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第8讲　细胞呼吸的原理和应用
[课标内容]　1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。2.实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式。
微考点大突破
考点一　细胞呼吸方式及过程
　
1.细胞呼吸
2.有氧呼吸
(1)过程图解。
(2)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向):____________________________________________。
(3)能量的释放与特点。
①释放:葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以_______形式散失,少部分储存在__________中。
②特点:在温和的条件下进行,能量__________释放,彻底氧化分解。
3.无氧呼吸
(1)场所:全过程是在______________中进行的。
(2)过程。
(3)不同生物无氧呼吸产物类型及原因。
(4)无氧呼吸过程中能量的去路。
①大部分储存在__________或__________中。
②释放的能量中大部分以__________形式散失,少部分储存在ATP中。
(5)无氧呼吸在能量供应中的意义。
①生物在缺氧环境下,可以通过无氧呼吸释放少量能量维持生命活动。
②无氧呼吸产生ATP的速度非常快,可以使肌肉在短暂的剧烈活动期间获得所需能量。
提醒　进行有氧呼吸不一定需要线粒体。真核生物进行有氧呼吸需要线粒体,无线粒体的真核生物或真核细胞只能进行无氧呼吸,如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等;原核生物没有线粒体,但有些原核生物含有与有氧呼吸有关的酶,也可以进行有氧呼吸,如硝化细菌、蓝细菌等。
(1)原核细胞无线粒体,不能进行有氧呼吸。(源自必修1 P92)()
(2)葡萄糖在线粒体基质中氧化分解产生NADH,并与氧气结合生成水。(必修1 P93“图5-9”)()
(3)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。(必修1 P93“图5-9”)()
(4)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。(源自必修1 P94)()
(5)若细胞以葡萄糖为底物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。(必修1 P94“反应式”)()
(6)人体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。(必修1 P94“相关信息”)()
有氧呼吸的第三阶段:NADH在酶的催化作用下释放电子和H+,电子被镶嵌在内膜上的特殊蛋白质捕获和传递,O2为最终的电子受体,生成H2O。
请据图分析ATP生成的过程是什么
答:__________________________________________________________________。
1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2.细胞呼吸中各物质的量的比例关系分析(以葡萄糖为底物)
(1)有氧呼吸:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6 O2消耗量=CO2生成量。
(2)无氧呼吸:①C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2 酒精生成量=CO2生成量;②C6H12O6∶乳酸=1∶2。
(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的量:无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
(4)在有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中,若O2吸收量∶CO2释放量=3∶4,说明此条件下有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等。
能力一　细胞呼吸的过程(考查物质和能量观)
1.(2022·全国甲卷,T4)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现,经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述,错误的是(　　)
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.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
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
2.(2025·海南调研)开花生热现象是指一些植物在开花期通过特定的生理过程迅速产生并累积大量热能,使花的温度显著高于环境温度的现象。这一现象主要通过植物的有氧呼吸过程实现,特别是在有氧呼吸的第三阶段,电子通过UQ(泛醌,脂溶性化合物)、蛋白复合体传递至氧气生成水时,释放的能量部分以热能的形式释放,尤其是通过交替氧化酶(AOX)途径,如图所示(“e-”表示电子,“→”表示物质运输方向)。下列相关说法错误的是(　　)
A.由图可知,电子可不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ,而是直接通过AOX传递给氧气生成水,此过程中大量能量以热能的形式释放
B.线粒体蛋白UCP将H+运至线粒体基质的方式是协助扩散
C.H+经ATP合酶运回线粒体基质的同时,可催化ADP和Pi形成ATP,这种情况会导致开花生热现象变弱
D.图示膜结构上AOX和UCP含量提高,则经ATP合酶催化形成的ATP的量增多
能力二　有氧呼吸和无氧呼吸的过程辨析(考查科学思维)
3.(2023·浙江6月选考,T11)小曲白酒的酿造过程中,酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用,下列叙述正确的是(　　)
A.有氧呼吸产生的[H]与O2结合,无氧呼吸产生的[H]不与O2结合
B.有氧呼吸在线粒体中进行,无氧呼吸在细胞质基质中进行
C.有氧呼吸有热能的释放,无氧呼吸没有热能的释放
D.有氧呼吸需要酶催化,无氧呼吸不需要酶催化
(1)(必修1 P93“相关信息”)细胞呼吸过程中产生的[H]是__________的简化表示方法。
(2)(必修1 P94“相关信息”)无氧呼吸过程中,葡萄糖中的能量主要储存在__________中;而氧化分解释放的能量主要以______________的形式散失了。
4.(2022·北京卷,T3)
在北京冬奥会的感召下,一队初学者进行了3个月高山滑雪集训,成绩显著提高,而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度,结果如图。与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内(　　)
A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
考点二　探究酵母菌细胞呼吸的方式
　
1.实验原理
2.实验设计思路——__________实验
3.实验步骤
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。
(2)检测CO2的产生,装置如图所示。
(3)检测酒精的产生。
4.实验现象
(1)甲、乙两装置中石灰水都变浑浊,且装置__________中浑浊程度高且快。
(2)2号试管中溶液由橙色变成灰绿色,1号试管__________。
5.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)酵母菌在有氧条件下产生CO2多且快,在无氧条件下进行细胞呼吸产生__________。
(1)在测试无氧呼吸产物的一般装置中,密封后酵母菌只进行无氧呼吸。(必修1 P90、91“探究·实践”)()
(2)无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖,所以产生CO2速度较慢。(必修1 P90、91“探究·实践”)()
(3)酵母菌在有氧和无氧条件下的细胞呼吸产物都有酒精和CO2。(必修1 P90、91“探究·实践”)()
对比实验中两组都是实验组,两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有__________(填序号)。
①探究酵母菌细胞呼吸的方式;②鲁宾和卡门的同位素标记法实验;③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验;④比较过氧化氢在不同条件下的分解。
“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
(1)实验装置(以萌发的种子为例)。
(2)结果与结论。
实验现象 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或种子已经死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
左移 左移 种子进行有氧呼吸时,底物中除糖类外还含有脂肪
(3)误差校正:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置三。装置三与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余均相同。
提醒　①为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。
②若选用绿色植物作实验材料,测定细胞呼吸速率,需将整个装置进行遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
能力　“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验(考查科学探究)
1.(2023·浙江1月选考,T16)为探究酵母菌的细胞呼吸方式,可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述,正确的是(　　)
A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
B.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
C.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
D.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
2.(2025·重庆质检)某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式,设计了如图所示的实验装置(不考虑其他因素的影响)。下列说法错误的是(　　)
　　　
甲　　　　　　　 　乙
A.甲装置有色液滴不动,乙装置中液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸
B.甲装置有色液滴左移,说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.甲装置有色液滴左移,乙装置有色液滴不动,说明酵母菌只进行有氧呼吸
D.乙装置有色液滴右移,说明酵母菌中一定存在无氧呼吸
教材规定实验中的“显色”归纳
考点三　影响细胞呼吸的因素及应用
　
1.内部因素
2.外部因素
提醒　储存蔬菜和水果与储存种子的条件
①蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。
②种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。
(1)严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。(必修1 P95“思考·讨论”)()
(2)粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(必修1 P95“思考·讨论”)()
(3)慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(必修1 P95“思考·讨论”)()
(4)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,原因是伤口深处氧气缺乏。(必修1 P95“思考·讨论”)()
(5)耕种松土有利于油料种子萌发,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(必修1 P95“思考·讨论”)()
(6)高原训练时运动员骨骼肌所需的能量主要由分解乳酸产生,产生的CO2可由无氧呼吸产生。(必修1 P95“思考·讨论”)()
结合O2浓度影响细胞呼吸的曲线分析。
(1)O2浓度为C时,AB=BC,此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖__________(填“是”或“不是”)一样多,理由是____________________________________________。
(2)在保存蔬菜、水果时,应选择__________点对应的O2浓度,理由是______________________。
(3)低氧环境下,有机物消耗少的原因是___________________________________________。
能力一　影响细胞呼吸因素的分析(考查科学思维)
1.(2023·山东卷,T17改编)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是(　　)
A.甲曲线表示O2吸收量
B.O2浓度为b时,该器官仍进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
2.IRP(铁调节蛋白)基因被敲除后,线粒体的呼吸功能明显减弱,但细胞中的HIF1a和HIF2a两种蛋白的含量明显高于正常细胞,且细胞有氧呼吸的耗氧速率明显降低。对敲除IRP基因的细胞加入PX 478(HIF1a的抑制剂)后,其耗氧速率无明显恢复,加入PT 2385(HIF2a的抑制剂)后,其耗氧速率基本恢复正常。同时测量参与细胞呼吸第一阶段的酶LdhA的表达量结果如图,下列叙述错误的是(　　)
A.LdhA蛋白发挥作用的场所是细胞质基质
B.HIF2a蛋白含量的提高,可能提高了线粒体对氧气的利用率
C.HIF1a蛋白能促进LdhA的合成,HIF2a蛋白对LdhA的合成无明显影响
D.氧气的存在是保证有氧呼吸的第二、三阶段顺利进行的前提
能力二　细胞呼吸原理的应用(考查社会责任)
3.(2023·新课标卷,T2)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、生活经验,并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存,即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理,即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏,即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理,即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植,即栽种作物时做到密度适当,行距、株距合理
⑥间作种植,即同一生长期内,在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施,下列说法合理的是(　　)
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
(1)有氧呼吸和无氧呼吸的共同点是:在酶的催化作用下,分解__________,释放__________。
(2)水分、__________、氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素。自由水与结合水的比值越高,细胞呼吸越__________。
(3)储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、__________等措施延长储藏时间,而种子采取零上低温、__________、低氧等措施延长储存时间。
4.科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化,结果见图1和图2。
图1
　
图2
(1)由图可知,与25 ℃相比,0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低,主要原因是________________________________________;随着果实储存时间的增加,密闭容器内的__________浓度越来越高,抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测__________浓度变化来计算呼吸速率。
(2)某同学拟验证上述实验结果,设计如下方案:
①称取两等份同一品种的蓝莓果实,分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内,然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存,每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠,请给出两条建议,以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。
a.______________________。
b.______________________。
微真题重体悟
　
1.(2022·河北卷,T4)下列关于呼吸作用的叙述,正确的是(　　)
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
2.(2023·山东卷,T4)水淹时,玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。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,延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　)
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
3.(2024·广东卷,T5)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△sqr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△sqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下,WT比△sqr的生长速度快
D.无氧条件下,WT比△sqr产生更多的ATP
4.(2024·安徽卷,T3)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
5.(2023·全国乙卷,T3)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
第8讲　细胞呼吸的原理和应用
微考点·大突破
考点一
教材解读
1.细胞内　有机物的氧化分解　为生物体提供能量　有氧呼吸和无氧呼吸
2.(1)细胞质基质　线粒体基质　大量能量
(2)　(3)①热能　ATP
②逐步
3.(1)细胞质基质　(3)乳酸　基因　酒精和CO2　(4)①酒精　乳酸
②热能
教材基础辨析
　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
教材素材拓展
　提示　内膜上特殊蛋白质利用电子给予的能量将H+泵出,构建H+浓度梯度,H+通过线粒体内膜上的ATP合酶顺浓度梯度进入线粒体基质,推动ATP合成
能力提升
1.C　解析　有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质,第二、三阶段的场所是线粒体,三个阶段均可产生ATP,故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP,A项正确;线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,该阶段氧气和[H]反应生成水,该过程需要酶的催化,B项正确;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,C项错误;线粒体是半自主性细胞器,其中含有少量DNA,可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D项正确。
2.D　解析　由题图可知,电子可不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ,而是直接通过AOX传递给氧气生成水,此过程中大量能量以热能的形式释放,A项正确。线粒体蛋白UCP将H+运至线粒体基质是顺浓度梯度运输,其方式是协助扩散,B项正确。H+通过ATP合酶进入线粒体基质的同时,可催化ATP合成,该过程会消耗一部分能量,使热量散失减少,这种情况会导致开花生热现象变弱,C项正确。UCP能够降低H+在膜两侧的浓度差,减少ATP的形成,结合A项分析可知,题图所示膜结构上AOX和UCP含量提高,则经ATP合酶催化形成的ATP的量减少,D项错误。
3.A　解析　在有氧呼吸的第三阶段,前两阶段产生的[H]与O2结合,无氧呼吸没有O2参与反应,产生的[H]不与O2结合,A项正确;有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行,B项错误;有氧呼吸和无氧呼吸都有热能的释放,C项错误;有氧呼吸和无氧呼吸都需要酶催化,D项错误。
回源教材　提示　(1)还原型辅酶Ⅰ(NADH)　(2)乳酸或酒精　热能
4.B　解析　由题意可知,受训者滑雪时单位时间的摄氧量无明显变化,说明其有氧呼吸强度不变;再分析题图可知,与集训前相比,集训后受训者血浆中乳酸浓度增加,由此可知,与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内消耗的ATP增多,无氧呼吸增强,所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多,B项正确,A、C两项错误。消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸,而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强,故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少,D项错误。
考点二
实验基础
1.溴麝香草酚蓝　灰绿色
2.对比
4.(1)甲　(2)不变色
5.(2)酒精和CO2
教材基础辨析
　(1)×　(2)√　(3)×
教材素材拓展
　提示　①②③
能力提升
1.C　解析　酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的无关变量,A项错误;酵母菌可利用的氧气量是本实验的自变量,B项错误;等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底,释放的能量多,无氧呼吸氧化分解不彻底,大部分能量还储存在酒精中,释放能量少,D项错误。
2.B　解析　甲中有NaOH溶液,该装置中酵母菌产生的CO2全部被NaOH溶液吸收,液滴的移动表示氧气的消耗量,有色液滴不动说明没有氧气的消耗,没有进行有氧呼吸,乙装置中有清水,清水既不吸收气体也不释放气体,若乙装置中液滴右移,说明进行了无氧呼吸,A项正确;只要甲装置中的酵母菌进行有氧呼吸,则其中的O2含量会减少,有色液滴一定左移,因此甲装置有色液滴左移,说明酵母菌进行了有氧呼吸,但不能说明没有进行无氧呼吸,B项错误;若乙装置有色液滴不动,说明其中的酵母菌吸收的氧气体积和产生的二氧化碳体积相等,甲装置有色液滴左移,说明消耗了氧气,即酵母菌只进行有氧呼吸,C项正确;乙装置有色液滴右移,说明酵母菌产生的CO2体积大于消耗的氧气体积,因此一定存在无氧呼吸,D项正确。
考点三
教材解读
1.种类　不同生长发育　较低　不同器官　大于
2.(1)有机物　(2)抑制　无氧呼吸　烂根死亡　(3)抑制　(4)有机物
教材基础辨析
　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
教材素材拓展
　提示　(1)不是　根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出,当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时,二者消耗的葡萄糖之比是1∶3
(2)R　此时总CO2释放量最少,有机物的损耗最少
(3)在低氧条件下,无氧呼吸受到抑制,呼吸强度较弱,有氧呼吸因O2不足,呼吸强度也比较小,故总的CO2释放量少,呼吸强度弱
能力提升
1.C　解析　单位时间内O2吸收量应该随着环境中O2浓度的增加而增加,因此甲曲线表示CO2释放量,乙曲线表示O2吸收量,A项错误。O2浓度为b时,两曲线相交,说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等,而且细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,故此时该器官只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,B项错误。O2浓度为0时,该器官只进行无氧呼吸;O2浓度为a时,该器官同时进行有氧呼吸和无氧呼吸;O2浓度为b时,该器官只进行有氧呼吸,故O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C项正确。O2浓度为a时并非一定最适合保存该器官,因为无氧呼吸会产生酒精,不一定能满足某些生物组织的储存。据题图可知,此时气体交换相对值CO2为0.6,O2为0.3,其中CO2有0.3是有氧呼吸产生、0.3是无氧呼吸产生,按有氧呼吸时C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6,无氧呼吸时C6H12O6∶CO2=1∶2,算得葡萄糖的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。而无氧呼吸消失点时,O2和CO2的相对值为0.7,算得葡萄糖的相对消耗量约为0.117,明显比a点时要低。所以a点时葡萄糖的消耗速率一定不是最小,D项错误。
2.B　解析　LdhA是参与细胞呼吸第一阶段的酶,反应的场所是细胞质基质,A项正确;氧气是在线粒体内膜被利用的,分析题意,IRP(铁调节蛋白)基因被敲除后,线粒体的呼吸功能明显减弱,但细胞中的HIF1a和HIF2a两种蛋白的含量明显高于正常细胞,说明HIF2a蛋白含量的提高不会提高线粒体对氧气的利用率,B项错误;据题图可知,与IRP敲除组相比,IRP敲除+PX 478组LdhA相对表达量降低,而IRP敲除+PT 2385组LdhA相对表达量与IRP敲除组差别不大,说明IRP敲除小鼠的HIF1a蛋白能促进LdhA的表达,HIF2a蛋白对LdhA的合成无明显影响,C项正确;氧气参与有氧呼吸第三阶段,但若氧气不足,在线粒体中进行的第二阶段也会受影响,故氧气的存在是保证有氧呼吸的第二、三阶段顺利进行的前提,D项正确。
3.A　解析　措施②春化处理是为了促进花芽形成,反映了低温与作物开花的关系,措施④光周期处理,反映了昼夜长短与作物开花的关系,A项正确;措施③风干储藏可以减少自由水含量,从而减弱细胞呼吸,降低有机物的消耗,措施⑤合理密植的主要目的是提高光能利用率,促进光合作用,B项错误;措施②春化处理是为了促进花芽形成,措施⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用,C项错误;措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度,措施④光周期处理,目的是促进或抑制植物开花,D项错误。
回源教材　提示　(1)有机物　能量　(2)温度　旺盛
(3)低氧　干燥
4.答案　(1)低温降低了细胞呼吸相关酶的活性　CO2　O2　(2)a.选取的果实成熟度应一致　b.每个温度条件下至少有3组平行重复实验
解析　(1)依题图可知,0.5 ℃条件下蓝莓果实的CO2生成速率较25 ℃条件下低,其原因是低温条件下细胞呼吸相关酶的活性降低,细胞呼吸减弱,果实的CO2生成速率降低。随着果实储存时间的增加,密闭容器中CO2浓度升高;可通过检测CO2生成量或O2消耗量来计算呼吸速率。(2)为使实验结果更可靠,应从无关变量相同且适宜、设置平行重复实验等角度分析,即可选用成熟度相同的蓝莓果实进行实验,也可通过在每个温度条件下增设至少3组的平行重复实验来提高实验结果的可信度。
微真题·重体悟
1.B　解析　能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是二氧化碳,酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳,A项错误;种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解,可为新器官的发育提供原料和能量,B项正确;有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段,场所是线粒体内膜,C项错误;酸性的重铬酸钾与酒精发生化学反应,呈现灰绿色,而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸,不产生酒精,故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色,D项错误。
2.B　解析　玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足,使液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量,为主动运输,逆浓度梯度,液泡中H+浓度高,正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质,A项错误;玉米根部短时间水淹,根部氧气含量少,部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2,检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成,B项正确;无论是产酒精的无氧呼吸还是产乳酸的无氧呼吸,都只在第一阶段释放少量能量,第二阶段无能量释放,C项错误;丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]的量相同,D项错误。
3.D　解析　有氧呼吸的主要场所在线粒体,碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸,A项正确;有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体,线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱,B项正确;与△sqr相比,WT正常线粒体数量更多,有氧条件下,WT能获得更多的能量,生长速度比△sqr快,C项正确;无氧呼吸的场所在细胞质基质,与线粒体无关,所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同,D项错误。
4.D　解析　细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸,需要一系列酶促反应即需要多种酶参与,而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶,因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸,A项错误;由题意可知,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的活性,说明PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变,但仍具有活性,B项错误;由题意可知,ATP/AMP浓度比变化是为了保证细胞中能量的供求平衡,说明其调节属于负反馈调节,C项错误;运动时肌细胞消耗ATP增多,细胞中ATP减少,ADP和AMP会增多,则AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快,细胞中ATP含量增多,从而维持能量供应,D项正确。
5.C　解析　植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放,在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,可推知在时间a之前,植物根细胞只进行无氧呼吸产生乳酸,A项正确;分析题图可知,在无氧条件下,a~b时间内植物根细胞CO2的释放速率逐渐增大,推测该时段内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程,B项正确;无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸,都只在第一阶段释放少量能量,第二阶段无能量释放,故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同,C项错误;酒精跨膜运输方式是自由扩散,该过程不需要消耗ATP,D项正确。(共87张PPT)
第8讲
第二单元　细胞的能量供应和利用
细胞呼吸的原理和应用
课
标
内
容
1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
微考点 大突破
内容
索引
微真题 重体悟
考点一　细胞呼吸方式及过程
考点二　探究酵母菌细胞呼吸的方式
考点三　影响细胞呼吸的因素及应用
考点一　细胞呼吸方式及过程
微考点/大突破
第一部分
1.细胞呼吸
细胞内
有机物的氧化分解
为生物体提供能量
有氧呼吸和无氧呼吸
2.有氧呼吸
(1)过程图解。
细胞质基质
线粒体基质
大量能量
(2)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)：
___________________________________________。
(3)能量的释放与特点。
①释放：葡萄糖氧化分解释放的能量大部分以________形式散失，少部分储存在________中。
②特点：在温和的条件下进行，能量_______释放，彻底氧化分解。
热能
ATP
逐步
3.无氧呼吸
(1)场所：全过程是在____________中进行的。
(2)过程。
细胞质基质
(3)不同生物无氧呼吸产物类型及原因。
乳酸
基因
酒精和CO2
(4)无氧呼吸过程中能量的去路。
①大部分储存在________或________中。
②释放的能量中大部分以________形式散失，少部分储存在ATP中。
(5)无氧呼吸在能量供应中的意义。
①生物在缺氧环境下，可以通过无氧呼吸释放少量能量维持生命活动。
②无氧呼吸产生ATP的速度非常快，可以使肌肉在短暂的剧烈活动期间获得所需能量。
酒精
乳酸
热能
提醒　进行有氧呼吸不一定需要线粒体。真核生物进行有氧呼吸需要线粒体，无线粒体的真核生物或真核细胞只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等；原核生物没有线粒体，但有些原核生物含有与有氧呼吸有关的酶，也可以进行有氧呼吸，如硝化细菌、蓝细菌等。
教材基础辨析
(1)原核细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸。(源自必修1 P92)( )
(2)葡萄糖在线粒体基质中氧化分解产生NADH，并与氧气结合生成水。(必修1 P93“图5-9”)( )
(3)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。
(必修1 P93“图5-9”)( )
×
×
×
(4)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。
(源自必修1 P94)( )
(5)若细胞以葡萄糖为底物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。(必修1 P94“反应式”)( )
(6)人体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。(必修1 P94“相关信息”)( )
×
×
√
教材素材拓展
有氧呼吸的第三阶段：NADH在酶的催化作用下释放电子和H+，电子被镶嵌在内膜上的特殊蛋白质捕获和传递，O2为最终的电子受体,生成H2O。
请据图分析ATP生成的过程是什么
答：_______________________________________________________
________________________________________________________________________________。
内膜上特殊蛋白质利用电子给予的能量将H+泵出，构建H+浓度梯度，H+通过线粒体内膜上的ATP合酶顺浓度梯度进入线粒体基质，推动ATP合成
1.整合有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2.细胞呼吸中各物质的量的比例关系分析(以葡萄糖为底物)
(1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6 O2消耗量=CO2生成量。
(2)无氧呼吸：①C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2 酒精生成量=CO2生成量；②C6H12O6∶乳酸=1∶2。
(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的量：无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
(4)在有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中，若O2吸收量∶CO2释放量=3∶4，说明此条件下有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖量相等。
能力一　细胞呼吸的过程(考查物质和能量观)
1.(2022·全国甲卷，T4)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是(　　)
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.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
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，第二、三阶段的场所是线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP，A项正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B项正确；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，C项错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D项正确。
解析
2.(2025·海南调研)开花生热现象是
指一些植物在开花期通过特定的生
理过程迅速产生并累积大量热能，
使花的温度显著高于环境温度的现
象。这一现象主要通过植物的有氧
呼吸过程实现，特别是在有氧呼吸的第三阶段，电子通过UQ(泛醌，脂溶性化合物)、蛋白复合体传递至氧气生成水时，释放的能量部分以热能的形式释放，尤其是通过交替氧化酶(AOX)途径，如图所示(“e-”表示电子，“→”表示物质运输方向)。下列相关说法错误的是( )
A.由图可知，电子可不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ，而是直接通过AOX传递给氧气生成水，此过程中大量能量以热能的形式释放
B.线粒体蛋白UCP将H+运至线粒体基质的方式是协助扩散
C.H+经ATP合酶运回线粒体基质的同时，可催化ADP和Pi形成ATP,这种情况会导致开花生热现象变弱
D.图示膜结构上AOX和UCP含量提高，则经ATP合酶催化形成的ATP的量增多
由题图可知，电子可不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ，而是直接通过AOX传递给氧气生成水，此过程中大量能量以热能的形式释放，A项正确。线粒体蛋白UCP将H+运至线粒体基质是顺浓度梯度运输,其方式是协助扩散，B项正确。H+通过ATP合酶进入线粒体基质的同时，可催化ATP合成，该过程会消耗一部分能量，使热量散失减少，这种情况会导致开花生热现象变弱，C项正确。UCP能够降低H+在膜两侧的浓度差，减少ATP的形成，结合A项分析可知,题图所示膜结构上AOX和UCP含量提高，则经ATP合酶催化形成的ATP的量减少，D项错误。
解析
能力二　有氧呼吸和无氧呼吸的过程辨析(考查科学思维)
3.(2023·浙江6月选考，T11)小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确的是
(　　)
A.有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合
B.有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行
C.有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放
D.有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化
在有氧呼吸的第三阶段，前两阶段产生的[H]与O2结合，无氧呼吸没有O2参与反应，产生的[H]不与O2结合，A项正确；有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行，B项错误；有氧呼吸和无氧呼吸都有热能的释放，C项错误；有氧呼吸和无氧呼吸都需要酶催化，D项错误。
解析
(1)(必修1 P93“相关信息”)细胞呼吸过程中产生的[H]是______________________的简化表示方法。
(2)(必修1 P94“相关信息”)无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在____________中；而氧化分解释放的能量主要以______的形式散失了。
还原型辅酶Ⅰ(NADH)
乳酸或酒精
热能
4.(2022·北京卷，T3)在北京冬奥会的感召下，一队初学者进行了3个月高山滑雪集训，成绩显著提高，而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中乳酸浓度，结果如图。与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内(　　)
A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
由题意可知，受训者滑雪时单位时间的摄氧量无明显变化，说明其有氧呼吸强度不变；再分析题图可知，与集训前相比，集训后受训者血浆中乳酸浓度增加，由此可知，与集训前相比，滑雪过程中受训者在单位时间内消耗的ATP增多，无氧呼吸增强，所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多，B项正确，A、C两项错误。消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸，而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强，故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少，D项错误。
解析
考点二　探究酵母菌细胞呼吸的方式
微考点/大突破
第一部分
1.实验原理
溴麝香草酚蓝
灰绿色
2.实验设计思路——________实验
对比
3.实验步骤
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。
(2)检测CO2的产生，装置如图所示。
(3)检测酒精的产生。
4.实验现象
(1)甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，且装置________中浑浊程度高且快。
(2)2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管________。
5.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)酵母菌在有氧条件下产生CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生____________。
甲
不变色
酒精和CO2
教材基础辨析
(1)在测试无氧呼吸产物的一般装置中，密封后酵母菌只进行无氧呼吸。(必修1 P90、91“探究·实践”)( )
(2)无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖，所以产生CO2速度较
慢。(必修1 P90、91“探究·实践”)( )
(3)酵母菌在有氧和无氧条件下的细胞呼吸产物都有酒精和CO2。(必修1 P90、91“探究·实践”)( )
×
√
×
教材素材拓展
对比实验中两组都是实验组，两组之间相互对照。教材中对比实验的实例有________(填序号)。
①探究酵母菌细胞呼吸的方式；②鲁宾和卡门的同位素标记法实验;③赫尔希和蔡斯采用放射性同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验；④比较过氧化氢在不同条件下的分解。
①②③
“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
(1)实验装置(以萌发的种子为例)。
(2)结果与结论。
实验现象 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或种子已经死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂肪
(3)误差校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。
提醒　①为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。
②若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
能力　“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验(考查科学探究)
1.(2023·浙江1月选考，T16)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　)
A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
B.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
C.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
D.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的无关变量，A项错误；酵母菌可利用的氧气量是本实验的自变量，B项错误；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放的能量多，无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量少，D项错误。
解析
2.(2025·重庆质检)某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图所示的实验装置(不考虑其他因素的影响)。下列说法错误的是( )
A.甲装置有色液滴不动，乙装置中液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸
B.甲装置有色液滴左移，说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.甲装置有色液滴左移，乙装置有色液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸
D.乙装置有色液滴右移，说明酵母菌中一定存在无氧呼吸
甲中有NaOH溶液，该装置中酵母菌产生的CO2全部被NaOH溶液吸收，液滴的移动表示氧气的消耗量，有色液滴不动说明没有氧气的消耗，没有进行有氧呼吸，乙装置中有清水，清水既不吸收气体也不释放气体，若乙装置中液滴右移，说明进行了无氧呼吸,
A项正确；只要甲装置中的酵母菌进行有氧呼吸，则其中的O2含量会减少，有色液滴一定左移，因此甲装置有色液滴左移，说明
解析
酵母菌进行了有氧呼吸，但不能说明没有进行无氧呼吸，B项错误；若乙装置有色液滴不动，说明其中的酵母菌吸收的氧气体积和产生的二氧化碳体积相等，甲装置有色液滴左移，说明消耗了氧气，即酵母菌只进行有氧呼吸，C项正确；乙装置有色液滴右移，说明酵母菌产生的CO2体积大于消耗的氧气体积，因此一定存在无氧呼吸，D项正确。
解析
教材规定实验中的“显色”归纳
考点三　影响细胞呼吸的因素及应用
微考点/大突破
第一部分
1.内部因素
种类
不同生长发育
较低
不同
器官
大于
2.外部因素
有机物
抑制
无氧呼吸
烂根死亡
抑
制
有机物
提醒　储存蔬菜和水果与储存种子的条件
①蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。
②种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。
教材基础辨析
(1)严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
(2)粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
(3)慢跑时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
×
×
×
(4)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
(5)耕种松土有利于油料种子萌发，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
(6)高原训练时运动员骨骼肌所需的能量主要由分解乳酸产生，产生的CO2可由无氧呼吸产生。(必修1 P95“思考·讨论”)( )
√
√
×
教材素材拓展
结合O2浓度影响细胞呼吸的曲线分析。
(1)O2浓度为C时，AB=BC，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖________(填“是”或“不是”)一样多，理由是______________________
______________________________________________________________________________________。
(2)在保存蔬菜、水果时，应选择________点对应的O2浓度，理由是_________________________________________。
(3)低氧环境下，有机物消耗少的原因是_________________________
___________________________________________________________________________________________。
不是
根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出，当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时,二者消耗的葡萄糖之比是1∶3
R
此时总CO2释放量最少，有机物的损耗最少
在低氧条件下，无氧呼吸受到抑制，呼吸强度较弱，有氧呼吸因O2不足，呼吸强度也比较小，故总的CO2释放量少，呼吸强度弱
能力一　影响细胞呼吸因素的分析(考查科学思维)
1.(2023·山东卷，T17改编)某种植株的
非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间
内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所
示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡
萄糖，下列说法正确的是( )
A.甲曲线表示O2吸收量
B.O2浓度为b时，该器官仍进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官，该浓度下葡萄糖消耗速率最小
单位时间内O2吸收量应该随着环境中O2浓度的增加而增加，因此甲曲线表示CO2释放量，乙曲线表示O2吸收量，A项错误。O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时O2的吸收量和CO2的释放量相等，而且细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时该器官只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B项错误。O2浓度为0时，该器官只进行无氧呼吸；O2浓度为a时，该器官同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度为b时，该器官只进行有氧呼吸，故O2浓度由0到b的过程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C项正确。O2浓度
解析
为a时并非一定最适合保存该器官，因为无氧呼吸会产生酒精，不一定能满足某些生物组织的储存。据题图可知，此时气体交换相对值CO2为0.6，O2为0.3，其中CO2有0.3是有氧呼吸产生、0.3是无氧呼吸产生，按有氧呼吸时C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6，无氧呼吸时C6H12O6∶CO2=1∶2，算得葡萄糖的相对消耗量为0.05+0.15=0.2。而无氧呼吸消失点时，O2和CO2的相对值为0.7，算得葡萄糖的相对消耗量约为0.117，明显比a点时要低。所以a点时葡萄糖的消耗速率一定不是最小，D项错误。
解析
2.IRP(铁调节蛋白)基因被敲除后，
线粒体的呼吸功能明显减弱，但细
胞中的HIF1a和HIF2a两种蛋白的含
量明显高于正常细胞，且细胞有氧
呼吸的耗氧速率明显降低。对敲除IRP基因的细胞加入PX-478(HIF1a的抑制剂)后，其耗氧速率无明显恢复，加入PT-2385(HIF2a的抑制剂)后，其耗氧速率基本恢复正常。同时测量参与细胞呼吸第一阶段的酶LdhA的表达量结果如图，下列叙述错误的是(　　)
A.LdhA蛋白发挥作用的场所是细胞质基质
B.HIF2a蛋白含量的提高，可能提高了线粒体对氧气的利用率
C.HIF1a蛋白能促进LdhA的合成，HIF2a蛋白对LdhA的合成无明显影响
D.氧气的存在是保证有氧呼吸的第二、三阶段顺利进行的前提
LdhA是参与细胞呼吸第一阶段的酶，反应的场所是细胞质基质，A项正确；氧气是在线粒体内膜被利用的，分析题意，IRP(铁调节蛋白)基因被敲除后，线粒体的呼吸功能明显减弱，但细胞中的HIF1a和HIF2a两种蛋白的含量明显高于正常细胞，说明HIF2a蛋白含量的提高不会提高线粒体对氧气的利用率，B项错误；据题图可知，与IRP敲除组相比，IRP敲除+PX-478组LdhA相对表达量降低，而IRP敲除+PT-2385组LdhA相对表达量与IRP敲除组差别不
解析
大，说明IRP敲除小鼠的HIF1a蛋白能促进LdhA的表达，HIF2a蛋白对LdhA的合成无明显影响，C项正确；氧气参与有氧呼吸第三阶段，但若氧气不足，在线粒体中进行的第二阶段也会受影响，故氧气的存在是保证有氧呼吸的第二、三阶段顺利进行的前提，D项正确。
解析
能力二　细胞呼吸原理的应用(考查社会责任)
3.(2023·新课标卷，T2)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理
⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施，下列说法合理的是(　　)
A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，措施④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A项正确；措施③风干储藏可以减少自由水含量，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，措施⑤合理密植的主要目的是提高光能利用率，促进光合作用，B项错误；措施②春化处理是为了促进花芽形成，措施⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C项错误；措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，措施④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，D项错误。
解析
(1)有氧呼吸和无氧呼吸的共同点是：在酶的催化作用下，分解________，释放________。
(2)水分、________、氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素。自由水与结合水的比值越高，细胞呼吸越________。
(3)储藏蔬菜、水果时采取零上低温、一定湿度、__________等措施延长储藏时间，而种子采取零上低温、________、低氧等措施延长储存时间。
有机物
能量
温度
旺盛
低氧
干燥
4.科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。
(1)由图可知，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是_________________________________；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的_______浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测______浓度变化来计算呼吸速率。
(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
低温降低了细胞呼吸相关酶的活性
CO2
O2
②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。
a.____________________________________________________。
b.____________________________________________________。
选取的果实成熟度应一致
每个温度条件下至少有3组平行重复实验
(1)依题图可知，0.5 ℃条件下蓝莓果实的CO2生成速率较25 ℃条件下低，其原因是低温条件下细胞呼吸相关酶的活性降低，细胞呼吸减弱，果实的CO2生成速率降低。随着果实储存时间的增加，密闭容器中CO2浓度升高；可通过检测CO2生成量或O2消耗量来计算呼吸速率。(2)为使实验结果更可靠，应从无关变量相同且适宜、设置平行重复实验等角度分析，即可选用成熟度相同的蓝莓果实进行实验，也可通过在每个温度条件下增设至少3组的平行重复实验来提高实验结果的可信度。
解析
微真题/重体悟
第二部分
1.(2022·河北卷，T4)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的气体
B.种子萌发时需要有氧呼吸为新器官的发育提供原料和能量
C.有机物彻底分解、产生大量ATP的过程发生在线粒体基质中
D.通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的成分是二氧化碳，酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳，A项错误；种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解，可为新器官的发育提供原料和能量，B项正确；有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，C项错误；酸性的重铬酸钾与酒精发生化学反应，呈现灰绿色，而通气培养时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，故酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色，D项错误。
解析
2.(2023·山东卷，T4)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。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，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　)
A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质
B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成
C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足
D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒
玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H+转运减缓，引起细胞质基质内H+积累，说明细胞质基质内H+转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H+浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A项错误；玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判
解析
断是否有酒精生成，B项正确；无论是产酒精的无氧呼吸还是产乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，C项错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]的量相同，D项错误。
解析
3.(2024·广东卷，T5)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△sqr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△sqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快
D.无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATP
有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A项正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B项正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快，C项正确；无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D项错误。
解析
4.(2024·安徽卷，T3)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
细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应即需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A项错误；由题意可知，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的活性，说明PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变，但仍具有活性，B项错误；由题意可知，ATP/AMP浓度
解析
比变化是为了保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C项错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP减少,
ADP和AMP会增多，则AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，细胞中ATP含量增多，从而维持能量供应，D项正确。
解析
5.(2023·全国乙卷，T3)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
植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有二氧化碳释放，在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，可推知在时间a之前，植物根细胞只进行无氧呼吸产生乳酸，A项正确；分析题图可知，在无氧条件下，a~b时间内植物根细胞CO2的释放速率逐渐增大，推测该时段内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程，B项正确；无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一
解析
阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C项错误；酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D项正确。
解析课时微练(八)　细胞呼吸的原理和应用
　
一、选择题:本题共10小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的
1.酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也称为发酵。下列相关叙述正确的是(　　)
A.两种细胞中的[H]均会出现积累现象
B.酒精和乳酸可由同一种物质转化而来
C.产生酸味和酒味的第二阶段生成ATP
D.两种细胞的线粒体中均可能产生CO2
2.(2025·咸阳模拟)辅酶Ⅰ(NAD+)全称烟酸胺腺嘌呤二核苷酸,在细胞呼吸和代谢过程中扮演着重要角色。辅酶Ⅰ在细胞质基质中合成,因其带有电荷,无法通过自由扩散的方式通过线粒体内膜,只能借助线粒体内膜上的MCART1蛋白转运NAD+进入线粒体。下列叙述正确的是(　　)
A.NAD+能参与无氧呼吸并转化为NADH
B.NAD+在线粒体内膜上转化为NADH
C.MCART1蛋白异常导致细胞无法产生ATP
D.MCART1基因在所有生物的细胞中特异性表达
3.(2025·重庆模拟)在剧烈运动的过程中,当肌肉细胞有氧呼吸产生NADH的速度超过其再形成NAD+的速度时,丙酮酸转变为乳酸使NAD+再生,以保证葡萄糖到丙酮酸能够继续产生ATP,乳酸由血液进入肝细胞内转变为葡萄糖,该过程称为可立氏循环。下列叙述正确的是(　　)
A.有氧呼吸过程中,NADH在细胞质基质中产生,线粒体中被消耗
B.丙酮酸被还原为乳酸的过程中,产生NAD+和少量ATP
C.肌细胞产生的乳酸进入血浆后使血浆pH呈酸性
D.机体进行可立氏循环时,肌细胞消耗的氧气与产生的二氧化碳体积相等
4.(2025·海安模拟)如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量及氧气消耗速率的关系,下列相关叙述正确的是(　　)
A.有氧呼吸时,葡萄糖在线粒体内氧化分解释放的能量大部分以热能形式散失
B.氧气消耗和乳酸产生的场所均为细胞质基质
C.b运动强度时,肌肉细胞O2的消耗量等于CO2的产生量
D.c运动强度下的有氧呼吸速率较b运动强度时低
5.(2021·湖北卷,T10)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应,逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是(　　)
A.常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏
B.密封条件下,梨呼吸作用导致O2减少,CO2增多,利于保鲜
C.冷藏时,梨细胞的自由水增多,导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐变减缓
6.(2025·惠州模拟)如图甲为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线,如图乙为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。据图分析,不能得出的结论是(　　)
A.图乙两条曲线相交时,有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B.与休眠种子相比,萌发种子胚细胞中自由水/结合水的值较大
C.A点(曲线最低点)后,光照下萌发种子中合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体
D.与休眠种子相比,萌发种子胚细胞内RNA种类较多
7.(2025·哈尔滨联考)研究发现多种癌细胞高表达MCT1、MCT4载体,连接以糖酵解(葡萄糖分解为丙酮酸)为主要产能方式和以线粒体氧化(有氧呼吸第二阶段:TCA循环即三羧酸循环)为主要产能方式的两种癌细胞,形成协同代谢,促进肿瘤自身的发生与发展,如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
以糖酵解为主要产能方式的癌细胞(A型)　
以线粒体氧化为主要产能方式的癌细胞(B型)
A.糖酵解、TCA循环过程都能产生ATP和[H]
B.TCA过程消耗的O2量等于产生的CO2量
C.理论上A型癌细胞可为B型癌细胞增殖过程提供原材料
D.MCT1、MCT4共转运乳酸和H+能调节胞内pH和代谢平衡
8.化学渗透假说是指在有氧呼吸第三阶段,线粒体内膜上会发生电子传递,形成了跨线粒体内膜的电势差和质子(氢离子)梯度差,驱动ATP的合成。为了证明质子梯度差的产生和NADH的氧化有关,科学家做了如下实验:从细胞中分离得到完整的线粒体,将其悬浮于不含O2的培养液中并加入NADH,密封后溶液外接pH电极(如图1),测定其溶液的氢离子浓度变化情况(如图2),已知线粒体外膜可自由渗透质子。下列叙述错误的是(　　)
A.实验用的完整线粒体可以从酵母菌、霉菌等真核细胞中获取
B.根据实验结果可推测,加入氧后,线粒体基质中的质子浓度低于内外膜间隙
C.上述过程建立在生物膜具有选择透过性和流动性的基础上
D.参加有氧呼吸第三阶段的酶通过膜融合的方式进入线粒体基质
9.(2025·九江调研)通过对氧气感应机制的研究发现,当人体细胞处于氧气不足的状态时,会合成肽链HIFα,其可与肽链HIFβ组装为蛋白质HIF1,HIF1诱导肾脏产生促红细胞生成素(EPO),EPO促进人体产生更多新生血管和红细胞,以携带更多的氧气供应组织细胞;当氧气充足时,部分HIF1被降解,EPO含量降低。下列相关叙述错误的是(　　)
A.氧气在线粒体内膜中与NADH结合生成水,并释放大量能量
B.剧烈运动时,人体细胞的氧气感应机制可促进EPO的产生
C.慢性肾衰竭患者通常EPO减少,严重贫血
D.EPO可促进骨髓中红细胞持续分裂和分化
10.敲除铁调节蛋白(IRP)基因会明显减弱线粒体的功能,在敲除基因IRP的小鼠中HIF1a和HIF2a两种蛋白的含量明显高于野生型。为探究这两种蛋白的作用,科学家测量了野生型和敲除基因IRP小鼠线粒体的耗氧速率,结果如图甲所示;测量LdhA(呼吸作用第一阶段的一种酶)的表达量,结果如图乙所示。已知PX 478和PT 2385分别为HIF1a和HIF2a的抑制剂。下列说法正确的是(　　)
A.LdhA在线粒体基质中发挥作用
B.HIF1a蛋白和HIF2a蛋白含量的提高均抑制了有氧呼吸第三阶段
C.HIF1a蛋白和HIF2a蛋白对LdhA的表达起到相反的作用
D.无法确定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之间的功能关系
二、非选择题
11.(2021·重庆卷,T21)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累,由此引发多种疾病。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。据图回答下列问题:
(1)呼吸链受损会导致_______(填“有氧”或“无氧”)呼吸异常,代谢物X是_________。
(2)过程⑤中酶B的名称为_________,使用它的原因是__________________________________________。
(3)过程④将代谢物X消耗,对内环境稳态的作用和意义是________________________________________。
12.(科学探究)运动一定时间之后,机体表现出运动耐力下降的现象。研究者进行实验探究上述现象的机制。
(1)高强度运动初期时,氧气与[H]在________________(填场所)结合生成水,并释放大量能量,此过程称为氧化磷酸化,持续高强度运动消耗大量氧气,使肌细胞处于低氧环境。
(2)研究表明P酶通过提高氧化磷酸化强度进而提升运动耐力。AR蛋白可将乳酸转移至P酶特定氨基酸位点(乳酰化修饰)。研究者用小鼠进行持续高强度运动模拟实验,检测肌细胞中相关指标,结果如表:
检测指标 运动0 min 运动30 min
P酶相对活性(%) 100 35
P酶乳酰化水平(%) 9 70
①据表中数据推测持续高强度运动诱发_____________________________________,减弱骨骼肌氧化磷酸化强度,使运动耐力下降。
②敲除小鼠AR基因,进行持续高强度运动模拟实验,发现P酶活性始终高于野生型。
③研究者用小鼠肌细胞进行如图1中实验,推测:AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰,依据是__________________________________________。
(3)H蛋白是细胞中的氧含量感应蛋白,可感应氧气含量变化从而调控AR蛋白降解。研究者进行图2中实验并检测AR蛋白、H蛋白含量。由结果可知,持续高强度运动导致AR蛋白含量升高的原因是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降,___________________________________,AR蛋白含量升高。
(4)上述研究揭示了持续高强度运动后运动耐力降低与AR蛋白、P酶、氧化磷酸化的关系。有研究表明氧化磷酸化过程会有活性氧产生,超过一定水平后诱发细胞凋亡。有人认为AR蛋白表达量较低的人运动耐力强,适宜做长时间持续高强度运动。结合本研究评价该观点是否合理,并说明理由:____________________________________________________________________。
课时微练(八)　细胞呼吸的原理和应用
1.B　解析　无氧呼吸产生的[H]可与丙酮酸反应生成相应产物,如酵母菌中的[H]与丙酮酸反应生成酒精和二氧化碳、乳酸菌中的[H]与丙酮酸反应生成乳酸,A项错误、B项正确;无氧呼吸只在第一阶段生成ATP,第二阶段不生成ATP,C项错误;乳酸菌是原核生物,没有线粒体,D项错误。
易错警示　有氧呼吸与无氧呼吸过程中的四个提醒
(1)无氧呼吸只在第一阶段产生ATP,第二阶段不产生ATP。
(2)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸,无氧呼吸产物是乳酸,无CO2。
(3)部分原核生物无线粒体,也能进行有氧呼吸,如需氧细菌。无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸,如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(4)以脂肪为呼吸底物进行有氧呼吸时消耗O2的量≠产生CO2的量。脂肪与葡萄糖相比,含H量高,含O量低,因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。
2.A　解析　有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同,都是在细胞质基质中将葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH,即NAD+能参与无氧呼吸并转化为NADH,A项正确;NAD+在细胞质基质和线粒体基质中转化为NADH,B项错误;MCART1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项错误;线粒体内膜上的MCART1蛋白能转运NAD+进入线粒体,所以MCART1基因在真核生物细胞中普遍表达,D项错误。
3.D　解析　有氧呼吸第一和第二阶段都可产生NADH,因此NADH的产生部位有细胞质基质和线粒体基质,A项错误;无氧呼吸只在第一阶段产生少量的ATP,丙酮酸还原为乳酸的过程中不再生成ATP,B项错误;血浆中含有缓冲物质,可维持pH为7.35~7.45,乳酸进入血浆后不会使血浆呈酸性,C项错误;动物细胞无氧呼吸不产生二氧化碳,而有氧呼吸消耗的氧气与产生的二氧化碳相等,因此肌细胞消耗氧气与产生二氧化碳的体积相等,D项正确。
4.C　解析　葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸和[H],葡萄糖不进入线粒体,A项错误;氧气消耗的场所是线粒体内膜,乳酸产生的场所是细胞质基质,B项错误;b运动强度时,有氧呼吸和无氧呼吸同时存在,无氧呼吸既不吸收O2也不释放CO2,因此肌肉细胞O2的消耗量等于CO2的产生量,C项正确;c运动强度下的氧气消耗速率大于b运动强度下的氧气消耗速率,故c运动强度下的有氧呼吸速率较b运动强度时高,D项错误。
5.C　解析　常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,有机物消耗快,不耐贮藏,A项正确;密封条件下,梨通过呼吸作用消耗O2,导致O2减少,CO2增多,有利于保鲜,B项正确;冷藏时,温度降低,呼吸酶的活性减弱,导致各种代谢活动减缓,且部分自由水转化为结合水,自由水含量减少,C项错误;低温可抑制梨中酚氧化酶的活性,使其催化反应的速率减慢,果肉褐变减缓,D项正确。
6.A　解析　题图乙两条曲线相交时,CO2释放量与O2吸收量相等,此时细胞只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,A项符合题意;与休眠种子相比,萌发种子的细胞代谢旺盛,代谢旺盛的细胞中自由水/结合水的值较大,B项不符合题意;A点后,种子的干重开始增加,说明萌发的种子进行了光合作用,故A点后,光照下萌发种子中合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体,C项不符合题意;与休眠种子相比,萌发种子胚细胞生命活动旺盛,需要相关蛋白质参与,细胞内RNA种类会增多,D项不符合题意。
7.B　解析　糖酵解、TCA循环分别属于有氧呼吸第一、二阶段,均有ATP和[H]生成,A项正确;TCA循环过程属于有氧呼吸第二阶段,有CO2产生,没有O2消耗,B项错误;A型癌细胞呼吸产生的产物可以作为合成其他物质的原材料,可为B型癌细胞增殖过程提供原材料,C项正确;MCT1、MCT4共转运乳酸和H+能调节胞内pH和代谢平衡,D项正确。
8.D　解析　酵母菌为真核生物,代谢类型为兼性厌氧性,霉菌为真核生物,代谢类型为需氧型,两种生物均含线粒体,A项正确。实验装置中pH电极连接在溶液中,线粒体外膜可自由渗透质子,所以pH电极的测量值只能反映线粒体内外膜间隙氢离子浓度,无法比较线粒体基质中的氢离子浓度与内外膜间隙氢离子浓度的大小;加入氧后,溶液中氢离子浓度立即上升,是因为NADH在有氧条件下氧化产生电子,线粒体内膜上发生电子传递,形成了跨线粒体内膜的电势差和质子(氢离子)梯度差,随后缓慢下降,推测出线粒体基质中的质子浓度低于内外膜间隙,导致H+顺浓度梯度内流驱动ATP的合成,B项正确。上述过程中H+跨内膜运输需要转运蛋白参与,具有特异性,体现细胞膜具有选择透过性,电子传递过程中各种起电子传递作用的蛋白质分子的移动体现了细胞膜的流动性,C项正确。线粒体是半自主细胞器,有氧呼吸第三阶段的酶在线粒体内的DNA调控下,由线粒体内的核糖体合成,D项错误。
9.D　解析　在有氧呼吸的第三阶段,氧气与NADH结合生成水,并释放大量能量,场所是线粒体内膜,A项正确;人体在剧烈运动时,组织细胞处于氧气不足的状态,细胞中的氧气感应机制可促进EPO的产生,B项正确;根据题干信息“HIF1诱导肾脏产生促红细胞生成素(EPO),EPO促进人体产生更多新生血管和红细胞”可知,慢性肾衰竭患者通常会因EPO减少而严重贫血,C项正确;据题干信息“EPO促进人体产生更多新生血管和红细胞,以携带更多的氧气供应组织细胞”推测,EPO可促进骨髓中造血干细胞的分裂和分化,D项错误。
10.D　解析　LdhA是呼吸作用第一阶段的一种酶,细胞呼吸第一阶段的场所是细胞质基质,因此LdhA在细胞质基质中发挥作用,A项错误;PX 478和PT 2385分别为HIF1a和HIF2a的抑制剂,题图甲显示,敲除基因IRP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敲除组小鼠的耗氧速率无明显差异,可知HIF2a蛋白含量的提高抑制了小鼠的耗氧速率,氧气参与有氧呼吸第三阶段,因此HIF2a蛋白含量的提高抑制了小鼠的有氧呼吸第三阶段,B项错误;分析题图乙,比较野生型组和IRP敲除组结果,IRP敲除组LdhA相对含量高于野生型组,说明IRP抑制LdhA的合成,IRP敲除+PX 478组含量高于野生型组低于IRP敲除组,说明HIF1a促进LdhA的合成,IRP敲除+PT 2385组含量和IRP敲除组基本相同,说明HIF2a对LdhA的合成无影响,C项错误;通过PX 478和PT 2385分别抑制HIF1a和HIF2a的功能,可知HIF1a和HIF2a的作用,但该题无法确定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之间的功能关系,D项正确。
11.答案　(1)有氧　乳酸(C3H6O3)　(2)过氧化氢酶　催化过氧化氢的分解,避免过氧化氢对细胞的毒害　(3)避免代谢产物的积累,维持细胞内的pH;是机体进行正常生命活动的条件
解析　(1)有氧呼吸第二阶段和第三阶段的场所分别是线粒体基质和线粒体内膜,线粒体呼吸链受损会导致有氧呼吸异常。由题图可知,代谢物X是人体细胞无氧呼吸的产物乳酸。(2)H2O2在酶B的作用下分解为O2和H2O,推断酶B为过氧化氢酶,该酶可催化过氧化氢分解,避免过氧化氢积累对细胞产生毒害作用。(3)过程④将乳酸消耗,避免乳酸的积累,以维持细胞内的pH,有利于机体生命活动的正常进行。
12.答案　(1)线粒体内膜
(2)①P酶乳酰化修饰使其活性降低　③四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化,P酶活性最低,第Ⅳ组(氨基酸替换)实验结果与Ⅰ、Ⅲ组相近
(3)H蛋白感应(氧气浓度下降)并减弱对AR蛋白的降解作用
(4)合理,持续高强度运动时,AR蛋白表达量低,抑制P酶活性能力较弱,可促进肌细胞氧化磷酸化反应,可以提高运动耐力(或不合理,持续高强度运动时,AR蛋白表达量低,抑制P酶活性能力较弱,导致活性氧积累,易诱发肌细胞凋亡,因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞)
解析　(1)氧气与[H]结合生成水发生在线粒体内膜。(2)①分析题表中数据,持续高强度运动30 min后,P酶乳酰化水平升高,P酶相对活性下降,说明持续高强度运动诱发P酶乳酰化修饰使其活性降低,减弱骨骼肌氧化磷酸化强度,使运动耐力下降。③分析题图1实验结果,四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化,P酶活性最低,第Ⅳ组(氨基酸替换)实验结果与Ⅰ、Ⅲ组相近,推测AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰,使P酶活性下降。(3)由结果可知,干扰H基因的表达使H蛋白无法表达,AR蛋白增多,而氧气含量变化可调控AR蛋白降解,可推测是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降,H蛋白感应(氧气浓度下降)并减弱对AR蛋白的降解作用,AR蛋白含量升高。(4)此观点我们可辩证的看待,从两方面进行分析:合理,持续高强度运动时,AR蛋白表达量低,抑制P酶活性能力较弱,可促进肌细胞氧化磷酸化反应,可以提高运动耐力。不合理,持续高强度运动时,AR蛋白表达量低,抑制P酶活性能力较弱,导致活性氧积累,易诱发肌细胞凋亡,因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞。(共38张PPT)
课时微练（八）
细胞呼吸的原理和应用
一、选择题：本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1.酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也称为发酵。下列相关叙述正确的是( )
A.两种细胞中的[H]均会出现积累现象
B.酒精和乳酸可由同一种物质转化而来
C.产生酸味和酒味的第二阶段生成ATP
D.两种细胞的线粒体中均可能产生CO2
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无氧呼吸产生的[H]可与丙酮酸反应生成相应产物，如酵母菌中的[H]与丙酮酸反应生成酒精和二氧化碳、乳酸菌中的[H]与丙酮酸反应生成乳酸，A项错误、B项正确；无氧呼吸只在第一阶段生成ATP，第二阶段不生成ATP，C项错误；乳酸菌是原核生物，没有线粒体，D项错误。
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有氧呼吸与无氧呼吸过程中的四个提醒
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(1)无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP。
(2)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸，无氧呼吸产物是乳酸，无CO2。
(3)部分原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸，如需氧细菌。无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(4)以脂肪为呼吸底物进行有氧呼吸时消耗O2的量≠产生CO2的量。脂肪与葡萄糖相比，含H量高，含O量低，因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。
2.(2025·咸阳模拟)辅酶Ⅰ(NAD+)全称烟酸胺腺嘌呤二核苷酸，在细胞呼吸和代谢过程中扮演着重要角色。辅酶Ⅰ在细胞质基质中合成，因其带有电荷，无法通过自由扩散的方式通过线粒体内膜，只能借助线粒体内膜上的MCART1蛋白转运NAD+进入线粒体。下列叙述正确的是( )
A.NAD+能参与无氧呼吸并转化为NADH
B.NAD+在线粒体内膜上转化为NADH
C.MCART1蛋白异常导致细胞无法产生ATP
D.MCART1基因在所有生物的细胞中特异性表达
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有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，都是在细胞质基质中将葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，即NAD+能参与无氧呼吸并转化为NADH，A项正确；NAD+在细胞质基质和线粒体基质中转化为NADH，B项错误；MCART1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项错误；线粒体内膜上的MCART1蛋白能转运NAD+进入线粒体，所以MCART1基因在真核生物细胞中普遍表达，D项错误。
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3.(2025·重庆模拟)在剧烈运动的过程中，当肌肉细胞有氧呼吸产生NADH的速度超过其再形成NAD+的速度时，丙酮酸转变为乳酸使NAD+再生，以保证葡萄糖到丙酮酸能够继续产生ATP，乳酸由血液进入肝细胞内转变为葡萄糖，该过程称为可立氏循环。下列叙述正确的是( )
A.有氧呼吸过程中，NADH在细胞质基质中产生，线粒体中被消耗
B.丙酮酸被还原为乳酸的过程中，产生NAD+和少量ATP
C.肌细胞产生的乳酸进入血浆后使血浆pH呈酸性
D.机体进行可立氏循环时，肌细胞消耗的氧气与产生的二氧化碳体积相等
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有氧呼吸第一和第二阶段都可产生NADH，因此NADH的产生部位有细胞质基质和线粒体基质，A项错误；无氧呼吸只在第一阶段产生少量的ATP，丙酮酸还原为乳酸的过程中不再生成ATP，B项错误；血浆中含有缓冲物质，可维持pH为7.35~7.45，乳酸进入血浆后不会使血浆呈酸性，C项错误；动物细胞无氧呼吸不产生二氧化碳，而有氧呼吸消耗的氧气与产生的二氧化碳相等，因此肌细胞消耗氧气与产生二氧化碳的体积相等，D项正确。
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4.(2025·海安模拟)如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量及氧气消耗速率的关系，下列相关叙述正确的是( )
A.有氧呼吸时，葡萄糖在线粒体内氧化分
解释放的能量大部分以热能形式散失
B.氧气消耗和乳酸产生的场所均为细胞质
基质
C.b运动强度时，肌肉细胞O2的消耗量等于CO2的产生量
D.c运动强度下的有氧呼吸速率较b运动强度时低
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葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸和[H]，葡萄糖不进入线粒体，A项错误；氧气消耗的场所是线粒体内膜，乳酸产生的场所是细胞质基质，B项错误；b运动强度时，有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，无氧呼吸既不吸收O2也不释放CO2，因此肌肉细胞O2的消耗量等于CO2的产生量，C项正确；c运动强度下的氧气消耗速率大于b运动强度下的氧气消耗速率，故c运动强度下的有氧呼吸速率较b运动强度时高，D项错误。
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5.(2021·湖北卷，T10)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化反应，逐渐褐变。密封条件下4 ℃冷藏能延长梨的贮藏期。下列叙述错误的是( )
A.常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐贮藏
B.密封条件下，梨呼吸作用导致O2减少，CO2增多，利于保鲜
C.冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓
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常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，有机物消耗快，不耐贮藏，A项正确；密封条件下，梨通过呼吸作用消耗O2，导致O2减少，CO2增多，有利于保鲜，B项正确；冷藏时，温度降低，呼吸酶的活性减弱，导致各种代谢活动减缓，且部分自由水转化为结合水，自由水含量减少，C项错误；低温可抑制梨中酚氧化酶的活性，使其催化反应的速率减慢，果肉褐变减缓，D项正确。
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6.(2025·惠州模拟)如图甲为某单子叶植物种子萌发过程中干重的变化曲线，如图乙为其萌发过程中细胞呼吸相关曲线。据图分析，不能得出的结论是( )
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A.图乙两条曲线相交时，有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B.与休眠种子相比，萌发种子胚细胞中自由水/结合水的值较大
C.A点(曲线最低点)后，光照下萌发种子中合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体
D.与休眠种子相比，萌发种子胚细胞内RNA种类较多
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题图乙两条曲线相交时，CO2释放量与O2吸收量相等，此时细胞只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A项符合题意；与休眠种子相比，萌发种子的细胞代谢旺盛，代谢旺盛的细胞中自由水/结合水的值较大，B项不符合题意；A点后，种子的干重开始增加，说明萌发的种子进行了光合作用，故A点后，光照下萌发种子中合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体，C项不符合题意；与休眠种子相比，萌发种子胚细胞生命活动旺盛，需要相关蛋白质参与，细胞内RNA种类会增多，D项不符合题意。
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7.(2025·哈尔滨联考)研究发现多种癌细胞高表达MCT1、MCT4载体,连接以糖酵解(葡萄糖分解为丙酮酸)为主要产能方式和以线粒体氧化
(有氧呼吸第二阶段：TCA循环即三羧酸循环)为主要产能方式的两种癌细胞，形成协同代谢，促进
肿瘤自身的发生与发展，如
图所示。下列相关叙述错误
的是( )
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A.糖酵解、TCA循环过程都能产生ATP和[H]
B.TCA过程消耗的O2量等于产生的CO2量
C.理论上A型癌细胞可为B型癌细胞增殖过程提供原材料
D.MCT1、MCT4共转运乳酸和H+能调节胞内pH和代谢平衡
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糖酵解、TCA循环分别属于有氧呼吸第一、二阶段，均有ATP和[H]生成，A项正确；TCA循环过程属于有氧呼吸第二阶段，有CO2产生，没有O2消耗，B项错误；A型癌细胞呼吸产生的产物可以作为合成其他物质的原材料，可为B型癌细胞增殖过程提供原材料，C项正确；MCT1、MCT4共转运乳酸和H+能调节胞内pH和代谢平衡，D项正确。
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8.化学渗透假说是指在有氧呼吸第三阶段，线粒体内膜上会发生电子传递，形成了跨线粒体内膜的电势差和质子(氢离子)梯度差，驱动ATP的合成。为了证明质子梯度差的产生和NADH的氧化有关，科学家做了如下实验：从细胞中分离得到完整的线粒体，将其悬浮于不含O2的培养液中并加入NADH，密封后溶液外接pH电极(如图1)，测定其溶液的氢离子浓度变化情况(如图2)，已知线粒体外膜可自由渗透质子。下列叙述错误的是( )
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A.实验用的完整线粒体可以从酵母菌、霉菌等真核细胞中获取
B.根据实验结果可推测，加入氧后，线粒体基质中的质子浓度低于内外膜间隙
C.上述过程建立在生物膜具有选择透过性和流动性的基础上
D.参加有氧呼吸第三阶段的酶通过膜融合的方式进入线粒体基质
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酵母菌为真核生物，代谢类型为兼性厌氧性，霉菌为真核生物，代谢类型为需氧型，两种生物均含线粒体，A项正确。实验装置中pH电极连接在溶液中，线粒体外膜可自由渗透质子，所以pH电极的测量值只能反映线粒体内外膜间隙氢离子浓度，无法比较线粒体基质中的氢离子浓度与内外膜间隙氢离子浓度的大小；加入氧后，溶液中氢离子浓度立即上升，是因为NADH在有氧条件下氧化产生电子，线粒体内膜上发生电子传递，形成了跨线粒体内膜的电势差和质子(氢离子)梯度差，随后缓慢下降，推测出线粒
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体基质中的质子浓度低于内外膜间隙，导致H+顺浓度梯度内流驱动ATP的合成，B项正确。上述过程中H+跨内膜运输需要转运蛋白参与，具有特异性，体现细胞膜具有选择透过性，电子传递过程中各种起电子传递作用的蛋白质分子的移动体现了细胞膜的流动性，C项正确。线粒体是半自主细胞器，有氧呼吸第三阶段的酶在线粒体内的DNA调控下,由线粒体内的核糖体合成，D项错误。
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9.(2025·九江调研)通过对氧气感应机制的研究发现，当人体细胞处于氧气不足的状态时，会合成肽链HIFα，其可与肽链HIFβ组装为蛋白质HIF1，HIF1诱导肾脏产生促红细胞生成素(EPO)，EPO促进人体产生更多新生血管和红细胞，以携带更多的氧气供应组织细胞；当氧气充足时，部分HIF1被降解，EPO含量降低。下列相关叙述错误的是( )
A.氧气在线粒体内膜中与NADH结合生成水，并释放大量能量
B.剧烈运动时，人体细胞的氧气感应机制可促进EPO的产生
C.慢性肾衰竭患者通常EPO减少，严重贫血
D.EPO可促进骨髓中红细胞持续分裂和分化
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在有氧呼吸的第三阶段，氧气与NADH结合生成水，并释放大量能量,场所是线粒体内膜，A项正确；人体在剧烈运动时，组织细胞处于氧气不足的状态,细胞中的氧气感应机制可促进EPO的产生，B项正确；根据题干信息“HIF1诱导肾脏产生促红细胞生成素(EPO)，EPO促进人体产生更多新生血管和红细胞”可知，慢性肾衰竭患者通常会因EPO减少而严重贫血，C项正确；据题干信息“EPO促进人体产生更多新生血管和红细胞，以携带更多的氧气供应组织细胞”推测，EPO可促进骨髓中造血干细胞的分裂和分化，D项错误。
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10.敲除铁调节蛋白(IRP)基因会明显
减弱线粒体的功能，在敲除基因IRP
的小鼠中HIF1a和HIF2a两种蛋白的
含量明显高于野生型。为探究这两
种蛋白的作用，科学家测量了野生
型和敲除基因IRP小鼠线粒体的耗氧
速率，结果如图甲所示；测量LdhA(呼吸作用第一阶段的一种酶)的表达量，结果如图乙所示。已知PX-478和PT-2385分别为HIF1a和HIF2a的抑制剂。下列说法正确的是( )
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A.LdhA在线粒体基质中发挥作用
B.HIF1a蛋白和HIF2a蛋白含量的提高均抑制了有氧呼吸第三阶段
C.HIF1a蛋白和HIF2a蛋白对LdhA的表达起到相反的作用
D.无法确定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之间的功能关系
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LdhA是呼吸作用第一阶段的一种酶，细胞呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，因此LdhA在细胞质基质中发挥作用，A项错误；PX-478和PT-2385分别为HIF1a和HIF2a的抑制剂，题图甲显示，敲除基因IRP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敲除组小鼠的耗氧速率无明显差异，可知HIF2a蛋白含量的提高抑制了小鼠的耗氧速率，氧气参与有氧呼吸第三阶段，因此HIF2a蛋白含量的
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提高抑制了小鼠的有氧呼吸第三阶段，B项错误；分析题图乙，比较野生型组和IRP敲除组结果，IRP敲除组LdhA相对含量高于野生型组，说明IRP抑制LdhA的合成，IRP敲除+PX-478组含量高于野生型组低于IRP敲除组，说明HIF1a促进LdhA的合成，IRP敲除+PT-2385组含量和IRP敲除组基本相同，说明HIF2a对LdhA的合成无影响，C项错误；通过PX-478和PT-2385分别抑制HIF1a和HIF2a的功能，可知HIF1a和HIF2a的作用，但该题无法确定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之间的功能关系，D项正确。
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二、非选择题
11.(2021·重庆卷，T21)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。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。据图回答下列问题:
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(1)呼吸链受损会导致__________(填“有氧”或“无氧”)呼吸异常，代谢物X是________________。
(2)过程⑤中酶B的名称为_____________，使用它的原因是__________
___________________________________________。
(3)过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是___________
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有氧
乳酸(C3H6O3)
过氧化氢酶
催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害
避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH；是机体进行正常生命活动的条件
(1)有氧呼吸第二阶段和第三阶段的场所分别是线粒体基质和线粒体内膜，线粒体呼吸链受损会导致有氧呼吸异常。由题图可知，代谢物X是人体细胞无氧呼吸的产物乳酸。(2)H2O2在酶B的作用下分解为O2和H2O，推断酶B为过氧化氢酶，该酶可催化过氧化氢分解，避免过氧化氢积累对细胞产生毒害作用。(3)过程④将乳酸消耗，避免乳酸的积累，以维持细胞内的pH，有利于机体生命活动的正常进行。
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12.(科学探究)运动一定时间之后，机体表现出运动耐力下降的现象。研究者进行实验探究上述现象的机制。
(1)高强度运动初期时，氧气与[H]在________________(填场所)结合生成水，并释放大量能量，此过程称为氧化磷酸化，持续高强度运动消耗大量氧气，使肌细胞处于低氧环境。
(2)研究表明P酶通过提高氧化磷酸化强度进而提升运动耐力。AR蛋白可将乳酸转移至P酶特定氨基酸位点(乳酰化修饰)。研究者用小鼠进行持续高强度运动模拟实验，检测肌细胞中相关指标，结果如表:
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检测指标 运动0 min 运动30 min
P酶相对活性(%) 100 35
P酶乳酰化水平(%) 9 70
①据表中数据推测持续高强度运动诱发__________________________，减弱骨骼肌氧化磷酸化强度，使运动耐力下降。
②敲除小鼠AR基因，进行持续高强度运动模拟实验，发现P酶活性始终高于野生型。
P酶乳酰化修饰使其活性降低
③研究者用小鼠肌细胞进行如图1中实验，推测:AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰，依据是_____________________________
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四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ组
(氨基酸替换)实验结果与Ⅰ、
Ⅲ组相近
(3)H蛋白是细胞中的氧含量感应蛋白，可感应氧气含量变化从而调控AR蛋白降解。研究者进行图2中实验并检测AR蛋白、H蛋白含量。由结果可知，持续高强度运动导致AR蛋白含量升高的原因是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降，______________________________
____________________________，AR蛋白含量升高。
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H蛋白感应(氧气浓度下降)并减弱对AR蛋白的降解作用
(4)上述研究揭示了持续高强度运动后运动耐力降低与AR蛋白、P酶、氧化磷酸化的关系。有研究表明氧化磷酸化过程会有活性氧产生，超过一定水平后诱发细胞凋亡。有人认为AR蛋白表达量较低的人运动耐力强，适宜做长时间持续高强度运动。结合本研究评价该观点是否合理，并说明理由:__________________________________________
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合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，可促进肌细胞氧化磷酸化反应，可以提高运动耐力(或不合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，导致活性氧积累，易诱发肌细胞凋亡，因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞)
(1)氧气与[H]结合生成水发生在线粒体内膜。(2)①分析题表中数据，持续高强度运动30 min后，P酶乳酰化水平升高，P酶相对活性下降，说明持续高强度运动诱发P酶乳酰化修饰使其活性降低，减弱骨骼肌氧化磷酸化强度，使运动耐力下降。③分析题图1实验结果，四组实验中只有第Ⅱ组P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ组 (氨基酸替换)实验结果与Ⅰ、Ⅲ组相近，推测AR蛋白使P酶336位氨基酸发生乳酰化修饰，使P酶活性下降。(3)由结果可知，干扰H基因的表达使H蛋白无法表达，AR蛋白增多，而氧气含量变化可
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调控AR蛋白降解，可推测是持续高强度运动使肌细胞氧气浓度下降，H蛋白感应(氧气浓度下降)并减弱对AR蛋白的降解作用，AR蛋白含量升高。(4)此观点我们可辩证的看待，从两方面进行分 析：合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，可促进肌细胞氧化磷酸化反应，可以提高运动耐力。不合理，持续高强度运动时，AR蛋白表达量低，抑制P酶活性能力较弱，导致活性氧积累，易诱发肌细胞凋亡，因此高强度运动时间过长有可能损伤肌肉细胞。
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