阶段，都能催化O2与NADH结合生成水，B正确；抗氰呼吸过程中电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，因而产生的热量更多，因此抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量，C正确；抗氰呼吸时有机物氧化分解是彻底的，只不过由于这一电子传递路径变短而生成的ATP较少，进而可以释放更多的热量，D错误。 5．(2024·潍坊高三二模)细胞呼吸时，氧接受电子传递链传递的电子并与H＋结合生成水。在此过程中，电子传递链的中间复合物会直接将电子传给氧形成自由基(ROS)。正常情况下，ROS可被超氧化物歧化酶(SOD)清除。下列说法错误的是(　　) A．上述的电子传递链存在于真核细胞的线粒体内膜上 B．ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会抑制自由基的产生 C．一般情况下，线粒体DNA发生突变的概率高于细胞核DNA D．功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，避免在细胞内堆积 答案　B 解析　氧接受电子传递链传递的电子并与H＋结合生成水，这是有氧呼吸第三阶段的生理过程，该场所是线粒体内膜，A正确；根据自由基学说，ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会促进自由基的产生，B错误；线粒体DNA是裸露的，不与蛋白质结合，发生突变的概率高于细胞核中的双链DNA，C正确；功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，形成自噬小泡被溶酶体包裹进而降解，避免在细胞内堆积，D正确。 6．(2024·潍坊高三期中)蛋白Cytc是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的多肽。正常情况下，外源性Cytc是无法进入细胞的。在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，促进H2O的生成，其过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Cytc可降低线粒体内[H]的含量 B．图中驱动ATP合成的能量来自H＋的电化学势能 C．外源性Cytc可降低线粒体内膜外正内负的电位差 D．外源性Cytc在临床上可用于组织细胞缺氧急救的辅助治疗 答案　C 解析　在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，促进H2O的生成，可知Cytc促进线粒体内的[H]生成H2O，进而降低线粒体内[H]的含量，A正确；高浓度H＋通过线粒体内膜上的ATP合成酶进入线粒体基质时，驱动ADP和Pi合成ATP，所以驱动ATP合成的能量来自H＋的电化学势能，B正确；外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，所以外源性Cytc可升高线粒体内膜外正内负的电位差，C错误；补充外源性Cytc可提高氧的利用率，故在临床上可用于组织细胞缺氧急救的辅助治疗，D正确。 7．(2024·鞍山高三三模)有氧呼吸第三阶段是由一系列的氢和电子的载体按一定的顺序排列组成的连续反应体系。下列有关叙述不正确的是(　　) A．图中的ATP合成酶也可分布在叶绿体的类囊体薄膜上 B．NADH作为唯一电子供体，释放的电子最终传递给氧并生成水 C．电子在传递过程中，释放的能量将H＋从线粒体基质泵到膜间隙，形成浓度梯度 D．图中电子传递过程与ATP合成过程偶联，利用H＋浓度梯度驱动合成ATP 答案　B 解析　光合作用的光反应阶段也能合成ATP，场所是类囊体薄膜，故图中的ATP合成酶也可分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A正确；NADH和FADH2都可作为电子供体，释放的电子最终传递给氧并生成水，B错误。 8．(2024·鸡西高三三模)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是(　　) A．图示过程是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分储存在ATP中 B．有氧呼吸过程在线粒体的内膜产生H2O C．ATP合成酶体现了蛋白质具有运输功能和催化功能 D．H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时需要转运蛋白协助 答案　A 解析　图示过程NADH被O2氧化，表示有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分以热能的形成散失，少部分储存在ATP中，A错误；在有氧呼吸第三阶段，[H]与氧气结合生成水，该阶段发生在线粒体的内膜，B正确；ATP合成酶既可催化ATP的生成，又可协助H＋运输，体现了蛋白质具有运输功能和催化功能，C正确。 9．(不定项)(2024·长沙高三模拟)如图所示为真核细胞有氧呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程，其中膜间腔比线粒体基质的H＋浓度高。下列有关说法正确的是(　　) A．NADH可在线粒体基质和细胞质基质中产生 B．H＋跨越线粒体内膜进入线粒体基质时需要消耗能量 C．ATP合成酶既具有催化作用，又可作为离子通道 D．有氧呼吸产生的ATP都来自此过程 答案　AC 解析　NADH产生于有氧呼吸第一、二阶段，场所分别为细胞质基质和线粒体基质，A正确；H＋从膜间腔跨越线粒体内膜进入线粒体基质是顺浓度梯度运输，该运输过程不需要消耗能量，B错误；有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP，而图示仅为有氧呼吸的第三阶段，D错误。 10．(不定项)(2024·邵阳高三三模)如图为植物有氧呼吸的主呼吸链途径及分支途径的部分机理。主呼吸链途径可受氰化物抑制，分支途径不受氰化物抑制。下列相关叙述正确的是(　　) A．蛋白质复合体Ⅰ～Ⅳ均可将质子(H＋)从基质泵出到膜间隙 B．ATP合成酶复合体既能运输物质，又能催化ATP合成 C．当受氰化物影响或线粒体内[H]积累过多时，分支途径会加强 D．等量的NADH和FADH2通过主呼吸链途径最终产生的ATP量不相等 答案　BCD 解析　由题图可知，蛋白质复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ可以作为H＋转运的载体，将质子从基质泵出到膜间隙，A错误；ATP合成酶复合体既能运输H＋，又能催化ATP合成，B正确；主呼吸链途径可受氰化物抑制，分支途径不受氰化物抑制，所以当受氰化物影响或线粒体内[H]积累过多时，分支途径会加强，C正确；等量的NADH和FADH2通过主呼吸链途径泵出的H＋量不同(前者泵出的H＋只是后者的一半)，最终产生的ATP量不相等，D正确。 11．(不定项)(2024·娄底高三二模)解偶联剂能使呼吸链电子传递即氧化过程中所产生的能量不能用于ADP的磷酸化形成ATP，而只能以热能的形式散失，即解除了氧化和磷酸化的偶联作用，如图为细胞呼吸电子传递链示意图。以下叙述错误的是(　　) A．呼吸抑制剂抑制电子传递，导致磷酸化过程也受到抑制 B．已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联，因此会导致体温升高 C．动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白，因此棕色脂肪比例较高的人更容易肥胖 D．线粒体内膜对H＋的通透性是氧化过程和磷酸化发生偶联的关键因素之一 答案　C 解析　呼吸抑制剂抑制电子传递，也就减少了能量的产生，导致ADP磷酸化形成ATP受到抑制，A正确；已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化部分解偶联，意味着有一部分能量不能用于ADP磷酸化形成ATP，而只能以热能的形式散失，体温将会升高，B正确；动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白，大部分能量以热能的形式散失，因此棕色脂肪比例较高的人御寒能力更强，不容易肥胖，C错误；由图可知，电子传递链和ATP合成过程与H＋的跨膜运输有关，线粒体内膜对H＋的通透性是氧化过程和磷酸化发生偶联的关键因素之一，D正确。 12．(不定项)(2024·怀化高三期末)氧化磷酸化是指有机物通过氧化分解释放能量并驱动ATP合成的过程。真核生物参与氧化磷酸化的酶利用氧化NADH释放的能量，先将H＋泵至线粒体内、外膜间隙，以维持较高的H＋浓度梯度，然后H＋经ATP合成酶(通道蛋白)返回线粒体基质并合成ATP，同时发生质子漏(H＋不通过ATP合成酶而直接通过线粒体内膜脂双层回到线粒体基质)。质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放。下列说法正确的是(　　) A．细胞氧化NADH的过程发生在线粒体基质 B．线粒体中合成ATP的数量在一定程度上取决于内膜两侧的H＋浓度差 C．人在打寒战的过程中线粒体内质子漏的速率可能会增大 D．细胞氧化NADH的过程会产生水 答案　BCD 解析　细胞氧化NADH的过程属于有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，A错误；H＋经ATP合成酶(通道蛋白)返回线粒体基质并合成ATP，运输方式为协助扩散，一定范围之内，膜两侧H＋浓度差越大，ATP合成数量越多，B正确；在寒冷条件下，人体通过打寒战的方式增加产热，质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放，有利于维持体温，故人在打寒战的过程中线粒体内质子漏的速率可能会增大，C正确；细胞氧化NADH的过程即NADH与O2反应生成水，并产生大量能量，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题二　 [热点聚焦]　第4练 氧化磷酸化和细胞呼吸的意义 1.氧化磷酸化 “电子传递链”模型图示   模型 解读 (1)氧化磷酸化：发生在真核细胞的线粒体内膜上，是物质在体内氧化时释放的能量通过电子传递链供给ADP与无机磷酸合成ATP的偶联反应。 (2)电子传递链(ETC)也叫呼吸链，在生物氧化过程中，代谢物上脱下的氢经过一系列的按一定顺序排列的氢传递体和电子传递体的传递，最后传递给分子氧并生成水，这种氢和电子的传递体系称为电子传递链(ETC)。 (3)高能电子的能量是在电子传递中逐级递减的。 模型 解读 (4)线粒体基质中高能电子和H＋的主要来源： ①除糖类在细胞呼吸过程中产生NADH外，脂肪和氨基酸也会分解形成丙酮酸，进入三羧酸(TCA)循环产生NADH；②NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子，高能电子通过呼吸链传递；③TCA循环中产生的FADH2也含有并释放高能电子进入电子传递链。 模型 解读 (5)电子传递复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的作用：①复合体Ⅰ(NADH－辅酶Q氧化还原酶复合体)又称NADH脱氢酶，它是电子传递链中第一个质子泵，即整个电子传递链，是从NADH分子与复合体Ⅰ结合及放出两个电子开始的。电子从复合体Ⅰ传递到辅酶Q是一个放能过程，每传递一对电子可以将4个H＋泵到线粒体膜间隙，从而建立起跨膜质子梯度。 ②复合体Ⅱ(琥珀酸－Q还原酶复合体)又称琥珀酸脱氢酶，是嵌在线粒体内膜的酶蛋白，是电子传递链的第二个入口。由于复合体Ⅱ的能量变化较小，不能推动质子易位，即不能将H＋运输到线粒体膜间隙，所以不具有质子泵的功能，不会影响质子梯度。 模型 解读 ③复合体Ⅲ又称细胞色素还原酶，它是细胞色素和铁硫蛋白的复合体，把来自辅酶Q的电子依次传递给结合在线粒体内膜外表面的细胞色素c(Cytc)，复合体Ⅲ可作为质子泵将H＋泵到线粒体膜间隙。 ④复合体Ⅳ又称细胞色素氧化酶，它承载了电子传递链的最终反应，是电子传递链的最后一个蛋白质复合体。它将电子从Cytc传递给氧(最终电子受体)并生成水，同时将H＋泵到线粒体膜间隙 2.细胞呼吸的意义 (1)细胞呼吸能为生物体的生命活动提供能量。呼吸释放出来的能量，一部分转变为热能散失，用于维持体温稳定；另一部分储存在ATP中，当ATP在ATP水解酶的作用下分解时，储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞分裂、生物体生长、矿质元素的吸收、肌肉的收缩、神经冲动的传导等。 (2)细胞呼吸是细胞代谢的枢纽。细胞呼吸中所产生的一些中间产物，是合成体内一些重要化合物的原料。例如，有氧呼吸第一阶段的产物丙酮酸是合成氨基酸的原料等。 真题演练 模拟预测 内容索引 1.(不定项)(2022·山东，16)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合成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合成酶。 真题演练 PART ONE 1 2 3 4 下列相关说法正确的是 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 1 2 3 4 √ √ √ 与25 ℃相比，4 ℃时耗氧量增加，根据题意， 电子经线粒体内膜最终传递给O2，说明电子传 递未受阻，A错误； 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地用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确； DNP使H＋不经ATP合成酶返回基质中，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。 1 2 3 4 2.(2022·浙江1月选考，6)线粒体结构如图所示，下列叙述错误的是 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.无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 √ 1 2 3 4 1 2 3 4 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； 内膜向内折叠形成3嵴，增大了内膜面积，B正确； 无氧呼吸生成乳酸的过程发生在细胞质基质中，C错误； 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。 1 2 3 4 3.(2021·浙江6月选考，10)有氧呼吸必须有氧的参加，此过程中氧的作用是 A.在细胞质基质中，参与糖酵解过程 B.与丙酮酸反应，生成CO2 C.进入三羧酸循环，形成少量ATP D.电子传递链中，接受氢和电子生成H2O √ 1 2 3 4 在细胞质基质中，有氧呼吸第一阶段是糖酵解过程，不需要氧的参与，A不符合题意； 有氧呼吸第二阶段，需要水与丙酮酸反应生成CO2，不需要氧的参与，B不符合题意； 进入三羧酸循环形成少量ATP是有氧呼吸第二阶段，不需要氧的参与，C不符合题意。 1 2 3 4 4.(不定项)(2022·江苏，15)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有 A.三羧酸循环是代谢网络的中心，可 　产生大量的[H]和CO2并消耗O2 B.生物通过代谢中间物，将物质的分 　解代谢与合成代谢相互联系 C.乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位 D.物质氧化时释放的能量都储存于ATP √ √ 1 2 3 4 由题图分析可知，三羧酸循环是代谢网 络的中心，可产生大量的[H]和CO2，但 不消耗O2，呼吸链会消耗O2，A错误； 代谢中间物(例如：丙酮酸、乙酰CoA等)将 物质的分解代谢与合成代谢相互联系，B 正确； 丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白 质、糖类、脂肪、核酸的代谢相互联系在一起，具有重要地位，C正确； 物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中，一部分以热能的形式散失，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 模拟预测 PART TWO 8 9 10 11 12 1.(2024·长沙高三模拟)化学渗透学说认为，在线粒体内膜上存在电子传递链，在电子传递过程中，H＋转运至线粒体内、外膜之间的膜间隙中，形成H＋梯度。H＋顺浓度梯度沿ATP合成酶的质子通道进入线粒体基质，驱动ADP和Pi合成ATP，有关过程如图所示。下列相关叙述错误的是 A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段 B.硝化细菌能进行有氧呼吸，推测其 　细胞膜上可能存在电子传递链 C.电子在传递过程中有能量的转化 D.H＋从线粒体基质进入膜间隙属于被动运输 √ 图示过程发生在线粒体内膜上，包括 水的生成、ATP的生成等过程，属于 有氧呼吸第三阶段，A正确； 硝化细菌没有线粒体，其能进行有氧 呼吸，电子传递链发生在膜结构上，推测它的细胞膜上可能存在电子传递链，B正确； H＋通过蛋白质复合体逆浓度运输需要消耗能量，说明电子在传递过程中有能量的转化，C正确； H＋通过ATP合成酶进入线粒体基质，是顺浓度梯度，属于协助扩散，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 2.(2024·菏泽高三模拟)如图为线粒体局部放大示意图，内膜上多个各不相同的电子传递复合物在依次传递电子的同时将质子排出线粒体基质，ATP合成酶能催化ATP的合成。下列叙述正确的是 A.图示过程体现的是有氧呼吸第二、三阶 　段，分别发生于线粒体基质和内膜上 B.线粒体内外膜间隙的pH高于线粒体基质 C.还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质和线粒体 　基质中均能产生 D.图示过程发生了一系列的能量转换，NADH中的化学能多数转换为 　ATP中的化学能 √ 8 9 10 11 12 图示过程体现的是有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，A错误； 由图可知，NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体内外膜间 隙，线粒体内外膜间隙的pH低于线粒体基质，B错误； 有氧呼吸第一阶段、第二阶段都有还原型辅酶Ⅰ生成，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体内外膜间隙，实现了由有机物中的化学能到电能的转化，H＋通过特殊的结构回流至线粒体基 质，同时驱动ATP合成，实现了电能到ATP中的化学能的转化，但NADH中的化学能少数转换为ATP中的化学能，多数以热能的形式散失了，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 3.(2024·邵阳高三模拟)有的植物存在“开花生热”现象，即花细胞通过交替氧化酶(AOX)参与的交替呼吸途径产生大量热量，使花的温度显著高于环境温度，促使花挥发出特定的气味，而该过程中产生的ATP很少。在有氧呼吸的主呼吸链中，电子传递产生的能量用于建立膜两侧的H＋浓度差，H＋浓度差推动ATP合成酶产生ATP的同时释放部分热能。 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 下列叙述错误的是 A.AOX和ATP合成酶分布在线粒体内膜上 B.破坏AOX不利于植物适应低温环境 C.H＋通过ATP合成酶的跨膜运输方式为主动运输 D.“开花生热”有利于寒冷地区的植物吸引动物传粉 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 由题图可知，AOX和ATP合成酶 参与有氧呼吸的第三阶段，分布 在线粒体内膜上，A正确； 破坏AOX会减少植物热能的产生， 不利于植物适应低温环境，B正确； H＋通过ATP合成酶的跨膜运输顺浓度梯度，属于协助扩散，C错误； “开花生热”这一现象使花的温度显著高于环境温度，促使花挥发出特定的气味，有利于寒冷地区的植物吸引动物传粉，D正确。 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 4.(2024·湖南长郡中学高三三模)一些植物组织，在存在细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ，位于线粒体内膜上)抑制剂(如氰化物)时细胞呼吸仍然进行，这时的细胞呼吸称为抗氰呼吸。抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。由于这一电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，产生的热量更多。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏AOX。研究发现，某些天南星科植物在早春开花时，环境温度较低，其花序中含有大量的AOX。下列说法错误的是 A.有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分别发 　生在第二、三阶段 B.细胞色素氧化酶和交替氧化酶均能催化O2与 　NADH的结合 C.抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量 D.抗氰呼吸时有机物氧化分解不彻底，生成的ATP较少 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分 别发生在第二、三阶段，其场所分别是 线粒体基质和线粒体内膜，A正确； 细胞色素氧化酶和交替氧化酶均参与细胞呼吸的第三阶段，都能催化O2与NADH结合生成水，B正确； 抗氰呼吸过程中电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，因而产生的热量更多，因此抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量，C正确； 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 抗氰呼吸时有机物氧化分解是彻底的，只不过由于这一电子传递路径变短而生成的ATP较少，进而可以释放更多的热量，D错误。 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 5.(2024·潍坊高三二模)细胞呼吸时，氧接受电子传递链传递的电子并与H＋结合生成水。在此过程中，电子传递链的中间复合物会直接将电子传给氧形成自由基(ROS)。正常情况下，ROS可被超氧化物歧化酶(SOD)清除。下列说法错误的是 A.上述的电子传递链存在于真核细胞的线粒体内膜上 B.ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会抑制自由基的产生 C.一般情况下，线粒体DNA发生突变的概率高于细胞核DNA D.功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，避免在细胞内堆积 8 9 10 11 12 √ 氧接受电子传递链传递的电子并与H＋结合生成水，这是有氧呼吸第三阶段的生理过程，该场所是线粒体内膜，A正确； 根据自由基学说，ROS攻击线粒体膜上的磷脂分子后会促进自由基的产生，B错误； 线粒体DNA是裸露的，不与蛋白质结合，发生突变的概率高于细胞核中的双链DNA，C正确； 功能受损的线粒体可能会启动自噬程序，形成自噬小泡被溶酶体包裹进而降解，避免在细胞内堆积，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 6.(2024·潍坊高三期中)蛋白Cytc是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的多肽。正常情况下，外源性Cytc是无法进入细胞的。在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，促进H2O的生成，其过程如图所示。下列说法错误的是 A.Cytc可降低线粒体内[H]的含量 B.图中驱动ATP合成的能量来自H＋的电化学 　势能 C.外源性Cytc可降低线粒体内膜外正内负的 　电位差 D.外源性Cytc在临床上可用于组织细胞缺氧急救的辅助治疗 √ 8 9 10 11 12 在缺氧时，细胞膜的通透性增加，外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，促进H2O的生成，可知Cytc促进线粒体内的[H]生成H2O，进而降低线粒体内[H]的含量，A正确； 高浓度H＋通过线粒体内膜上的ATP合成酶进入线粒体基质时，驱动ADP和Pi合成ATP，所以驱动ATP合成的能量来自H＋的电化学势能，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 外源性Cytc可进入细胞参与线粒体内电子传递，将H＋泵出线粒体至膜间隙，所以外源性Cytc可升高线粒体内膜外正内负的电位差，C错误； 补充外源性Cytc可提高氧的利用率，故在 临床上可用于组织细胞缺氧急救的辅助治疗，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 7.(2024·鞍山高三三模)有氧呼吸第三阶段是由一系列的氢和电子的载体按一定的顺序排列组成的连续反应体系。下列有关叙述不正确的是 A.图中的ATP合成酶也可分布在叶绿体 　的类囊体薄膜上 B.NADH作为唯一电子供体，释放的电 　子最终传递给氧并生成水 C.电子在传递过程中，释放的能量将H＋从 　线粒体基质泵到膜间隙，形成浓度梯度 D.图中电子传递过程与ATP合成过程偶联，利用H＋浓度梯度驱动合成ATP √ 8 9 10 11 12 光合作用的光反应阶段也能合成ATP，场所是类囊体薄膜，故图中的ATP合成酶也可分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A正确； NADH和FADH2都可作为电子供体，释放的电子最终传递给氧并生成水，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8.(2024·鸡西高三三模)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是 A.图示过程是有氧呼吸的第三阶 　段，该阶段释放的能量大部分 　储存在ATP中 B.有氧呼吸过程在线粒体的内膜产生H2O C.ATP合成酶体现了蛋白质具有运输功能和催化功能 D.H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时需要转运蛋白协助 √ 8 9 10 11 12 图示过程NADH被O2氧化，表 示有氧呼吸的第三阶段，该阶 段释放的能量大部分以热能的 形成散失，少部分储存在ATP 中，A错误； 在有氧呼吸第三阶段，[H]与氧气结合生成水，该阶段发生在线粒体的内膜，B正确； ATP合成酶既可催化ATP的生成，又可协助H＋运输，体现了蛋白质具有运输功能和催化功能，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 9.(不定项)(2024·长沙高三模拟)如图所示为真核细胞有氧呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程，其中膜间腔比线粒体基质的H＋浓度高。下列有关说法正确的是 A.NADH可在线粒体基质和细胞质 　基质中产生 B.H＋跨越线粒体内膜进入线粒体基 　质时需要消耗能量 C.ATP合成酶既具有催化作用，又可作为离子通道 D.有氧呼吸产生的ATP都来自此过程 √ 7 8 9 10 11 12 √ NADH产生于有氧呼吸第一、二 阶段，场所分别为细胞质基质和 线粒体基质，A正确； H＋从膜间腔跨越线粒体内膜进 入线粒体基质是顺浓度梯度运 输，该运输过程不需要消耗能量，B错误； 有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP，而图示仅为有氧呼吸的第三阶段，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 10.(不定项)(2024·邵阳高三三模)如图为植物有氧呼吸的主呼吸链途径及分支途径的部分机理。主呼吸链途径可受氰化物抑制，分支途径不受氰化物抑制。下列相关叙述正确的是 A.蛋白质复合体Ⅰ～Ⅳ均可将质子 　(H＋)从基质泵出到膜间隙 B.ATP合成酶复合体既能运输物质， 　又能催化ATP合成 C.当受氰化物影响或线粒体内[H]积累过多时，分支途径会加强 D.等量的NADH和FADH2通过主呼吸链途径最终产生的ATP量不相等 √ 7 8 9 10 11 12 √ √ 由题图可知，蛋白质复合体Ⅰ、Ⅲ、 Ⅳ可以作为H＋转运的载体，将质 子从基质泵出到膜间隙，A错误； ATP合成酶复合体既能运输H＋， 又能催化ATP合成，B正确； 主呼吸链途径可受氰化物抑制，分支途径不受氰化物抑制，所以当受氰化物影响或线粒体内[H]积累过多时，分支途径会加强，C正确； 等量的NADH和FADH2通过主呼吸链途径泵出的H＋量不同(前者泵出的H＋只是后者的一半)，最终产生的ATP量不相等，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 11.(不定项)(2024·娄底高三二模)解偶联剂能使呼吸链电子传递即氧化过程中所产生的能量不能用于ADP的磷酸化形成ATP，而只能以热能的形式散失，即解除了氧化和磷酸化的偶联作用，如图为细胞呼吸电子传递链示意图。以下叙述错误的是 A.呼吸抑制剂抑制电子传递，导致磷 　酸化过程也受到抑制 B.已知过量的阿司匹林可使氧化磷酸化 　部分解偶联，因此会导致体温升高 C.动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白，因此棕色脂肪比例较高的 　人更容易肥胖 D.线粒体内膜对H＋的通透性是氧化过程和磷酸化发生偶联的关键因素之一 √ 7 8 9 10 11 12 呼吸抑制剂抑制电子传递，也就 减少了能量的产生，导致ADP磷 酸化形成ATP受到抑制，A正确； 已知过量的阿司匹林可使氧化磷 酸化部分解偶联，意味着有一部分能量不能用于ADP磷酸化形成ATP，而只能以热能的形式散失，体温将会升高，B正确； 动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白，大部分能量以热能的形式散失，因此棕色脂肪比例较高的人御寒能力更强，不容易肥胖，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由图可知，电子传递链和ATP合成过程与H＋的跨膜运输有关，线粒体内膜对H＋的通透性是氧化过程和磷酸化发生偶联的关键因素之一，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 12.(不定项)(2024·怀化高三期末)氧化磷酸化是指有机物通过氧化分解释放能量并驱动ATP合成的过程。真核生物参与氧化磷酸化的酶利用氧化NADH释放的能量，先将H＋泵至线粒体内、外膜间隙，以维持较高的H＋浓度梯度，然后H＋经ATP合成酶(通道蛋白)返回线粒体基质并合成ATP，同时发生质子漏(H＋不通过ATP合成酶而直接通过线粒体内膜脂双层回到线粒体基质)。质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放。下列说法正确的是 A.细胞氧化NADH的过程发生在线粒体基质 B.线粒体中合成ATP的数量在一定程度上取决于内膜两侧的H＋浓度差 C.人在打寒战的过程中线粒体内质子漏的速率可能会增大 D.细胞氧化NADH的过程会产生水 7 8 9 10 11 12 √ √ √ 细胞氧化NADH的过程属于有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜，A错误； H＋经ATP合成酶(通道蛋白)返回线粒体基质并合成ATP，运输方式为协助扩散，一定范围之内，膜两侧H＋浓度差越大，ATP合成数量越多，B正确； 在寒冷条件下，人体通过打寒战的方式增加产热，质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放，有利于维持体温，故人在打寒战的过程中线粒体内质子漏的速率可能会增大，C正确； 细胞氧化NADH的过程即NADH与O2反应生成水，并产生大量能量，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 $$