考典10细胞的能量“货币”ATP与细胞呼吸的原理2026届《考典●高考·生物学》五年真题 一模 原创（山东专版）
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| 名称 | 考典10细胞的能量“货币”ATP与细胞呼吸的原理2026届《考典●高考·生物学》五年真题 一模 原创（山东专版） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-16 10:01:07 | ||
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文档简介
专题五 细胞呼吸的原理和应用
考典1015细胞的能量“货币”ATP与细胞呼吸的原理
A、五年高考真题（2020-2024）
（山东五年三考）
1.(2024·全国甲,2,6分,难度★★)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成,ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键,下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键
2.(2023·重庆,10,3分,难度★★)哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+,进而转化为NADH([H])。研究者以小鼠为模型,探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系,如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.静脉注射标记的NA,肠腔内会出现标记的NAM
B.静脉注射标记的NAM,细胞质基质会出现标记的NADH
C.食物中缺乏NAM时,组织细胞仍可用NAM合成NAD+
D.肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自NADH
3.(2023·全国乙,3,6分,难度★★★)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
4.(2023·广东,7,2分,难度★★)在游泳过程中,参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是( )
A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸
C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳
5.(2023·浙江,11,3分,难度★★★)小曲白酒清香纯正,以大米、大麦、小麦等为原料,以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌,还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
小曲白酒的酿造过程中,酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用,下列叙述正确的是( )
A.有氧呼吸产生的[H]与O2结合,无氧呼吸产生的[H]不与O2结合
B.有氧呼吸在线粒体中进行,无氧呼吸在细胞质基质中进行
C.有氧呼吸有热能的释放,无氧呼吸没有热能的释放
D.有氧呼吸需要酶催化,无氧呼吸不需要酶催化
6.(2023·山东,4,2分,难度★★)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
7.(2023·北京,2,2分,难度★★)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是( )
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
8.(2023·天津,1,4分,难度★)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶,则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是( )
A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
9.(2022·全国甲,4,6分,难度★★)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,错误的是( )
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.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
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
10.(2022·北京,3,2分,难度★★)在北京冬奥会的感召下,一队初学者进行了3个月高山滑雪集训,成绩显著提高,而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中的乳酸浓度,结果如右图。与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内( )
A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
11.(2022·北京,14,2分,难度★★★)有氧呼吸会产生少量超氧化物,超氧化物积累会氧化生物分子引发细胞损伤。将生理指标接近的青年志愿者按吸烟与否分为两组,在相同条件下进行体力消耗测试,受试者血浆中蛋白质被超氧化物氧化生成的产物量如右图。基于此结果,下列说法正确的是( )
A.超氧化物主要在血浆中产生
B.烟草中的尼古丁导致超氧化物含量增加
C.与不吸烟者比,蛋白质能为吸烟者提供更多能量
D.本实验为“吸烟有害健康”提供了证据
12.(2022·山东,4,2分,难度★★)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
13.(2022·河北,4,2分,难度★★)下列关于细胞呼吸的叙述,正确的是( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
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,向滤液中加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
14.(2022·江苏,8,2分,难度★★)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
15.(2022·江苏,15,3分,难度★★★)(多选)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CoA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
16.(2022·广东,10,2分,难度★★)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5%TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是( )
A.该反应需要在光下进行
B.TTF可在细胞质基质中生成
C.TTF生成量与保温时间无关
D.不能用红色深浅判断种子活力高低
17.(2022·湖北,11,2分,难度★★)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是( )
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体
18.(2022·重庆,8,2分,难度★★)下图为两种细胞代谢过程的示意图。转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤。下列叙述错误的是( )
A.抑制MCT可降低神经元损伤
B.Rheb蛋白失活可降低神经元损伤
C.乳酸可作为神经元的能源物质
D.自由基累积可破坏细胞内的生物分子
19.(2021·全国甲,2,6分,难度★★)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是( )
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
20.(2021·北京,1,2分,难度★)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
解析 ATP的结构简式是“A-P~P~P”,ATP的组成元素是C、H、O、N、P,A项正确;有氧呼吸和无氧呼吸都可以合成ATP,B项错误;细胞内合成ATP的生理过程是光合作用和细胞呼吸,因此需要酶的催化,C项正确;生命活动的直接能源物质是ATP,D项正确。
21.(2021·海南,14,2分,难度★★)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是( )
A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内
22.(2021·浙江,10,2分,难度★)需氧呼吸必须有氧的参加,此过程中氧的作用是( )
A.在细胞溶胶中,参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应,生成CO2
C.进入柠檬酸循环,形成少量ATP
D.电子传递链中,接受氢和电子生成H2O
23.(2021·福建,9,2分,难度★★)运动可促进机体产生更多新的线粒体,加速受损、衰老、非功能线粒体的特异性消化降解,维持线粒体数量、质量及功能的完整性,保证运动刺激后机体不同部位对能量的需求。下列相关叙述正确的是( )
A.葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量
B.细胞中不同线粒体的呼吸作用强度均相同
C.衰老线粒体被消化降解导致正常细胞受损
D.运动后线粒体的动态变化体现了机体稳态的调节
24.(2021·广东,9,2分,难度★★★)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料,生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是( )
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO2
C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
25.(2021·河北,14,3分,难度★★★★)(多选)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间,增加了农民收益。下列叙述正确的是( )
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制
C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间
26.(2020·全国1,2,6分,难度★★)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
27.(2020·山东,2,2分,难度★★)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
28.(2020·浙江,6,2分,难度★)下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述,正确的是( )
A.细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D.若适当提高苹果果实储藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
29.(2020·江苏,30,8分,难度★★★)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。
(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,其意义是 。
B、二年山东一模试题（2024-2025）
1．（2025 临沂一模）在线粒体内膜电子传递过程中，复合物泵出质子，形成了跨膜质子梯度，ATP合成酶利用质子梯度驱动ATP合成。OSCP是ATP合成酶中的一个重要亚基，位于催化区顶部，确保亚基之间的功能偶联，寡霉素作为呼吸抑制剂可破坏此偶联。当ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道。下列说法错误的是（ ）
A．寡霉素可能阻塞质子通道，抑制质子流入线粒体基质
B．细胞培养中加入寡霉素，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能比例减小
C．ATP合成酶不活跃时，OSCP关闭质子通道，线粒体基质中ADP含量上升
D．深入研究OSCP结构和功能，有助于为线粒体功能障碍引发的疾病治疗提供新思路
2. （2025菏泽一模）YBX1蛋白可与丙酮酸转运蛋白相互作用，影响细胞呼吸。科研人员对敲除了YBX1基因的小鼠细胞应用13C标记的葡萄糖示踪技术。检测到线粒体中部分物质的含量发生异常变化，且细胞的耗氧速率是正常水平的2倍。下列说法正确的是（ ）
A. 线粒体中13C标记的葡萄糖和丙酮酸的含量高于正常水平
B. 丙酮酸转运蛋白主要在线粒体内膜上和线粒体基质中
C. 敲除YBX1基因的小鼠细胞，在无氧条件下细胞呼吸产生乳酸和CO2的量会增多
D. 若YBX1蛋白的含量增多，细胞消耗O2的速率会下降
3. （2025泰安一模）“呼吸爆发”指巨噬细胞吞噬病原体后，会将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，产生大量氧自由基，导致氧气快速消耗。氧自由基在相关酶的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，以杀死包裹在吞噬小泡中的病原体，同时会造成细胞损伤。下列说法错误的是（ ）
A. 巨噬细胞无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量存留在其生成物中
B. “呼吸爆发”过程发生在巨噬细胞的线粒体内膜上
C. 若细胞中的氧自由基异常积累可能会加速巨噬细胞的衰老
D. 若巨噬细胞未发生“呼吸爆发”，则不能有效杀死其吞噬的病原体
4.（2025烟台德州东营一模）磷酸戊糖途径的主要功能之一是产生NADPH,NADPH的部分功能如图所示。超氧阴离子可杀死入侵的微生物，GSH 为红细胞内重要的抗氧化剂，可保护蛋白质和脂质免受氧化损伤。下列说法错误的是（ ）
A.生物合成旺盛的细胞中磷酸戊糖途径较为活跃
B.磷酸戊糖途径障碍可导致机体易感染病原体
C.红细胞内NADPH 含量下降可导致血红蛋白携氧能力下降
D.NADPH含量的变化直接影响细胞呼吸过程中ATP的产生
5. （2025山东名校考试联盟联考）毛地黄苷可以将酵母菌线粒体的内外膜完全分开。lubrol可以进一步使线粒体质体的膜与基质分离。将线粒体各部分分离后便可以分别对其完整的酶系统进行定位分析，具体操作过程如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 分离过程中可以选用胰蛋白酶替代毛地黄苷或 lubrol
B. 相比较离心过程Ⅲ，离心过程Ⅰ需要更高的转速
C. 膜①上的酶可催化 NADPH 的氧化，同时生成大量的ATP
D. 酵母菌进行有氧呼吸时，催化CO2生成的酶位于线粒体质体或上清液②中
6.（2024潍坊滨州一模）GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有 GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序的排布到线粒体分裂面的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是（ ）
A. GTP 因含有三个特殊化学键而具有较高能量
B. 线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C. 一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D. 环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
7.（2024菏泽一模）细胞中生命活动绝大多数所需要的能量都是由ATP直接提供的，ATP是细胞的能量“货币”。研究发现，ATP还可以传导信号和作为神经递质发挥作用，其转运到细胞外的方式如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. ATP通过途径①转运到细胞外的过程不需要消耗能量，但要与通道蛋白结合
B. ATP通过途径②转运到细胞外时会发生载体蛋白构象的改变
C. 若ATP作为神经递质，需要经过途径③，既消耗能量也需要载体
D. ATP的能量主要贮存在腺苷和磷酸之间的特殊化学键中
8.（2024实验中学一模）癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是（ ）
A. 癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATP
B. ③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成
C. 发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程③④可同时进行
D. 若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④为作用位点
9.（2025淄博滨州一模，不定项）真核生物的有氧呼吸依次经过糖酵解，TCA循环和氧化磷酸化三个阶段。IDH是TCA循环的关键酶，可催化生成α-KG及CO2。IDH基因突变可引起α-KG减少，进一步促进HIF-1α积聚并激活相关信号通路，引起下游VEGF基因等肿瘤相关基因高表达，共同促进肿瘤的发生与发展。正常细胞在细胞周期调控过程中可通过表达Skp2蛋白，降解IDH，使细胞的主要供能方式发生改变。下列说法正确的是（ ）
A. 真核生物中糖酵解和TCA循环均发生在线粒体基质中
B. 若在细胞中添加Skp2蛋白抑制剂，则VEGF基因的表达量会减少
C. 肿瘤细胞可通过增加Skp2基因的表达，使细胞供能方式由TCA循环向糖酵解转变
D. 无氧条件下，肿瘤细胞通过糖酵解过程将葡萄糖中的能量都转移到乳酸和ATP中
10.（2025济南一模，不定项）糖酵解是指由葡萄糖或果糖转变为丙酮酸的一系列反应,磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶是该过程中的2个重要调节酶。使酶活性增加的分子称为正效应物，使酶活性降低的分子称为负效应物。相比无氧条件,有氧条件下 ATP、柠檬酸的浓度较高。下图是糖酵解的调节过程,下列说法正确的是
A.糖酵解过程在有氧条件下的速度会快于无氧条件
B.磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的正效应物完全相同
C.磷酸烯醇式丙酮酸形成丙酮酸的过程中会合成ATP
D.正效应物类药物有助于治疗或减缓组织细胞缺氧症状
11.（2025济宁一模，不定项） 将动物细胞的完整线粒体悬浮于含有丙酮酸、氧气和无机磷酸的溶液中，并适时加入等量的ADP、DNP和DCCD三种化合物，测得氧气浓度的变化如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. DCCD可能破坏线粒体内膜上的ATP合成酶
B. ADP和DNP都能促进细胞呼吸但促进效率不同
C. 加入DNP后，线粒体内膜上散失的热能将增加
D. 化合物DCCD与DNP对细胞呼吸影响机理相同
12.（2025青岛一模，不定项）Brooks提出了关于细胞内乳酸穿梭模型，如下图所示。当细胞处于高浓度乳酸环境时，丙酮酸还原为乳酸的过程受到抑制。下列说法错误的是（ ）
A. 图中“？”代表的物质是二氧化碳和水
B. 剧烈运动时，细胞内NAD+/NADH的比值降低
C. 丙酮酸都是在细胞质基质内产生，丙酮酸转化成乳酸需要消耗能量
D. 乳酸除上述去向外，还可运输到肝脏细胞转化成葡萄糖再被利用
13.（2025济南协作校联考，不定项）肿瘤中常有两种癌细胞，一种以糖酵解为主要产能方式（A型），另一种以线粒体氧化为主要产能方式（B型）。研究发现，多种癌细胞高表达MCT1、MCT4载体，连接两种癌细胞，形成协同代谢，促进肿瘤的发生与发展，相关机理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 理论上A型癌细胞摄取葡萄糖的速率高于B型
B. 抑制癌细胞中MCT1和MCT4的功能可能抑制肿瘤的生长
C. 在有氧气参与下，癌细胞线粒体中葡萄糖可被氧化分解形成水和CO2
D. MCT1、MCT4参与癌细胞间能量物质
14.（2024青岛一模，不定项）动物体内棕色脂肪细胞含有大量线粒体。研究发现细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关，Ca2+参与调控线粒体基质内的代谢过程，H+可以通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输，相关机理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. Ca2+进入内质网消耗的ATP来自于细胞呼吸
B. Ca2+在线粒体中参与调控有氧呼吸第二阶段的反应
C. H+顺浓度梯度通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输
D. 线粒体双层膜结构上均存在F0-F1和UCP2蛋白
15.（2024日照一模，不定项）真核细胞有氧呼吸的主要阶段是在线粒体内进行的，其部分过程如图1所示。解偶剂能增大线粒体内膜对H+的通透性，消除H+梯度，因而抑制ATP生成，如图2所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 图1中线粒体基质与细胞质基质间的H'浓度差驱动ATP合成
B. H+通过解偶联剂进入线粒体基质的跨膜运输方式是主动运输
C. 加入解偶联剂后，有机物分解释放的能量会更多的以热能形式散失
D. 可以利用解偶联剂来开发杀虫剂、杀真菌剂以及研发减肥药物
16.（2025烟台德州东营一模）(9分)钩虫贪铜菌是一种细菌，能通过不同的代谢途径合成储能物质PHA。在有机物充足的环境中，该菌株可通过有氧呼吸进行异养代谢，该过程中产生的中间产物乙酰辅酶A可作为原料合成PHA; 在有机物缺乏的环境中，该菌株可通过氧化H 获得能量进行化能自养，过程如图所示。
(1)图示膜结构应为 (填“线粒体内膜”“类囊体膜”或“细胞膜”),物质X表示 。据图分析，钩虫贪铜菌在进行化能自养时，若膜上氢化酶活性被抑制，物质X的含量会 (填“升高”“降低”或“不变”),其原因是 。
(2)两种途径产生的乙酰辅酶A既可进一步彻底分解，又可合成PHA。从细胞能量供应和利用的角度分析，这两种去向的意义是
(3).PHA 能用于人工心脏瓣膜、血管等材料的制备，钩虫贪铜菌可应用于工业生产PHA。通过基因工程提高该菌的羧化酶活性，可以提高经济效益和生态效益，理由是 。
C、山东考题原创预测
【命题趋势】
1. 情境多样性：涵盖癌细胞代谢（瓦堡效应）、涵盖运动生理（短跑供能）、农业生产、医疗研究（线粒体药物）、传统发酵、环境胁迫、实验探究（光照与ATP关系）等真实情境，体现“真实问题解决”导向；
2. 图表结合：通过数据表格和结构示意图考查信息转化与逻辑推理能力；
3. 学科素养导向：突出科学探究（实验设计）、生命观念（能量与物质观）和社会责任（农业生产应用）。
4.试题符合山东省新高考“强化关键能力考查”和“情境载体多元化”的命题趋势。
（一）单项选择题
1.（运动生理）运动员在短跑冲刺时，肌细胞通过剧烈收缩消耗大量ATP。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 肌细胞中的ATP全部来自线粒体内膜上的呼吸作用
B. ATP水解为ADP时，断裂的高能磷酸键可为肌肉收缩直接供能
C. 剧烈运动时，肌细胞中ATP与ADP的转化速率显著加快但总量保持动态平衡
D. ATP分子中的“A”由脱氧核糖和腺嘌呤组成，与RNA中的“A”含义相同
（实验数据分析）某实验研究不同光照条件下植物叶片细胞中ATP的含量变化，结果如下表：
光照条件 黑暗处理5分钟 光照处理5分钟 光照后黑暗处理5分钟
ATP浓度（μmol/g） 0.2 1.8 0.5
下列分析错误的是（ ）
A. 黑暗处理时ATP含量低，说明细胞呼吸速率小于光下ATP合成速率
B. 光照后ATP浓度骤增，与光反应阶段产生ATP有关
C. 再次黑暗处理ATP下降，可能因暗反应持续消耗ATP
D. 该实验可证明光反应与暗反应在空间上是分离的
3.（瓦堡效应与癌细胞代谢）研究发现，癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸供能（瓦堡效应）。下列叙述错误的是（ ）
A. 癌细胞线粒体功能可能受损，导致丙酮酸无法进入线粒体
B. 无氧呼吸中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C. 瓦堡效应使癌细胞需要大量摄取葡萄糖以满足能量需求
D. 抑制癌细胞中乳酸转运蛋白的活性可减缓其增殖速率
4.（微生物发酵与工业生产）传统酿酒工艺中，蒸熟的糯米需摊凉后加入酒曲，并在前期保持半封闭状态。下列叙述错误的是（ ）
A. 摊凉可防止高温杀死酒曲中的微生物
B. 半封闭环境利于酵母菌进行无氧呼吸产酒精
C. 酿酒过程中pH下降仅由乳酸菌代谢引起
D. 酒精生成速率与糯米中淀粉的分解速率有关
5.（种子萌发与呼吸方式）将小麦种子浸泡后切开，分别用TTC（显红色）检测胚和胚乳的活性，结果胚呈红色而胚乳无色。下列推测正确的是（ ）
A. 胚细胞进行无氧呼吸，胚乳细胞无呼吸作用
B. 胚细胞线粒体功能完整，胚乳细胞线粒体受损
C. 胚乳细胞中无呼吸酶，无法催化反应生成[H]
D. 胚细胞呼吸产生还原剂，胚乳细胞呼吸产物无还原性
6.（环境胁迫与植物呼吸）淹水条件下，植物根系细胞中丙酮酸转化为酒精或乳酸。某实验发现，施加KNO 可缓解根系腐烂，原因可能是（ ）
A. KNO 提供氧气促进有氧呼吸
B. K 和NO -参与维持细胞渗透压
C. NO -作为无氧呼吸的替代底物
D. K 抑制酒精脱氢酶活性减少毒素积累
7.有氧呼吸的过程中,电子由电子载体所组成的电子传递链传递,电子传递至氧分子(O2),O2作为终端电子受体与质子和电子结合,被还原生成水(H2O),过程如图所示。下列叙述错误的是
A.有氧呼吸第一和第二阶段存在生成NADH的过程
B.图中所示过程是有氧呼吸中产生ATP最多的阶段
C.蓝细菌没有线粒体,不能进行电子传递,O2不能被还原生成H2O
D.ATP合成酶可将膜间隙的H+运输到线粒体基质,同时催化ATP的合成
8.下图为有氧呼吸中部分复杂的物质和能量变化,图中Ⅰ~Ⅴ为生物膜上不同功能的蛋白质。研究发现动物褐色脂肪组织中的UCP1能增加机体产热,其作用机制与图示有关。下列叙述正确的是 ( )
A.上图A侧为细胞质基质,图中的NADH来自A侧葡萄糖分解为丙酮酸阶段
B.图中NADH分解为NAD+过程中,产生的e-有序传递能提高B侧H+浓度
C.据图可知,通过V运输H+可将NADH和O2反应释放的能量全部储存在ATP
D.UCP1可能使图中H+不经过V运输,通过减少合成ATP以增加机体产热量
（二）不定项选择题（每题3分，少选得1分，错选不得分）
9.（医疗研究）线粒体功能障碍会导致细胞能量供应异常。研究发现，药物X可抑制线粒体内膜上的ATP合成酶活性，其作用机理如图：
下列叙述正确的是（ ）
A. 药物X会使线粒体内膜两侧的H+浓度差增大
B. 使用药物X后，细胞质基质中ATP的生成量减少
C. 线粒体功能障碍时，细胞可能通过无氧呼吸快速生成ATP
D. ATP合成酶具有催化功能，同时参与H+的主动运输
10.（农业生产与呼吸调控）某农户将收获的玉米种子晾晒后贮藏于低温、低氧的粮仓中。下列分析错误的是（ ）
A. 晾晒主要减少自由水以抑制种子细胞呼吸
B. 低氧环境促进种子无氧呼吸，减少有机物消耗
C. 低温通过破坏呼吸酶的空间结构降低呼吸速率
D. 贮藏期间种子细胞中CO 的产生量等于O 的消耗量
11.（线粒体功能障碍与疾病）线粒体DNA突变会导致呼吸链复合物缺陷，进而引发能量代谢障碍。患者肌肉细胞中可能出现的现象是（ ）
A. 大量丙酮酸积累在细胞质基质
B. 葡萄糖分解速率显著加快
C. 乳酸生成量减少，ATP合成正常
D. O 消耗量与CO 生成量比值不变
12.某运动员在剧烈运动时，腿部肌肉细胞通过有氧呼吸和无氧呼吸共同供能。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 线粒体内膜上生成的CO 通过自由扩散进入细胞质基质
B. 线粒体基质和嵴上分布着与有氧呼吸相关的酶
C. 肌细胞无氧呼吸产生的乳酸由丙酮酸转化而来，此过程不产生ATP
D. 细胞质基质中产生的[H]最终与氧气结合生成水
13.（科研情境） 研究发现，Mfn1蛋白是线粒体外膜融合的关键因子。若该蛋白功能异常，线粒体无法融合形成网络结构，导致能量供应不足。某患者出现肌无力症状，其肌肉细胞中检测到Mfn1蛋白含量显著降低。下列分析正确的是（）
A. 线粒体无法融合会减少ATP的合成场所
B. 肌细胞无氧呼吸增强以补偿能量缺口
C. Mfn1蛋白的合成需核糖体和线粒体共同参与
D. 该患者的线粒体DNA复制和基因表达不受影响
14.（实验设计与误差分析）呼吸熵（RQ）是指植物组织在一定时间内，释放二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值。为测定某植物种子萌发时的呼吸熵，设计如图装置。下列操作会导致结果偏小的是（ ）
A. 未用死亡的种子作为对照组
B. NaOH溶液浓度过高吸收CO 不完全
C. 实验环境温度波动较大
D. 种子消毒不彻底存在微生物呼吸
15.（数据表格分析）下表为不同处理下酵母菌培养液中CO 生成量的比较（单位：mmol）。下列分析错误的是（ ）
处理组 初始葡萄糖量 2h后CO 量
甲 10g/L 12.0
乙 20g/L 13.5
丙 10g/L（添加呼吸抑制剂） 6.0
A. 甲组酵母菌同时进行有氧和无氧呼吸
B. 乙组CO 增量低可能与酒精积累抑制菌种活性有关
C. 丙组数据表明呼吸抑制剂仅抑制有氧呼吸
D. 三组实验说明葡萄糖浓度与呼吸速率呈正相关
16.玉米根细胞缺氧期间，葡萄糖分解产生的丙酮酸最初转化为乳酸，导致细胞质基质pH降低。在低pH时，乳酸脱氢酶活性被抑制，丙酮酸脱羧酶被激活，引起酒精含量增加，生成的乳酸含量减少。下列说法错误的是（ ）
A. 丙酮酸转化为酒精或乳酸的过程中不能产生ATP
B. 检测到玉米根细胞中有乳酸时一定有酒精生成
C. 玉米根细胞的酒精发酵途径和乳酸发酵途径均在细胞质基质中进行
D. 酒精发酵能有效延缓酸中毒，使根细胞可以长时间处于缺氧状态
17.为了满足快速增殖的能量需求和生物合成过程，癌细胞通常消耗葡萄糖的速率远高于正常细胞。即使在氧气充足的条件下，癌细胞也会进行旺盛的无氧呼吸。请根据所学内容及材料回答下列问题：
（1）癌细胞的无氧呼吸发生在__________，第一阶段反应的产物是__________，第二阶段反应时__________（填“能”或“不能”）产生ATP。
（2）与有氧呼吸相比，癌细胞中等量的葡萄糖经过无氧呼吸释放的总能量较少的主要原因是：_____。
（3）进一步研究发现，癌细胞内的酶M和酶L均能催化NAD+的再生，以保证糖酵解（有氧或无氧呼吸第一阶段反应）的正常进行。但酶M仅存在于线粒体中，酶L仅存在于细胞质基质中。科研人员用溶剂N配制不同浓度2DG（糖酵解抑制剂）溶液，处理正在分裂的癌细胞组织。测量在不同浓度2DG溶液下，癌细胞内酶M和酶L活性相对值。
①该实验表明，糖酵解速率相对值较低时，癌细胞优先进行_____（填“有氧”或“无氧”）呼吸
②糖酵解速率相对值超过60时，酶M的活性达到饱和，酶L的活性迅速提高。若糖酵解速率继续提高时，癌细胞则会表现为进行较旺盛的__________（填“有氧”或“无氧”）呼吸。
③综上所述，癌细胞在氧气充足的条件下还能进行旺盛无氧呼吸的原因是：__________。
（4）针对上述癌细胞糖代谢特点提出一条抗癌治疗策略：__________。
【附】2015-2019年高考
1.(2018·浙江,10,2分,难度★★)ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是( )
A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B.ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
2.(2017·海南,5,2分,难度★)下列关于生物体内能量代谢的叙述,正确的是 ( )
A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化
C.叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程
D.硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量
3.(2017·海南,3,2分,难度★)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述,错误的是( )
A.酒精发酵过程中有ATP生成
B.ATP可为物质跨膜运输提供能量
C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
4.(2019·全国3,4,6分,难度★)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发,得到n株黄化苗。那么,与萌发前的这n粒干种子相比,这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为( )
A.有机物总量减少,呼吸强度增强
B.有机物总量增加,呼吸强度增强
C.有机物总量减少,呼吸强度减弱
D.有机物总量增加,呼吸强度减弱
5.(2019·全国2,2,6分,难度★★)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是( )
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
6.(2019·浙江,27,2分,难度★★★)生物利用的能源物质主要是糖类和油脂,油脂的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多。可用一定时间内生物产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类。下列叙述错误的是( )
A.将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中,上述比值低于1
B.严重的糖尿病患者与其正常时相比,上述比值会降低
C.富含油脂的种子在萌发初期,上述比值低于1
D.某动物以草为食,推测上述比值接近1
7.(2017·海南,7,2分,难度★)下列有关植物细胞呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B.若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸
C.适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
8.(2016·江苏,23,3分,难度★★★)(多选)突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用。右图为呼吸链突变酵母呼吸过程,下列相关叙述错误的是( )
A.突变酵母乙醇代谢途径未变
B.突变酵母几乎不能产生[H]
C.氧气充足时,野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后,突变酵母产生ATP的主要部位是线粒体
参考答案与详细解析
专题五 细胞呼吸的原理和应用
考典1015细胞的能量“货币”ATP与细胞呼吸的原理
A、五年高考真题（2020-2024）
（山东五年三考）
1.(2024·全国甲,2,6分,难度★★)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成,ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键,下列叙述错误的是 (C)
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键
解析 ATP水解为ADP和Pi,释放的能量可以用于细胞的主动运输,A项正确。ATP水解断裂两个高能磷酸键后,得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA,B项正确。β位和γ位的两个磷酸基团之间的高能磷酸键断裂后形成ADP和Pi,释放的能量可以用于细胞核中的吸能反应,C项错误。光合作用的光反应中,ADP与Pi结合形成ATP,光能转变为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键,D项正确。
2.(2023·重庆,10,3分,难度★★)哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+,进而转化为NADH([H])。研究者以小鼠为模型,探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系,如下图所示。下列叙述错误的是 (D)
A.静脉注射标记的NA,肠腔内会出现标记的NAM
B.静脉注射标记的NAM,细胞质基质会出现标记的NADH
C.食物中缺乏NAM时,组织细胞仍可用NAM合成NAD+
D.肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自NADH
解析 由图可知,静脉注射标记的NA可以在组织细胞内转化为NAD+,NAD+可以在组织细胞内转化为NAM,从而合成NAD+,进而转化为NADH,因此细胞质基质会出现标记的NADH,且NAM可以被肠道菌群利用,因此肠腔内会出现标记的NAM,A、B正确;由图可知,食物中缺乏NAM时,血液中的NAM可进行转化,组织细胞仍可用NAM合成NAD+,C正确;肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸(无氧呼吸),D错误。
3.(2023·全国乙,3,6分,难度★★★)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是 (C)
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
解析 乳酸型无氧呼吸过程中1分子葡萄糖分解产生2分子乳酸,不产生CO2;酒精型无氧呼吸过程中1分子葡萄糖分解产生2分子酒精和2分子CO2。分析题图可知,在无氧条件下,时间a之前无CO2释放,说明此时是乳酸型无氧呼吸,A项正确。a~b时间内,CO2释放速率逐渐升高,说明酒精型无氧呼吸强度增大,其产物中除了CO2外还有酒精,B项正确。每分子葡萄糖经乳酸型无氧呼吸或酒精型无氧呼吸都只在第一阶段产生2分子的ATP,第二阶段不产生ATP,C项错误。酒精的跨膜运输方式是自由扩散,不需要消耗ATP,D项正确。
4.(2023·广东,7,2分,难度★★)在游泳过程中,参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是 (A)
A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸
C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳
解析 参与有氧呼吸第三阶段的[H]是NADH,是还原型辅酶Ⅰ。
5.(2023·浙江,11,3分,难度★★★)小曲白酒清香纯正,以大米、大麦、小麦等为原料,以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌,还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
小曲白酒的酿造过程中,酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用,下列叙述正确的是 (A)
A.有氧呼吸产生的[H]与O2结合,无氧呼吸产生的[H]不与O2结合
B.有氧呼吸在线粒体中进行,无氧呼吸在细胞质基质中进行
C.有氧呼吸有热能的释放,无氧呼吸没有热能的释放
D.有氧呼吸需要酶催化,无氧呼吸不需要酶催化
解析 有氧呼吸产生的[H]在第三阶段与O2结合生成水,无氧呼吸产生的[H]用于第二阶段丙酮酸的还原,不与O2结合,A项正确。有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜,无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行,B项错误。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸过程中释放的能量均大多以热能的形式散失,C项错误。有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化,只是所需酶的种类不同,D项错误。
6.(2023·山东,4,2分,难度★★)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 (B)
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
解析 由题干可知,水淹时液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,可推测正常细胞中H+在液泡中积累,液泡内pH低于细胞质基质,A项错误;玉米根细胞无氧呼吸和有氧呼吸都可产生CO2,因此不能根据CO2的产生判断是否有酒精生成,B项正确;无氧呼吸都只在第一阶段产生ATP,因此转换为丙酮酸产酒精途径不会增加ATP的释放,不能缓解能量供应不足,C项错误;无氧呼吸都只在第一阶段产生[H],产酒精途径与产乳酸途径消耗的[H]相同,D项错误。
判断细胞呼吸方式的三大依据
7.(2023·北京,2,2分,难度★★)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是 (A)
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
解析 由题图可知,当运动强度较低时,主要利用脂肪酸供能,A正确;中等强度运动时,主要供能物质是肌糖原,其次是脂肪酸,B错误;高强度运动时,机体主要进行无氧呼吸,无氧呼吸时,糖类中的能量大部分储存在乳酸中,C错误;高强度运动时,肌糖原在无氧条件下氧化分解提供能量,D错误。
8.(2023·天津,1,4分,难度★)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶,则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是 (D)
A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
解析 由题干可知,衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶,则不能进行细胞呼吸,因此衣原体缺乏由细胞呼吸所产生的产物,题中D选项ATP是细胞呼吸产物,且ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP,D符合题意。
9.(2022·全国甲,4,6分,难度★★)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,错误的是 (C)
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.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
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
解析 有氧呼吸第一阶段的场所为细胞质基质,第二、三阶段的场所为线粒体,三个阶段都能产生ATP,A项正确;[H]和氧反应形成水的过程发生在线粒体内膜上,故催化该过程的酶也位于线粒体内膜上,B项正确;丙酮酸分解成CO2和[H]是有氧呼吸的第二阶段,O2直接参与的反应是有氧呼吸的第三阶段,C项错误;线粒体是半自主性细胞器,其中含有的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D项正确。
10.(2022·北京,3,2分,难度★★)在北京冬奥会的感召下,一队初学者进行了3个月高山滑雪集训,成绩显著提高,而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中的乳酸浓度,结果如右图。与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内(B)
A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
解析 滑雪过程中,受训者耗能增多,故消耗的ATP增多,A项错误;人体无氧呼吸的产物是乳酸,题图中集训后受训者血浆中乳酸浓度增加,可推测滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强,B项正确;由题干可知,滑雪时单位时间的摄氧量无明显变化,则有氧呼吸不变,而无氧呼吸增强,可判断所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多,C项错误;消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸,而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强,故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少,D项错误。
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 条件 需氧 不需氧
场所 细胞质基质(第一阶段)、 线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质
分解 程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解 不彻底
产物 CO2、H2O 乳酸或酒 精和CO2
能量 释放 大量能量 少量能量
相 同 点 反应 条件 需酶和适宜温度
本质 氧化分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动所需
过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
11.(2022·北京,14,2分,难度★★★)有氧呼吸会产生少量超氧化物,超氧化物积累会氧化生物分子引发细胞损伤。将生理指标接近的青年志愿者按吸烟与否分为两组,在相同条件下进行体力消耗测试,受试者血浆中蛋白质被超氧化物氧化生成的产物量如右图。基于此结果,下列说法正确的是 (D)
A.超氧化物主要在血浆中产生
B.烟草中的尼古丁导致超氧化物含量增加
C.与不吸烟者比,蛋白质能为吸烟者提供更多能量
D.本实验为“吸烟有害健康”提供了证据
解析 超氧化物是有氧呼吸产生的,而有氧呼吸发生在细胞内,A项错误;据题中柱形图可知,吸烟可能导致超氧化物含量增加,但不能证明是尼古丁的作用,B项错误;由题图可知,吸烟组血浆中的蛋白质被超氧化物氧化生成的产物量比不吸烟组高,只能说明吸烟者会产生更多的超氧化物,而非蛋白质为吸烟者提供了更多的能量,C项错误;超氧化物积累会氧化生物分子引发细胞损伤,因此,本实验为“吸烟有害健康”提供了证据,D项正确。
12.(2022·山东,4,2分,难度★★)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(C)
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
解析 有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH,A项正确;葡萄糖经磷酸戊糖途径氧化分解不彻底,因此产生的能量少,B项正确;磷酸戊糖途径产生的中间代谢产物可能有不含C的物质(如水等),故不能利用14C标记的葡萄糖追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成,C项错误;氨基酸和核苷酸等物质是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,D项正确。
13.(2022·河北,4,2分,难度★★)下列关于细胞呼吸的叙述,正确的是 (B)
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
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,向滤液中加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
解析 酵母菌无氧呼吸可产生CO2,CO2能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,A项错误;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项正确;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项错误;通气培养的酵母菌进行有氧呼吸,不产生酒精,故向酵母菌液过滤后的滤液中加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会出现灰绿色,D项错误。
14.(2022·江苏,8,2分,难度★★)下列关于细胞代谢的叙述,正确的是 (B)
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
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项错误;酵母菌为兼性厌氧型生物,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项正确;蓝细菌属于原核生物,没有线粒体,但能进行有氧呼吸,可通过有氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,C项错误;供氧充足时,真核生物进行有氧呼吸,并在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP,D项错误。
15.(2022·江苏,15,3分,难度★★★)(多选)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 (BC)
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CoA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
解析 由题图可知,三羧酸循环是有氧呼吸的第二阶段,是代谢网络的中心,可产生大量的[H]和CO2,但不消耗O2,A项错误;代谢产生的中间物如丙酮酸、乙酰CoA等可以合成其他物质,因而可将物质的分解代谢与合成代谢相互联系,B项正确;丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白质、糖类、脂肪、核酸的代谢相互联系在一起,具有重要地位,C项正确;物质氧化时释放的能量大部分以热能的形式散失,只有少部分储存在ATP中,D项错误。
16.(2022·广东,10,2分,难度★★)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5%TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是 (B)
A.该反应需要在光下进行
B.TTF可在细胞质基质中生成
C.TTF生成量与保温时间无关
D.不能用红色深浅判断种子活力高低
解析 由题意可知,TTC(无色)进入活细胞后可被细胞呼吸产生的[H]还原成TTF(红色),细胞呼吸在有光、无光条件下都可以进行,A项错误;细胞呼吸第一、二阶段都可以产生[H],其场所分别为细胞质基质和线粒体基质,因此在细胞质基质中TTC可被[H]还原成TTF,B项正确;保温时间较长时,会有较多的TTC进入活细胞,生成较多的TTF,因此TTF生成量与保温时间有关,C项错误;细胞呼吸产生的[H]越多,则产生的TTF越多,红色越深,D项错误。
17.(2022·湖北,11,2分,难度★★)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是 (C)
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体
D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同,但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
解析 发酵初期需要提供一定的氧气,让酵母菌大量繁殖,再进行酒精发酵,A项正确;白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程,如发酵初期酵母菌大量繁殖,B项正确;酒精发酵利用的菌种是酵母菌,葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质,不存在于线粒体,C项错误,D项正确。
18.(2022·重庆,8,2分,难度★★)下图为两种细胞代谢过程的示意图。转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤。下列叙述错误的是 (B)
A.抑制MCT可降低神经元损伤
B.Rheb蛋白失活可降低神经元损伤
C.乳酸可作为神经元的能源物质
D.自由基累积可破坏细胞内的生物分子
解析 由图可知,MCT为乳酸转运载体,若抑制MCT,可减少乳酸进入神经元,减少自由基的产生,从而降低神经元损伤,A项正确;图中Rheb蛋白能促进丙酮酸进入线粒体氧化分解供能,而Rheb蛋白失活会导致更多丙酮酸产生乳酸,更多乳酸进入神经元导致产生更多的自由基,使神经元损伤加剧,B项错误;图中乳酸能进入神经元的线粒体分解,产生ATP,故可作为神经元的能源物质,C项正确;自由基可使蛋白质活性降低,可攻击DNA分子导致DNA损伤,故自由基累积可破坏细胞内的生物分子,D项正确。
19.(2021·全国甲,2,6分,难度★★)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是 (B)
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
解析 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,能够进行繁殖,A项不符合题意;酵母菌在无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段都有丙酮酸产生,B项符合题意;酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生乙醇和CO2,C项不符合题意;酵母菌在有氧呼吸的第二阶段和无氧呼吸的第二阶段都有CO2产生,D项不符合题意。
酵母菌和乳酸菌无氧呼吸产物不同的原因
酵母菌无氧呼吸的底物是葡萄糖,产物是酒精和CO2,乳酸菌无氧呼吸的底物是葡萄糖,产物是乳酸,两种生物无氧呼吸产物不同的原因是酵母菌和乳酸菌中催化无氧呼吸的酶不同。
20.(2021·北京,1,2分,难度★)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是 (B)
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
解析 ATP的结构简式是“A-P~P~P”,ATP的组成元素是C、H、O、N、P,A项正确;有氧呼吸和无氧呼吸都可以合成ATP,B项错误;细胞内合成ATP的生理过程是光合作用和细胞呼吸,因此需要酶的催化,C项正确;生命活动的直接能源物质是ATP,D项正确。
细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
转化场所 常见的生理过程
细胞膜 消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质 产生ATP:细胞呼吸第一阶段
叶绿体 产生ATP:光反应 消耗ATP:暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体 产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段 消耗ATP:自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体 消耗ATP:蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP:DNA复制、转录等
21.(2021·海南,14,2分,难度★★)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是 (B)
A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内
解析 细胞内ADP未都转化成ATP,A项错误;32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B项正确;放射性几乎只出现在ATP末端的磷酸基团,C项错误;该实验不能说明转化主要发生在细胞核内,D项错误。
22.(2021·浙江,10,2分,难度★)需氧呼吸必须有氧的参加,此过程中氧的作用是 (D)
A.在细胞溶胶中,参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应,生成CO2
C.进入柠檬酸循环,形成少量ATP
D.电子传递链中,接受氢和电子生成H2O
解析 需氧呼吸的一、二阶段都不需要氧气参与,氧气只参与第三阶段,在电子传递过程中,接受氢和电子生成H2O,D项正确。
23.(2021·福建,9,2分,难度★★)运动可促进机体产生更多新的线粒体,加速受损、衰老、非功能线粒体的特异性消化降解,维持线粒体数量、质量及功能的完整性,保证运动刺激后机体不同部位对能量的需求。下列相关叙述正确的是 (D)
A.葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量
B.细胞中不同线粒体的呼吸作用强度均相同
C.衰老线粒体被消化降解导致正常细胞受损
D.运动后线粒体的动态变化体现了机体稳态的调节
解析 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,线粒体不能直接利用葡萄糖,正常细胞中葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸在线粒体中被彻底氧化分解,释放大量能量,A项错误;不同部位对能量的需求不同,线粒体的呼吸强度也不相同,B项错误;受损、衰老、非功能线粒体的特异性消化降解,有利于维持线粒体数量、质量及功能的完整性,不会导致正常细胞受损,C项错误;运动后线粒体的动态变化是机体稳态调节的结果,D项正确。
24.(2021·广东,9,2分,难度★★★)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料,生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是 (D)
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO2
C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
解析 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下,与乙醇发生化学反应,变成灰绿色,其具体做法是取甲瓶中的滤液2 mL注入干净的试管中,再向试管中滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡,使它们混合均匀,观察试管中溶液颜色的变化,A项错误;CO2通入溴麝香草酚蓝溶液中,颜色变化为由蓝变绿再变黄,B项错误;观察线粒体时需要用健那绿染液进行染色,C项错误;乙醇的最大产量与容器中的葡萄糖量有关,与酵母菌数量无关,D项正确。
25.(2021·河北,14,3分,难度★★★★)(多选)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间,增加了农民收益。下列叙述正确的是 (ACD)
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制
C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间
解析 荫坑和气调冷藏库均可降低温度,降低酶的活性,同时降低O2浓度,降低细胞呼吸强度,减少有机物和风味物质的分解,A项正确;有氧呼吸中第三阶段受抑制,第一、二阶段也会被抑制,B项错误;低温可以降低细胞质基质和线粒体中呼吸酶的活性,C项正确;乙烯会促进果实的成熟,清除乙烯可延长果蔬保鲜时间,D项正确。
果蔬的保鲜措施及原理
从题干中可以看出荫坑和大型封闭式气调冷藏库都会延长果蔬的保鲜时间,而果蔬的保鲜就是降低果蔬的呼吸消耗,结合影响呼吸的因素、细胞呼吸的过程及乙烯的作用就可以做出正确判断。
26.(2020·全国1,2,6分,难度★★)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 (D)
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
解析 有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生6 mol CO2,无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol乙醇和2 mol CO2,因此,若呼吸作用产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸,A项正确;有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖和6 mol O2产生6 mol CO2,因此,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,B项正确;产乳酸的无氧呼吸,既不消耗O2,也不产生CO2,因此,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,C项正确;若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数;若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少,D项错误。
27.(2020·山东,2,2分,难度★★)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是 (B)
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
解析 产生等量的ATP时,无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸消耗的多,A项正确;无氧呼吸的第二阶段丙酮酸转化为乳酸过程中不生成ATP,无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段,B项错误;无氧呼吸过程中丙酮酸被利用生成乳酸发生在细胞质基质中,C项正确;癌细胞主要进行无氧呼吸,其产生NADH的过程仅发生在第一阶段,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少,D项正确。
28.(2020·浙江,6,2分,难度★)下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述,正确的是 (C)
A.细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D.若适当提高苹果果实储藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
解析 细胞的需氧呼吸是有机物彻底氧化分解,释放能量,产生大量ATP的过程,细胞的厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中都含有可利用的能量,产生少量ATP,A项错误;细胞的厌氧呼吸只在细胞溶胶(细胞质基质)中进行,B项错误;细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段一样,进行糖酵解,葡萄糖被分解成丙酮酸,C项正确;提高苹果贮藏环境中的O2浓度会抑制苹果的厌氧呼吸,不会增加酒精的生成量,D项错误。
29.(2020·江苏,30,8分,难度★★★)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。
(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,其意义是 。
答案 (1)CO2 O2 (2)DNA (3)细胞质基质
核孔 mRNA 翻译 (4)提高机体的免疫力
解析 (1)丙酮酸在线粒体基质内被彻底分解成CO2和[H],[H]和O2在线粒体内膜上反应生成水和大量能量,同时产生自由基。(2)分析题图可知线粒体产生的乙酰辅酶A通过细胞质基质进入细胞核,使染色质中与DNA结合的蛋白质乙酰化,激活干扰素基因的转录。(3)分析题图可知,线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到达细胞质基质中,激活NFAT等调控转录的蛋白质分子,激活的NFAT穿过核孔到达细胞核,促进白细胞介素基因的转录,转录后形成的mRNA分子与核糖体结合,经翻译合成白细胞介素。(4)T细胞是免疫细胞,蛋白质是细胞功能的主要承担者,T细胞内的乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,其意义是提高机体的免疫力。B、二年山东一模试题（2024-2025）
1．（2025 临沂一模）在线粒体内膜电子传递过程中，复合物泵出质子，形成了跨膜质子梯度，ATP合成酶利用质子梯度驱动ATP合成。OSCP是ATP合成酶中的一个重要亚基，位于催化区顶部，确保亚基之间的功能偶联，寡霉素作为呼吸抑制剂可破坏此偶联。当ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道。下列说法错误的是（ ）
A．寡霉素可能阻塞质子通道，抑制质子流入线粒体基质
B．细胞培养中加入寡霉素，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能比例减小
C．ATP合成酶不活跃时，OSCP关闭质子通道，线粒体基质中ADP含量上升
D．深入研究OSCP结构和功能，有助于为线粒体功能障碍引发的疾病治疗提供新思路
【答案】B
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、 线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、题意显示，OSCP是ATP合成酶中的一个重要亚基，位于催化区顶部，确保亚基之间的功能偶联，寡霉素作为呼吸抑制剂可破坏此偶联，当ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道，据此推测，寡霉素可能阻塞质子通道，抑制质子流入线粒体基质，A正确；
B、结合A项可知，细胞培养中加入寡霉素，寡霉素可能阻塞质子通道，抑制质子流入线粒体基质，进而减少了ATP的产生，导致线粒体有氧呼吸释放的能量中热能比例增加，B错误；
C、题意显示，当ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道，此时“当质子通过该通道进入基质时，驱动ATP合成”，因此，当ATP合成酶不活跃时，OSCP关闭质子通道，ATP合成减少，此时线粒体基质中ADP含量上升，C正确；
D、题意显示，OSCP是ATP合成酶中的一个重要亚基，位于催化区顶部，且在ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道，驱动了ATP的生成，可见OSCP在有氧呼吸产生ATP的过程中具有重要作用，因此，深入研究OSCP结构和功能，有助于为线粒体功能障碍引发的疾病治疗提供新思路，D正确。
故选B。
2. （2025菏泽一模）YBX1蛋白可与丙酮酸转运蛋白相互作用，影响细胞呼吸。科研人员对敲除了YBX1基因的小鼠细胞应用13C标记的葡萄糖示踪技术。检测到线粒体中部分物质的含量发生异常变化，且细胞的耗氧速率是正常水平的2倍。下列说法正确的是（ ）
A. 线粒体中13C标记的葡萄糖和丙酮酸的含量高于正常水平
B. 丙酮酸转运蛋白主要在线粒体内膜上和线粒体基质中
C. 敲除YBX1基因的小鼠细胞，在无氧条件下细胞呼吸产生乳酸和CO2的量会增多
D. 若YBX1蛋白的含量增多，细胞消耗O2的速率会下降
【答案】D
【解析】
【分析】高等植物的细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两类，有氧呼吸分为三个阶段，分别为葡萄糖在细胞质基质分解为丙酮酸和[H]，丙酮酸在线粒体基质分解为二氧化碳和[H]，氧气和[H]在线粒体内膜上生成水三个过程。而无氧呼吸是在没有氧气的条件下，第一阶段产生的丙酮酸在细胞质基质被分解为酒精和二氧化碳。
【详解】A、葡萄糖不能进入线粒体，A错误；
B、丙酮酸转运蛋白主要在线粒体内、外膜上，B错误；
C、小鼠无氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2，C错误；
D、敲除了YBX1基因的小鼠细胞的耗氧速率是正常水平的2倍，说明YBX1蛋白抑制细胞呼吸，若YBX1蛋白的含量增多，细胞消耗O2的速率会下降，D正确。
故选D。
3. （2025泰安一模）“呼吸爆发”指巨噬细胞吞噬病原体后，会将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，产生大量氧自由基，导致氧气快速消耗。氧自由基在相关酶的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，以杀死包裹在吞噬小泡中的病原体，同时会造成细胞损伤。下列说法错误的是（ ）
A. 巨噬细胞无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量存留在其生成物中
B. “呼吸爆发”过程发生在巨噬细胞的线粒体内膜上
C. 若细胞中的氧自由基异常积累可能会加速巨噬细胞的衰老
D. 若巨噬细胞未发生“呼吸爆发”，则不能有效杀死其吞噬的病原体
【答案】B
【解析】
【分析】无氧呼吸：细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，产生乙醇和CO2或乳酸，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
【详解】A、巨噬细胞无氧呼吸产生乳酸，无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量存留在乳酸（生成物）中，A正确；
B、根据题意，巨噬细胞吞噬病原体后，会将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，产生大量氧自由基，导致氧气快速消耗，即“呼吸爆发”过程发生在吞噬小泡，B错误；
C、根据题意，氧自由基在相关酶的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，以杀死包裹在吞噬小泡中的病原体，同时会造成细胞损伤，由此可推知，细胞中的氧自由基异常积累可能会加速巨噬细胞的衰老，C正确；
D、由题干“氧自由基在相关酶的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，以杀死包裹在吞噬小泡中的病原体”可知，若巨噬细胞未发生“呼吸爆发”，则不能产生氧自由基，进而不能有效杀死其吞噬的病原体，D正确。
故选B。
4.（2025烟台德州东营一模）磷酸戊糖途径的主要功能之一是产生NADPH,NADPH的部分功能如图所示。超氧阴离子可杀死入侵的微生物，GSH 为红细胞内重要的抗氧化剂，可保护蛋白质和脂质免受氧化损伤。下列说法错误的是（ ）
A.生物合成旺盛的细胞中磷酸戊糖途径较为活跃
B.磷酸戊糖途径障碍可导致机体易感染病原体
C.红细胞内NADPH 含量下降可导致血红蛋白携氧能力下降
D.NADPH含量的变化直接影响细胞呼吸过程中ATP的产生
答案：D
解析：生物合成旺盛的细胞需要大量的NADPH作为供氢体参与多种物质的合成，而磷酸戊糖途径能产生NADPH，所以生物合成旺盛的细胞中磷酸戊糖途径较为活跃，A正确。磷酸戊糖途径障碍会导致NADPH生成减少，超氧阴离子产生不足，杀菌能力下降，机体易感染病原体，B正确。红细胞内NADPH含量下降，GSH生成减少，血红蛋白易被氧化，从而导致其携氧能力下降，C正确。细胞呼吸过程中 ATP的产生主要与糖酵解、三羧酸循环等途径有关，NADPH含量的变化不直接影响细胞呼吸过程中ATP的产生，D错误。
5. （2025山东名校考试联盟联考）毛地黄苷可以将酵母菌线粒体的内外膜完全分开。lubrol可以进一步使线粒体质体的膜与基质分离。将线粒体各部分分离后便可以分别对其完整的酶系统进行定位分析，具体操作过程如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 分离过程中可以选用胰蛋白酶替代毛地黄苷或 lubrol
B. 相比较离心过程Ⅲ，离心过程Ⅰ需要更高的转速
C. 膜①上的酶可催化 NADPH 的氧化，同时生成大量的ATP
D. 酵母菌进行有氧呼吸时，催化CO2生成的酶位于线粒体质体或上清液②中
【答案】D
【解析】
【分析】差速离心法采取的是逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的细胞器，起始的离心速率较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中，然后收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降，以此类推。
【详解】A、胰蛋白酶是一种能够水解蛋白质的酶，其作用是将蛋白质分解为多肽和氨基酸等。 毛地黄苷和lubrol的作用是将线粒体的不同结构分离，而不是水解蛋白质。 所以胰蛋白酶不能替代毛地黄苷和lubrol进行线粒体结构的分离，A错误；
B、离心过程Ⅰ是将线粒体从细胞匀浆中分离出来，得到线粒体；离心过程Ⅱ是将线粒体的膜和基质分离；离心过程Ⅲ是进一步分离线粒体膜和上清液。 一般来说，随着分离的物质颗粒越来越小，需要的离心转速越来越高，所以离心过程Ⅲ的转速更高，B错误；
C、膜①是线粒体的膜结构，在线粒体中催化NADPH氧化的过程发生在叶绿体中，而不是线粒体中。 线粒体中进行的是NADH的氧化，同时生成大量ATP，C错误；
D、酵母菌进行有氧呼吸时，第二阶段产生CO2，该阶段的场所是线粒体基质。 由图可知，线粒体基质在离心后存在于线粒体体或上清液②中，所以催化CO2生成的酶位于线粒体体或上清液②中，D正确。
故选D。
6.（2024潍坊滨州一模）GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有 GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序的排布到线粒体分裂面的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是（ ）
A. GTP 因含有三个特殊化学键而具有较高能量
B. 线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C. 一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D. 环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
【答案】B
【解析】
【分析】ATP分子的结构式可以简写成A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团， ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A P就脱离开来，形成游离的Pi,同时释放出大量的能量，ATP就转化成了ADP。
【详解】A、分析题意，GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP类似，推测其结构简式应为G-P～P～P，含有两个特殊化学键，A错误；
B、结合题意分析可知，发动蛋白具有 GTP酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白有序的排布到线粒体分裂面的外膜上，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，B正确；
C、结合题干信息“线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有 GTP酶活性的发动蛋白”可知，一般情况下，发动蛋白在细胞质基质中等待激活，C错误；
D、分析题意可知，环线粒体的纤维状结构是由发动蛋白等组成的，蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成，D错误。
故选B。
7.（2024菏泽一模）细胞中生命活动绝大多数所需要的能量都是由ATP直接提供的，ATP是细胞的能量“货币”。研究发现，ATP还可以传导信号和作为神经递质发挥作用，其转运到细胞外的方式如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. ATP通过途径①转运到细胞外的过程不需要消耗能量，但要与通道蛋白结合
B. ATP通过途径②转运到细胞外时会发生载体蛋白构象的改变
C. 若ATP作为神经递质，需要经过途径③，既消耗能量也需要载体
D. ATP的能量主要贮存在腺苷和磷酸之间的特殊化学键中
【答案】B
【解析】
【分析】许多吸能反应与ATP水解反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。 ATP水解得到ADP和Pi，并释放出能量，直接为各项生命活动供能。
【详解】A、ATP经过途径①是不需要与通道蛋白结合的，属于协助扩散、不消耗能量，A错误；
B、ATP通过途径②转运到细胞外时需要与载体蛋白结合，会发生载体蛋白构象的改变，B正确；
C、若ATP作为神经递质，需要经过途径③胞吐的方式，该方式需要消耗能量但不需要载体，C错误；
D、ATP的能量主要贮存在相邻的磷酸基团之间的特殊化学键中，D错误。
故选B。
8.（2024实验中学一模）癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是（ ）
A. 癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATP
B. ③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成
C. 发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程③④可同时进行
D. 若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④为作用位点
【答案】B
【解析】
【分析】分析题图可知，①②过程是葡萄糖进入细胞后转化成五碳化合物以及氧化分解为丙酮酸的过程，③过程是癌细胞无氧呼吸过程（乳酸发酵类型），④过程是癌细胞的有氧呼吸过程（有氧呼吸第二、第三阶段）。
【详解】A、癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，A错误；
B、③过程为无氧呼吸第二阶段的反应，会消耗少量的氢；④过程是有氧呼吸第二、三阶段的反应，分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，B正确；
C、根据题意“癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异”可知，发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的多，且过程③和④可同时进行，C错误；
D、分析题图可知，①④是正常细胞所必须的，所以若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的①④不宜选为作用位点，D错误。
故选B。
9.（2025淄博滨州一模，不定项）真核生物的有氧呼吸依次经过糖酵解，TCA循环和氧化磷酸化三个阶段。IDH是TCA循环的关键酶，可催化生成α-KG及CO2。IDH基因突变可引起α-KG减少，进一步促进HIF-1α积聚并激活相关信号通路，引起下游VEGF基因等肿瘤相关基因高表达，共同促进肿瘤的发生与发展。正常细胞在细胞周期调控过程中可通过表达Skp2蛋白，降解IDH，使细胞的主要供能方式发生改变。下列说法正确的是（ ）
A. 真核生物中糖酵解和TCA循环均发生在线粒体基质中
B. 若在细胞中添加Skp2蛋白抑制剂，则VEGF基因的表达量会减少
C. 肿瘤细胞可通过增加Skp2基因的表达，使细胞供能方式由TCA循环向糖酵解转变
D. 无氧条件下，肿瘤细胞通过糖酵解过程将葡萄糖中的能量都转移到乳酸和ATP中
【答案】BC
【解析】
【分析】有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。
【详解】A、真核生物细胞中糖酵解发生在细胞质中，A错误；
B、依题意，IDH基因突变会引起α-KG减少，进而促进HIF-1α积聚并激活相关信号通路，导致VEGF基因等肿瘤相关基因高表达。Skp2蛋白可以降解IDH，如果添加Skp2蛋白抑制剂，IDH的降解会减少，α-KG的生成可能会增加，从而减少HIF-1α的积聚，进而减少VEGF基因的表达，B正确；
C、依题意，正常细胞通过表达Skp2蛋白降解IDH，如果肿瘤细胞增加Skp2基因的表达，IDH的降解会增加，α-KG的生成会减少，进而促进HIF-1α的积聚，可能导致细胞供能方式由TCA循环向糖酵解转变，C正确；
D、糖酵解过程还产生热能，D错误。
故选BC。
10.（2025济南一模，不定项）糖酵解是指由葡萄糖或果糖转变为丙酮酸的一系列反应,磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶是该过程中的2个重要调节酶。使酶活性增加的分子称为正效应物，使酶活性降低的分子称为负效应物。相比无氧条件,有氧条件下 ATP、柠檬酸的浓度较高。下图是糖酵解的调节过程,下列说法正确的是
A.糖酵解过程在有氧条件下的速度会快于无氧条件
B.磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的正效应物完全相同
C.磷酸烯醇式丙酮酸形成丙酮酸的过程中会合成ATP
D.正效应物类药物有助于治疗或减缓组织细胞缺氧症状
答案：CD。
解析：
A项：由图可知，有氧条件下，ATP、柠檬酸是磷酸果糖激酶的负效应物，会使磷酸果糖激酶活性降低，进而使糖酵解过程减慢，由题干细心“相比无氧条件,有氧条件下 ATP、柠檬酸的浓度较高”可知：糖酵解过程在有氧条件下的速度会慢于无氧条件，A错误。
B项：磷酸果糖激酶的正效应物是K+、Mg+、ADP，丙酮酸激酶的正效应物是K+、Mg+、Pi，不完全相同，B错误。
C项：糖酵解过程中，磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶作用下形成丙酮酸，同时合成ATP，C正确。
D项：正效应物可使磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶活性增加，加快糖酵解过程，在组织细胞缺氧时能加快无氧呼吸产生 ATP，有助于治疗或减缓组织细胞缺氧症状，D正确。
11.（2025济宁一模，不定项） 将动物细胞的完整线粒体悬浮于含有丙酮酸、氧气和无机磷酸的溶液中，并适时加入等量的ADP、DNP和DCCD三种化合物，测得氧气浓度的变化如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. DCCD可能破坏线粒体内膜上的ATP合成酶
B. ADP和DNP都能促进细胞呼吸但促进效率不同
C. 加入DNP后，线粒体内膜上散失的热能将增加
D. 化合物DCCD与DNP对细胞呼吸影响机理相同
【答案】ABC
【解析】
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、从图中可以看出，加入DCCD后，氧气浓度不再改变，说明呼吸作用停止。由于线粒体内膜是进行有氧呼吸第三阶段产生大量ATP的场所，而ATP的合成需要ATP合成酶的参与，DCCD抑制呼吸作用，很可能是破坏了线粒体内膜上的ATP合成酶，从而影响了ATP的合成和呼吸作用的进行，A正确；
B、加入ADP后，氧气浓度下降速率加快，说明ADP能促进细胞呼吸；加入DNP后，氧气浓度下降速率也加快，从图中可以明显看出，加入DNP后氧气浓度下降的斜率与加入ADP后不同，说明二者促进细胞呼吸的效率不同，B正确；
C、加入DNP后，氧气浓度下降速率加快，细胞呼吸增强，释放的能量增多，其中一部分能量以热能形式散失，所以线粒体内膜上散失的热能将增加，C正确；
D、由A、B选项分析可知，DCCD可能破坏线粒体内膜上的ATP合成酶从而抑制呼吸作用；而DNP是促进细胞呼吸，二者对细胞呼吸的影响机理是不同的，D错误。
故选ABC。
12.（2025青岛一模，不定项）Brooks提出了关于细胞内乳酸穿梭模型，如下图所示。当细胞处于高浓度乳酸环境时，丙酮酸还原为乳酸的过程受到抑制。下列说法错误的是（ ）
A. 图中“？”代表的物质是二氧化碳和水
B. 剧烈运动时，细胞内NAD+/NADH的比值降低
C. 丙酮酸都是在细胞质基质内产生，丙酮酸转化成乳酸需要消耗能量
D. 乳酸除上述去向外，还可运输到肝脏细胞转化成葡萄糖再被利用
【答案】AC
【解析】
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、图中“？”代表的物质是有氧呼吸第二阶段的产物，为二氧化碳和还原氢，即图中“？”代表的物质是还原氢和二氧化碳， A错误；
B、剧烈运动时，机体所需要的能量需要无氧呼吸提供，无氧呼吸的产物是乳酸，当细胞处于高浓度乳酸环境时，丙酮酸还原为乳酸的过程受到抑制，导致NADH增加，因此，细胞中NAD+/NADH的值降低，B正确；
C、结合图示可知，丙酮酸可在细胞质基质内产生，还可在线粒体膜间隙中产生，C错误；
D、乳酸除上述去向外，还可运输到肝脏细胞转化成葡萄糖再被利用，满足机体对能量的需求，D正确。
故选AC。
13.（2025济南协作校联考，不定项）肿瘤中常有两种癌细胞，一种以糖酵解为主要产能方式（A型），另一种以线粒体氧化为主要产能方式（B型）。研究发现，多种癌细胞高表达MCT1、MCT4载体，连接两种癌细胞，形成协同代谢，促进肿瘤的发生与发展，相关机理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 理论上A型癌细胞摄取葡萄糖的速率高于B型
B. 抑制癌细胞中MCT1和MCT4的功能可能抑制肿瘤的生长
C. 在有氧气参与下，癌细胞线粒体中葡萄糖可被氧化分解形成水和CO2
D. MCT1、MCT4参与癌细胞间能量物质
【答案】ABD
【解析】
【分析】1、无氧呼吸的二阶段：第一阶段：和有氧呼吸第一阶段相同。第二阶段：在细胞质基质中丙酮酸重新生成乳酸，一般植物细胞内生成酒精和二氧化碳；
2、细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变，其中原癌基因负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的过程，抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
【详解】A、A型癌细胞只通过糖酵解释放少量能量，B型癌细胞能进行TCA循环产生更多能量，为了维持正常的生命活动，理论上A型癌细胞摄取葡萄糖的速率高于B型，A正确；
B、抑制癌细胞中MCT1和MCT4的功能，A型癌细胞乳酸排出受阻，可对A型细胞造成毒害，B型癌细胞的代谢也受到影响，从而可抑制肿瘤生长，B正确；
C、葡萄糖先在细胞质基质中进行分解，形成丙酮酸后才能进入线粒体进一步被氧化分解，C错误；
D、癌细胞代谢旺盛，需要大量的能量，MCT1、MCT4参与癌细胞间能量物质的分配，以适应快速增殖对能量的需要，D正确。
故选ABD。
14.（2024青岛一模，不定项）动物体内棕色脂肪细胞含有大量线粒体。研究发现细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关，Ca2+参与调控线粒体基质内的代谢过程，H+可以通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输，相关机理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. Ca2+进入内质网消耗的ATP来自于细胞呼吸
B. Ca2+在线粒体中参与调控有氧呼吸第二阶段的反应
C. H+顺浓度梯度通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输
D. 线粒体双层膜结构上均存在F0-F1和UCP2蛋白
【答案】ABC
【解析】
【分析】由题图可知，脂肪的合成过程：钙离子进入内质网，由内质网进入线粒体，在线粒体内，丙酮酸形成柠檬酸，柠檬酸从线粒体进入细胞质基质，在细胞中基质中形成脂肪。
【详解】A、由图可知，Ca2＋进入内质网腔的方式需要转运蛋白的协助，还需要ATP提供能量，是主动运输方式，该过程所需的ATP来自细胞呼吸，A正确；
B、由于有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，因此Ca2＋在线粒体基质发挥作用，B正确；
C、据图可知，H+通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输，且该过程伴随ATP的生成，说明是顺浓度梯度进行的，C正确；
D、据图可知，H+可以通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输并生成ATP，线粒体内膜能够进行有氧呼吸第三阶段生成ATP，故F0-F1和UCP2蛋白存在于线粒体内膜上，D错误。
故选ABC。
15.（2024日照一模，不定项）真核细胞有氧呼吸的主要阶段是在线粒体内进行的，其部分过程如图1所示。解偶剂能增大线粒体内膜对H+的通透性，消除H+梯度，因而抑制ATP生成，如图2所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 图1中线粒体基质与细胞质基质间的H'浓度差驱动ATP合成
B. H+通过解偶联剂进入线粒体基质的跨膜运输方式是主
考典1015细胞的能量“货币”ATP与细胞呼吸的原理
A、五年高考真题（2020-2024）
（山东五年三考）
1.(2024·全国甲,2,6分,难度★★)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成,ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键,下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键
2.(2023·重庆,10,3分,难度★★)哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+,进而转化为NADH([H])。研究者以小鼠为模型,探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系,如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.静脉注射标记的NA,肠腔内会出现标记的NAM
B.静脉注射标记的NAM,细胞质基质会出现标记的NADH
C.食物中缺乏NAM时,组织细胞仍可用NAM合成NAD+
D.肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自NADH
3.(2023·全国乙,3,6分,难度★★★)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
4.(2023·广东,7,2分,难度★★)在游泳过程中,参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是( )
A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸
C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳
5.(2023·浙江,11,3分,难度★★★)小曲白酒清香纯正,以大米、大麦、小麦等为原料,以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌,还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
小曲白酒的酿造过程中,酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用,下列叙述正确的是( )
A.有氧呼吸产生的[H]与O2结合,无氧呼吸产生的[H]不与O2结合
B.有氧呼吸在线粒体中进行,无氧呼吸在细胞质基质中进行
C.有氧呼吸有热能的释放,无氧呼吸没有热能的释放
D.有氧呼吸需要酶催化,无氧呼吸不需要酶催化
6.(2023·山东,4,2分,难度★★)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
7.(2023·北京,2,2分,难度★★)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是( )
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
8.(2023·天津,1,4分,难度★)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶,则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是( )
A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
9.(2022·全国甲,4,6分,难度★★)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,错误的是( )
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.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
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
10.(2022·北京,3,2分,难度★★)在北京冬奥会的感召下,一队初学者进行了3个月高山滑雪集训,成绩显著提高,而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中的乳酸浓度,结果如右图。与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内( )
A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
11.(2022·北京,14,2分,难度★★★)有氧呼吸会产生少量超氧化物,超氧化物积累会氧化生物分子引发细胞损伤。将生理指标接近的青年志愿者按吸烟与否分为两组,在相同条件下进行体力消耗测试,受试者血浆中蛋白质被超氧化物氧化生成的产物量如右图。基于此结果,下列说法正确的是( )
A.超氧化物主要在血浆中产生
B.烟草中的尼古丁导致超氧化物含量增加
C.与不吸烟者比,蛋白质能为吸烟者提供更多能量
D.本实验为“吸烟有害健康”提供了证据
12.(2022·山东,4,2分,难度★★)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
13.(2022·河北,4,2分,难度★★)下列关于细胞呼吸的叙述,正确的是( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
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,向滤液中加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
14.(2022·江苏,8,2分,难度★★)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
15.(2022·江苏,15,3分,难度★★★)(多选)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CoA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
16.(2022·广东,10,2分,难度★★)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5%TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是( )
A.该反应需要在光下进行
B.TTF可在细胞质基质中生成
C.TTF生成量与保温时间无关
D.不能用红色深浅判断种子活力高低
17.(2022·湖北,11,2分,难度★★)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是( )
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体
18.(2022·重庆,8,2分,难度★★)下图为两种细胞代谢过程的示意图。转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤。下列叙述错误的是( )
A.抑制MCT可降低神经元损伤
B.Rheb蛋白失活可降低神经元损伤
C.乳酸可作为神经元的能源物质
D.自由基累积可破坏细胞内的生物分子
19.(2021·全国甲,2,6分,难度★★)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是( )
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
20.(2021·北京,1,2分,难度★)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是( )
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
解析 ATP的结构简式是“A-P~P~P”,ATP的组成元素是C、H、O、N、P,A项正确;有氧呼吸和无氧呼吸都可以合成ATP,B项错误;细胞内合成ATP的生理过程是光合作用和细胞呼吸,因此需要酶的催化,C项正确;生命活动的直接能源物质是ATP,D项正确。
21.(2021·海南,14,2分,难度★★)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是( )
A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内
22.(2021·浙江,10,2分,难度★)需氧呼吸必须有氧的参加,此过程中氧的作用是( )
A.在细胞溶胶中,参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应,生成CO2
C.进入柠檬酸循环,形成少量ATP
D.电子传递链中,接受氢和电子生成H2O
23.(2021·福建,9,2分,难度★★)运动可促进机体产生更多新的线粒体,加速受损、衰老、非功能线粒体的特异性消化降解,维持线粒体数量、质量及功能的完整性,保证运动刺激后机体不同部位对能量的需求。下列相关叙述正确的是( )
A.葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量
B.细胞中不同线粒体的呼吸作用强度均相同
C.衰老线粒体被消化降解导致正常细胞受损
D.运动后线粒体的动态变化体现了机体稳态的调节
24.(2021·广东,9,2分,难度★★★)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料,生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是( )
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO2
C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
25.(2021·河北,14,3分,难度★★★★)(多选)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间,增加了农民收益。下列叙述正确的是( )
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制
C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间
26.(2020·全国1,2,6分,难度★★)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
27.(2020·山东,2,2分,难度★★)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是( )
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
28.(2020·浙江,6,2分,难度★)下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述,正确的是( )
A.细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D.若适当提高苹果果实储藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
29.(2020·江苏,30,8分,难度★★★)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。
(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,其意义是 。
B、二年山东一模试题（2024-2025）
1．（2025 临沂一模）在线粒体内膜电子传递过程中，复合物泵出质子，形成了跨膜质子梯度，ATP合成酶利用质子梯度驱动ATP合成。OSCP是ATP合成酶中的一个重要亚基，位于催化区顶部，确保亚基之间的功能偶联，寡霉素作为呼吸抑制剂可破坏此偶联。当ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道。下列说法错误的是（ ）
A．寡霉素可能阻塞质子通道，抑制质子流入线粒体基质
B．细胞培养中加入寡霉素，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能比例减小
C．ATP合成酶不活跃时，OSCP关闭质子通道，线粒体基质中ADP含量上升
D．深入研究OSCP结构和功能，有助于为线粒体功能障碍引发的疾病治疗提供新思路
2. （2025菏泽一模）YBX1蛋白可与丙酮酸转运蛋白相互作用，影响细胞呼吸。科研人员对敲除了YBX1基因的小鼠细胞应用13C标记的葡萄糖示踪技术。检测到线粒体中部分物质的含量发生异常变化，且细胞的耗氧速率是正常水平的2倍。下列说法正确的是（ ）
A. 线粒体中13C标记的葡萄糖和丙酮酸的含量高于正常水平
B. 丙酮酸转运蛋白主要在线粒体内膜上和线粒体基质中
C. 敲除YBX1基因的小鼠细胞，在无氧条件下细胞呼吸产生乳酸和CO2的量会增多
D. 若YBX1蛋白的含量增多，细胞消耗O2的速率会下降
3. （2025泰安一模）“呼吸爆发”指巨噬细胞吞噬病原体后，会将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，产生大量氧自由基，导致氧气快速消耗。氧自由基在相关酶的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，以杀死包裹在吞噬小泡中的病原体，同时会造成细胞损伤。下列说法错误的是（ ）
A. 巨噬细胞无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量存留在其生成物中
B. “呼吸爆发”过程发生在巨噬细胞的线粒体内膜上
C. 若细胞中的氧自由基异常积累可能会加速巨噬细胞的衰老
D. 若巨噬细胞未发生“呼吸爆发”，则不能有效杀死其吞噬的病原体
4.（2025烟台德州东营一模）磷酸戊糖途径的主要功能之一是产生NADPH,NADPH的部分功能如图所示。超氧阴离子可杀死入侵的微生物，GSH 为红细胞内重要的抗氧化剂，可保护蛋白质和脂质免受氧化损伤。下列说法错误的是（ ）
A.生物合成旺盛的细胞中磷酸戊糖途径较为活跃
B.磷酸戊糖途径障碍可导致机体易感染病原体
C.红细胞内NADPH 含量下降可导致血红蛋白携氧能力下降
D.NADPH含量的变化直接影响细胞呼吸过程中ATP的产生
5. （2025山东名校考试联盟联考）毛地黄苷可以将酵母菌线粒体的内外膜完全分开。lubrol可以进一步使线粒体质体的膜与基质分离。将线粒体各部分分离后便可以分别对其完整的酶系统进行定位分析，具体操作过程如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 分离过程中可以选用胰蛋白酶替代毛地黄苷或 lubrol
B. 相比较离心过程Ⅲ，离心过程Ⅰ需要更高的转速
C. 膜①上的酶可催化 NADPH 的氧化，同时生成大量的ATP
D. 酵母菌进行有氧呼吸时，催化CO2生成的酶位于线粒体质体或上清液②中
6.（2024潍坊滨州一模）GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有 GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序的排布到线粒体分裂面的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是（ ）
A. GTP 因含有三个特殊化学键而具有较高能量
B. 线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C. 一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D. 环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
7.（2024菏泽一模）细胞中生命活动绝大多数所需要的能量都是由ATP直接提供的，ATP是细胞的能量“货币”。研究发现，ATP还可以传导信号和作为神经递质发挥作用，其转运到细胞外的方式如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. ATP通过途径①转运到细胞外的过程不需要消耗能量，但要与通道蛋白结合
B. ATP通过途径②转运到细胞外时会发生载体蛋白构象的改变
C. 若ATP作为神经递质，需要经过途径③，既消耗能量也需要载体
D. ATP的能量主要贮存在腺苷和磷酸之间的特殊化学键中
8.（2024实验中学一模）癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是（ ）
A. 癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATP
B. ③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成
C. 发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程③④可同时进行
D. 若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④为作用位点
9.（2025淄博滨州一模，不定项）真核生物的有氧呼吸依次经过糖酵解，TCA循环和氧化磷酸化三个阶段。IDH是TCA循环的关键酶，可催化生成α-KG及CO2。IDH基因突变可引起α-KG减少，进一步促进HIF-1α积聚并激活相关信号通路，引起下游VEGF基因等肿瘤相关基因高表达，共同促进肿瘤的发生与发展。正常细胞在细胞周期调控过程中可通过表达Skp2蛋白，降解IDH，使细胞的主要供能方式发生改变。下列说法正确的是（ ）
A. 真核生物中糖酵解和TCA循环均发生在线粒体基质中
B. 若在细胞中添加Skp2蛋白抑制剂，则VEGF基因的表达量会减少
C. 肿瘤细胞可通过增加Skp2基因的表达，使细胞供能方式由TCA循环向糖酵解转变
D. 无氧条件下，肿瘤细胞通过糖酵解过程将葡萄糖中的能量都转移到乳酸和ATP中
10.（2025济南一模，不定项）糖酵解是指由葡萄糖或果糖转变为丙酮酸的一系列反应,磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶是该过程中的2个重要调节酶。使酶活性增加的分子称为正效应物，使酶活性降低的分子称为负效应物。相比无氧条件,有氧条件下 ATP、柠檬酸的浓度较高。下图是糖酵解的调节过程,下列说法正确的是
A.糖酵解过程在有氧条件下的速度会快于无氧条件
B.磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的正效应物完全相同
C.磷酸烯醇式丙酮酸形成丙酮酸的过程中会合成ATP
D.正效应物类药物有助于治疗或减缓组织细胞缺氧症状
11.（2025济宁一模，不定项） 将动物细胞的完整线粒体悬浮于含有丙酮酸、氧气和无机磷酸的溶液中，并适时加入等量的ADP、DNP和DCCD三种化合物，测得氧气浓度的变化如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. DCCD可能破坏线粒体内膜上的ATP合成酶
B. ADP和DNP都能促进细胞呼吸但促进效率不同
C. 加入DNP后，线粒体内膜上散失的热能将增加
D. 化合物DCCD与DNP对细胞呼吸影响机理相同
12.（2025青岛一模，不定项）Brooks提出了关于细胞内乳酸穿梭模型，如下图所示。当细胞处于高浓度乳酸环境时，丙酮酸还原为乳酸的过程受到抑制。下列说法错误的是（ ）
A. 图中“？”代表的物质是二氧化碳和水
B. 剧烈运动时，细胞内NAD+/NADH的比值降低
C. 丙酮酸都是在细胞质基质内产生，丙酮酸转化成乳酸需要消耗能量
D. 乳酸除上述去向外，还可运输到肝脏细胞转化成葡萄糖再被利用
13.（2025济南协作校联考，不定项）肿瘤中常有两种癌细胞，一种以糖酵解为主要产能方式（A型），另一种以线粒体氧化为主要产能方式（B型）。研究发现，多种癌细胞高表达MCT1、MCT4载体，连接两种癌细胞，形成协同代谢，促进肿瘤的发生与发展，相关机理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 理论上A型癌细胞摄取葡萄糖的速率高于B型
B. 抑制癌细胞中MCT1和MCT4的功能可能抑制肿瘤的生长
C. 在有氧气参与下，癌细胞线粒体中葡萄糖可被氧化分解形成水和CO2
D. MCT1、MCT4参与癌细胞间能量物质
14.（2024青岛一模，不定项）动物体内棕色脂肪细胞含有大量线粒体。研究发现细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关，Ca2+参与调控线粒体基质内的代谢过程，H+可以通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输，相关机理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. Ca2+进入内质网消耗的ATP来自于细胞呼吸
B. Ca2+在线粒体中参与调控有氧呼吸第二阶段的反应
C. H+顺浓度梯度通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输
D. 线粒体双层膜结构上均存在F0-F1和UCP2蛋白
15.（2024日照一模，不定项）真核细胞有氧呼吸的主要阶段是在线粒体内进行的，其部分过程如图1所示。解偶剂能增大线粒体内膜对H+的通透性，消除H+梯度，因而抑制ATP生成，如图2所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 图1中线粒体基质与细胞质基质间的H'浓度差驱动ATP合成
B. H+通过解偶联剂进入线粒体基质的跨膜运输方式是主动运输
C. 加入解偶联剂后，有机物分解释放的能量会更多的以热能形式散失
D. 可以利用解偶联剂来开发杀虫剂、杀真菌剂以及研发减肥药物
16.（2025烟台德州东营一模）(9分)钩虫贪铜菌是一种细菌，能通过不同的代谢途径合成储能物质PHA。在有机物充足的环境中，该菌株可通过有氧呼吸进行异养代谢，该过程中产生的中间产物乙酰辅酶A可作为原料合成PHA; 在有机物缺乏的环境中，该菌株可通过氧化H 获得能量进行化能自养，过程如图所示。
(1)图示膜结构应为 (填“线粒体内膜”“类囊体膜”或“细胞膜”),物质X表示 。据图分析，钩虫贪铜菌在进行化能自养时，若膜上氢化酶活性被抑制，物质X的含量会 (填“升高”“降低”或“不变”),其原因是 。
(2)两种途径产生的乙酰辅酶A既可进一步彻底分解，又可合成PHA。从细胞能量供应和利用的角度分析，这两种去向的意义是
(3).PHA 能用于人工心脏瓣膜、血管等材料的制备，钩虫贪铜菌可应用于工业生产PHA。通过基因工程提高该菌的羧化酶活性，可以提高经济效益和生态效益，理由是 。
C、山东考题原创预测
【命题趋势】
1. 情境多样性：涵盖癌细胞代谢（瓦堡效应）、涵盖运动生理（短跑供能）、农业生产、医疗研究（线粒体药物）、传统发酵、环境胁迫、实验探究（光照与ATP关系）等真实情境，体现“真实问题解决”导向；
2. 图表结合：通过数据表格和结构示意图考查信息转化与逻辑推理能力；
3. 学科素养导向：突出科学探究（实验设计）、生命观念（能量与物质观）和社会责任（农业生产应用）。
4.试题符合山东省新高考“强化关键能力考查”和“情境载体多元化”的命题趋势。
（一）单项选择题
1.（运动生理）运动员在短跑冲刺时，肌细胞通过剧烈收缩消耗大量ATP。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 肌细胞中的ATP全部来自线粒体内膜上的呼吸作用
B. ATP水解为ADP时，断裂的高能磷酸键可为肌肉收缩直接供能
C. 剧烈运动时，肌细胞中ATP与ADP的转化速率显著加快但总量保持动态平衡
D. ATP分子中的“A”由脱氧核糖和腺嘌呤组成，与RNA中的“A”含义相同
（实验数据分析）某实验研究不同光照条件下植物叶片细胞中ATP的含量变化，结果如下表：
光照条件 黑暗处理5分钟 光照处理5分钟 光照后黑暗处理5分钟
ATP浓度（μmol/g） 0.2 1.8 0.5
下列分析错误的是（ ）
A. 黑暗处理时ATP含量低，说明细胞呼吸速率小于光下ATP合成速率
B. 光照后ATP浓度骤增，与光反应阶段产生ATP有关
C. 再次黑暗处理ATP下降，可能因暗反应持续消耗ATP
D. 该实验可证明光反应与暗反应在空间上是分离的
3.（瓦堡效应与癌细胞代谢）研究发现，癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸供能（瓦堡效应）。下列叙述错误的是（ ）
A. 癌细胞线粒体功能可能受损，导致丙酮酸无法进入线粒体
B. 无氧呼吸中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C. 瓦堡效应使癌细胞需要大量摄取葡萄糖以满足能量需求
D. 抑制癌细胞中乳酸转运蛋白的活性可减缓其增殖速率
4.（微生物发酵与工业生产）传统酿酒工艺中，蒸熟的糯米需摊凉后加入酒曲，并在前期保持半封闭状态。下列叙述错误的是（ ）
A. 摊凉可防止高温杀死酒曲中的微生物
B. 半封闭环境利于酵母菌进行无氧呼吸产酒精
C. 酿酒过程中pH下降仅由乳酸菌代谢引起
D. 酒精生成速率与糯米中淀粉的分解速率有关
5.（种子萌发与呼吸方式）将小麦种子浸泡后切开，分别用TTC（显红色）检测胚和胚乳的活性，结果胚呈红色而胚乳无色。下列推测正确的是（ ）
A. 胚细胞进行无氧呼吸，胚乳细胞无呼吸作用
B. 胚细胞线粒体功能完整，胚乳细胞线粒体受损
C. 胚乳细胞中无呼吸酶，无法催化反应生成[H]
D. 胚细胞呼吸产生还原剂，胚乳细胞呼吸产物无还原性
6.（环境胁迫与植物呼吸）淹水条件下，植物根系细胞中丙酮酸转化为酒精或乳酸。某实验发现，施加KNO 可缓解根系腐烂，原因可能是（ ）
A. KNO 提供氧气促进有氧呼吸
B. K 和NO -参与维持细胞渗透压
C. NO -作为无氧呼吸的替代底物
D. K 抑制酒精脱氢酶活性减少毒素积累
7.有氧呼吸的过程中,电子由电子载体所组成的电子传递链传递,电子传递至氧分子(O2),O2作为终端电子受体与质子和电子结合,被还原生成水(H2O),过程如图所示。下列叙述错误的是
A.有氧呼吸第一和第二阶段存在生成NADH的过程
B.图中所示过程是有氧呼吸中产生ATP最多的阶段
C.蓝细菌没有线粒体,不能进行电子传递,O2不能被还原生成H2O
D.ATP合成酶可将膜间隙的H+运输到线粒体基质,同时催化ATP的合成
8.下图为有氧呼吸中部分复杂的物质和能量变化,图中Ⅰ~Ⅴ为生物膜上不同功能的蛋白质。研究发现动物褐色脂肪组织中的UCP1能增加机体产热,其作用机制与图示有关。下列叙述正确的是 ( )
A.上图A侧为细胞质基质,图中的NADH来自A侧葡萄糖分解为丙酮酸阶段
B.图中NADH分解为NAD+过程中,产生的e-有序传递能提高B侧H+浓度
C.据图可知,通过V运输H+可将NADH和O2反应释放的能量全部储存在ATP
D.UCP1可能使图中H+不经过V运输,通过减少合成ATP以增加机体产热量
（二）不定项选择题（每题3分，少选得1分，错选不得分）
9.（医疗研究）线粒体功能障碍会导致细胞能量供应异常。研究发现，药物X可抑制线粒体内膜上的ATP合成酶活性，其作用机理如图：
下列叙述正确的是（ ）
A. 药物X会使线粒体内膜两侧的H+浓度差增大
B. 使用药物X后，细胞质基质中ATP的生成量减少
C. 线粒体功能障碍时，细胞可能通过无氧呼吸快速生成ATP
D. ATP合成酶具有催化功能，同时参与H+的主动运输
10.（农业生产与呼吸调控）某农户将收获的玉米种子晾晒后贮藏于低温、低氧的粮仓中。下列分析错误的是（ ）
A. 晾晒主要减少自由水以抑制种子细胞呼吸
B. 低氧环境促进种子无氧呼吸，减少有机物消耗
C. 低温通过破坏呼吸酶的空间结构降低呼吸速率
D. 贮藏期间种子细胞中CO 的产生量等于O 的消耗量
11.（线粒体功能障碍与疾病）线粒体DNA突变会导致呼吸链复合物缺陷，进而引发能量代谢障碍。患者肌肉细胞中可能出现的现象是（ ）
A. 大量丙酮酸积累在细胞质基质
B. 葡萄糖分解速率显著加快
C. 乳酸生成量减少，ATP合成正常
D. O 消耗量与CO 生成量比值不变
12.某运动员在剧烈运动时，腿部肌肉细胞通过有氧呼吸和无氧呼吸共同供能。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 线粒体内膜上生成的CO 通过自由扩散进入细胞质基质
B. 线粒体基质和嵴上分布着与有氧呼吸相关的酶
C. 肌细胞无氧呼吸产生的乳酸由丙酮酸转化而来，此过程不产生ATP
D. 细胞质基质中产生的[H]最终与氧气结合生成水
13.（科研情境） 研究发现，Mfn1蛋白是线粒体外膜融合的关键因子。若该蛋白功能异常，线粒体无法融合形成网络结构，导致能量供应不足。某患者出现肌无力症状，其肌肉细胞中检测到Mfn1蛋白含量显著降低。下列分析正确的是（）
A. 线粒体无法融合会减少ATP的合成场所
B. 肌细胞无氧呼吸增强以补偿能量缺口
C. Mfn1蛋白的合成需核糖体和线粒体共同参与
D. 该患者的线粒体DNA复制和基因表达不受影响
14.（实验设计与误差分析）呼吸熵（RQ）是指植物组织在一定时间内，释放二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值。为测定某植物种子萌发时的呼吸熵，设计如图装置。下列操作会导致结果偏小的是（ ）
A. 未用死亡的种子作为对照组
B. NaOH溶液浓度过高吸收CO 不完全
C. 实验环境温度波动较大
D. 种子消毒不彻底存在微生物呼吸
15.（数据表格分析）下表为不同处理下酵母菌培养液中CO 生成量的比较（单位：mmol）。下列分析错误的是（ ）
处理组 初始葡萄糖量 2h后CO 量
甲 10g/L 12.0
乙 20g/L 13.5
丙 10g/L（添加呼吸抑制剂） 6.0
A. 甲组酵母菌同时进行有氧和无氧呼吸
B. 乙组CO 增量低可能与酒精积累抑制菌种活性有关
C. 丙组数据表明呼吸抑制剂仅抑制有氧呼吸
D. 三组实验说明葡萄糖浓度与呼吸速率呈正相关
16.玉米根细胞缺氧期间，葡萄糖分解产生的丙酮酸最初转化为乳酸，导致细胞质基质pH降低。在低pH时，乳酸脱氢酶活性被抑制，丙酮酸脱羧酶被激活，引起酒精含量增加，生成的乳酸含量减少。下列说法错误的是（ ）
A. 丙酮酸转化为酒精或乳酸的过程中不能产生ATP
B. 检测到玉米根细胞中有乳酸时一定有酒精生成
C. 玉米根细胞的酒精发酵途径和乳酸发酵途径均在细胞质基质中进行
D. 酒精发酵能有效延缓酸中毒，使根细胞可以长时间处于缺氧状态
17.为了满足快速增殖的能量需求和生物合成过程，癌细胞通常消耗葡萄糖的速率远高于正常细胞。即使在氧气充足的条件下，癌细胞也会进行旺盛的无氧呼吸。请根据所学内容及材料回答下列问题：
（1）癌细胞的无氧呼吸发生在__________，第一阶段反应的产物是__________，第二阶段反应时__________（填“能”或“不能”）产生ATP。
（2）与有氧呼吸相比，癌细胞中等量的葡萄糖经过无氧呼吸释放的总能量较少的主要原因是：_____。
（3）进一步研究发现，癌细胞内的酶M和酶L均能催化NAD+的再生，以保证糖酵解（有氧或无氧呼吸第一阶段反应）的正常进行。但酶M仅存在于线粒体中，酶L仅存在于细胞质基质中。科研人员用溶剂N配制不同浓度2DG（糖酵解抑制剂）溶液，处理正在分裂的癌细胞组织。测量在不同浓度2DG溶液下，癌细胞内酶M和酶L活性相对值。
①该实验表明，糖酵解速率相对值较低时，癌细胞优先进行_____（填“有氧”或“无氧”）呼吸
②糖酵解速率相对值超过60时，酶M的活性达到饱和，酶L的活性迅速提高。若糖酵解速率继续提高时，癌细胞则会表现为进行较旺盛的__________（填“有氧”或“无氧”）呼吸。
③综上所述，癌细胞在氧气充足的条件下还能进行旺盛无氧呼吸的原因是：__________。
（4）针对上述癌细胞糖代谢特点提出一条抗癌治疗策略：__________。
【附】2015-2019年高考
1.(2018·浙江,10,2分,难度★★)ATP是细胞中的能量通货。下列叙述正确的是( )
A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B.ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D.ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解
2.(2017·海南,5,2分,难度★)下列关于生物体内能量代谢的叙述,正确的是 ( )
A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化
C.叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程
D.硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量
3.(2017·海南,3,2分,难度★)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述,错误的是( )
A.酒精发酵过程中有ATP生成
B.ATP可为物质跨膜运输提供能量
C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
4.(2019·全国3,4,6分,难度★)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发,得到n株黄化苗。那么,与萌发前的这n粒干种子相比,这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为( )
A.有机物总量减少,呼吸强度增强
B.有机物总量增加,呼吸强度增强
C.有机物总量减少,呼吸强度减弱
D.有机物总量增加,呼吸强度减弱
5.(2019·全国2,2,6分,难度★★)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是( )
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
6.(2019·浙江,27,2分,难度★★★)生物利用的能源物质主要是糖类和油脂,油脂的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多。可用一定时间内生物产生CO2的摩尔数与消耗O2的摩尔数的比值来大致推测细胞呼吸底物的种类。下列叙述错误的是( )
A.将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中,上述比值低于1
B.严重的糖尿病患者与其正常时相比,上述比值会降低
C.富含油脂的种子在萌发初期,上述比值低于1
D.某动物以草为食,推测上述比值接近1
7.(2017·海南,7,2分,难度★)下列有关植物细胞呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B.若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸
C.适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D.利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
8.(2016·江苏,23,3分,难度★★★)(多选)突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用。右图为呼吸链突变酵母呼吸过程,下列相关叙述错误的是( )
A.突变酵母乙醇代谢途径未变
B.突变酵母几乎不能产生[H]
C.氧气充足时,野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后,突变酵母产生ATP的主要部位是线粒体
参考答案与详细解析
专题五 细胞呼吸的原理和应用
考典1015细胞的能量“货币”ATP与细胞呼吸的原理
A、五年高考真题（2020-2024）
（山东五年三考）
1.(2024·全国甲,2,6分,难度★★)ATP可为代谢提供能量,也参与RNA的合成,ATP结构如图所示,图中~表示高能磷酸键,下列叙述错误的是 (C)
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键
解析 ATP水解为ADP和Pi,释放的能量可以用于细胞的主动运输,A项正确。ATP水解断裂两个高能磷酸键后,得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA,B项正确。β位和γ位的两个磷酸基团之间的高能磷酸键断裂后形成ADP和Pi,释放的能量可以用于细胞核中的吸能反应,C项错误。光合作用的光反应中,ADP与Pi结合形成ATP,光能转变为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键,D项正确。
2.(2023·重庆,10,3分,难度★★)哺乳动物可利用食物中的NAM或NA合成NAD+,进而转化为NADH([H])。研究者以小鼠为模型,探究了哺乳动物与肠道菌群之间NAD+代谢的关系,如下图所示。下列叙述错误的是 (D)
A.静脉注射标记的NA,肠腔内会出现标记的NAM
B.静脉注射标记的NAM,细胞质基质会出现标记的NADH
C.食物中缺乏NAM时,组织细胞仍可用NAM合成NAD+
D.肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自NADH
解析 由图可知,静脉注射标记的NA可以在组织细胞内转化为NAD+,NAD+可以在组织细胞内转化为NAM,从而合成NAD+,进而转化为NADH,因此细胞质基质会出现标记的NADH,且NAM可以被肠道菌群利用,因此肠腔内会出现标记的NAM,A、B正确;由图可知,食物中缺乏NAM时,血液中的NAM可进行转化,组织细胞仍可用NAM合成NAD+,C正确;肠道中的厌氧菌合成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸(无氧呼吸),D错误。
3.(2023·全国乙,3,6分,难度★★★)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下,某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是 (C)
A.在时间a之前,植物根细胞无CO2释放,只进行无氧呼吸产生乳酸
B.a~b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸产生酒精和CO2的过程
C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP比产生乳酸时的多
D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP
解析 乳酸型无氧呼吸过程中1分子葡萄糖分解产生2分子乳酸,不产生CO2;酒精型无氧呼吸过程中1分子葡萄糖分解产生2分子酒精和2分子CO2。分析题图可知,在无氧条件下,时间a之前无CO2释放,说明此时是乳酸型无氧呼吸,A项正确。a~b时间内,CO2释放速率逐渐升高,说明酒精型无氧呼吸强度增大,其产物中除了CO2外还有酒精,B项正确。每分子葡萄糖经乳酸型无氧呼吸或酒精型无氧呼吸都只在第一阶段产生2分子的ATP,第二阶段不产生ATP,C项错误。酒精的跨膜运输方式是自由扩散,不需要消耗ATP,D项正确。
4.(2023·广东,7,2分,难度★★)在游泳过程中,参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是 (A)
A.还原型辅酶Ⅰ B.丙酮酸
C.氧化型辅酶Ⅰ D.二氧化碳
解析 参与有氧呼吸第三阶段的[H]是NADH,是还原型辅酶Ⅰ。
5.(2023·浙江,11,3分,难度★★★)小曲白酒清香纯正,以大米、大麦、小麦等为原料,以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌,还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
小曲白酒的酿造过程中,酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用,下列叙述正确的是 (A)
A.有氧呼吸产生的[H]与O2结合,无氧呼吸产生的[H]不与O2结合
B.有氧呼吸在线粒体中进行,无氧呼吸在细胞质基质中进行
C.有氧呼吸有热能的释放,无氧呼吸没有热能的释放
D.有氧呼吸需要酶催化,无氧呼吸不需要酶催化
解析 有氧呼吸产生的[H]在第三阶段与O2结合生成水,无氧呼吸产生的[H]用于第二阶段丙酮酸的还原,不与O2结合,A项正确。有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜,无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行,B项错误。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸过程中释放的能量均大多以热能的形式散失,C项错误。有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化,只是所需酶的种类不同,D项错误。
6.(2023·山东,4,2分,难度★★)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 (B)
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
解析 由题干可知,水淹时液泡膜上的H+转运减缓,引起细胞质基质内H+积累,可推测正常细胞中H+在液泡中积累,液泡内pH低于细胞质基质,A项错误;玉米根细胞无氧呼吸和有氧呼吸都可产生CO2,因此不能根据CO2的产生判断是否有酒精生成,B项正确;无氧呼吸都只在第一阶段产生ATP,因此转换为丙酮酸产酒精途径不会增加ATP的释放,不能缓解能量供应不足,C项错误;无氧呼吸都只在第一阶段产生[H],产酒精途径与产乳酸途径消耗的[H]相同,D项错误。
判断细胞呼吸方式的三大依据
7.(2023·北京,2,2分,难度★★)运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是 (A)
A.低强度运动时,主要利用脂肪酸供能
B.中等强度运动时,主要供能物质是血糖
C.高强度运动时,糖类中的能量全部转变为ATP
D.肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
解析 由题图可知,当运动强度较低时,主要利用脂肪酸供能,A正确;中等强度运动时,主要供能物质是肌糖原,其次是脂肪酸,B错误;高强度运动时,机体主要进行无氧呼吸,无氧呼吸时,糖类中的能量大部分储存在乳酸中,C错误;高强度运动时,肌糖原在无氧条件下氧化分解提供能量,D错误。
8.(2023·天津,1,4分,难度★)衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶,则其需要从宿主细胞体内摄取的物质是 (D)
A.葡萄糖 B.糖原 C.淀粉 D.ATP
解析 由题干可知,衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶,则不能进行细胞呼吸,因此衣原体缺乏由细胞呼吸所产生的产物,题中D选项ATP是细胞呼吸产物,且ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP,D符合题意。
9.(2022·全国甲,4,6分,难度★★)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,错误的是 (C)
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.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
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
解析 有氧呼吸第一阶段的场所为细胞质基质,第二、三阶段的场所为线粒体,三个阶段都能产生ATP,A项正确;[H]和氧反应形成水的过程发生在线粒体内膜上,故催化该过程的酶也位于线粒体内膜上,B项正确;丙酮酸分解成CO2和[H]是有氧呼吸的第二阶段,O2直接参与的反应是有氧呼吸的第三阶段,C项错误;线粒体是半自主性细胞器,其中含有的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D项正确。
10.(2022·北京,3,2分,难度★★)在北京冬奥会的感召下,一队初学者进行了3个月高山滑雪集训,成绩显著提高,而体重和滑雪时单位时间的摄氧量均无明显变化。检测集训前后受训者完成滑雪动作后血浆中的乳酸浓度,结果如右图。与集训前相比,滑雪过程中受训者在单位时间内(B)
A.消耗的ATP不变
B.无氧呼吸增强
C.所消耗的ATP中来自有氧呼吸的增多
D.骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP增多
解析 滑雪过程中,受训者耗能增多,故消耗的ATP增多,A项错误;人体无氧呼吸的产物是乳酸,题图中集训后受训者血浆中乳酸浓度增加,可推测滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强,B项正确;由题干可知,滑雪时单位时间的摄氧量无明显变化,则有氧呼吸不变,而无氧呼吸增强,可判断所消耗的ATP中来自无氧呼吸的增多,C项错误;消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸,而滑雪过程中受训者在单位时间内无氧呼吸增强,故骨骼肌中每克葡萄糖产生的ATP减少,D项错误。
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 条件 需氧 不需氧
场所 细胞质基质(第一阶段)、 线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质
分解 程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解 不彻底
产物 CO2、H2O 乳酸或酒 精和CO2
能量 释放 大量能量 少量能量
相 同 点 反应 条件 需酶和适宜温度
本质 氧化分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动所需
过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
11.(2022·北京,14,2分,难度★★★)有氧呼吸会产生少量超氧化物,超氧化物积累会氧化生物分子引发细胞损伤。将生理指标接近的青年志愿者按吸烟与否分为两组,在相同条件下进行体力消耗测试,受试者血浆中蛋白质被超氧化物氧化生成的产物量如右图。基于此结果,下列说法正确的是 (D)
A.超氧化物主要在血浆中产生
B.烟草中的尼古丁导致超氧化物含量增加
C.与不吸烟者比,蛋白质能为吸烟者提供更多能量
D.本实验为“吸烟有害健康”提供了证据
解析 超氧化物是有氧呼吸产生的,而有氧呼吸发生在细胞内,A项错误;据题中柱形图可知,吸烟可能导致超氧化物含量增加,但不能证明是尼古丁的作用,B项错误;由题图可知,吸烟组血浆中的蛋白质被超氧化物氧化生成的产物量比不吸烟组高,只能说明吸烟者会产生更多的超氧化物,而非蛋白质为吸烟者提供了更多的能量,C项错误;超氧化物积累会氧化生物分子引发细胞损伤,因此,本实验为“吸烟有害健康”提供了证据,D项正确。
12.(2022·山东,4,2分,难度★★)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(C)
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
解析 有氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH,A项正确;葡萄糖经磷酸戊糖途径氧化分解不彻底,因此产生的能量少,B项正确;磷酸戊糖途径产生的中间代谢产物可能有不含C的物质(如水等),故不能利用14C标记的葡萄糖追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成,C项错误;氨基酸和核苷酸等物质是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,D项正确。
13.(2022·河北,4,2分,难度★★)下列关于细胞呼吸的叙述,正确的是 (B)
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
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,向滤液中加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
解析 酵母菌无氧呼吸可产生CO2,CO2能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,A项错误;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项正确;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项错误;通气培养的酵母菌进行有氧呼吸,不产生酒精,故向酵母菌液过滤后的滤液中加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会出现灰绿色,D项错误。
14.(2022·江苏,8,2分,难度★★)下列关于细胞代谢的叙述,正确的是 (B)
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
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项错误;酵母菌为兼性厌氧型生物,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项正确;蓝细菌属于原核生物,没有线粒体,但能进行有氧呼吸,可通过有氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,C项错误;供氧充足时,真核生物进行有氧呼吸,并在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP,D项错误。
15.(2022·江苏,15,3分,难度★★★)(多选)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 (BC)
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CoA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
解析 由题图可知,三羧酸循环是有氧呼吸的第二阶段,是代谢网络的中心,可产生大量的[H]和CO2,但不消耗O2,A项错误;代谢产生的中间物如丙酮酸、乙酰CoA等可以合成其他物质,因而可将物质的分解代谢与合成代谢相互联系,B项正确;丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白质、糖类、脂肪、核酸的代谢相互联系在一起,具有重要地位,C项正确;物质氧化时释放的能量大部分以热能的形式散失,只有少部分储存在ATP中,D项错误。
16.(2022·广东,10,2分,难度★★)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力,TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后,取种胚浸于0.5%TTC溶液中,30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是 (B)
A.该反应需要在光下进行
B.TTF可在细胞质基质中生成
C.TTF生成量与保温时间无关
D.不能用红色深浅判断种子活力高低
解析 由题意可知,TTC(无色)进入活细胞后可被细胞呼吸产生的[H]还原成TTF(红色),细胞呼吸在有光、无光条件下都可以进行,A项错误;细胞呼吸第一、二阶段都可以产生[H],其场所分别为细胞质基质和线粒体基质,因此在细胞质基质中TTC可被[H]还原成TTF,B项正确;保温时间较长时,会有较多的TTC进入活细胞,生成较多的TTF,因此TTF生成量与保温时间有关,C项错误;细胞呼吸产生的[H]越多,则产生的TTF越多,红色越深,D项错误。
17.(2022·湖北,11,2分,难度★★)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是 (C)
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体
D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同,但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
解析 发酵初期需要提供一定的氧气,让酵母菌大量繁殖,再进行酒精发酵,A项正确;白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程,如发酵初期酵母菌大量繁殖,B项正确;酒精发酵利用的菌种是酵母菌,葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质,不存在于线粒体,C项错误,D项正确。
18.(2022·重庆,8,2分,难度★★)下图为两种细胞代谢过程的示意图。转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤。下列叙述错误的是 (B)
A.抑制MCT可降低神经元损伤
B.Rheb蛋白失活可降低神经元损伤
C.乳酸可作为神经元的能源物质
D.自由基累积可破坏细胞内的生物分子
解析 由图可知,MCT为乳酸转运载体,若抑制MCT,可减少乳酸进入神经元,减少自由基的产生,从而降低神经元损伤,A项正确;图中Rheb蛋白能促进丙酮酸进入线粒体氧化分解供能,而Rheb蛋白失活会导致更多丙酮酸产生乳酸,更多乳酸进入神经元导致产生更多的自由基,使神经元损伤加剧,B项错误;图中乳酸能进入神经元的线粒体分解,产生ATP,故可作为神经元的能源物质,C项正确;自由基可使蛋白质活性降低,可攻击DNA分子导致DNA损伤,故自由基累积可破坏细胞内的生物分子,D项正确。
19.(2021·全国甲,2,6分,难度★★)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验,不可能得到的结果是 (B)
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
解析 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,能够进行繁殖,A项不符合题意;酵母菌在无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段都有丙酮酸产生,B项符合题意;酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生乙醇和CO2,C项不符合题意;酵母菌在有氧呼吸的第二阶段和无氧呼吸的第二阶段都有CO2产生,D项不符合题意。
酵母菌和乳酸菌无氧呼吸产物不同的原因
酵母菌无氧呼吸的底物是葡萄糖,产物是酒精和CO2,乳酸菌无氧呼吸的底物是葡萄糖,产物是乳酸,两种生物无氧呼吸产物不同的原因是酵母菌和乳酸菌中催化无氧呼吸的酶不同。
20.(2021·北京,1,2分,难度★)ATP是细胞的能量“通货”,关于ATP的叙述错误的是 (B)
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
解析 ATP的结构简式是“A-P~P~P”,ATP的组成元素是C、H、O、N、P,A项正确;有氧呼吸和无氧呼吸都可以合成ATP,B项错误;细胞内合成ATP的生理过程是光合作用和细胞呼吸,因此需要酶的催化,C项正确;生命活动的直接能源物质是ATP,D项正确。
细胞内产生与消耗ATP的常见生理过程
转化场所 常见的生理过程
细胞膜 消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质 产生ATP:细胞呼吸第一阶段
叶绿体 产生ATP:光反应 消耗ATP:暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等
线粒体 产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段 消耗ATP:自身DNA复制、转录、翻译等
核糖体 消耗ATP:蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP:DNA复制、转录等
21.(2021·海南,14,2分,难度★★)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞,1~2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记,并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是 (B)
A.该实验表明,细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快,且转化主要发生在细胞核内
解析 细胞内ADP未都转化成ATP,A项错误;32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性,B项正确;放射性几乎只出现在ATP末端的磷酸基团,C项错误;该实验不能说明转化主要发生在细胞核内,D项错误。
22.(2021·浙江,10,2分,难度★)需氧呼吸必须有氧的参加,此过程中氧的作用是 (D)
A.在细胞溶胶中,参与糖酵解过程
B.与丙酮酸反应,生成CO2
C.进入柠檬酸循环,形成少量ATP
D.电子传递链中,接受氢和电子生成H2O
解析 需氧呼吸的一、二阶段都不需要氧气参与,氧气只参与第三阶段,在电子传递过程中,接受氢和电子生成H2O,D项正确。
23.(2021·福建,9,2分,难度★★)运动可促进机体产生更多新的线粒体,加速受损、衰老、非功能线粒体的特异性消化降解,维持线粒体数量、质量及功能的完整性,保证运动刺激后机体不同部位对能量的需求。下列相关叙述正确的是 (D)
A.葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量
B.细胞中不同线粒体的呼吸作用强度均相同
C.衰老线粒体被消化降解导致正常细胞受损
D.运动后线粒体的动态变化体现了机体稳态的调节
解析 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,线粒体不能直接利用葡萄糖,正常细胞中葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸在线粒体中被彻底氧化分解,释放大量能量,A项错误;不同部位对能量的需求不同,线粒体的呼吸强度也不相同,B项错误;受损、衰老、非功能线粒体的特异性消化降解,有利于维持线粒体数量、质量及功能的完整性,不会导致正常细胞受损,C项错误;运动后线粒体的动态变化是机体稳态调节的结果,D项正确。
24.(2021·广东,9,2分,难度★★★)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料,生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是 (D)
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色,表明酵母菌已产生了CO2
C.用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
解析 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下,与乙醇发生化学反应,变成灰绿色,其具体做法是取甲瓶中的滤液2 mL注入干净的试管中,再向试管中滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡,使它们混合均匀,观察试管中溶液颜色的变化,A项错误;CO2通入溴麝香草酚蓝溶液中,颜色变化为由蓝变绿再变黄,B项错误;观察线粒体时需要用健那绿染液进行染色,C项错误;乙醇的最大产量与容器中的葡萄糖量有关,与酵母菌数量无关,D项正确。
25.(2021·河北,14,3分,难度★★★★)(多选)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气),延长了果蔬保鲜时间,增加了农民收益。下列叙述正确的是 (ACD)
A.荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解
B.荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬,有氧呼吸中不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行,第三阶段受到抑制
C.气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D.气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间
解析 荫坑和气调冷藏库均可降低温度,降低酶的活性,同时降低O2浓度,降低细胞呼吸强度,减少有机物和风味物质的分解,A项正确;有氧呼吸中第三阶段受抑制,第一、二阶段也会被抑制,B项错误;低温可以降低细胞质基质和线粒体中呼吸酶的活性,C项正确;乙烯会促进果实的成熟,清除乙烯可延长果蔬保鲜时间,D项正确。
果蔬的保鲜措施及原理
从题干中可以看出荫坑和大型封闭式气调冷藏库都会延长果蔬的保鲜时间,而果蔬的保鲜就是降低果蔬的呼吸消耗,结合影响呼吸的因素、细胞呼吸的过程及乙烯的作用就可以做出正确判断。
26.(2020·全国1,2,6分,难度★★)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 (D)
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
解析 有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生6 mol CO2,无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol乙醇和2 mol CO2,因此,若呼吸作用产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸,A项正确;有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖和6 mol O2产生6 mol CO2,因此,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,B项正确;产乳酸的无氧呼吸,既不消耗O2,也不产生CO2,因此,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,C项正确;若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数;若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少,D项错误。
27.(2020·山东,2,2分,难度★★)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是 (B)
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
解析 产生等量的ATP时,无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸消耗的多,A项正确;无氧呼吸的第二阶段丙酮酸转化为乳酸过程中不生成ATP,无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段,B项错误;无氧呼吸过程中丙酮酸被利用生成乳酸发生在细胞质基质中,C项正确;癌细胞主要进行无氧呼吸,其产生NADH的过程仅发生在第一阶段,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少,D项正确。
28.(2020·浙江,6,2分,难度★)下列关于细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸的叙述,正确的是 (C)
A.细胞的厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸的多
B.细胞的厌氧呼吸在细胞溶胶和线粒体嵴上进行
C.细胞的需氧呼吸与厌氧呼吸过程中都会产生丙酮酸
D.若适当提高苹果果实储藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
解析 细胞的需氧呼吸是有机物彻底氧化分解,释放能量,产生大量ATP的过程,细胞的厌氧呼吸的产物乳酸或乙醇中都含有可利用的能量,产生少量ATP,A项错误;细胞的厌氧呼吸只在细胞溶胶(细胞质基质)中进行,B项错误;细胞的需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段一样,进行糖酵解,葡萄糖被分解成丙酮酸,C项正确;提高苹果贮藏环境中的O2浓度会抑制苹果的厌氧呼吸,不会增加酒精的生成量,D项错误。
29.(2020·江苏,30,8分,难度★★★)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。
(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,其意义是 。
答案 (1)CO2 O2 (2)DNA (3)细胞质基质
核孔 mRNA 翻译 (4)提高机体的免疫力
解析 (1)丙酮酸在线粒体基质内被彻底分解成CO2和[H],[H]和O2在线粒体内膜上反应生成水和大量能量,同时产生自由基。(2)分析题图可知线粒体产生的乙酰辅酶A通过细胞质基质进入细胞核,使染色质中与DNA结合的蛋白质乙酰化,激活干扰素基因的转录。(3)分析题图可知,线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到达细胞质基质中,激活NFAT等调控转录的蛋白质分子,激活的NFAT穿过核孔到达细胞核,促进白细胞介素基因的转录,转录后形成的mRNA分子与核糖体结合,经翻译合成白细胞介素。(4)T细胞是免疫细胞,蛋白质是细胞功能的主要承担者,T细胞内的乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,其意义是提高机体的免疫力。B、二年山东一模试题（2024-2025）
1．（2025 临沂一模）在线粒体内膜电子传递过程中，复合物泵出质子，形成了跨膜质子梯度，ATP合成酶利用质子梯度驱动ATP合成。OSCP是ATP合成酶中的一个重要亚基，位于催化区顶部，确保亚基之间的功能偶联，寡霉素作为呼吸抑制剂可破坏此偶联。当ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道。下列说法错误的是（ ）
A．寡霉素可能阻塞质子通道，抑制质子流入线粒体基质
B．细胞培养中加入寡霉素，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能比例减小
C．ATP合成酶不活跃时，OSCP关闭质子通道，线粒体基质中ADP含量上升
D．深入研究OSCP结构和功能，有助于为线粒体功能障碍引发的疾病治疗提供新思路
【答案】B
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、 线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、题意显示，OSCP是ATP合成酶中的一个重要亚基，位于催化区顶部，确保亚基之间的功能偶联，寡霉素作为呼吸抑制剂可破坏此偶联，当ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道，据此推测，寡霉素可能阻塞质子通道，抑制质子流入线粒体基质，A正确；
B、结合A项可知，细胞培养中加入寡霉素，寡霉素可能阻塞质子通道，抑制质子流入线粒体基质，进而减少了ATP的产生，导致线粒体有氧呼吸释放的能量中热能比例增加，B错误；
C、题意显示，当ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道，此时“当质子通过该通道进入基质时，驱动ATP合成”，因此，当ATP合成酶不活跃时，OSCP关闭质子通道，ATP合成减少，此时线粒体基质中ADP含量上升，C正确；
D、题意显示，OSCP是ATP合成酶中的一个重要亚基，位于催化区顶部，且在ATP合成酶处于活跃状态时，OSCP会形成一个稳定的质子通道，驱动了ATP的生成，可见OSCP在有氧呼吸产生ATP的过程中具有重要作用，因此，深入研究OSCP结构和功能，有助于为线粒体功能障碍引发的疾病治疗提供新思路，D正确。
故选B。
2. （2025菏泽一模）YBX1蛋白可与丙酮酸转运蛋白相互作用，影响细胞呼吸。科研人员对敲除了YBX1基因的小鼠细胞应用13C标记的葡萄糖示踪技术。检测到线粒体中部分物质的含量发生异常变化，且细胞的耗氧速率是正常水平的2倍。下列说法正确的是（ ）
A. 线粒体中13C标记的葡萄糖和丙酮酸的含量高于正常水平
B. 丙酮酸转运蛋白主要在线粒体内膜上和线粒体基质中
C. 敲除YBX1基因的小鼠细胞，在无氧条件下细胞呼吸产生乳酸和CO2的量会增多
D. 若YBX1蛋白的含量增多，细胞消耗O2的速率会下降
【答案】D
【解析】
【分析】高等植物的细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两类，有氧呼吸分为三个阶段，分别为葡萄糖在细胞质基质分解为丙酮酸和[H]，丙酮酸在线粒体基质分解为二氧化碳和[H]，氧气和[H]在线粒体内膜上生成水三个过程。而无氧呼吸是在没有氧气的条件下，第一阶段产生的丙酮酸在细胞质基质被分解为酒精和二氧化碳。
【详解】A、葡萄糖不能进入线粒体，A错误；
B、丙酮酸转运蛋白主要在线粒体内、外膜上，B错误；
C、小鼠无氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2，C错误；
D、敲除了YBX1基因的小鼠细胞的耗氧速率是正常水平的2倍，说明YBX1蛋白抑制细胞呼吸，若YBX1蛋白的含量增多，细胞消耗O2的速率会下降，D正确。
故选D。
3. （2025泰安一模）“呼吸爆发”指巨噬细胞吞噬病原体后，会将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，产生大量氧自由基，导致氧气快速消耗。氧自由基在相关酶的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，以杀死包裹在吞噬小泡中的病原体，同时会造成细胞损伤。下列说法错误的是（ ）
A. 巨噬细胞无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量存留在其生成物中
B. “呼吸爆发”过程发生在巨噬细胞的线粒体内膜上
C. 若细胞中的氧自由基异常积累可能会加速巨噬细胞的衰老
D. 若巨噬细胞未发生“呼吸爆发”，则不能有效杀死其吞噬的病原体
【答案】B
【解析】
【分析】无氧呼吸：细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，产生乙醇和CO2或乳酸，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
【详解】A、巨噬细胞无氧呼吸产生乳酸，无氧呼吸过程中，底物中的绝大部分能量存留在乳酸（生成物）中，A正确；
B、根据题意，巨噬细胞吞噬病原体后，会将细胞质中NADPH携带的电子跨膜传递给吞噬小泡中的氧气，产生大量氧自由基，导致氧气快速消耗，即“呼吸爆发”过程发生在吞噬小泡，B错误；
C、根据题意，氧自由基在相关酶的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，以杀死包裹在吞噬小泡中的病原体，同时会造成细胞损伤，由此可推知，细胞中的氧自由基异常积累可能会加速巨噬细胞的衰老，C正确；
D、由题干“氧自由基在相关酶的催化下，产生更具杀伤活力的过氧化氢、次氯酸等物质，以杀死包裹在吞噬小泡中的病原体”可知，若巨噬细胞未发生“呼吸爆发”，则不能产生氧自由基，进而不能有效杀死其吞噬的病原体，D正确。
故选B。
4.（2025烟台德州东营一模）磷酸戊糖途径的主要功能之一是产生NADPH,NADPH的部分功能如图所示。超氧阴离子可杀死入侵的微生物，GSH 为红细胞内重要的抗氧化剂，可保护蛋白质和脂质免受氧化损伤。下列说法错误的是（ ）
A.生物合成旺盛的细胞中磷酸戊糖途径较为活跃
B.磷酸戊糖途径障碍可导致机体易感染病原体
C.红细胞内NADPH 含量下降可导致血红蛋白携氧能力下降
D.NADPH含量的变化直接影响细胞呼吸过程中ATP的产生
答案：D
解析：生物合成旺盛的细胞需要大量的NADPH作为供氢体参与多种物质的合成，而磷酸戊糖途径能产生NADPH，所以生物合成旺盛的细胞中磷酸戊糖途径较为活跃，A正确。磷酸戊糖途径障碍会导致NADPH生成减少，超氧阴离子产生不足，杀菌能力下降，机体易感染病原体，B正确。红细胞内NADPH含量下降，GSH生成减少，血红蛋白易被氧化，从而导致其携氧能力下降，C正确。细胞呼吸过程中 ATP的产生主要与糖酵解、三羧酸循环等途径有关，NADPH含量的变化不直接影响细胞呼吸过程中ATP的产生，D错误。
5. （2025山东名校考试联盟联考）毛地黄苷可以将酵母菌线粒体的内外膜完全分开。lubrol可以进一步使线粒体质体的膜与基质分离。将线粒体各部分分离后便可以分别对其完整的酶系统进行定位分析，具体操作过程如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 分离过程中可以选用胰蛋白酶替代毛地黄苷或 lubrol
B. 相比较离心过程Ⅲ，离心过程Ⅰ需要更高的转速
C. 膜①上的酶可催化 NADPH 的氧化，同时生成大量的ATP
D. 酵母菌进行有氧呼吸时，催化CO2生成的酶位于线粒体质体或上清液②中
【答案】D
【解析】
【分析】差速离心法采取的是逐渐提高离心速率的方法分离不同大小的细胞器，起始的离心速率较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中，然后收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降，以此类推。
【详解】A、胰蛋白酶是一种能够水解蛋白质的酶，其作用是将蛋白质分解为多肽和氨基酸等。 毛地黄苷和lubrol的作用是将线粒体的不同结构分离，而不是水解蛋白质。 所以胰蛋白酶不能替代毛地黄苷和lubrol进行线粒体结构的分离，A错误；
B、离心过程Ⅰ是将线粒体从细胞匀浆中分离出来，得到线粒体；离心过程Ⅱ是将线粒体的膜和基质分离；离心过程Ⅲ是进一步分离线粒体膜和上清液。 一般来说，随着分离的物质颗粒越来越小，需要的离心转速越来越高，所以离心过程Ⅲ的转速更高，B错误；
C、膜①是线粒体的膜结构，在线粒体中催化NADPH氧化的过程发生在叶绿体中，而不是线粒体中。 线粒体中进行的是NADH的氧化，同时生成大量ATP，C错误；
D、酵母菌进行有氧呼吸时，第二阶段产生CO2，该阶段的场所是线粒体基质。 由图可知，线粒体基质在离心后存在于线粒体体或上清液②中，所以催化CO2生成的酶位于线粒体体或上清液②中，D正确。
故选D。
6.（2024潍坊滨州一模）GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP类似，线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有 GTP酶活性的发动蛋白。线粒体分裂时，在其他蛋白的介导下，发动蛋白有序的排布到线粒体分裂面的外膜上，组装成环线粒体的纤维状结构。该结构缢缩，使线粒体一分为二。下列说法正确的是（ ）
A. GTP 因含有三个特殊化学键而具有较高能量
B. 线粒体分裂体现了发动蛋白具有催化、运动等功能
C. 一般情况下，发动蛋白结合到线粒体外膜上等待激活
D. 环线粒体的纤维状结构由单糖脱水缩合而成
【答案】B
【解析】
【分析】ATP分子的结构式可以简写成A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团， ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A P就脱离开来，形成游离的Pi,同时释放出大量的能量，ATP就转化成了ADP。
【详解】A、分析题意，GTP（鸟苷三磷酸） 的作用与ATP类似，推测其结构简式应为G-P～P～P，含有两个特殊化学键，A错误；
B、结合题意分析可知，发动蛋白具有 GTP酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白有序的排布到线粒体分裂面的外膜上，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，B正确；
C、结合题干信息“线粒体分裂依赖于细胞质基质中具有 GTP酶活性的发动蛋白”可知，一般情况下，发动蛋白在细胞质基质中等待激活，C错误；
D、分析题意可知，环线粒体的纤维状结构是由发动蛋白等组成的，蛋白质是由氨基酸经脱水缩合形成，D错误。
故选B。
7.（2024菏泽一模）细胞中生命活动绝大多数所需要的能量都是由ATP直接提供的，ATP是细胞的能量“货币”。研究发现，ATP还可以传导信号和作为神经递质发挥作用，其转运到细胞外的方式如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. ATP通过途径①转运到细胞外的过程不需要消耗能量，但要与通道蛋白结合
B. ATP通过途径②转运到细胞外时会发生载体蛋白构象的改变
C. 若ATP作为神经递质，需要经过途径③，既消耗能量也需要载体
D. ATP的能量主要贮存在腺苷和磷酸之间的特殊化学键中
【答案】B
【解析】
【分析】许多吸能反应与ATP水解反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。 ATP水解得到ADP和Pi，并释放出能量，直接为各项生命活动供能。
【详解】A、ATP经过途径①是不需要与通道蛋白结合的，属于协助扩散、不消耗能量，A错误；
B、ATP通过途径②转运到细胞外时需要与载体蛋白结合，会发生载体蛋白构象的改变，B正确；
C、若ATP作为神经递质，需要经过途径③胞吐的方式，该方式需要消耗能量但不需要载体，C错误；
D、ATP的能量主要贮存在相邻的磷酸基团之间的特殊化学键中，D错误。
故选B。
8.（2024实验中学一模）癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明，癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，下列叙述正确的是（ ）
A. 癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATP
B. ③过程会消耗少量的还原氢，④过程不一定都在生物膜上完成
C. 发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少，且过程③④可同时进行
D. 若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径，可选用图中①④为作用位点
【答案】B
【解析】
【分析】分析题图可知，①②过程是葡萄糖进入细胞后转化成五碳化合物以及氧化分解为丙酮酸的过程，③过程是癌细胞无氧呼吸过程（乳酸发酵类型），④过程是癌细胞的有氧呼吸过程（有氧呼吸第二、第三阶段）。
【详解】A、癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，A错误；
B、③过程为无氧呼吸第二阶段的反应，会消耗少量的氢；④过程是有氧呼吸第二、三阶段的反应，分别发生在线粒体基质和线粒体内膜上，B正确；
C、根据题意“癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异”可知，发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的多，且过程③和④可同时进行，C错误；
D、分析题图可知，①④是正常细胞所必须的，所以若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的①④不宜选为作用位点，D错误。
故选B。
9.（2025淄博滨州一模，不定项）真核生物的有氧呼吸依次经过糖酵解，TCA循环和氧化磷酸化三个阶段。IDH是TCA循环的关键酶，可催化生成α-KG及CO2。IDH基因突变可引起α-KG减少，进一步促进HIF-1α积聚并激活相关信号通路，引起下游VEGF基因等肿瘤相关基因高表达，共同促进肿瘤的发生与发展。正常细胞在细胞周期调控过程中可通过表达Skp2蛋白，降解IDH，使细胞的主要供能方式发生改变。下列说法正确的是（ ）
A. 真核生物中糖酵解和TCA循环均发生在线粒体基质中
B. 若在细胞中添加Skp2蛋白抑制剂，则VEGF基因的表达量会减少
C. 肿瘤细胞可通过增加Skp2基因的表达，使细胞供能方式由TCA循环向糖酵解转变
D. 无氧条件下，肿瘤细胞通过糖酵解过程将葡萄糖中的能量都转移到乳酸和ATP中
【答案】BC
【解析】
【分析】有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。所有生物的生存，都离不开细胞呼吸释放的能量。
【详解】A、真核生物细胞中糖酵解发生在细胞质中，A错误；
B、依题意，IDH基因突变会引起α-KG减少，进而促进HIF-1α积聚并激活相关信号通路，导致VEGF基因等肿瘤相关基因高表达。Skp2蛋白可以降解IDH，如果添加Skp2蛋白抑制剂，IDH的降解会减少，α-KG的生成可能会增加，从而减少HIF-1α的积聚，进而减少VEGF基因的表达，B正确；
C、依题意，正常细胞通过表达Skp2蛋白降解IDH，如果肿瘤细胞增加Skp2基因的表达，IDH的降解会增加，α-KG的生成会减少，进而促进HIF-1α的积聚，可能导致细胞供能方式由TCA循环向糖酵解转变，C正确；
D、糖酵解过程还产生热能，D错误。
故选BC。
10.（2025济南一模，不定项）糖酵解是指由葡萄糖或果糖转变为丙酮酸的一系列反应,磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶是该过程中的2个重要调节酶。使酶活性增加的分子称为正效应物，使酶活性降低的分子称为负效应物。相比无氧条件,有氧条件下 ATP、柠檬酸的浓度较高。下图是糖酵解的调节过程,下列说法正确的是
A.糖酵解过程在有氧条件下的速度会快于无氧条件
B.磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的正效应物完全相同
C.磷酸烯醇式丙酮酸形成丙酮酸的过程中会合成ATP
D.正效应物类药物有助于治疗或减缓组织细胞缺氧症状
答案：CD。
解析：
A项：由图可知，有氧条件下，ATP、柠檬酸是磷酸果糖激酶的负效应物，会使磷酸果糖激酶活性降低，进而使糖酵解过程减慢，由题干细心“相比无氧条件,有氧条件下 ATP、柠檬酸的浓度较高”可知：糖酵解过程在有氧条件下的速度会慢于无氧条件，A错误。
B项：磷酸果糖激酶的正效应物是K+、Mg+、ADP，丙酮酸激酶的正效应物是K+、Mg+、Pi，不完全相同，B错误。
C项：糖酵解过程中，磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶作用下形成丙酮酸，同时合成ATP，C正确。
D项：正效应物可使磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶活性增加，加快糖酵解过程，在组织细胞缺氧时能加快无氧呼吸产生 ATP，有助于治疗或减缓组织细胞缺氧症状，D正确。
11.（2025济宁一模，不定项） 将动物细胞的完整线粒体悬浮于含有丙酮酸、氧气和无机磷酸的溶液中，并适时加入等量的ADP、DNP和DCCD三种化合物，测得氧气浓度的变化如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. DCCD可能破坏线粒体内膜上的ATP合成酶
B. ADP和DNP都能促进细胞呼吸但促进效率不同
C. 加入DNP后，线粒体内膜上散失的热能将增加
D. 化合物DCCD与DNP对细胞呼吸影响机理相同
【答案】ABC
【解析】
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、从图中可以看出，加入DCCD后，氧气浓度不再改变，说明呼吸作用停止。由于线粒体内膜是进行有氧呼吸第三阶段产生大量ATP的场所，而ATP的合成需要ATP合成酶的参与，DCCD抑制呼吸作用，很可能是破坏了线粒体内膜上的ATP合成酶，从而影响了ATP的合成和呼吸作用的进行，A正确；
B、加入ADP后，氧气浓度下降速率加快，说明ADP能促进细胞呼吸；加入DNP后，氧气浓度下降速率也加快，从图中可以明显看出，加入DNP后氧气浓度下降的斜率与加入ADP后不同，说明二者促进细胞呼吸的效率不同，B正确；
C、加入DNP后，氧气浓度下降速率加快，细胞呼吸增强，释放的能量增多，其中一部分能量以热能形式散失，所以线粒体内膜上散失的热能将增加，C正确；
D、由A、B选项分析可知，DCCD可能破坏线粒体内膜上的ATP合成酶从而抑制呼吸作用；而DNP是促进细胞呼吸，二者对细胞呼吸的影响机理是不同的，D错误。
故选ABC。
12.（2025青岛一模，不定项）Brooks提出了关于细胞内乳酸穿梭模型，如下图所示。当细胞处于高浓度乳酸环境时，丙酮酸还原为乳酸的过程受到抑制。下列说法错误的是（ ）
A. 图中“？”代表的物质是二氧化碳和水
B. 剧烈运动时，细胞内NAD+/NADH的比值降低
C. 丙酮酸都是在细胞质基质内产生，丙酮酸转化成乳酸需要消耗能量
D. 乳酸除上述去向外，还可运输到肝脏细胞转化成葡萄糖再被利用
【答案】AC
【解析】
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP；第三阶段是氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP。
【详解】A、图中“？”代表的物质是有氧呼吸第二阶段的产物，为二氧化碳和还原氢，即图中“？”代表的物质是还原氢和二氧化碳， A错误；
B、剧烈运动时，机体所需要的能量需要无氧呼吸提供，无氧呼吸的产物是乳酸，当细胞处于高浓度乳酸环境时，丙酮酸还原为乳酸的过程受到抑制，导致NADH增加，因此，细胞中NAD+/NADH的值降低，B正确；
C、结合图示可知，丙酮酸可在细胞质基质内产生，还可在线粒体膜间隙中产生，C错误；
D、乳酸除上述去向外，还可运输到肝脏细胞转化成葡萄糖再被利用，满足机体对能量的需求，D正确。
故选AC。
13.（2025济南协作校联考，不定项）肿瘤中常有两种癌细胞，一种以糖酵解为主要产能方式（A型），另一种以线粒体氧化为主要产能方式（B型）。研究发现，多种癌细胞高表达MCT1、MCT4载体，连接两种癌细胞，形成协同代谢，促进肿瘤的发生与发展，相关机理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 理论上A型癌细胞摄取葡萄糖的速率高于B型
B. 抑制癌细胞中MCT1和MCT4的功能可能抑制肿瘤的生长
C. 在有氧气参与下，癌细胞线粒体中葡萄糖可被氧化分解形成水和CO2
D. MCT1、MCT4参与癌细胞间能量物质
【答案】ABD
【解析】
【分析】1、无氧呼吸的二阶段：第一阶段：和有氧呼吸第一阶段相同。第二阶段：在细胞质基质中丙酮酸重新生成乳酸，一般植物细胞内生成酒精和二氧化碳；
2、细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变，其中原癌基因负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的过程，抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
【详解】A、A型癌细胞只通过糖酵解释放少量能量，B型癌细胞能进行TCA循环产生更多能量，为了维持正常的生命活动，理论上A型癌细胞摄取葡萄糖的速率高于B型，A正确；
B、抑制癌细胞中MCT1和MCT4的功能，A型癌细胞乳酸排出受阻，可对A型细胞造成毒害，B型癌细胞的代谢也受到影响，从而可抑制肿瘤生长，B正确；
C、葡萄糖先在细胞质基质中进行分解，形成丙酮酸后才能进入线粒体进一步被氧化分解，C错误；
D、癌细胞代谢旺盛，需要大量的能量，MCT1、MCT4参与癌细胞间能量物质的分配，以适应快速增殖对能量的需要，D正确。
故选ABD。
14.（2024青岛一模，不定项）动物体内棕色脂肪细胞含有大量线粒体。研究发现细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关，Ca2+参与调控线粒体基质内的代谢过程，H+可以通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输，相关机理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. Ca2+进入内质网消耗的ATP来自于细胞呼吸
B. Ca2+在线粒体中参与调控有氧呼吸第二阶段的反应
C. H+顺浓度梯度通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输
D. 线粒体双层膜结构上均存在F0-F1和UCP2蛋白
【答案】ABC
【解析】
【分析】由题图可知，脂肪的合成过程：钙离子进入内质网，由内质网进入线粒体，在线粒体内，丙酮酸形成柠檬酸，柠檬酸从线粒体进入细胞质基质，在细胞中基质中形成脂肪。
【详解】A、由图可知，Ca2＋进入内质网腔的方式需要转运蛋白的协助，还需要ATP提供能量，是主动运输方式，该过程所需的ATP来自细胞呼吸，A正确；
B、由于有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中，因此Ca2＋在线粒体基质发挥作用，B正确；
C、据图可知，H+通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输，且该过程伴随ATP的生成，说明是顺浓度梯度进行的，C正确；
D、据图可知，H+可以通过F0-F1和UCP2蛋白进行跨膜运输并生成ATP，线粒体内膜能够进行有氧呼吸第三阶段生成ATP，故F0-F1和UCP2蛋白存在于线粒体内膜上，D错误。
故选ABC。
15.（2024日照一模，不定项）真核细胞有氧呼吸的主要阶段是在线粒体内进行的，其部分过程如图1所示。解偶剂能增大线粒体内膜对H+的通透性，消除H+梯度，因而抑制ATP生成，如图2所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 图1中线粒体基质与细胞质基质间的H'浓度差驱动ATP合成
B. H+通过解偶联剂进入线粒体基质的跨膜运输方式是主
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