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（苏冀赣）（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．(2022·山东，16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。下列相关说法错误的是(　　) 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　A 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．(2021·浙江6月选考，10改编)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。 3．(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。 4．(2022·江苏，15改编)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述不正确的是(　　) A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2 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中 答案　D 解析　代谢中间物(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·衡水高三模拟)真核细胞的有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段是糖酵解，第二阶段是柠檬酸循环，第三阶段是电子传递链，具体过程如图所示(部分中间产物未标出)，其中丙酮酸脱去CO2的反应属于柠檬酸循环。有氧呼吸产生的许多中间产物可以参与蛋白质或脂肪的代谢。下列相关叙述错误的是(　　) A．糖酵解的场所内含有能降低化学反应活化能的酶 B．单糖中蕴含的能量可部分转移至ATP和丙酮酸中 C．有氧呼吸过程产生的丙酮酸有些可能不用于柠檬酸循环 D．柠檬酸循环不消耗水，而电子传递链会消耗水 答案　D 解析　糖酵解的场所是细胞质基质，该场所有反应所需的酶，A正确；单糖经糖酵解，一部分能量以热能形式散失，还有一部分能量转移至ATP和丙酮酸中，B正确；丙酮酸是有氧呼吸过程中产生的中间产物，而这些产物有些可参与蛋白质或脂肪的代谢，C正确；柠檬酸循环也就是有氧呼吸的第二阶段，该阶段消耗水，D错误。 2．(2024·南通高三期中)线粒体是细胞有氧呼吸产生ATP的主要场所，线粒体中产生的ATP能通过线粒体内膜上的AAC(ATP/ADP转运蛋白)进行跨膜运输，运输过程如图所示，AAC的作用是把线粒体基质中的ATP(以ATP4－形式)运出，同时把线粒体外的ADP(以ADP3－形式)运入，以1∶1的方式进行ATP、ADP交换，已知线粒体内外膜间腔内H＋浓度高于线粒体基质侧。下列叙述错误的是(　　) A．线粒体内膜既是ATP的合成场所也是细胞代谢产生水的场所 B．H＋浓度梯度减小不影响ATP合成酶合成ATP C．线粒体基质缺乏葡萄糖与线粒体膜上缺乏葡萄糖转运蛋白有关 D．以1∶1的方式进行ATP、ADP交换可引起线粒体内膜的内外电位差变化 答案　B 解析　在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，[H]与O2结合生成H2O，故线粒体内膜既是ATP的合成场所也是细胞代谢产生水的场所，A正确；有氧呼吸第三阶段(线粒体内膜)利用H＋浓度梯度推动ATP合成酶合成ATP，因此H＋浓度梯度减小会影响ATP合成，B错误；葡萄糖出入细胞需要转运蛋白，线粒体膜上没有葡萄糖转运蛋白，因此葡萄糖无法跨膜进入线粒体基质中，故线粒体基质缺乏葡萄糖与线粒体膜上缺乏葡萄糖转运蛋白有关，C正确；ATP带4个负电荷，ADP带3个负电荷，因此以1∶1的方式进行ATP、ADP交换，会导致线粒体内膜的内外电位差变化，D正确。 3．(2024·石家庄高三期末)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。 4．(2024·扬州高三期末)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。 5．(2024·新余高三模拟)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。 6．(2024·南昌高三模拟)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。 7．线粒体呼吸链主要由线粒体呼吸链酶组成，由于线粒体中需要经呼吸链氧化和电子传递的主要是NADH和FADH2，所以可将呼吸链分为NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链，如图是这两条呼吸链相关路径。据图判断，以下说法不正确的是(　　) A．线粒体内膜向内折叠形成嵴，为细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶等酶的附着提供了场所 B．NADH在有氧呼吸的前两个阶段产生，在第三阶段消耗 C．呼吸作用产生的NADH和光合作用产生的NADPH都可用于还原O2 D．辅酶Q参与细胞的有氧呼吸过程，与ATP的形成关系密切 答案　C 解析　线粒体内膜向内折叠形成嵴，增大了膜的表面积，为细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶等酶的附着提供了场所，A正确；细胞有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生[H]，第三阶段[H]在线粒体内膜上与氧气反应生成水，B正确；光合作用产生的NADPH用于光合作用的暗反应，不能用于还原氧气，C错误；由图可知，辅酶Q参与NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链的关键环节，没有辅酶Q则线粒体这两条呼吸链不能彻底完成，会影响ATP的形成，D正确。 8．(2024·宜春高三模拟)细胞呼吸过程中，在线粒体的内膜上NADH(即[H])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＋泵到线粒体基质外，使膜间隙中H＋浓度增加，大部分H＋通过结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP的合成，主要过程如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．H＋通过被动运输由膜间隙向线粒体基质运输 B．图中①是具有ATP合成酶活性的通道蛋白 C．乳酸菌可发生上述过程 D．该过程中能量转化过程：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能 答案　C 解析　由题意可知，线粒体内外膜间隙中H＋浓度提高，因此H＋由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输是由高浓度向低浓度一侧运输，并且需要借助载体①，因此属于协助扩散，A正确；结构①能够驱动ATP合成，因此是一种具有ATP合成酶活性的通道(载体)蛋白，B正确；乳酸菌属于原核生物，原核细胞中没有线粒体，不可能发生上述过程，C错误；在线粒体的内膜上NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，质子泵利用高能电子将H＋泵到线粒体基质外，大部分H＋通过结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP的合成，上述过程中的能量转化过程：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能，D正确。 9．(多选)(2024·石家庄高三模拟)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．(多选)(2024·苏州高三三模)有氧条件下，细胞质基质中的NADH不能直接进入线粒体。一部分NADH可通过α-磷酸甘油穿梭途径进入线粒体，被FAD接受形成FADH2，进入电子传递链。具体过程如图所示，下列说法错误的是(　　) A．NADH无法直接通过线粒体内膜与膜蛋白有关、与膜脂无关 B．FADH2所携带的电子通过电子传递链最终交予氧气生成水 C．3－磷酸甘油醛脱氢酶可催化不同的化学反应说明酶不具有专一性 D．被氧化的NAD＋能够在细胞质基质中重新进入糖酵解 答案　AC 解析　NADH携带的氢借助α-磷酸甘油进入线粒体基质，说明NADH的转运与膜脂有关，A错误；电子传递链下游最终的电子受体是氧气，FADH2所携带的电子通过电子传递链最终交予氧气生成水，B正确；酶的专一性是指酶只能催化一种或一类化学反应，3－磷酸甘油醛脱氢酶可催化不同的化学反应，不能说明酶不具有专一性，C错误。 11．(多选)(2024·南京高三期末)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。 12．(多选)(2024·苏州高三模拟)如图为线粒体结构及功能示意图，下列有关叙述正确的是(　　) A．H＋通过线粒体膜进入线粒体基质需消耗能量，属于主动运输 B．线粒体中生成的ATP向细胞质基质运送，需要与细胞质基质中的ADP进行互换 C．NADH和FADH2分解产生的e－在线粒体内膜上经电子传递链最终传递给O2生成水 D．三羧酸循环只能以丙酮酸为底物，分解产生的CO2以自由扩散的方式释放到线粒体外 答案　BC 解析　由图示可知，有氧呼吸的前两个阶段产生的NADH和FADH2分解产生的e－在线粒体内膜上经电子传递链最终传递给O2，该过程释放的能量将H＋泵到膜间隙，随后H＋顺浓度梯度回到线粒体基质，驱动ATP合成，即H＋通过线粒体膜进入线粒体基质不需要消耗能量，属于协助扩散，A错误；据图可知，线粒体中生成的ATP向细胞质基质运送，同时细胞质基质中的ADP进入线粒体，B正确；三羧酸循环的底物有丙酮酸、脂肪酸等，产生的CO2以自由扩散的方式释放，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4练 氧化磷酸化和细胞呼吸的意义 专题二　 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。 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.(2022·山东，16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。下列相关说法错误的是 真题演练 PART ONE 1 2 3 4 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 √ 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.(2021·浙江6月选考，10改编)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 1 2 3 4 3.(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 4.(2022·江苏，15改编)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述不正确的是 1 2 3 4 A.三羧酸循环是代谢网络的中心，可 产生大量的[H]和CO2 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中 √ 1 2 3 4 代谢中间物(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.(2024·衡水高三模拟)真核细胞的有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段是糖酵解，第二阶段是柠檬酸循环，第三阶段是电子传递链，具体过程如图所示(部分中间产物未标出)，其中丙酮酸脱去CO2的反应属于柠檬酸循环。有氧呼吸产生的许多中间产物可以参与蛋白质或脂肪的代谢。下列相关叙述错误的是 1 2 3 4 5 6 7 模拟预测 PART TWO 8 9 10 11 12 A.糖酵解的场所内含有能降低化学反应活化 能的酶 B.单糖中蕴含的能量可部分转移至ATP和丙酮酸中 C.有氧呼吸过程产生的丙酮酸有些可能不用于柠檬酸循环 D.柠檬酸循环不消耗水，而电子传递链会消耗水 √ 糖酵解的场所是细胞质基质，该 场所有反应所需的酶，A正确； 单糖经糖酵解，一部分能量以热 能形式散失，还有一部分能量转 移至ATP和丙酮酸中，B正确； 丙酮酸是有氧呼吸过程中产生的中间产物，而这些产物有些可参与蛋白质或脂肪的代谢，C正确； 柠檬酸循环也就是有氧呼吸的第二阶段，该阶段消耗水，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 2.(2024·南通高三期中)线粒体是细胞有氧呼吸产生ATP的主要场所，线粒体中产生的ATP能通过线粒体内膜上的AAC(ATP/ADP转运蛋白)进行跨膜运输，运输过程如图所示，AAC的作用是把线粒体基质中的ATP(以ATP4－形式)运出，同时把线粒体外的ADP(以ADP3－形式)运入，以1∶1的方式进行ATP、ADP交换，已知线粒体内外膜间腔内H＋浓度高于线粒体基质侧。下列叙述错误的是 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 A.线粒体内膜既是ATP的合成场所也是细胞代谢产 生水的场所 B.H＋浓度梯度减小不影响ATP合成酶合成ATP C.线粒体基质缺乏葡萄糖与线粒体膜上缺乏葡萄糖 转运蛋白有关 D.以1∶1的方式进行ATP、ADP交换可引起线粒体内膜的内外电位差变化 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段， [H]与O2结合生成H2O，故线粒体内膜既 是ATP的合成场所也是细胞代谢产生水的 场所，A正确； 有氧呼吸第三阶段(线粒体内膜)利用H＋ 浓度梯度推动ATP合成酶合成ATP，因此 H＋浓度梯度减小会影响ATP合成，B错误； 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 葡萄糖出入细胞需要转运蛋白，线粒体 膜上没有葡萄糖转运蛋白，因此葡萄糖 无法跨膜进入线粒体基质中，故线粒体 基质缺乏葡萄糖与线粒体膜上缺乏葡萄 糖转运蛋白有关，C正确； ATP带4个负电荷，ADP带3个负电荷， 因此以1∶1的方式进行ATP、ADP交换，会导致线粒体内膜的内外电位差变化，D正确。 3.(2024·石家庄高三期末)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 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 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 9 10 11 12 8 4.(2024·扬州高三期末)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 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 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 √ 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 9 10 11 12 8 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 9 10 11 12 8 5.(2024·新余高三模拟)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 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 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。 6.(2024·南昌高三模拟)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 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 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 √ 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； 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 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。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 7.线粒体呼吸链主要由线粒体呼吸链酶组成，由于线粒体中需要经呼吸链氧化和电子传递的主要是NADH和FADH2，所以可将呼吸链分为NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链，如图是这两条呼吸链相关路径。据图判断，以下说法不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 A.线粒体内膜向内折叠形成嵴，为细胞色素 还原酶、细胞色素氧化酶等酶的附着提供 了场所 B.NADH在有氧呼吸的前两个阶段产生，在 第三阶段消耗 C.呼吸作用产生的NADH和光合作用产生的 NADPH都可用于还原O2 D.辅酶Q参与细胞的有氧呼吸过程，与ATP的形成关系密切 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 线粒体内膜向内折叠形成嵴，增大了膜的表面积，为细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶等酶的附着提供了场所，A正确； 细胞有氧呼吸第一阶段和第二阶段产生[H]，第三阶段[H]在线粒体内膜上与氧气反应生成水，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 光合作用产生的NADPH用于光合作用的暗反应，不能用于还原氧气，C错误； 由图可知，辅酶Q参与NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链的关键环节，没有辅酶Q则线粒体这两条呼吸链不能彻底完成，会影响ATP的形成，D正确。 8.(2024·宜春高三模拟)细胞呼吸过程中，在线粒体的内膜上NADH(即[H])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＋泵到线粒体基质外，使膜间隙中H＋浓度增加，大部分H＋通过结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP的合成，主要过程如图所示。下列有关叙述错误的是 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 A.H＋通过被动运输由膜间隙向线粒体基质运输 B.图中①是具有ATP合成酶活性的通道蛋白 C.乳酸菌可发生上述过程 D.该过程中能量转化过程：有机物中稳 定化学能→电能→ATP中活跃化学能 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由题意可知，线粒体内外膜间隙中 H＋浓度提高，因此H＋由膜间隙向 线粒体基质的跨膜运输是由高浓度 向低浓度一侧运输，并且需要借助 载体①，因此属于协助扩散，A正确； 结构①能够驱动ATP合成，因此是一种具有ATP合成酶活性的通道(载体)蛋白，B正确； 乳酸菌属于原核生物，原核细胞中没有线粒体，不可能发生上述过程，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 在线粒体的内膜上NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，质子泵利用高能电子将H＋泵到线粒体基质外，大部分H＋通过结构①回 流至线粒体基质，同时驱动ATP的合成，上述过程中的能量转化过程：有机物中稳定化学能→电能→ATP中活跃化学能，D正确。 9.(多选)(2024·石家庄高三模拟)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 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 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 √ √ 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 9 10 11 12 8 10.(多选)(2024·苏州高三三模)有氧条件下，细胞质基质中的NADH不能直接进入线粒体。一部分NADH可通过α-磷酸甘油穿梭途径进入线粒体，被FAD接受形成FADH2，进入电子传递链。具体过程如图所示，下列说法错误的是 1 2 3 4 5 6 A.NADH无法直接通过线粒体内膜与膜蛋白 有关、与膜脂无关 B.FADH2所携带的电子通过电子传递链最终 交予氧气生成水 C.3－磷酸甘油醛脱氢酶可催化不同的化学反 应说明酶不具有专一性 D.被氧化的NAD＋能够在细胞质基质中重新进入糖酵解 7 9 10 11 12 8 √ √ NADH携带的氢借助α-磷酸甘油进入线 粒体基质，说明NADH的转运与膜脂有 关，A错误； 电子传递链下游最终的电子受体是氧气， FADH2所携带的电子通过电子传递链最 终交予氧气生成水，B正确； 酶的专一性是指酶只能催化一种或一类化学反应，3－磷酸甘油醛脱氢酶可催化不同的化学反应，不能说明酶不具有专一性，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 11.(多选)(2024·南京高三期末)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 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 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 √ √ √ 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 9 10 11 12 8 12.(多选)(2024·苏州高三模拟)如图为线粒体结构及功能示意图，下列有关叙述正确的是 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 A.H＋通过线粒体膜进入线粒体基质需消耗 能量，属于主动运输 B.线粒体中生成的ATP向细胞质基质运送， 需要与细胞质基质中的ADP进行互换 C.NADH和FADH2分解产生的e－在线粒体 内膜上经电子传递链最终传递给O2生成水 D.三羧酸循环只能以丙酮酸为底物，分解产 生的CO2以自由扩散的方式释放到线粒体外 √ √ 由图示可知，有氧呼吸的前两个阶段产 生的NADH和FADH2分解产生的e－在线 粒体内膜上经电子传递链最终传递给O2， 该过程释放的能量将H＋泵到膜间隙， 随后H＋顺浓度梯度回到线粒体基质， 驱动ATP合成，即H＋通过线粒体膜进 入线粒体基质不需要消耗能量，属于 协助扩散，A错误； 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 据图可知，线粒体中生成的ATP向细胞质基质运送，同时细胞质基质中的ADP进入线粒体，B正确； 三羧酸循环的底物有丙酮酸、脂肪酸等，产生的CO2以自由扩散的方式释放，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 $$