2026届高三生物一轮复习讲义细胞呼吸的方式和过程

细胞呼吸的方式和过程 一　细胞呼吸的方式和过程 1.有氧呼吸 (1)有氧呼吸的场所及过程 [认知觉醒]　判断下列说法的正误 (1)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。(×) (2)线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。(×) (3)有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。(×) (4)有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解。(×) (5)18O2进入酵母菌细胞后，最先出现的含同位素的化合物是CO2。(×) (6)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×) [深度思考]　1.有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段被利用？产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成？ 提示　有氧呼吸反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段被利用；产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成。 2.有氧呼吸中释放能量、释放能量最多的是哪些阶段？ 提示　三个阶段都释放能量，第三阶段最多。 3.写出有氧呼吸的总反应式 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 思维升华　有氧呼吸的三个阶段 (1)第一阶段——糖酵解。糖酵解发生在细胞质基质中，经过糖酵解，1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸，如下图所示： (2)第二阶段——柠檬酸循环阶段(又称三羧酸循环)。 这一阶段不需要O2直接参与，但要在有氧条件下才能进行。 (3)第三阶段——氧化磷酸化。是在线粒体内膜上进行。NADH在酶的催化下释放电子和H＋，电子在线粒体内膜上传递，最终与O2与H＋结合，生成了H2O，而线粒体内膜上的特殊蛋白质则利用电子给予的能量将基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。最终，H＋沿着线粒体内膜上ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP的合成。这一阶段涉及电子传递和氧化磷酸化，需要O2的参与，是有氧呼吸过程中产生ATP的主要阶段。 [深度思考]　DNP(二硝基苯酚)对有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧气结合形成水的过程不产生影响，但会使该过程所释放的能量都以热能的形式散失。研究发现，天南星科某些植物的花序在成熟时，耗氧速率是一般植物的100倍以上。但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，花序温度比周围空气温度高出十几到二十几度。回答下列问题。 (1)DNP破坏了哪种细胞器中的酶无法合成ATP? 提示　线粒体。 (2)天南星科这些植物花序的有氧呼吸主要在哪个阶段与一般情况不同？ 提示　有氧呼吸第三个阶段。 (3)在DNP存在的情况下，葡萄糖的氧化分解能否继续进行？ 提示　能。 思维升华　(1)与燃烧相比，有氧呼吸过程温和，能量逐级释放，一部分转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。 (2)细胞呼吸是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 2.无氧呼吸 [认知觉醒]　鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天。其细胞呼吸过程如图所示。 ①鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物有________________________。 ②图示两种细胞线粒体中与呼吸作用有关的酶是否完全相同？________，原因是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 答案　①乳酸、酒精和CO2　②不完全相同　图示两种细胞线粒体中呼吸作用的产物不同 解析　①由图可知，其他组织细胞进行无氧呼吸产生乳酸，乳酸通过循环系统进入骨骼肌细胞，可转化为丙酮酸，通过无氧呼吸产生酒精和CO2。②因为酶具有专一性，图示两种细胞线粒体中呼吸作用的产物不同，可能与呼吸作用有关的酶不完全相同有关。 完善下列无氧呼吸的化学反应式： ①产物为酒精和CO2。 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。 ②产物为乳酸 C6H12O62C3H6O3＋少量能量。 思维升华　(1)无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 (2)人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成。 (3)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。 (1)水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。(2024·江西卷，5C)(×) 提示　有氧呼吸第二阶段丙酮酸分解的过程消耗水。 (2)线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。(2023·湖南卷，2C)(×) 提示　有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质。 (3)每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多。(2023·全国乙卷，3C)(×) 提示　两个无氧呼吸过程都只有第一阶段产生能量，两个都是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，所以每分子葡萄糖经无氧呼吸产生的ATP相等。 (4)酵母菌有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行。(2023·浙江6月选考，11B)(×) 提示　有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行。 (5)线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与。(2022·全国甲卷，4C)(×) 提示　丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要O2的直接参与。 (6)供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP。(2022·江西卷，8D)(×) 提示　供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP。 (7)油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(2021·湖南卷，12C)(√) (8)葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜。(2021·湖北卷，1A)(×) 提示　葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体内膜。 (9)癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。(2020·山东卷，2B)(×) 提示　无氧呼吸第二个阶段不产生ATP。 (10)马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。(2019·全国卷Ⅱ，2C)(×) 提示　无氧呼吸在第一个阶段会产生少量的ATP。 题型1　细胞呼吸的过程(生命观念) [例1] (2024·江苏卷，6)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是(　　) A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP B.①②分布的蛋白质有所不同 C.有氧呼吸第一阶段发生在③ D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所 答案　C 解析　题图所示的细胞器为线粒体，线粒体是细胞呼吸的主要场所，可以分解有机物产生ATP，同时在线粒体内部可以合成蛋白质、DNA等，需要消耗ATP，A正确；线粒体外膜和内膜功能不同，所以分布的蛋白质有所不同，B正确；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，C错误；②是线粒体内膜，消耗O2，和[H]发生反应生成H2O，③是线粒体基质，在该场所发生的反应为丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，D正确。 [例2] (不定项)(2025·山东烟台模拟)动物细胞呼吸部分代谢过程如图所示；非糖物质代谢所形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可进一步形成葡萄糖。下列相关叙述，正确的是(　　) A.过程②发生的场所在细胞质基质 B.过程①生成的氨基酸是必需氨基酸 C.细胞呼吸是生物体代谢的枢纽 D.蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来 答案　CD 解析　过程②为有氧呼吸第二阶段，发生的场所在线粒体基质，A错误；过程①生成的氨基酸能够在动物体内合成，是非必需氨基酸，B错误。 题型2　细胞呼吸过程拓展分析(科学思维) [例3] (2025·江苏南京模拟)细胞呼吸过程中形成的NADH等物质通过电子传递系统将电子传递给氧生成水，并偶联ATP合成的过程称为氧化磷酸化，如图为细胞呼吸过程中电子传递和氧化磷酸化过程。已知人体棕色脂肪细胞线粒体内膜上有一种特殊的通道蛋白UCP，可与ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H＋回收到线粒体基质。下列说法错误的是(　　) A.膜间隙高浓度的H＋全部来自有机物的分解 B.NADH中的能量可通过H＋的电化学势能转移到ATP中 C.蛋白质复合体运输H＋和ATP合成酶复合体运输H＋的方式分别为主动运输和协助扩散 D.寒冷条件下棕色脂肪细胞被激活时，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能所占比例明显增加 答案　A 解析　膜间隙高浓度的H＋来自细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二阶段，即来自有机物和水，A错误；图中NADH中电子被电子载体所接受，使得线粒体膜间隙的H＋浓度升高，在线粒体内膜两侧形成质子跨膜梯度，NADH中的能量变为H＋电化学势能，再通过H＋向膜内运输变为ATP中的能量，B正确；H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙的过程为逆浓度梯度，且需要消耗能量，运输方式为主动运输；ATP合成酶复合体运输H＋是顺浓度梯度的，运输方式为协助扩散，C正确；棕色脂肪细胞被激活时，通过UCP转运降低了线粒体内膜两侧的H＋浓度差，使得有氧呼吸合成的ATP减少，以热能形式散失的能量所占比例明显增加，D正确。 [例4] (2025·山东青岛模拟)糖酵解是葡萄糖分解产生丙酮酸的过程，氧气可以降低糖类的分解和减少糖酵解产物的积累，这种现象称为巴斯德效应。研究发现ATP对糖酵解相关酶的活性有抑制作用，而ADP对其有激活作用。下列说法错误的是(　　) A.催化糖酵解系列反应的酶均存在于酵母细胞的细胞质基质 B.供氧充足的条件下，丙酮酸进入线粒体产生CO2的同时可产生大量的[H] C.供氧充足的条件下，细胞质基质中ATP/ADP增高对糖酵解速度有抑制作用 D.供氧不足的条件下，NAD＋和NADH的转化速度减慢且糖的消耗减少 答案　D 解析　糖酵解是葡萄糖分解产生丙酮酸的过程，该过程指有氧或无氧呼吸的第一阶段，故催化糖酵解系列反应的酶均存在于酵母细胞的细胞质基质，A正确；供氧充足的条件下进行有氧呼吸，丙酮酸进入线粒体产生CO2的同时可产生大量的[H]，B正确；ATP对糖酵解相关酶的活性有抑制作用，供氧充足的条件下，细胞质基质中ATP/ADP增高对糖酵解速度有抑制作用，C正确；氧气可以降低糖类的分解和减少糖酵解产物的积累，供氧不足的条件下进行无氧呼吸，NAD＋和NADH的转化速度减慢且糖的消耗增加，D错误。 细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向 (1)有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路 (2)无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗，没有积累。　　　 二　细胞呼吸方式的判断 1.细胞呼吸方式的判断 [认知觉醒]　为探究氧含量对植物呼吸作用方式的影响，研究人员在不同氧含量下，对某植物的非绿色器官的CO2释放量和O2吸收量进行了检测，结果如图所示。下列分析正确的有__________________________________________。 ①氧含量为a时，该器官进行无氧呼吸并产生乳酸； ②氧含量为b时，该器官的有氧呼吸弱于无氧呼吸； ③氧含量为c时，该器官的耗氧量较高，最不适合贮藏； ④氧含量为d时，该器官耗氧量最高，消耗有机物最多。 答案　② 解析　氧含量为a时，只有CO2的释放，没有O2的吸收，此时植物只进行无氧呼吸，且无氧呼吸的产物为酒精和CO2，并不产生乳酸，①错误。由图可知，氧含量为b时，该器官同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，且O2吸收量为3，CO2释放量为8；由于有氧呼吸过程中O2吸收量和CO2释放量相等，故有氧呼吸的CO2释放量为3，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.5；无氧呼吸的CO2释放量为8－3＝5，则无氧呼吸消耗的葡萄糖量为2.5，故氧含量为b时，该器官的有氧呼吸弱于无氧呼吸，②正确。由图可知，氧含量为a时，只进行无氧呼吸，CO2释放量为10，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为5；由2项分析可知，氧含量为b时，共消耗的葡萄糖量为0.5＋2.5＝3；氧含量为c时，O2吸收量为4，CO2释放量为6，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为4/6，无氧呼吸的CO2释放量为6－4＝2，则无氧呼吸消耗的葡萄糖量为1，则共消耗的葡萄糖量为10/6；氧含量为d时，该器官耗氧量最高，且CO2释放量等于O2吸收量，此时植物只进行有氧呼吸，O2吸收量为7，则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为7/6。因此，氧含量为c时，该器官消耗有机物较少，可以用于贮藏，③错误；氧含量为d时，消耗的有机物少于氧含量为a、b、c时，④错误。 呼吸商(RQ＝释放的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸商的关系。下列叙述错误的是________。 A.呼吸商越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱 B.图中b点时细胞质基质、线粒体内膜均消耗[H] C.图中c点后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化 D.若呼吸底物中混有少量脂肪，氧分压足够大时，呼吸商的值应大于1 答案　ACD 解析　呼吸商越大，无氧呼吸越强，A错误；b点的呼吸商大于1，说明存在有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸第二阶段需要消耗第一阶段产生的丙酮酸和[H]，有氧呼吸第三阶段也消耗[H]，B正确；c点以后只进行有氧呼吸，无论有氧呼吸的强度是否变化，呼吸商不变，所以呼吸商不变，不能说明细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化，C错误；脂肪C、H含量高，O含量少，氧化分解时，消耗的O2更多。故氧分压足够大时，虽然只进行有氧呼吸，但是若呼吸底物中混有少量脂肪，呼吸商的值应小于1，D错误。 2.“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式 (1)探究装置：欲判断某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)。 (2)实验原理 ①装置一：NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的CO2，着色液滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量。 ②装置二：着色液滴移动的距离代表细胞呼吸产生的CO2量与吸收的O2量的差值。 (3)实验结果及结论 实验结果 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 (4)实验的注意事项和误差校正 ①注意事项：若所放植物组织为绿色组织，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。为防止微生物呼吸对实验结果造成干扰，应将装置进行灭菌处理。 ②误差校正：为使实验结果准确，防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，还应设置对照(装置三)。对照实验中将所测定的生物材料灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。 题型1　细胞呼吸类型的判断(演绎与推理能力) [例1] (不定项)(2025·山东济南高三预测)如图表示运动员运动强度与其细胞呼吸产生的乳酸含量和氧气消耗速率的关系(底物为葡萄糖)。下列相关分析正确的是(　　) A.a～b范围内，随运动强度增加，细胞的有氧呼吸减弱 B.运动强度为c时，运动员消耗的能量主要由有氧呼吸提供 C.根据图中的氧气消耗速率可以推导出二氧化碳的产生速率 D.无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，葡萄糖中能量的主要去向都是以热能形式散失 答案　BC 解析　a～b范围内，随运动强度增加，氧气消耗速率增加，细胞的有氧呼吸增强，A错误；运动强度为c时，运动员消耗的能量主要由有氧呼吸提供，B正确；人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，没有二氧化碳，因此根据图中的氧气消耗速率可以推导出二氧化碳的产生速率，C正确；运动员无氧呼吸时葡萄糖中能量的主要去向是储存在乳酸中，D错误。 [例2] (2023·全国乙卷，3)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，只进行无氧呼吸产生乳酸 B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程 C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多 D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 答案　C 解析　在时间a之前，因为没有二氧化碳释放，所以不可能是产生酒精的无氧呼吸过程，只能是产生乳酸的无氧呼吸过程，A正确；在a～b时间内，因为此时仍然处于无氧条件下，产生二氧化碳表明进行了产生酒精和CO2的过程，B正确；两个无氧呼吸过程都只有第一阶段产生ATP，两个都是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，所以每分子葡萄糖经无氧呼吸产生的ATP相等，C错误；酒精是脂溶性的物质，跨膜运输方式是自由扩散，不消耗能量，D正确。 [例3] (不定项)(2025·山东泰安模拟预测)有些植物细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径来适应缺氧环境。如图表示玉米根部细胞在无O2条件下细胞呼吸产生CO2的相对速率随时间变化的曲线。下列相关叙述正确的是(　　) A.在a～b段玉米的根细胞可能只进行了产乳酸的无氧呼吸 B.出现c～d段的原因可能与酒精等代谢产物的积累抑制了细胞呼吸有关 C.每摩尔葡萄糖经无氧呼吸产生乳酸时储存在ATP中的能量比热能多 D.检测到长期水淹的玉米根有CO2产生能判断它进行了产酒精的无氧呼吸 答案　ABD 解析　植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有CO2释放，图示在时间b之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在a～b段玉米的根细胞只进行了无氧呼吸产生乳酸，A正确；c～d段产生CO2的相对速率降低，出现c～d段的原因可能与酒精等代谢产物的积累抑制了细胞呼吸有关，B正确；产生乳酸的无氧呼吸，只在第一阶段释放少量能量，释放的能量近69%都以热能的形式散失了，第二阶段无能量释放，故每摩尔葡萄糖经无氧呼吸产生乳酸时储存在ATP中的能量比热能少，C错误；检测到水淹的玉米根有CO2产生能判断它进行了产酒精的无氧呼吸，因为产生乳酸的无氧呼吸无CO2的生成，D正确。 题型2　探究细胞呼吸方式(科学探究) [情境信息·练透] (生产生活实践情境) [例4] (2024·陕西咸阳一模)某同学为探究细胞呼吸的方式，取右侧装置两组，甲组为A处放一定质量的马铃薯块茎、B处放一定量NaOH溶液，乙组为A处放等量的马铃薯块茎、B处放等量蒸馏水。在相同且适宜的条件下放置一段时间后，观察液滴移动情况(不考虑气体水溶性、温度等因素对液滴移动的影响，设底物为葡萄糖)，下列叙述正确的是(　　) A.马铃薯块茎有氧呼吸的产物有H2O、CO2和酒精 B.甲组液滴的移动情况可反映马铃薯块茎呼吸产生的CO2量 C.乙组液滴的移动情况一定是右移或不移动 D.若甲组液滴左移，乙组液滴不移动，不能确定马铃薯块茎的呼吸方式 答案　D 解析　甲组为A处放一定质量的马铃薯块茎、B处放一定量NaOH溶液，产生的CO2被NaOH溶液吸收，因此液滴移动的距离代表有氧呼吸消耗O2的量，B错误；马铃薯块茎有氧呼吸产生的CO2量与消耗的O2量相等，乙组液滴不会移动；马铃薯块茎无氧呼吸产生乳酸，既不消耗O2又不产生CO2，乙组液滴不移动，因此无论马铃薯块茎进行哪种呼吸方式，乙组液滴都不移动，C错误；若甲组液滴左移，说明马铃薯块茎进行了有氧呼吸，乙组液滴不移动，据此只能确定马铃薯进行了有氧呼吸，但不能确定其是否同时进行无氧呼吸，因此不能确定马铃薯块茎的呼吸方式，D正确。 1.(2020·山东卷，2)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是(　　) A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖 B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用 D.消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少 答案　B 解析　无氧呼吸消耗1分子葡萄糖只产生少量ATP，因此癌细胞要满足其生命活动，需大量吸收葡萄糖，A正确；无氧呼吸的第二阶段，丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP，无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段，B错误；无氧呼吸过程中丙酮酸转化为乳酸的场所为细胞质基质，C正确；癌细胞主要进行无氧呼吸，其产生NADH的过程仅发生在第一阶段，因此消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少，D正确。 2.(不定项)(2024·山东卷，16)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是(　　) A.P点为种皮被突破的时间点 B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D.Q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多 答案　ABD 解析　由题图可知，P点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧量降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确；Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；Q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。 3.(不定项)(2022·山东卷，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 ℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，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的用于产热，消耗的葡萄糖量多，B、C正确；DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，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。 4.(2024·安徽卷，3)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时，ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时，两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是(　　) A.在细胞质基质中，PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 B.PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变而变性失活 C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节 D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快 答案　D 解析　根据题干信息“细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶”推测，在细胞质基质中，PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等，而是参与其中部分酶促反应，A错误；当PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，活性发生改变，但不会变性失活，B错误；当ATP/AMP浓度比较高时，促进ATP与PFK1结合，改变酶活性，减小细胞呼吸速率；当ATP/AMP浓度比较低时，会解除酶抑制，促进细胞呼吸。因此，ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于负反馈调节，C错误；运动时，肌细胞需要的能量多，AMP与PFK1结合增多，使细胞呼吸速率加快，产生更多的能量，D正确。 限时练9　细胞呼吸的方式和过程　 (时间：30分钟) 一、选择题 1.(2022·山东卷，4)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是(　　) A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同 B.与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少 C.正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成 D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成 答案　C 解析　根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供还原剂的，而有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O2反应产生水，A正确；有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；正常生理条件下，只有10%～25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，例如有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其他代谢反应的产物，C错误；受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正确。 2.(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 解析　无氧运动时丙酮酸分解为乳酸过程不产生ATP，A错误；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；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；乳酸在肝脏中的代谢过程消耗掉，可防止乳酸堆积引起酸中毒，D正确。 3.(2025·山东青岛模考)细胞呼吸是细胞内有机物经过一系列氧化分解释放能量的过程，下图表示真核生物细胞以葡萄糖为底物进行细胞呼吸的图解。下列说法正确的是(　　) A.糖酵解只发生于真核细胞的无氧呼吸过程中，可以提供少量能量 B.在真核细胞中，丙酮酸只能在线粒体基质中被分解产生CO2 C.三羧酸循环存在有氧呼吸过程中，该过程不需要水的参与 D.电子传递链主要分布于线粒体内膜，消耗O2并产生大量ATP 答案　D 解析　糖酵解为呼吸作用的第一阶段，可以生成少量ATP，既可以发生在无氧呼吸过程中，也可以发生在有氧呼吸过程中，A错误；在很多植物细胞中，无氧呼吸的产物是酒精和CO2，即丙酮酸也可以在细胞质基质当中被分解产生和CO2，B错误；三羧酸循环是有氧呼吸的第二阶段，该过程需要水的参与，C错误；电子传递链在有氧呼吸的第三阶段，场所在线粒体内膜，需要消耗O2并产生大量ATP，D正确。 4.(2025·山东滕州期中)NADH脱氢酶是一种催化[H]与氧反应的酶，菜粉蝶幼虫细胞中NADH脱氢酶对广泛存在于植物根韧皮部中的鱼藤酮十分敏感。生产上常利用鱼藤酮来防治害虫。下列有关叙述正确的是(　　) A.NADH是还原型辅酶Ⅱ，主要在菜粉蝶幼虫细胞的线粒体基质中产生 B.鱼藤酮主要抑制菜粉蝶幼虫细胞有氧呼吸的第二阶段 C.鱼藤酮可能使菜粉蝶幼虫因缺少能量而死亡 D.长期使用鱼藤酮将导致菜粉蝶基因突变而使其种群抗药性基因频率增加 答案　C 解析　NADH是还原型辅酶Ⅰ，A错误；NADH脱氢酶是一种催化[H]与氧反应的酶，其参与有氧呼吸第三阶段，故鱼藤酮主要抑制有氧呼吸的第三阶段，B错误；有氧呼吸在第三阶段释放大量能量，鱼藤酮作用后可能使菜粉蝶幼虫因供能不足而死亡，C正确；鱼藤酮不能诱导基因突变，仅起选择作用，D错误。 5.(2023·重庆卷，10)哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD＋，进而转化为NADH([H])，研究者以小鼠为模型，探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD＋代谢的关系，如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.静脉注射标记的NA，肠腔内会出现标记的NAM B.静脉注射标记的NAM，细胞质基质会出现标记的NADH C.食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可以用NAM合成NAD＋ D.肠道中的厌氧菌合成ATP时所需的能量主要来自NADH 答案　D 解析　由题图可知，静脉注射标记的NA，血液中的NA会进入组织细胞，通过一系列的转化过程，使肠腔内会出现标记的NAM，A正确；静脉注射标记的NAM，血液中的NAM会进入组织细胞中，经过NAM和NAD＋之间的转化，使细胞质基质出现标记的NADH，B正确；食物中缺乏NAM时，组织细胞仍可以利用血液中的NAM合成NAD＋，C正确；肠道中的厌氧菌合成ATP时所需的能量主要来自无氧呼吸的第一阶段，而NADH的消耗发生在无氧呼吸的第二阶段，该阶段不产生ATP，D错误。 6.(2025·山东潍坊模拟)葡萄糖氧化分解的第一阶段称为糖酵解，糖酵解产物丙酮酸的去向与生物的种类及生物体所处的环境条件密切相关。如图为丙酮酸进入线粒体，在酶的催化下生成乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环的过程。下列说法正确的是(　　) A.氨基酸可直接通过柠檬酸循环转化为脂肪 B.柠檬酸循环产生的NADH中的H只来源于有机物 C.柠檬酸循环不需要氧直接参与，因此该循环可在无氧条件进行 D.血糖浓度升高，脂肪细胞内乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降 答案　D 解析　图示中柠檬酸循环的产物中没有脂肪，氨基酸不能直接通过柠檬酸循环转化为脂肪，A错误；柠檬酸循环产生的NADH中的H来源于有机物和水，B错误；柠檬酸循环属于有氧呼吸第二阶段，其产生的NADH需要在有氧呼吸第三阶段通过一系列反应与氧结合生成水，若在无氧条件下进行会造成线粒体内NADH的积累，进而抑制柠檬酸循环的进行，C错误；血糖浓度升高，胰岛素分泌增多，可促进葡萄糖进入脂肪细胞转化为甘油三酯(脂肪)，故乙酰辅酶A进入柠檬酸循环的比例下降，更多转化为脂肪酸，以合成脂肪，D正确。 7.(不定项)(2025·吉林长春高三预测)在缺氧条件下，细胞中的丙酮酸可通过乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶的作用，分别生成乙醇和乳酸(如图)。下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是(　　) A.酵母菌在缺氧条件下以酒精发酵的形式进行无氧呼吸，是因为细胞内含有乙醇脱氢酶 B.图中NADH为还原型辅酶Ⅰ，缺氧条件下在细胞质基质中被消耗 C.消耗一分子葡萄糖酒精发酵比乳酸发酵多释放一分子CO2，故可产生较多ATP D.细胞呼吸的中间产物可转化为甘油、氨基酸等非糖物质 答案　ABD 解析　据图可知，丙酮酸形成乙醇需要乙醇脱氢酶，酵母菌在缺氧条件下以酒精发酵的形式进行无氧呼吸，是因为细胞内含有乙醇脱氢酶，A正确；图中NADH为还原型辅酶Ⅰ，无氧呼吸的场所是细胞质基质，缺氧条件下NADH的消耗发生在细胞质基质中，B正确；酒精发酵和乳酸发酵都只有第一阶段产生少量的ATP，因此消耗一分子葡萄糖酒精发酵和乳酸发酵产生的ATP相同，C错误；细胞呼吸中产生的丙酮酸可转化为甘油、氨基酸等非糖物质，D正确。 8.(不定项)(2025·山东潍坊模考)线粒体是一种双层膜的细胞器，其中外膜通透性较高，内膜上含有各种蛋白质控制着物质的进出，如ATP合成酶、电子转运体、Pi转运体等。其中电子转运体可将H＋从线粒体基质泵出至膜间隙中，该过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.H＋通过电子转运体从线粒体内膜泵出到膜间隙的方式属于主动运输 B.能产生酶的细胞一定能产生ATP，能产生ATP的细胞一定能产生酶 C.ATP水解使蛋白质磷酸化过程中，蛋白质的空间结构不发生变化 D.ATP合成所需的能量来自膜间隙和线粒体基质H＋的浓度差 答案　BC 解析　膜间隙中的H＋浓度较高，线粒体基质中的H＋浓度较低，H＋通过电子转运体从线粒体内膜泵出到膜间隙为逆浓度梯度的运输，其运输方式属于主动运输，A正确；所有活细胞都能产生ATP，因此能产生酶的细胞一定能产生ATP，能产生ATP的细胞不一定能产生酶，如哺乳动物成熟的红细胞，B错误；ATP水解释放的磷酸基团可以使相应蛋白质磷酸化，导致蛋白质的空间结构发生改变，从而使蛋白质活性也被改变，C错误；膜间隙中的H＋浓度较高，线粒体基质中的H＋浓度较低，H＋通过ATP合成酶合成ATP所需的能量来自膜间隙和线粒体基质H＋的浓度差，D正确。 二、非选择题 9.(2025·河北张家口模拟)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。回答下列问题。 (1)下图中________(填“α”“β”或“γ”)位的化学键最容易断裂，欲用32P标记新合成的mRNA，应标记________(填“A”“B”或“C”)处的磷酸基团。ATP能为人体________________________________(举出2例)等生命活动提供能量。 (2)线粒体内发生的有氧呼吸第________阶段会产生较多的ATP，具体场所是____________________________________________________________________。 这一阶段的主要过程如图： ①NADH和FADH2转移电子后分别被氧化脱氢形成________________。 ②电子从基质被转移到氧原子上，再与H＋结合形成水，在这个过程中进一步泵出H＋，增加跨膜电位梯度。H＋顺浓度梯度回流入______________，并激活______________，进而催化ATP的合成。 答案　(1)γ　A　主动运输、肌肉收缩 (2)三　线粒体内膜　①NAD＋和FAD　②线粒体基质　ATP合成酶 解析　(1)ATP远离腺苷的特殊的化学键最容易断裂，即γ位的化学键最容易断裂。ATP初步水解形成ADP(腺苷二磷酸)，再次水解形成AMP(腺苷一磷酸)，即RNA的基本单位腺嘌呤核糖核苷酸，所以欲用32P标记新合成的mRNA，应标记A处的磷酸基团；ATP水解后释放的能量能用于各项需要能量的生命活动，如主动运输、肌肉收缩、一些物质的合成和分泌、生物的发光发电等。(2)有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的NADH最终与O2反应生成水，并产生大量能量的过程，场所在线粒体内膜；①据图可知，在线粒体内膜上NADH和FADH2转移电子后分别被氧化成NAD＋和FAD；②电子从基质被转移到氧原子上，再与H＋结合形成水，在这个过程中进一步泵出H＋，增加跨膜电位梯度，H＋顺浓度梯度流入线粒体基质，并激活ATP合成酶，进而催化ATP的合成。 学科网（北京）股份有限公司 $