2024届高考生物一轮复习教案第三单元细胞的能量供应和利用第5课时细胞呼吸__能量的转化和利用（苏教版）

这是一份2024届高考生物一轮复习教案第三单元细胞的能量供应和利用第5课时细胞呼吸__能量的转化和利用（苏教版），共19页。

考点一 细胞呼吸的方式和过程
1．有氧呼吸
(1)概念：指细胞在氧的参与下，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，同时释放能量，生成大量ATP的过程。
(2)过程
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)
。
(4)能量转换：葡萄糖中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能。
提醒 ①有氧呼吸的场所并非只是线粒体；真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质和细胞质膜上进行。
②无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中；而彻底氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失了。
③科学家就线粒体的起源，提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的好氧细菌，二者在共同繁衍的过程中，好氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
2．无氧呼吸
(1)概念：是指在无氧或缺氧的条件下，细胞通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为乙醇和CO2，或分解成乳酸等物质，同时释放较少能量的过程。
(2)场所：全过程都是在细胞质基质中进行的。
(3)过程
(4)产物不同的原因
①直接原因：酶不同。
②根本原因：基因不同或基因的选择性表达。
(1)源于必修1 P94正文：细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)的简化表示方法。
(2)必修1 P94“知识链接”柠檬酸循环是三大营养物质(糖、脂肪、蛋白质)分解代谢的最终共同途径，这三大营养物质经过分解代谢都先生成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A进入柠檬酸循环彻底氧化生成CO2和H2O，释放能量用于ATP合成。
(3)必修1 P94“知识链接”：柠檬酸循环也是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。通过柠檬酸循环，糖可转化成脂肪和非必需氨基酸，有些氨基酸也可以通过脱氨基作用和糖异生途径转化为糖或甘油。
3．有氧呼吸与无氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
(1)有氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路
(2)无氧呼吸过程中的[H]、ATP的来源和去路
无氧呼吸中的[H]和ATP都是在第一阶段产生的，场所是细胞质基质。其中[H]在第二阶段被全部消耗。
4．细胞呼吸方式的判断(以真核生物以例)
(1)依据反应方程式和发生场所判断
(2)通过液滴移动法探究细胞呼吸的方式
①探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)：
②结果与结论
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。
思考 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。
考向一 细胞呼吸过程的综合分析
1．线粒体呼吸链主要由线粒体呼吸链酶组成，由于线粒体中需要经呼吸链氧化和电子传递的主要是NADH和FADH2，所以可将呼吸链分为NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链，下图是这两条呼吸链相关路径。据图分析以下说法不正确的是( )
A．线粒体内膜向内折叠形成嵴，为细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶等酶的附着提供了场所
B．NADH在有氧呼吸的前两个阶段产生，在第三阶段消耗
C．细胞呼吸产生的NADH和光合作用产生的NADPH都可用于还原O2
D．辅酶Q参与细胞的有氧呼吸过程，与ATP的形成关系密切
答案 C
解析 光合作用产生的NADPH只能用于光合作用的暗反应，而不能用于还原氧气，C错误。
2．(2023·江苏苏州高三模拟)糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化，如图为真核细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是( )
A．H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时需要载体蛋白的协助
B．有氧呼吸在线粒体内膜上产生H2O
C．电子传递链对线粒体内膜两侧H＋梯度的形成起抑制作用
D．H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存
答案 C
解析 分析题图可知，H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时需要载体蛋白的协助，A正确；有氧呼吸过程中，第三阶段在线粒体内膜上进行，前两个阶段产生的NADH与O2反应生成水，B正确；分析题图可知，NADH中的H＋和电子被电子传递链所接受，结果使得线粒体内膜外侧H＋浓度升高，线粒体内膜两侧形成H＋梯度，即电子传递链对线粒体内膜两侧H＋梯度的形成起促进作用，C错误；分析题图，NADH中的能量变为H＋的电化学势能，再通过H＋向膜内跨膜运输变为ATP中的能量，D正确。
3．(2023·江苏南京高三检测)下图为酵母菌和人体细胞呼吸流程图，下列叙述正确的是( )
A．若用18O标记葡萄糖，则物质a中会检测到18O
B．条件Y下，产生的物质a使溴麝香草酚蓝溶液变黄色
C．酵母菌产生物质b的场所有线粒体基质、细胞质基质
D．条件X下酵母菌细胞呼吸时，葡萄糖中的能量主要以热能形式散失
答案 C
解析 有氧呼吸过程中产生的水中的O来自O2，若用18O标记葡萄糖，则物质a(水)中不会检测到18O，A错误；条件Y为有氧条件，物质a为水，物质b为二氧化碳，二氧化碳才能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，B错误；物质b为二氧化碳，酵母菌有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质，无氧呼吸产生二氧化碳的场所是细胞质基质，C正确；条件X为无氧条件，酵母菌细胞无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分存留在酒精中，D错误。
考向二 细胞呼吸类型的判断
4．葡萄糖和脂肪是细胞呼吸常用的物质，葡萄糖中的氧含量远多于脂肪，科学研究中常用RQ(释放的CO2体积/消耗的O2体积)来推测生物的呼吸方式和用于呼吸的能源物质。下列叙述错误的是( )
A．水淹时植物根细胞的RQ>1，该植物根细胞呼吸的产物可能有乙醇
B．若测得酵母菌在葡萄糖培养液中的RQ＝1，说明进行的是有氧呼吸
C．若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，该植物种子可能富含脂肪
D．人体在剧烈运动的时候，若呼吸底物只有葡萄糖，RQ会大于1
答案 D
解析 水淹时，根细胞可进行产生乙醇和CO2的无氧呼吸，释放的CO2体积/消耗的O2体积会大于1，A正确；酵母菌既可以进行有氧呼吸，又可以进行产生乙醇和CO2的无氧呼吸，在葡萄糖培养液中RQ＝1，说明消耗的氧气与产生CO2一样多，则酵母菌进行的是有氧呼吸，B正确；由于相同质量的脂肪氧化分解时，消耗的氧气量大于产生的CO2的量，若呼吸底物为葡萄糖，则有氧呼吸消耗的氧气和产生的CO2一样多。所以若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，说明该植物种子可能富含脂肪，C正确；人体在剧烈运动的时候，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，但无氧呼吸的产物是乳酸，若呼吸底物只有葡萄糖，则有氧呼吸消耗的氧气和产生的CO2一样多，故RQ＝1，D错误。
5．将苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓度的O2时，其O2的消耗量和CO2的产生量如下表所示(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列叙述错误的是( )
A.氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行
B．氧浓度为c时，苹果产生乙醇的速率为0.6 ml·min－1
C．氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于乙醇发酵
D．表中5个氧浓度条件下，氧浓度为b时，较适宜苹果的储藏
答案 C
解析 氧浓度为d时，有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生速率分别为1.2 ml·min－1和0.4 ml·min－1，消耗葡萄糖之比为1∶1，即有1/2的葡萄糖用于乙醇发酵，C错误。
6．为探究酵母菌的细胞呼吸方式而设计的实验装置如图。下列有关分析错误的是( )
A．若装置1和装置2有色液滴均不移动，则表明酵母菌无生命力
B．若酵母菌只进行无氧呼吸，则装置1中有色液滴不移动，装置2中有色液滴向右移动
C．装置1和装置2酵母菌培养液中酵母菌的数量会影响有色液滴的移动
D．若装置1和装置2有色液滴向左、右移动距离均为3个单位，则两个装置内的酵母菌共消耗葡萄糖2个单位
答案 D
解析 若装置1中液滴向左移动3个单位的距离，则其有氧呼吸消耗葡萄糖0.5个单位，装置2中液滴向右移动3个单位，说明释放的二氧化碳量与消耗氧气量的差值为3，则无氧呼吸消耗葡萄糖1.5个单位，装置1中酵母菌也可能会进行无氧呼吸而消耗葡萄糖，因此两个装置内的酵母菌共消耗葡萄糖可能会大于2个单位，D错误。
考点二 探究酵母菌的呼吸方式
1．实验材料
2．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产生的多少的装置如图所示。
(3)CO2和酒精的检测
3.实验现象
4.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)在有氧条件下产生大量CO2，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
提醒 探究酵母菌的呼吸方式的方法为对比实验，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①②③(填序号)。
①探究酵母菌的呼吸方式；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。
考向 探究酵母菌的呼吸方式
7．(2023·江苏镇江高三模拟)酸性重铬酸钾既能将酒精中的羟基氧化成羧基，也能将葡萄糖中的醛基氧化成羧基，因此酸性重铬酸钾溶液与酒精和葡萄糖都会出现由橙色变为灰绿色的颜色变化。在探究酵母菌无氧呼吸产物时，下列检测或鉴定不一定能成功的是( )
A．可在B瓶中加入澄清石灰水检测CO2的产生
B．培养一段时间后，向A瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，观察颜色变化
C．可用斐林试剂检测葡萄糖是否消耗完
D．适当延长酵母菌培养时间，充分耗尽葡萄糖后再进行鉴定
答案 B
解析 该装置的B瓶中可加入澄清石灰水，根据是否变混浊检测CO2的产生；培养一段时间后，从A瓶中取少许培养液，加入酸性重铬酸钾溶液，观察颜色变化来判断有无酒精产生；斐林试剂可检测葡萄糖的有无，故可用斐林试剂检测葡萄糖是否消耗完；酸性重铬酸钾既能将酒精中的羟基氧化成羧基，也能将葡萄糖中的醛基氧化成羧基，故应适当延长酵母菌培养时间，充分耗尽葡萄糖后再进行酒精的鉴定。
8．(多选)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。下列有关分析错误的是( )
A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时慢
C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成绿色
答案 BC
解析 在t1→t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率基本相同，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B错误；图示所给温度是最适温度，此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成绿色，D正确。
1．(2022·江苏，8)下列关于细胞代谢的叙述正确的是( )
A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
答案 B
解析 光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。
2．(多选)(2022·江苏，15)下图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有( )
A．三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2
B．生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系
C．乙酰CA在代谢途径中具有重要地位
D．物质氧化时释放的能量都储存于ATP
答案 BC
解析 由题图分析可知，三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2，但不消耗O2，呼吸链会消耗O2，A错误；物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中，一部分以热能的形式散失，D错误。
3．(2022·山东，4)植物细胞内10%～25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO2和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )
A．磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C．正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D．受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
答案 C
解析 正常生理条件下，只有10%～25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，例如，有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物外，还会追踪到参与其他代谢反应的含碳产物，C错误。
4．(2022·河北，4)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
答案 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错误。
5．(2020·全国Ⅰ，2)种子储藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是( )
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞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
答案 D
解析 有氧呼吸的反应式为C6H12O6＋6H2O＋6O2eq \(――→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式为C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量或C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C3H6O3＋能量。据此推理，若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行产生乙醇和CO2的无氧呼吸，A项正确；若细胞同时进行有氧呼吸和产物为乙醇、CO2的无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的少；若细胞同时进行有氧呼吸和产物为乳酸的无氧呼吸，则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数，D项错误。
一、易错辨析
1．葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质( × )
2．真核细胞都进行有氧呼吸( × )
3．没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸( × )
4．有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程( × )
5．无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累( × )
6．水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是乙醇和二氧化碳( × )
7．人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸( √ )
8．和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少( × )
9．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( √ )
10．过保质期的酸奶常出现胀袋现象是由于乳酸菌无氧呼吸产生的气体造成的( × )
二、填空默写
1．(必修1 P93)细胞呼吸：主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为CO2或其他物质，同时释放能量并生成ATP的过程。
2．请书写有氧呼吸和无氧呼吸的反应式。
(1)有氧呼吸：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq \(――→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量。
(2)产乙醇的无氧呼吸：C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH(乙醇)＋2CO2＋能量。
(3)产乳酸的无氧呼吸：C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量。
课时精练
一、单项选择题
1．(2023·江苏连云港高三模拟)某兴趣小组探究酵母菌无氧呼吸产物时，需排除未消耗完的葡萄糖对无氧呼吸产物酒精鉴定的影响(已知酒精的沸点为78 ℃)。下列相关叙述错误的是( )
A．葡萄糖、酒精与酸性重铬酸钾都能发生颜色反应，因两者都具氧化性
B．可将酵母菌培养液进行90 ℃水浴，收集挥发气体冷凝处理后进行鉴定
C．可适当延长酵母菌培养时间，以耗尽培养液中的葡萄糖再进行鉴定
D．可用斐林试剂对酵母菌培养液进行鉴定，判断葡萄糖是否消耗完
答案 A
解析 葡萄糖、酒精与酸性重铬酸钾都能发生颜色反应，因两者都具还原性，A错误；由于酒精的沸点为78 ℃，因此，可将酵母菌培养液进行90 ℃水浴，收集挥发气体(酒精)冷凝处理后进行鉴定，这样避免葡萄糖的干扰，B正确；可适当延长酵母菌培养时间，以耗尽培养液中的葡萄糖再进行鉴定，这样可使葡萄糖消耗完，避免对酒精的鉴定造成影响，C正确；斐林试剂能鉴定还原糖的存在，而葡萄糖为还原糖，因此，可用斐林试剂对酵母菌培养液进行鉴定，判断葡萄糖是否消耗完，然后再检测酒精的存在，D正确。
2．如图是酵母菌呼吸作用实验示意图，下列相关叙述正确的是( )
A．条件X下，ATP的产生只发生在葡萄糖→丙酮酸的过程中
B．条件Y下，葡萄糖在线粒体中被分解，并产生CO2和H2O
C．试剂甲为溴麝香草酚蓝溶液，与乙醇反应产生的现象是溶液变成绿色
D．物质a产生的场所仅为线粒体基质
答案 A
3．研究发现，真核细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关，其作用机理如下图所示(注：图中小黑点都表示Ca2＋ ) 。下列有关叙述正确的是( )
A．Ca2＋进出内质网的方式均为主动运输
B．Ca2＋通过参与调控有氧呼吸第二阶段来影响脂肪合成
C．若蛋白N功能减弱， 则Ca2＋在线粒体中的含量迅速下降
D．细胞内包裹脂肪的脂滴膜最可能由双层磷脂分子构成
答案 B
解析 图中Ca2＋进内质网是主动运输，出内质网是协助扩散，A错误；Ca2＋通过参与调控有氧呼吸第二阶段(柠檬酸循环)来影响脂肪合成，B正确；蛋白N的功能是运输Ca2＋出线粒体，若蛋白N功能减弱，则Ca2＋在线粒体中的含量增加，C错误；细胞内包裹脂肪的脂滴膜由单层磷脂分子构成，D错误。
4．(2023·江苏扬州高三调研)如图为寒冷的深海里，某种海鱼部分细胞在缺氧条件下的无氧呼吸途径。下列叙述正确的是( )
A．图中②过程产生丙酮酸的同时也产生了少量[H]，这些[H]会积累起来
B．图中通过②③过程，葡萄糖中的化学能大部分转化为了热能
C．在低氧条件下，该海鱼细胞呼吸产生的CO2可能多于消耗的O2
D．在寒冷的深海里，影响该海鱼细胞呼吸强度的外界因素只有温度
答案 C
解析 图中②过程产生丙酮酸的同时也产生了少量[H]，这些[H]会参与形成酒精，不会积累起来，A错误；图中通过②③过程，葡萄糖中的化学能大部分转化为酒精中的化学能，B错误；在低氧条件下，该海鱼某些细胞有氧呼吸产生CO2和水，肌细胞无氧呼吸产生酒精和CO2，所以该海鱼细胞呼吸产生CO2的量可能多于消耗O2的量，C正确；在寒冷的深海里，影响该海鱼细胞呼吸强度的外界因素有温度、O2浓度等，D错误。
5．(2023·江苏苏州高三模拟)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，正确的是( )
A．葡萄糖可通过线粒体膜上的载体蛋白运输到线粒体基质中
B．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
C．线粒体内膜上发生的化学反应释放的能量大部分形成了ATP
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
答案 D
解析 线粒体不能直接利用葡萄糖，其利用的是丙酮酸，葡萄糖不能进入线粒体，A错误；线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要H2O的直接参与，不需要O2的参与，B错误；线粒体内膜上发生的化学反应(有氧呼吸第三阶段)释放的能量，大部分以热能的形式散失，C错误；线粒体是半自主细胞器，其所含的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，D正确。
6．如图为细胞内葡萄糖分解的过程图，细胞色素c(Cytc)是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的多肽。正常情况下，外源性Cytc不能通过细胞质膜进入细胞，但在缺氧时，细胞质膜的通透性增加，外源性Cytc便能进入细胞及线粒体内，提高氧的利用率。若给相对缺氧条件下培养的人体肌细胞补充外源性Cytc，下列相关分析中正确的是( )
A．补充外源性Cytc会导致细胞质基质中[H]的增多
B．Cytc在临床上可用于组织细胞缺氧急救的辅助治疗
C．进入线粒体的外源性Cytc参与②过程中生成CO2的反应
D．进入线粒体的外源性Cytc促进②③过程
答案 B
解析 Cytc促进[H]的消耗，故细胞质基质中[H]将减少，A错误；外源性Cytc可进入线粒体内膜上参与有氧呼吸第三阶段，该阶段生成水，而CO2产生于线粒体基质，C错误；缺氧条件下补充外源性Cytc后会促进细胞有氧呼吸②过程，不能促进③过程，D错误。
7．体检项目之一：受试人口服13C标记的尿素胶囊，一段时间后，吹气。若被检者呼出的CO2中含有13C的13CO2达到一定值，则该被检者为幽门螺杆菌的感染者(幽门螺杆菌主要寄生于人体胃中，产脲酶，脲酶催化尿素分解为NH3和CO2)。下列推测正确的是( )
A．感染者呼出的13CO2是由幽门螺杆菌呼吸作用产生的
B．感染者呼出的13CO2是由人体细胞呼吸作用产生的
C．细胞中内质网上的核糖体合成脲酶
D．感染者胃部组织有NH3的产生
答案 D
解析 幽门螺杆菌以及人体细胞呼吸作用产生的CO2来自呼吸作用的底物葡萄糖，尿素不是它们的呼吸底物，所以幽门螺杆菌以及人体细胞呼吸作用产生的CO2均不含13C标记，A、B错误；根据上述分析，幽门螺杆菌能够产生脲酶，脲酶在幽门螺杆菌的核糖体中合成，C错误。
8．(2023·江苏南京高三模拟)某小组探究酵母菌和乳酸菌的呼吸方式，实验装置如下图所示。装置①～③中溴麝香草酚蓝(BTB)溶液的最终颜色依次是( )
A．黄色、黄色、蓝色
B．黄色、蓝色、蓝色
C．蓝色、黄色、蓝色
D．蓝色、黄色、黄色
答案 A
解析 装置①和②中的酵母菌分别进行了有氧呼吸和无氧呼吸，都有CO2的产生，所以都能使溴麝香草酚蓝溶液变为黄色，装置③中的乳酸菌进行无氧呼吸，没有CO2的产生，所以溴麝香草酚蓝溶液为蓝色，A正确。
二、多项选择题
9．下面三个装置可用于研究萌发种子的呼吸作用方式及产物，下列有关分析不正确的是( )
A．甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量
B．乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸
C．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2
D．三个装置中的种子都必须进行灭菌处理，都需要设置对照实验
答案 BD
10．(2023·江苏南通高三期末)呼吸电子传递链是指在线粒体内膜上由一系列呼吸电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”，如下图所示，相关叙述正确的是( )
A．图示过程是有氧呼吸的第三阶段，是有氧呼吸过程中产能最多的阶段
B．有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气
C．高能电子在传递过程中逐级释放能量推动H＋跨过内膜到达线粒体基质
D．呼吸链的电子传递所产生的膜两侧H＋浓度差为ATP的合成提供了驱动力
答案 ABD
解析 图示为发生在线粒体内膜的过程，表示有氧呼吸的第三阶段，该阶段是有氧呼吸过程中产能最多的阶段，A正确；在电子传递链中，有氧呼吸第一、二阶段产生的NADH所携带的电子最终传递给了氧气，生成水，B正确；据图可知，电子传递过程中逐级释放的能量推动H＋从线粒体基质跨过线粒体内膜到达另一侧，C错误；电子传递过程中释放的能量用于建立膜两侧H＋浓度差，使能量转换成H＋电化学势能，D正确。
11．(2023·河北高三模拟)下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是( )
A．酵母菌释放等量CO2时，有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸消耗葡萄糖的1/3
B．发菜和硝化细菌进行有氧呼吸时，外界环境中的O2只需要穿过1层生物膜即可参与反应
C．油菜种子细胞进行有氧呼吸时会出现消耗O2比释放CO2多的情况
D．在密闭容器中用葡萄糖培养液培养动物细胞时，气体体积不发生变化可以判断其只进行有氧呼吸
答案 ABC
解析 发菜和硝化细菌都是原核生物，没有线粒体，进行有氧呼吸时O2只需要穿过细胞膜即可参与反应，B正确；油菜种子富含脂肪，等质量的脂肪比糖类含有的C和H多，故细胞进行有氧呼吸时会出现消耗O2比释放CO2多的情况，C正确；动物细胞进行无氧呼吸产生乳酸，既不消耗O2也不释放CO2，密闭容器中用葡萄糖培养液培养动物细胞时，气体体积不发生变化不能判断其是否只进行有氧呼吸，D错误。
12．(2023·江苏镇江高三调研)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，如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，而非糖物质又可以通过一系列反应转化为葡萄糖。以下有关说法错误的是( )
A．细胞中的物质都可作为细胞呼吸的底物，为生物代谢提供能量
B．脂质物质转化为葡萄糖时，元素组成和比例均不发生改变
C．与燃烧相比，有氧呼吸释放的能量有一部分储存在ATP中
D．在人体细胞中，细胞呼吸的中间产物可能转化为必需氨基酸
答案 ABD
解析 细胞中不是所有有机物都可作为细胞呼吸的底物，如核糖、脱氧核糖等有机物不能作为细胞呼吸的底物，A错误；与糖类相比，脂质物质中氧的含量低，而碳、氢的含量高，且糖类只含C、H、O三种元素，而脂质中不仅含有C、H、O三种元素，有的还含有N、P，故脂质物质转化为葡萄糖时，元素组成和比例可能均发生改变，B错误；必需氨基酸是人体细胞不能合成的，必须从食物中获取的氨基酸，D错误。
三、非选择题
13．(2020·江苏，30节选)研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。下图为T淋巴细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：
(1)丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解成________和[H]。[H]经一系列复杂反应与________结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。
(2)线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与________结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。
(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到________________中，激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT可穿过________进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的______分子与核糖体结合，经______过程合成白细胞介素。
答案 (1)CO2 O2 (2)DNA (3)细胞质基质 核孔 mRNA 翻译
解析 (1)有氧呼吸过程中，丙酮酸在线粒体中先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再被彻底分解为CO2和[H]，产生的[H]在线粒体内膜上与O2结合产生水和大量的能量，同时产生自由基。(2)染色质主要由DNA和蛋白质构成，线粒体中产生的乙酰辅酶A进入细胞核后，会使染色质中与DNA结合的蛋白质乙酰化，削弱蛋白质与DNA的结合能力，从而使DNA解螺旋，激活干扰素基因的转录。(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜进入细胞质基质中，可以激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，即NFAT是蛋白质，蛋白质通过核孔进出细胞核，所以NFAT可以通过核孔进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录产生的mRNA通过核孔进入细胞质基质后可以与其中的核糖体结合，进行翻译过程合成相应的白细胞介素。
14．下图1表示酵母菌细胞内细胞呼吸相关物质代谢过程，请回答以下问题：
(1)酵母菌细胞内丙酮酸在__________________(填场所)被消耗，从能量转化角度分析，丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同？____________________________________________。
(2)酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人认为是因为O2的存在会抑制图1中酶1的活性而导致无酒精产生，为验证该假说，实验小组将酵母菌破碎后高速离心，取________(填“含线粒体的沉淀物”或“上清液”)均分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲试管中通入O2，一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的________________________________进行检测。
(3)按照上述实验过程，观察到________________，说明(2)中假说不成立，实验小组查阅资料发现，细胞质基质中的NADH还存在如下图2所示的转运过程，NADH在线粒体内积累，苹果酸的转运即会被抑制，且细胞内反应物浓度上升或产物浓度下降一般会促进酶促反应速率，反之则抑制。请结合以上信息解释O2会抑制酵母菌产生酒精的原因： _________________
_______________________________________________________________________________。
(4)高产产酒酵母酒精产量更高，甚至在有氧条件下也能产酒，结合图1和图2分析，是利用野生酵母，通过物理或化学诱变因素诱导控制合成________________(填“酶1”“酶2”或“酶3”)的基因发生突变而产生的新品种。
答案 (1)细胞质基质和线粒体基质 细胞质基质中分解丙酮酸释放的能量不能用于合成ATP，但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP (2)上清液 酸性的重铬酸钾溶液 (3)甲、乙试管都显绿色 O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生水，从而促进线粒体内苹果酸的分解，进而促进苹果酸向线粒体的转运过程，当细胞质基质中的苹果酸浓度较低时，促进了细胞质基质中NADH的消耗，使得细胞质基质中NADH含量很少，NADH的缺少导致丙酮酸不能转化成乙醇(或氧气存在时，线粒体大量消耗NADH，导致细胞质基质中缺乏NADH) (4)酶3
解析 (2)由题图可知，酶1催化丙酮酸分解为酒精和二氧化碳，说明酶1位于细胞质基质，所以酵母菌破碎后高速离心，取上清液(主要成分是细胞质基质，含有酶1)分为甲、乙两组，一段时间后在两支试管加入等量葡萄糖，向甲试管通入O2，所以甲是实验组，乙是对照组。一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的酸性的重铬酸钾溶液进行检测。若甲试管由橙色变绿色即产生了乙醇，说明O2对酶1没有抑制作用，如果甲试管不变色，说明O2对酶1有抑制作用。(4)结合图1和图2分析，O2存在时，酶3催化有氧呼吸第三阶段，如果通过物理或化学诱变因素诱导控制合成酶3的基因发生突变，O2不能与线粒体NADH反应，NADH积累，苹果酸的转运会被抑制，细胞质基质的NADH就会在酶1的催化下合成酒精。第一阶段
葡萄糖eq \(――→,\s\up7(酶))丙酮酸＋[H]＋少量能量
第二阶段
产乙醇
[H]＋丙酮酸eq \(――→,\s\up7(酶))乙醇＋CO2
大多数植物、酵母菌等
产乳酸
[H]＋丙酮酸eq \(――→,\s\up7(酶))乳酸
高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌等
实验结果
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
只进行产生乙醇的无氧呼吸
左移
右移
进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸
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质
氧浓度/%
a
b
c
d
e
CO2产生速率/(ml·min－1)
1.2
1.0
1.3
1.6
3.0
O2消耗速率/(ml·min－1)
0
0.5
0.7
1.2
3.0
检测产物
所用试剂
现象
CO2
澄清的石灰水
变混浊
溴麝香草酚蓝溶液
由蓝色变为黄绿色
酒精
酸性重铬酸钾溶液
变成绿色
条件
澄清石灰水的变化/出现变化的快慢
酸性(硫酸)条件下的重铬酸钾溶液
甲组(无氧)
变混浊程度低(或慢)
出现绿色
乙组(有氧)
变混浊程度高(或快)
无变化