2027年高考生物一轮复习 突破练习含答案 011-课时作业8 细胞呼吸的原理及应用（教用）

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1．（2026·四川宜宾期末）研究人员采用对比实验探究不同氧气条件下酵母菌的呼吸方式，设计了如下实验方案：①将等量活化的酵母菌悬液分别加入两个锥形瓶；②甲组通入经质量分数为10%的NaOH溶液处理的空气，乙组密封瓶口；③两组均置于30℃恒温环境，每30分钟检测培养液中酒精含量和pH变化；④重复实验3次，取平均值记录数据。下列对该实验设计的分析，不合理的是（ ）
A. 缺少空白对照组，无法排除非生物因素对pH检测的干扰
B. 质量分数为10%的NaOH溶液的作用是排除空气中CO2的干扰
C. 检测酒精含量时，需要设置只含培养液不含酵母菌的对照
D. 多次重复实验并取平均值，可减少偶然因素对实验结果的影响
【答案】C
【解析】橙色重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应会变为灰绿色，培养液中的葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此无需设置只含培养液不含酵母菌的对照，C错误。
2．（2026·河南驻马店质检）某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，下列叙述正确的是（ ）
A. 生物界中途径一只发生在真核细胞的线粒体基质和内膜上
B. 途径二和途径三的存在，使酵母菌能在某些不良环境下生存
C. 途径二葡萄糖中的能量最终都转移到了乙醇和少量ATP中
D. 利用酵母菌酿酒时会发生途径二，温度应控制在30～35℃
【答案】B
【解析】途径一为有氧呼吸第二、三阶段，生物界中可以发生在真核细胞的线粒体基质和内膜上，也可以发生在某些原核细胞的细胞质基质和细胞膜上，A错误；途径二是无氧酸性环境下的无氧呼吸，途径三是无氧碱性环境下的无氧呼吸，不同环境下有不同的呼吸途径，这提升了酵母菌对环境的适应力，使酵母菌能在某些不良环境下生存，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错误；温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃，发酵时，将温度控制在18～30℃进行发酵，D错误。
3．（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，则此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，需要氧气参与；因为可氧化底物不同，所以状态3呼吸的场所不确定，A、B错误。葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，所以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的第三阶段，丙酮酸参与有氧呼吸第二阶段，有氧呼吸第三阶段产生的ATP多于有氧呼吸第二阶段，所以与NADH相比，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较小，D错误。
4．（2024·安徽卷·3）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1PFK1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
【答案】D
【解析】由题意可知,细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,PFK1只是其中的一个关键酶,因此在细胞质基质中,仅靠PFK1无法催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等,A错误；由题意可知,ATP和AMP会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,故PFK1与ATP结合后,酶不会变性失活,B错误；题中ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节,可以保证细胞中能量的供求平衡,属于负反馈调节,C错误；运动时肌细胞中消耗更多的ATP，AMP增多,因此AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快,以产生更多的ATP满足机体对能量的需要,D正确。
5．（2025·重庆模拟）葡萄糖在细胞质基质中的分解是细胞呼吸的重要步骤，如图为该过程示意图，其中酶3是该过程的主要限速酶。癌细胞中丙酮酸一般不进入线粒体继续氧化。下列分析错误的是（ ）
A. 可用稳定同位素标记的葡萄糖来追踪分解的具体过程，并揭示不同酶的催化作用
B. 该过程不需要消耗氧气，消耗并产生ATP，无ATP积累，产物还有还原型辅酶Ⅰ
C. 推测细胞内ATP含量较高时，抑制酶3的活性；ATP含量低时，激活酶3的活性
D. 抑制丙酮酸向乳酸转化，使NADH在细胞质基质中积累，可能抑制癌细胞的分裂
【答案】B
【解析】可用稳定同位素标记的葡萄糖（如用​18O标记葡萄糖）来追踪分解的具体过程，并揭示不同酶的催化作用，A正确。图示过程为葡萄糖在细胞质基质中的分解，为有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，不需要消耗氧气，消耗并产生ATP，但ATP有积累，产物有ATP和还原型辅酶Ⅰ，B错误。酶3是该过程的主要限速酶，推测细胞内ATP含量较高时，也就是细胞能量供应充足时，通过抑制酶3的活性，使葡萄糖在细胞质基质中的分解速度减慢；ATP含量低，细胞能量供应不足时，激活酶3的活性，使葡萄糖在细胞质基质中的分解速度加快，C正确。癌细胞中丙酮酸一般不进入线粒体继续氧化，说明癌细胞进行无氧呼吸，抑制丙酮酸向乳酸转化，使NADH在细胞质基质中积累，就是抑制癌细胞的无氧呼吸，切断癌细胞能量供应，从而抑制癌细胞分裂，D正确。
6．（2025·江苏卷·2）关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析，下列叙述正确的是（ ）
A. 细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B. 有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C. 呼吸作用都能产生[H]和ATP
D. 无氧呼吸的产物都有CO2
【答案】C
【解析】人体细胞和酵母细胞都是真核细胞，葡萄糖分解成丙酮酸（细胞呼吸第一阶段）的场所都是细胞质基质，A错误。人体细胞和酵母细胞有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水彻底分解为CO2和[H]，不需要O2直接参与；O2参与有氧呼吸第三阶段，[H]经过一系列的化学反应与O2结合形成H2O，B错误。无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，第一阶段都会产生[H]和少量ATP，C正确。人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，没有CO2产生；酵母细胞无氧呼吸的产物是酒精和CO2，D错误。
7．细胞呼吸过程如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A. 图中A表示丙酮酸，在细胞质基质可被NADH还原成乳酸
B. 过程①②表示有氧呼吸，其中①产生的ATP的量比②的少
C. 细胞中蛋白质、糖类和脂质的代谢可通过细胞呼吸过程联系起来
D. 油料作物种子适合深层播种，与图中①③过程密切相关
【答案】D
【解析】油料作物种子储存较多的脂肪，脂肪氧化分解需要较多的氧气，因此油料作物种子适合浅层播种，与有氧呼吸即图中①②过程密切相关，D错误。
8．（2025·辽宁大连模拟）科研小组欲通过以下实验装置检测酵母菌的呼吸方式，下列说法错误的是（ ）
A. 乙组左管液面升高，变化量表示酵母菌呼吸产生CO2的量
B. 该实验应加设一个对照组排除物理因素对实验结果的影响
C. 甲组右管液面升高，乙组液面不变，说明酵母菌只进行有氧呼吸
D. 用两装置测定芝麻种子呼吸方式，仅有氧呼吸时均右管液面升高
【答案】A
【解析】乙组装置中，酵母菌进行呼吸作用，若左管液面升高，则装置内气体压强变化，由于乙组装置中没有NaOH溶液吸收CO2，所以液面变化量表示的是酵母菌呼吸作用产生CO2的量与消耗O2的量的差值，而不是单纯产生CO2的量，A错误；为了排除如温度变化、气压波动等物理因素对实验结果的影响，该实验应加设一个对照组，比如放置等量死酵母菌的相同装置，B正确；甲组装置中有NaOH溶液吸收CO2，若右管液面升高，说明酵母菌呼吸消耗了O2，乙组液面不变，说明酵母菌呼吸产生CO2的量与消耗O2的量相等，综合起来说明酵母菌只进行有氧呼吸，C正确；芝麻种子中脂肪含量较高，脂肪氧化分解时消耗O2的量大于产CO2的量，用两装置测定芝麻种子呼吸方式时，仅有氧呼吸情况下，甲组因CO2被吸收，消耗O2使右管液面升高，乙组因消耗O2的量多于产生CO2的量，也会使右管液面升高，D正确。
9．（2025·广东深圳中学月考）乳酸循环是人体代谢中一个重要的循环过程，包括骨骼肌细胞无氧呼吸生成乳酸，乳酸通过血液进入肝细胞中，经过糖异生作用重新生成葡萄糖，葡萄糖通过血液又被骨骼肌细胞摄取，具体过程如图。下列叙述正确的是（ ）
A. 肌细胞生成乳酸常发生于剧烈运动时，场所是线粒体基质
B. 骨骼肌细胞中不能进行糖异生过程，根本原因是缺乏酶3基因
C. 由图可知糖异生是一个放能过程，与ATP的水解相联系
D. 乳酸循环既可防止乳酸过多导致稳态失调，又可避免能量浪费
【答案】D
【解析】肌细胞生成乳酸常发生于剧烈运动时，场所是细胞质基质，A错误;乳酸在肝脏中进行糖异生过程时，需要酶3的参与，骨骼肌细胞中不能进行糖异生过程，可能与酶3有关的基因不表达有关，B错误;由图可知糖异生过程需要消耗ATP，是一个吸能过程，与ATP的水解相联系，C错误。
10．（2025·河南名校调研）河南被称为“中原粮仓”，冬小麦是这个地区的主要粮食作物之一。如图表示冬小麦幼苗在不同O2浓度下的呼吸作用情况（呼吸底物只考虑葡萄糖）。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 消耗等量底物时，无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸释放的少
B. O点时释放CO2的场所有细胞质基质和线粒体基质
C. E点时的产物之一可以用酸性的重铬酸钾溶液检测到
D. 已知AB=BC，C点时无氧呼吸释放的CO2占1/3
【答案】A
【解析】有氧呼吸可将有机物彻底氧化分解，释放大量能量，而无氧呼吸是不彻底的氧化分解，释放少量能量，因此消耗等量底物时，无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸释放的少，A正确；O点时O2浓度为0，细胞只进行无氧呼吸，释放CO2的场所只有细胞质基质，B错误；E点时吸收的O2量与释放的CO2量相同，细胞只进行有氧呼吸，有氧呼吸的产物是CO2和水，不能用酸性的重铬酸钾溶液检测，酸性的重铬酸钾溶液可用于检测酒精，C错误；有氧呼吸消耗的O2量等于释放的CO2量，因此若AB=BC，说明C点时有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2一样多，D错误。
11．（2025·江西十校联考）乙醇脱氢酶ADH、乳酸脱氢酶LDH是植物细胞中无氧呼吸的关键酶，其催化的代谢途径如图1所示。为探究Ca2+对淹水处理的植物根细胞呼吸作用的影响，研究人员将辣椒幼苗进行分组和3种处理：甲组（未淹水）、乙组（淹水）和丙组（淹水+Ca2+），在其他条件适宜且相同的条件下进行实验，结果如图2所示。下列说法正确的是（ ）
图1图2
A. 丙酮酸生成乳酸或酒精的过程中，利用NADH的能量合成ATP
B. 辣椒幼苗在淹水的条件下，其根细胞无氧呼吸的产物仅有乳酸
C. Ca2+影响ADH、LDH的活性，减少乙醛和乳酸积累造成的伤害
D. 淹水胁迫时，辣椒幼苗根细胞酒精的产生速率小于乳酸的产生速率
【答案】C
【解析】丙酮酸生成乳酸或酒精的过程是无氧呼吸第二阶段，该阶段不产生ATP，A错误；图2显示乙组幼苗乙醇脱氢酶ADH、乳酸脱氢酶LDH活性均大于0，说明辣椒幼苗在淹水条件下，其根细胞的无氧呼吸产物有乳酸和酒精，B错误；据图分析，与乙组相比，丙组是淹水+Ca2+处理，ADH活性较高，LDH活性较低，说明淹水条件下，适当施用Ca2+可减少乳酸和乙醛的积累，从而减轻其对根细胞的伤害，C正确；甲为对照组，是正常生长的幼苗，乙为实验组，淹水条件下乙醇脱氢酶ADH、乳酸脱氢酶LDH活性升高，根据纵坐标值看ADH活性更高，据此可推测淹水条件下，辣椒幼苗根细胞酒精产生的速率高于乳酸产生的速率，D错误。
12．（2025·云南卷·17）（14分）不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素均会导致土壤结构破坏，如土壤紧实等。为研究土壤紧实对植物生长发育的影响，研究人员分别用压实的土壤（压实组）和未压实的土壤（疏松组）种植黄瓜，得到黄瓜根系中苹果酸和酒精含量数据如表。
回答下列问题：
（1） 本实验中苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成，由此可推测，其为_ _ _ _ （填“有氧”或“无氧”）呼吸的中间产物。
（2） 相较于疏松组，压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，依据是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，为维持根系细胞正常生命活动，压实组消耗的有机物总量更_ _ _ _ （填“多”或“少”），原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；根吸收水分的能力减弱，叶片气孔_ _ _ _ ，光合作用_ _ _ _ _ _ 阶段首先受抑制，有机物合成减少。最终导致有机物积累减少，黄瓜生长缓慢。
（3） 为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （答出2点即可）。
【答案】（1） 有氧
（2） 压实组黄瓜根系中酒精含量更高；多；压实组无氧呼吸强，无氧呼吸释放能量少；关闭；暗反应
（3） 合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等
【解析】
（1） 结合“苹果酸主要在根系细胞的线粒体基质中生成”和“有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中”推测，苹果酸为有氧呼吸的中间产物。
（2） 由表可知，相较于疏松组，压实组黄瓜根系中酒精含量更高，而酒精是黄瓜细胞无氧呼吸的产物，因此压实组黄瓜根系的无氧呼吸更强，再结合“与有氧呼吸相比，消耗等量有机物时，无氧呼吸释放的能量较少”知，压实组黄瓜根系细胞为获得足够能量维持正常生命活动，需消耗更多的有机物，即压实组消耗的有机物总量更多。根吸收水分的能力减弱，叶片气孔关闭，导致二氧化碳含量降低，光合作用暗反应阶段首先受抑制。
（3） 结合“不当施肥、人为踩踏、大型农业机械碾压等因素……土壤紧实等”分析，为解决土壤紧实的问题，可以采取的措施有合理施肥、适度翻耕、减少大型农业机械的不必要碾压等。
13．（2025·安徽卷·16）（14分）为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响，科研小组测定了油菜的野生型WT及NtPIP基因过量表达株OE在正常供氧AT和低氧（HT，模拟涝渍）条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度，结果见图1。
图1
回答下列问题。
（1） 据图1分析，低氧胁迫下，NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸_ _ _ _ ,原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 中储存的能量。
（2） 科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现，在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时，E增多并累积［图2（a）］;当加入F、G或H时，E也同样累积［图2（b）］。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
说明：字母A～H表示一系列分子。
（3） 科研小组还发现，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析，其原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应，最终接受电子的物质（最终电子受体）是_ _ _ _ _ _ _ _ ，而最终提供电子的物质（最终电子供体）是_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 升高；NtPIP基因过量表达使水通道蛋白NtPIP数量增加，运输更多水分子进入细胞，提高根细胞中的氧气扩散效率，提高根细胞中的氧浓度，进而促进细胞有氧呼吸的进行；NADH[H]
（2） 从A→H→A的环状代谢途径
（3） 低氧条件下，NtPIP基因过量表达株根细胞有氧呼吸速率升高，有机物消耗增加，叶片光合产物更多地向根细胞中转移，叶片中光合产物减少，净光合速率提高
（4） NADP+；H2O
【解析】
（1） 由图1中关于呼吸速率的图可知，低氧胁迫下，与野生型WT相比，NtPIP基因过量表达株OE的呼吸速率升高。已知NtPIP基因的表达产物是水通道蛋白NtPIP，低氧胁迫下，与野生型相比，NtPIP基因过量表达株的呼吸速率升高，且氧浓度也升高，推测原因是NtPIP基因过量表达使水通道蛋白NtPIP数量增加，运输更多水分子进入细胞，提高根细胞中的氧气扩散效率，促进有氧呼吸。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为NADH[H]中储存的能量。
（2） 综合图2（a）和图2（b）可知，有氧呼吸第二阶段的路径不是图中所示的线性的，原因是如果有氧呼吸第二阶段的路径是线性的，则无法出现存在丙二酸阻遏的前提下，无论添加A、B、C或F、G、H均可使E积累的现象。故初步判断有氧呼吸第二阶段的路径是环状的。
（3） 结合图1可知，低氧条件下，NtPIP基因过量表达株的根细胞的有氧呼吸速率高于野生型，导致根部细胞消耗的光合产物增加，叶片中的光合产物更多地向根细胞中转移，叶肉细胞中光合产物减少，利于光合作用的进行，从而使叶片净光合速率升高。
（4） 如图为电子传递链图，据图可知，最终电子受体是NADP+，最终电子供体是H2O。
组别
苹果酸/μml⋅g−1
酒精/μml⋅g−1
压实组
0.271±0.005
6.114±0.013
疏松组
0.467±0.004
2.233±0.040