2025秋高考生物复习必修1分子与细胞第三单元第2讲细胞的能量“货币”ATP细胞呼吸的原理和应用课件(共87张PPT)

(共87张PPT)
第2讲　细胞的能量“货币”ATP　细胞呼吸的原理和应用
课标考情——知考向 核心素养——提考能
1.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量 生命观念 通过对ATP的结构和功能、细胞呼吸类型和过程的学习，建立生命的物质与能量观和普遍联系的观点
科学思维 通过分析ATP的合成、利用过程及对细胞呼吸方式的判断，培养对问题进行推理，并做出合理判断的能力
科学探究 通过“探究酵母菌细胞呼吸方式”的实验，培养对生物学问题进行初步探究的能力
社会责任 通过分析细胞呼吸在生产、生活中的应用实例，关注科技发展
［自主学习］
ATP的结构、功能和利用
C、H、O、N、P
腺苷
磷酸基团
特殊的化学键
光合作用、细胞呼吸
细胞质基质、线粒体、叶绿体
ADP+Pi+能量 ATP
［自主检测］
　（1）如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP相当于现金，这种比喻有道理的原因是什么？
________________________________________________________________
　 。
（2）植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，说明了什么？
　 。
糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用，这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用
生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源
　细胞呼吸
能量
是否有氧参与
有氧呼吸
无氧呼吸
2.有氧呼吸
（1）过程图解：
（2）总化学反应简式：　　　　　　　　　。
细胞质基质
C6H12O6 2丙酮酸+4［H］
少量能量
线粒体基质
2丙酮酸+6H2O CO2+20［H］
少量能量
线粒体内膜
24［H］+6O2 12H2O
大量能量
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
3.无氧呼吸
细胞质基质
乳酸　
酒精+CO2
［自主检测］
1.深挖教材。
（1）细胞呼吸中的［H］实际上是氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成
　 。
（2）有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧气分别在哪些阶段利用？产物中的二氧化碳和水分别在哪些阶段形成？
　 。
还原型辅酶Ⅰ（NADH）
有氧呼吸反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段利用；产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成
　
　
2.热图导析：影响细胞呼吸的因素常见曲线模型。
　（1）图1中各点表示的生物学意义：
Q点：不消耗O2，产生CO2 只进行　　 　　；
P点：O2吸收量=CO2释放总量 只进行　　　 　；
无氧呼吸　
有氧呼吸　
QP段（不包含Q、P点）：CO2释放总量　　　（填“大于”“小于”或“等于”）O2吸收量 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；
R点：CO2释放总量最少 组织细胞呼吸作用　　　　。
（2）图2中，温度对细胞呼吸的影响是通过影响　　　　　　 　　 　实现的，因此在贮藏种子、水果、蔬菜时应选取　　　　 （填“高温”“零上低温”或“零下低温”）。
（3）从图3可看出，细胞呼吸速率与
　　　　有关，在储存作物种子时应
将种子风干，以减弱　　　　，
减少　　　　的消耗。
大于
最弱
与细胞呼吸有关酶的活性
零上低温　
含水量
细胞呼吸
有机物
［深度讲解］
1.ATP分子的结构
ATP的结构和功能
2.ATP和ADP的相互转化
3.细胞内ATP合成与水解的生理过程及场所
分析ATP的结构和特点
（1）图示a处应为“—H”还是“—OH”？
（2）图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？
（3）图示框e的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？
【答案】（1）提示：图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为核糖。
（2）提示：不相同。图示b为普通磷酸键，c、d为特殊的化学键，其中d处的键最易断裂和重建。
（3）提示：图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。
［考向预测］
（一）ATP的结构与功能（素养目标：生命观念）
1.如图为ATP的结构示意图，下列相关叙述中，正确的是（　　）
A.图中①是构成DNA和RNA的五碳糖
B.图中②指特殊的化学键，在ATP分子中共有3个
C.图中③是mRNA与质粒共有的碱基之一
D.图中④是构成DNA的基本组成单位之一
C
【解析】图中①是核糖，是构成RNA的五碳糖，A错误；特殊的化学键在ATP分子中有两个，B错误；图中③是腺嘌呤，是mRNA与质粒（DNA）共有的碱基之一，C正确；图中④表示腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，D错误。
（二）ATP与ADP的相互转化（素养目标：生命观念）
2.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，如图表示“ATP-ADP循环”示意图，其中①和②表示过程。下列叙述错误的是（　　）
A.①过程的能量可以来自化学能与光能
B.②过程有水消耗
C.植物细胞在黑暗条件下，过程①只发生在线粒体中
D.②过程释放的能量，可用于氨基酸合成蛋白质
C
【解析】①过程为ATP的合成，其所需的能量可以来自化学能与光能，A正确；②过程为ATP的水解，需要水参与反应，B正确；植物细胞在黑暗条件下，不能利用光能进行光合作用合成ATP，但可以通过呼吸作用合成ATP，所以过程①可发生在细胞质基质和线粒体中，C错误；②过程ATP水解释放的能量，可用于物质的合成，如氨基酸合成蛋白质，D正确。
［深度讲解］
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
细胞呼吸的过程
（1）有氧呼吸过程中氧元素的来源和去路。
（2）细胞呼吸中［H］和ATP的来源和去路。
项目 来源 去路
［H］ 有氧呼吸：C6H12O6和H2O
无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：与O2结合生成水
无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP 有氧呼吸：三个阶段都产生
无氧呼吸：只在第一阶段产生 用于各项生命活动
（3）能量代谢。
①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。
②细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，小部分转移到ATP中。
（4）有氧呼吸与无氧呼吸的比较。
2.不同生物的无氧呼吸产物
［考向预测］
（一）考查细胞呼吸的场所和过程（素养目标：生命观念）
1.（2024年广东揭阳期末）随着对乳酸研究的不断深入，乳酸在代谢中的积极意义不断被揭示。下图是真核细胞内与乳酸有关的代谢示意图（序号表示场所，LDH表示乳酸脱氢酶）。下列相关叙述正确的是（　　）
A.①②分别表示细胞质基质和线粒体外膜
B.据图可确定乳酸跨膜运输的方式是主动运输
C.细胞内O2充足时丙酮酸也可能转化为乳酸
D.图中的NADH在线粒体基质与O2结合生成水
C
【解析】葡萄糖分解成丙酮酸，并进一步转化为乳酸发生在细胞质基质，①表示细胞质基质，丙酮酸转化成二氧化碳和水发生在线粒体基质和线粒体内膜，②表示线粒体基质和线粒体内膜，A错误；由图中的②可知，乳酸通过单羧酸转运蛋白进入线粒体，并没有消耗能量，推测其运输方式为协助扩散，B错误；细胞内O2充足时丙酮酸也可能转化为乳酸，乳酸再进入线粒体转化为二氧化碳和水，C正确；NADH在线粒体内膜与O2结合形成H2O、NAD+，D错误。
（二）考查细胞呼吸的有关计算（素养目标：科学思维）
2.（2024年重庆荣昌阶段练习）图1表示某水稻种子萌发的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和 CO2的释放量随环境中 O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY=YZ；图2是水稻种子萌发的RQ值（CO2产生量与 O2 消耗量的比值）变化。下列有关叙述正确的是（　　）
A
A.图1中 O2浓度为a时，水稻种子有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
B.图1中P点与图2中b点时水稻种子有氧呼吸消耗葡萄糖量相等
C.图2中c点以后，水稻种子有氧呼吸速率不再继续增加
D.相同O2浓度下，花生种子的RQ值大于水稻种子
【解析】图1中 O2浓度为a时，XY=YZ；设XY=YZ=m，即有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2都为m，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应方程式可计算出有氧呼吸消耗的葡萄糖是m/6，无氧呼吸消耗的葡萄糖是m/2，即无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，而1 mol葡萄糖有氧呼吸能产生2 870 kJ能量，形成32 mol ATP，而1 mol葡萄糖无氧呼吸能产生196.65 kJ能量，形成2 mol ATP，可见图1中 O2浓度为a时，水稻种子有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多，A正确；图1中P点水稻种子只进行有氧呼吸，图2中b点水稻种子还存在无氧呼吸，所以图1中P点的有氧呼吸强度大于图2中b点的有氧呼吸强度，B错误；图2中c点对应图1的P点，由此可知，O2浓度大于c点后水稻种子的有氧呼吸仍会在一定范围内增强，C错误；水稻种子中富含淀粉，而花生种子富含脂肪，等质量的脂肪比糖类的含氢量高、含氧量低，细胞呼吸消耗氧气多，
1.三种依据判断细胞呼吸的类型
2.有氧呼吸和无氧呼吸（产生酒精）的有关计算
（1）消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数。
无氧呼吸∶有氧呼吸=1∶3
（2）消耗等量的葡萄糖时需要的氧气和产生的CO2摩尔数。
有氧呼吸需要的氧气∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和=3∶4
（3）产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数。
无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1
［深度讲解］
1.内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量）
（1）不同种类的植物细胞呼吸速率不同。
（2）同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。
（3）同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。
影响呼吸速率的因素及实践应用
2.影响呼吸速率的外界因素及机理
因素 影响机理 曲线模型 实践应用
温度 影响呼吸酶的活性：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受到抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸受到抑制 ①低温下储存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量
O2
浓度 O2作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质（在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸） 适当降低O2浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间
CO2
浓度 增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效果 在蔬菜和水果的保鲜中，适当增加CO2的浓度，可提高保鲜效果
含水
量 在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱 将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间
3.植物组织细胞呼吸的曲线解读
［考向预测］
（一）考查影响细胞呼吸的因素（素养目标：科学思维）
1.（2025年江西阶段练习）科研人员为探究温度、O2浓度对采收后苹果贮存的影响，进行了相关实验，结果如下图所示。下列叙述正确的是（　　）
A.据图分析，苹果贮存的适宜条件是低温和无氧
B.5%O2浓度条件下，苹果细胞产生CO2的场所
为细胞质基质
C.20%~30%O2浓度范围内，影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度
D.在O2充足的条件下，O2参与反应的场所是细胞质基质和线粒体内膜
C
【解析】据图分析，苹果贮存的适宜条件是低温和低氧条件，A错误；5%O2浓度条件下，苹果细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，产生CO2的场所为细胞质基质和线粒体基质，B错误；20%~30%O2浓度范围内，不同温度条件下CO2的相对生成量达到相对稳定且各不相同，此时影响CO2相对生成量的环境因素主要是温度，C正确；在O2充足的条件下，苹果细胞进行有氧呼吸，O2参与反应的场所是线粒体内膜，D错误。
（二）考查细胞呼吸原理的应用（素养目标：社会责任）
2.（2024年河南阶段练习）细胞呼吸原理在生产和生活中被广泛应用。下列相关叙述正确的是（　　）
A.包扎伤口选用透气的敷料，目的是促进伤口附近细胞的有氧呼吸
B.将玉米种子置于高氧环境中，可减少种子有机物消耗，延长储藏时间
C.油料作物种子在播种时宜浅播，原因是种子萌发时进行呼吸作用需要大量O2
D.制作面包时，向面包胚中加乳酸菌后密封，乳酸菌产生的CO2可使面包变松软
C
【解析】包扎伤口选用透气的敷料，增加通气量，目的是抑制厌氧菌的无氧呼吸，使其不能大量繁殖，A错误；种子一般要在低温、干燥和低氧的环境中储藏，目的是降低种子的呼吸作用，减少种子有机物的消耗，延长种子储藏时间，B错误；油料种子脂肪含量高，脂肪中氢元素所占比例高，萌发时需要大量O2，因此宜浅播，C正确；制作面包时加入酵母菌，酵母菌细胞呼吸产生的CO2使面包松软且多孔，D错误。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
（2）细胞呼吸产物的检测。
2.实验步骤
（1）配制酵母菌培养液（酵母菌+葡萄糖溶液）。
（2）检测CO2产生多少的装置如图所示。
（3）检测酒精的产生：从A、B中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
3.实验现象
4.实验结论
（1）酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
（2）在有氧条件下产生CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精，还产生少量CO2。
条件 澄清石灰水的变化/出现变化的快慢 重铬酸钾的浓硫酸溶液
甲组（有氧） 变混浊程度高/快 无变化
乙组（无氧） 变混浊程度低/慢 出现灰绿色
［方法透析］
“实验法”判断生物呼吸类型
（1）装置。
（2）实验原理。
（3）结果分析与判断。
（4）物理误差的校正。
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，
设置如图所示的丙装置（除将装置中生物材料
换为灭活的等量同种生物材料外，其余均与乙装置相同）。
注：（1）若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
（2）为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌生物材料进行消毒处理。
（3）如果生物材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。
装置丙
［诊断小练］
教材实验的原理和方法
　（2024年河北沧州阶段练习）某兴趣小组利用富含葡萄糖的培养液培养酵母菌，并利用以下两套装置探究酵母菌的呼吸方式。下列叙述正确的是
（　　）
A.培养开始时向甲瓶中加入酸性重铬酸钾以便检测乙醇的生成情况
B.仅根据装置一中乙瓶溴麝香草酚蓝溶液是否变为黄色无法判断酵母菌的呼吸方式
C.装置二有色液滴不再移动，说明培养液中的酵母菌已经死亡
D.若装置二有色液滴左移，说明酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸
B
【解析】由于葡萄糖也可与酸性重铬酸钾发生颜色反应，故应在充分反应后（葡萄糖消耗完），取适量酵母菌培养液的滤液，加入酸性重铬酸钾以便检测乙醇生成，A错误；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，均会使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，所以仅根据装置一中乙瓶溴麝香草酚蓝溶液是否变为黄色无法判断酵母菌的呼吸方式，B正确；葡萄糖的分解发生在细胞质基质，液滴不再移动可能是酵母菌已经死亡或者培养液中葡萄糖消耗完全，C错误；若酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸，则图中有色液滴将右移，D错误。
1.（2024年广东卷）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（　　）
A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸
B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下，WT 比△sqr的生长速度快
D.无氧条件下，WT 比△sqr产生更多的ATP
D
【解析】有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体中，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快，C正确；无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错误。
2.（2024年安徽卷）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1（PFK1）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
D
【解析】细胞呼吸第一阶段葡萄糖最终分解为丙酮酸，需要一系列酶促反应即需要多种酶参与，而磷酸果糖激酶1（PFK1）是其中的一个关键酶，因此PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸，A错误；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，说明PFK1与ATP结合后，酶的空间结构发生改变但还具有活性，B错误；ATP/AMP浓度比变化，最终保证细胞中能量的供求平衡，说明其调节属于负反馈调节，C错误；运动时肌细胞消耗ATP增多，细胞中 ATP减少，ADP和AMP会增多，从而使AMP与PFK1结合增多，细胞呼吸速率加快，细胞中 ATP含量增多，从而维持能量供应，D正确。
3.（2023年全国卷）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
C
【解析】植物进行有氧呼吸或无氧呼吸产生酒精时都有CO2释放，图示在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，分析题意可知，植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境，据此推知在时间a之前，植物只进行无氧呼吸产生乳酸，A正确；a阶段无CO2产生，b阶段CO2释放较多，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，是植物通过呼吸途径改变来适应缺氧环境的体现，B正确；无论是产生酒精还是产生乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP和产生乳酸时相同，C错误；酒精跨膜运输方式是自由扩散，该过程不需要消耗ATP，D正确。
4.（2024年贵州卷）农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。
回答下列问题。
（1）正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要
是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢
特点有__________________________________________________________　　　　　　　　
　　　　；参与有氧呼吸的酶是　　　　（填“甲”或“乙”）。
需要氧气参与（或有机物被彻底氧化分解；释放大量能量，生成
大量ATP等）　
乙
（2）在水淹0~3 d阶段，影响呼吸作用强度的
主要环境因素是　　　　；水淹第3 d时，经检测，
作物根的CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收
量为0.2 μmol·g-1·min-1，若不考虑乳酸发酵，无氧
呼吸强度是有氧呼吸强度的　　　　倍。
（3）若水淹3 d后排水，作物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是___________________________________________________
________________________________________________________________
　 （答出2点即可）。
O2的含量
　3
无氧呼吸积累的酒精较少，对细胞毒害较小；0~3 d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动；催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失
【解析】（1）正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，有氧呼吸是在氧气充足的情况下，将葡萄糖彻底氧化分解，将能量释放出来。随着水淹天数的增加，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有关的酶。（2）在水淹0~3 d阶段，随着水淹天数的增加，氧气含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释放量为0.4 μmol·g-1·min-1，O2吸收量为0.2 μmol·g-1·min-1，有氧呼吸需要消耗氧气，葡萄糖的消耗量、氧气消耗量和CO2释放量为1∶6∶6，无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量为1∶2，有氧呼吸和无氧呼吸均产生0.2 μmol·g-1·min-1 CO2，所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。（3）若水淹3 d后排水，作物长势可在一定程度上得到恢
复，一方面是排水后氧气含量上升，有氧呼吸增强，产生的能量增多；另一方面，由图可知，第4天无氧呼吸有关的酶活性显著降低，可能是第4天无氧呼吸产生的酒精毒害作用达到了一定程度，之后就很难恢复，所以要在水淹3天后排水。
A组　基础巩固练
1.（2024年广东梅州阶段练习）金矿杆菌发现于一座金矿地下2.8 km充满水的裂沟中，裂沟处没有光线和氧气，水温高达60 ℃。这种细菌能够从放射性铀中获取能量，其体内的碳元素来自可溶解性二氧化碳，氮元素来自周围的岩石物质。下列关于金矿杆菌的叙述，正确的是（　　）
A.金矿杆菌的细胞壁是该系统的边界
B.金矿杆菌从岩石吸收的氮可用来合成核糖核酸、ATP等化合物
C.金矿杆菌是厌氧细菌，生命活动所需要能量均由无氧呼吸提供
D.与常温中生活的细菌相比，其DNA中腺嘌呤比例高于鸟嘌呤
（本讲对应学生用书P336~338）
B
【解析】金矿杆菌是原核生物，细胞膜是该系统的边界，A错误；核糖核酸、ATP的组成元素有C、H、O、N、P，金矿杆菌从岩石吸收的氮可用来合成核糖核酸、ATP等化合物，B正确；金矿杆菌生活环境无氧，应进行无氧呼吸，但由题干这种细菌能够从放射性铀中获取能量，故金矿杆菌所需要能量由无氧呼吸和铀提供，C错误；金矿杆菌生活在水温高达60 ℃的环境，与常温中生活的细菌相比，其DNA结构更加稳定，DNA的氢键越多越稳定，G和C配对形成3个氢键，A和T配对只含有2个氢键，因此该生物DNA分子中腺嘌呤比例低于鸟嘌呤，D错误。
2.如图是ATP和ADP相互转化的过程，下列叙述不正确的是（　　）
A.图中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量
B.反应式中，物质可逆，能量不可逆
C.ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同
D.ATP中的能量较活跃，易于释放
C
3.（2024年广东茂名二模）动物体内部分酶的活性受磷酸化的影响，进而影响细胞代谢（如图），相关叙述错误的是（　　）
A.ATP水解释放的磷酸基团使酶1磷酸化
B.肝细胞和肌肉细胞中均有酶1、酶2、
酶3分布
C.胰高血糖素作用于靶细胞，使磷酸化酶
激酶的活性增强
D.磷酸化会改变酶的空间结构并改变其活性，利于细胞代谢
B
【解析】细胞呼吸可以产生ATP，ATP水解产生ADP的同时也会产生磷酸，为酶1的磷酸化提供磷酸基团，A正确；肌肉细胞不能水解糖原，没有酶1，B错误；胰高血糖素作用于靶细胞，使磷酸化酶激酶的活性增强，从而促进糖原水解，进而升高血糖，C正确；磷酸化会改变酶的空间结构并改变其活性，有利于细胞代谢，D正确。
4.（2024年广东广州二模）酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如下图所示。下列叙述正确的是（　　）
A.0~6 h内，容器中O2剩余量不断减少，
有氧呼吸速率先加快后减慢
B.6~8 h内，容器中O2的消耗量大于CO2
的产生量
C.8~10 h内，酵母菌细胞呼吸释放的能量主要储存在ATP中
D.6~10 h内，用溴麝香草酚蓝溶液可检测到酵母菌无氧呼吸产生的酒精
A
【解析】由图可知，0~6 h内，酵母菌有氧呼吸速率先上升后下降，因有氧呼吸消耗氧气，密闭容器内氧气剩余量不断减少，A正确；6~8 h内，酵母菌进行有氧呼吸消耗的氧气与产生的二氧化碳相同，同时进行不消耗氧气，产生酒精与二氧化碳的无氧呼吸，因此在此期间，容器中的氧气的消耗量小于二氧化碳的产生量，B错误；8~10 h内，酵母菌只进行无氧呼吸，产物为酒精和二氧化碳，葡萄糖中的大部分能量转移至酒精中，少部分释放出来，其中大部分以热能的形式散失，少部分转化为ATP中活跃的化学能，C错误；溴麝香草酚蓝溶液用于检测二氧化碳，不能用于检测酒精，用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，D错误。
B组　能力提升练
5.（2024年广东揭阳期末）随着对乳酸研究的不断深入，乳酸在代谢中的积极意义不断被揭示。下图是真核细胞内与乳酸有关的代谢示意图（数字表示场所，LDH表示乳酸脱氢酶）。下列相关叙述正确的是（　　）
A.①②分别表示细胞质基质和线粒体外膜
B.据图可确定乳酸跨膜运输的方式是主动运输
C.细胞内O2充足时丙酮酸也可能转化为乳酸
D.图中的NADH在线粒体基质与O2结合生成水
C
【解析】葡萄糖分解成丙酮酸，并进一步转化为乳酸发生在①细胞质基质，丙酮酸转化成二氧化碳和水发生在②线粒体基质和线粒体内膜，A错误；由图中的②可知，乳酸通过单羧酸转运蛋白进入线粒体，并没有消耗能量，推测其运输方式为协助扩散，B错误；分析图可知：细胞内O2充足时也可能丙酮酸转化为乳酸，乳酸再进入线粒体转化为二氧化碳和水，C正确；NADH在线粒体内膜与O2结合形成H2O、NAD+，D错误。
6.将酵母菌破碎后离心获得的细胞质基质和线粒体，通入18O2进行实验（见下表）。下列关于该实验的叙述，错误的是（　　）
试
管 加入的
细胞成分 加入的
反应物 各试管变化情况 加入荧光
素和荧光素酶　　
1 细胞质基质+线粒体 14C标记的葡萄糖 较强荧光
2 细胞质基质 14C标记的葡萄糖 葡萄糖的量减少，有14C标记的丙酮酸、［H］生成 较弱荧光
3 线粒体悬液 14C标记的葡萄糖 葡萄糖的量不变 没有荧光
4 线粒体悬液 14C标记的丙酮酸 较强荧光
A.葡萄糖被氧化分解离不开细胞质基质和线粒体
B.葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸和［H］，释放少量能量
C.葡萄糖不能直接在线粒体内分解
D.丙酮酸进入线粒体后，生成水和CO2，释放大量能量
A
【解析】葡萄糖在无氧条件下氧化分解场所在细胞质基质，不需要线粒体，A错误；葡萄糖在细胞质基质中进行呼吸作用第一阶段的反应，被分解为丙酮酸和［H］，释放少量能量，B正确；葡萄糖不能在线粒体中直接分解，需要在细胞质基质中被分解为丙酮酸再进入线粒体被彻底氧化分解，C正确；丙酮酸进入线粒体，经过有氧呼吸第二和第三阶段的反应，被彻底分解为水和CO2，释放大量能量，D正确。
7.（2025年四川成都期末）某科研人员将绿色番茄果实置于密闭容器内，在t1、t2、t3三种不同温度条件下测定其呼吸速率，结果如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A.呼吸速率可用番茄果实中有机物的减少速率来表示
B.不同温度下呼吸速率不同的主要原因是酶活性不同
C.t1温度条件下呼吸速率的变化与容器内O2浓度有关
D.据图分析可以判断三个温度的大小关系为t3>t2>t1
D
【解析】呼吸速率可以用反应物的消耗速率和产物的生成速率表示，A正确；酶有最适温度，温度过高、过低都会影响酶活性，不同温度下呼吸速率不同的主要原因是酶活性不同，B正确；细胞呼吸消耗氧气，释放二氧化碳，开始以有氧呼吸为主，之后随着O2的浓度降低，无氧呼吸占主要地位，C正确；通过图示，不能确定t1、t2、t3的大小关系，因为酶作用有最适温度，低于最适温度时，随着温度的升高，酶促反应速率降低，高于最适温度时，随着温度的升高，酶促反应速率降低，通过图示信息无法判断t1、t2、t3温度是高于还是低于最适温度，D错误。
8.大赛前足球队运动员经常会到高原地区进行集训，下图是运动员剧烈运动时肌肉细胞能量代谢曲线，其中曲线B、C是有氧或者无氧呼吸提供能量情况。以下说法错误的是（　　）
A.肌肉收缩最初的能量主要来自存量ATP
B.B曲线代表的呼吸类型是无氧呼吸
C.适度高原训练的目的是适应高原缺氧的
环境，提高比赛时剧烈运动状态下无氧呼吸的效率
D.B、C曲线代表的呼吸类型可以通过是否产生CO2来区分
C
【解析】肌肉收缩最初的能量主要来自存量ATP的直接水解，此时ATP含量急剧下降，A正确；曲线B是在较短时间内提供能量，但随着运动时间的延长无法持续提供能量，为无氧呼吸，B正确；适度进行高原训练可以提高血液中红细胞的含量，从而提高血液的运氧能力，使机体的有氧呼吸功能增加，有助于提高运动员的运动能力，C错误；曲线B是无氧呼吸，产物为乳酸，曲线C为有氧呼吸，产物是CO2和水，因此通过检测是否产生CO2可区分曲线B、C的呼吸类型，D正确。
9.（2024年安徽池州二模）图1、图2分别表示油菜、小麦种子萌发过程中CO2释放量和O2吸收量的变化趋势。下列叙述正确的是（　　）
A.图1作物种子在萌发时间为36 h时，只进行有氧呼吸
B.图1作物种子在萌发12~30 h之间，细胞呼吸产物只有CO2和水
C.图2中P浓度最适合储存该种子，因为此条件下无氧呼吸强度最低
D.图2中种子消耗的有机物为糖类，Q浓度下该种子只进行有氧呼吸
D
【解析】油菜种子富含脂肪，萌发时还会消耗脂肪，若只进行有氧呼吸，则二氧化碳释放量大于氧气吸收量，A错误；油菜种子在12~30 h之间，进行了无氧呼吸，还会产生酒精，B错误；图2中P浓度最适合储存该种子，Q浓度下无氧呼吸强度最低，C错误；小麦种子呼吸底物为糖类，氧气吸收量与二氧化碳释放量相等时，只进行有氧呼吸，D正确。
10.高原鼠兔对高原低氧环境有很强的适应性。高原鼠兔细胞中部分糖代谢途径如图所示，正常情况下，骨骼肌和肝细胞中相关指标及数据如表所示。下列有关说法正确的是（　　）
项目 LDH相对
表达量 PC相对
表达量 乳酸含量/
（mmol·L-1）
骨骼肌细胞 0.64 0 0.90
肝细胞 0.87 0.75 1.45
B
A.低氧环境中高原鼠兔的成熟红细胞吸收葡萄糖消耗无氧呼吸产生的ATP
B.肝细胞LDH相对表达量增加有助于乳酸转化为葡萄糖和糖原
C.高原鼠兔骨骼肌消耗的能量来自丙酮酸生成乳酸的过程
D.若高原鼠兔血清中PC含量异常增高，可能是骨骼肌细胞受损导致的
【解析】高原鼠兔成熟红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，不消耗能量，A错误；乳酸脱氢酶（LDH）催化乳酸氧化为丙酮酸，进而转化为葡萄糖和糖原，LDH的表达量多，加速了催化乳酸转化成葡萄糖和糖原的过程，B正确；在无氧呼吸第二阶段，丙酮酸生成乳酸的过程中，不产生能量，所以高原鼠兔骨骼肌消耗的能量不可能来自丙酮酸生成乳酸的过程，C错误；PC的作用是对丙酮酸进行转化，使转化后产物来参与呼吸作用过程，其中高原鼠兔肝细胞的LDH表达量和乳酸含量，都要高于骨骼肌细胞中，并且骨骼肌细胞中不存在PC表达，由此可以推测肝细胞受损后，致使PC大量地表达，从而对乳酸进行大量转化，D错误。
C组　压轴培优练
11.（2025年广东开学考试）城市高楼林立，屋顶花园能有效增加绿地覆盖率，逐渐成为净化空气，降低室温的一项重要举措，为提高屋顶植物的生态效益，有人做了相关实验，并绘出了有关图像。请据图分析回答下列问题：
（1）夏季中午，屋顶植物的光合强度与呼吸强度之间的关系可用甲图中的　（填字母）表示，此时细胞内产生CO2的具体场所是　　　　　　　。若长期处于甲图中　　　　（填字母）所示状态，则植物无法正常生长。
D
线粒体基质
A、B、C
（2）图乙是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度。实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的水滴在位置X。10分钟后，针筒的容量需要调至0.6 mL的读数，才能使水滴仍维持在位置X。据此实验回答下列问题：
①以氧气的释放量代表光合作用速率，图示条件
下，光合作用速率是 　　　mL/h。
②用这一方法测得的光合作用速率，要比实际的光
合作用速率低，原因是　　　　　　　　　　 　 　　　。
③有同学认为该实验缺少对照组导致实验结果误差较大，请简述如何设置对照组：　　　　　　　　 　　　　　　　　　。
2.4
植物同时进行呼吸作用，消耗氧气　
除去原装置中的植物，其他条件均不变
（3）某研究小组欲使用该装置测定某屋顶植物在不同氧气条件下时的细胞呼吸速率，需要将装置中的碳酸氢钠溶液换成______________________
　 　　 　，同时应将该装置置于 　　　环境中，图丙为测得在氧浓度为a、b、c、d时，CO2
释放量和O2吸收量的关系图，若细胞呼吸的底
物是葡萄糖，则在氧浓度为b时，无氧呼吸消耗
的葡萄糖量是有氧呼吸消耗葡萄糖量的 　　　　倍，
该无氧呼吸的反应式为　　　　　　　　　 　　　　　。
NaOH（或KOH、其他可吸收二氧化碳的碱性溶液）
黑暗
5
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
【解析】（1）夏季光合强度大于呼吸强度，从外界吸收二氧化碳，用甲图中的D 表示。此时的细胞进行有氧呼吸，产生二氧化碳的场所是线粒体基质。植物要能正常生长，光合作用强度必须大于呼吸作用强度，图中A的呼吸作用强度大于光合作用强度，B只进行呼吸作用，C的呼吸作用强度等于光合作用强度，长期处于A、B、C三种状态下，植物均无法正常生长。（2）图中测定的是植物的表观光合速率，10分钟的氧气释放量是0.6-0.2=0.4，每小时的氧气释放速率是0.4×6=2.4。用这一方法测得的表观光合速率+呼吸速率=实际光合速率，所以这一方法测得的光合作用速率，要比实际的光合作用速率低，因为植物同时进行呼吸作用，消耗氧气。该实验需要排除物理因素的干扰，所以需要设置一组对照：除去原装置中的植
物，其他条件均不变。（3）若要测定呼吸速率，需要在装置中加入吸收二氧化碳的氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液，装置置于黑暗条件下，排除光合作用对实验的干扰。有氧呼吸中分解1分子的葡萄糖，需要消耗6分子的氧气，同时产生6分子的二氧化碳，消耗的氧气和产生的二氧化碳相等，等于3，据此计算，消耗的葡萄糖是0.5，无氧呼吸产生的二氧化碳=8-3=5，无氧呼吸过程中产生的二氧化碳是葡萄糖的2倍，所以消耗的葡萄糖是2.5，即无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍。无氧呼吸的反应式是C6H12O6
2C2H5OH+2CO2+少量能量。