资源简介

(共25张PPT)
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1.(2026·江苏南通模拟)丙酮酸脱氢酶(PDH)在线粒体中参与催化丙酮酸彻底氧化分解。下列关于PDH的叙述正确的是(　　)
A.化学元素组成为C、H、O
B.是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚体
C.在真核细胞中的加工场所是内质网和高尔基体
D.在真核细胞中既参与有氧呼吸又参与无氧呼吸
B
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解析:蛋白质的元素组成一般是C、H、O、N等,有的还有S等元素,A错误;丙酮酸脱氢酶的化学本质是蛋白质,是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚体,B正确;丙酮酸脱氢酶属于胞内蛋白,在真核细胞中不需要内质网和高尔基体加工,C错误;丙酮酸脱氢酶在线粒体中参与催化丙酮酸彻底氧化分解,故在真核细胞中只参与有氧呼吸而不参与无氧呼吸,D错误。
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2.(2026·河南洛阳模拟)线粒体内膜上存在线粒体内丙酮酸载体(MPC),丙酮酸借助该载体蛋白能逆浓度梯度进入线粒体基质。下列说法错误的是(　　)
A.MPC运输丙酮酸的方式为主动运输
B.MPC在运输丙酮酸的过程中,空间结构会发生变化
C.葡萄糖不能直接进入线粒体,需先在细胞质基质中分解成CO2和丙酮酸
D.抑制MPC的功能,可能会促进动物细胞产生乳酸
C
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解析:丙酮酸逆浓度梯度进入线粒体基质需载体和能量,属于主动运输,
A正确;载体蛋白在运输物质时会发生构象改变,MPC运输丙酮酸时空间结构会发生变化,B正确;葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸,CO2在线粒体中产生,C错误;抑制MPC的功能会阻碍丙酮酸进入线粒体,可能导致动物细胞无氧呼吸增强,乳酸生成增加,D正确。
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3.(2026·河北石家庄模拟)哺乳动物细胞的有氧呼吸需要依赖电子传递链完成,细胞色素c氧化酶(COX)是电子传递链的末端酶,可将呼吸底物的电子传递给O2,下列推测不合理的是(　　)
A.COX是含氮有机物
B.COX位于线粒体内膜上
C.COX能催化[H]生成
D.COX缺乏症患者乳酸产生量增加
C
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解析:酶的化学本质大多数是蛋白质,少数是RNA,蛋白质和RNA都含有氮元素,所以COX作为一种酶,是含氮有机物,A正确;有氧呼吸电子传递链发生在线粒体内膜,COX是电子传递链的末端酶,所以COX位于线粒体内膜上,B正确;[H]是有氧呼吸第一、二阶段的产物,而 COX 是电子传递链(有氧呼吸第三阶段)的末端酶,不能催化[H]生成,C错误;COX 缺乏症患者,有氧呼吸电子传递链受阻,细胞会更多地进行无氧呼吸产生乳酸,导致血液乳酸含量增加,D正确。
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4.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,肌细胞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,葡萄糖进入线粒体内氧化分解形成二氧化碳和水
B.若肌细胞进行呼吸作用消耗1 mol 氧气,产生的二氧化碳可能大于1 mol
C.耐力性运动时肝、脑成为主要的产热器官,通过呼吸作用释放大量的热量
D.每周坚持耐力性运动会使线粒体数量适当增多,对预防肥胖有一定效果
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解析:葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后,丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解为二氧化碳和水,而葡萄糖不能直接进入线粒体,A错误;肌细胞进行有氧呼吸时,消耗1 mol氧气的同时会产生1 mol二氧化碳,进行无氧呼吸则不会产生二氧化碳(只产生乳酸),因此,二氧化碳总量不可能超过1 mol,B错误;耐力性运动时,骨骼肌是主要的产热器官,C错误;耐力性运动需要有氧呼吸大量供能,线粒体数量适当增多可提高能量供应效率,促进脂肪分解,从而预防肥胖,D正确。
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5.(2026·湖北黄冈模拟)水淹胁迫下,某植物经糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)分解葡萄糖产生丙酮酸,丙酮酸可以进一步转化成乙醇或乳酸以响应水淹胁迫。下列叙述正确的是(　　)
A.葡萄糖分解生成丙酮酸的过程只能在无氧条件下进行
B.在水淹胁迫下该植物细胞产生乙醇或乳酸的场所相同
C.长时间水淹会导致糖酵解过程产生的[H]在细胞中积累
D.无氧呼吸过程中,有机物中的能量大部分以热能形式散失
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解析:葡萄糖分解生成丙酮酸的过程为细胞呼吸的第一阶段,有氧呼吸和无氧呼吸均能进行,A错误;在水淹胁迫下该植物细胞产生乙醇的场所是细胞质基质,产生乳酸的场所也是细胞质基质,B正确;糖酵解过程产生的[H]在无氧条件下与丙酮酸反应生成乙醇或乳酸,不会在细胞中积累,C错误;无氧呼吸时葡萄糖分子中的能量大部分留在酒精或乳酸中,D错误。
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6.氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)不仅参与细胞呼吸,也可作为反应物通过DNA修复酶参与DNA修复。研究发现,提高小鼠体内的eNAMPT(合成NAD+的关键酶)含量可逆转小鼠身体机能的衰老。下列说法正确的是(　　)
A.细胞质基质和线粒体基质中均可利用NAD+合成NADH
B.NAD+在有氧呼吸第三阶段被消耗,同时生成大量ATP
C.eNAMPT能提供合成氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)所需的活化能
D.增加细胞内eNAMPT的数量可加快小鼠细胞的衰老进程
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解析:NAD+可参与有氧呼吸第一、二阶段的反应,生成NADH,第一阶段场所是细胞质基质,第二阶段场所是线粒体基质,A正确;第三阶段为前两个阶段产生的[H]经过一系列的化学反应与氧结合形成水,同时释放出大量的能量,其中[H]指NADH,B错误;据题意可知eNAMPT是一种酶,酶的作用原理是降低化学反应所需要的活化能,不能提供活化能,C错误;据题意可知,提高eNAMPT(合成NAD+的关键酶)的含量可逆转小鼠身体机能的衰老,因此细胞内eNAMPT数量的增加可减缓小鼠细胞的衰老进程,D错误。
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7.(2026·安徽合肥模拟)某种酵母菌以葡萄糖为底物的3种呼吸途径中,部分物质变化如图,下列叙述错误的是(　　)
A.真核细胞发生途径一须具备线粒体
结构
B.途径二和途径三的存在,提升了酵母菌对环境的适应力
C.途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇、少量ATP和热能中
D.酵母菌酿酒过程中,葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质和线粒体
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解析:途径一是有氧呼吸,真核细胞中,有氧呼吸的第二、三阶段在线粒体中进行,所以真核细胞发生途径一须具备线粒体结构,A正确;途径二是无氧条件酸性环境下的无氧呼吸,途径三是无氧条件碱性环境下的无氧呼吸,不同环境下有不同的呼吸途径,提升了酵母菌对环境的适应力,B正确;途径二是无氧呼吸,葡萄糖中的能量一部分转移到乙醇中,一部分用于合成少量ATP,还有一部分以热能形式散失,C正确;酵母菌酿酒过程中,葡萄糖转化为乙醇是无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,所需的酶存在于细胞质基质中,D错误。
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8.(2026·安徽芜湖模拟)如图是线粒体的部分结构及有氧呼吸某阶段简化示意图。下列分析错误的是(　　)
A.图中的膜结构是线粒体内膜
B.还原剂NADH是一种电子供体
C.H+从基质到膜间隙的运输方式为协助扩散
D.图中物质A是ADP和Pi
C
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解析:图示的膜上消耗氧气形成了水,表示有氧呼吸的第三阶段,为线粒体内膜,由题图可知,还原剂NADH能够提供电子,是一种电子供体,A、B正确;当H+从膜间隙运输到线粒体基质的同时,在ATP合成酶的催化下,合成ATP,说明该运输过程是不消耗能量的协助扩散,即膜间隙中的H+浓度大于线粒体基质,故图中H+从线粒体基质到膜间隙的运输,为逆浓度梯度的主动运输,C错误;合成ATP需要ADP和Pi参与,故物质A是ADP和Pi,D正确。
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9.(2026·江西南昌模拟)在厌氧胁迫下,玉米根细胞中乙醇脱氢酶(ADH)催化乙醇合成,乳酸脱氢酶(LDH)催化乳酸合成,两者的活性随处理时间变化的情况如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.ADH基因和LDH基因在玉米植株的体细胞中
普遍存在
B.ADH和LDH均在细胞质基质中发挥作用
C.厌氧胁迫下,乙醇和乳酸可在线粒体中彻底氧化分解
D.厌氧胁迫下,玉米根细胞产生乙醇的速率大于产生乳酸的
C
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解析:ADH基因和LDH基因在玉米植株的体细胞中普遍存在,在根细胞中选择性表达,A正确;ADH催化乙醇合成,LDH催化乳酸合成,这两个过程均发生在细胞质基质中,B正确;乙醇和乳酸是无氧呼吸的产物,不能进入线粒体中彻底氧化分解,C错误;依据题图可知,随着处理时间的延长,ADH的活性比LDH的活性更高,玉米根细胞产生乙醇的速率大于产生乳酸的,D正确。
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10.(2026·安徽合肥模拟)如图表示人体细胞中谷氨酸的部分代谢途径,其中TCA循环(三羧酸循环)表示有氧代谢途径。下列叙述错误的是(　　)
A.谷氨酸为人体的非必需氨基酸,可作为能源物质
B.谷氨酸转变成谷胱甘肽属于化合反应,需消耗ATP
C.TCA循环产生的NADH可与O2结合生成H2O
D.α-酮戊二酸经TCA循环在线粒体和细胞质基质中产生CO2
D
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解析:谷氨酸属于非必需氨基酸,可以作为能源物质来缓解脂肪分解供能的不足,A正确;谷氨酸转变成谷胱甘肽(三肽)属于化合反应,需消耗ATP,B正确;TCA循环为有氧呼吸的第二阶段,发生于线粒体中,TCA循环产生的NADH可与O2结合生成H2O,C正确;α-酮戊二酸经TCA循环产生CO2的过程发生在线粒体基质中,D错误。
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11.(2026·山东烟台模拟)线粒体外膜含有亲水性的通道蛋白,分子量小于1 000的物质可自由通过,线粒体内膜通透性较小。葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸可进入线粒体基质,经一系列反应产生NADH。NADH分解产生的电子通过线粒体内膜上的蛋白质传递给O2并生成水,电子传递过程会驱动H+的逆浓度运输,其过程如图所示。
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(1)糖酵解进行的场所是　　　　 　,其产物除丙酮酸外还有
　　　　　。
解析:糖酵解过程是葡萄糖生成丙酮酸的过程,该过程为有氧呼吸第一阶段,场所是细胞质基质,其产物除丙酮酸外还有NADH。
细胞质基质
NADH
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(2)缺氧条件下,糖酵解产生的丙酮酸难以进入线粒体,原因是
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　 。
解析:由题图可知,在缺氧条件下,电子传递受到抑制,内膜两侧不能形成H+浓度差,丙酮酸无法借助H+浓度梯度进入线粒体。
缺氧条件下电子传递受到抑制,内膜两侧不能形成H+浓度差,丙酮酸无法借助H+浓度梯度进入线粒体
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(3)丙酮酸在线粒体内通过一系列反应产生NADH和　　　。糖类中稳定的化学能最终转变为　 　 。
解析:丙酮酸与H2O反应生成NADH和CO2,同时释放少量能量,该过程是有氧呼吸第二阶段,发生的场所是线粒体基质。最终糖类中稳定的化学能转变为ATP中活跃的化学能和热能。
CO2
ATP中活跃的化学能和热能
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(4)植物细胞线粒体内膜上存在交替氧化酶(AOX)呼吸途径,它可以直接将电子传递给氧气生成水而不伴随跨膜H+浓度梯度的产生。在低温条件下,细胞主要进行AOX呼吸途径,其意义是_______________________
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析: AOX呼吸途径能直接将电子传递给氧气,生成水而不伴随跨膜H+浓度梯度的产生,为细胞节省能量。在低温条件下,细胞主要进行AOX呼吸途径,其意义是通过AOX呼吸途径细胞不产生ATP,释放大量的热能,有利于植物适应低温环境。
通过AOX呼吸途径细胞不产生ATP,而释放大量的热能,有利于植物适应低温环境(共27张PPT)
第10讲　细胞呼吸的方式和过程
内容索引
NEIRONGSUOYIN
考点二
无氧呼吸的过程及与有氧呼吸的比较
有氧呼吸
考点一
有氧呼吸
考点一
梳理 必备知识
有氧呼吸
(1)概念:细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生 ,释放能量,生成 的过程。
二氧化碳和水
大量ATP
(2)过程
细胞质基质
少量能量
线粒体基质
少量能量
线粒体内膜
大量能量
(3)写出有氧呼吸的总反应式(标出氧元素的来源与去向)
______________________________________________。
(4)能量的释放与特点
①释放:1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870 kJ的能量,其中有977.28 kJ左右的能量储存在 中,其余能量则以热能的形式散失。
②特点:是在 的条件下进行的;有机物中的能量是逐步释放的;一部分能量储存在 中。
ATP
温和
ATP
拾遗 挖掘
(1)(必修1 P93“相关信息”改编)细胞呼吸产生的[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
(2)(必修1 P96“思维训练”)科学家就真核细胞线粒体的起源,提出了一种解释:有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌,二者在共同生存繁衍的过程中,需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
精练 迁移应用
考向1　线粒体的功能分析
1.(2025·甘肃卷,3)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
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,此时进行状态3呼吸的场所是线粒体内膜,需要氧气参与,A、B错误;葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解,需要先在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体,故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等物质才能参与第三阶段,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。
2.(2025·陕晋青宁卷,8)丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是(　　)
A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加
B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变
C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率
D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高
D
解析:MPC功能减弱会抑制丙酮酸进入线粒体,使更多的丙酮酸在细胞质基质中进行无氧呼吸,导致产生更多的乳酸,动物细胞中乳酸积累将会增加,A正确;由题图可知,丙酮酸分解形成丙酮酸根和H+,两者共同与MPC结合使MPC构象改变,从而运输丙酮酸根和H+,B正确;H+会协助丙酮酸根通过线粒体内膜,pH的变化受H+浓度的影响,因此线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率,C正确;丙酮酸根的运输需要丙酮酸转运蛋白(MPC)的参与,且需要H+电化学梯度(H+浓度差),因此丙酮酸根的运输效率不仅受丙酮酸根浓度影响,也受MPC的数量及H+浓度的影响,因此并不是线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高,D错误。
考向2　有氧呼吸的过程及其机理的分析
3.(2024·重庆卷,7)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是(　　)
A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
D
解析:由题图可知,三羧酸循环的代谢反应无直接需氧环节,A错误;草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体基质,B错误;由题意可知,增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,肿瘤细胞无氧呼吸会增加乳酸含量,从而抑制PC酶活性,减弱细胞毒性T细胞的杀伤能力,C错误;葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H],分别是有氧呼吸第一阶段及图中的4步,D正确。
无氧呼吸的过程及与有氧呼吸的比较
考点二
梳理 必备知识
1.无氧呼吸
(1)概念:细胞在 参与的情况下,葡萄糖等有机物经过 分解,释放 能量的过程。
没有氧气
不完全
少量
(2)过程
乳酸
酒精和CO2
(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。
酒精
乳酸
热能
2.细胞呼吸反应式中各物质的比例关系(呼吸底物为葡萄糖)
(1)有氧呼吸:n(C6H12O6)∶n(O2)∶n(CO2)= 。
(2)无氧呼吸:n(C6H12O6)∶n(CO2)∶n(C2H5OH)= 或n(C6H12O6)∶n(C3H6O3)= 。
(3)有氧呼吸和无氧呼吸(产酒精)消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量之比为有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和= 。
(4)有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2时消耗葡萄糖的物质的量之比为有氧呼吸∶无氧呼吸= 。
1∶6∶6
1∶2∶2
1∶2
3∶4
1∶3
拾遗 挖掘
(必修1 P94楷体)细胞呼吸除了能为生物体提供能量,还是生物体代谢的枢纽,原因是细胞呼吸过程中产生的中间产物可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同,这些物质可以进一步形成葡萄糖。糖类、脂质和蛋白质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
深研 重难问题
探究　乳酸值越来越受到人们的关注,脓毒症患者血液中乳酸水平升高常被认为是预后不良的标志之一。乳酸在人体内的代谢主要过程如图所示,此外,过多的乳酸还可以通过肾脏排出体外。
(1)图中①和②表示什么过程 发生的场所是什么
提示:图中①和②表示无氧呼吸。发生的场所是细胞质基质。
(2)PDH发挥作用的场所是什么
提示:线粒体基质。
(3)葡萄糖经过程①②产生乳酸的过程中,储存在葡萄糖中的能量去向有哪些 从代谢水平来看,导致血液中乳酸含量升高的条件是什么
提示:储存在ATP中、以热能散失、储存在乳酸中。机体缺氧或耗氧量太多。
精练 迁移应用
考向1　无氧呼吸的过程
1.(2023·山东卷,4)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。细胞可以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
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,为逆浓度梯度的主动运输,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错误;玉米根部短时间水淹,根部仍含有少量氧气,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正确;转换为丙酮酸产酒精途径时,无ATP的产生,C错误;转换为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]相同,D错误。
考向2　有氧呼吸与无氧呼吸的比较
2.(2025·山东卷,4)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
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。第10讲 细胞呼吸的方式和过程
考点一　有氧呼吸
有氧呼吸
(1)概念:细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。
(2)过程
(3)写出有氧呼吸的总反应式(标出氧元素的来源与去向)
。
(4)能量的释放与特点
①释放:1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870 kJ的能量,其中有977.28 kJ左右的能量储存在ATP中,其余能量则以热能的形式散失。
②特点:是在温和的条件下进行的;有机物中的能量是逐步释放的;一部分能量储存在ATP中。
拾遗·挖掘
(1)(必修1 P93“相关信息”改编)细胞呼吸产生的[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
(2)(必修1 P96“思维训练”)科学家就真核细胞线粒体的起源,提出了一种解释:有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌,二者在共同生存繁衍的过程中,需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
考向1　线粒体的功能分析
1.(2025·甘肃卷,3)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,此时进行状态3呼吸的场所是线粒体内膜,需要氧气参与,A、B错误;葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解,需要先在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体,故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等物质才能参与第三阶段,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。
2.(2025·陕晋青宁卷,8)丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是(　　)
A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加
B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变
C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率
D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高
答案:D
解析:MPC功能减弱会抑制丙酮酸进入线粒体,使更多的丙酮酸在细胞质基质中进行无氧呼吸,导致产生更多的乳酸,动物细胞中乳酸积累将会增加,A正确;由题图可知,丙酮酸分解形成丙酮酸根和H+,两者共同与MPC结合使MPC构象改变,从而运输丙酮酸根和H+,B正确;H+会协助丙酮酸根通过线粒体内膜,pH的变化受H+浓度的影响,因此线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率,C正确;丙酮酸根的运输需要丙酮酸转运蛋白(MPC)的参与,且需要H+电化学梯度(H+浓度差),因此丙酮酸根的运输效率不仅受丙酮酸根浓度影响,也受MPC的数量及H+浓度的影响,因此并不是线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高,D错误。
考向2　有氧呼吸的过程及其机理的分析
3.(2024·重庆卷,7)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是(　　)
A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
答案:D
解析:由题图可知,三羧酸循环的代谢反应无直接需氧环节,A错误;草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体基质,B错误;由题意可知,增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,肿瘤细胞无氧呼吸会增加乳酸含量,从而抑制PC酶活性,减弱细胞毒性T细胞的杀伤能力,C错误;葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H],分别是有氧呼吸第一阶段及图中的4步,D正确。
考点二　无氧呼吸的过程及与有氧呼吸的比较
1.无氧呼吸
(1)概念:细胞在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过不完全分解,释放少量能量的过程。
(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大部分储存在酒精或乳酸中。
②释放的能量中大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中。
2.细胞呼吸反应式中各物质的比例关系(呼吸底物为葡萄糖)
(1)有氧呼吸:n(C6H12O6)∶n(O2)∶n(CO2)=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸:n(C6H12O6)∶n(CO2)∶n(C2H5OH)=1∶2∶2或n(C6H12O6)∶n(C3H6O3)=1∶2。
(3)有氧呼吸和无氧呼吸(产酒精)消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量之比为有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和=3∶4。
(4)有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2时消耗葡萄糖的物质的量之比为有氧呼吸∶无氧呼吸=1∶3。
拾遗·挖掘
(必修1 P94楷体)细胞呼吸除了能为生物体提供能量,还是生物体代谢的枢纽,原因是细胞呼吸过程中产生的中间产物可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同,这些物质可以进一步形成葡萄糖。糖类、脂质和蛋白质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
探究　乳酸值越来越受到人们的关注,脓毒症患者血液中乳酸水平升高常被认为是预后不良的标志之一。乳酸在人体内的代谢主要过程如图所示,此外,过多的乳酸还可以通过肾脏排出体外。
(1)图中①和②表示什么过程 发生的场所是什么
提示:图中①和②表示无氧呼吸。发生的场所是细胞质基质。
(2)PDH发挥作用的场所是什么
提示:线粒体基质。
(3)葡萄糖经过程①②产生乳酸的过程中,储存在葡萄糖中的能量去向有哪些 从代谢水平来看,导致血液中乳酸含量升高的条件是什么
提示:储存在ATP中、以热能散失、储存在乳酸中。机体缺氧或耗氧量太多。
考向1　无氧呼吸的过程
1.(2023·山东卷,4)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。细胞可以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
答案: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,为逆浓度梯度的主动运输,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错误;玉米根部短时间水淹,根部仍含有少量氧气,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正确;转换为丙酮酸产酒精途径时,无ATP的产生,C错误;转换为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]相同,D错误。
考向2　有氧呼吸与无氧呼吸的比较
2.(2025·山东卷,4)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.(2026·江苏南通模拟)丙酮酸脱氢酶(PDH)在线粒体中参与催化丙酮酸彻底氧化分解。下列关于PDH的叙述正确的是(　　)
A.化学元素组成为C、H、O
B.是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚体
C.在真核细胞中的加工场所是内质网和高尔基体
D.在真核细胞中既参与有氧呼吸又参与无氧呼吸
答案:B
解析:蛋白质的元素组成一般是C、H、O、N等,有的还有S等元素,A错误;丙酮酸脱氢酶的化学本质是蛋白质,是由多个氨基酸通过肽键连接而成的多聚体,B正确;丙酮酸脱氢酶属于胞内蛋白,在真核细胞中不需要内质网和高尔基体加工,C错误;丙酮酸脱氢酶在线粒体中参与催化丙酮酸彻底氧化分解,故在真核细胞中只参与有氧呼吸而不参与无氧呼吸,D错误。
2.(2026·河南洛阳模拟)线粒体内膜上存在线粒体内丙酮酸载体(MPC),丙酮酸借助该载体蛋白能逆浓度梯度进入线粒体基质。下列说法错误的是(　　)
A.MPC运输丙酮酸的方式为主动运输
B.MPC在运输丙酮酸的过程中,空间结构会发生变化
C.葡萄糖不能直接进入线粒体,需先在细胞质基质中分解成CO2和丙酮酸
D.抑制MPC的功能,可能会促进动物细胞产生乳酸
答案:C
解析:丙酮酸逆浓度梯度进入线粒体基质需载体和能量,属于主动运输,A正确;载体蛋白在运输物质时会发生构象改变,MPC运输丙酮酸时空间结构会发生变化,B正确;葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸,CO2在线粒体中产生,C错误;抑制MPC的功能会阻碍丙酮酸进入线粒体,可能导致动物细胞无氧呼吸增强,乳酸生成增加,D正确。
3.(2026·河北石家庄模拟)哺乳动物细胞的有氧呼吸需要依赖电子传递链完成,细胞色素c氧化酶(COX)是电子传递链的末端酶,可将呼吸底物的电子传递给O2,下列推测不合理的是(　　)
A.COX是含氮有机物
B.COX位于线粒体内膜上
C.COX能催化[H]生成
D.COX缺乏症患者乳酸产生量增加
答案:C
解析:酶的化学本质大多数是蛋白质,少数是RNA,蛋白质和RNA都含有氮元素,所以COX作为一种酶,是含氮有机物,A正确;有氧呼吸电子传递链发生在线粒体内膜,COX是电子传递链的末端酶,所以COX位于线粒体内膜上,B正确;[H]是有氧呼吸第一、二阶段的产物,而 COX 是电子传递链(有氧呼吸第三阶段)的末端酶,不能催化[H]生成,C错误;COX 缺乏症患者,有氧呼吸电子传递链受阻,细胞会更多地进行无氧呼吸产生乳酸,导致血液乳酸含量增加,D正确。
4.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,肌细胞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,葡萄糖进入线粒体内氧化分解形成二氧化碳和水
B.若肌细胞进行呼吸作用消耗1 mol 氧气,产生的二氧化碳可能大于1 mol
C.耐力性运动时肝、脑成为主要的产热器官,通过呼吸作用释放大量的热量
D.每周坚持耐力性运动会使线粒体数量适当增多,对预防肥胖有一定效果
答案:D
解析:葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后,丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解为二氧化碳和水,而葡萄糖不能直接进入线粒体,A错误;肌细胞进行有氧呼吸时,消耗1 mol氧气的同时会产生1 mol二氧化碳,进行无氧呼吸则不会产生二氧化碳(只产生乳酸),因此,二氧化碳总量不可能超过1 mol,B错误;耐力性运动时,骨骼肌是主要的产热器官,C错误;耐力性运动需要有氧呼吸大量供能,线粒体数量适当增多可提高能量供应效率,促进脂肪分解,从而预防肥胖,D正确。
5.(2026·湖北黄冈模拟)水淹胁迫下,某植物经糖酵解过程(细胞呼吸第一阶段)分解葡萄糖产生丙酮酸,丙酮酸可以进一步转化成乙醇或乳酸以响应水淹胁迫。下列叙述正确的是(　　)
A.葡萄糖分解生成丙酮酸的过程只能在无氧条件下进行
B.在水淹胁迫下该植物细胞产生乙醇或乳酸的场所相同
C.长时间水淹会导致糖酵解过程产生的[H]在细胞中积累
D.无氧呼吸过程中,有机物中的能量大部分以热能形式散失
答案:B
解析:葡萄糖分解生成丙酮酸的过程为细胞呼吸的第一阶段,有氧呼吸和无氧呼吸均能进行,A错误;在水淹胁迫下该植物细胞产生乙醇的场所是细胞质基质,产生乳酸的场所也是细胞质基质,B正确;糖酵解过程产生的[H]在无氧条件下与丙酮酸反应生成乙醇或乳酸,不会在细胞中积累,C错误;无氧呼吸时葡萄糖分子中的能量大部分留在酒精或乳酸中,D错误。
6.氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)不仅参与细胞呼吸,也可作为反应物通过DNA修复酶参与DNA修复。研究发现,提高小鼠体内的eNAMPT(合成NAD+的关键酶)含量可逆转小鼠身体机能的衰老。下列说法正确的是(　　)
A.细胞质基质和线粒体基质中均可利用NAD+合成NADH
B.NAD+在有氧呼吸第三阶段被消耗,同时生成大量ATP
C.eNAMPT能提供合成氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)所需的活化能
D.增加细胞内eNAMPT的数量可加快小鼠细胞的衰老进程
答案:A
解析:NAD+可参与有氧呼吸第一、二阶段的反应,生成NADH,第一阶段场所是细胞质基质,第二阶段场所是线粒体基质,A正确;第三阶段为前两个阶段产生的[H]经过一系列的化学反应与氧结合形成水,同时释放出大量的能量,其中[H]指NADH,B错误;据题意可知eNAMPT是一种酶,酶的作用原理是降低化学反应所需要的活化能,不能提供活化能,C错误;据题意可知,提高eNAMPT(合成NAD+的关键酶)的含量可逆转小鼠身体机能的衰老,因此细胞内eNAMPT数量的增加可减缓小鼠细胞的衰老进程,D错误。
7.(2026·安徽合肥模拟)某种酵母菌以葡萄糖为底物的3种呼吸途径中,部分物质变化如图,下列叙述错误的是(　　)
A.真核细胞发生途径一须具备线粒体结构
B.途径二和途径三的存在,提升了酵母菌对环境的适应力
C.途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇、少量ATP和热能中
D.酵母菌酿酒过程中,葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质和线粒体
答案:D
解析:途径一是有氧呼吸,真核细胞中,有氧呼吸的第二、三阶段在线粒体中进行,所以真核细胞发生途径一须具备线粒体结构,A正确;途径二是无氧条件酸性环境下的无氧呼吸,途径三是无氧条件碱性环境下的无氧呼吸,不同环境下有不同的呼吸途径,提升了酵母菌对环境的适应力,B正确;途径二是无氧呼吸,葡萄糖中的能量一部分转移到乙醇中,一部分用于合成少量ATP,还有一部分以热能形式散失,C正确;酵母菌酿酒过程中,葡萄糖转化为乙醇是无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,所需的酶存在于细胞质基质中,D错误。
8.(2026·安徽芜湖模拟)如图是线粒体的部分结构及有氧呼吸某阶段简化示意图。下列分析错误的是(　　)
A.图中的膜结构是线粒体内膜
B.还原剂NADH是一种电子供体
C.H+从基质到膜间隙的运输方式为协助扩散
D.图中物质A是ADP和Pi
答案:C
解析:图示的膜上消耗氧气形成了水,表示有氧呼吸的第三阶段,为线粒体内膜,由题图可知,还原剂NADH能够提供电子,是一种电子供体,A、B正确;当H+从膜间隙运输到线粒体基质的同时,在ATP合成酶的催化下,合成ATP,说明该运输过程是不消耗能量的协助扩散,即膜间隙中的H+浓度大于线粒体基质,故图中H+从线粒体基质到膜间隙的运输,为逆浓度梯度的主动运输,C错误;合成ATP需要ADP和Pi参与,故物质A是ADP和Pi,D正确。
9.(2026·江西南昌模拟)在厌氧胁迫下,玉米根细胞中乙醇脱氢酶(ADH)催化乙醇合成,乳酸脱氢酶(LDH)催化乳酸合成,两者的活性随处理时间变化的情况如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.ADH基因和LDH基因在玉米植株的体细胞中普遍存在
B.ADH和LDH均在细胞质基质中发挥作用
C.厌氧胁迫下,乙醇和乳酸可在线粒体中彻底氧化分解
D.厌氧胁迫下,玉米根细胞产生乙醇的速率大于产生乳酸的
答案:C
解析:ADH基因和LDH基因在玉米植株的体细胞中普遍存在,在根细胞中选择性表达,A正确;ADH催化乙醇合成,LDH催化乳酸合成,这两个过程均发生在细胞质基质中,B正确;乙醇和乳酸是无氧呼吸的产物,不能进入线粒体中彻底氧化分解,C错误;依据题图可知,随着处理时间的延长,ADH的活性比LDH的活性更高,玉米根细胞产生乙醇的速率大于产生乳酸的,D正确。
10.(2026·安徽合肥模拟)如图表示人体细胞中谷氨酸的部分代谢途径,其中TCA循环(三羧酸循环)表示有氧代谢途径。下列叙述错误的是(　　)
A.谷氨酸为人体的非必需氨基酸,可作为能源物质
B.谷氨酸转变成谷胱甘肽属于化合反应,需消耗ATP
C.TCA循环产生的NADH可与O2结合生成H2O
D.α-酮戊二酸经TCA循环在线粒体和细胞质基质中产生CO2
答案:D
解析:谷氨酸属于非必需氨基酸,可以作为能源物质来缓解脂肪分解供能的不足,A正确;谷氨酸转变成谷胱甘肽(三肽)属于化合反应,需消耗ATP,B正确;TCA循环为有氧呼吸的第二阶段,发生于线粒体中,TCA循环产生的NADH可与O2结合生成H2O,C正确;α-酮戊二酸经TCA循环产生CO2的过程发生在线粒体基质中,D错误。
11.(2026·山东烟台模拟)线粒体外膜含有亲水性的通道蛋白,分子量小于1 000的物质可自由通过,线粒体内膜通透性较小。葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸可进入线粒体基质,经一系列反应产生NADH。NADH分解产生的电子通过线粒体内膜上的蛋白质传递给O2并生成水,电子传递过程会驱动H+的逆浓度运输,其过程如图所示。
(1)糖酵解进行的场所是　　　　　,其产物除丙酮酸外还有　　　　　。
(2)缺氧条件下,糖酵解产生的丙酮酸难以进入线粒体,原因是 　 。
(3)丙酮酸在线粒体内通过一系列反应产生NADH和　　　。糖类中稳定的化学能最终转变为　 　 。
(4)植物细胞线粒体内膜上存在交替氧化酶(AOX)呼吸途径,它可以直接将电子传递给氧气生成水而不伴随跨膜H+浓度梯度的产生。在低温条件下,细胞主要进行AOX呼吸途径,其意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)细胞质基质　NADH
(2)缺氧条件下电子传递受到抑制,内膜两侧不能形成H+浓度差,丙酮酸无法借助H+浓度梯度进入线粒体
(3)CO2　ATP中活跃的化学能和热能
(4)通过AOX呼吸途径细胞不产生ATP,而释放大量的热能,有利于植物适应低温环境
解析:(1)糖酵解过程是葡萄糖生成丙酮酸的过程,该过程为有氧呼吸第一阶段,场所是细胞质基质,其产物除丙酮酸外还有NADH。
(2)由题图可知,在缺氧条件下,电子传递受到抑制,内膜两侧不能形成H+浓度差,丙酮酸无法借助H+浓度梯度进入线粒体。
(3)丙酮酸与H2O反应生成NADH和CO2,同时释放少量能量,该过程是有氧呼吸第二阶段,发生的场所是线粒体基质。最终糖类中稳定的化学能转变为ATP中活跃的化学能和热能。
(4)AOX呼吸途径能直接将电子传递给氧气,生成水而不伴随跨膜H+浓度梯度的产生,为细胞节省能量。在低温条件下,细胞主要进行AOX呼吸途径,其意义是通过AOX呼吸途径细胞不产生ATP,释放大量的热能,有利于植物适应低温环境。

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