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课时跟踪检测（十） ATP和细胞呼吸的原理
一、选择题
1.(2025·菏泽模拟)某研究小组为验证ATP是萤火虫发光器发光的直接能源物质，切取了多个萤火虫发光器并平均分为三组，编号甲、乙、丙，分别滴加等量的生理盐水、葡萄糖溶液和ATP溶液。实验结果显示各组均有发光的也有不发光的。下列叙述正确的是(　 )
A.该实验结果能够表明，ATP是萤火虫发光器发光的直接能源物质
B.切取发光器的时间间隔过长，有些发光器的生命活性已完全丧失
C.该实验中的切取发光器不合理，应选择健康完整的萤火虫为材料
D.萤火虫饥饿处理一段时间后，再切取其发光器立即进行分组实验
2.(2025·南京模拟)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。α、β和γ表示ATP或dATP(d表示五碳糖为脱氧核糖)上三个磷酸基团所处位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ)。下列说法错误的是(　 )
A.主动运输所需能量来自ATP“γ”位和“β”位前的特殊化学键断裂释放的能量
B.若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的“α”位上
C.将ATP中“β”和“γ”位磷酸基团去掉，所得物质是RNA的单体之一
D.ATP、dATP和磷脂分子的元素组成都是C、H、O、N、P
3.(2025·吉林模拟)科学家发现，与ATP分子结构和功能相似的物质还有GTP、CTP、UTP。GTP的结构可简写成G—P~P~P，GTP可以由GDP接收ATP的一个磷酸基团转变而来，且GTP能为细胞的生命活动提供能量，并可以激活细胞膜上的G蛋白发挥信号转导作用。下列相关叙述错误的是(　 )
A.CTP与ATP的合成均与吸能反应相联系
B.GTP分子末端的磷酸基团具有较高的转移势能
C.UTP分子彻底水解的产物为磷酸、核糖和尿嘧啶
D.G蛋白发挥信号转导作用消耗的能量可由GTP提供
4.氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)是参与细胞呼吸的重要物质，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基因在叶绿体和线粒体中特异性表达
5.马铃薯的块茎细胞进行无氧呼吸产生乳酸，而其根细胞无氧呼吸产生乙醇。下列叙述正确的是(　 )
A.马铃薯块茎细胞和根细胞无氧呼吸都会产生CO2
B.马铃薯块茎细胞和根细胞无氧呼吸的场所不同
C.马铃薯不同部位无氧呼吸产物不同的根本原因是基因的选择性表达
D.马铃薯不同部位无氧呼吸时有机物释放的能量大部分储存在ATP中
6.(2025·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
7.(2025·衡水模拟)在哺乳动物中，存在白色脂肪组织（WAT）和褐色脂肪组织（BAT）。BAT含有大量线粒体和产热蛋白（UCP），WAT 中则很少。线粒体内膜上含有大量ATP合成酶，H+通过ATP 合成酶顺浓度梯度进入线粒体基质时可驱动ATP合成。UCP可被游离长链脂肪酸激活，激活后H+ 可通过UCP 顺浓度梯度进入线粒体基质，使线粒体进行细胞呼吸时大量产热。下列相关叙述错误的是(　 )
A.线粒体可以将葡萄糖等有机物中的能量通过氧化分解释放出来
B.UCP被激活后，导致ATP 合成减少，从而使细胞呼吸释放出的能量更多地转化为热能
C.白色脂肪组织和褐色脂肪组织中UCP 的含量差异根本上是基因选择性表达的结果
D.在寒冷刺激下，哺乳动物的褐色脂肪组织可能会通过激活UCP 增加产热维持体温
8.耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、慢跑、骑行等，有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。坚持耐力性运动训练，肌纤维中线粒体数量会出现适应性变化。下列叙述正确的是(　 )
A.肌细胞进行有氧呼吸时，能产生ATP的场所是线粒体
B.若肌细胞进行有氧呼吸作用产生30 mol的CO2，则需消耗5 mol葡萄糖
C.推测每周坚持耐力性运动会使无氧呼吸增强，线粒体数量减少
D.线粒体中丙酮酸分解生成CO2和H2O的过程需要O2的参与
二、非选择题
9.(10分)呼吸熵(RQ)指单位时间内呼吸作用释放的CO2量与消耗的O2量的比值。下图1表示萌发的小麦种子中发生的相关生理过程，A~E表示物质，①~④表示过程。图2表示测定消毒后的萌发的小麦种子呼吸熵的实验装置。分析回答下列问题：
(1)图1中，催化①②过程的酶存在于细胞的　　　　　　　　　中，A物质是指　　　　　　，检测物质E可用　　　　　　　(填试剂)，检测物质B可用　　　　　　　　(填试剂)。(4分)
(2)在图2所示装置中，假设小麦种子只以葡萄糖为呼吸底物，在25 ℃下经10 min观察墨滴的移动情况，若发现甲装置中墨滴不动，乙装置中墨滴左移，则大试管内小麦种子发生了　　　　　过程。(2分)
(3)在图2所示装置中，在25 ℃下10 min内，如果甲装置中墨滴右移20 mm，乙装置中墨滴左移180 mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是　　　　；若细胞呼吸消耗的全部都是葡萄糖，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖占全部的比例是　　　　。(4分)
(2)有氧呼吸　(3)10/9　75%课时跟踪检测（十） ATP和细胞呼吸的原理
一、选择题
1.(2025·菏泽模拟)某研究小组为验证ATP是萤火虫发光器发光的直接能源物质，切取了多个萤火虫发光器并平均分为三组，编号甲、乙、丙，分别滴加等量的生理盐水、葡萄糖溶液和ATP溶液。实验结果显示各组均有发光的也有不发光的。下列叙述正确的是(　 )
A.该实验结果能够表明，ATP是萤火虫发光器发光的直接能源物质
B.切取发光器的时间间隔过长，有些发光器的生命活性已完全丧失
C.该实验中的切取发光器不合理，应选择健康完整的萤火虫为材料
D.萤火虫饥饿处理一段时间后，再切取其发光器立即进行分组实验
解析：选B　实验结果显示各组均有发光的也有不发光的，所以不能证明ATP是萤火虫发光器发光的直接能源物质，A错误；实验结果显示各组均有发光的也有不发光的，说明有些发光器的生命活性已完全丧失，B正确；完整的萤火虫能够通过呼吸作用提供能量，会影响实验结果，所以不能用完整的萤火虫，C错误；切取萤火虫的发光器放置一段时间消耗掉能量以后才可以用于实验，D错误。
2.(2025·南京模拟)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。α、β和γ表示ATP或dATP(d表示五碳糖为脱氧核糖)上三个磷酸基团所处位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ)。下列说法错误的是(　 )
A.主动运输所需能量来自ATP“γ”位和“β”位前的特殊化学键断裂释放的能量
B.若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的“α”位上
C.将ATP中“β”和“γ”位磷酸基团去掉，所得物质是RNA的单体之一
D.ATP、dATP和磷脂分子的元素组成都是C、H、O、N、P
解析：选A　主动运输所需能量来自ATP“γ”位前的特殊化学键断裂释放的能量，A错误；dATP脱去“β”位和“γ”位的两个磷酸基团所得到的化合物是合成DNA的原料之一，故带有32P的磷酸基团应在dATP的“α”位上，B正确；将ATP中“β”和“γ”位磷酸基团去掉，所得物质为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的单体之一，C正确；ATP、dATP和磷脂分子的元素组成相同，都含有C、H、O、N、P，D正确。
3.(2025·吉林模拟)科学家发现，与ATP分子结构和功能相似的物质还有GTP、CTP、UTP。GTP的结构可简写成G—P~P~P，GTP可以由GDP接收ATP的一个磷酸基团转变而来，且GTP能为细胞的生命活动提供能量，并可以激活细胞膜上的G蛋白发挥信号转导作用。下列相关叙述错误的是(　 )
A.CTP与ATP的合成均与吸能反应相联系
B.GTP分子末端的磷酸基团具有较高的转移势能
C.UTP分子彻底水解的产物为磷酸、核糖和尿嘧啶
D.G蛋白发挥信号转导作用消耗的能量可由GTP提供
解析：选A　CTP与ATP结构相似，该分子的合成过程需要消耗能量，因而与放能反应相联系，A错误；GTP分子的结构与ATP相似，且能为细胞的生命活动提供能量，故GTP分子末端的磷酸基团具有较高的转移势能，B正确；UTP的结构与ATP相似，故UTP分子彻底水解的产物为磷酸、核糖和尿嘧啶，C正确；GTP能为细胞的生命活动提供能量，并可以激活细胞膜上的G蛋白发挥信号转导作用，故G蛋白发挥信号转导作用消耗的能量可由GTP提供，D正确。
4.氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)是参与细胞呼吸的重要物质，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基因在叶绿体和线粒体中特异性表达
解析：选B　NAD+在细胞质基质和线粒体基质转化为NADH，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，所以MCARTⅠ基因在真核生物细胞的线粒体中表达，D错误。
5.马铃薯的块茎细胞进行无氧呼吸产生乳酸，而其根细胞无氧呼吸产生乙醇。下列叙述正确的是(　 )
A.马铃薯块茎细胞和根细胞无氧呼吸都会产生CO2
B.马铃薯块茎细胞和根细胞无氧呼吸的场所不同
C.马铃薯不同部位无氧呼吸产物不同的根本原因是基因的选择性表达
D.马铃薯不同部位无氧呼吸时有机物释放的能量大部分储存在ATP中
解析：选C　马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生乳酸时不产生CO2，A错误；马铃薯块茎细胞和根细胞无氧呼吸的场所相同，都是在细胞质基质中进行，B错误；马铃薯不同部位无氧呼吸产物不同的根本原因是基因的选择性表达，C正确；马铃薯不同部位无氧呼吸时有机物释放的能量大部分以热能的形式散失，小部分储存在ATP中，D错误。
6.(2025·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
解析：选D　Kpn在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇的过程不产生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乙醇中，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；高糖饮食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。
7.(2025·衡水模拟)在哺乳动物中，存在白色脂肪组织（WAT）和褐色脂肪组织（BAT）。BAT含有大量线粒体和产热蛋白（UCP），WAT 中则很少。线粒体内膜上含有大量ATP合成酶，H+通过ATP 合成酶顺浓度梯度进入线粒体基质时可驱动ATP合成。UCP可被游离长链脂肪酸激活，激活后H+ 可通过UCP 顺浓度梯度进入线粒体基质，使线粒体进行细胞呼吸时大量产热。下列相关叙述错误的是(　 )
A.线粒体可以将葡萄糖等有机物中的能量通过氧化分解释放出来
B.UCP被激活后，导致ATP 合成减少，从而使细胞呼吸释放出的能量更多地转化为热能
C.白色脂肪组织和褐色脂肪组织中UCP 的含量差异根本上是基因选择性表达的结果
D.在寒冷刺激下，哺乳动物的褐色脂肪组织可能会通过激活UCP 增加产热维持体温
解析：选A　线粒体不能以葡萄糖为底物进行氧化分解，葡萄糖需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体发生后续反应，A错误；UCP被激活后，H+可通过UCP 进入线粒体基质，导致通过ATP合成酶运输的H+减少，所以ATP合成量减少，细胞呼吸释放出的能量会更多地转化成热能，B正确；白色脂肪组织和褐色脂肪组织中UCP的含量差异根本上是基因选择性表达的结果，C正确；由题意分析可知，在寒冷刺激下，哺乳动物的褐色脂肪组织可能会通过激活UCP增加产热维持体温，D正确。
8.耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、慢跑、骑行等，有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。坚持耐力性运动训练，肌纤维中线粒体数量会出现适应性变化。下列叙述正确的是(　 )
A.肌细胞进行有氧呼吸时，能产生ATP的场所是线粒体
B.若肌细胞进行有氧呼吸作用产生30 mol的CO2，则需消耗5 mol葡萄糖
C.推测每周坚持耐力性运动会使无氧呼吸增强，线粒体数量减少
D.线粒体中丙酮酸分解生成CO2和H2O的过程需要O2的参与
解析：选B　肌细胞进行有氧呼吸时，能产生ATP的场所是线粒体和细胞质基质，A错误。根据有氧呼吸的化学反应式可知，若肌细胞进行有氧呼吸作用产生30 mol的CO2，则需消耗5 mol葡萄糖，B正确。依据题干信息，有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式，线粒体是有氧呼吸的主要场所，坚持耐力性运动训练，肌纤维中线粒体数量会出现适应性变化，故推测每周坚持耐力性运动会使线粒体数量先增多后保持相对稳定，C错误。丙酮酸分解生成CO2发生在有氧呼吸第二阶段，不需要O2的参与；有氧呼吸第三阶段生成H2O的过程，需要O2的参与，D错误。
二、非选择题
9.(10分)呼吸熵(RQ)指单位时间内呼吸作用释放的CO2量与消耗的O2量的比值。下图1表示萌发的小麦种子中发生的相关生理过程，A~E表示物质，①~④表示过程。图2表示测定消毒后的萌发的小麦种子呼吸熵的实验装置。分析回答下列问题：
(1)图1中，催化①②过程的酶存在于细胞的　　　　　　　　　中，A物质是指　　　　　　，检测物质E可用　　　　　　　(填试剂)，检测物质B可用　　　　　　　　(填试剂)。(4分)
(2)在图2所示装置中，假设小麦种子只以葡萄糖为呼吸底物，在25 ℃下经10 min观察墨滴的移动情况，若发现甲装置中墨滴不动，乙装置中墨滴左移，则大试管内小麦种子发生了　　　　　过程。(2分)
(3)在图2所示装置中，在25 ℃下10 min内，如果甲装置中墨滴右移20 mm，乙装置中墨滴左移180 mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是　　　　；若细胞呼吸消耗的全部都是葡萄糖，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖占全部的比例是　　　　。(4分)
解析：(1)分析图1，①过程为葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放少量能量，可以推出A为丙酮酸，C为[H]，①过程为有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸第一阶段。④过程为丙酮酸和水彻底氧化分解成CO2和[H]，并释放少量的能量，可以推出B为CO2，④过程为有氧呼吸第二阶段。③过程为[H]与O2结合生成水，并且释放大量的能量，可以推出D为O2，③过程为有氧呼吸第三阶段。②过程为丙酮酸在酶的催化作用下分解成酒精和CO2，应为无氧呼吸的第二阶段。①②过程发生的场所都是细胞质基质，因此催化①②过程的酶存在于细胞质基质中。由以上分析可知，物质E为酒精，橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色，据此可以检测酒精。物质B为CO2，可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄或使澄清的石灰水变浑浊，据此可以检测CO2。(2)在图2所示装置中，若小麦种子只以葡萄糖为呼吸底物，则小麦种子有氧呼吸时每消耗1分子O2就释放1分子CO2。在25 ℃下经10 min观察墨滴的移动情况，甲装置中墨滴不动，说明甲装置中气体体积没有发生变化，可能原因是CO2释放量=O2消耗量；乙装置中释放的CO2被KOH吸收，导致大试管内气体体积减少，墨滴左移，据此可推测大试管内小麦种子只进行有氧呼吸。(3)在图2所示装置中，在25 ℃下10 min内，甲装置中墨滴移动的距离代表无氧呼吸释放的CO2量；乙装置墨滴移动的距离代表有氧呼吸释放的CO2量或有氧呼吸消耗的O2量，所以此时萌发小麦种子的呼吸熵=(180+20)/180=10/9。根据有氧呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗180 mm的O2，则消耗的葡萄糖为30 mm，释放的CO2为180 mm；无氧呼吸释放的CO2的量为20 mm，根据无氧呼吸反应式可知，无氧呼吸消耗的葡萄糖为10 mm。若细胞呼吸消耗的全部都是葡萄糖，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占全部的比例=30/(10+30)=75%。
答案：(1)细胞质基质　丙酮酸　(酸性)重铬酸钾溶液　溴麝香草酚蓝溶液(或澄清的石灰水)
(2)有氧呼吸　(3)10/9　75%

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