資源簡介

第8講　細胞呼吸的原理和應用
[課標內容]　1.說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機物中的能量轉化為生命活動可以利用的能量。2.實驗:探究酵母菌細胞呼吸的方式。
微考點大突破
考點一　細胞呼吸方式及過程
　
1.細胞呼吸
2.有氧呼吸
(1)過程圖解。
(2)寫出有氧呼吸總反應式(標出氧元素的來源與去向):____________________________________________。
(3)能量的釋放與特點。
①釋放:葡萄糖氧化分解釋放的能量大部分以_______形式散失,少部分儲存在__________中。
②特點:在溫和的條件下進行,能量__________釋放,徹底氧化分解。
3.無氧呼吸
(1)場所:全過程是在______________中進行的。
(2)過程。
(3)不同生物無氧呼吸產物類型及原因。
(4)無氧呼吸過程中能量的去路。
①大部分儲存在__________或__________中。
②釋放的能量中大部分以__________形式散失,少部分儲存在ATP中。
(5)無氧呼吸在能量供應中的意義。
①生物在缺氧環境下,可以通過無氧呼吸釋放少量能量維持生命活動。
②無氧呼吸產生ATP的速度非常快,可以使肌肉在短暫的劇烈活動期間獲得所需能量。
提醒　進行有氧呼吸不一定需要線粒體。真核生物進行有氧呼吸需要線粒體,無線粒體的真核生物或真核細胞只能進行無氧呼吸,如蛔蟲、哺乳動物成熟的紅細胞等;原核生物沒有線粒體,但有些原核生物含有與有氧呼吸有關的酶,也可以進行有氧呼吸,如硝化細菌、藍細菌等。
(1)原核細胞無線粒體,不能進行有氧呼吸。(源自必修1 P92)()
(2)葡萄糖在線粒體基質中氧化分解產生NADH,并與氧氣結合生成水。(必修1 P93“圖5-9”)()
(3)有氧呼吸時,生成物H2O中的氫只來自線粒體中丙酮酸的分解。(必修1 P93“圖5-9”)()
(4)癌細胞進行無氧呼吸時丙酮酸轉化為乳酸的過程會生成少量ATP。(源自必修1 P94)()
(5)若細胞以葡萄糖為底物同時進行有氧和無氧呼吸,則吸收O2的分子數比釋放CO2的多。(必修1 P94“反應式”)()
(6)人體肌細胞無氧呼吸產生的乳酸,能在肝臟中再次轉化為葡萄糖。(必修1 P94“相關信息”)()
有氧呼吸的第三階段:NADH在酶的催化作用下釋放電子和H+,電子被鑲嵌在內膜上的特殊蛋白質捕獲和傳遞,O2為最終的電子受體,生成H2O。
請據圖分析ATP生成的過程是什么
答:__________________________________________________________________。
1.整合有氧呼吸和無氧呼吸的過程圖解
2.細胞呼吸中各物質的量的比例關系分析(以葡萄糖為底物)
(1)有氧呼吸:C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6 O2消耗量=CO2生成量。
(2)無氧呼吸:①C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2 酒精生成量=CO2生成量;②C6H12O6∶乳酸=1∶2。
(3)產生等量的CO2時消耗的葡萄糖的量:無氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
(4)在有氧呼吸與無氧呼吸同時進行的過程中,若O2吸收量∶CO2釋放量=3∶4,說明此條件下有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖量相等。
能力一　細胞呼吸的過程(考查物質和能量觀)
1.(2022·全國甲卷,T4)線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所。研究發現,經常運動的人肌細胞中線粒體數量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關的敘述,錯誤的是(　　)
A.有氧呼吸時細胞質基質和線粒體中都能產生ATP
B.線粒體內膜上的酶可以參與[H]和氧反應形成水的過程
C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與
D.線粒體中的DNA能夠通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成
2.(2025·海南調研)開花生熱現象是指一些植物在開花期通過特定的生理過程迅速產生并累積大量熱能,使花的溫度顯著高于環境溫度的現象。這一現象主要通過植物的有氧呼吸過程實現,特別是在有氧呼吸的第三階段,電子通過UQ(泛醌,脂溶性化合物)、蛋白復合體傳遞至氧氣生成水時,釋放的能量部分以熱能的形式釋放,尤其是通過交替氧化酶(AOX)途徑,如圖所示(“e-”表示電子,“→”表示物質運輸方向)。下列相關說法錯誤的是(　　)
A.由圖可知,電子可不通過蛋白復合體Ⅲ和Ⅳ,而是直接通過AOX傳遞給氧氣生成水,此過程中大量能量以熱能的形式釋放
B.線粒體蛋白UCP將H+運至線粒體基質的方式是協助擴散
C.H+經ATP合酶運回線粒體基質的同時,可催化ADP和Pi形成ATP,這種情況會導致開花生熱現象變弱
D.圖示膜結構上AOX和UCP含量提高,則經ATP合酶催化形成的ATP的量增多
能力二　有氧呼吸和無氧呼吸的過程辨析(考查科學思維)
3.(2023·浙江6月選考,T11)小曲白酒的釀造過程中,酵母菌進行了有氧呼吸和無氧呼吸。關于酵母菌的呼吸作用,下列敘述正確的是(　　)
A.有氧呼吸產生的[H]與O2結合,無氧呼吸產生的[H]不與O2結合
B.有氧呼吸在線粒體中進行,無氧呼吸在細胞質基質中進行
C.有氧呼吸有熱能的釋放,無氧呼吸沒有熱能的釋放
D.有氧呼吸需要酶催化,無氧呼吸不需要酶催化
(1)(必修1 P93“相關信息”)細胞呼吸過程中產生的[H]是__________的簡化表示方法。
(2)(必修1 P94“相關信息”)無氧呼吸過程中,葡萄糖中的能量主要儲存在__________中;而氧化分解釋放的能量主要以______________的形式散失了。
4.(2022·北京卷,T3)
在北京冬奧會的感召下,一隊初學者進行了3個月高山滑雪集訓,成績顯著提高,而體重和滑雪時單位時間的攝氧量均無明顯變化。檢測集訓前后受訓者完成滑雪動作后血漿中乳酸濃度,結果如圖。與集訓前相比,滑雪過程中受訓者在單位時間內(　　)
A.消耗的ATP不變
B.無氧呼吸增強
C.所消耗的ATP中來自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖產生的ATP增多
考點二　探究酵母菌細胞呼吸的方式
　
1.實驗原理
2.實驗設計思路——__________實驗
3.實驗步驟
(1)配制酵母菌培養液(酵母菌+葡萄糖溶液)。
(2)檢測CO2的產生,裝置如圖所示。
(3)檢測酒精的產生。
4.實驗現象
(1)甲、乙兩裝置中石灰水都變渾濁,且裝置__________中渾濁程度高且快。
(2)2號試管中溶液由橙色變成灰綠色,1號試管__________。
5.實驗結論
(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。
(2)酵母菌在有氧條件下產生CO2多且快,在無氧條件下進行細胞呼吸產生__________。
(1)在測試無氧呼吸產物的一般裝置中,密封后酵母菌只進行無氧呼吸。(必修1 P90、91“探究·實踐”)()
(2)無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖,所以產生CO2速度較慢。(必修1 P90、91“探究·實踐”)()
(3)酵母菌在有氧和無氧條件下的細胞呼吸產物都有酒精和CO2。(必修1 P90、91“探究·實踐”)()
對比實驗中兩組都是實驗組,兩組之間相互對照。教材中對比實驗的實例有__________(填序號)。
①探究酵母菌細胞呼吸的方式;②魯賓和卡門的同位素標記法實驗;③赫爾希和蔡斯采用放射性同位素標記T2噬菌體侵染細菌的實驗;④比較過氧化氫在不同條件下的分解。
“液滴移動法”探究細胞呼吸的方式
(1)實驗裝置(以萌發的種子為例)。
(2)結果與結論。
實驗現象 結論
裝置一液滴 裝置二液滴
不動 不動 只進行產生乳酸的無氧呼吸或種子已經死亡
不動 右移 只進行產生酒精的無氧呼吸
左移 右移 進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸
左移 不動 只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸
左移 左移 種子進行有氧呼吸時,底物中除糖類外還含有脂肪
(3)誤差校正:為使實驗結果精確,除減少無關變量的干擾外,還應設置對照裝置三。裝置三與裝置二相比,不同點是用“煮熟的種子”代替“發芽種子”,其余均相同。
提醒　①為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾,應將裝置進行滅菌、所測種子進行消毒處理。
②若選用綠色植物作實驗材料,測定細胞呼吸速率,需將整個裝置進行遮光處理,否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。
能力　“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的實驗(考查科學探究)
1.(2023·浙江1月選考,T16)為探究酵母菌的細胞呼吸方式,可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料進行實驗。下列關于該實驗的敘述,正確的是(　　)
A.酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實驗的自變量
B.酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的無關變量
C.可選用酒精和CO2生成量作為因變量的檢測指標
D.不同方式的細胞呼吸消耗等量葡萄糖所釋放的能量相等
2.(2025·重慶質檢)某研究小組為了探究酵母菌的細胞呼吸方式,設計了如圖所示的實驗裝置(不考慮其他因素的影響)。下列說法錯誤的是(　　)
　　　
甲　　　　　　　 　乙
A.甲裝置有色液滴不動,乙裝置中液滴右移,說明酵母菌只進行無氧呼吸
B.甲裝置有色液滴左移,說明酵母菌只進行有氧呼吸
C.甲裝置有色液滴左移,乙裝置有色液滴不動,說明酵母菌只進行有氧呼吸
D.乙裝置有色液滴右移,說明酵母菌中一定存在無氧呼吸
教材規定實驗中的“顯色”歸納
考點三　影響細胞呼吸的因素及應用
　
1.內部因素
2.外部因素
提醒　儲存蔬菜和水果與儲存種子的條件
①蔬菜和水果應在“零上低溫、濕度適中、低氧”的條件下保鮮。
②種子應在“零上低溫、干燥、低氧”的條件下儲存。
(1)嚴格的無氧環境有利于水果保鮮是因為此條件下細胞呼吸分解有機物最少。(必修1 P95“思考·討論”)()
(2)糧食種子適宜在零上低溫、低氧和中等濕度的環境中儲藏。(必修1 P95“思考·討論”)()
(3)慢跑時,氧氣供應不足,肌細胞主要進行無氧呼吸產生乳酸。(必修1 P95“思考·討論”)()
(4)破傷風芽孢桿菌易在被銹釘扎過的傷口深處繁殖,原因是傷口深處氧氣缺乏。(必修1 P95“思考·討論”)()
(5)耕種松土有利于油料種子萌發,原因是萌發時呼吸作用需要大量氧氣。(必修1 P95“思考·討論”)()
(6)高原訓練時運動員骨骼肌所需的能量主要由分解乳酸產生,產生的CO2可由無氧呼吸產生。(必修1 P95“思考·討論”)()
結合O2濃度影響細胞呼吸的曲線分析。
(1)O2濃度為C時,AB=BC,此時有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖__________(填“是”或“不是”)一樣多,理由是____________________________________________。
(2)在保存蔬菜、水果時,應選擇__________點對應的O2濃度,理由是______________________。
(3)低氧環境下,有機物消耗少的原因是___________________________________________。
能力一　影響細胞呼吸因素的分析(考查科學思維)
1.(2023·山東卷,T17改編)某種植株的非綠色器官在不同O2濃度下,單位時間內O2吸收量和CO2釋放量的變化如圖所示。若細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖,下列說法正確的是(　　)
A.甲曲線表示O2吸收量
B.O2濃度為b時,該器官仍進行無氧呼吸
C.O2濃度由0到b的過程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加
D.O2濃度為a時最適合保存該器官,該濃度下葡萄糖消耗速率最小
2.IRP(鐵調節蛋白)基因被敲除后,線粒體的呼吸功能明顯減弱,但細胞中的HIF1a和HIF2a兩種蛋白的含量明顯高于正常細胞,且細胞有氧呼吸的耗氧速率明顯降低。對敲除IRP基因的細胞加入PX 478(HIF1a的抑制劑)后,其耗氧速率無明顯恢復,加入PT 2385(HIF2a的抑制劑)后,其耗氧速率基本恢復正常。同時測量參與細胞呼吸第一階段的酶LdhA的表達量結果如圖,下列敘述錯誤的是(　　)
A.LdhA蛋白發揮作用的場所是細胞質基質
B.HIF2a蛋白含量的提高,可能提高了線粒體對氧氣的利用率
C.HIF1a蛋白能促進LdhA的合成,HIF2a蛋白對LdhA的合成無明顯影響
D.氧氣的存在是保證有氧呼吸的第二、三階段順利進行的前提
能力二　細胞呼吸原理的應用(考查社會責任)
3.(2023·新課標卷,T2)我國勞動人民在漫長的歷史進程中,積累了豐富的生產、生活經驗,并在實踐中應用。生產和生活中常采取的一些措施如下。
①低溫儲存,即果實、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放
②春化處理,即對某些作物萌發的種子或幼苗進行適度低溫處理
③風干儲藏,即小麥、玉米等種子收獲后經適當風干處理后儲藏
④光周期處理,即在作物生長的某一時期控制每天光照和黑暗的相對時長
⑤合理密植,即栽種作物時做到密度適當,行距、株距合理
⑥間作種植,即同一生長期內,在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物
關于這些措施,下列說法合理的是(　　)
A.措施②④分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關系
B.措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度
(1)有氧呼吸和無氧呼吸的共同點是:在酶的催化作用下,分解__________,釋放__________。
(2)水分、__________、氧氣和二氧化碳濃度是影響呼吸作用的主要因素。自由水與結合水的比值越高,細胞呼吸越__________。
(3)儲藏蔬菜、水果時采取零上低溫、一定濕度、__________等措施延長儲藏時間,而種子采取零上低溫、__________、低氧等措施延長儲存時間。
4.科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內藍莓果實的CO2生成速率的變化,結果見圖1和圖2。
圖1
　
圖2
(1)由圖可知,與25 ℃相比,0.5 ℃條件下果實的CO2生成速率較低,主要原因是________________________________________;隨著果實儲存時間的增加,密閉容器內的__________濃度越來越高,抑制了果實的細胞呼吸。該實驗還可以通過檢測__________濃度變化來計算呼吸速率。
(2)某同學擬驗證上述實驗結果,設計如下方案:
①稱取兩等份同一品種的藍莓果實,分別裝入甲、乙兩個容積相同的瓶內,然后密封。
②將甲、乙瓶分別置于25 ℃和0.5 ℃條件下儲存,每隔一段時間測定各瓶中的CO2濃度。
③記錄實驗數據并計算CO2生成速率。
為使實驗結果更可靠,請給出兩條建議,以完善上述實驗方案(不考慮溫度因素)。
a.______________________。
b.______________________。
微真題重體悟
　
1.(2022·河北卷,T4)下列關于呼吸作用的敘述,正確的是(　　)
A.酵母菌無氧呼吸不產生使溴麝香草酚藍溶液變黃的氣體
B.種子萌發時需要有氧呼吸為新器官的發育提供原料和能量
C.有機物徹底分解、產生大量ATP的過程發生在線粒體基質中
D.通氣培養的酵母菌液過濾后,濾液加入重鉻酸鉀濃硫酸溶液后變為灰綠色
2.(2023·山東卷,T4)水淹時,玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足,使液泡膜上的H+轉運減緩,引起細胞質基質內H+積累,無氧呼吸產生的乳酸也使細胞質基質pH降低。pH降低至一定程度會引起細胞酸中毒。細胞可通過將無氧呼吸過程中的丙酮酸產乳酸途徑轉換為丙酮酸產酒精途徑,延緩細胞酸中毒。下列說法正確的是(　　)
A.正常玉米根細胞液泡內pH高于細胞質基質
B.檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成
C.轉換為丙酮酸產酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應不足
D.轉換為丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒
3.(2024·廣東卷,T5)研究發現,敲除某種兼性厭氧酵母(WT)sqr基因后獲得的突變株△sqr中,線粒體出現碎片化現象,且數量減少。下列分析錯誤的是(　　)
A.碎片化的線粒體無法正常進行有氧呼吸
B.線粒體數量減少使△sqr的有氧呼吸減弱
C.有氧條件下,WT比△sqr的生長速度快
D.無氧條件下,WT比△sqr產生更多的ATP
4.(2024·安徽卷,T3)細胞呼吸第一階段包含一系列酶促反應,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個關鍵酶。細胞中ATP減少時,ADP和AMP會增多。當ATP/AMP濃度比變化時,兩者會與PFK1發生競爭性結合而改變酶活性,進而調節細胞呼吸速率,以保證細胞中能量的供求平衡。下列敘述正確的是(　　)
A.在細胞質基質中,PFK1催化葡萄糖直接分解為丙酮酸等
B.PFK1與ATP結合后,酶的空間結構發生改變而變性失活
C.ATP/AMP濃度比變化對PFK1活性的調節屬于正反饋調節
D.運動時肌細胞中AMP與PFK1結合增多,細胞呼吸速率加快
5.(2023·全國乙卷,T3)植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應缺氧環境。在無氧條件下,某種植物幼苗的根細胞經呼吸作用釋放CO2的速率隨時間的變化趨勢如圖所示。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.在時間a之前,植物根細胞無CO2釋放,只進行無氧呼吸產生乳酸
B.a~b時間內植物根細胞存在經無氧呼吸產生酒精和CO2的過程
C.每分子葡萄糖經無氧呼吸產生酒精時生成的ATP比產生乳酸時的多
D.植物根細胞無氧呼吸產生的酒精跨膜運輸的過程不需要消耗ATP
第8講　細胞呼吸的原理和應用
微考點·大突破
考點一
教材解讀
1.細胞內　有機物的氧化分解　為生物體提供能量　有氧呼吸和無氧呼吸
2.(1)細胞質基質　線粒體基質　大量能量
(2)　(3)①熱能　ATP
②逐步
3.(1)細胞質基質　(3)乳酸　基因　酒精和CO2　(4)①酒精　乳酸
②熱能
教材基礎辨析
　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
教材素材拓展
　提示　內膜上特殊蛋白質利用電子給予的能量將H+泵出,構建H+濃度梯度,H+通過線粒體內膜上的ATP合酶順濃度梯度進入線粒體基質,推動ATP合成
能力提升
1.C　解析　有氧呼吸第一階段的場所是細胞質基質,第二、三階段的場所是線粒體,三個階段均可產生ATP,故有氧呼吸時細胞質基質和線粒體中都能產生ATP,A項正確;線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所,該階段氧氣和[H]反應生成水,該過程需要酶的催化,B項正確;丙酮酸分解為CO2和[H]是有氧呼吸第二階段,場所是線粒體基質,該過程需要水的參與,不需要O2的直接參與,C項錯誤;線粒體是半自主性細胞器,其中含有少量DNA,可以通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成,D項正確。
2.D　解析　由題圖可知,電子可不通過蛋白復合體Ⅲ和Ⅳ,而是直接通過AOX傳遞給氧氣生成水,此過程中大量能量以熱能的形式釋放,A項正確。線粒體蛋白UCP將H+運至線粒體基質是順濃度梯度運輸,其方式是協助擴散,B項正確。H+通過ATP合酶進入線粒體基質的同時,可催化ATP合成,該過程會消耗一部分能量,使熱量散失減少,這種情況會導致開花生熱現象變弱,C項正確。UCP能夠降低H+在膜兩側的濃度差,減少ATP的形成,結合A項分析可知,題圖所示膜結構上AOX和UCP含量提高,則經ATP合酶催化形成的ATP的量減少,D項錯誤。
3.A　解析　在有氧呼吸的第三階段,前兩階段產生的[H]與O2結合,無氧呼吸沒有O2參與反應,產生的[H]不與O2結合,A項正確;有氧呼吸在細胞質基質和線粒體中進行,B項錯誤;有氧呼吸和無氧呼吸都有熱能的釋放,C項錯誤;有氧呼吸和無氧呼吸都需要酶催化,D項錯誤。
回源教材　提示　(1)還原型輔酶Ⅰ(NADH)　(2)乳酸或酒精　熱能
4.B　解析　由題意可知,受訓者滑雪時單位時間的攝氧量無明顯變化,說明其有氧呼吸強度不變;再分析題圖可知,與集訓前相比,集訓后受訓者血漿中乳酸濃度增加,由此可知,與集訓前相比,滑雪過程中受訓者在單位時間內消耗的ATP增多,無氧呼吸增強,所消耗的ATP中來自無氧呼吸的增多,B項正確,A、C兩項錯誤。消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸產生的ATP多于無氧呼吸,而滑雪過程中受訓者在單位時間內無氧呼吸增強,故骨骼肌中每克葡萄糖產生的ATP減少,D項錯誤。
考點二
實驗基礎
1.溴麝香草酚藍　灰綠色
2.對比
4.(1)甲　(2)不變色
5.(2)酒精和CO2
教材基礎辨析
　(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濃度是本實驗的無關變量,A項錯誤;酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的自變量,B項錯誤;等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解徹底,釋放的能量多,無氧呼吸氧化分解不徹底,大部分能量還儲存在酒精中,釋放能量少,D項錯誤。
2.B　解析　甲中有NaOH溶液,該裝置中酵母菌產生的CO2全部被NaOH溶液吸收,液滴的移動表示氧氣的消耗量,有色液滴不動說明沒有氧氣的消耗,沒有進行有氧呼吸,乙裝置中有清水,清水既不吸收氣體也不釋放氣體,若乙裝置中液滴右移,說明進行了無氧呼吸,A項正確;只要甲裝置中的酵母菌進行有氧呼吸,則其中的O2含量會減少,有色液滴一定左移,因此甲裝置有色液滴左移,說明酵母菌進行了有氧呼吸,但不能說明沒有進行無氧呼吸,B項錯誤;若乙裝置有色液滴不動,說明其中的酵母菌吸收的氧氣體積和產生的二氧化碳體積相等,甲裝置有色液滴左移,說明消耗了氧氣,即酵母菌只進行有氧呼吸,C項正確;乙裝置有色液滴右移,說明酵母菌產生的CO2體積大于消耗的氧氣體積,因此一定存在無氧呼吸,D項正確。
考點三
教材解讀
1.種類　不同生長發育　較低　不同器官　大于
2.(1)有機物　(2)抑制　無氧呼吸　爛根死亡　(3)抑制　(4)有機物
教材基礎辨析
　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
教材素材拓展
　提示　(1)不是　根據有氧呼吸和無氧呼吸的方程式可以看出,當有氧呼吸和無氧呼吸釋放的CO2量相等時,二者消耗的葡萄糖之比是1∶3
(2)R　此時總CO2釋放量最少,有機物的損耗最少
(3)在低氧條件下,無氧呼吸受到抑制,呼吸強度較弱,有氧呼吸因O2不足,呼吸強度也比較小,故總的CO2釋放量少,呼吸強度弱
能力提升
1.C　解析　單位時間內O2吸收量應該隨著環境中O2濃度的增加而增加,因此甲曲線表示CO2釋放量,乙曲線表示O2吸收量,A項錯誤。O2濃度為b時,兩曲線相交,說明此時O2的吸收量和CO2的釋放量相等,而且細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖,故此時該器官只進行有氧呼吸,不進行無氧呼吸,B項錯誤。O2濃度為0時,該器官只進行無氧呼吸;O2濃度為a時,該器官同時進行有氧呼吸和無氧呼吸;O2濃度為b時,該器官只進行有氧呼吸,故O2濃度由0到b的過程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加,C項正確。O2濃度為a時并非一定最適合保存該器官,因為無氧呼吸會產生酒精,不一定能滿足某些生物組織的儲存。據題圖可知,此時氣體交換相對值CO2為0.6,O2為0.3,其中CO2有0.3是有氧呼吸產生、0.3是無氧呼吸產生,按有氧呼吸時C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6,無氧呼吸時C6H12O6∶CO2=1∶2,算得葡萄糖的相對消耗量為0.05+0.15=0.2。而無氧呼吸消失點時,O2和CO2的相對值為0.7,算得葡萄糖的相對消耗量約為0.117,明顯比a點時要低。所以a點時葡萄糖的消耗速率一定不是最小,D項錯誤。
2.B　解析　LdhA是參與細胞呼吸第一階段的酶,反應的場所是細胞質基質,A項正確;氧氣是在線粒體內膜被利用的,分析題意,IRP(鐵調節蛋白)基因被敲除后,線粒體的呼吸功能明顯減弱,但細胞中的HIF1a和HIF2a兩種蛋白的含量明顯高于正常細胞,說明HIF2a蛋白含量的提高不會提高線粒體對氧氣的利用率,B項錯誤;據題圖可知,與IRP敲除組相比,IRP敲除+PX 478組LdhA相對表達量降低,而IRP敲除+PT 2385組LdhA相對表達量與IRP敲除組差別不大,說明IRP敲除小鼠的HIF1a蛋白能促進LdhA的表達,HIF2a蛋白對LdhA的合成無明顯影響,C項正確;氧氣參與有氧呼吸第三階段,但若氧氣不足,在線粒體中進行的第二階段也會受影響,故氧氣的存在是保證有氧呼吸的第二、三階段順利進行的前提,D項正確。
3.A　解析　措施②春化處理是為了促進花芽形成,反映了低溫與作物開花的關系,措施④光周期處理,反映了晝夜長短與作物開花的關系,A項正確;措施③風干儲藏可以減少自由水含量,從而減弱細胞呼吸,降低有機物的消耗,措施⑤合理密植的主要目的是提高光能利用率,促進光合作用,B項錯誤;措施②春化處理是為了促進花芽形成,措施⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用,C項錯誤;措施①③的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度,措施④光周期處理,目的是促進或抑制植物開花,D項錯誤。
回源教材　提示　(1)有機物　能量　(2)溫度　旺盛
(3)低氧　干燥
4.答案　(1)低溫降低了細胞呼吸相關酶的活性　CO2　O2　(2)a.選取的果實成熟度應一致　b.每個溫度條件下至少有3組平行重復實驗
解析　(1)依題圖可知,0.5 ℃條件下藍莓果實的CO2生成速率較25 ℃條件下低,其原因是低溫條件下細胞呼吸相關酶的活性降低,細胞呼吸減弱,果實的CO2生成速率降低。隨著果實儲存時間的增加,密閉容器中CO2濃度升高;可通過檢測CO2生成量或O2消耗量來計算呼吸速率。(2)為使實驗結果更可靠,應從無關變量相同且適宜、設置平行重復實驗等角度分析,即可選用成熟度相同的藍莓果實進行實驗,也可通過在每個溫度條件下增設至少3組的平行重復實驗來提高實驗結果的可信度。
微真題·重體悟
1.B　解析　能使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃的成分是二氧化碳,酵母菌無氧呼吸可產生二氧化碳,A項錯誤;種子萌發時種子中的有機物經有氧呼吸氧化分解,可為新器官的發育提供原料和能量,B項正確;有機物徹底分解、產生大量ATP的過程是有氧呼吸第三階段,場所是線粒體內膜,C項錯誤;酸性的重鉻酸鉀與酒精發生化學反應,呈現灰綠色,而通氣培養時酵母菌進行有氧呼吸,不產生酒精,故酵母菌液過濾后的濾液加入重鉻酸鉀濃硫酸溶液后不會變為灰綠色,D項錯誤。
2.B　解析　玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足,使液泡膜上的H+轉運減緩,引起細胞質基質內H+積累,說明細胞質基質內H+轉運至液泡需要消耗能量,為主動運輸,逆濃度梯度,液泡中H+濃度高,正常玉米根細胞液泡內pH低于細胞質基質,A項錯誤;玉米根部短時間水淹,根部氧氣含量少,部分根細胞可以進行有氧呼吸產生CO2,檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成,B項正確;無論是產酒精的無氧呼吸還是產乳酸的無氧呼吸,都只在第一階段釋放少量能量,第二階段無能量釋放,C項錯誤;丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]與丙酮酸產乳酸途徑時消耗的[H]的量相同,D項錯誤。
3.D　解析　有氧呼吸的主要場所在線粒體,碎片化的線粒體無法正常進行有氧呼吸,A項正確;有氧呼吸第二、三階段發生在線粒體,線粒體數量減少使△sqr的有氧呼吸減弱,B項正確;與△sqr相比,WT正常線粒體數量更多,有氧條件下,WT能獲得更多的能量,生長速度比△sqr快,C項正確;無氧呼吸的場所在細胞質基質,與線粒體無關,所以無氧條件下WT產生ATP的量與△sqr相同,D項錯誤。
4.D　解析　細胞呼吸第一階段葡萄糖最終分解為丙酮酸,需要一系列酶促反應即需要多種酶參與,而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個關鍵酶,因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解為丙酮酸,A項錯誤;由題意可知,當ATP/AMP濃度比變化時,兩者會與PFK1發生競爭性結合而改變酶的活性,說明PFK1與ATP結合后,酶的空間結構發生改變,但仍具有活性,B項錯誤;由題意可知,ATP/AMP濃度比變化是為了保證細胞中能量的供求平衡,說明其調節屬于負反饋調節,C項錯誤;運動時肌細胞消耗ATP增多,細胞中ATP減少,ADP和AMP會增多,則AMP與PFK1結合增多,細胞呼吸速率加快,細胞中ATP含量增多,從而維持能量供應,D項正確。
5.C　解析　植物進行有氧呼吸或無氧呼吸產生酒精時都有二氧化碳釋放,在時間a之前,植物根細胞無CO2釋放,可推知在時間a之前,植物根細胞只進行無氧呼吸產生乳酸,A項正確;分析題圖可知,在無氧條件下,a~b時間內植物根細胞CO2的釋放速率逐漸增大,推測該時段內植物根細胞存在經無氧呼吸產生酒精和CO2的過程,B項正確;無論是產生酒精還是產生乳酸的無氧呼吸,都只在第一階段釋放少量能量,第二階段無能量釋放,故每分子葡萄糖經無氧呼吸產生酒精時生成的ATP和產生乳酸時相同,C項錯誤;酒精跨膜運輸方式是自由擴散,該過程不需要消耗ATP,D項正確。(共87張PPT)
第8講
第二單元　細胞的能量供應和利用
細胞呼吸的原理和應用
課
標
內
容
1.說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機物中的能量轉化為生命活動可以利用的能量。2.實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式。
微考點 大突破
內容
索引
微真題 重體悟
考點一　細胞呼吸方式及過程
考點二　探究酵母菌細胞呼吸的方式
考點三　影響細胞呼吸的因素及應用
考點一　細胞呼吸方式及過程
微考點/大突破
第一部分
1.細胞呼吸
細胞內
有機物的氧化分解
為生物體提供能量
有氧呼吸和無氧呼吸
2.有氧呼吸
(1)過程圖解。
細胞質基質
線粒體基質
大量能量
(2)寫出有氧呼吸總反應式(標出氧元素的來源與去向)：
___________________________________________。
(3)能量的釋放與特點。
①釋放：葡萄糖氧化分解釋放的能量大部分以________形式散失，少部分儲存在________中。
②特點：在溫和的條件下進行，能量_______釋放，徹底氧化分解。
熱能
ATP
逐步
3.無氧呼吸
(1)場所：全過程是在____________中進行的。
(2)過程。
細胞質基質
(3)不同生物無氧呼吸產物類型及原因。
乳酸
基因
酒精和CO2
(4)無氧呼吸過程中能量的去路。
①大部分儲存在________或________中。
②釋放的能量中大部分以________形式散失，少部分儲存在ATP中。
(5)無氧呼吸在能量供應中的意義。
①生物在缺氧環境下，可以通過無氧呼吸釋放少量能量維持生命活動。
②無氧呼吸產生ATP的速度非常快，可以使肌肉在短暫的劇烈活動期間獲得所需能量。
酒精
乳酸
熱能
提醒　進行有氧呼吸不一定需要線粒體。真核生物進行有氧呼吸需要線粒體，無線粒體的真核生物或真核細胞只能進行無氧呼吸，如蛔蟲、哺乳動物成熟的紅細胞等；原核生物沒有線粒體，但有些原核生物含有與有氧呼吸有關的酶，也可以進行有氧呼吸，如硝化細菌、藍細菌等。
教材基礎辨析
(1)原核細胞無線粒體，不能進行有氧呼吸。(源自必修1 P92)( )
(2)葡萄糖在線粒體基質中氧化分解產生NADH，并與氧氣結合生成水。(必修1 P93“圖5-9”)( )
(3)有氧呼吸時，生成物H2O中的氫只來自線粒體中丙酮酸的分解。
(必修1 P93“圖5-9”)( )
×
×
×
(4)癌細胞進行無氧呼吸時丙酮酸轉化為乳酸的過程會生成少量ATP。
(源自必修1 P94)( )
(5)若細胞以葡萄糖為底物同時進行有氧和無氧呼吸，則吸收O2的分子數比釋放CO2的多。(必修1 P94“反應式”)( )
(6)人體肌細胞無氧呼吸產生的乳酸，能在肝臟中再次轉化為葡萄糖。(必修1 P94“相關信息”)( )
×
×
√
教材素材拓展
有氧呼吸的第三階段：NADH在酶的催化作用下釋放電子和H+，電子被鑲嵌在內膜上的特殊蛋白質捕獲和傳遞，O2為最終的電子受體,生成H2O。
請據圖分析ATP生成的過程是什么
答：_______________________________________________________
________________________________________________________________________________。
內膜上特殊蛋白質利用電子給予的能量將H+泵出，構建H+濃度梯度，H+通過線粒體內膜上的ATP合酶順濃度梯度進入線粒體基質，推動ATP合成
1.整合有氧呼吸和無氧呼吸的過程圖解
2.細胞呼吸中各物質的量的比例關系分析(以葡萄糖為底物)
(1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6 O2消耗量=CO2生成量。
(2)無氧呼吸：①C6H12O6∶CO2∶酒精=1∶2∶2 酒精生成量=CO2生成量；②C6H12O6∶乳酸=1∶2。
(3)產生等量的CO2時消耗的葡萄糖的量：無氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
(4)在有氧呼吸與無氧呼吸同時進行的過程中，若O2吸收量∶CO2釋放量=3∶4，說明此條件下有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖量相等。
能力一　細胞呼吸的過程(考查物質和能量觀)
1.(2022·全國甲卷，T4)線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所。研究發現，經常運動的人肌細胞中線粒體數量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關的敘述，錯誤的是(　　)
A.有氧呼吸時細胞質基質和線粒體中都能產生ATP
B.線粒體內膜上的酶可以參與[H]和氧反應形成水的過程
C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和[H]的過程需要O2的直接參與
D.線粒體中的DNA能夠通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成
有氧呼吸第一階段的場所是細胞質基質，第二、三階段的場所是線粒體，三個階段均可產生ATP，故有氧呼吸時細胞質基質和線粒體中都能產生ATP，A項正確；線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所，該階段氧氣和[H]反應生成水，該過程需要酶的催化，B項正確；丙酮酸分解為CO2和[H]是有氧呼吸第二階段，場所是線粒體基質，該過程需要水的參與，不需要O2的直接參與，C項錯誤；線粒體是半自主性細胞器，其中含有少量DNA，可以通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成，D項正確。
解析
2.(2025·海南調研)開花生熱現象是
指一些植物在開花期通過特定的生
理過程迅速產生并累積大量熱能，
使花的溫度顯著高于環境溫度的現
象。這一現象主要通過植物的有氧
呼吸過程實現，特別是在有氧呼吸的第三階段，電子通過UQ(泛醌，脂溶性化合物)、蛋白復合體傳遞至氧氣生成水時，釋放的能量部分以熱能的形式釋放，尤其是通過交替氧化酶(AOX)途徑，如圖所示(“e-”表示電子，“→”表示物質運輸方向)。下列相關說法錯誤的是( )
A.由圖可知，電子可不通過蛋白復合體Ⅲ和Ⅳ，而是直接通過AOX傳遞給氧氣生成水，此過程中大量能量以熱能的形式釋放
B.線粒體蛋白UCP將H+運至線粒體基質的方式是協助擴散
C.H+經ATP合酶運回線粒體基質的同時，可催化ADP和Pi形成ATP,這種情況會導致開花生熱現象變弱
D.圖示膜結構上AOX和UCP含量提高，則經ATP合酶催化形成的ATP的量增多
由題圖可知，電子可不通過蛋白復合體Ⅲ和Ⅳ，而是直接通過AOX傳遞給氧氣生成水，此過程中大量能量以熱能的形式釋放，A項正確。線粒體蛋白UCP將H+運至線粒體基質是順濃度梯度運輸,其方式是協助擴散，B項正確。H+通過ATP合酶進入線粒體基質的同時，可催化ATP合成，該過程會消耗一部分能量，使熱量散失減少，這種情況會導致開花生熱現象變弱，C項正確。UCP能夠降低H+在膜兩側的濃度差，減少ATP的形成，結合A項分析可知,題圖所示膜結構上AOX和UCP含量提高，則經ATP合酶催化形成的ATP的量減少，D項錯誤。
解析
能力二　有氧呼吸和無氧呼吸的過程辨析(考查科學思維)
3.(2023·浙江6月選考，T11)小曲白酒的釀造過程中，酵母菌進行了有氧呼吸和無氧呼吸。關于酵母菌的呼吸作用，下列敘述正確的是
(　　)
A.有氧呼吸產生的[H]與O2結合，無氧呼吸產生的[H]不與O2結合
B.有氧呼吸在線粒體中進行，無氧呼吸在細胞質基質中進行
C.有氧呼吸有熱能的釋放，無氧呼吸沒有熱能的釋放
D.有氧呼吸需要酶催化，無氧呼吸不需要酶催化
在有氧呼吸的第三階段，前兩階段產生的[H]與O2結合，無氧呼吸沒有O2參與反應，產生的[H]不與O2結合，A項正確；有氧呼吸在細胞質基質和線粒體中進行，B項錯誤；有氧呼吸和無氧呼吸都有熱能的釋放，C項錯誤；有氧呼吸和無氧呼吸都需要酶催化，D項錯誤。
解析
(1)(必修1 P93“相關信息”)細胞呼吸過程中產生的[H]是______________________的簡化表示方法。
(2)(必修1 P94“相關信息”)無氧呼吸過程中，葡萄糖中的能量主要儲存在____________中；而氧化分解釋放的能量主要以______的形式散失了。
還原型輔酶Ⅰ(NADH)
乳酸或酒精
熱能
4.(2022·北京卷，T3)在北京冬奧會的感召下，一隊初學者進行了3個月高山滑雪集訓，成績顯著提高，而體重和滑雪時單位時間的攝氧量均無明顯變化。檢測集訓前后受訓者完成滑雪動作后血漿中乳酸濃度，結果如圖。與集訓前相比，滑雪過程中受訓者在單位時間內(　　)
A.消耗的ATP不變
B.無氧呼吸增強
C.所消耗的ATP中來自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖產生的ATP增多
由題意可知，受訓者滑雪時單位時間的攝氧量無明顯變化，說明其有氧呼吸強度不變；再分析題圖可知，與集訓前相比，集訓后受訓者血漿中乳酸濃度增加，由此可知，與集訓前相比，滑雪過程中受訓者在單位時間內消耗的ATP增多，無氧呼吸增強，所消耗的ATP中來自無氧呼吸的增多，B項正確，A、C兩項錯誤。消耗等量的葡萄糖，有氧呼吸產生的ATP多于無氧呼吸，而滑雪過程中受訓者在單位時間內無氧呼吸增強，故骨骼肌中每克葡萄糖產生的ATP減少，D項錯誤。
解析
考點二　探究酵母菌細胞呼吸的方式
微考點/大突破
第一部分
1.實驗原理
溴麝香草酚藍
灰綠色
2.實驗設計思路——________實驗
對比
3.實驗步驟
(1)配制酵母菌培養液(酵母菌+葡萄糖溶液)。
(2)檢測CO2的產生，裝置如圖所示。
(3)檢測酒精的產生。
4.實驗現象
(1)甲、乙兩裝置中石灰水都變渾濁，且裝置________中渾濁程度高且快。
(2)2號試管中溶液由橙色變成灰綠色，1號試管________。
5.實驗結論
(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。
(2)酵母菌在有氧條件下產生CO2多且快，在無氧條件下進行細胞呼吸產生____________。
甲
不變色
酒精和CO2
教材基礎辨析
(1)在測試無氧呼吸產物的一般裝置中，密封后酵母菌只進行無氧呼吸。(必修1 P90、91“探究·實踐”)( )
(2)無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖，所以產生CO2速度較
慢。(必修1 P90、91“探究·實踐”)( )
(3)酵母菌在有氧和無氧條件下的細胞呼吸產物都有酒精和CO2。(必修1 P90、91“探究·實踐”)( )
×
√
×
教材素材拓展
對比實驗中兩組都是實驗組，兩組之間相互對照。教材中對比實驗的實例有________(填序號)。
①探究酵母菌細胞呼吸的方式；②魯賓和卡門的同位素標記法實驗;③赫爾希和蔡斯采用放射性同位素標記T2噬菌體侵染細菌的實驗；④比較過氧化氫在不同條件下的分解。
①②③
“液滴移動法”探究細胞呼吸的方式
(1)實驗裝置(以萌發的種子為例)。
(2)結果與結論。
實驗現象 結論
裝置一液滴 裝置二液滴
不動 不動 只進行產生乳酸的無氧呼吸或種子已經死亡
不動 右移 只進行產生酒精的無氧呼吸
左移 右移 進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸
左移 不動 只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸
左移 左移 種子進行有氧呼吸時，底物中除糖類外還含有脂肪
(3)誤差校正：為使實驗結果精確，除減少無關變量的干擾外，還應設置對照裝置三。裝置三與裝置二相比，不同點是用“煮熟的種子”代替“發芽種子”，其余均相同。
提醒　①為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應將裝置進行滅菌、所測種子進行消毒處理。
②若選用綠色植物作實驗材料，測定細胞呼吸速率，需將整個裝置進行遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。
能力　“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的實驗(考查科學探究)
1.(2023·浙江1月選考，T16)為探究酵母菌的細胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料進行實驗。下列關于該實驗的敘述，正確的是(　　)
A.酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實驗的自變量
B.酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的無關變量
C.可選用酒精和CO2生成量作為因變量的檢測指標
D.不同方式的細胞呼吸消耗等量葡萄糖所釋放的能量相等
酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實驗的無關變量，A項錯誤；酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的自變量，B項錯誤；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解徹底，釋放的能量多，無氧呼吸氧化分解不徹底，大部分能量還儲存在酒精中，釋放能量少，D項錯誤。
解析
2.(2025·重慶質檢)某研究小組為了探究酵母菌的細胞呼吸方式，設計了如圖所示的實驗裝置(不考慮其他因素的影響)。下列說法錯誤的是( )
A.甲裝置有色液滴不動，乙裝置中液滴右移，說明酵母菌只進行無氧呼吸
B.甲裝置有色液滴左移，說明酵母菌只進行有氧呼吸
C.甲裝置有色液滴左移，乙裝置有色液滴不動，說明酵母菌只進行有氧呼吸
D.乙裝置有色液滴右移，說明酵母菌中一定存在無氧呼吸
甲中有NaOH溶液，該裝置中酵母菌產生的CO2全部被NaOH溶液吸收，液滴的移動表示氧氣的消耗量，有色液滴不動說明沒有氧氣的消耗，沒有進行有氧呼吸，乙裝置中有清水，清水既不吸收氣體也不釋放氣體，若乙裝置中液滴右移，說明進行了無氧呼吸,
A項正確；只要甲裝置中的酵母菌進行有氧呼吸，則其中的O2含量會減少，有色液滴一定左移，因此甲裝置有色液滴左移，說明
解析
酵母菌進行了有氧呼吸，但不能說明沒有進行無氧呼吸，B項錯誤；若乙裝置有色液滴不動，說明其中的酵母菌吸收的氧氣體積和產生的二氧化碳體積相等，甲裝置有色液滴左移，說明消耗了氧氣，即酵母菌只進行有氧呼吸，C項正確；乙裝置有色液滴右移，說明酵母菌產生的CO2體積大于消耗的氧氣體積，因此一定存在無氧呼吸，D項正確。
解析
教材規定實驗中的“顯色”歸納
考點三　影響細胞呼吸的因素及應用
微考點/大突破
第一部分
1.內部因素
種類
不同生長發育
較低
不同
器官
大于
2.外部因素
有機物
抑制
無氧呼吸
爛根死亡
抑
制
有機物
提醒　儲存蔬菜和水果與儲存種子的條件
①蔬菜和水果應在“零上低溫、濕度適中、低氧”的條件下保鮮。
②種子應在“零上低溫、干燥、低氧”的條件下儲存。
教材基礎辨析
(1)嚴格的無氧環境有利于水果保鮮是因為此條件下細胞呼吸分解有機物最少。(必修1 P95“思考·討論”)( )
(2)糧食種子適宜在零上低溫、低氧和中等濕度的環境中儲藏。(必修1 P95“思考·討論”)( )
(3)慢跑時，氧氣供應不足，肌細胞主要進行無氧呼吸產生乳酸。(必修1 P95“思考·討論”)( )
×
×
×
(4)破傷風芽孢桿菌易在被銹釘扎過的傷口深處繁殖，原因是傷口深處氧氣缺乏。(必修1 P95“思考·討論”)( )
(5)耕種松土有利于油料種子萌發，原因是萌發時呼吸作用需要大量氧氣。(必修1 P95“思考·討論”)( )
(6)高原訓練時運動員骨骼肌所需的能量主要由分解乳酸產生，產生的CO2可由無氧呼吸產生。(必修1 P95“思考·討論”)( )
√
√
×
教材素材拓展
結合O2濃度影響細胞呼吸的曲線分析。
(1)O2濃度為C時，AB=BC，此時有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖________(填“是”或“不是”)一樣多，理由是______________________
______________________________________________________________________________________。
(2)在保存蔬菜、水果時，應選擇________點對應的O2濃度，理由是_________________________________________。
(3)低氧環境下，有機物消耗少的原因是_________________________
___________________________________________________________________________________________。
不是
根據有氧呼吸和無氧呼吸的方程式可以看出，當有氧呼吸和無氧呼吸釋放的CO2量相等時,二者消耗的葡萄糖之比是1∶3
R
此時總CO2釋放量最少，有機物的損耗最少
在低氧條件下，無氧呼吸受到抑制，呼吸強度較弱，有氧呼吸因O2不足，呼吸強度也比較小，故總的CO2釋放量少，呼吸強度弱
能力一　影響細胞呼吸因素的分析(考查科學思維)
1.(2023·山東卷，T17改編)某種植株的
非綠色器官在不同O2濃度下，單位時間
內O2吸收量和CO2釋放量的變化如圖所
示。若細胞呼吸分解的有機物全部為葡
萄糖，下列說法正確的是( )
A.甲曲線表示O2吸收量
B.O2濃度為b時，該器官仍進行無氧呼吸
C.O2濃度由0到b的過程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加
D.O2濃度為a時最適合保存該器官，該濃度下葡萄糖消耗速率最小
單位時間內O2吸收量應該隨著環境中O2濃度的增加而增加，因此甲曲線表示CO2釋放量，乙曲線表示O2吸收量，A項錯誤。O2濃度為b時，兩曲線相交，說明此時O2的吸收量和CO2的釋放量相等，而且細胞呼吸分解的有機物全部為葡萄糖，故此時該器官只進行有氧呼吸，不進行無氧呼吸，B項錯誤。O2濃度為0時，該器官只進行無氧呼吸；O2濃度為a時，該器官同時進行有氧呼吸和無氧呼吸；O2濃度為b時，該器官只進行有氧呼吸，故O2濃度由0到b的過程中，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐漸增加，C項正確。O2濃度
解析
為a時并非一定最適合保存該器官，因為無氧呼吸會產生酒精，不一定能滿足某些生物組織的儲存。據題圖可知，此時氣體交換相對值CO2為0.6，O2為0.3，其中CO2有0.3是有氧呼吸產生、0.3是無氧呼吸產生，按有氧呼吸時C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6，無氧呼吸時C6H12O6∶CO2=1∶2，算得葡萄糖的相對消耗量為0.05+0.15=0.2。而無氧呼吸消失點時，O2和CO2的相對值為0.7，算得葡萄糖的相對消耗量約為0.117，明顯比a點時要低。所以a點時葡萄糖的消耗速率一定不是最小，D項錯誤。
解析
2.IRP(鐵調節蛋白)基因被敲除后，
線粒體的呼吸功能明顯減弱，但細
胞中的HIF1a和HIF2a兩種蛋白的含
量明顯高于正常細胞，且細胞有氧
呼吸的耗氧速率明顯降低。對敲除IRP基因的細胞加入PX-478(HIF1a的抑制劑)后，其耗氧速率無明顯恢復，加入PT-2385(HIF2a的抑制劑)后，其耗氧速率基本恢復正常。同時測量參與細胞呼吸第一階段的酶LdhA的表達量結果如圖，下列敘述錯誤的是(　　)
A.LdhA蛋白發揮作用的場所是細胞質基質
B.HIF2a蛋白含量的提高，可能提高了線粒體對氧氣的利用率
C.HIF1a蛋白能促進LdhA的合成，HIF2a蛋白對LdhA的合成無明顯影響
D.氧氣的存在是保證有氧呼吸的第二、三階段順利進行的前提
LdhA是參與細胞呼吸第一階段的酶，反應的場所是細胞質基質，A項正確；氧氣是在線粒體內膜被利用的，分析題意，IRP(鐵調節蛋白)基因被敲除后，線粒體的呼吸功能明顯減弱，但細胞中的HIF1a和HIF2a兩種蛋白的含量明顯高于正常細胞，說明HIF2a蛋白含量的提高不會提高線粒體對氧氣的利用率，B項錯誤；據題圖可知，與IRP敲除組相比，IRP敲除+PX-478組LdhA相對表達量降低，而IRP敲除+PT-2385組LdhA相對表達量與IRP敲除組差別不
解析
大，說明IRP敲除小鼠的HIF1a蛋白能促進LdhA的表達，HIF2a蛋白對LdhA的合成無明顯影響，C項正確；氧氣參與有氧呼吸第三階段，但若氧氣不足，在線粒體中進行的第二階段也會受影響，故氧氣的存在是保證有氧呼吸的第二、三階段順利進行的前提，D項正確。
解析
能力二　細胞呼吸原理的應用(考查社會責任)
3.(2023·新課標卷，T2)我國勞動人民在漫長的歷史進程中，積累了豐富的生產、生活經驗，并在實踐中應用。生產和生活中常采取的一些措施如下。
①低溫儲存，即果實、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放
②春化處理，即對某些作物萌發的種子或幼苗進行適度低溫處理
③風干儲藏，即小麥、玉米等種子收獲后經適當風干處理后儲藏
④光周期處理，即在作物生長的某一時期控制每天光照和黑暗的相對時長
⑤合理密植，即栽種作物時做到密度適當，行距、株距合理
⑥間作種植，即同一生長期內，在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物
關于這些措施，下列說法合理的是(　　)
A.措施②④分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關系
B.措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗
C.措施②⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用
D.措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度
措施②春化處理是為了促進花芽形成，反映了低溫與作物開花的關系，措施④光周期處理，反映了晝夜長短與作物開花的關系，A項正確；措施③風干儲藏可以減少自由水含量，從而減弱細胞呼吸，降低有機物的消耗，措施⑤合理密植的主要目的是提高光能利用率，促進光合作用，B項錯誤；措施②春化處理是為了促進花芽形成，措施⑤⑥的主要目的是促進作物的光合作用，C項錯誤；措施①③的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度，措施④光周期處理，目的是促進或抑制植物開花，D項錯誤。
解析
(1)有氧呼吸和無氧呼吸的共同點是：在酶的催化作用下，分解________，釋放________。
(2)水分、________、氧氣和二氧化碳濃度是影響呼吸作用的主要因素。自由水與結合水的比值越高，細胞呼吸越________。
(3)儲藏蔬菜、水果時采取零上低溫、一定濕度、__________等措施延長儲藏時間，而種子采取零上低溫、________、低氧等措施延長儲存時間。
有機物
能量
溫度
旺盛
低氧
干燥
4.科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內藍莓果實的CO2生成速率的變化，結果見圖1和圖2。
(1)由圖可知，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下果實的CO2生成速率較低，主要原因是_________________________________；隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內的_______濃度越來越高，抑制了果實的細胞呼吸。該實驗還可以通過檢測______濃度變化來計算呼吸速率。
(2)某同學擬驗證上述實驗結果，設計如下方案：
①稱取兩等份同一品種的藍莓果實，分別裝入甲、乙兩個容積相同的瓶內，然后密封。
低溫降低了細胞呼吸相關酶的活性
CO2
O2
②將甲、乙瓶分別置于25 ℃和0.5 ℃條件下儲存，每隔一段時間測定各瓶中的CO2濃度。
③記錄實驗數據并計算CO2生成速率。
為使實驗結果更可靠，請給出兩條建議，以完善上述實驗方案(不考慮溫度因素)。
a.____________________________________________________。
b.____________________________________________________。
選取的果實成熟度應一致
每個溫度條件下至少有3組平行重復實驗
(1)依題圖可知，0.5 ℃條件下藍莓果實的CO2生成速率較25 ℃條件下低，其原因是低溫條件下細胞呼吸相關酶的活性降低，細胞呼吸減弱，果實的CO2生成速率降低。隨著果實儲存時間的增加，密閉容器中CO2濃度升高；可通過檢測CO2生成量或O2消耗量來計算呼吸速率。(2)為使實驗結果更可靠，應從無關變量相同且適宜、設置平行重復實驗等角度分析，即可選用成熟度相同的藍莓果實進行實驗，也可通過在每個溫度條件下增設至少3組的平行重復實驗來提高實驗結果的可信度。
解析
微真題/重體悟
第二部分
1.(2022·河北卷，T4)下列關于呼吸作用的敘述，正確的是(　　)
A.酵母菌無氧呼吸不產生使溴麝香草酚藍溶液變黃的氣體
B.種子萌發時需要有氧呼吸為新器官的發育提供原料和能量
C.有機物徹底分解、產生大量ATP的過程發生在線粒體基質中
D.通氣培養的酵母菌液過濾后，濾液加入重鉻酸鉀濃硫酸溶液后變為灰綠色
能使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃的成分是二氧化碳，酵母菌無氧呼吸可產生二氧化碳，A項錯誤；種子萌發時種子中的有機物經有氧呼吸氧化分解，可為新器官的發育提供原料和能量，B項正確；有機物徹底分解、產生大量ATP的過程是有氧呼吸第三階段，場所是線粒體內膜，C項錯誤；酸性的重鉻酸鉀與酒精發生化學反應，呈現灰綠色，而通氣培養時酵母菌進行有氧呼吸，不產生酒精，故酵母菌液過濾后的濾液加入重鉻酸鉀濃硫酸溶液后不會變為灰綠色，D項錯誤。
解析
2.(2023·山東卷，T4)水淹時，玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足，使液泡膜上的H+轉運減緩，引起細胞質基質內H+積累，無氧呼吸產生的乳酸也使細胞質基質pH降低。pH降低至一定程度會引起細胞酸中毒。細胞可通過將無氧呼吸過程中的丙酮酸產乳酸途徑轉換為丙酮酸產酒精途徑，延緩細胞酸中毒。下列說法正確的是(　　)
A.正常玉米根細胞液泡內pH高于細胞質基質
B.檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判斷是否有酒精生成
C.轉換為丙酮酸產酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應不足
D.轉換為丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒
玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導致能量供應不足，使液泡膜上的H+轉運減緩，引起細胞質基質內H+積累，說明細胞質基質內H+轉運至液泡需要消耗能量，為主動運輸，逆濃度梯度，液泡中H+濃度高，正常玉米根細胞液泡內pH低于細胞質基質，A項錯誤；玉米根部短時間水淹，根部氧氣含量少，部分根細胞可以進行有氧呼吸產生CO2，檢測到水淹的玉米根有CO2的產生不能判
解析
斷是否有酒精生成，B項正確；無論是產酒精的無氧呼吸還是產乳酸的無氧呼吸，都只在第一階段釋放少量能量，第二階段無能量釋放，C項錯誤；丙酮酸產酒精途徑時消耗的[H]與丙酮酸產乳酸途徑時消耗的[H]的量相同，D項錯誤。
解析
3.(2024·廣東卷，T5)研究發現，敲除某種兼性厭氧酵母(WT)sqr基因后獲得的突變株△sqr中，線粒體出現碎片化現象，且數量減少。下列分析錯誤的是(　　)
A.碎片化的線粒體無法正常進行有氧呼吸
B.線粒體數量減少使△sqr的有氧呼吸減弱
C.有氧條件下，WT比△sqr的生長速度快
D.無氧條件下，WT比△sqr產生更多的ATP
有氧呼吸的主要場所在線粒體，碎片化的線粒體無法正常進行有氧呼吸，A項正確；有氧呼吸第二、三階段發生在線粒體，線粒體數量減少使△sqr的有氧呼吸減弱，B項正確；與△sqr相比，WT正常線粒體數量更多，有氧條件下，WT能獲得更多的能量，生長速度比△sqr快，C項正確；無氧呼吸的場所在細胞質基質，與線粒體無關，所以無氧條件下WT產生ATP的量與△sqr相同，D項錯誤。
解析
4.(2024·安徽卷，T3)細胞呼吸第一階段包含一系列酶促反應，磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個關鍵酶。細胞中ATP減少時，ADP和AMP會增多。當ATP/AMP濃度比變化時，兩者會與PFK1發生競爭性結合而改變酶活性，進而調節細胞呼吸速率，以保證細胞中能量的供求平衡。下列敘述正確的是(　　)
A.在細胞質基質中，PFK1催化葡萄糖直接分解為丙酮酸等
B.PFK1與ATP結合后，酶的空間結構發生改變而變性失活
C.ATP/AMP濃度比變化對PFK1活性的調節屬于正反饋調節
D.運動時肌細胞中AMP與PFK1結合增多，細胞呼吸速率加快
細胞呼吸第一階段葡萄糖最終分解為丙酮酸，需要一系列酶促反應即需要多種酶參與，而磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一個關鍵酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解為丙酮酸，A項錯誤；由題意可知，當ATP/AMP濃度比變化時，兩者會與PFK1發生競爭性結合而改變酶的活性，說明PFK1與ATP結合后，酶的空間結構發生改變，但仍具有活性，B項錯誤；由題意可知，ATP/AMP濃度
解析
比變化是為了保證細胞中能量的供求平衡，說明其調節屬于負反饋調節，C項錯誤；運動時肌細胞消耗ATP增多，細胞中ATP減少,
ADP和AMP會增多，則AMP與PFK1結合增多，細胞呼吸速率加快，細胞中ATP含量增多，從而維持能量供應，D項正確。
解析
5.(2023·全國乙卷，T3)植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應缺氧環境。在無氧條件下，某種植物幼苗的根細胞經呼吸作用釋放CO2的速率隨時間的變化趨勢如圖所示。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.在時間a之前，植物根細胞無CO2釋放，只進行無氧呼吸產生乳酸
B.a~b時間內植物根細胞存在經無氧呼吸產生酒精和CO2的過程
C.每分子葡萄糖經無氧呼吸產生酒精時生成的ATP比產生乳酸時的多
D.植物根細胞無氧呼吸產生的酒精跨膜運輸的過程不需要消耗ATP
植物進行有氧呼吸或無氧呼吸產生酒精時都有二氧化碳釋放，在時間a之前，植物根細胞無CO2釋放，可推知在時間a之前，植物根細胞只進行無氧呼吸產生乳酸，A項正確；分析題圖可知，在無氧條件下，a~b時間內植物根細胞CO2的釋放速率逐漸增大，推測該時段內植物根細胞存在經無氧呼吸產生酒精和CO2的過程，B項正確；無論是產生酒精還是產生乳酸的無氧呼吸，都只在第一
解析
階段釋放少量能量，第二階段無能量釋放，故每分子葡萄糖經無氧呼吸產生酒精時生成的ATP和產生乳酸時相同，C項錯誤；酒精跨膜運輸方式是自由擴散，該過程不需要消耗ATP，D項正確。
解析課時微練(八)　細胞呼吸的原理和應用
　
一、選擇題:本題共10小題,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的
1.酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸也稱為發酵。下列相關敘述正確的是(　　)
A.兩種細胞中的[H]均會出現積累現象
B.酒精和乳酸可由同一種物質轉化而來
C.產生酸味和酒味的第二階段生成ATP
D.兩種細胞的線粒體中均可能產生CO2
2.(2025·咸陽模擬)輔酶Ⅰ(NAD+)全稱煙酸胺腺嘌呤二核苷酸,在細胞呼吸和代謝過程中扮演著重要角色。輔酶Ⅰ在細胞質基質中合成,因其帶有電荷,無法通過自由擴散的方式通過線粒體內膜,只能借助線粒體內膜上的MCART1蛋白轉運NAD+進入線粒體。下列敘述正確的是(　　)
A.NAD+能參與無氧呼吸并轉化為NADH
B.NAD+在線粒體內膜上轉化為NADH
C.MCART1蛋白異常導致細胞無法產生ATP
D.MCART1基因在所有生物的細胞中特異性表達
3.(2025·重慶模擬)在劇烈運動的過程中,當肌肉細胞有氧呼吸產生NADH的速度超過其再形成NAD+的速度時,丙酮酸轉變為乳酸使NAD+再生,以保證葡萄糖到丙酮酸能夠繼續產生ATP,乳酸由血液進入肝細胞內轉變為葡萄糖,該過程稱為可立氏循環。下列敘述正確的是(　　)
A.有氧呼吸過程中,NADH在細胞質基質中產生,線粒體中被消耗
B.丙酮酸被還原為乳酸的過程中,產生NAD+和少量ATP
C.肌細胞產生的乳酸進入血漿后使血漿pH呈酸性
D.機體進行可立氏循環時,肌細胞消耗的氧氣與產生的二氧化碳體積相等
4.(2025·海安模擬)如圖所示為人體運動強度與血液中乳酸含量及氧氣消耗速率的關系,下列相關敘述正確的是(　　)
A.有氧呼吸時,葡萄糖在線粒體內氧化分解釋放的能量大部分以熱能形式散失
B.氧氣消耗和乳酸產生的場所均為細胞質基質
C.b運動強度時,肌肉細胞O2的消耗量等于CO2的產生量
D.c運動強度下的有氧呼吸速率較b運動強度時低
5.(2021·湖北卷,T10)采摘后的梨常溫下易軟化。果肉中的酚氧化酶與底物接觸發生氧化反應,逐漸褐變。密封條件下4 ℃冷藏能延長梨的貯藏期。下列敘述錯誤的是(　　)
A.常溫下鮮梨含水量大,環境溫度較高,呼吸代謝旺盛,不耐貯藏
B.密封條件下,梨呼吸作用導致O2減少,CO2增多,利于保鮮
C.冷藏時,梨細胞的自由水增多,導致各種代謝活動減緩
D.低溫抑制了梨的酚氧化酶活性,果肉褐變減緩
6.(2025·惠州模擬)如圖甲為某單子葉植物種子萌發過程中干重的變化曲線,如圖乙為其萌發過程中細胞呼吸相關曲線。據圖分析,不能得出的結論是(　　)
A.圖乙兩條曲線相交時,有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率
B.與休眠種子相比,萌發種子胚細胞中自由水/結合水的值較大
C.A點(曲線最低點)后,光照下萌發種子中合成ATP的細胞器有葉綠體和線粒體
D.與休眠種子相比,萌發種子胚細胞內RNA種類較多
7.(2025·哈爾濱聯考)研究發現多種癌細胞高表達MCT1、MCT4載體,連接以糖酵解(葡萄糖分解為丙酮酸)為主要產能方式和以線粒體氧化(有氧呼吸第二階段:TCA循環即三羧酸循環)為主要產能方式的兩種癌細胞,形成協同代謝,促進腫瘤自身的發生與發展,如圖所示。下列相關敘述錯誤的是(　　)
以糖酵解為主要產能方式的癌細胞(A型)　
以線粒體氧化為主要產能方式的癌細胞(B型)
A.糖酵解、TCA循環過程都能產生ATP和[H]
B.TCA過程消耗的O2量等于產生的CO2量
C.理論上A型癌細胞可為B型癌細胞增殖過程提供原材料
D.MCT1、MCT4共轉運乳酸和H+能調節胞內pH和代謝平衡
8.化學滲透假說是指在有氧呼吸第三階段,線粒體內膜上會發生電子傳遞,形成了跨線粒體內膜的電勢差和質子(氫離子)梯度差,驅動ATP的合成。為了證明質子梯度差的產生和NADH的氧化有關,科學家做了如下實驗:從細胞中分離得到完整的線粒體,將其懸浮于不含O2的培養液中并加入NADH,密封后溶液外接pH電極(如圖1),測定其溶液的氫離子濃度變化情況(如圖2),已知線粒體外膜可自由滲透質子。下列敘述錯誤的是(　　)
A.實驗用的完整線粒體可以從酵母菌、霉菌等真核細胞中獲取
B.根據實驗結果可推測,加入氧后,線粒體基質中的質子濃度低于內外膜間隙
C.上述過程建立在生物膜具有選擇透過性和流動性的基礎上
D.參加有氧呼吸第三階段的酶通過膜融合的方式進入線粒體基質
9.(2025·九江調研)通過對氧氣感應機制的研究發現,當人體細胞處于氧氣不足的狀態時,會合成肽鏈HIFα,其可與肽鏈HIFβ組裝為蛋白質HIF1,HIF1誘導腎臟產生促紅細胞生成素(EPO),EPO促進人體產生更多新生血管和紅細胞,以攜帶更多的氧氣供應組織細胞;當氧氣充足時,部分HIF1被降解,EPO含量降低。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.氧氣在線粒體內膜中與NADH結合生成水,并釋放大量能量
B.劇烈運動時,人體細胞的氧氣感應機制可促進EPO的產生
C.慢性腎衰竭患者通常EPO減少,嚴重貧血
D.EPO可促進骨髓中紅細胞持續分裂和分化
10.敲除鐵調節蛋白(IRP)基因會明顯減弱線粒體的功能,在敲除基因IRP的小鼠中HIF1a和HIF2a兩種蛋白的含量明顯高于野生型。為探究這兩種蛋白的作用,科學家測量了野生型和敲除基因IRP小鼠線粒體的耗氧速率,結果如圖甲所示;測量LdhA(呼吸作用第一階段的一種酶)的表達量,結果如圖乙所示。已知PX 478和PT 2385分別為HIF1a和HIF2a的抑制劑。下列說法正確的是(　　)
A.LdhA在線粒體基質中發揮作用
B.HIF1a蛋白和HIF2a蛋白含量的提高均抑制了有氧呼吸第三階段
C.HIF1a蛋白和HIF2a蛋白對LdhA的表達起到相反的作用
D.無法確定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之間的功能關系
二、非選擇題
11.(2021·重慶卷,T21)人線粒體呼吸鏈受損可導致代謝物X的積累,由此引發多種疾病。動物實驗發現,給呼吸鏈受損小鼠注射適量的酶A和酶B溶液,可發生如圖所示的代謝反應,從而降低線粒體呼吸鏈受損導致的危害。據圖回答下列問題:
(1)呼吸鏈受損會導致_______(填“有氧”或“無氧”)呼吸異常,代謝物X是_________。
(2)過程⑤中酶B的名稱為_________,使用它的原因是__________________________________________。
(3)過程④將代謝物X消耗,對內環境穩態的作用和意義是________________________________________。
12.(科學探究)運動一定時間之后,機體表現出運動耐力下降的現象。研究者進行實驗探究上述現象的機制。
(1)高強度運動初期時,氧氣與[H]在________________(填場所)結合生成水,并釋放大量能量,此過程稱為氧化磷酸化,持續高強度運動消耗大量氧氣,使肌細胞處于低氧環境。
(2)研究表明P酶通過提高氧化磷酸化強度進而提升運動耐力。AR蛋白可將乳酸轉移至P酶特定氨基酸位點(乳酰化修飾)。研究者用小鼠進行持續高強度運動模擬實驗,檢測肌細胞中相關指標,結果如表:
檢測指標 運動0 min 運動30 min
P酶相對活性(%) 100 35
P酶乳酰化水平(%) 9 70
①據表中數據推測持續高強度運動誘發_____________________________________,減弱骨骼肌氧化磷酸化強度,使運動耐力下降。
②敲除小鼠AR基因,進行持續高強度運動模擬實驗,發現P酶活性始終高于野生型。
③研究者用小鼠肌細胞進行如圖1中實驗,推測:AR蛋白使P酶336位氨基酸發生乳酰化修飾,依據是__________________________________________。
(3)H蛋白是細胞中的氧含量感應蛋白,可感應氧氣含量變化從而調控AR蛋白降解。研究者進行圖2中實驗并檢測AR蛋白、H蛋白含量。由結果可知,持續高強度運動導致AR蛋白含量升高的原因是持續高強度運動使肌細胞氧氣濃度下降,___________________________________,AR蛋白含量升高。
(4)上述研究揭示了持續高強度運動后運動耐力降低與AR蛋白、P酶、氧化磷酸化的關系。有研究表明氧化磷酸化過程會有活性氧產生,超過一定水平后誘發細胞凋亡。有人認為AR蛋白表達量較低的人運動耐力強,適宜做長時間持續高強度運動。結合本研究評價該觀點是否合理,并說明理由:____________________________________________________________________。
課時微練(八)　細胞呼吸的原理和應用
1.B　解析　無氧呼吸產生的[H]可與丙酮酸反應生成相應產物,如酵母菌中的[H]與丙酮酸反應生成酒精和二氧化碳、乳酸菌中的[H]與丙酮酸反應生成乳酸,A項錯誤、B項正確;無氧呼吸只在第一階段生成ATP,第二階段不生成ATP,C項錯誤;乳酸菌是原核生物,沒有線粒體,D項錯誤。
易錯警示　有氧呼吸與無氧呼吸過程中的四個提醒
(1)無氧呼吸只在第一階段產生ATP,第二階段不產生ATP。
(2)人體內產生的CO2只來自有氧呼吸,無氧呼吸產物是乳酸,無CO2。
(3)部分原核生物無線粒體,也能進行有氧呼吸,如需氧細菌。無線粒體的真核生物(或細胞)只能進行無氧呼吸,如蛔蟲、哺乳動物成熟的紅細胞等。
(4)以脂肪為呼吸底物進行有氧呼吸時消耗O2的量≠產生CO2的量。脂肪與葡萄糖相比,含H量高,含O量低,因此有氧呼吸消耗O2的量大于產生CO2的量。
2.A　解析　有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同,都是在細胞質基質中將葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH,即NAD+能參與無氧呼吸并轉化為NADH,A項正確;NAD+在細胞質基質和線粒體基質中轉化為NADH,B項錯誤;MCART1蛋白異常,不能轉運NAD+進入線粒體,但細胞質基質依然可以進行細胞呼吸產生ATP,C項錯誤;線粒體內膜上的MCART1蛋白能轉運NAD+進入線粒體,所以MCART1基因在真核生物細胞中普遍表達,D項錯誤。
3.D　解析　有氧呼吸第一和第二階段都可產生NADH,因此NADH的產生部位有細胞質基質和線粒體基質,A項錯誤;無氧呼吸只在第一階段產生少量的ATP,丙酮酸還原為乳酸的過程中不再生成ATP,B項錯誤;血漿中含有緩沖物質,可維持pH為7.35~7.45,乳酸進入血漿后不會使血漿呈酸性,C項錯誤;動物細胞無氧呼吸不產生二氧化碳,而有氧呼吸消耗的氧氣與產生的二氧化碳相等,因此肌細胞消耗氧氣與產生二氧化碳的體積相等,D項正確。
4.C　解析　葡萄糖在細胞質基質中被分解為丙酮酸和[H],葡萄糖不進入線粒體,A項錯誤;氧氣消耗的場所是線粒體內膜,乳酸產生的場所是細胞質基質,B項錯誤;b運動強度時,有氧呼吸和無氧呼吸同時存在,無氧呼吸既不吸收O2也不釋放CO2,因此肌肉細胞O2的消耗量等于CO2的產生量,C項正確;c運動強度下的氧氣消耗速率大于b運動強度下的氧氣消耗速率,故c運動強度下的有氧呼吸速率較b運動強度時高,D項錯誤。
5.C　解析　常溫下鮮梨含水量大,環境溫度較高,呼吸代謝旺盛,有機物消耗快,不耐貯藏,A項正確;密封條件下,梨通過呼吸作用消耗O2,導致O2減少,CO2增多,有利于保鮮,B項正確;冷藏時,溫度降低,呼吸酶的活性減弱,導致各種代謝活動減緩,且部分自由水轉化為結合水,自由水含量減少,C項錯誤;低溫可抑制梨中酚氧化酶的活性,使其催化反應的速率減慢,果肉褐變減緩,D項正確。
6.A　解析　題圖乙兩條曲線相交時,CO2釋放量與O2吸收量相等,此時細胞只進行有氧呼吸,不進行無氧呼吸,A項符合題意;與休眠種子相比,萌發種子的細胞代謝旺盛,代謝旺盛的細胞中自由水/結合水的值較大,B項不符合題意;A點后,種子的干重開始增加,說明萌發的種子進行了光合作用,故A點后,光照下萌發種子中合成ATP的細胞器有葉綠體和線粒體,C項不符合題意;與休眠種子相比,萌發種子胚細胞生命活動旺盛,需要相關蛋白質參與,細胞內RNA種類會增多,D項不符合題意。
7.B　解析　糖酵解、TCA循環分別屬于有氧呼吸第一、二階段,均有ATP和[H]生成,A項正確;TCA循環過程屬于有氧呼吸第二階段,有CO2產生,沒有O2消耗,B項錯誤;A型癌細胞呼吸產生的產物可以作為合成其他物質的原材料,可為B型癌細胞增殖過程提供原材料,C項正確;MCT1、MCT4共轉運乳酸和H+能調節胞內pH和代謝平衡,D項正確。
8.D　解析　酵母菌為真核生物,代謝類型為兼性厭氧性,霉菌為真核生物,代謝類型為需氧型,兩種生物均含線粒體,A項正確。實驗裝置中pH電極連接在溶液中,線粒體外膜可自由滲透質子,所以pH電極的測量值只能反映線粒體內外膜間隙氫離子濃度,無法比較線粒體基質中的氫離子濃度與內外膜間隙氫離子濃度的大小;加入氧后,溶液中氫離子濃度立即上升,是因為NADH在有氧條件下氧化產生電子,線粒體內膜上發生電子傳遞,形成了跨線粒體內膜的電勢差和質子(氫離子)梯度差,隨后緩慢下降,推測出線粒體基質中的質子濃度低于內外膜間隙,導致H+順濃度梯度內流驅動ATP的合成,B項正確。上述過程中H+跨內膜運輸需要轉運蛋白參與,具有特異性,體現細胞膜具有選擇透過性,電子傳遞過程中各種起電子傳遞作用的蛋白質分子的移動體現了細胞膜的流動性,C項正確。線粒體是半自主細胞器,有氧呼吸第三階段的酶在線粒體內的DNA調控下,由線粒體內的核糖體合成,D項錯誤。
9.D　解析　在有氧呼吸的第三階段,氧氣與NADH結合生成水,并釋放大量能量,場所是線粒體內膜,A項正確;人體在劇烈運動時,組織細胞處于氧氣不足的狀態,細胞中的氧氣感應機制可促進EPO的產生,B項正確;根據題干信息“HIF1誘導腎臟產生促紅細胞生成素(EPO),EPO促進人體產生更多新生血管和紅細胞”可知,慢性腎衰竭患者通常會因EPO減少而嚴重貧血,C項正確;據題干信息“EPO促進人體產生更多新生血管和紅細胞,以攜帶更多的氧氣供應組織細胞”推測,EPO可促進骨髓中造血干細胞的分裂和分化,D項錯誤。
10.D　解析　LdhA是呼吸作用第一階段的一種酶,細胞呼吸第一階段的場所是細胞質基質,因此LdhA在細胞質基質中發揮作用,A項錯誤;PX 478和PT 2385分別為HIF1a和HIF2a的抑制劑,題圖甲顯示,敲除基因IRP小鼠的耗氧速率明顯降低,而IRP敲除+PT 2385組小鼠的耗氧速率明顯上升,IRP敲除+PX 478組小鼠的耗氧速率與IRP敲除組小鼠的耗氧速率無明顯差異,可知HIF2a蛋白含量的提高抑制了小鼠的耗氧速率,氧氣參與有氧呼吸第三階段,因此HIF2a蛋白含量的提高抑制了小鼠的有氧呼吸第三階段,B項錯誤;分析題圖乙,比較野生型組和IRP敲除組結果,IRP敲除組LdhA相對含量高于野生型組,說明IRP抑制LdhA的合成,IRP敲除+PX 478組含量高于野生型組低于IRP敲除組,說明HIF1a促進LdhA的合成,IRP敲除+PT 2385組含量和IRP敲除組基本相同,說明HIF2a對LdhA的合成無影響,C項錯誤;通過PX 478和PT 2385分別抑制HIF1a和HIF2a的功能,可知HIF1a和HIF2a的作用,但該題無法確定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之間的功能關系,D項正確。
11.答案　(1)有氧　乳酸(C3H6O3)　(2)過氧化氫酶　催化過氧化氫的分解,避免過氧化氫對細胞的毒害　(3)避免代謝產物的積累,維持細胞內的pH;是機體進行正常生命活動的條件
解析　(1)有氧呼吸第二階段和第三階段的場所分別是線粒體基質和線粒體內膜,線粒體呼吸鏈受損會導致有氧呼吸異常。由題圖可知,代謝物X是人體細胞無氧呼吸的產物乳酸。(2)H2O2在酶B的作用下分解為O2和H2O,推斷酶B為過氧化氫酶,該酶可催化過氧化氫分解,避免過氧化氫積累對細胞產生毒害作用。(3)過程④將乳酸消耗,避免乳酸的積累,以維持細胞內的pH,有利于機體生命活動的正常進行。
12.答案　(1)線粒體內膜
(2)①P酶乳酰化修飾使其活性降低　③四組實驗中只有第Ⅱ組P酶乳酰化,P酶活性最低,第Ⅳ組(氨基酸替換)實驗結果與Ⅰ、Ⅲ組相近
(3)H蛋白感應(氧氣濃度下降)并減弱對AR蛋白的降解作用
(4)合理,持續高強度運動時,AR蛋白表達量低,抑制P酶活性能力較弱,可促進肌細胞氧化磷酸化反應,可以提高運動耐力(或不合理,持續高強度運動時,AR蛋白表達量低,抑制P酶活性能力較弱,導致活性氧積累,易誘發肌細胞凋亡,因此高強度運動時間過長有可能損傷肌肉細胞)
解析　(1)氧氣與[H]結合生成水發生在線粒體內膜。(2)①分析題表中數據,持續高強度運動30 min后,P酶乳酰化水平升高,P酶相對活性下降,說明持續高強度運動誘發P酶乳酰化修飾使其活性降低,減弱骨骼肌氧化磷酸化強度,使運動耐力下降。③分析題圖1實驗結果,四組實驗中只有第Ⅱ組P酶乳酰化,P酶活性最低,第Ⅳ組(氨基酸替換)實驗結果與Ⅰ、Ⅲ組相近,推測AR蛋白使P酶336位氨基酸發生乳酰化修飾,使P酶活性下降。(3)由結果可知,干擾H基因的表達使H蛋白無法表達,AR蛋白增多,而氧氣含量變化可調控AR蛋白降解,可推測是持續高強度運動使肌細胞氧氣濃度下降,H蛋白感應(氧氣濃度下降)并減弱對AR蛋白的降解作用,AR蛋白含量升高。(4)此觀點我們可辯證的看待,從兩方面進行分析:合理,持續高強度運動時,AR蛋白表達量低,抑制P酶活性能力較弱,可促進肌細胞氧化磷酸化反應,可以提高運動耐力。不合理,持續高強度運動時,AR蛋白表達量低,抑制P酶活性能力較弱,導致活性氧積累,易誘發肌細胞凋亡,因此高強度運動時間過長有可能損傷肌肉細胞。(共38張PPT)
課時微練（八）
細胞呼吸的原理和應用
一、選擇題：本題共10小題，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的
1.酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸也稱為發酵。下列相關敘述正確的是( )
A.兩種細胞中的[H]均會出現積累現象
B.酒精和乳酸可由同一種物質轉化而來
C.產生酸味和酒味的第二階段生成ATP
D.兩種細胞的線粒體中均可能產生CO2
1
5
6
7
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9
10
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2
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無氧呼吸產生的[H]可與丙酮酸反應生成相應產物，如酵母菌中的[H]與丙酮酸反應生成酒精和二氧化碳、乳酸菌中的[H]與丙酮酸反應生成乳酸，A項錯誤、B項正確；無氧呼吸只在第一階段生成ATP，第二階段不生成ATP，C項錯誤；乳酸菌是原核生物，沒有線粒體，D項錯誤。
解析
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有氧呼吸與無氧呼吸過程中的四個提醒
易錯警示
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(1)無氧呼吸只在第一階段產生ATP，第二階段不產生ATP。
(2)人體內產生的CO2只來自有氧呼吸，無氧呼吸產物是乳酸，無CO2。
(3)部分原核生物無線粒體，也能進行有氧呼吸，如需氧細菌。無線粒體的真核生物(或細胞)只能進行無氧呼吸，如蛔蟲、哺乳動物成熟的紅細胞等。
(4)以脂肪為呼吸底物進行有氧呼吸時消耗O2的量≠產生CO2的量。脂肪與葡萄糖相比，含H量高，含O量低，因此有氧呼吸消耗O2的量大于產生CO2的量。
2.(2025·咸陽模擬)輔酶Ⅰ(NAD+)全稱煙酸胺腺嘌呤二核苷酸，在細胞呼吸和代謝過程中扮演著重要角色。輔酶Ⅰ在細胞質基質中合成，因其帶有電荷，無法通過自由擴散的方式通過線粒體內膜，只能借助線粒體內膜上的MCART1蛋白轉運NAD+進入線粒體。下列敘述正確的是( )
A.NAD+能參與無氧呼吸并轉化為NADH
B.NAD+在線粒體內膜上轉化為NADH
C.MCART1蛋白異常導致細胞無法產生ATP
D.MCART1基因在所有生物的細胞中特異性表達
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有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同，都是在細胞質基質中將葡萄糖分解形成丙酮酸和NADH，即NAD+能參與無氧呼吸并轉化為NADH，A項正確；NAD+在細胞質基質和線粒體基質中轉化為NADH，B項錯誤；MCART1蛋白異常，不能轉運NAD+進入線粒體，但細胞質基質依然可以進行細胞呼吸產生ATP，C項錯誤；線粒體內膜上的MCART1蛋白能轉運NAD+進入線粒體，所以MCART1基因在真核生物細胞中普遍表達，D項錯誤。
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3.(2025·重慶模擬)在劇烈運動的過程中，當肌肉細胞有氧呼吸產生NADH的速度超過其再形成NAD+的速度時，丙酮酸轉變為乳酸使NAD+再生，以保證葡萄糖到丙酮酸能夠繼續產生ATP，乳酸由血液進入肝細胞內轉變為葡萄糖，該過程稱為可立氏循環。下列敘述正確的是( )
A.有氧呼吸過程中，NADH在細胞質基質中產生，線粒體中被消耗
B.丙酮酸被還原為乳酸的過程中，產生NAD+和少量ATP
C.肌細胞產生的乳酸進入血漿后使血漿pH呈酸性
D.機體進行可立氏循環時，肌細胞消耗的氧氣與產生的二氧化碳體積相等
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有氧呼吸第一和第二階段都可產生NADH，因此NADH的產生部位有細胞質基質和線粒體基質，A項錯誤；無氧呼吸只在第一階段產生少量的ATP，丙酮酸還原為乳酸的過程中不再生成ATP，B項錯誤；血漿中含有緩沖物質，可維持pH為7.35~7.45，乳酸進入血漿后不會使血漿呈酸性，C項錯誤；動物細胞無氧呼吸不產生二氧化碳，而有氧呼吸消耗的氧氣與產生的二氧化碳相等，因此肌細胞消耗氧氣與產生二氧化碳的體積相等，D項正確。
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4.(2025·海安模擬)如圖所示為人體運動強度與血液中乳酸含量及氧氣消耗速率的關系，下列相關敘述正確的是( )
A.有氧呼吸時，葡萄糖在線粒體內氧化分
解釋放的能量大部分以熱能形式散失
B.氧氣消耗和乳酸產生的場所均為細胞質
基質
C.b運動強度時，肌肉細胞O2的消耗量等于CO2的產生量
D.c運動強度下的有氧呼吸速率較b運動強度時低
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葡萄糖在細胞質基質中被分解為丙酮酸和[H]，葡萄糖不進入線粒體，A項錯誤；氧氣消耗的場所是線粒體內膜，乳酸產生的場所是細胞質基質，B項錯誤；b運動強度時，有氧呼吸和無氧呼吸同時存在，無氧呼吸既不吸收O2也不釋放CO2，因此肌肉細胞O2的消耗量等于CO2的產生量，C項正確；c運動強度下的氧氣消耗速率大于b運動強度下的氧氣消耗速率，故c運動強度下的有氧呼吸速率較b運動強度時高，D項錯誤。
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5.(2021·湖北卷，T10)采摘后的梨常溫下易軟化。果肉中的酚氧化酶與底物接觸發生氧化反應，逐漸褐變。密封條件下4 ℃冷藏能延長梨的貯藏期。下列敘述錯誤的是( )
A.常溫下鮮梨含水量大，環境溫度較高，呼吸代謝旺盛，不耐貯藏
B.密封條件下，梨呼吸作用導致O2減少，CO2增多，利于保鮮
C.冷藏時，梨細胞的自由水增多，導致各種代謝活動減緩
D.低溫抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐變減緩
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常溫下鮮梨含水量大，環境溫度較高，呼吸代謝旺盛，有機物消耗快，不耐貯藏，A項正確；密封條件下，梨通過呼吸作用消耗O2，導致O2減少，CO2增多，有利于保鮮，B項正確；冷藏時，溫度降低，呼吸酶的活性減弱，導致各種代謝活動減緩，且部分自由水轉化為結合水，自由水含量減少，C項錯誤；低溫可抑制梨中酚氧化酶的活性，使其催化反應的速率減慢，果肉褐變減緩，D項正確。
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6.(2025·惠州模擬)如圖甲為某單子葉植物種子萌發過程中干重的變化曲線，如圖乙為其萌發過程中細胞呼吸相關曲線。據圖分析，不能得出的結論是( )
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A.圖乙兩條曲線相交時，有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率
B.與休眠種子相比，萌發種子胚細胞中自由水/結合水的值較大
C.A點(曲線最低點)后，光照下萌發種子中合成ATP的細胞器有葉綠體和線粒體
D.與休眠種子相比，萌發種子胚細胞內RNA種類較多
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題圖乙兩條曲線相交時，CO2釋放量與O2吸收量相等，此時細胞只進行有氧呼吸，不進行無氧呼吸，A項符合題意；與休眠種子相比，萌發種子的細胞代謝旺盛，代謝旺盛的細胞中自由水/結合水的值較大，B項不符合題意；A點后，種子的干重開始增加，說明萌發的種子進行了光合作用，故A點后，光照下萌發種子中合成ATP的細胞器有葉綠體和線粒體，C項不符合題意；與休眠種子相比，萌發種子胚細胞生命活動旺盛，需要相關蛋白質參與，細胞內RNA種類會增多，D項不符合題意。
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7.(2025·哈爾濱聯考)研究發現多種癌細胞高表達MCT1、MCT4載體,連接以糖酵解(葡萄糖分解為丙酮酸)為主要產能方式和以線粒體氧化
(有氧呼吸第二階段：TCA循環即三羧酸循環)為主要產能方式的兩種癌細胞，形成協同代謝，促進
腫瘤自身的發生與發展，如
圖所示。下列相關敘述錯誤
的是( )
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A.糖酵解、TCA循環過程都能產生ATP和[H]
B.TCA過程消耗的O2量等于產生的CO2量
C.理論上A型癌細胞可為B型癌細胞增殖過程提供原材料
D.MCT1、MCT4共轉運乳酸和H+能調節胞內pH和代謝平衡
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糖酵解、TCA循環分別屬于有氧呼吸第一、二階段，均有ATP和[H]生成，A項正確；TCA循環過程屬于有氧呼吸第二階段，有CO2產生，沒有O2消耗，B項錯誤；A型癌細胞呼吸產生的產物可以作為合成其他物質的原材料，可為B型癌細胞增殖過程提供原材料，C項正確；MCT1、MCT4共轉運乳酸和H+能調節胞內pH和代謝平衡，D項正確。
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8.化學滲透假說是指在有氧呼吸第三階段，線粒體內膜上會發生電子傳遞，形成了跨線粒體內膜的電勢差和質子(氫離子)梯度差，驅動ATP的合成。為了證明質子梯度差的產生和NADH的氧化有關，科學家做了如下實驗：從細胞中分離得到完整的線粒體，將其懸浮于不含O2的培養液中并加入NADH，密封后溶液外接pH電極(如圖1)，測定其溶液的氫離子濃度變化情況(如圖2)，已知線粒體外膜可自由滲透質子。下列敘述錯誤的是( )
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A.實驗用的完整線粒體可以從酵母菌、霉菌等真核細胞中獲取
B.根據實驗結果可推測，加入氧后，線粒體基質中的質子濃度低于內外膜間隙
C.上述過程建立在生物膜具有選擇透過性和流動性的基礎上
D.參加有氧呼吸第三階段的酶通過膜融合的方式進入線粒體基質
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酵母菌為真核生物，代謝類型為兼性厭氧性，霉菌為真核生物，代謝類型為需氧型，兩種生物均含線粒體，A項正確。實驗裝置中pH電極連接在溶液中，線粒體外膜可自由滲透質子，所以pH電極的測量值只能反映線粒體內外膜間隙氫離子濃度，無法比較線粒體基質中的氫離子濃度與內外膜間隙氫離子濃度的大小；加入氧后，溶液中氫離子濃度立即上升，是因為NADH在有氧條件下氧化產生電子，線粒體內膜上發生電子傳遞，形成了跨線粒體內膜的電勢差和質子(氫離子)梯度差，隨后緩慢下降，推測出線粒
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體基質中的質子濃度低于內外膜間隙，導致H+順濃度梯度內流驅動ATP的合成，B項正確。上述過程中H+跨內膜運輸需要轉運蛋白參與，具有特異性，體現細胞膜具有選擇透過性，電子傳遞過程中各種起電子傳遞作用的蛋白質分子的移動體現了細胞膜的流動性，C項正確。線粒體是半自主細胞器，有氧呼吸第三階段的酶在線粒體內的DNA調控下,由線粒體內的核糖體合成，D項錯誤。
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9.(2025·九江調研)通過對氧氣感應機制的研究發現，當人體細胞處于氧氣不足的狀態時，會合成肽鏈HIFα，其可與肽鏈HIFβ組裝為蛋白質HIF1，HIF1誘導腎臟產生促紅細胞生成素(EPO)，EPO促進人體產生更多新生血管和紅細胞，以攜帶更多的氧氣供應組織細胞；當氧氣充足時，部分HIF1被降解，EPO含量降低。下列相關敘述錯誤的是( )
A.氧氣在線粒體內膜中與NADH結合生成水，并釋放大量能量
B.劇烈運動時，人體細胞的氧氣感應機制可促進EPO的產生
C.慢性腎衰竭患者通常EPO減少，嚴重貧血
D.EPO可促進骨髓中紅細胞持續分裂和分化
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在有氧呼吸的第三階段，氧氣與NADH結合生成水，并釋放大量能量,場所是線粒體內膜，A項正確；人體在劇烈運動時，組織細胞處于氧氣不足的狀態,細胞中的氧氣感應機制可促進EPO的產生，B項正確；根據題干信息“HIF1誘導腎臟產生促紅細胞生成素(EPO)，EPO促進人體產生更多新生血管和紅細胞”可知，慢性腎衰竭患者通常會因EPO減少而嚴重貧血，C項正確；據題干信息“EPO促進人體產生更多新生血管和紅細胞，以攜帶更多的氧氣供應組織細胞”推測，EPO可促進骨髓中造血干細胞的分裂和分化，D項錯誤。
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10.敲除鐵調節蛋白(IRP)基因會明顯
減弱線粒體的功能，在敲除基因IRP
的小鼠中HIF1a和HIF2a兩種蛋白的
含量明顯高于野生型。為探究這兩
種蛋白的作用，科學家測量了野生
型和敲除基因IRP小鼠線粒體的耗氧
速率，結果如圖甲所示；測量LdhA(呼吸作用第一階段的一種酶)的表達量，結果如圖乙所示。已知PX-478和PT-2385分別為HIF1a和HIF2a的抑制劑。下列說法正確的是( )
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A.LdhA在線粒體基質中發揮作用
B.HIF1a蛋白和HIF2a蛋白含量的提高均抑制了有氧呼吸第三階段
C.HIF1a蛋白和HIF2a蛋白對LdhA的表達起到相反的作用
D.無法確定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之間的功能關系
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LdhA是呼吸作用第一階段的一種酶，細胞呼吸第一階段的場所是細胞質基質，因此LdhA在細胞質基質中發揮作用，A項錯誤；PX-478和PT-2385分別為HIF1a和HIF2a的抑制劑，題圖甲顯示，敲除基因IRP小鼠的耗氧速率明顯降低，而IRP敲除+PT-2385組小鼠的耗氧速率明顯上升，IRP敲除+PX-478組小鼠的耗氧速率與IRP敲除組小鼠的耗氧速率無明顯差異，可知HIF2a蛋白含量的提高抑制了小鼠的耗氧速率，氧氣參與有氧呼吸第三階段，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階段，B項錯誤；分析題圖乙，比較野生型組和IRP敲除組結果，IRP敲除組LdhA相對含量高于野生型組，說明IRP抑制LdhA的合成，IRP敲除+PX-478組含量高于野生型組低于IRP敲除組，說明HIF1a促進LdhA的合成，IRP敲除+PT-2385組含量和IRP敲除組基本相同，說明HIF2a對LdhA的合成無影響，C項錯誤；通過PX-478和PT-2385分別抑制HIF1a和HIF2a的功能，可知HIF1a和HIF2a的作用，但該題無法確定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之間的功能關系，D項正確。
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二、非選擇題
11.(2021·重慶卷，T21)人線粒體呼吸鏈受損可導致代謝物X的積累，由此引發多種疾病。動物實驗發現，給呼吸鏈受損小鼠注射適量的酶A和酶B溶液，可發生如圖所示的代謝反應，從而降低線粒體呼吸鏈受損導致的危害。據圖回答下列問題:
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(1)呼吸鏈受損會導致__________(填“有氧”或“無氧”)呼吸異常，代謝物X是________________。
(2)過程⑤中酶B的名稱為_____________，使用它的原因是__________
___________________________________________。
(3)過程④將代謝物X消耗，對內環境穩態的作用和意義是___________
__________________________________________________________。
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有氧
乳酸(C3H6O3)
過氧化氫酶
催化過氧化氫的分解，避免過氧化氫對細胞的毒害
避免代謝產物的積累，維持細胞內的pH；是機體進行正常生命活動的條件
(1)有氧呼吸第二階段和第三階段的場所分別是線粒體基質和線粒體內膜，線粒體呼吸鏈受損會導致有氧呼吸異常。由題圖可知，代謝物X是人體細胞無氧呼吸的產物乳酸。(2)H2O2在酶B的作用下分解為O2和H2O，推斷酶B為過氧化氫酶，該酶可催化過氧化氫分解，避免過氧化氫積累對細胞產生毒害作用。(3)過程④將乳酸消耗，避免乳酸的積累，以維持細胞內的pH，有利于機體生命活動的正常進行。
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12.(科學探究)運動一定時間之后，機體表現出運動耐力下降的現象。研究者進行實驗探究上述現象的機制。
(1)高強度運動初期時，氧氣與[H]在________________(填場所)結合生成水，并釋放大量能量，此過程稱為氧化磷酸化，持續高強度運動消耗大量氧氣，使肌細胞處于低氧環境。
(2)研究表明P酶通過提高氧化磷酸化強度進而提升運動耐力。AR蛋白可將乳酸轉移至P酶特定氨基酸位點(乳酰化修飾)。研究者用小鼠進行持續高強度運動模擬實驗，檢測肌細胞中相關指標，結果如表:
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線粒體內膜
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檢測指標 運動0 min 運動30 min
P酶相對活性(%) 100 35
P酶乳酰化水平(%) 9 70
①據表中數據推測持續高強度運動誘發__________________________，減弱骨骼肌氧化磷酸化強度，使運動耐力下降。
②敲除小鼠AR基因，進行持續高強度運動模擬實驗，發現P酶活性始終高于野生型。
P酶乳酰化修飾使其活性降低
③研究者用小鼠肌細胞進行如圖1中實驗，推測:AR蛋白使P酶336位氨基酸發生乳酰化修飾，依據是_____________________________
__________________________
__________________________
__________________________ 。
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四組實驗中只有第Ⅱ組P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ組
(氨基酸替換)實驗結果與Ⅰ、
Ⅲ組相近
(3)H蛋白是細胞中的氧含量感應蛋白，可感應氧氣含量變化從而調控AR蛋白降解。研究者進行圖2中實驗并檢測AR蛋白、H蛋白含量。由結果可知，持續高強度運動導致AR蛋白含量升高的原因是持續高強度運動使肌細胞氧氣濃度下降，______________________________
____________________________，AR蛋白含量升高。
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H蛋白感應(氧氣濃度下降)并減弱對AR蛋白的降解作用
(4)上述研究揭示了持續高強度運動后運動耐力降低與AR蛋白、P酶、氧化磷酸化的關系。有研究表明氧化磷酸化過程會有活性氧產生，超過一定水平后誘發細胞凋亡。有人認為AR蛋白表達量較低的人運動耐力強，適宜做長時間持續高強度運動。結合本研究評價該觀點是否合理，并說明理由:__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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合理，持續高強度運動時，AR蛋白表達量低，抑制P酶活性能力較弱，可促進肌細胞氧化磷酸化反應，可以提高運動耐力(或不合理，持續高強度運動時，AR蛋白表達量低，抑制P酶活性能力較弱，導致活性氧積累，易誘發肌細胞凋亡，因此高強度運動時間過長有可能損傷肌肉細胞)
(1)氧氣與[H]結合生成水發生在線粒體內膜。(2)①分析題表中數據，持續高強度運動30 min后，P酶乳酰化水平升高，P酶相對活性下降，說明持續高強度運動誘發P酶乳酰化修飾使其活性降低，減弱骨骼肌氧化磷酸化強度，使運動耐力下降。③分析題圖1實驗結果，四組實驗中只有第Ⅱ組P酶乳酰化，P酶活性最低，第Ⅳ組 (氨基酸替換)實驗結果與Ⅰ、Ⅲ組相近，推測AR蛋白使P酶336位氨基酸發生乳酰化修飾，使P酶活性下降。(3)由結果可知，干擾H基因的表達使H蛋白無法表達，AR蛋白增多，而氧氣含量變化可
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調控AR蛋白降解，可推測是持續高強度運動使肌細胞氧氣濃度下降，H蛋白感應(氧氣濃度下降)并減弱對AR蛋白的降解作用，AR蛋白含量升高。(4)此觀點我們可辯證的看待，從兩方面進行分 析：合理，持續高強度運動時，AR蛋白表達量低，抑制P酶活性能力較弱，可促進肌細胞氧化磷酸化反應，可以提高運動耐力。不合理，持續高強度運動時，AR蛋白表達量低，抑制P酶活性能力較弱，導致活性氧積累，易誘發肌細胞凋亡，因此高強度運動時間過長有可能損傷肌肉細胞。
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