专题5 细胞呼吸（教师版）-2026版十年高考真题分类汇编·生物学
文档属性
| 名称 | 专题5 细胞呼吸（教师版）-2026版十年高考真题分类汇编·生物学 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-08-07 17:14:30 | ||
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文档简介
专题5 细胞呼吸
考点1 细胞呼吸的方式
（2025江苏，2，2分）关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析,下列叙述正确的是( )
A.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B.有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C.呼吸作用都能产生[H]和ATP
D.无氧呼吸的产物都有CO2
答案C 人体细胞和酵母细胞都是真核细胞,葡萄糖分解成丙酮酸(细胞呼吸第一阶段)的场所都是细胞质基质,A错误。人体细胞和酵母细胞有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水彻底分解为CO2和[H],不需要O2直接参与;O2参与有氧呼吸第三阶段,[H]经过一系列的化学反应与O2结合形成H2O,B错误。无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,第一阶段都会产生[H]和少量ATP,C正确。人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸,没有CO2;酵母细胞无氧呼吸的产物是酒精和CO2,D错误。
(2025浙江1月选考,4,2分)ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列物质运输过程需要消耗ATP的是( )
A.O2进入红细胞
B.组织细胞排出CO2
C.浆细胞分泌抗体
D.神经细胞内K+顺浓度梯度外流
答案 C O2和CO2进出细胞的方式为扩散,不消耗ATP,A、B错误;抗体为分泌蛋白,浆细胞分泌抗体的过程涉及膜融合、胞吐等过程,需消耗ATP,C正确;神经细胞内的K+顺浓度梯度外流需要经过通道蛋白,为易化扩散,不消耗ATP,D错误。
(2025河南,4,3分)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
答案B 酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中,该阶段不消耗O2,O2消耗发生在有氧呼吸第三阶段,场所是线粒体内膜,该阶段生成的ATP最多,A、C错误。酶的活性受温度影响,低温会抑制酶Ⅰ的活性,降低有氧呼吸第二阶段的反应速率,进而影响CO2和NADH的生成速率,B正确。由题意知,酶Ⅰ活性与甜菜根重呈正相关,在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制酶Ⅰ的活性,从而影响有氧呼吸,不利于甜菜块根的生长,甜菜产量也会降低,D错误。
(2025山东,4,2分)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要 H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
答案B 有氧呼吸前两个阶段不需要O2作为原料,第二阶段需要H2O作为原料,A错误,B正确;无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸相同,会产生少量NADH,第二阶段会消耗NADH,C错误;无氧呼吸是不彻底的氧化分解,葡萄糖中的能量大部分未释放,而是储存在乳酸或酒精等产物中,D错误。
【易混易错】无氧呼吸的能量变化:葡萄糖分子中大部分能量储存在乳酸或酒精中,只有少部分的能量释放出来,而释放出来的能量大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中。
（2025陕晋青宁,8,3分）丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是( )
A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加
B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变
C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率
D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高
答案D
审题指导
生物膜上的转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白,载体蛋白只容许与自身部位相适应的分子或离子通过,每次转运时都会发生自身构象的改变。
解析 MPC功能减弱会影响丙酮酸根进入线粒体基质的速率,使有氧呼吸速率下降导致能量供应不足,此时细胞无氧呼吸速率增强,将产生更多乳酸,A正确。由图可知,丙酮酸根、H+共同与MPC结合,使MPC构象发生改变,进而将丙酮酸根和H+运入线粒体基质中,B正确。线粒体内外膜间隙的pH低于(H+浓度高于)线粒体基质,可推断丙酮酸根从线粒体内外膜间隙通过线粒体内膜进入线粒体基质的过程依赖H+浓度梯度产生的电化学势能(提供能量),C正确。由上述分析可知,丙酮酸根从线粒体内外膜间隙进入线粒体基质的方式属于主动运输,转运速率的大小由线粒体内膜两侧H+浓度梯度和MPC的数量等决定,D错误。
（多选）（2025河北，14，3分）玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶,T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳,研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量,结果如图。下列分析正确的是( )
A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质
B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
答案 ACD 有氧呼吸第一阶段葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸和少量[H],第二阶段丙酮酸进入线粒体,在线粒体基质中与H2O分解成CO2和[H],第一阶段和第二阶段产生的[H]在线粒体内膜上与O2结合生成水,则线粒体中的[H]可来自细胞质基质,A正确;与野生型相比,T基因缺失突变体线粒体中丙酮酸含量上升,丙酮酸参与有氧呼吸第二阶段,说明突变体有氧呼吸第二阶段受阻导致丙酮酸积累,同时T基因缺失突变体线粒体内膜受损导致有氧呼吸第三阶段受阻,也会使第二阶段反应减弱,B错误,C正确;T基因缺失突变体有氧呼吸第二、三阶段减弱,且图中突变体中无氧呼吸的产物乳酸的含量上升,可推知突变体有氧呼吸强度的变化导致无氧呼吸的增强,D正确。
(2024福建,9,2分)科研人员用CCK-8试剂盒检测化合物M对肝细胞增殖的作用效果。该试剂盒的检测原理:在活细胞线粒体脱氢酶催化产物的介导下,试剂盒中无色的WST-8被还原成橙黄色甲臜,通过检测反应液颜色深浅判定活细胞的相对数量。下列叙述正确的是( )
A.WST-8可影响肝细胞线粒体脱氢酶的专一性
B.线粒体脱氢酶参与肝细胞有氧呼吸的第一阶段
C.用该方法对肝细胞增殖情况检测无需控制反应温度
D.若M促进肝细胞增殖能力越强则反应液颜色越深
答案 D
命题点:酶的特性、细胞呼吸
酶的专一性主要取决于酶的结构,WST-8不会影响酶的专一性,A错误;线粒体脱氢酶主要位于线粒体中,有氧呼吸第一阶段场所在细胞质基质,B错误;线粒体脱氢酶的活性受温度影响,因此检测时需要控制反应温度,否则会影响检测结果,C错误;若M促进肝细胞增殖能力越强,则肝细胞数量越多,线粒体脱氢酶含量也越多,被还原的WST-8越多,反应液颜色就越深,D正确。
(2024重庆,7,3分)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是( )
A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
答案 D 命题点:细胞呼吸
信息转换 有氧呼吸三羧酸循环发生在有氧呼吸的第二阶段,其场所是线粒体基质。
解析 结合选项,对图示信息解读如图:
（不定项）(2025黑吉辽蒙,16,3分)如图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图,图中NADH可储存能量,①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是( )
A.①发生在细胞质基质,②和③发生在线粒体
B.③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C.无氧条件下,③不能进行,①和②能正常进行
D.无氧条件下,①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
答案AB 图中显示,过程①②③分别为有氧呼吸第一、二、三阶段,分别发生在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜,A正确;过程③(有氧呼吸第三阶段)中,NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成,B正确;无氧条件下,过程②③都不能进行,C错误;无氧条件下,过程①产生的NADH在无氧呼吸第二阶段可用来还原丙酮酸,但该阶段不能合成ATP,D错误。
(2024江苏,6,2分)图中①~③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B.①②分布的蛋白质有所不同
C.有氧呼吸第一个阶段发生在③
D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
答案 C 线粒体是有氧呼吸的主要场所,可以分解有机物产生ATP,同时在线粒体内部有很多消耗ATP的反应,如合成蛋白质等,A正确;线粒体外膜(①)和内膜(②)功能不同,因此分布的蛋白质有所不同,B正确;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,③是线粒体基质,C错误;②是线粒体内膜,该场所发生的反应是[H]+O2H2O+大量能量,③是线粒体基质,在该场所发生的反应是丙酮酸+H2OCO2+[H]+少量能量,D正确。
(2024广东,5,2分)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Δsqr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Δsqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下,WT比Δsqr的生长速度快
D.无氧条件下,WT比Δsqr产生更多的ATP
答案 D 线粒体碎片化后,线粒体的内外膜间隙和基质间无法正常建立H+浓度梯度,故无法正常进行有氧呼吸,A正确;线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,故线粒体数量减少可使有氧呼吸减弱,B正确;有氧条件下细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,Δsqr线粒体碎片化且数量减少,其有氧呼吸强度比WT低,因此生长速度比WT慢,C正确;无氧条件下,WT和Δsqr均进行无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,两者产生ATP的量应基本相同,D错误。
(2024山东,2,2分)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
答案 C 巨噬细胞吞噬死亡细胞的方式为胞吞,需要能量,细胞呼吸能为这一过程提供能量,A正确;载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变,B正确;在线粒体基质中发生的有氧呼吸第二阶段,丙酮酸和水彻底分解产生NADH和CO2,根据题干信息知,巨噬细胞吞噬死亡细胞后,巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,所以产生CO2的速率也会减小,C错误;溶酶体是细胞的“消化车间”,含有多种水解酶,被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解,D正确。
(2023重庆,10,3分)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
答案 D由图知,静脉注射标记的NA,被组织细胞吸收后合成NAD+,进而转化为NAM,NAM经过血液可进入肠腔,A正确;静脉注射标记的NAM,进入组织细胞内合成NAD+,进而转化为NADH,故细胞质基质会出现标记的NADH,B正确;食物中缺乏NAM时,肠腔内肠道菌可利用NA合成NAD+,NAD+转化成NAM可进入组织细胞合成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。
(2023山东,4,2分)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
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
答案 B 题干中“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”,说明H+进入液泡是消耗能量的主动运输,为逆浓度梯度转运,可推知液泡内H+浓度较细胞质基质高,pH较低,A错误;玉米根细胞进行有氧呼吸或产生酒精的无氧呼吸均有CO2产生,B正确;无氧呼吸只有第一阶段生成ATP,产酒精和产乳酸的无氧呼吸第一阶段的过程相同,生成等量的ATP,C错误;细胞将无氧呼吸过程中丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径可减少乳酸的产生以缓解酸中毒,D错误。
(2023浙江1月选考,16,2分)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄
糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是 ( )
Ａ.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
Ｂ.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
Ｃ.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
Ｄ.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
答案 Ｃ 探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，有无O2是实验的自变量，酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度皆属于无关变，Ａ、Ｂ错误；可用酒精和CO2的生成量作为实验因变量的检测指标，Ｃ正确；消耗等量的葡萄糖有(需)氧呼吸比无(厌)氧呼吸释放的能量多，Ｄ 错误。
(2023广东,7,2分)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
答案 A 人在游泳过程中主要进行有氧呼吸,在线粒体内膜上进行的是有氧呼吸的第三阶段,此阶段中[H]与氧结合形成水,同时释放大量能量,[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH),氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)为产物,B、C、D错误,A正确。
(2022重庆,12,2分)从图中选取装置,用于探究酵母菌细胞呼吸方式,正确的组合是( )
注:箭头表示气流方向
A.⑤→⑧→⑦和⑥→③
B.⑧→①→③和②→③
C.⑤→⑧→③和④→⑦
D.⑧→⑤→③和⑥→⑦
答案 B 探究酵母菌细胞能进行有氧呼吸时(有CO2生成),为防止空气中的CO2影响实验结果,空气通往酵母菌培养液前需先通过NaOH溶液,以除去其中的CO2,将该气体通入酵母菌培养液,再用澄清石灰水对酵母菌培养液中的CO2产生情况进行检测,酵母菌培养液中的通气管应“长进短出”;探究酵母菌细胞能进行无氧呼吸时(也有CO2生成),将酵母菌培养液直接与澄清石灰水相连,可用装置②设置无氧条件(装置②应封口放置一段时间,使酵母菌消耗尽瓶中的O2;⑥中培养液过多,易溢出,排除),再与③相连,检测CO2产生情况,B正确。
(2022广东,10,2分)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
答案 B TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成红色的TTF,种子仅可通过细胞呼吸产生[H],所以该反应不需要在光下进行,A错误;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,该阶段有[H]的产生,故TTF可以在细胞质基质中生成,B正确;一定范围内,保温时间越长,产生的[H]越多,TTF生成越多,C错误;种子活力越高,细胞呼吸越旺盛,产生的[H]越多,红色越深,所以可以用红色深浅判断种子活力高低,D错误。
(2022湖南,7,2分)“清明时节雨纷纷,路上行人欲断魂。借问酒家何处有,牧童遥指杏花村。”徜徉古诗意境,思考科学问题。下列观点错误的是 ( )
A.纷纷细雨能为杏树开花提供必需的水分
B.杏树开花体现了植物生长发育的季节周期性
C.花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联
D.“杏花村酒”的酿制,酵母菌只进行无氧呼吸
答案 D 酿酒初期,酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,缺氧后,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,D错误。
(2022浙江6月选考,12,2分)下列关于细胞呼吸的叙述,错误的是 ( )
A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C.梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D.酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
答案 B 人体在剧烈运动时骨骼肌细胞会进行产乳酸的厌(无)氧呼吸,产生较多的乳酸,A正确;乳酸菌厌氧呼吸的中间产物包括丙酮酸,终产物包括乳酸,但乳酸菌厌氧呼吸不产生CO2,B错误;梨果肉细胞厌氧呼吸产生酒精和CO2,释放的能量大部分以热能形式散失,少部分用于合成ATP,C正确;在有O2的条件下,酵母菌的厌氧呼吸受到抑制,乙醇的生成量减少,D正确。
(2022全国甲,4,6分)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
答案 C 有氧呼吸的全过程分为三个阶段,分别在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上进行,这三个阶段都能释放能量,产生ATP,A正确;在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段的反应,则线粒体内膜上的酶可以催化前两个阶段产生的[H]和氧反应形成水,B正确;丙酮酸分解成CO2和[H]属于有氧呼吸第二阶段,在线粒体基质中进行,这一阶段不需要O2直接参与,C错误;线粒体为半自主性细胞器,其中含有DNA和核糖体,故线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D正确。
易错警示 线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体,可进行DNA的复制、转录和翻译过程,线粒体、叶绿体DNA上的基因可以指导蛋白质的合成。
(2022山东,4,2分)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是 ( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
答案 C 有氧呼吸产生的NADH是还原型辅酶Ⅰ,磷酸戊糖途径产生的NADPH是还原型辅酶Ⅱ,A正确;有氧呼吸可将葡萄糖彻底氧化分解并释放大量能量,而磷酸戊糖途径对葡萄糖的分解不彻底,释放的能量较少,B正确;葡萄糖经磷酸戊糖途径产生NADPH的过程中不伴随碳原子的转移,故产物NADPH中不含葡萄糖分子中的14C,C错误;受伤组织修复过程伴随着细胞增殖,需要核苷酸和氨基酸等原料,而磷酸戊糖途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等,D正确。
(2022江苏,15,3分)(多选)如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
答案 BC 由图可知,三羧酸循环是代谢网络的中心,可产生大量的[H]和CO2,但不消耗O2,呼吸链会消耗O2,A错误;由图可知,生物通过代谢中间物(如丙酮酸、乙酰CoA等),将物质的分解代谢与合成代谢相互联系,B正确;葡萄糖经糖酵解(细胞呼吸第一阶段)产生丙酮酸,丙酮酸需转变成乙酰CoA才能参与三羧酸循环,氨基酸、脂肪酸转变成乙酰CoA能参与三羧酸循环,可见乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位,C正确;物质氧化时释放的能量只有少部分储存于ATP,大部分都以热能的形式散失,D错误。
(2022河北,4,2分)关于呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
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,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
答案 B 酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳,二氧化碳可使溴麝香草酚蓝(水)溶液由蓝变绿再变黄,A错误;种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解,为新器官的发育提供原料(如产物水可参与细胞内的生物化学反应)和能量,B正确;有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜上,C错误;通气培养时酵母菌进行有氧呼吸,不产生酒精,酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色,D错误。
(2022北京,3,2分)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乳酸浓度,结果如图。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
答案 B 根据题中信息“单位时间的摄氧量均无明显变化”可知,受训者有氧呼吸产生的ATP基本不变,根据柱形图可知,受训者集训后血浆中乳酸浓度比集训前显著增多,说明无氧呼吸增强,受训者无氧呼吸产生的ATP增多,故受训者消耗的ATP总量增多,A、C错误,B正确;消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸,滑雪过程中受训者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错误。
(2022北京,14,2分)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
答案 D 有氧呼吸会产生少量超氧化物,有氧呼吸发生在细胞内,A错误;实验结果说明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错误;蛋白质一般不作为能源物质,C错误;实验数据显示,吸烟组产生的可引发细胞损伤的超氧化物量远高于不吸烟组,这说明“吸烟有害健康”,D正确。
(2022浙江1月选考,6,2分)线粒体结构模式如图所示,下列叙述错误的是 ( )
A.结构1和2中的蛋白质种类不同
B.结构3增大了线粒体内膜的表面积
C.厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4中
D.电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成
答案 C 厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在细胞溶胶中,而图中结构4表示线粒体基质,C错误。
(2022海南,10,3分)种子萌发过程中,储藏的淀粉、蛋白质等物质在酶的催化下生成简单有机物,为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列有关叙述错误的是 ( )
A.种子的萌发受水分、温度和氧气等因素的影响
B.种子萌发过程中呼吸作用增强,储藏的有机物的量减少
C.干燥条件下种子不萌发,主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活
D.种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后,显微镜下观察到橘黄色颗粒,说明该种子含有脂肪
答案 C 种子的萌发需要水分,温度会影响种子代谢所需酶的活性,氧气会影响种子的有氧呼吸,A正确;种子萌发过程中呼吸作用增强,消耗的有机物的量增多,储藏的有机物的量减少,B正确;可导致酶变性失活的因素有高温、强酸、强碱等,缺水会使酶的活性受抑制,但不会使其变性失活,C错误;脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,D正确。
(2021北京,9,2分)在有或无机械助力两种情形下,从事家务劳动和日常运动时人体平均能量消耗如图。对图中结果叙述错误的是( )
A.走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多
B.葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源
C.爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩
D.借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应
答案 D 走路上学的能量消耗约为3.5 kcal·min-1,手洗衣服的能量消耗约为2.1 kcal·min-1,走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多,A正确;葡萄糖是细胞生命活动的主要能源,B正确;爬楼梯时消耗的能量除了用于肌肉收缩,还会以热能形式散失,C正确;借助机械减少人体能量消耗不一定能缓解温室效应,因为温室效应的成因主要是煤、石油和天然气的大量燃烧,使大气中的CO2大量增加,D错误。
(2021河北,14,3分)《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
答案 ACD 荫坑和气调冷藏库可通过低氧等条件有效降低细胞呼吸,从而减缓果蔬中营养成分和风味物质的分解,A正确;有氧条件下丙酮酸才能进入线粒体进一步分解,故缺氧条件下有氧呼吸第二、三阶段均受到抑制,B错误;低温可降低细胞质基质和线粒体中与呼吸作用有关的酶的活性,从而减少有机物的消耗,C正确;乙烯具有催熟作用,不利于果蔬的贮存,故及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间,D正确。
(2021湖南,12,2分)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是( )
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
答案 B 根据题意,40 ℃左右温水淋种,是为了提供水分和适宜的温度;时常翻种是为了提供氧气;水分、适宜的温度和氧气都可以促进种子的呼吸作用,A正确。贮藏种子的条件是零上低温、低氧、干燥,无氧条件下种子无氧呼吸旺盛,产物酒精的积累容易使种子腐烂,贮藏寿命缩短,B错误。油料作物种子中脂肪较多,相对于糖类而言,脂肪分子中H的比例高,而O的比例低,单位质量的脂肪氧化分解时消耗的氧气更多,因此播种时适宜浅播,C正确。水果保鲜时,利用塑料袋密封保存,可隔绝氧气,降低呼吸速率,同时减少水分散失,起到保鲜作用,D正确。
(2021广东,9,2分)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(图2)。下列叙述正确的是( )
图2
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
答案 D 若培养开始时就加入重铬酸钾会影响酵母菌的生存,故应在反应结束后加入,且重铬酸钾在酸性条件下才能与乙醇发生化学反应,A错误;二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,B错误;甲基绿与DNA的亲和力较强,故用甲基绿染色可以观察DNA的分布,而观察线粒体的分布应该用健那绿染液,被染色的线粒体呈现蓝绿色,C错误;纤维素水解液中的葡萄糖含量是一定的,故乙醇的最大产量也是一定的,增加酵母菌的数量只能加快乙醇产生的速率,D正确。
(2021浙江6月选考,10,2分)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答案 D 糖酵解发生的场所是细胞溶胶,产物为丙酮酸、[H]和少量ATP,氧不参与糖酵解过程,A错误;需氧呼吸第二阶段中,丙酮酸可在线粒体基质中和嵴上进行柠檬酸循环,生成CO2、[H]和少量ATP,该阶段不需要氧的参与,B、C错误;需氧呼吸第三阶段(电子传递链)发生在线粒体内膜上,O2接受氢和电子生成H2O,同时释放出大量的能量,合成大量的ATP,D正确。
(2021浙江1月选考,11,2分)苹果果实成熟到一定程度,呼吸作用突然增强,然后又突然减弱,这种现象称为呼吸跃变,呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是( )
A.呼吸作用增强,果实内乳酸含量上升
B.呼吸作用减弱,糖酵解产生的CO2减少
C.用乙烯合成抑制剂处理,可延缓呼吸跃变现象的出现
D.果实贮藏在低温条件下,可使呼吸跃变提前发生
答案 C 苹果果实细胞在呼吸作用过程中不产生乳酸,其厌氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳,A错误;糖酵解是指1个葡萄糖分子转变为2个丙酮酸分子的过程,该过程中不产生CO2,B错误;乙烯促进果实成熟,果实成熟到一定阶段会出现呼吸跃变现象,因此用乙烯合成抑制剂处理,可延缓呼吸跃变现象的出现,C正确;果实贮藏在低温条件下,能抑制相关酶的活性,从而延缓呼吸跃变现象的出现,D错误。
(2021全国甲,2,6分)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
答案 B 酵母菌是兼性厌氧菌,在有氧和无氧条件下都能生存,其在有氧的条件下分解有机物释放能量多,可以增殖,在无氧的条件下发酵产生酒精,A、C不符合题意;酵母菌无氧呼吸的第一阶段会产生[H]和丙酮酸,B符合题意;酵母菌有氧呼吸的产物为CO2和H2O,无氧呼吸的产物为CO2和酒精,即酵母菌有氧与无氧呼吸都有CO2产生,D不符合题意。
(2020课标全国Ⅰ,2,6分)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
答案 D 以葡萄糖为呼吸作用的底物时,有氧呼吸过程会产生CO2,不产生乙醇;只进行产乙醇的无氧呼吸过程中,消耗1分子的葡萄糖会产生2分子的CO2和2分子的乙醇,A正确。若细胞只进行有氧呼吸,消耗1分子葡萄糖的同时会消耗6分子O2,产生6分子CO2,即吸收O2的分子数与释放CO2的相等,B正确。若细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸,则消耗1分子葡萄糖只产生2分子的乳酸,此过程中无O2吸收,也无CO2释放,C正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少;若细胞同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数,D错误。
(2020山东,2,2分)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
答案 B 癌细胞主要进行无氧呼吸,无氧呼吸产生的ATP较少,对于能量需求量大的癌细胞而言,需要大量吸收葡萄糖,A正确;无氧呼吸第一阶段会产生少量ATP,而第二阶段丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP,B错误;癌细胞主要进行无氧呼吸,因此其呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用,C正确;癌细胞主要在无氧呼吸第一阶段产生NADH,正常细胞在有氧呼吸第一、二阶段产生NADH,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正确。
(2020浙江7月选考,6,2分)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贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
答案 C 细胞的厌(无)氧呼吸由于有机物分解不彻底,释放少量能量,因此生成少量的ATP,而细胞的需(有)氧呼吸彻底分解有机物,释放大量能量,生成较多的ATP,A错误;细胞的厌(无)氧呼吸仅在细胞溶胶(细胞质基质)中进行,线粒体是进行需(有)氧呼吸的主要场所,B错误;细胞的需(有)氧呼吸与厌(无)氧呼吸过程中第一阶段完全相同,都会产生丙酮酸,C正确;酒精是苹果细胞厌(无)氧呼吸的产物,若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度可抑制其厌(无)氧呼吸,减少酒精的生成量,D错误。
(2019课标全国Ⅱ,2,6分)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
答案 B 本题以细胞呼吸相关知识为载体,考查运用所学知识和观点,解释某些生物学问题的能力;试题以马铃薯变酸为背景,体现了对生命观念素养中的结构与功能观的考查。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸,A错误;其无氧呼吸第一阶段产生[H]和丙酮酸,并释放少量能量合成少量ATP,第二阶段[H]把丙酮酸转化为乳酸,B正确,C错误;氧气浓度升高,对无氧呼吸的抑制作用增强,所以乳酸产生量减少、酸味产生减弱,D错误。
(2019浙江4月选考,27,2分)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
答案 A 本题考查糖类、油脂的氧化分解,考查考生根据题干信息进行分析、判断、推理的能力。题干中的“油脂的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多”是推理本题的关键信息,考生需要具备科学思维素养中的演绎与推理要素才能正确解答本题。将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中,进行厌氧呼吸,一定时间内果蔬产生CO2的物质的量大于消耗O2的物质的量,A错误;严重的糖尿病患者糖代谢异常,与其正常时相比,严重的糖尿病患者更多地代谢油脂,油脂代谢需要消耗较多的氧气而释放较少的二氧化碳,因此题述比值会降低,B正确;富含油脂的种子在萌发初期,消耗较多的氧气释放较少的二氧化碳,题述比值低于1,C正确;某动物以草为食,摄入的多为纤维素(属于糖类),该动物以糖类代谢为主,推测题述比值接近1,D正确。
(2018课标全国Ⅲ,5,6分)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述,错误的是( )
A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
答案 C 本题主要考查细胞呼吸、光合作用和生态系统的能量流动的相关知识,考查了考生的识记、判断正误的能力。试题通过基础判断的形式考查了生命观念中的物质与能量观。影响植物细胞呼吸方式的主要因素是O2含量,细胞呼吸方式与光照强度无关,黑暗状态下植物可进行有氧呼吸,也可进行无氧呼吸,A正确;能量在食物链上传递的过程中,有一部分能量通过呼吸作用以热能的形式散失,B正确;有氧呼吸的产物是CO2和水,无氧呼吸的产物是CO2和乙醇或乳酸,C错误;植物在光合作用的光反应阶段有ATP合成,有氧呼吸的三个阶段和无氧呼吸的第一阶段均有ATP合成,D正确。
(2018天津理综,5,6分)为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中,加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见图。有关分析错误的是( )
A.t1→t2,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B.t3时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C.若降低10 ℃培养,O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
答案 C 本题主要考查酵母菌呼吸方式的相关知识,考查考生依据题干信息,正确分析曲线各段含义的能力。对培养液中的O2和CO2相对含量变化曲线的分析属于对科学思维素养中演绎与推理要素的考查。由题图可知,t1→t2,培养液中O2的下降速率变慢,说明O2的消耗速率降低,有氧呼吸速率不断下降,A正确;t1→t3,酵母菌产生CO2的速率基本不变,此时间段内,有氧呼吸强度逐渐减弱,无氧呼吸强度逐渐增强,所以在单位时间内要产生等量CO2,无氧呼吸需消耗更多的葡萄糖,B正确;由题干信息可知,酵母菌在最适温度下培养,若降低10 ℃培养,则会使酶的活性降低,从而引起酵母菌有氧呼吸速率变慢,致使培养液中O2相对含量达到稳定所需时间延长,C错误;因为实验后的培养液滤液中含有酵母菌无氧呼吸产生的乙醇,所以滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色,D正确。
方法技巧 酵母菌呼吸类型的判断(以葡萄糖为底物)
(1)不消耗O2,释放CO2 只进行无氧呼吸;
(2)CO2产生量等于O2消耗量 只进行有氧呼吸;
(3)CO2产生量大于O2消耗量 既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,多余的CO2来自无氧呼吸;
(4)乙醇产生量小于CO2产生量 既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,多余的CO2来自有氧呼吸。
(2018浙江4月选考,12,2分)以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”,装置图如图。下列关于该实验过程与结果的叙述,错误的是( )
A.将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀
B.在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境
C.乙试管中澄清的石灰水变混浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2
D.拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味
答案 B 本题通过乙醇发酵实验,考查了科学探究中的方案探讨和结果分析。温水有利于酵母菌酶活性提高,化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀,目的是使酵母菌与底物充分接触,利于发生反应,A正确。在甲试管内的混合液表面滴加一薄层液体石蜡隔绝了空气,目的是制造无氧环境,利于乙醇发酵,B错误。乙试管中澄清的石灰水变混浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2,C正确。酵母菌厌(无)氧呼吸的产物有酒精和CO2,所以拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味,D正确。故选B。
(2017海南单科,7,2分)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
答案 C 分生组织细胞的代谢旺盛,呼吸速率通常比成熟组织细胞的大,A错误;若细胞既不吸收O2也不放出CO2,细胞可能进行产乳酸的无氧呼吸,B错误;影响有氧呼吸的因素有O2浓度和温度等,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,C正确;利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收的O2与释放的CO2摩尔数相同,D错误。
易错警示 代谢越旺盛的细胞,呼吸速率越大;无氧呼吸有产生乳酸的无氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸两种,前者既不吸收O2也不放出CO2。
(2016江苏单科,23,3分)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。如图为呼吸链突变酵母呼吸过程,下列相关叙述错误的是(多选)( )
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
答案 BD 图示中突变酵母呼吸链中断的部位为线粒体。氧气充足时,突变酵母不能进行有氧呼吸,只能在细胞质基质中进行产生少量ATP的无氧呼吸,故其增殖速率明显低于野生型酵母。突变酵母细胞质基质内的葡萄糖氧化过程正常,故突变酵母无氧呼吸途径未变,在无氧呼吸途径中有[H]产生,A、C正确,B、D错误。
解后反思 解读图示信息是解答该题的关键。从图示中找出呼吸链中断的部位这一关键信息,结合酵母菌有氧呼吸与无氧呼吸的差别,即可得出正确判断。
(2016海南单科,11,2分)下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是( )
A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加
C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
答案 D ATP去掉两个高能磷酸键后为腺嘌呤核糖核苷酸,其是构成RNA的基本单位之一,A错误;呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸,使ATP生成减少,B错误;无氧呼吸第一阶段可以产生少量ATP,第二阶段不产生ATP,C错误;光下叶肉细胞既可以进行光合作用也可进行有氧呼吸,细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成,D正确。
易错警示 (1)ATP去掉两个高能磷酸键后的产物是RNA的基本组成单位之一。(2)无氧呼吸第一阶段产生少量ATP,第二阶段不产生ATP。
(2025安徽,16,11分)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响,科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT,模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度,结果见图1。
回答下列问题。
(1)据图1分析,低氧胁迫下,NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ,原因是 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。
(2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现,在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时,E增多并累积[图2(a)];当加入F、G或H时,E也同样累积[图2(b)]。根据此结果,针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设: 。
说明:字母A~H表示一系列分子。
(3)科研小组还发现,低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析,其原因是 。
(4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应,最终接受电子的物质(最终电子受体)是 ,而最终提供电子的物质(最终电子供体)是 。
答案(1)升高 NtPIP基因过量表达使水通道蛋白NtPIP数量增加,运输更多水分子进入细胞,提高根细胞中的氧气扩散效率,提高根细胞中的氧浓度,进而促进细胞有氧呼吸的进行 NADH([H]) (2)从A→H→A的环状代谢途径 (3)低氧条件下,NtPIP基因过量表达株根细胞有氧呼吸速率升高,有机物消耗增加,叶片光合产物更多地向根细胞中转移,叶片中光合产物减少,净光合速率提高 (4)NADP+ H2O
解析 (1)由图1中关于呼吸速率的图可知,低氧胁迫下,与野生型(WT)相比,NtPIP基因过量表达株(OE)的呼吸速率升高。已知NtPIP基因的表达产物是水通道蛋白NtPIP,低氧胁迫下,与野生型相比,NtPIP基因过量表达株的呼吸速率升高,且氧浓度也升高,推测原因是NtPIP基因过量表达使水通道蛋白NtPIP数量增加,运输更多水分子进入细胞,提高根细胞中的氧气扩散效率,促进有氧呼吸。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为NADH([H])中储存的能量。(2)综合图2(a)和图2(b)可知,有氧呼吸第二阶段的路径不是图中所示的线性的,原因是如果有氧呼吸第二阶段的路径是线性的,则无法出现存在丙二酸阻遏的前提下,无论添加A、B、C或F、G、H均可使E积累的现象。故初步判断有氧呼吸第二阶段的路径是环状的。(3)结合图1可知,低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的根细胞的有氧呼吸速率高于野生型,导致根部细胞消耗的光合产物增加,叶片中的光合产物更多地向根细胞中转移,叶肉细胞中光合产物减少,利于光合作用的进行,从而使叶片净光合速率升高。(4)如图为电子传递链图,据图可知,最终电子受体是NADP+,最终电子供体是H2O。
(2020江苏单科,30,8分)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。如图为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 (8分)(1)CO2 O2 (2)DNA (3)细胞质基质 核孔 mRNA 翻译 (4)提高机体的免疫能力
解析 (1)在线粒体基质中发生有氧呼吸第二阶段,该阶段中丙酮酸与H2O彻底分解成CO2和[H]。[H]经一系列化学反应与O2结合产生水和大量的能量,同时产生自由基。(2)分析题图,线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核,因细胞核中染色质主要由DNA与蛋白质构成,故乙酰辅酶A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细胞质基质中,激活NFAT等调控转录的蛋白质分子。由于NFAT的化学本质是蛋白质,因此激活的NFAT需要穿过核孔进入细胞核。转录可产生mRNA,其与核糖体结合后开始翻译的过程。(4)T细胞内乙酰辅酶A进入细胞核后,使染色质中的蛋白质乙酰化,从而激活干扰素基因的转录,而自由基进入细胞核后,促进了白细胞介素基因的转录。由此可知,T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,从而提高了机体的免疫能力。
考点2 细胞呼吸的影响因素及应用
(2024山东,16,3分)（不定项）种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )
A.p点为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
答案 ABD 乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH相对值的曲线表示无氧呼吸速率,子叶耗氧量与被氧化的NADH相对值的曲线表示有氧呼吸速率。p点之后子叶耗氧量快速增加,乙醇脱氢酶活性快速下降,说明该点时种子内O2浓度增加,推测此时为种皮被突破的时间点,A正确;Ⅱ阶段种皮未被突破,O2浓度降低限制了有氧呼吸,导致子叶耗氧量减少,B正确;Ⅲ阶段乙醇脱氢酶活性逐渐降低,无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低,C错误;q处表示种子的无氧呼吸与有氧呼吸过程中被氧化的NADH的量相等,此时无氧呼吸消耗的葡萄糖更多,D正确。
(2024湖南,16,4分)（不定项）为研究CO2、O2和H+对呼吸运动的作用(以肺泡通气为检测指标)及其相互影响,进行了相关实验。动脉血中CO2分压(PCO2)、O2分压(PO2)和H+浓度三个因素中,一个改变而另两个保持正常时的肺泡通气效应如图a,一个改变而另两个不加控制时的肺泡通气效应如图b。下列叙述正确的是( )
A.一定范围内,增加PCO2、H+浓度和PO2均能增强呼吸运动
B.pH由7.4下降至7.1的过程中,PCO2逐渐降低
C.PO2由60 mmHg下降至40 mmHg的过程中,PCO2和H+浓度逐渐降低
D.CO2作用于相关感受器,通过体液调节对呼吸运动进行调控
答案 BC 分析图a,一定范围内,增加PCO2、H+浓度和降低PO2均能增大肺泡通气,呼吸运动增强,A错误;pH由7.4下降至7.1时,与图a相比,图b中pH曲线增加幅度减小,推测其原因是通过PCO2降低和PO2升高对肺泡通气进行了调节,B正确;PO2由60 mmHg下降至40 mmHg时,与图a相比,图b中PO2曲线增加幅度减小,推测其原因是通过PCO2降低和pH升高(H+浓度降低)对肺泡通气进行了调节,C正确;CO2是调节呼吸运动的重要体液因子,其作用于相关感受器,通过神经系统对呼吸运动进行调控,D错误。
(2023湖南,5,2分)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是( )
A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长
B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖
C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利
D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
答案 C 水是微生物生长的必要条件,在缺水的情况下,微生物不易生长和繁殖,A正确;高渗环境可使微生物渗透失水,影响代谢,从而抑制微生物的生长和繁殖,B正确;温度过低会使蔬菜、水果等鲜活食品的细胞死亡,从而使其变质,C错误;高温可使蛋白质变性失活,杀死食品中绝大部分微生物的同时,也可破坏食品中的酶类,D正确。
知识拓展 不适合低温储存的食物
(1)部分热带水果不适宜放在冰箱。因为放入冰箱,反而会“冻伤”水果,导致表皮出现黑褐色的斑点。
(2)土豆是一种淀粉含量高的食物,低温会促进土豆里的淀粉转化为糖,影响到土豆品质。
(3)经过冰箱低温冷冻后,西红柿会变得软烂,味道失去成熟的鲜味或出现开裂现象,甚至腐烂。
(2023全国乙,3,6分)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
答案 C 在无氧环境中植物幼苗进行无氧呼吸,根据CO2的产生与否可判断a点前只进行产乳酸的无氧呼吸,a点后逐渐由产乳酸的无氧呼吸转为产酒精和CO2的无氧呼吸,A、B正确;产酒精和产乳酸的无氧呼吸都只在第一阶段产生ATP,第二阶段不产生,而且二者第一阶段完全相同,所以产生的ATP一样多,C错误;酒精跨膜运输的方式是自由扩散,不消耗ATP,D正确。
知识拓展 某些植物如玉米幼苗,在低氧胁迫下,初期进行产乳酸的无氧呼吸,随着乳酸增多,pH下降,会抑制合成乳酸的相关酶活性,从而转为产酒精和CO2的无氧呼吸。
(2023北京,2,2分)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
答案 A 通过对柱形图的分析可知,低强度运动时,供能物质中脂肪酸所占比例较高,A正确;中等强度运动时,主要供能物质不是占比最低的血糖,B错误;高强度运动时,糖类在氧化分解时释放出的能量一部分储存在ATP中,一部分以热能形式散失,C错误;肌糖原存在于肌肉中,剧烈运动时肌糖原可分解产生乳酸,乳酸经血液循环进入肝脏,再转化成葡萄糖提供能量,在饥饿、寒冷等条件下,肌糖原也可以分解供能,有氧、无氧条件下肌糖原都能氧化分解提供能量,D错误。
(2023山东,17,3分)(不定项)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是 ( )
A.甲曲线表示O2吸收量
B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
答案 BC O2浓度为零时只有CO2的释放,说明甲曲线表示CO2释放量,A错误;从b点开始,O2吸收量等于CO2释放量,说明从此时开始该器官只进行有氧呼吸,B正确;乙曲线表示O2吸收量,只有有氧呼吸消耗O2,无氧呼吸不消耗O2,故乙曲线也可以表示有氧呼吸消耗葡萄糖的速率,O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;O2浓度为a时单位时间内CO2释放相对值为0.6,消耗葡萄糖相对值为1.2/6,当O2浓度为6时单位时间内消耗葡萄糖相对值为0.7/6,说明a浓度下葡萄糖消耗速率不是最小,D错误。
(2022重庆,8,2分)如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
答案 B 题图中,胶质细胞中的葡萄糖分解成丙酮酸后可在Rheb蛋白的作用下,进入线粒体彻底分解供能,也可在细胞质基质转变成乳酸,乳酸经MCT进入神经元,在神经元线粒体中分解产生自由基和ATP,结合题干“转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤”,可推测自由基可攻击细胞内各种执行正常功能的分子导致细胞受损,故抑制MCT可降低神经元的损伤,A、D正确;若Rheb蛋白失活,则进入胶质细胞线粒体的丙酮酸会减少,丙酮酸会产生更多的乳酸进入神经元,使神经元损伤增加,B错误;乳酸可在神经元的线粒体中分解产生ATP,可作为神经元的能源物质,C正确。
(2022山东,16,3分)(不定项)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是 ( )
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
答案 BCD 有氧呼吸第三阶段中,还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,4 ℃时细胞耗氧量升高,说明电子传递未受阻,A错误;与25 ℃时相比,4 ℃时细胞ATP生成量减少,耗氧量增多,说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量转化为热能的量增多,B正确;与25 ℃时相比,4 ℃时细胞耗氧量大,消耗葡萄糖的量多,C正确;DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶,这样会使电子传递过程中释放的能量更多地以热能的形式散失,故生成的ATP减少,D正确。
(2022江苏,8,2分)下列关于细胞代谢的叙述正确的是 ( )
A.光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B.供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C.蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D.供氧充足时,真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
答案 B 光照下的叶肉细胞既可进行光合作用,也可进行呼吸作用,两过程都产生ATP,光合作用产生的ATP来源于光能的直接转化,呼吸作用产生的ATP来源于有机物中的化学能,A错误;供氧不足时,酵母菌可在细胞质基质中进行无氧呼吸,将丙酮酸转化为乙醇和CO2,B正确;蓝细菌为原核生物,无线粒体,但体内含有与有氧呼吸相关的酶,可以进行有氧呼吸,C错误;供氧充足时,真核细胞在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP,D错误。
(2024贵州,17,10分)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 (选填“甲”或“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,植株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)。
答案 (1)将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多 乙 (2)氧气含量 3 (3)植物能耐受此时无氧呼吸产生的酒精,细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求
解析 (1)与无氧呼吸相比,有氧呼吸可将有机物彻底氧化分解,释放能量多,产生的ATP多。在一定范围内,随水淹天数的增加,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强,故可推知图中乙酶参与有氧呼吸,甲酶参与无氧呼吸。(2)水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的因素主要是含氧量。水淹第3 d时,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,由于有氧呼吸过程中O2吸收量与CO2释放量相等,因此根细胞无氧呼吸的CO2释放量为0.2 μmol·g-1·min-1,则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/6=1/30(μmol·g-1·min-1),无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/2=1/10(μmol·g-1·min-1),所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。(3)水淹3 d后排水,若植物能耐受此时植物无氧呼吸积累的酒精,细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求,则植物长势可在一定程度上得到恢复。
(2024江西,21,12分)当某品种菠萝蜜成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升,再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。回答下列问题:
(1)菠萝蜜在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的 ,其释放的能量一部分用于生成 ,另一部分以 的形式散失。
(2)据图可知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生的调节方式为 。
(3)据图推测,菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是 。为证实上述推测,拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖,现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪,可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂,该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程:
①
②分别制作匀浆,取等量匀浆液
③
④分别在沸水浴中加热
⑤
(4)综合上述发现,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升,其原因是 。
答案 (1)内膜 ATP 热能 (2)(正)反馈调节 (3)先增加后减少 ①在贮藏期0~5天分别取等量的长势相同的菠萝蜜 ③分别加入等量DNS试剂 ⑤利用比色仪定量分析各组菠萝蜜匀浆中的葡萄糖的浓度 (4)乙烯能通过调节可溶性糖的上升来调控果实呼吸速率的上升
解析 (1)真核细胞有氧呼吸第三阶段,[H]与O2结合生成H2O,同时释放出大量的能量,这些能量一部分用于合成ATP,一部分以热能的形式散失,该过程发生的场所是线粒体内膜。(2)正反馈调节是指在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,使该系统工作的效果增强。由题意知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生的调节方式为正反馈调节。(3)细胞呼吸的底物主要是葡萄糖等可溶性糖,由题图的呼吸速率变化可推知,菠萝蜜贮藏5天内可溶性糖含量先增加后减少。要通过实验证实这一推测,可在贮藏期0~5天分别取等量的长势相同的菠萝蜜(共6组),分别制作匀浆后,取等量匀浆,各加入等量的DNS试剂,沸水浴加热,溶液呈棕红色(深浅有所不同),待冷却后,利用比色仪定量分析各组菠萝蜜匀浆中的葡萄糖的浓度。(4)由图可知,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中的呼吸速率变化趋势与乙烯释放速率的变化趋势相似(或呈正相关),且乙烯可使可溶性糖增多,乙烯释放速率与可溶性糖变化趋势呈正相关,故可推测乙烯能通过调节可溶性糖的变化趋势来调控果实的呼吸速率。
(2024北京,17,12分)啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中,需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵,而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控,以优化采集条件。
(1)酵母菌是兼性厌氧微生物,在密闭发酵罐中会产生 和CO2。有氧培养时,酵母菌增殖速度明显快于无氧培养,原因是酵母菌进行有氧呼吸,产生大量 。
(2)本实验中,采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌,统计菌落数(图1)。由结果可知,有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。
(3)根据上述实验结果可知,采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测,酵母菌接触O2的最初阶段,细胞产生的过氧化氢(H2O2)浓度会持续上升,使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌,分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上,无氧培养后得到如图2所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测,并说明理由。
(4)上述推测经证实后,研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组,A组菌液直接滴加到H2O2溶液中,无气泡产生;B组菌液有氧培养4天后,取与A组活菌数相同的菌液,滴加到H2O2溶液中,出现明显气泡。结果说明,酵母菌可通过产生 以抵抗H2O2的伤害。
答案 (1)酒精 能量 (2)无氧取样/无氧培养 (3)不能完全证实。图中存在H2O2的培养基,酵母菌数量少也可能是培养基的H2O2扩散进入细胞,对酵母菌细胞造成损伤导致。 (4)H2O2酶
解析 (1)密闭的发酵罐中,由于缺乏氧气,酵母菌会发生无氧呼吸,其产物是酒精和CO2。酵母菌有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸,因此,有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)据图1结果分析知,与其他采集条件相比,无氧取样/无氧培养的采集条件下,酵母菌的菌落数更多,说明在此采集条件下,菌种死亡率低,有利于保留占比很低的菌种。(3)图2结果表明,培养基H2O2浓度为0时,无H2O2分解产生O2,酵母菌没有接触到O2,细胞几乎不产生H2O2,酵母菌细胞没有损伤,所以培养基中生长的酵母菌数量最多,随着培养基H2O2浓度的增大,其分解产生的O2增多,酵母菌接触O2后产生H2O2,使酵母菌受损,所以培养基中生长的酵母菌数量减少,因此可以证实酵母菌接触O2的最初阶段,细胞产生的H2O2浓度会持续上升,使酵母菌受损的推测。但H2O2能扩散进出细胞,因此存在H2O2的培养基,酵母菌数量少也可能是由培养基的H2O2扩散进入细胞,对酵母菌细胞造成损伤所致的,不能完全证实相关推测。(4)正常情况下,发酵罐为密闭环境(无氧环境),当在有氧条件下取样得到菌液并分为A、B两组,A组菌液直接滴加到H2O2溶液中(此时A组菌体内未产生H2O2酶),细胞会损伤,但无气泡产生,说明H2O2未分解;B组菌液有氧培养4天,体内应已产生H2O2,滴加到H2O2溶液中,细胞破裂,出现明显气泡,说明B组菌产生了H2O2酶并随细胞破裂进入H2O2溶液中,推测酵母菌可通过产生H2O2酶以抵抗H2O2的伤害。
考点1 细胞呼吸的方式
（2025江苏，2，2分）关于人体细胞和酵母细胞呼吸作用的比较分析,下列叙述正确的是( )
A.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸的场所不同
B.有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与
C.呼吸作用都能产生[H]和ATP
D.无氧呼吸的产物都有CO2
答案C 人体细胞和酵母细胞都是真核细胞,葡萄糖分解成丙酮酸(细胞呼吸第一阶段)的场所都是细胞质基质,A错误。人体细胞和酵母细胞有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水彻底分解为CO2和[H],不需要O2直接参与;O2参与有氧呼吸第三阶段,[H]经过一系列的化学反应与O2结合形成H2O,B错误。无论是有氧呼吸还是无氧呼吸,第一阶段都会产生[H]和少量ATP,C正确。人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸,没有CO2;酵母细胞无氧呼吸的产物是酒精和CO2,D错误。
(2025浙江1月选考,4,2分)ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列物质运输过程需要消耗ATP的是( )
A.O2进入红细胞
B.组织细胞排出CO2
C.浆细胞分泌抗体
D.神经细胞内K+顺浓度梯度外流
答案 C O2和CO2进出细胞的方式为扩散,不消耗ATP,A、B错误;抗体为分泌蛋白,浆细胞分泌抗体的过程涉及膜融合、胞吐等过程,需消耗ATP,C正确;神经细胞内的K+顺浓度梯度外流需要经过通道蛋白,为易化扩散,不消耗ATP,D错误。
(2025河南,4,3分)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
答案B 酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中,该阶段不消耗O2,O2消耗发生在有氧呼吸第三阶段,场所是线粒体内膜,该阶段生成的ATP最多,A、C错误。酶的活性受温度影响,低温会抑制酶Ⅰ的活性,降低有氧呼吸第二阶段的反应速率,进而影响CO2和NADH的生成速率,B正确。由题意知,酶Ⅰ活性与甜菜根重呈正相关,在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制酶Ⅰ的活性,从而影响有氧呼吸,不利于甜菜块根的生长,甜菜产量也会降低,D错误。
(2025山东,4,2分)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要 H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
答案B 有氧呼吸前两个阶段不需要O2作为原料,第二阶段需要H2O作为原料,A错误,B正确;无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸相同,会产生少量NADH,第二阶段会消耗NADH,C错误;无氧呼吸是不彻底的氧化分解,葡萄糖中的能量大部分未释放,而是储存在乳酸或酒精等产物中,D错误。
【易混易错】无氧呼吸的能量变化:葡萄糖分子中大部分能量储存在乳酸或酒精中,只有少部分的能量释放出来,而释放出来的能量大部分以热能形式散失,少部分储存在ATP中。
（2025陕晋青宁,8,3分）丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白(MPC)运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是( )
A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加
B.丙酮酸根、H+共同与MPC结合使后者构象改变
C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率
D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高
答案D
审题指导
生物膜上的转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白,载体蛋白只容许与自身部位相适应的分子或离子通过,每次转运时都会发生自身构象的改变。
解析 MPC功能减弱会影响丙酮酸根进入线粒体基质的速率,使有氧呼吸速率下降导致能量供应不足,此时细胞无氧呼吸速率增强,将产生更多乳酸,A正确。由图可知,丙酮酸根、H+共同与MPC结合,使MPC构象发生改变,进而将丙酮酸根和H+运入线粒体基质中,B正确。线粒体内外膜间隙的pH低于(H+浓度高于)线粒体基质,可推断丙酮酸根从线粒体内外膜间隙通过线粒体内膜进入线粒体基质的过程依赖H+浓度梯度产生的电化学势能(提供能量),C正确。由上述分析可知,丙酮酸根从线粒体内外膜间隙进入线粒体基质的方式属于主动运输,转运速率的大小由线粒体内膜两侧H+浓度梯度和MPC的数量等决定,D错误。
（多选）（2025河北，14，3分）玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶,T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳,研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量,结果如图。下列分析正确的是( )
A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质
B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强
C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻
D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强
答案 ACD 有氧呼吸第一阶段葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸和少量[H],第二阶段丙酮酸进入线粒体,在线粒体基质中与H2O分解成CO2和[H],第一阶段和第二阶段产生的[H]在线粒体内膜上与O2结合生成水,则线粒体中的[H]可来自细胞质基质,A正确;与野生型相比,T基因缺失突变体线粒体中丙酮酸含量上升,丙酮酸参与有氧呼吸第二阶段,说明突变体有氧呼吸第二阶段受阻导致丙酮酸积累,同时T基因缺失突变体线粒体内膜受损导致有氧呼吸第三阶段受阻,也会使第二阶段反应减弱,B错误,C正确;T基因缺失突变体有氧呼吸第二、三阶段减弱,且图中突变体中无氧呼吸的产物乳酸的含量上升,可推知突变体有氧呼吸强度的变化导致无氧呼吸的增强,D正确。
(2024福建,9,2分)科研人员用CCK-8试剂盒检测化合物M对肝细胞增殖的作用效果。该试剂盒的检测原理:在活细胞线粒体脱氢酶催化产物的介导下,试剂盒中无色的WST-8被还原成橙黄色甲臜,通过检测反应液颜色深浅判定活细胞的相对数量。下列叙述正确的是( )
A.WST-8可影响肝细胞线粒体脱氢酶的专一性
B.线粒体脱氢酶参与肝细胞有氧呼吸的第一阶段
C.用该方法对肝细胞增殖情况检测无需控制反应温度
D.若M促进肝细胞增殖能力越强则反应液颜色越深
答案 D
命题点:酶的特性、细胞呼吸
酶的专一性主要取决于酶的结构,WST-8不会影响酶的专一性,A错误;线粒体脱氢酶主要位于线粒体中,有氧呼吸第一阶段场所在细胞质基质,B错误;线粒体脱氢酶的活性受温度影响,因此检测时需要控制反应温度,否则会影响检测结果,C错误;若M促进肝细胞增殖能力越强,则肝细胞数量越多,线粒体脱氢酶含量也越多,被还原的WST-8越多,反应液颜色就越深,D正确。
(2024重庆,7,3分)肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在如图所示代谢过程。其中,PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物,进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放,琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力,若环境中存在乳酸,PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是( )
A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧
B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜
C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力
D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]
答案 D 命题点:细胞呼吸
信息转换 有氧呼吸三羧酸循环发生在有氧呼吸的第二阶段,其场所是线粒体基质。
解析 结合选项,对图示信息解读如图:
（不定项）(2025黑吉辽蒙,16,3分)如图为植物细胞呼吸的部分反应过程示意图,图中NADH可储存能量,①、②和③表示不同反应阶段。下列叙述正确的是( )
A.①发生在细胞质基质,②和③发生在线粒体
B.③中NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成
C.无氧条件下,③不能进行,①和②能正常进行
D.无氧条件下,①产生的NADH中的部分能量转移到ATP中
答案AB 图中显示,过程①②③分别为有氧呼吸第一、二、三阶段,分别发生在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜,A正确;过程③(有氧呼吸第三阶段)中,NADH通过一系列的化学反应参与了水的形成,B正确;无氧条件下,过程②③都不能进行,C错误;无氧条件下,过程①产生的NADH在无氧呼吸第二阶段可用来还原丙酮酸,但该阶段不能合成ATP,D错误。
(2024江苏,6,2分)图中①~③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP
B.①②分布的蛋白质有所不同
C.有氧呼吸第一个阶段发生在③
D.②、③分别是消耗O2、产生CO2的场所
答案 C 线粒体是有氧呼吸的主要场所,可以分解有机物产生ATP,同时在线粒体内部有很多消耗ATP的反应,如合成蛋白质等,A正确;线粒体外膜(①)和内膜(②)功能不同,因此分布的蛋白质有所不同,B正确;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,③是线粒体基质,C错误;②是线粒体内膜,该场所发生的反应是[H]+O2H2O+大量能量,③是线粒体基质,在该场所发生的反应是丙酮酸+H2OCO2+[H]+少量能量,D正确。
(2024广东,5,2分)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Δsqr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Δsqr的有氧呼吸减弱
C.有氧条件下,WT比Δsqr的生长速度快
D.无氧条件下,WT比Δsqr产生更多的ATP
答案 D 线粒体碎片化后,线粒体的内外膜间隙和基质间无法正常建立H+浓度梯度,故无法正常进行有氧呼吸,A正确;线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,故线粒体数量减少可使有氧呼吸减弱,B正确;有氧条件下细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,Δsqr线粒体碎片化且数量减少,其有氧呼吸强度比WT低,因此生长速度比WT慢,C正确;无氧条件下,WT和Δsqr均进行无氧呼吸,无氧呼吸的场所是细胞质基质,两者产生ATP的量应基本相同,D错误。
(2024山东,2,2分)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
答案 C 巨噬细胞吞噬死亡细胞的方式为胞吞,需要能量,细胞呼吸能为这一过程提供能量,A正确;载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变,B正确;在线粒体基质中发生的有氧呼吸第二阶段,丙酮酸和水彻底分解产生NADH和CO2,根据题干信息知,巨噬细胞吞噬死亡细胞后,巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,所以产生CO2的速率也会减小,C错误;溶酶体是细胞的“消化车间”,含有多种水解酶,被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解,D正确。
(2023重庆,10,3分)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
答案 D由图知,静脉注射标记的NA,被组织细胞吸收后合成NAD+,进而转化为NAM,NAM经过血液可进入肠腔,A正确;静脉注射标记的NAM,进入组织细胞内合成NAD+,进而转化为NADH,故细胞质基质会出现标记的NADH,B正确;食物中缺乏NAM时,肠腔内肠道菌可利用NA合成NAD+,NAD+转化成NAM可进入组织细胞合成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。
(2023山东,4,2分)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
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
答案 B 题干中“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”,说明H+进入液泡是消耗能量的主动运输,为逆浓度梯度转运,可推知液泡内H+浓度较细胞质基质高,pH较低,A错误;玉米根细胞进行有氧呼吸或产生酒精的无氧呼吸均有CO2产生,B正确;无氧呼吸只有第一阶段生成ATP,产酒精和产乳酸的无氧呼吸第一阶段的过程相同,生成等量的ATP,C错误;细胞将无氧呼吸过程中丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径可减少乳酸的产生以缓解酸中毒,D错误。
(2023浙江1月选考,16,2分)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄
糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是 ( )
Ａ.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量
Ｂ.酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量
Ｃ.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标
Ｄ.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等
答案 Ｃ 探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，有无O2是实验的自变量，酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度皆属于无关变，Ａ、Ｂ错误；可用酒精和CO2的生成量作为实验因变量的检测指标，Ｃ正确；消耗等量的葡萄糖有(需)氧呼吸比无(厌)氧呼吸释放的能量多，Ｄ 错误。
(2023广东,7,2分)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
答案 A 人在游泳过程中主要进行有氧呼吸,在线粒体内膜上进行的是有氧呼吸的第三阶段,此阶段中[H]与氧结合形成水,同时释放大量能量,[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH),氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)为产物,B、C、D错误,A正确。
(2022重庆,12,2分)从图中选取装置,用于探究酵母菌细胞呼吸方式,正确的组合是( )
注:箭头表示气流方向
A.⑤→⑧→⑦和⑥→③
B.⑧→①→③和②→③
C.⑤→⑧→③和④→⑦
D.⑧→⑤→③和⑥→⑦
答案 B 探究酵母菌细胞能进行有氧呼吸时(有CO2生成),为防止空气中的CO2影响实验结果,空气通往酵母菌培养液前需先通过NaOH溶液,以除去其中的CO2,将该气体通入酵母菌培养液,再用澄清石灰水对酵母菌培养液中的CO2产生情况进行检测,酵母菌培养液中的通气管应“长进短出”;探究酵母菌细胞能进行无氧呼吸时(也有CO2生成),将酵母菌培养液直接与澄清石灰水相连,可用装置②设置无氧条件(装置②应封口放置一段时间,使酵母菌消耗尽瓶中的O2;⑥中培养液过多,易溢出,排除),再与③相连,检测CO2产生情况,B正确。
(2022广东,10,2分)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
答案 B TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成红色的TTF,种子仅可通过细胞呼吸产生[H],所以该反应不需要在光下进行,A错误;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,该阶段有[H]的产生,故TTF可以在细胞质基质中生成,B正确;一定范围内,保温时间越长,产生的[H]越多,TTF生成越多,C错误;种子活力越高,细胞呼吸越旺盛,产生的[H]越多,红色越深,所以可以用红色深浅判断种子活力高低,D错误。
(2022湖南,7,2分)“清明时节雨纷纷,路上行人欲断魂。借问酒家何处有,牧童遥指杏花村。”徜徉古诗意境,思考科学问题。下列观点错误的是 ( )
A.纷纷细雨能为杏树开花提供必需的水分
B.杏树开花体现了植物生长发育的季节周期性
C.花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联
D.“杏花村酒”的酿制,酵母菌只进行无氧呼吸
答案 D 酿酒初期,酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,缺氧后,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,D错误。
(2022浙江6月选考,12,2分)下列关于细胞呼吸的叙述,错误的是 ( )
A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C.梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D.酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量
答案 B 人体在剧烈运动时骨骼肌细胞会进行产乳酸的厌(无)氧呼吸,产生较多的乳酸,A正确;乳酸菌厌氧呼吸的中间产物包括丙酮酸,终产物包括乳酸,但乳酸菌厌氧呼吸不产生CO2,B错误;梨果肉细胞厌氧呼吸产生酒精和CO2,释放的能量大部分以热能形式散失,少部分用于合成ATP,C正确;在有O2的条件下,酵母菌的厌氧呼吸受到抑制,乙醇的生成量减少,D正确。
(2022全国甲,4,6分)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
答案 C 有氧呼吸的全过程分为三个阶段,分别在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上进行,这三个阶段都能释放能量,产生ATP,A正确;在线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段的反应,则线粒体内膜上的酶可以催化前两个阶段产生的[H]和氧反应形成水,B正确;丙酮酸分解成CO2和[H]属于有氧呼吸第二阶段,在线粒体基质中进行,这一阶段不需要O2直接参与,C错误;线粒体为半自主性细胞器,其中含有DNA和核糖体,故线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成,D正确。
易错警示 线粒体、叶绿体中含有DNA、RNA和核糖体,可进行DNA的复制、转录和翻译过程,线粒体、叶绿体DNA上的基因可以指导蛋白质的合成。
(2022山东,4,2分)植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应,产生NADPH、CO2和多种中间产物,该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是 ( )
A.磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比,葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下,利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
答案 C 有氧呼吸产生的NADH是还原型辅酶Ⅰ,磷酸戊糖途径产生的NADPH是还原型辅酶Ⅱ,A正确;有氧呼吸可将葡萄糖彻底氧化分解并释放大量能量,而磷酸戊糖途径对葡萄糖的分解不彻底,释放的能量较少,B正确;葡萄糖经磷酸戊糖途径产生NADPH的过程中不伴随碳原子的转移,故产物NADPH中不含葡萄糖分子中的14C,C错误;受伤组织修复过程伴随着细胞增殖,需要核苷酸和氨基酸等原料,而磷酸戊糖途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等,D正确。
(2022江苏,15,3分)(多选)如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
答案 BC 由图可知,三羧酸循环是代谢网络的中心,可产生大量的[H]和CO2,但不消耗O2,呼吸链会消耗O2,A错误;由图可知,生物通过代谢中间物(如丙酮酸、乙酰CoA等),将物质的分解代谢与合成代谢相互联系,B正确;葡萄糖经糖酵解(细胞呼吸第一阶段)产生丙酮酸,丙酮酸需转变成乙酰CoA才能参与三羧酸循环,氨基酸、脂肪酸转变成乙酰CoA能参与三羧酸循环,可见乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位,C正确;物质氧化时释放的能量只有少部分储存于ATP,大部分都以热能的形式散失,D错误。
(2022河北,4,2分)关于呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.酵母菌无氧呼吸不产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的气体
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,滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色
答案 B 酵母菌无氧呼吸可产生二氧化碳,二氧化碳可使溴麝香草酚蓝(水)溶液由蓝变绿再变黄,A错误;种子萌发时种子中的有机物经有氧呼吸氧化分解,为新器官的发育提供原料(如产物水可参与细胞内的生物化学反应)和能量,B正确;有机物彻底分解、产生大量ATP的过程是有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜上,C错误;通气培养时酵母菌进行有氧呼吸,不产生酒精,酵母菌液过滤后的滤液加入重铬酸钾浓硫酸溶液后不会变为灰绿色,D错误。
(2022北京,3,2分)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乳酸浓度,结果如图。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
答案 B 根据题中信息“单位时间的摄氧量均无明显变化”可知,受训者有氧呼吸产生的ATP基本不变,根据柱形图可知,受训者集训后血浆中乳酸浓度比集训前显著增多,说明无氧呼吸增强,受训者无氧呼吸产生的ATP增多,故受训者消耗的ATP总量增多,A、C错误,B正确;消耗等量的葡萄糖,有氧呼吸产生的ATP多于无氧呼吸,滑雪过程中受训者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错误。
(2022北京,14,2分)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
答案 D 有氧呼吸会产生少量超氧化物,有氧呼吸发生在细胞内,A错误;实验结果说明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错误;蛋白质一般不作为能源物质,C错误;实验数据显示,吸烟组产生的可引发细胞损伤的超氧化物量远高于不吸烟组,这说明“吸烟有害健康”,D正确。
(2022浙江1月选考,6,2分)线粒体结构模式如图所示,下列叙述错误的是 ( )
A.结构1和2中的蛋白质种类不同
B.结构3增大了线粒体内膜的表面积
C.厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在结构4中
D.电子传递链阻断剂会影响结构2中水的形成
答案 C 厌氧呼吸生成乳酸的过程发生在细胞溶胶中,而图中结构4表示线粒体基质,C错误。
(2022海南,10,3分)种子萌发过程中,储藏的淀粉、蛋白质等物质在酶的催化下生成简单有机物,为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列有关叙述错误的是 ( )
A.种子的萌发受水分、温度和氧气等因素的影响
B.种子萌发过程中呼吸作用增强,储藏的有机物的量减少
C.干燥条件下种子不萌发,主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活
D.种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后,显微镜下观察到橘黄色颗粒,说明该种子含有脂肪
答案 C 种子的萌发需要水分,温度会影响种子代谢所需酶的活性,氧气会影响种子的有氧呼吸,A正确;种子萌发过程中呼吸作用增强,消耗的有机物的量增多,储藏的有机物的量减少,B正确;可导致酶变性失活的因素有高温、强酸、强碱等,缺水会使酶的活性受抑制,但不会使其变性失活,C错误;脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,D正确。
(2021北京,9,2分)在有或无机械助力两种情形下,从事家务劳动和日常运动时人体平均能量消耗如图。对图中结果叙述错误的是( )
A.走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多
B.葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源
C.爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩
D.借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应
答案 D 走路上学的能量消耗约为3.5 kcal·min-1,手洗衣服的能量消耗约为2.1 kcal·min-1,走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多,A正确;葡萄糖是细胞生命活动的主要能源,B正确;爬楼梯时消耗的能量除了用于肌肉收缩,还会以热能形式散失,C正确;借助机械减少人体能量消耗不一定能缓解温室效应,因为温室效应的成因主要是煤、石油和天然气的大量燃烧,使大气中的CO2大量增加,D错误。
(2021河北,14,3分)《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
答案 ACD 荫坑和气调冷藏库可通过低氧等条件有效降低细胞呼吸,从而减缓果蔬中营养成分和风味物质的分解,A正确;有氧条件下丙酮酸才能进入线粒体进一步分解,故缺氧条件下有氧呼吸第二、三阶段均受到抑制,B错误;低温可降低细胞质基质和线粒体中与呼吸作用有关的酶的活性,从而减少有机物的消耗,C正确;乙烯具有催熟作用,不利于果蔬的贮存,故及时清除乙烯,可延长果蔬保鲜时间,D正确。
(2021湖南,12,2分)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是( )
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中,常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
答案 B 根据题意,40 ℃左右温水淋种,是为了提供水分和适宜的温度;时常翻种是为了提供氧气;水分、适宜的温度和氧气都可以促进种子的呼吸作用,A正确。贮藏种子的条件是零上低温、低氧、干燥,无氧条件下种子无氧呼吸旺盛,产物酒精的积累容易使种子腐烂,贮藏寿命缩短,B错误。油料作物种子中脂肪较多,相对于糖类而言,脂肪分子中H的比例高,而O的比例低,单位质量的脂肪氧化分解时消耗的氧气更多,因此播种时适宜浅播,C正确。水果保鲜时,利用塑料袋密封保存,可隔绝氧气,降低呼吸速率,同时减少水分散失,起到保鲜作用,D正确。
(2021广东,9,2分)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(图2)。下列叙述正确的是( )
图2
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
答案 D 若培养开始时就加入重铬酸钾会影响酵母菌的生存,故应在反应结束后加入,且重铬酸钾在酸性条件下才能与乙醇发生化学反应,A错误;二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄,B错误;甲基绿与DNA的亲和力较强,故用甲基绿染色可以观察DNA的分布,而观察线粒体的分布应该用健那绿染液,被染色的线粒体呈现蓝绿色,C错误;纤维素水解液中的葡萄糖含量是一定的,故乙醇的最大产量也是一定的,增加酵母菌的数量只能加快乙醇产生的速率,D正确。
(2021浙江6月选考,10,2分)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答案 D 糖酵解发生的场所是细胞溶胶,产物为丙酮酸、[H]和少量ATP,氧不参与糖酵解过程,A错误;需氧呼吸第二阶段中,丙酮酸可在线粒体基质中和嵴上进行柠檬酸循环,生成CO2、[H]和少量ATP,该阶段不需要氧的参与,B、C错误;需氧呼吸第三阶段(电子传递链)发生在线粒体内膜上,O2接受氢和电子生成H2O,同时释放出大量的能量,合成大量的ATP,D正确。
(2021浙江1月选考,11,2分)苹果果实成熟到一定程度,呼吸作用突然增强,然后又突然减弱,这种现象称为呼吸跃变,呼吸跃变标志着果实进入衰老阶段。下列叙述正确的是( )
A.呼吸作用增强,果实内乳酸含量上升
B.呼吸作用减弱,糖酵解产生的CO2减少
C.用乙烯合成抑制剂处理,可延缓呼吸跃变现象的出现
D.果实贮藏在低温条件下,可使呼吸跃变提前发生
答案 C 苹果果实细胞在呼吸作用过程中不产生乳酸,其厌氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳,A错误;糖酵解是指1个葡萄糖分子转变为2个丙酮酸分子的过程,该过程中不产生CO2,B错误;乙烯促进果实成熟,果实成熟到一定阶段会出现呼吸跃变现象,因此用乙烯合成抑制剂处理,可延缓呼吸跃变现象的出现,C正确;果实贮藏在低温条件下,能抑制相关酶的活性,从而延缓呼吸跃变现象的出现,D错误。
(2021全国甲,2,6分)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
答案 B 酵母菌是兼性厌氧菌,在有氧和无氧条件下都能生存,其在有氧的条件下分解有机物释放能量多,可以增殖,在无氧的条件下发酵产生酒精,A、C不符合题意;酵母菌无氧呼吸的第一阶段会产生[H]和丙酮酸,B符合题意;酵母菌有氧呼吸的产物为CO2和H2O,无氧呼吸的产物为CO2和酒精,即酵母菌有氧与无氧呼吸都有CO2产生,D不符合题意。
(2020课标全国Ⅰ,2,6分)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖,下列关于种子呼吸作用的叙述,错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等,则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸,则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸,则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的多
答案 D 以葡萄糖为呼吸作用的底物时,有氧呼吸过程会产生CO2,不产生乙醇;只进行产乙醇的无氧呼吸过程中,消耗1分子的葡萄糖会产生2分子的CO2和2分子的乙醇,A正确。若细胞只进行有氧呼吸,消耗1分子葡萄糖的同时会消耗6分子O2,产生6分子CO2,即吸收O2的分子数与释放CO2的相等,B正确。若细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸,则消耗1分子葡萄糖只产生2分子的乳酸,此过程中无O2吸收,也无CO2释放,C正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸,则吸收O2的分子数比释放CO2的少;若细胞同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸,则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数,D错误。
(2020山东,2,2分)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
答案 B 癌细胞主要进行无氧呼吸,无氧呼吸产生的ATP较少,对于能量需求量大的癌细胞而言,需要大量吸收葡萄糖,A正确;无氧呼吸第一阶段会产生少量ATP,而第二阶段丙酮酸转化为乳酸的过程中不生成ATP,B错误;癌细胞主要进行无氧呼吸,因此其呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用,C正确;癌细胞主要在无氧呼吸第一阶段产生NADH,正常细胞在有氧呼吸第一、二阶段产生NADH,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正确。
(2020浙江7月选考,6,2分)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贮藏环境中的O2浓度会增加酒精的生成量
答案 C 细胞的厌(无)氧呼吸由于有机物分解不彻底,释放少量能量,因此生成少量的ATP,而细胞的需(有)氧呼吸彻底分解有机物,释放大量能量,生成较多的ATP,A错误;细胞的厌(无)氧呼吸仅在细胞溶胶(细胞质基质)中进行,线粒体是进行需(有)氧呼吸的主要场所,B错误;细胞的需(有)氧呼吸与厌(无)氧呼吸过程中第一阶段完全相同,都会产生丙酮酸,C正确;酒精是苹果细胞厌(无)氧呼吸的产物,若适当提高苹果果实贮藏环境中的O2浓度可抑制其厌(无)氧呼吸,减少酒精的生成量,D错误。
(2019课标全国Ⅱ,2,6分)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
答案 B 本题以细胞呼吸相关知识为载体,考查运用所学知识和观点,解释某些生物学问题的能力;试题以马铃薯变酸为背景,体现了对生命观念素养中的结构与功能观的考查。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸,A错误;其无氧呼吸第一阶段产生[H]和丙酮酸,并释放少量能量合成少量ATP,第二阶段[H]把丙酮酸转化为乳酸,B正确,C错误;氧气浓度升高,对无氧呼吸的抑制作用增强,所以乳酸产生量减少、酸味产生减弱,D错误。
(2019浙江4月选考,27,2分)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
答案 A 本题考查糖类、油脂的氧化分解,考查考生根据题干信息进行分析、判断、推理的能力。题干中的“油脂的氧原子含量较糖类中的少而氢的含量多”是推理本题的关键信息,考生需要具备科学思维素养中的演绎与推理要素才能正确解答本题。将果蔬储藏于充满氮气的密闭容器中,进行厌氧呼吸,一定时间内果蔬产生CO2的物质的量大于消耗O2的物质的量,A错误;严重的糖尿病患者糖代谢异常,与其正常时相比,严重的糖尿病患者更多地代谢油脂,油脂代谢需要消耗较多的氧气而释放较少的二氧化碳,因此题述比值会降低,B正确;富含油脂的种子在萌发初期,消耗较多的氧气释放较少的二氧化碳,题述比值低于1,C正确;某动物以草为食,摄入的多为纤维素(属于糖类),该动物以糖类代谢为主,推测题述比值接近1,D正确。
(2018课标全国Ⅲ,5,6分)下列关于生物体中细胞呼吸的叙述,错误的是( )
A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸
B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞呼吸散失
C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄糖和乳酸
D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以合成ATP
答案 C 本题主要考查细胞呼吸、光合作用和生态系统的能量流动的相关知识,考查了考生的识记、判断正误的能力。试题通过基础判断的形式考查了生命观念中的物质与能量观。影响植物细胞呼吸方式的主要因素是O2含量,细胞呼吸方式与光照强度无关,黑暗状态下植物可进行有氧呼吸,也可进行无氧呼吸,A正确;能量在食物链上传递的过程中,有一部分能量通过呼吸作用以热能的形式散失,B正确;有氧呼吸的产物是CO2和水,无氧呼吸的产物是CO2和乙醇或乳酸,C错误;植物在光合作用的光反应阶段有ATP合成,有氧呼吸的三个阶段和无氧呼吸的第一阶段均有ATP合成,D正确。
(2018天津理综,5,6分)为探究酵母菌的呼吸方式,在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中,加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液,密封后在最适温度下培养。培养液中的O2和CO2相对含量变化见图。有关分析错误的是( )
A.t1→t2,酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B.t3时,培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C.若降低10 ℃培养,O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D.实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
答案 C 本题主要考查酵母菌呼吸方式的相关知识,考查考生依据题干信息,正确分析曲线各段含义的能力。对培养液中的O2和CO2相对含量变化曲线的分析属于对科学思维素养中演绎与推理要素的考查。由题图可知,t1→t2,培养液中O2的下降速率变慢,说明O2的消耗速率降低,有氧呼吸速率不断下降,A正确;t1→t3,酵母菌产生CO2的速率基本不变,此时间段内,有氧呼吸强度逐渐减弱,无氧呼吸强度逐渐增强,所以在单位时间内要产生等量CO2,无氧呼吸需消耗更多的葡萄糖,B正确;由题干信息可知,酵母菌在最适温度下培养,若降低10 ℃培养,则会使酶的活性降低,从而引起酵母菌有氧呼吸速率变慢,致使培养液中O2相对含量达到稳定所需时间延长,C错误;因为实验后的培养液滤液中含有酵母菌无氧呼吸产生的乙醇,所以滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色,D正确。
方法技巧 酵母菌呼吸类型的判断(以葡萄糖为底物)
(1)不消耗O2,释放CO2 只进行无氧呼吸;
(2)CO2产生量等于O2消耗量 只进行有氧呼吸;
(3)CO2产生量大于O2消耗量 既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,多余的CO2来自无氧呼吸;
(4)乙醇产生量小于CO2产生量 既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,多余的CO2来自有氧呼吸。
(2018浙江4月选考,12,2分)以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”,装置图如图。下列关于该实验过程与结果的叙述,错误的是( )
A.将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀
B.在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境
C.乙试管中澄清的石灰水变混浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2
D.拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味
答案 B 本题通过乙醇发酵实验,考查了科学探究中的方案探讨和结果分析。温水有利于酵母菌酶活性提高,化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀,目的是使酵母菌与底物充分接触,利于发生反应,A正确。在甲试管内的混合液表面滴加一薄层液体石蜡隔绝了空气,目的是制造无氧环境,利于乙醇发酵,B错误。乙试管中澄清的石灰水变混浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2,C正确。酵母菌厌(无)氧呼吸的产物有酒精和CO2,所以拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味,D正确。故选B。
(2017海南单科,7,2分)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
答案 C 分生组织细胞的代谢旺盛,呼吸速率通常比成熟组织细胞的大,A错误;若细胞既不吸收O2也不放出CO2,细胞可能进行产乳酸的无氧呼吸,B错误;影响有氧呼吸的因素有O2浓度和温度等,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,C正确;利用葡萄糖进行有氧呼吸时,吸收的O2与释放的CO2摩尔数相同,D错误。
易错警示 代谢越旺盛的细胞,呼吸速率越大;无氧呼吸有产生乳酸的无氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸两种,前者既不吸收O2也不放出CO2。
(2016江苏单科,23,3分)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。如图为呼吸链突变酵母呼吸过程,下列相关叙述错误的是(多选)( )
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
答案 BD 图示中突变酵母呼吸链中断的部位为线粒体。氧气充足时,突变酵母不能进行有氧呼吸,只能在细胞质基质中进行产生少量ATP的无氧呼吸,故其增殖速率明显低于野生型酵母。突变酵母细胞质基质内的葡萄糖氧化过程正常,故突变酵母无氧呼吸途径未变,在无氧呼吸途径中有[H]产生,A、C正确,B、D错误。
解后反思 解读图示信息是解答该题的关键。从图示中找出呼吸链中断的部位这一关键信息,结合酵母菌有氧呼吸与无氧呼吸的差别,即可得出正确判断。
(2016海南单科,11,2分)下列有关植物细胞能量代谢的叙述,正确的是( )
A.含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加
C.无氧条件下,丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D.光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
答案 D ATP去掉两个高能磷酸键后为腺嘌呤核糖核苷酸,其是构成RNA的基本单位之一,A错误;呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸,使ATP生成减少,B错误;无氧呼吸第一阶段可以产生少量ATP,第二阶段不产生ATP,C错误;光下叶肉细胞既可以进行光合作用也可进行有氧呼吸,细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成,D正确。
易错警示 (1)ATP去掉两个高能磷酸键后的产物是RNA的基本组成单位之一。(2)无氧呼吸第一阶段产生少量ATP,第二阶段不产生ATP。
(2025安徽,16,11分)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响,科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT,模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度,结果见图1。
回答下列问题。
(1)据图1分析,低氧胁迫下,NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 ,原因是 。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为 中储存的能量。
(2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现,在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时,E增多并累积[图2(a)];当加入F、G或H时,E也同样累积[图2(b)]。根据此结果,针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设: 。
说明:字母A~H表示一系列分子。
(3)科研小组还发现,低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析,其原因是 。
(4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应,最终接受电子的物质(最终电子受体)是 ,而最终提供电子的物质(最终电子供体)是 。
答案(1)升高 NtPIP基因过量表达使水通道蛋白NtPIP数量增加,运输更多水分子进入细胞,提高根细胞中的氧气扩散效率,提高根细胞中的氧浓度,进而促进细胞有氧呼吸的进行 NADH([H]) (2)从A→H→A的环状代谢途径 (3)低氧条件下,NtPIP基因过量表达株根细胞有氧呼吸速率升高,有机物消耗增加,叶片光合产物更多地向根细胞中转移,叶片中光合产物减少,净光合速率提高 (4)NADP+ H2O
解析 (1)由图1中关于呼吸速率的图可知,低氧胁迫下,与野生型(WT)相比,NtPIP基因过量表达株(OE)的呼吸速率升高。已知NtPIP基因的表达产物是水通道蛋白NtPIP,低氧胁迫下,与野生型相比,NtPIP基因过量表达株的呼吸速率升高,且氧浓度也升高,推测原因是NtPIP基因过量表达使水通道蛋白NtPIP数量增加,运输更多水分子进入细胞,提高根细胞中的氧气扩散效率,促进有氧呼吸。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为NADH([H])中储存的能量。(2)综合图2(a)和图2(b)可知,有氧呼吸第二阶段的路径不是图中所示的线性的,原因是如果有氧呼吸第二阶段的路径是线性的,则无法出现存在丙二酸阻遏的前提下,无论添加A、B、C或F、G、H均可使E积累的现象。故初步判断有氧呼吸第二阶段的路径是环状的。(3)结合图1可知,低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的根细胞的有氧呼吸速率高于野生型,导致根部细胞消耗的光合产物增加,叶片中的光合产物更多地向根细胞中转移,叶肉细胞中光合产物减少,利于光合作用的进行,从而使叶片净光合速率升高。(4)如图为电子传递链图,据图可知,最终电子受体是NADP+,最终电子供体是H2O。
(2020江苏单科,30,8分)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。如图为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 (8分)(1)CO2 O2 (2)DNA (3)细胞质基质 核孔 mRNA 翻译 (4)提高机体的免疫能力
解析 (1)在线粒体基质中发生有氧呼吸第二阶段,该阶段中丙酮酸与H2O彻底分解成CO2和[H]。[H]经一系列化学反应与O2结合产生水和大量的能量,同时产生自由基。(2)分析题图,线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核,因细胞核中染色质主要由DNA与蛋白质构成,故乙酰辅酶A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细胞质基质中,激活NFAT等调控转录的蛋白质分子。由于NFAT的化学本质是蛋白质,因此激活的NFAT需要穿过核孔进入细胞核。转录可产生mRNA,其与核糖体结合后开始翻译的过程。(4)T细胞内乙酰辅酶A进入细胞核后,使染色质中的蛋白质乙酰化,从而激活干扰素基因的转录,而自由基进入细胞核后,促进了白细胞介素基因的转录。由此可知,T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,从而提高了机体的免疫能力。
考点2 细胞呼吸的影响因素及应用
(2024山东,16,3分)（不定项）种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )
A.p点为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
答案 ABD 乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH相对值的曲线表示无氧呼吸速率,子叶耗氧量与被氧化的NADH相对值的曲线表示有氧呼吸速率。p点之后子叶耗氧量快速增加,乙醇脱氢酶活性快速下降,说明该点时种子内O2浓度增加,推测此时为种皮被突破的时间点,A正确;Ⅱ阶段种皮未被突破,O2浓度降低限制了有氧呼吸,导致子叶耗氧量减少,B正确;Ⅲ阶段乙醇脱氢酶活性逐渐降低,无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低,C错误;q处表示种子的无氧呼吸与有氧呼吸过程中被氧化的NADH的量相等,此时无氧呼吸消耗的葡萄糖更多,D正确。
(2024湖南,16,4分)（不定项）为研究CO2、O2和H+对呼吸运动的作用(以肺泡通气为检测指标)及其相互影响,进行了相关实验。动脉血中CO2分压(PCO2)、O2分压(PO2)和H+浓度三个因素中,一个改变而另两个保持正常时的肺泡通气效应如图a,一个改变而另两个不加控制时的肺泡通气效应如图b。下列叙述正确的是( )
A.一定范围内,增加PCO2、H+浓度和PO2均能增强呼吸运动
B.pH由7.4下降至7.1的过程中,PCO2逐渐降低
C.PO2由60 mmHg下降至40 mmHg的过程中,PCO2和H+浓度逐渐降低
D.CO2作用于相关感受器,通过体液调节对呼吸运动进行调控
答案 BC 分析图a,一定范围内,增加PCO2、H+浓度和降低PO2均能增大肺泡通气,呼吸运动增强,A错误;pH由7.4下降至7.1时,与图a相比,图b中pH曲线增加幅度减小,推测其原因是通过PCO2降低和PO2升高对肺泡通气进行了调节,B正确;PO2由60 mmHg下降至40 mmHg时,与图a相比,图b中PO2曲线增加幅度减小,推测其原因是通过PCO2降低和pH升高(H+浓度降低)对肺泡通气进行了调节,C正确;CO2是调节呼吸运动的重要体液因子,其作用于相关感受器,通过神经系统对呼吸运动进行调控,D错误。
(2023湖南,5,2分)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是( )
A.干制降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,食品保存时间延长
B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境,从而抑制微生物的生长和繁殖
C.低温保存可抑制微生物的生命活动,温度越低对食品保存越有利
D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物,并可破坏食品中的酶类
答案 C 水是微生物生长的必要条件,在缺水的情况下,微生物不易生长和繁殖,A正确;高渗环境可使微生物渗透失水,影响代谢,从而抑制微生物的生长和繁殖,B正确;温度过低会使蔬菜、水果等鲜活食品的细胞死亡,从而使其变质,C错误;高温可使蛋白质变性失活,杀死食品中绝大部分微生物的同时,也可破坏食品中的酶类,D正确。
知识拓展 不适合低温储存的食物
(1)部分热带水果不适宜放在冰箱。因为放入冰箱,反而会“冻伤”水果,导致表皮出现黑褐色的斑点。
(2)土豆是一种淀粉含量高的食物,低温会促进土豆里的淀粉转化为糖,影响到土豆品质。
(3)经过冰箱低温冷冻后,西红柿会变得软烂,味道失去成熟的鲜味或出现开裂现象,甚至腐烂。
(2023全国乙,3,6分)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
答案 C 在无氧环境中植物幼苗进行无氧呼吸,根据CO2的产生与否可判断a点前只进行产乳酸的无氧呼吸,a点后逐渐由产乳酸的无氧呼吸转为产酒精和CO2的无氧呼吸,A、B正确;产酒精和产乳酸的无氧呼吸都只在第一阶段产生ATP,第二阶段不产生,而且二者第一阶段完全相同,所以产生的ATP一样多,C错误;酒精跨膜运输的方式是自由扩散,不消耗ATP,D正确。
知识拓展 某些植物如玉米幼苗,在低氧胁迫下,初期进行产乳酸的无氧呼吸,随着乳酸增多,pH下降,会抑制合成乳酸的相关酶活性,从而转为产酒精和CO2的无氧呼吸。
(2023北京,2,2分)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
答案 A 通过对柱形图的分析可知,低强度运动时,供能物质中脂肪酸所占比例较高,A正确;中等强度运动时,主要供能物质不是占比最低的血糖,B错误;高强度运动时,糖类在氧化分解时释放出的能量一部分储存在ATP中,一部分以热能形式散失,C错误;肌糖原存在于肌肉中,剧烈运动时肌糖原可分解产生乳酸,乳酸经血液循环进入肝脏,再转化成葡萄糖提供能量,在饥饿、寒冷等条件下,肌糖原也可以分解供能,有氧、无氧条件下肌糖原都能氧化分解提供能量,D错误。
(2023山东,17,3分)(不定项)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下,单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖,下列说法正确的是 ( )
A.甲曲线表示O2吸收量
B.O2浓度为b时,该器官不进行无氧呼吸
C.O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加
D.O2浓度为a时最适合保存该器官,该浓度下葡萄糖消耗速率最小
答案 BC O2浓度为零时只有CO2的释放,说明甲曲线表示CO2释放量,A错误;从b点开始,O2吸收量等于CO2释放量,说明从此时开始该器官只进行有氧呼吸,B正确;乙曲线表示O2吸收量,只有有氧呼吸消耗O2,无氧呼吸不消耗O2,故乙曲线也可以表示有氧呼吸消耗葡萄糖的速率,O2浓度由0到b的过程中,有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加,C正确;O2浓度为a时单位时间内CO2释放相对值为0.6,消耗葡萄糖相对值为1.2/6,当O2浓度为6时单位时间内消耗葡萄糖相对值为0.7/6,说明a浓度下葡萄糖消耗速率不是最小,D错误。
(2022重庆,8,2分)如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
答案 B 题图中,胶质细胞中的葡萄糖分解成丙酮酸后可在Rheb蛋白的作用下,进入线粒体彻底分解供能,也可在细胞质基质转变成乳酸,乳酸经MCT进入神经元,在神经元线粒体中分解产生自由基和ATP,结合题干“转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤”,可推测自由基可攻击细胞内各种执行正常功能的分子导致细胞受损,故抑制MCT可降低神经元的损伤,A、D正确;若Rheb蛋白失活,则进入胶质细胞线粒体的丙酮酸会减少,丙酮酸会产生更多的乳酸进入神经元,使神经元损伤增加,B错误;乳酸可在神经元的线粒体中分解产生ATP,可作为神经元的能源物质,C正确。
(2022山东,16,3分)(不定项)在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是 ( )
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
答案 BCD 有氧呼吸第三阶段中,还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,4 ℃时细胞耗氧量升高,说明电子传递未受阻,A错误;与25 ℃时相比,4 ℃时细胞ATP生成量减少,耗氧量增多,说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量转化为热能的量增多,B正确;与25 ℃时相比,4 ℃时细胞耗氧量大,消耗葡萄糖的量多,C正确;DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶,这样会使电子传递过程中释放的能量更多地以热能的形式散失,故生成的ATP减少,D正确。
(2022江苏,8,2分)下列关于细胞代谢的叙述正确的是 ( )
A.光照下,叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B.供氧不足时,酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C.蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D.供氧充足时,真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
答案 B 光照下的叶肉细胞既可进行光合作用,也可进行呼吸作用,两过程都产生ATP,光合作用产生的ATP来源于光能的直接转化,呼吸作用产生的ATP来源于有机物中的化学能,A错误;供氧不足时,酵母菌可在细胞质基质中进行无氧呼吸,将丙酮酸转化为乙醇和CO2,B正确;蓝细菌为原核生物,无线粒体,但体内含有与有氧呼吸相关的酶,可以进行有氧呼吸,C错误;供氧充足时,真核细胞在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP,D错误。
(2024贵州,17,10分)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 (选填“甲”或“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,植株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)。
答案 (1)将有机物彻底氧化分解、释放能量多、合成的ATP多 乙 (2)氧气含量 3 (3)植物能耐受此时无氧呼吸产生的酒精,细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求
解析 (1)与无氧呼吸相比,有氧呼吸可将有机物彻底氧化分解,释放能量多,产生的ATP多。在一定范围内,随水淹天数的增加,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强,故可推知图中乙酶参与有氧呼吸,甲酶参与无氧呼吸。(2)水淹0~3 d阶段,影响呼吸作用强度的因素主要是含氧量。水淹第3 d时,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,由于有氧呼吸过程中O2吸收量与CO2释放量相等,因此根细胞无氧呼吸的CO2释放量为0.2 μmol·g-1·min-1,则有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/6=1/30(μmol·g-1·min-1),无氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.2/2=1/10(μmol·g-1·min-1),所以无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍。(3)水淹3 d后排水,若植物能耐受此时植物无氧呼吸积累的酒精,细胞呼吸产生的ATP基本能满足生命活动的需求,则植物长势可在一定程度上得到恢复。
(2024江西,21,12分)当某品种菠萝蜜成熟到一定程度,会出现呼吸速率迅速上升,再迅速下降的现象。研究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料,测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率,变化趋势如图。回答下列问题:
(1)菠萝蜜在贮藏期间,细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的 ,其释放的能量一部分用于生成 ,另一部分以 的形式散失。
(2)据图可知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生的调节方式为 。
(3)据图推测,菠萝蜜在贮藏5天内可溶性糖的含量变化趋势是 。为证实上述推测,拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖,现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备(如比色仪,可用于定量分析溶液中物质的浓度)、玻璃器皿和试剂(如DNS试剂,该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质)等。简要描述实验过程:
①
②分别制作匀浆,取等量匀浆液
③
④分别在沸水浴中加热
⑤
(4)综合上述发现,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升,其原因是 。
答案 (1)内膜 ATP 热能 (2)(正)反馈调节 (3)先增加后减少 ①在贮藏期0~5天分别取等量的长势相同的菠萝蜜 ③分别加入等量DNS试剂 ⑤利用比色仪定量分析各组菠萝蜜匀浆中的葡萄糖的浓度 (4)乙烯能通过调节可溶性糖的上升来调控果实呼吸速率的上升
解析 (1)真核细胞有氧呼吸第三阶段,[H]与O2结合生成H2O,同时释放出大量的能量,这些能量一部分用于合成ATP,一部分以热能的形式散失,该过程发生的场所是线粒体内膜。(2)正反馈调节是指在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,使该系统工作的效果增强。由题意知,菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯,随后有大量乙烯生成,这体现了乙烯产生的调节方式为正反馈调节。(3)细胞呼吸的底物主要是葡萄糖等可溶性糖,由题图的呼吸速率变化可推知,菠萝蜜贮藏5天内可溶性糖含量先增加后减少。要通过实验证实这一推测,可在贮藏期0~5天分别取等量的长势相同的菠萝蜜(共6组),分别制作匀浆后,取等量匀浆,各加入等量的DNS试剂,沸水浴加热,溶液呈棕红色(深浅有所不同),待冷却后,利用比色仪定量分析各组菠萝蜜匀浆中的葡萄糖的浓度。(4)由图可知,新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中的呼吸速率变化趋势与乙烯释放速率的变化趋势相似(或呈正相关),且乙烯可使可溶性糖增多,乙烯释放速率与可溶性糖变化趋势呈正相关,故可推测乙烯能通过调节可溶性糖的变化趋势来调控果实的呼吸速率。
(2024北京,17,12分)啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中,需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵,而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控,以优化采集条件。
(1)酵母菌是兼性厌氧微生物,在密闭发酵罐中会产生 和CO2。有氧培养时,酵母菌增殖速度明显快于无氧培养,原因是酵母菌进行有氧呼吸,产生大量 。
(2)本实验中,采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌,统计菌落数(图1)。由结果可知,有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。
(3)根据上述实验结果可知,采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测,酵母菌接触O2的最初阶段,细胞产生的过氧化氢(H2O2)浓度会持续上升,使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌,分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上,无氧培养后得到如图2所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测,并说明理由。
(4)上述推测经证实后,研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组,A组菌液直接滴加到H2O2溶液中,无气泡产生;B组菌液有氧培养4天后,取与A组活菌数相同的菌液,滴加到H2O2溶液中,出现明显气泡。结果说明,酵母菌可通过产生 以抵抗H2O2的伤害。
答案 (1)酒精 能量 (2)无氧取样/无氧培养 (3)不能完全证实。图中存在H2O2的培养基,酵母菌数量少也可能是培养基的H2O2扩散进入细胞,对酵母菌细胞造成损伤导致。 (4)H2O2酶
解析 (1)密闭的发酵罐中,由于缺乏氧气,酵母菌会发生无氧呼吸,其产物是酒精和CO2。酵母菌有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸,因此,有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)据图1结果分析知,与其他采集条件相比,无氧取样/无氧培养的采集条件下,酵母菌的菌落数更多,说明在此采集条件下,菌种死亡率低,有利于保留占比很低的菌种。(3)图2结果表明,培养基H2O2浓度为0时,无H2O2分解产生O2,酵母菌没有接触到O2,细胞几乎不产生H2O2,酵母菌细胞没有损伤,所以培养基中生长的酵母菌数量最多,随着培养基H2O2浓度的增大,其分解产生的O2增多,酵母菌接触O2后产生H2O2,使酵母菌受损,所以培养基中生长的酵母菌数量减少,因此可以证实酵母菌接触O2的最初阶段,细胞产生的H2O2浓度会持续上升,使酵母菌受损的推测。但H2O2能扩散进出细胞,因此存在H2O2的培养基,酵母菌数量少也可能是由培养基的H2O2扩散进入细胞,对酵母菌细胞造成损伤所致的,不能完全证实相关推测。(4)正常情况下,发酵罐为密闭环境(无氧环境),当在有氧条件下取样得到菌液并分为A、B两组,A组菌液直接滴加到H2O2溶液中(此时A组菌体内未产生H2O2酶),细胞会损伤,但无气泡产生,说明H2O2未分解;B组菌液有氧培养4天,体内应已产生H2O2,滴加到H2O2溶液中,细胞破裂,出现明显气泡,说明B组菌产生了H2O2酶并随细胞破裂进入H2O2溶液中,推测酵母菌可通过产生H2O2酶以抵抗H2O2的伤害。
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