专题二 保分突破2 细胞呼吸的原理和应用-【创新大课堂】2026年高考二轮生物专题复习

保分突破2 细胞呼吸的原理和应用 1．细胞呼吸过程中物质和能量的变化规律分析 (1)从物质变化方面分析 ①有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，有相同的中间产物丙酮酸和[H]。 ②有氧呼吸中丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解成CO2和水，无氧呼吸中丙酮酸在细胞质基质中转变为乳酸或酒精和CO2。 ③有氧呼吸过程中的[H]来自葡萄糖和水，无氧呼吸过程中的[H]只来自葡萄糖。 (2)从能量变化方面分析 ①有氧呼吸的三个阶段均能释放能量，生成ATP，其中第三阶段释放的能量最多。 ②无氧呼吸仅在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP。 2．细胞(有氧)呼吸过程中能量的转化 (1)细胞质基质中的一种小分子物质——NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的H＋和e－结合，形成NADH。 (2)NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子(e－)，高能电子(e－)通过呼吸链传递。 (3)复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用：通过电子传递链将H＋定向转运至膜间隙，导致线粒体膜间隙中H＋浓度升高，线粒体基质中H＋浓度降低，质子流再通过ATP合成酶进入线粒体基质，驱动ATP合成。 3．无氧呼吸的意义：缺氧条件下无氧呼吸为生命活动提供能量。 4．长时间无氧呼吸对植物的危害 (1)无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞中的蛋白质变性。 (2)利用葡萄糖进行无氧呼吸释放的能量很少，植物要维持正常的生命活动就要消耗更多的有机物。 (3)无氧呼吸没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合成的原料。 【易错辨析】 判断下列有关细胞呼吸的叙述 (1)严重的糖尿病患者与其正常时相比，CO2/O2的比值会降低(　√　) 提示：严重的糖尿病患者利用的葡萄糖会减少，会利用部分脂肪作为能源物质，因为脂肪的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多，细胞呼吸消耗脂肪时，产生的CO2量与消耗的O2量的比值小于1，因此CO2/O2比值与正常时相比会降低。 (2)健康成年人在剧烈运动时，CO2/O2的比值会大于1(　×　) 提示：健康成年人在剧烈运动的过程中，会进行有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸产生乳酸，该过程不消耗O2，也不产生CO2，而有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2的量相等，比值为1。 (3)部分原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸，无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸(　√　) (4)无氧呼吸产生的ATP少，是因为大部分能量以热能的形式散失(　×　) 提示：无氧呼吸产生的ATP少的原因是有机物的氧化分解不彻底，其中大部分能量存留在乳酸或酒精中。 (5)由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖(　√　) (6)成熟果实开始进入衰老阶段时呼吸速率突然上升，是由于葡萄糖作为呼吸底物大量进入线粒体(　×　) 提示：葡萄糖不能进入线粒体。 1．(2024·广东，5)研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母(WT)sqr基因后获得的突变株Δsqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是(　　) A．碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B．线粒体数量减少使Δsqr的有氧呼吸减弱 C．有氧条件下，WT比Δsqr的生长速度快 D．无氧条件下，WT比Δsqr产生更多的ATP 答案　D 解析　有氧呼吸的主要场所为线粒体，碎片化的线粒体无法为有氧呼吸提供场所，不能正常进行有氧呼吸，A正确；Δsqr中正常线粒体数量减少，导致其有氧呼吸减弱，B正确；与Δsqr相比，WT的正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT有氧呼吸比Δsqr的强，能获取更多的能量，故WT的生长速度比Δsqr快，C正确；无氧呼吸的场所为细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下，WT和Δsqr只进行无氧呼吸产生ATP，两者产生的ATP的量应相同，D错误。 2．(2025·甘肃高考)线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，下列叙述正确的是(　　) A．状态3呼吸不需要氧气参与 B．状态3呼吸的反应场所是线粒体基质 C．以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0 D．相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大 答案　C 解析　线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，所以需要氧气参与，A错误；若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，B错误；葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确；NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。 3．(2025·河南高考)甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是(　　) A．酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气 B．低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C．酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D．呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 答案　B 解析　酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确；酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误；在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，减少甜菜产量，D错误。 4．(2025·山东高考)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程，下列说法正确的是(　　) A．有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料 B．有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料 C．无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH D．经过无氧呼吸，葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失 答案　B 解析　有氧呼吸第一阶段的物质变化为葡萄糖分解为丙酮酸和NADH(不需要氧的参与)，第二阶段丙酮酸和H2O反应产生CO2和NADH(不需要氧直接参与)，第三阶段NADH和O2反应生成H2O，A错误，B正确；无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段完全相同，无氧呼吸第二阶段的物质变化是丙酮酸和NADH反应产生乳酸或者酒精和CO2，无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，因此在无氧呼吸过程中葡萄糖分子中的大部分能量储存在酒精或乳酸中，C、D错误。 1．(2025·河南郑州三模)植物乳杆菌是益生菌配方中一种常见的微生物，其细胞呼吸的代谢途径如下图所示，下列相关叙述正确的是(　　) A．无氧条件下，细胞内会积累乳酸和NAD＋ B．①③发生在细胞质基质中，②发生在线粒体中 C．产物H2O中的O来自于O2，CO2中的O来自于水和葡萄糖 D．无氧条件下，葡萄糖中的能量最终都转移至乳酸和ATP中 答案　C 解析　无氧条件下，NAD＋可生成NADH等物质，细胞内会积累乳酸，但通常不会积累NAD＋，A错误；植物乳杆菌为原核生物，不具备线粒体，②不发生在线粒体中，B错误；有氧呼吸中生成的水，其氧来自于O2，O2作为最终电子受体与H＋结合生成水；而呼吸作用放出的CO2中的氧主要来自于底物(葡萄糖)及水，C正确；无氧呼吸过程中葡萄糖中的能量大多残存在乳酸中，释放出的能量大部分以热能散失，少数储存在ATP中，D错误。 2．(2025·山东泰安二模)将玉米种子置于25℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算单粒的平均干重，结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳，下列叙述正确的是(　　) A．萌发过程中胚乳组织中的淀粉为种子萌发直接提供能量 B．种子萌发时胚乳中的营养物质，一部分转化为胚细胞组分，一部分用于呼吸作用 C．胚乳中营养物质向胚细胞组分的转化，在72～96小时之间速率最快 D．若120小时后给予适宜的光照，则萌发种子的干重将继续减少 答案　B 解析　淀粉是植物体内的一种多糖，它本身并不能直接为细胞提供能量。而是在种子萌发过程中，淀粉水解为葡萄糖，葡萄糖通过氧化分解生成ATP为种子萌发直接提供能量，A错误；玉米种子在萌发过程中胚发育成幼苗，子叶从胚乳中吸收营养物质，一部分转化为幼苗的组成物质，一部分用于呼吸作用，为生命活动提供能量，B正确；据题图分析可知，在72～96小时之间，胚乳的平均干重减少得最快，这主要反映了胚乳中营养物质被大量消耗的过程。然而，这并不能直接说明胚乳中营养物质向胚细胞组分的转化速率最快。因为在这个过程中，除了营养物质向胚细胞组分的转化外，还有大量的营养物质被用于呼吸作用以释放能量，C错误；若120小时后给予适宜的光照，萌发种子将进行光合作用，种子的干重将会增加，D错误。 3．(2025·山西晋城二模)研究表明，铁调节蛋白(IRP)在细胞能量代谢中扮演着重要角色。在IRP基因敲除的小鼠中，HIF1α和HIF2α两种蛋白的表达水平显著高于正常小鼠。为了探究这两种蛋白在能量代谢中的作用，科学家测定了野生型和IRP基因敲除小鼠线粒体中的氧气消耗速率，结果如图1所示；同时测量了LDHA(乳酸脱氢酶A，参与无氧呼吸第二阶段的一种酶)的表达量，结果如图2所示。已知PX－478和PT－2385分别为HIF1α和HIF2α的抑制剂。下列叙述正确的是(　　) A．丙酮酸在小鼠细胞的细胞质基质和线粒体基质中都能和水反应生成二氧化碳和NADH B．实验结果表明IRP基因敲除＋PX－478组小鼠的耗氧速率显著高于IRP基因敲除组小鼠 C．实验结果表明IRP基因敲除小鼠的HIF1α蛋白能促进LDHA表达 D．HIF1α和HIF2α两种蛋白在小鼠细胞的能量代谢中具有协同作用 答案　C 解析　有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸在线粒体基质中和水反应生成二氧化碳和NADH，在无氧呼吸过程中，葡萄糖分解形成丙酮酸，丙酮酸在细胞质基质中分解，不会和水反应，A错误；据图可知，IRP基因敲除＋PX－478组小鼠的耗氧速率与IRP基因敲除组小鼠的耗氧速率无明显差异，B错误；据图可知，IRP基因敲除＋PX－478组LDHA相对表达量低于IRP基因敲除组，说明IRP基因敲除小鼠的HIF1α蛋白能促进LDHA的表达，C正确；据图可知，IRP敲除组小鼠和IRP基因敲除＋PT－2385组小鼠LDHA相对表达量相同，说明HIF2α蛋白对LDHA的表达无影响，而HIF1α蛋白能促进LDHA表达，因此HIF1α和HIF2α两种蛋白在小鼠细胞的能量代谢中不具有协同作用，D错误。 4．(2025·广西南宁三模)图甲为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线，图乙为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。下列说法错误的是(　　) A．萌发初期干重减少，而自由水/结合水的值会增大 B．A点时，光照下萌发种子合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体 C．种子萌发时先以无氧呼吸为主，而后转为有氧呼吸为主 D．图乙两条曲线相交时，有氧呼吸速率与无氧呼吸速率相等 答案　D 解析　萌发初期，生物体内呼吸作用加强，消耗有机物增加，导致干重减少，此时代谢增强，故自由水/结合水的比值会增大，A正确；A点时萌发的种子光合作用强度等于呼吸作用强度，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，故能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体，B正确；图乙两条线相交之前，二氧化碳释放量大于氧气的吸收量，表示细胞的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸；初期氧气吸收量较少，释放CO2较多，说明种子以无氧呼吸为主，当种皮被胚根突破后细胞内氧气增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸被抑制，因此转为有氧呼吸为主，C正确；图乙两条曲线相交时，氧气吸收量与二氧化碳释放量相等，此时，细胞只进行有氧呼吸，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $