专题通关4 ATP与细胞呼吸的相关分析-【高考领航】2026年高考生物总复习四测通关卷

专题通关4　ATP与细胞呼吸的相关分析 (满分：100分) 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分) 1．(2025·辽宁鞍山模拟)ATP是细胞的直接能源物质，ATP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，下图为ATP的结构式，下列相关叙述正确的是(　　) A．ATP与ADP是同一种物质的两种不同存在形式 B．ATP末端磷酸基团(Pγ)转移，可为某些吸能反应供能 C．ATP的能量主要储存在腺苷与磷酸基团(Pα)之间的化学键中 D．剧烈运动时ATP被大量消耗，导致细胞中ATP/ADP的比值失衡 2．(2025·黑龙江大庆模拟)在蛋白激酶的作用下，ATP最外侧的磷酸基团可与真核细胞中某些蛋白质特定氨基酸的羟基反应，将磷酸基团转移到蛋白质上，这个过程称为磷酸化，磷酸化后的蛋白质构象发生改变；同样，磷酸化的蛋白质又可在蛋白磷酸酶的作用下去磷酸化，过程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．蛋白激酶的活性提高会使ADP的含量持续增加 B．蛋白质磷酸化所消耗的ATP可来自细胞呼吸 C．蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程属于可逆反应 D．去磷酸化后肽键减少，使蛋白质的空间结构发生变化 3．(2025·江苏南京模拟)辅酶Ⅰ(NAD＋)是参与细胞呼吸重要的物质，线粒体内膜上的MCARTⅠ蛋白能转运NAD＋进入线粒体。下列叙述正确的是(　　) A．NAD＋在线粒体内膜上转化为NADH B．细胞内NAD＋和NADH的元素组成相同 C．MCARTⅠ蛋白异常导致细胞无法产生ATP D．MCARTⅠ基因只在心肌细胞中特异性表达 4．(2025·广东深圳模拟)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大部分转化为热能 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 5．(2025·浙江宁波模拟)细胞呼吸是细胞重要的生命活动，细胞呼吸的原理广泛应用于生产生活中，下列有关说法错误的是(　　) A．种子晾干储存，降低自由水含量并减缓细胞呼吸 B．制作酸奶时，先通气后密封有利于乳酸菌快速增殖并发酵 C．用慢跑等有氧运动代替无氧运动可有效避免肌肉酸胀 D．水稻田间歇性换水，避免无氧呼吸产物对根产生毒害作用 6．“自动酿酒综合征(ABS)”是由肠道微生物紊乱引起的罕见疾病，患者消化道内微生物发酵产生的高浓度酒精能致其酒醉，长期持续会导致肝功能衰竭。下列叙述错误的是(　　) A．ABS患者肠道内产酒精微生物比例较高 B．肠道微生物通过无氧呼吸产生酒精 C．肠道内的大多数酒精进入人体骨骼肌细胞被氧化分解成水和CO2 D．减少糖类物质的食用可在一定程度上缓解ABS的病症 7．(2025·陕西渭南模拟)人体在安静状态下以有氧呼吸为主，在剧烈运动时，某些组织细胞处于缺氧状态，进行无氧呼吸。若氧化反应物都是葡萄糖，下列推断合理的是(　　) A．若O2的吸收量与CO2的释放量相等，则细胞只进行有氧呼吸 B．某些组织细胞处于缺氧状态时，葡萄糖分子中的大部分能量留存在乳酸中 C．人体在安静状态下，肌细胞的细胞质基质和线粒体均可产生CO2 D．细胞呼吸过程中产生的[H]，全部来自反应物中的葡萄糖 8．(2025·河南安阳模拟)某科研人员将绿色番茄果实置于密闭容器内，在t1、t2、t3三种不同温度条件下测定其呼吸速率，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．呼吸速率可用番茄果实中有机物的减少速率来表示 B．不同温度下呼吸速率不同的主要原因是酶活性不同 C．t1温度条件下呼吸速率的变化与容器内O2浓度有关 D．据图分析可以判断三个温度的大小关系为t3>t2>t1 9．(2025·河北衡水模拟)人乳腺细胞(M)和乳腺癌细胞(Mc)葡萄糖摄取情况如图甲所示，用特异性作用于线粒体内膜的呼吸酶抑制剂分别处理M和Mc，与对照组(未用抑制剂处理)细胞数的比例如图乙所示。下列说法正确的是(　　) 　 甲　　　　　　　　　乙　 A．M细胞和Mc细胞形态虽然相同，但是功能不同 B．根据实验结果可知，M细胞无氧呼吸的能力比Mc细胞强 C．Mc细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量可能多于M细胞 D．该呼吸酶抑制剂在细胞有氧呼吸第二阶段起作用 10．如何攻克恶性肿瘤是摆在人类面前的一个难题。研究人员发现，恶性肿瘤细胞吸收消耗的葡萄糖增多，乳酸却有大量堆积。后进一步证实，恶性肿瘤细胞线粒体上丙酮酸载体有缺失现象。若人体细胞只考虑以葡萄糖为呼吸反应物，下列叙述正确的是(　　) A．人体细胞有氧呼吸和无氧呼吸的场所相同 B．人体正常细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多 C．人体正常细胞有氧条件下丙酮酸参与反应形成的产物有CO2、[H]和ATP D．恶性肿瘤细胞增殖需要的直接能源物质主要由有氧呼吸第三阶段提供 11．“开花生热现象”指一些植物的花器官在开花期能够在短期内迅速产生并累积大量热能，使花器官温度显著高于环境温度，促使花部气味挥发，从而吸引昆虫传粉。研究表明，该现象通过有氧呼吸的主呼吸链及交替氧化酶(AOX)参与的交替呼吸途径实现(如图所示)。其中交替呼吸途径不发生H＋跨膜运输，故不能形成驱动ATP合成的膜质子势差。下列叙述错误的是(　　) A．有机物经过交替呼吸途径氧化分解后大部分能量以热能的形式释放 B．图中的ATP合酶既可以转运H＋也可以催化ATP的合成 C．寒冷早春，某些植物可以通过提高花细胞中AOX基因的表达以吸引昆虫传粉 D．图中表示的是线粒体内膜，建立膜两侧H＋浓度差不需要消耗能量 12．(2025·山东泰安模拟)研究表明长期酗酒会影响线粒体中一种关键蛋白Mfn1，从而导致线粒体无法融合、再生及自我修复。下列相关叙述正确的是(　　) A．剧烈运动时肌细胞产生的CO2能来自线粒体和细胞质基质 B．线粒体蛋白Mfn1会参与葡萄糖分解为丙酮酸的过程 C．肌无力患者可能是由于参与线粒体融合的Mfn1蛋白减少引起 D．是否饮酒可通过呼出气体使碱性重铬酸钾变成灰绿色来检测 选 择 题 答 题 栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 二、非选择题(本题共3小题，共52分) 13．(16分)(2025·安徽宿州模拟)用如图实验装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。回答下列问题： (1)装置1中加入NaOH溶液的目的是______________________________，根据有色液滴移动的距离可测出有氧呼吸消耗的氧气的体积，酵母菌消耗氧气的场所是______________________________________________________________。 (2)酵母菌无氧呼吸的产物是____________________________，酸性重铬酸钾能检测其中的______________。 (3)细胞呼吸是释放能量的过程，有氧呼吸过程中能释放大量能量的阶段是______________，无氧呼吸释放能量的阶段是_____________________________。 (4)呼吸作用的反应物一般是葡萄糖，有氧呼吸第一阶段葡萄糖被分解成______________，若装置1和装置2有色液滴向左、右移动距离均为3个单位，那么酵母菌的呼吸方式是__________________，两个装置内的酵母菌共消耗葡萄糖________(填“大于”“等于”或“小于”)2个单位。 14．(18分)(2025·广东佛山模拟)人线粒体呼吸链受损可导致乳酸的积累，由此引发多种疾病。经动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。回答下列问题： (1)图中①过程发生的场所是______________________________________， 在有氧条件下，正常细胞中①过程产生的NADH的去向主要是_________________________________________________________________。 (2)②过程________(填“有”或“没有”)ATP生成。线粒体呼吸链受损后，细胞呼吸释放的能量会明显减少，原因是________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)加入酶A的作用是______________________________________________。 利用酶B和FeCl3来验证酶B的催化具有高效性，实验设计的简要思路是______________________________________________________________________________________________________________________________________。 15．(18分)(2025·华中师大一附中模拟)IRP是一种调节线粒体结构和功能稳定性的蛋白质。为了解IRP对线粒体功能的调节作用和具体机制，科学家进行了相关实验。回答下列问题： (1)线粒体是进行有氧呼吸第____________阶段的场所，线粒体增加膜面积的方式是___________________________________________________。 (2)JC10是一种荧光染料，JC10的单体发绿色荧光。正常线粒体发挥功能时，会发生膜电位的变化，变化的膜电位会使得JC10聚合形成多聚体进而发出红色荧光。科学家检测了JC10处理野生型和IRP敲除(不表达)小鼠细胞的荧光情况，结果如图1所示。图中结果说明IRP对线粒体正常发挥功能是必要的，判断依据是_______________________________________________________。 　　　图1 (3)研究发现，IRP敲除小鼠中Hif1α和Hif2α两种蛋白的含量明显高于野生型。为探究IRP敲除小鼠中这两种蛋白的作用，科学家继续进行了实验。抑制剂PX-478和PT-2385可以分别抑制Hif1α和Hif2α两种蛋白的功能。 ①测量野生型和IRP敲除小鼠线粒体的耗氧速率，结果如图2所示，说明IRP敲除小鼠线粒体功能障碍的原因主要是__________蛋白含量的提高抑制了有氧呼吸第____________阶段。 ②测量LdhA(呼吸作用第一阶段的一种酶)表达量，结果如图3所示，说明IRP敲除小鼠的Hif1α蛋白含量提高后________(填“促进”或“抑制”)了LdhA的表达。 图2　　　　　图3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题通关4　ATP与细胞呼吸的相关分析 1．B　ATP中末端磷酸基团(Pγ)被水解后，生成ADP，因此，ATP与ADP是两种物质，A错误；γ位的磷酸基团通过特殊化学键与ADP的磷酸基团(Pβ)连接形成ATP，该特殊化学键含很高能量，因此，当ATP末端磷酸基团(Pγ)转移时，特殊化学键断裂，释放的能量可为某些吸能反应供能，B正确；ATP的能量主要储存在磷酸基团(Pα)与磷酸基团(Pβ)、磷酸基团(Pβ)与磷酸基团(Pγ)之间的特殊化学键中，C错误；细胞中ATP与ADP的含量都保持相对稳定，当大量消耗ATP时，细胞也会大量产生ADP，因此，剧烈运动时ATP被大量消耗，不会导致细胞中ATP/ADP的比值失衡，D错误。 2．B　在生物体内ATP与ADP的相互转化是时刻不停的发生并且处于动态平衡之中，因此蛋白激酶的活性提高不会使ADP的含量持续增加，A错误；细胞呼吸会产生ATP，因此蛋白质磷酸化所消耗的ATP可来自细胞呼吸，B正确；蛋白质的磷酸化过程要用蛋白激酶，而去磷酸化过程要用蛋白磷酸酶，蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应，C错误；去磷酸化后蛋白质的空间结构发生变化，但肽键的数量没有发生改变，D错误。 3．B　细胞呼吸过程中葡萄糖和水分子产生的氢与NAD＋结合生成还原型辅酶Ⅰ——NADH，NAD＋发挥作用的场所应该是细胞质基质和线粒体基质，A错误；细胞内NAD＋和NADH的元素组成都是C、H、O、N、P，B正确；MCARTⅠ蛋白异常，不能转运NAD＋进入线粒体，但细胞质基质依然可以进行细胞呼吸产生ATP，C错误；线粒体内膜上的MCARTⅠ蛋白能转运NAD＋进入线粒体，说明MCARTⅠ基因能在具有线粒体的细胞中特异性表达，D错误。 4．D　Kpn在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇的过程中不产生ATP，A错误；Kpn无氧呼吸使有机物中稳定的化学能大部分储存在有机物中，少部分转化为热能，B错误；乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生酒精，不能引起内源性酒精性肝病，C错误；高糖环境提供了丰富的碳源，促进了无氧呼吸产生乙醇的过程，故高糖饮食可能会加重内源性酒精性肝病患者的病情，D正确。 5．B　种子晾干可降低自由水的含量，进而减缓细胞呼吸，减少有机物消耗，便于储存，A正确；乳酸菌为严格的厌氧型生物，需密封发酵，B错误；慢跑等有氧运动可有效避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸带来的肌肉酸胀无力，C正确；水稻田间歇性换水可避免水稻根细胞无氧呼吸产生酒精，进而对根产生毒害作用，D正确。 6．C　由题意知，ABS患者消化道内微生物发酵产生的高浓度酒精能致其酒醉，所以患者肠道内产酒精微生物比例较高，A正确；肠道微生物为厌氧型的，通过无氧呼吸产生酒精，B正确；人体分解酒精的器官主要是肝脏，C错误；呼吸作用最常利用的物质是葡萄糖，所以减少糖类物质的摄入可缓解ABS的病症，D正确。 7．B　人体无氧呼吸的产物是乳酸，当O2的吸收量与CO2的释放量相等时，只能说明细胞进行了有氧呼吸，无法说明细胞是否进行了无氧呼吸，A不合理；某些组织细胞处于缺氧状态时，葡萄糖分子中的大部分能量留存在乳酸中，其余以热能形式释放或转移至ATP中，B合理；肌细胞有氧呼吸的细胞质基质能进行细胞呼吸的第一阶段产生丙酮酸和[H]，不产生CO2，线粒体可产生CO2，无氧呼吸过程不产生CO2，C不合理；细胞呼吸过程中产生的[H]，来自细胞呼吸的第一阶段葡萄糖的分解与有氧呼吸的第二阶段丙酮酸和水的分解，D不合理。 8．D　呼吸速率可以用反应物的消耗速率和产物的生成速率表示，A正确；酶有最适温度，温度过高、过低都会影响酶活性，不同温度下呼吸速率不同的主要原因是酶活性不同，B正确；细胞呼吸消耗O2，释放CO2，开始以有氧呼吸为主，之后随着O2的浓度降低，无氧呼吸占主要地位，C正确；通过图示，不能确定t1、t2、t3的大小关系，因为酶作用有最适温度，低于最适温度时，随着温度的升高，酶促反应速率增大，高于最适温度时，随着温度的升高，酶促反应速率降低，通过图示信息无法判断t1、t2、t3温度是高于还是低于最适温度，D错误。 9．C　癌细胞的特征之一是癌细胞形态不同于正常细胞，故M细胞和Mc细胞形态不同，A错误。图乙中，用特异性作用于线粒体内膜的呼吸酶抑制剂分别处理M和Mc，与对照组(未用抑制剂处理)细胞数的比例Mc高得多，说明呼吸酶抑制剂对人乳腺细胞的抑制作用更大，而对乳腺癌细胞的抑制作用较小；且呼吸酶抑制剂作用于线粒体内膜，说明呼吸酶抑制剂抑制的是有氧呼吸，进而说明乳腺癌细胞可以更多的利用无氧呼吸供能，因此实验组Mc细胞无氧呼吸产生乳酸的速率高于M细胞，B错误。图甲显示乳腺癌细胞(Mc)每天摄取葡萄糖的量多于人乳腺细胞(M)，说明Mc细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量多于M细胞，C正确。该呼吸酶抑制剂作用于线粒体内膜，说明其在细胞有氧呼吸第三阶段起作用，D错误。 10．C　人体细胞中有氧呼吸第一阶段的场所为细胞质基质，第二、三阶段的场所为线粒体，无氧呼吸的场所在细胞质基质，A错误；若人体正常细胞只考虑以葡萄糖为呼吸反应物，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸只产生乳酸，则消耗的O2量等于CO2的生成量，B错误；人体正常细胞有氧呼吸过程中，丙酮酸参与有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸与水反应生成CO2、[H]和ATP，C正确；恶性肿瘤细胞线粒体上丙酮酸载体部分缺失，将影响有氧呼吸第二、三阶段，有氧呼吸难以进行，且恶性肿瘤细胞吸收消耗的葡萄糖增多，乳酸有大量堆积，可推断癌细胞所需能量主要来自无氧呼吸第一阶段，在无氧呼吸过程中只有第一阶段有少量的能量产生，D错误。 11．D　由题干和题图可知，交替呼吸发生在有氧呼吸第三阶段，该阶段会产生大量的能量，而交替呼吸途径不发生H＋跨膜运输，不能形成驱动ATP合成的膜质子势差，不会产生ATP，故有机物经过交替呼吸途径氧化分解后大部分能量以热能的形式释放，A正确；由题图可知，ATP合酶可以催化ATP的合成和运输H＋，B正确；寒冷早春，某些植物可以提高花细胞中AOX基因的表达，产生更多的交替氧化酶(AOX)，从而发生交替呼吸，产生的热能增多，使花器官温度显著高于环境温度，促使花部气味挥发，从而吸引昆虫传粉，C正确；题图中发生的是有氧呼吸第三阶段，故题图中表示的是线粒体内膜，建立膜两侧H＋浓度差，需要依靠膜蛋白Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ，都是主动运输，需要消耗能量，D错误。 12．C　人体细胞只能通过有氧呼吸产生CO2，而且只在有氧呼吸第二阶段产生CO2，场所是线粒体，因此剧烈运动时肌细胞产生的CO2全部来自线粒体，A错误；葡萄糖分解为丙酮酸的过程为细胞呼吸的第一阶段，场所是细胞质基质，线粒体蛋白Mfn1不会参与葡萄糖分解为丙酮酸的过程，B错误；肌无力患者的肌细胞运动所需要的直接的能源物质ATP数量减少，蛋白Mfn1能使线粒体发生融合、再生及自我修复，故肌无力患者可能是由于参与线粒体融合的Mfn1蛋白减少引起，C正确；是否饮酒可通过呼出气体使酸性重铬酸钾变成灰绿色来检测，D错误。 13．解析：(1)装置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是吸收酵母菌呼吸产生的二氧化碳，酵母菌消耗氧气是在有氧呼吸第三阶段，场所在线粒体内膜。(2)酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2，酸性重铬酸钾和酒精反应生成灰绿色，所以可用于检测酒精。(3)有氧呼吸释放大量能量是在第三阶段，无氧呼吸只有第一阶段释放能量。(4)有氧呼吸第一阶段葡萄糖被分解成丙酮酸和[H]，装置1向左移动3个单位，说明消耗了3个单位氧气，说明其进行了有氧呼吸且消耗葡萄糖0.5个单位，装置2中液滴向右移动3个单位，说明释放的二氧化碳量与消耗氧气量的差值为3，说明进行了无氧呼吸，且无氧呼吸消耗葡萄糖1.5个单位，因此酵母菌的呼吸方式是有氧呼吸和无氧呼吸。装置2中酵母菌也会进行有氧呼吸而消耗葡萄糖，因此两个装置内的酵母菌共消耗葡萄糖大于2个单位。 答案：(1)吸收酵母菌呼吸产生的二氧化碳　线粒体内膜　(2)酒精和CO2　酒精　(3)第三阶段　第一阶段　(4)丙酮酸和[H]　有氧呼吸和无氧呼吸　大于 14．解析：(1)图中①过程表示葡萄糖分解产生丙酮酸和少量的NADH，该过程发生在细胞质基质中。在有氧条件下，正常细胞中①过程产生的NADH进入线粒体与O2结合生成H2O。(2)②过程表示无氧呼吸的第二阶段，在无氧呼吸中只有第一阶段会产生少量的ATP，无氧呼吸第二阶段不产生ATP；线粒体呼吸链受损后，有氧呼吸第二阶段和第三阶段受阻，细胞质基质中的丙酮酸会转化为乳酸，葡萄糖中的能量大部分存留在乳酸中没有释放出来，因此，细胞呼吸释放的能量会明显减少。(3)据图可知，酶A催化乳酸和O2反应生成丙酮酸和H2O2，酶B能够催化H2O2生成H2O和O2，因此，酶B是H2O2酶；如果要验证酶B (H2O2酶)的高效性，可在相同条件下比较等量的酶B溶液与FeCl3溶液对H2O2的分解速率，如果单位时间内，加入酶B溶液的试管中气泡产生的数量明显多于加入FeCl3溶液的试管，即可验证。 答案：(1)细胞质基质　进入线粒体与O2结合生成H2O　(2)没有　线粒体呼吸链受损后，有氧呼吸第二阶段和第三阶段受阻，丙酮酸会转化为乳酸，葡萄糖中的能量大部分存留在乳酸中　(3)催化乳酸和O2反应生成丙酮酸和H2O2　在相同条件下比较等量的酶B溶液与FeCl3溶液对H2O2的分解速率 15．解析：(1)细胞质基质中进行有氧呼吸第一阶段，线粒体中进行有氧呼吸第二和第三阶段，线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了膜面积，为酶提供了大量的附着位点。(2)由题意可知，JC10单体发绿色荧光，JC10多聚体发红色荧光，据图分析，IRP敲除(不表达)小鼠的红色荧光强度(JC10多聚体)低于野生型，而绿色荧光强度(JC10单体)高于野生型，说明IRP对线粒体正常发挥功能是必要的。(3)①PX-478和PT-2385可以分别抑制Hif1α和Hif2α两种蛋白的功能。图2显示，IRP敲除小鼠的耗氧速率明显降低，而IRP敲除＋PT-2385组小鼠的耗氧速率明显上升，IRP敲除＋PX-478组小鼠的耗氧速率与IRP敲除小鼠组相比无明显差异，可知Hif2α蛋白含量的提高限制了小鼠线粒体的耗氧速率，而氧气参与的是有氧呼吸第三阶段。②IRP敲除＋PX-478组LdhA相对表达量低于IRP敲除＋PT-2385组，说明IRP敲除小鼠的Hif1α蛋白含量提高后促进了LdhA的表达。 答案：(1)二和三　内膜向内腔折叠形成嵴　(2)IRP敲除小鼠的红色荧光强度(JC10多聚体)低于野生型，绿色荧光强度(JC10单体)高于野生型　(3)①Hif2α　三　②促进 学科网（北京）股份有限公司 $