第12講細胞呼吸的方式和過程考點一有氧呼吸1.細胞呼吸（1）概念：是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。（2）類型：有氧呼吸和無氧呼吸。2.有氧呼吸（1）概念：是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。（2）有氧呼吸過程【思考】線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所，其在結(jié)構(gòu)上有哪些特點與功能相適應(yīng)？提示：①線粒體具有內(nèi)、外兩層膜，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，擴大了內(nèi)膜的表面積；②線粒體的內(nèi)膜和基質(zhì)中含有許多與有氧呼吸有關(guān)的酶。（3）有氧呼吸總反應(yīng)式（標(biāo)出氧元素的來源與去向）：（4）能量轉(zhuǎn)化的特點①將葡萄糖中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能和熱能。②能量轉(zhuǎn)化：1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放出2870kJ的能量，其中977.28kJ左右的能量儲存在ATP中，其余能量則以熱能形式散失。③與有機物在生物體外燃燒相比，有氧呼吸是在溫和的條件下進行的；有機物中的能量是逐步釋放的；一部分能量儲存在ATP中?！窘滩氖斑z】1.（必修1P93相關(guān)信息改編）細胞呼吸產(chǎn)生的[H]指的是還原型輔酶Ⅰ（NADH）。2.（必修1P96思維訓(xùn)練）科學(xué)家就真核細胞線粒體的起源，提出了一種解釋：有一種真核細胞吞噬了原始的需氧細菌，二者在共同繁衍的過程中，需氧細菌進化為宿主細胞內(nèi)專門進行細胞呼吸的細胞器。1.（必修1P93相關(guān)信息）細胞內(nèi)生成的NAD＋參與葡萄糖轉(zhuǎn)化成丙酮酸的反應(yīng)。（√）2.（必修1P93正文）小白鼠吸入18O2后，尿中的水可能含18O，呼出的CO2也可能含18O。（√）3.（必修1P93正文）丙酮酸在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)中分解釋放的能量都可用于ATP的合成。（×）4.（必修1P93正文）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。（×）【探究】有氧呼吸的過程1.對絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式。下圖是有氧呼吸過程模式圖，請討論回答下列問題。（1）某同學(xué)說圖中①②④分別代表有氧呼吸第一、二和三階段所產(chǎn)生的ATP，這種說法是否正確？提示：錯誤。①②④分別代表有氧呼吸第一、二和三階段所釋放的能量，其中只有部分能量儲存在ATP中。（2）丙酮酸進入線粒體的條件是什么？提示：當(dāng)有氧氣存在的情況下，丙酮酸進入線粒體進行有氧呼吸。（3）若用同位素18O分別標(biāo)記有氧呼吸中葡萄糖中的氧和O2中的氧，請分析18O會分別出現(xiàn)在圖中哪種產(chǎn)物中。提示：用18O標(biāo)記有氧呼吸中葡萄糖中的氧，18O會出現(xiàn)在CO2中；用18O標(biāo)記O2中的氧，18O會出現(xiàn)在水（圖中⑥）中。2.體育運動大體可以分為有氧運動和無氧運動。有氧運動過程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如慢跑。無氧運動過程中骨骼肌除進行有氧呼吸外，還會進行無氧呼吸，如短跑等。如圖為有氧呼吸的某個階段示意圖：（1）請寫出人體細胞有氧呼吸的化學(xué)反應(yīng)式。提示：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。（2）短跑時，人體消耗的氧氣在細胞呼吸中的作用是與[H]結(jié)合生成水，骨骼肌細胞有氧呼吸過程消耗水的具體場所是線粒體基質(zhì)。（3）據(jù)圖可知，H＋沿著線粒體內(nèi)膜上的ATP合成酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì)，推動ADP和Pi合成ATP。有的減肥藥物能夠增加線粒體內(nèi)膜對H＋的通透性，使得H＋透過磷脂雙分子層回滲到線粒體基質(zhì)，導(dǎo)致ATP生成量怎樣變化？請說出判斷依據(jù)。提示：減少。ATP合成酶既是酶，也是H＋通道，H＋順著ATP合成酶進入線粒體基質(zhì)，生成ATP，有的減肥藥物能夠增加線粒體內(nèi)膜對H＋的通透性，使得H＋透過磷脂雙分子層回滲到線粒體基質(zhì)，導(dǎo)致順著ATP合成酶進入的H＋減少，導(dǎo)致ATP生成減少?！練w納總結(jié)】1.有氧呼吸的三個注意點（1）葡萄糖不能進入線粒體，需要在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能進入線粒體中進一步分解。（2）有氧呼吸消耗O2的量不一定等于產(chǎn)生CO2的量，如果是以脂肪為底物進行有氧呼吸，消耗O2的量要大于產(chǎn)生CO2的量，其原因是與葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于產(chǎn)生CO2的量。（3）真核細胞中哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲無線粒體，只能進行無氧呼吸。線粒體不是進行有氧呼吸必需的結(jié)構(gòu)，如藍細菌（原核生物）無線粒體，但能進行有氧呼吸。2.有氧呼吸第三個階段的拓展電子傳遞和氧化磷酸化（有氧呼吸第三階段）（1）[H]在酶的催化下釋放電子和H＋，電子被鑲嵌在線粒體內(nèi)膜上的一系列特殊蛋白質(zhì)捕獲和傳遞，最終與O2和H＋結(jié)合，生成了H2O。（2）線粒體內(nèi)膜上的這些特殊蛋白質(zhì)則利用電子給予的能量將線粒體基質(zhì)中的H＋泵入內(nèi)膜和外膜的間隙，構(gòu)建了跨膜的H＋濃度梯度。（3）H＋沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì)，推動了ATP的合成（在一定范圍內(nèi)，線粒體內(nèi)膜兩側(cè)的H＋濃度差越大，ATP合成越多）。1.番茄紅素是植物中所含的一種脂溶性天然色素，主要存在于茄科植物番茄的成熟果實中。如圖表示番茄細胞合成番茄紅素等代謝過程，圖中檸檬酸循環(huán)又稱為有氧呼吸第二階段。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）A.物質(zhì)X為丙酮酸，參與有氧呼吸第二階段B.線粒體內(nèi)進行的檸檬酸循環(huán)不需要氧氣參與C.催化物質(zhì)X合成番茄紅素的酶在細胞質(zhì)基質(zhì)中起作用D.番茄細胞中釋放能量最多的階段發(fā)生的場所是線粒體基質(zhì)解析：D物質(zhì)X為葡萄糖分解產(chǎn)生的丙酮酸，丙酮酸參與有氧呼吸第二階段，A正確；有氧呼吸第二階段不需要氧氣參與，B正確；物質(zhì)X合成番茄紅素的過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，因此相關(guān)的酶在細胞質(zhì)基質(zhì)中起作用，C正確；番茄細胞中釋放能量最多的階段為有氧呼吸第三階段，進行的場所是線粒體內(nèi)膜，D錯誤。2.在酵母菌線粒體內(nèi)，呼吸鏈由一系列特定順序排列的結(jié)合蛋白質(zhì)組成。鏈中每個成員，從前面的成員接受氫或電子，又傳遞給下一個成員，最后傳遞給氧。在電子傳遞的過程中，逐步釋放能量，同時將其中部分能量，通過氧化磷酸化作用儲存在ATP分子中，具體過程如下圖。下列說法錯誤的是（）A.H＋通過Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的運輸會導(dǎo)致線粒體基質(zhì)的pH升高B.F1是轉(zhuǎn)運蛋白，在線粒體內(nèi)膜上起運輸和催化作用C.在乳酸菌中，也有上圖所示的電子傳遞系統(tǒng)D.在分解脂肪時，通過該電子傳遞鏈消耗的氧將增加解析：CH＋通過Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的運輸會導(dǎo)致線粒體基質(zhì)的H＋減少從而使pH升高，A正確；F1在線粒體內(nèi)膜上既可充當(dāng)載體蛋白起運輸作用，還可以充當(dāng)酶來催化ATP的合成，B正確；乳酸菌是厭氧菌，不能進行有氧呼吸，故沒有與酵母菌類似的電子傳遞系統(tǒng)，C錯誤；在分解脂肪時，由于脂肪的H＋含量比糖高，故通過該電子傳遞鏈消耗的氧將增加，D正確。3.（2024·四川廣安模擬）某課題小組為了確定細胞有氧呼吸第二階段發(fā)生的場所，進行了如下探究：實驗假設(shè)：有氧呼吸第二階段只發(fā)生在線粒體中，不能在細胞質(zhì)基質(zhì)中完成。實驗過程：實驗結(jié)果：1號和2號試管中均檢測到CO2（與預(yù)測結(jié)果不相符）。請分析回答下列問題：（1）實驗結(jié)果與預(yù)期不相符的原因是肝細胞利用保存液中的葡萄糖進行有氧呼吸，線粒體產(chǎn)生的CO2擴散進入細胞質(zhì)基質(zhì)中。改進措施：用不含葡萄糖的保存液。（2）實驗步驟⑥依據(jù)的原理是丙酮酸在有氧呼吸的第二階段和水徹底分解成CO2和[H]，因此可以通過檢測是否有CO2產(chǎn)生來判斷丙酮酸是否被分解。（3）如果該實驗時間過長，空氣中的CO2溶入樣本中的量足以被檢測劑檢測出，為了提高實驗的科學(xué)性，排除干擾因素帶來的實驗誤差，應(yīng)如何解決？分別給1號和2號設(shè)置對照，對照組所加的物質(zhì)分別與1號和2號相同，只是第5步不加丙酮酸。解析：（1）為了防止肝細胞利用保存液中的葡萄糖進行有氧呼吸，使線粒體產(chǎn)生的CO2進入細胞質(zhì)基質(zhì)，應(yīng)采用不含葡萄糖的保存液。（2）丙酮酸和水在有氧呼吸第二階段反應(yīng)生成CO2和[H]，因此可以用靈敏的CO2檢測劑檢測是否有CO2產(chǎn)生來判斷丙酮酸是否被分解。（3）為了排除空氣中的CO2溶入樣本對實驗結(jié)果產(chǎn)生的干擾，可以分別給1號和2號設(shè)置對照，對照組所加的物質(zhì)分別與1號和2號相同，只是第5步不加丙酮酸?？键c二無氧呼吸1.概念：在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程。2.場所：全過程是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的。3.過程4.反應(yīng)式（1）產(chǎn)物為酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。（2）產(chǎn)物為乳酸：C6H12O62C3H6O3＋少量能量?！舅伎肌坎煌餆o氧呼吸的產(chǎn)物不同，其直接原因和根本原因分別是什么？提示：其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。5.能量釋放（1）只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。（2）葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中?！窘滩氖斑z】1.（必修1P94相關(guān)信息改編）1mol葡萄糖經(jīng)有氧呼吸徹底氧化分解能釋放出2870kJ的能量，而1mol葡萄糖分解成乳酸以后，只釋放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量儲存在ATP中。據(jù)此分析在進行無氧呼吸的過程中，葡萄糖中的能量的主要去向和葡萄糖徹底氧化分解釋放的能量的主要去向分別是存留在乳酸或酒精中、以熱能的形式散失。2.（必修1P94小字部分）所有生物的生存都離不開細胞呼吸釋放的能量，細胞呼吸還被稱為生物體代謝的樞紐，原因是細胞呼吸的中間產(chǎn)物可以轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸等非糖物質(zhì)；非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細胞呼吸中間產(chǎn)物相同，可以進一步形成葡萄糖，糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的代謝都可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來。1.（必修1P94正文）無氧呼吸不需要O2的參與，該過程最終有[H]的積累。（×）2.（必修1P94相關(guān)信息）人體肌細胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸不能被再度利用。（×）3.（必修1P94正文）乳酸菌的細胞質(zhì)中能產(chǎn)生[H]、ATP和CO2等物質(zhì)。（×）4.（必修1P94正文）某種生物不是進行有氧呼吸就是進行無氧呼吸。（×）【探究】無氧呼吸及其與有氧呼吸、細胞代謝的聯(lián)系1.某同學(xué)做了如下實驗：取A、B兩支試管。在A管中加入煮熟的蠶豆子葉，B管中加入發(fā)芽的蠶豆子葉。在兩管中分別加入甲烯藍溶液（注：甲烯藍氧化態(tài)為藍色，接受氫后為無色），一段時間后倒出溶液，兩管中的子葉都呈藍色，然后，兩管分別加水淹沒子葉、抽氣、在水面上覆蓋適量石蠟油，37℃保溫一段時間后，發(fā)現(xiàn)A管中的子葉不變色，B管中的子葉藍色變淺：（1）B管中子葉藍色變淺的原因是什么？提示：B管中子葉在無氧呼吸過程中產(chǎn)生的[H]能使甲烯藍還原。（2）A管子葉為什么不變色？實驗中設(shè)置A管的目的是什么？提示：A管中子葉細胞的酶失活，無呼吸作用。實驗中設(shè)置A管的目的是作對照。2.下圖表示細胞呼吸過程中葡萄糖分解的三個途徑，其中①②③④表示不同的生理過程，請分析細胞呼吸的過程：（1）上述過程中，哪些反應(yīng)發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中？提示：①②④。（2）同樣都是進行無氧呼吸的第二階段，為什么②生成的是酒精和二氧化碳，而④生成的是乳酸？提示：關(guān)鍵是催化②和④過程的酶不同。（3）圖中①～④哪些生理過程能生成ATP？提示：過程①和③。（4）有氧呼吸和無氧呼吸過程中的相同點有哪些？提示：有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段完全相同。本質(zhì)都是氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP。3.下圖為生命體內(nèi)部分物質(zhì)與能量代謝關(guān)系示意圖。（1）由圖可以看出代謝網(wǎng)絡(luò)的中心是什么？提示：三羧酸循環(huán)。（2）在代謝途徑中具有重要地位的物質(zhì)是什么？請說出判斷的依據(jù)。提示：乙酰CoA。據(jù)圖可知乙酰CoA在代謝途徑中將蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)、核酸的代謝相互聯(lián)系在一起，具有重要地位。【歸納總結(jié)】1.細胞呼吸過程中[H]和ATP的來源和去路分析2.有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸各物質(zhì)間的關(guān)系比（以葡萄糖為呼吸反應(yīng)物）（1）有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。（2）產(chǎn)生酒精的無氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。（3）消耗等量的葡萄糖時，產(chǎn)生酒精的無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)之比為1∶3。（4）消耗等量的葡萄糖時，有氧呼吸消耗的O2摩爾數(shù)與有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸產(chǎn)生CO2摩爾數(shù)之和的比為3∶4。1.葡萄糖在癌細胞中的代謝途徑如圖所示，下列說法錯誤的是（）A.過程①需要癌細胞膜上載體蛋白的參與B.過程③不能生成ATPC.在癌細胞呼吸作用過程中有少量葡萄糖在線粒體中被利用D.可通過抑制糖酵解酶的活性來抑制癌細胞增殖，從而進行癌癥的治療解析：C葡萄糖進入癌細胞的方式屬于主動運輸，所以過程①需要癌細胞膜上載體蛋白的參與，A正確；無氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP，B正確；線粒體不能直接利用葡萄糖，葡萄糖被利用的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)，C錯誤；抑制糖酵解酶的活性，會抑制癌細胞的增殖，從而進行癌癥的治療，D正確。2.種子貯藏中需要控制呼吸作用以減少有機物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質(zhì)是淀粉分解產(chǎn)生的葡萄糖，下列關(guān)于種子呼吸作用的敘述，錯誤的是（）A.若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等，則細胞只進行無氧呼吸B.若細胞只進行有氧呼吸，則吸收O2的分子數(shù)與釋放CO2的相等C.若細胞只進行無氧呼吸且產(chǎn)物是乳酸，則無O2吸收也無CO2釋放D.若細胞同時進行有氧和無氧呼吸，則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的多解析：D在反應(yīng)底物是葡萄糖的情況下，細胞進行有氧呼吸和產(chǎn)乙醇的無氧呼吸時均可產(chǎn)生CO2，其中產(chǎn)乙醇的無氧呼吸產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等，有氧呼吸不產(chǎn)生乙醇，因此若產(chǎn)生的CO2與乙醇的分子數(shù)相等，說明細胞只進行無氧呼吸，A正確；根據(jù)有氧呼吸反應(yīng)式，在反應(yīng)底物是葡萄糖的情況下，若細胞只進行有氧呼吸，則吸收O2的分子數(shù)和釋放CO2的分子數(shù)相等，B正確；根據(jù)無氧呼吸反應(yīng)式，在反應(yīng)底物是葡萄糖的情況下，若細胞無氧呼吸產(chǎn)物是乳酸，則不需要消耗O2也不產(chǎn)生CO2，C正確；有氧呼吸中，吸收O2的分子數(shù)和釋放CO2的分子數(shù)相等，而無氧呼吸不消耗O2，但可能產(chǎn)生CO2，若細胞同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，則吸收O2的分子數(shù)比釋放CO2的分子數(shù)少或兩者的數(shù)目相等，D錯誤。方法技巧判斷細胞呼吸方式的三大依據(jù)（以葡萄糖為細胞呼吸的反應(yīng)物）3.（2024·九省聯(lián)考貴州）用酵母菌做實驗材料探究細胞呼吸，將酵母菌（甲）、細胞質(zhì)基質(zhì)（乙）及線粒體（丙）分別放入3支試管，向試管中加入等量、相同濃度的葡萄糖溶液，均供氧充足，一段時間后，得到葡萄糖和CO2的相對含量變化如圖所示。下列敘述錯誤的是（）A.甲中產(chǎn)生的CO2其氧元素來自葡萄糖和水B.乙反應(yīng)結(jié)束后可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精C.甲和乙消耗等量的葡萄糖釋放的能量相等D.實驗結(jié)果表明葡萄糖不能在線粒體中分解解析：C根據(jù)呼吸作用的方程可知，呼吸作用產(chǎn)生的CO2其氧元素來自葡萄糖和水，A正確；由題意可知，甲既可進行有氧呼吸也可進行無氧呼吸，乙只能進行無氧呼吸，丙只能進行有氧呼吸第二、三階段，乙反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生的酒精可用酸性重鉻酸鉀檢測，呈灰綠色，B正確；甲（進行有氧呼吸和無氧呼吸）和乙（只進行無氧呼吸）消耗等量的葡萄糖，前者釋放的能量多于后者，C錯誤；丙中葡萄糖無消耗，說明葡萄糖不能在線粒體中分解，D正確。角度一結(jié)合生命觀念及科學(xué)探究考查有氧呼吸1.（2023·廣東高考7題）在游泳過程中，參與呼吸作用并在線粒體內(nèi)膜上作為反應(yīng)物的是（）A.還原型輔酶ⅠB.丙酮酸C.氧化型輔酶ⅠD.二氧化碳解析：A有氧呼吸第一個階段發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)，此過程中1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，產(chǎn)生少量的[H]；有氧呼吸第二個階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)，該過程中丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[H]；有氧呼吸第三個階段（場所：線粒體內(nèi)膜），[H]（還原型輔酶Ⅰ）與氧氣反應(yīng)生成水，同時釋放大量的能量，A符合題意。2.（2022·山東高考16題改編）在有氧呼吸第三階段，線粒體基質(zhì)中的還原型輔酶脫去氫并釋放電子，電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜最終傳遞給O2，電子傳遞過程中釋放的能量驅(qū)動H＋從線粒體基質(zhì)移至內(nèi)外膜間隙中，隨后H＋經(jīng)ATP合酶返回線粒體基質(zhì)并促使ATP合成，然后與接受了電子的O2結(jié)合生成水。為研究短時低溫對該階段的影響，將長勢相同的黃瓜幼苗在不同條件下處理，分組情況及結(jié)果如圖所示。已知DNP可使H＋進入線粒體基質(zhì)時不經(jīng)過ATP合酶。下列相關(guān)說法不正確的是（）A.4℃時線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞受阻B.與25℃時相比，4℃時有氧呼吸產(chǎn)熱多C.與25℃時相比，4℃時有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP導(dǎo)致線粒體內(nèi)外膜間隙中H＋濃度降低，生成的ATP減少解析：A由題意可知，電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜最終傳遞給O2，與25℃時相比，4℃時O2消耗增加，說明其電子傳遞過程沒有受阻，A錯誤；細胞呼吸時有機物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成ATP的能量和熱能，與25℃時相比，4℃時消耗O2多，但ATP生成量減少，說明其產(chǎn)熱多，消耗葡萄糖的量多，B、C正確；已知DNP可使H＋從內(nèi)外膜間隙進入線粒體基質(zhì)時不經(jīng)過ATP合酶，減少了ATP生成，同時從內(nèi)外膜間隙進入線粒體基質(zhì)的H＋增加，使內(nèi)外膜間隙中H＋濃度降低，D正確。角度二結(jié)合生命觀念及科學(xué)思維考查無氧呼吸3.（2023·山東高考4題）水淹時，玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導(dǎo)致能量供應(yīng)不足，使液泡膜上的H＋轉(zhuǎn)運減緩，引起細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H＋積累，無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸也使細胞質(zhì)基質(zhì)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(chǎn)乳酸途徑轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)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(nèi)pH高于細胞質(zhì)基質(zhì)B.檢測到水淹的玉米根有CO2的產(chǎn)生不能判斷是否有酒精生成C.轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時釋放的ATP增多以緩解能量供應(yīng)不足D.轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時消耗的[H]增多以緩解酸中毒解析：B水淹時，玉米根細胞由于較長時間進行無氧呼吸導(dǎo)致能量供應(yīng)不足，使液泡膜上的H＋轉(zhuǎn)運減緩，引起細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H＋積累，說明細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H＋轉(zhuǎn)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(nèi)pH低于細胞質(zhì)基質(zhì)，A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(chǎn)生CO2，檢測到水淹的玉米根有CO2的產(chǎn)生不能判斷是否有酒精生成，B正確；轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時，無ATP的產(chǎn)生，C錯誤；轉(zhuǎn)換為丙酮酸產(chǎn)酒精途徑時消耗的[H]與丙酮酸產(chǎn)乳酸途徑時消耗的[H]含量相同，D錯誤。4.（2023·全國乙卷3題）植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境。在無氧條件下，某種植物幼苗的根細胞經(jīng)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(guān)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(chǎn)生乳酸B.a～b時間內(nèi)植物根細胞存在經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2的過程C.每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精時生成的ATP比產(chǎn)生乳酸時的多D.植物根細胞無氧呼吸產(chǎn)生的酒精跨膜運輸?shù)倪^程不需要消耗ATP解析：C在時間a之前，植物根細胞無CO2釋放，說明此時段植物根細胞只進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸，A正確；在無氧條件下，a～b時間內(nèi)植物根細胞釋放CO2，推測該時段植物根細胞存在產(chǎn)生酒精和CO2的無氧呼吸過程，B正確；在葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精或乳酸的過程中，只有第一階段釋放能量，這兩個過程的第一階段相同，故消耗1分子葡萄糖，這兩個過程生成的ATP相同，C錯誤；酒精跨膜運輸?shù)姆绞綖樽杂蓴U散，不需要消耗ATP，D正確。角度三結(jié)合生命觀念及科學(xué)探究考查有氧呼吸與無氧呼吸的聯(lián)系5.（2021·全國甲卷2題）某同學(xué)將酵母菌接種在馬鈴薯培養(yǎng)液中進行實驗，不可能得到的結(jié)果是（）A.該菌在有氧條件下能夠繁殖B.該菌在無氧呼吸的過程中無丙酮酸產(chǎn)生C.該菌在無氧條件下能夠產(chǎn)生乙醇D.該菌在有氧和無氧條件下都能產(chǎn)生CO2解析：B酵母菌是兼性厭氧菌，在有氧和無氧條件下都能生存和繁殖，A不符合題意；酵母菌無氧呼吸的第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同，都有丙酮酸的生成，B符合題意；酵母菌在無氧條件下進行發(fā)酵，產(chǎn)生CO2和乙醇，C不符合題意；酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生CO2和水，無氧呼吸產(chǎn)生CO2和乙醇，兩個過程都有CO2產(chǎn)生，D不符合題意。6.（2021·重慶高考21題）人線粒體呼吸鏈?zhǔn)軗p可導(dǎo)致代謝物X的積累，由此引發(fā)多種疾病。動物實驗發(fā)現(xiàn)，給呼吸鏈?zhǔn)軗p小鼠注射適量的酶A和酶B溶液，可發(fā)生如圖所示的代謝反應(yīng)，從而降低線粒體呼吸鏈?zhǔn)軗p導(dǎo)致的危害。據(jù)圖回答以下問題：（1）呼吸鏈?zhǔn)軗p會導(dǎo)致有氧（填“有氧”或“無氧”）呼吸異常，代謝物X是乳酸（或C3H6O3）。（2）過程⑤中酶B的名稱為過氧化氫酶，使用它的原因是催化過氧化氫的分解，避免過氧化氫對細胞的毒害。（3）過程④將代謝物X消耗，對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的作用和意義是避免代謝產(chǎn)物的積累，維持細胞內(nèi)的pH；是機體進行正常生命活動的條件。解析：（1）有氧呼吸主要在線粒體內(nèi)，而無氧呼吸在細胞質(zhì)基質(zhì)。人線粒體呼吸鏈?zhǔn)軗p，會導(dǎo)致有氧呼吸異常。丙酮酸能夠分解轉(zhuǎn)化成代謝物X，場所在細胞質(zhì)基質(zhì)中，可以得出X是無氧呼吸的產(chǎn)物乳酸。（2）酶B可以使過氧化氫分解為水和氧氣，所以為過氧化氫酶，過氧化氫酶的作用是催化過氧化氫的分解，避免過氧化氫對細胞的毒害作用。（3）代謝物X為乳酸，過程④可以將其分解，避免了乳酸的大量積累，維持細胞內(nèi)的pH穩(wěn)定；是機體進行正常生命活動的必要條件。（1）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。 （2022·全國甲卷）（×）（2）葡萄糖的有氧呼吸過程中，水的生成發(fā)生在線粒體外膜。 （2021·湖北高考）（×）（3）油料作物種子播種時宜淺播，原因是萌發(fā)時呼吸作用需要大量氧氣。 （2021·湖南高考）（√）（4）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(shù)比釋放CO2的多。 （經(jīng)典高考題）（×）（5）馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATP。 （經(jīng)典高考題）（×）一、選擇題1.線粒體是細胞中最重要的產(chǎn)能細胞器。下列關(guān)于線粒體的敘述，正確的是（）A.線粒體是細胞呼吸的主要場所，其內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴B.氧氣充足時線粒體基質(zhì)中的酶可將丙酮酸分解成H2O和CO2C.真核細胞中線粒體的數(shù)目一般與其能量代謝的強度成正比D.有氧呼吸過程中消耗的水分子數(shù)多于其產(chǎn)生的水分子數(shù)解析：C線粒體是有氧呼吸的主要場所，線粒體的內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴擴大內(nèi)膜面積，為有氧呼吸有關(guān)的酶提供很多附著點，A錯誤；線粒體可在線粒體基質(zhì)中將丙酮酸分解為CO2和[H]，B錯誤；真核細胞中線粒體的數(shù)目一般與其能量代謝的強度成正比，C正確；有氧呼吸過程中消耗的水分子數(shù)少于其產(chǎn)生的水分子數(shù)，D錯誤。2.（2024·廣西南寧模擬）含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中，18O轉(zhuǎn)移的途徑是（）A.葡萄糖→丙酮酸→水B.葡萄糖→丙酮酸→氧C.葡萄糖→氧→水D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳解析：D有氧呼吸過程中，生成的水中的O來自O(shè)2，而不是葡萄糖，A錯誤；有氧呼吸過程中，葡萄糖不會分解產(chǎn)生氧，并且生成的水中的O來自O(shè)2，而不是葡萄糖，B、C錯誤；有氧呼吸過程中，葡萄糖首先分解為丙酮酸和[H]，然后丙酮酸與H2O反應(yīng)生成[H]和CO2，因此用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O轉(zhuǎn)移的途徑是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳，D正確。3.下列有關(guān)細胞利用葡萄糖進行細胞呼吸的敘述中，正確的是（）A.無氧呼吸時，葡萄糖中能量的主要去向是以熱能形式散失B.劇烈運動時，人體產(chǎn)生的CO2來自細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)C.進行有氧呼吸的生物不一定具有線粒體D.無氧呼吸過程中有[H]積累，有氧呼吸過程中沒有[H]積累解析：C無氧呼吸時，葡萄糖中的能量主要儲存在酒精或乳酸中，釋放的能量的主要去向是以熱能形式散失，A錯誤；人體細胞只能通過有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳，而有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳的場所是線粒體基質(zhì)，B錯誤；進行有氧呼吸的生物不一定具有線粒體，如藍細菌，無線粒體，因有與有氧呼吸有關(guān)的酶，可進行有氧呼吸，C正確；無氧呼吸和有氧呼吸過程中都沒有[H]積累，D錯誤。4.如圖表示細胞呼吸的過程，下列有關(guān)敘述正確的是（）A.水稻根尖伸長區(qū)細胞可能進行的呼吸過程是①②④B.過程②③④均在膜結(jié)構(gòu)上發(fā)生，并能產(chǎn)生少量ATPC.過程②的反應(yīng)場所是線粒體基質(zhì)，該過程要消耗水D.在200米比賽中，運動員主要通過過程①③獲得能量解析：A水稻根細胞既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸，無氧呼吸產(chǎn)物是酒精和二氧化碳，所以水稻根尖伸長區(qū)細胞可能進行的呼吸過程是①②④，A正確。過程②表示有氧呼吸的第二階段和第三階段，其中第二階段在線粒體基質(zhì)中完成，產(chǎn)生少量ATP，不在膜結(jié)構(gòu)上發(fā)生，第三階段在線粒體內(nèi)膜中完成，產(chǎn)生水和大量ATP，不消耗水；過程③、④表示無氧呼吸的第二階段，在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，不產(chǎn)生ATP，不在膜結(jié)構(gòu)上發(fā)生，B、C錯誤。人體肌細胞既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸，在200米比賽中，運動員主要通過有氧呼吸過程，即①②獲得能量，D錯誤。5.（2024·四川成都模擬）無氧運動過程中氧氣攝入量極低，導(dǎo)致肌肉疲勞不能持久，因此越來越多的人開始注重慢跑等有氧運動。有氧運動是指主要以有氧呼吸提供運動中所需能量的運動方式。下列關(guān)于人進行無氧運動和有氧運動的敘述，正確的是（）A.有氧運動中，有機物分解釋放的能量大部分儲存在ATP中B.無氧運動中，細胞中的有機物不能氧化分解會導(dǎo)致無ATP產(chǎn)生C.與無氧運動相比，機體有氧運動過程中的能量利用率更高D.有氧運動可以避免肌肉細胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸和CO2解析：C有氧呼吸釋放的能量只有少部分儲存在ATP中，絕大多數(shù)以熱能形式散失，A錯誤；無氧呼吸過程中第一階段與有氧呼吸第一階段相同，有少量ATP合成，B錯誤；無氧呼吸有機物中的能量不能徹底氧化分解，所以與無氧運動相比，機體有氧運動過程中的能量利用率更高，C正確；提倡慢跑等有氧運動，人體無氧呼吸不產(chǎn)生二氧化碳，D錯誤。6.（2024·遼寧沈陽模擬）下圖表示細胞有氧呼吸過程中，線粒體內(nèi)膜上合成ATP的過程。下列敘述正確的是（）A.H＋從膜間隙向線粒體內(nèi)膜的運輸屬于協(xié)助擴散B.通過結(jié)構(gòu)①能實現(xiàn)細胞中ATP的大量貯存C.好氧細菌可以發(fā)生上述過程，但是效率較低D.圖示能量轉(zhuǎn)化是：有機物中化學(xué)能→電能→ATP中活躍化學(xué)能解析：D據(jù)圖分析可知，H＋由膜間隙向線粒體基質(zhì)的跨膜運輸是順濃度梯度進行的，屬于協(xié)助擴散，同時可以驅(qū)動ATP的合成，A錯誤；H＋通過結(jié)構(gòu)①可以合成ATP，ATP在細胞內(nèi)的含量很少，故不能實現(xiàn)ATP的大量貯存，B錯誤；好氧細菌為原核生物，沒有線粒體，C錯誤；上述過程為有氧呼吸，其能量轉(zhuǎn)化過程是：有機物中穩(wěn)定化學(xué)能→電能→ATP中活躍化學(xué)能，D正確。7.癌細胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP，這種現(xiàn)象稱為“瓦堡效應(yīng)”。下列說法正確的是（）A.“瓦堡效應(yīng)”導(dǎo)致癌細胞需要大量吸收葡萄糖B.癌細胞中丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程會生成少量ATPC.癌細胞呼吸作用過程中丙酮酸主要在線粒體中被利用D.消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產(chǎn)生的NADH比正常細胞多解析：A癌細胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP，由于葡萄糖無氧呼吸時只能釋放少量的能量，故“瓦堡效應(yīng)”導(dǎo)致癌細胞需要吸收大量的葡萄糖來為其生命活動供能，A正確；無氧呼吸只在第一階段釋放能量，合成少量ATP，第二階段由丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程不會合成ATP，B錯誤；由題干信息和分析可知，癌細胞主要進行無氧呼吸，故丙酮酸主要在細胞質(zhì)基質(zhì)中被利用，C錯誤；由分析可知，癌細胞無氧呼吸只有第一階段產(chǎn)生少量的NADH，而正常細胞有氧呼吸的第一階段和第二階段都能產(chǎn)生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產(chǎn)生的NADH比正常細胞少，D錯誤。8.細胞呼吸過程中葡萄糖和水分子脫去的氫可被氧化型輔酶Ⅰ（NAD＋）結(jié)合而形成還原型輔酶Ⅰ（NADH）。細胞外煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（eNAMPT）的催化產(chǎn)物NMN是合成NAD＋的原料。研究發(fā)現(xiàn)，人和哺乳動物衰老過程與組織中NAD＋水平的下降直接相關(guān)。下列說法正確的是（）A.人和哺乳動物無氧呼吸過程中會有NADH的積累B.用藥物抑制小鼠體內(nèi)eNAMPT的產(chǎn)生可能延長其壽命C.細胞中若某物質(zhì)能抑制NADH氧化生成水，則同時O2的消耗增多D.哺乳動物細胞呼吸消耗NADH的場所不唯一解析：D人和哺乳動物無氧呼吸第一階段產(chǎn)生的NADH用于還原丙酮酸，不會有NADH的積累，A錯誤；細胞外煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（eNAMPT）的催化產(chǎn)物NMN是合成NAD＋的原料，人和哺乳動物衰老過程與組織中NAD＋水平的下降直接相關(guān)，用藥物促進小鼠體內(nèi)eNAMPT的產(chǎn)生，有利于NAD＋的合成，可能延長其壽命，B錯誤；有氧呼吸第三階段NADH被氧化生成水，因此如果某物質(zhì)能抑制NADH氧化生成水，則同時O2的消耗減少，C錯誤；哺乳動物細胞進行無氧呼吸消耗NADH的場所在細胞質(zhì)基質(zhì)，哺乳動物細胞進行有氧呼吸消耗NADH的場所在線粒體內(nèi)膜，D正確。9.（2024·江蘇南京聯(lián)考）輔酶Ⅰ（NAD＋）是參與細胞呼吸重要的物質(zhì)，線粒體內(nèi)膜上的MCART1蛋白能轉(zhuǎn)運NAD＋進入線粒體。下列敘述正確的是（）A.NAD＋只是在線粒體內(nèi)膜上轉(zhuǎn)化為NADHB.NAD＋和MCART1蛋白的元素組成不同C.MCART1蛋白異常導(dǎo)致細胞無法產(chǎn)生ATPD.MCART1基因只在心肌細胞中特異性表達解析：B細胞呼吸過程中葡萄糖和水分子產(chǎn)生的氫與NAD＋結(jié)合生成還原型輔酶Ⅰ（NADH），那么NAD＋發(fā)揮作用的場所應(yīng)該是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)，A錯誤；輔酶Ⅰ元素組成有C、H、O、N、P，MCART1是蛋白質(zhì)，元素組成主要有C、H、O、N，還可能含有S，B正確；MCART1蛋白異常，不能轉(zhuǎn)運NAD＋進入線粒體，但細胞質(zhì)基質(zhì)依然可以進行細胞呼吸產(chǎn)生ATP，C錯誤；線粒體內(nèi)膜上的MCART1蛋白能轉(zhuǎn)運NAD＋進入線粒體，有氧呼吸第二階段，NAD＋生成NADH，所以MCART1基因在真核生物細胞中普遍表達，D錯誤。10.（2024·山東青島高三統(tǒng)考）敲除鐵調(diào)節(jié)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(xué)家測量了野生型和敲除基因IRP小鼠線粒體的耗氧速率，結(jié)果如圖1所示；測量LdhA（呼吸作用第一階段的一種酶）的表達量，結(jié)果如圖2所示。已知PX-478和PT-2385分別為HIF1a和HIF2a的抑制劑。下列說法錯誤的是（）A.丙酮酸可在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中被利用B.HIF2a蛋白含量的提高抑制了有氧呼吸第三階段C.HIF1a蛋白能促進LdhA的表達，HIF2a蛋白能抑制LdhA的表達D.該題無法確定HIF1a蛋白和HIF2a蛋白之間的功能關(guān)系解析：C在有氧呼吸過程中，葡萄糖氧化分解形成丙酮酸，丙酮酸在線粒體基質(zhì)中和水反應(yīng)生成二氧化碳和[H]，在無氧呼吸過程中，葡萄糖氧化分解形成丙酮酸，丙酮酸在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解，A正確；PX-478和PT-2385分別為HIF1a和HIF2a的抑制劑，圖1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，B正確；I