專題3細胞的能量供應和利用第2講細胞呼吸1.（2024·江西月考改編）玉米根細胞缺氧期間，葡萄糖分解產(chǎn)生的丙酮酸最初轉(zhuǎn)化為乳酸，導致細胞質(zhì)基質(zhì)pH降低。在低pH時，乳酸脫氫酶活性被抑制，丙酮酸脫羧酶被激活，引起酒精含量增加，生成的乳酸含量減少。下列說法錯誤的是()A.丙酮酸轉(zhuǎn)化為酒精或乳酸的過程中不能產(chǎn)生ATPB.當檢測到玉米根細胞中有酒精時，根細胞同時有乳酸生成C.玉米根細胞的酒精發(fā)酵途徑和乳酸發(fā)酵途徑均在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行D.酒精發(fā)酵能有效延緩酸中毒，使根細胞可以長時間處于缺氧狀態(tài)一、單項選擇題D【解析】D由題干可知，玉米根細胞在缺氧時先進行乳酸發(fā)酵，再進行酒精發(fā)酵，當檢測到酒精時，根細胞有乳酸生成，B正確；根據(jù)題干信息可知，乳酸的生成導致細胞質(zhì)基質(zhì)pH降低，低pH時，乳酸發(fā)酵被抑制，細胞轉(zhuǎn)為酒精發(fā)酵，該過程可減緩細胞酸中毒，但酒精對細胞也有毒害作用，不能使根細胞長時間處于缺氧狀態(tài)，D錯誤。2.湖南是水稻生產(chǎn)大省，每年可產(chǎn)生大量的水稻秸稈。某生物興趣小組利用自制的水稻秸稈纖維素水解液（含5%葡萄糖）培養(yǎng)酵母菌來驗證其可生產(chǎn)生物燃料乙醇（如下圖）。下列敘述正確的是()A.培養(yǎng)開始時向甲瓶中加入溶有重鉻酸鉀的濃硫酸溶液以便檢測乙醇生成B.乙瓶的溶液由黃色變成藍色，表明酵母菌已產(chǎn)生了CO2C.僅根據(jù)該實驗結(jié)果不能完全確定酵母菌細胞呼吸的方式D.實驗中增加初始酵母菌數(shù)量可以提高乙醇最大產(chǎn)量答案：C【解析】C應在充分反應后（葡萄糖消耗完），從甲瓶中取適量濾液，加入重鉻酸鉀以便檢測乙醇生成，因為葡萄糖也能與酸性的重鉻酸鉀發(fā)生反應，且濃硫酸會殺死酵母菌，A錯誤；乙瓶的溶液由藍變綠再變黃，表明酵母菌已產(chǎn)生了CO2，B錯誤；用對比實驗法（有氧條件和無氧條件）可以探究酵母菌的呼吸類型，僅根據(jù)該實驗結(jié)果不能完全確定酵母菌細胞呼吸的方式，C正確；由于培養(yǎng)液中葡萄糖的含量一定，因此增加甲瓶的酵母菌數(shù)量不能提高乙醇最大產(chǎn)量，D錯誤。3.（2024·湖南師大附中月考）某科研小組為探究高壓靜電場對黃瓜植株呼吸強度的影響，將植株分成3組，A、B組分別將植株每天置于50kV/m、100kV/m的高壓靜電場下培養(yǎng)1小時，其他時間放在無高壓靜電場的條件下貯藏，C組是對照組。A、B、C3組的溫度控制在0℃，實驗結(jié)果如圖所示。下列分析錯誤的是()A.呼吸強度可通過黑暗時植株CO2釋放速率來表示B.隨著貯藏時間的推移，A、B、C組黃瓜植株呼吸強度都在變化C.將溫度提高10℃，3組植株的呼吸強度可能都會增大D.隨著高壓靜電場強度增大，植株的呼吸強度不斷減弱答案：D【解析】D黑暗時植株只進行呼吸作用吸收O2，消耗有機物，釋放CO2，呼吸強度可通過黑暗時植株CO2釋放速率來表示，A正確；由題干信息可知，A、B、C3組的溫度控制在0℃，將溫度提高10℃，與細胞呼吸有關(guān)的酶活性會升高，3組植株的呼吸強度可能都會增大，C正確；由題圖分析可知：在0～6d，無高壓靜電呼吸強度最大，而50kV/m呼吸強度弱于100kV/m的呼吸強度，D錯誤。4.某實驗小組以小麥耐旱品種Longchun16和不耐旱品種98SN146的種子為材料進行相關(guān)實驗，播種后，待幼苗長到7d齡時，洗凈根部，吸干表面水分，移入相同濃度的PEG溶液中進行根部干旱脅迫處理，溫度、光照等條件相同且適宜，所得結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是()A.在小麥葉肉細胞進行呼吸作用的過程中，線粒體基質(zhì)中不能消耗水B.由圖可知，植物體的含水量可影響呼吸速率，不會影響光合速率C.在上述實驗時間內(nèi)，Longchun16的總呼吸速率的變化與相對含水量的變化趨勢相似D.隨PEG溶液濃度的升高，耐旱小麥品種的總呼吸速率高于不耐旱品種的答案：C【解析】C有氧呼吸第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，丙酮酸和水生成CO2和[H]，顯然線粒體基質(zhì)中消耗水，A錯誤；由實驗結(jié)果可知，植物體的含水量可影響呼吸速率，水作為光合作用的原料，含水量的變化應該會影響光合速率，B錯誤；由實驗結(jié)果可知，隨著干旱脅迫時間的變化，Longchun16的總呼吸速率的變化與相對含水量的變化趨勢相似，C正確；本實驗的自變量為用相同濃度的PEG溶液處理不同時間，無法推測不同濃度PEG溶液的相關(guān)實驗結(jié)果，D錯誤。5.將一些蘋果儲藏在密閉容器中，較長時間后會聞到酒香。當通入不同濃度的O2時，其O2的消耗量和CO2的產(chǎn)生量如表所示。若細胞呼吸的底物都是葡萄糖，則下列敘述錯誤的是()O2濃度/%abcdeCO2產(chǎn)生量/(mol·min-1)1.21.01.31.63.0O2的消耗量/(mol·min-1)00.50.71.23.0A.O2濃度為a時，蘋果的細胞呼吸只在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行B.O2濃度為c時，蘋果產(chǎn)生酒精的速率為0.6mol·min-1C.O2濃度為d時，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精發(fā)酵D.O2濃度為b時，較適宜蘋果的儲藏答案：C【解析】CO2濃度為a時，蘋果的細胞呼吸為無氧呼吸，只在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，A正確；O2濃度為c時，無氧呼吸產(chǎn)生CO2的速率為1.3－0.7＝0.6mol·min-1，所以蘋果產(chǎn)生酒精的速率為0.6mol·min-1，B正確；O2濃度為d時，有氧呼吸每分鐘產(chǎn)生的CO2的量為1.2mol，所以有氧呼吸每分鐘消耗葡萄糖的量為0.2mol，無氧呼吸每分鐘產(chǎn)生的CO2的量為0.4mol，所以無氧呼吸每分鐘消耗葡萄糖的量為0.2mol，故消耗的葡萄糖中有1/2用于酒精發(fā)酵，C錯誤；由表可知，O2濃度為b時，呼吸作用強度最低，此濃度較適合蘋果的儲藏，D正確。6.為研究影響豌豆幼苗細胞線粒體耗氧速率的因素，按圖示順序依次向測定儀中加入線粒體及相應物質(zhì)，測定氧氣濃度的變化，結(jié)果如圖。下列分析正確的是()注：圖中呼吸底物是指在呼吸過程中被氧化的物質(zhì)。A.加入的呼吸底物是葡萄糖B.過程①沒有進行有氧呼吸第三階段C.過程②比①耗氧速率低D.過程④比③耗氧速率低的主要原因是ADP不足答案：D【解析】D線粒體中進行氧化分解的物質(zhì)是丙酮酸，因此圖中加入的呼吸底物是丙酮酸，A錯誤；由題圖曲線可知，加入線粒體后，①過程氧氣濃度略有下降，說明在線粒體中進行了有氧呼吸的第三階段，消耗了氧氣，B錯誤；據(jù)圖示可知，過程②加入ADP后，耗氧速率明顯增加，C錯誤；過程④氧氣濃度降低的速率較慢，但加入ADP后，過程⑤氧氣濃度的下降速率加快，說明過程④比③耗氧速率低的主要原因是ADP不足，D正確。7.MTT法是一種檢測細胞是否存活的方法。其檢測原理為活細胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能將外源性淡黃色的MTT染料還原為藍紫色結(jié)晶并沉積在細胞中，而死細胞無此功能。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.在一定細胞數(shù)范圍內(nèi)，檢測MTT結(jié)晶的量可間接反映活細胞數(shù)量B.MTT與臺盼藍檢測細胞是否存活的原理不同C.MTT法還能用于檢測細胞的代謝強度D.MTT法能夠檢測哺乳動物成熟紅細胞是否存活答案：D【解析】DMTT結(jié)晶是在線粒體中的琥珀酸脫氫酶的催化下產(chǎn)生的，因此MTT結(jié)晶的量一般可間接反映活細胞的數(shù)量，A正確；MTT檢測的原理是酶催化產(chǎn)生有色物質(zhì)，而臺盼藍檢測細胞活性的原理是膜的選擇透過性，顯然二者檢測的原理不同，B正確；MTT結(jié)晶是在線粒體中的琥珀酸脫氫酶的催化下產(chǎn)生的，因此MTT結(jié)晶的量可以反映線粒體中琥珀酸脫氫酶的數(shù)量及活性，從而反映細胞代謝的強度，C正確；哺乳動物成熟紅細胞沒有線粒體，故無法用MTT法檢測其是否存活，D錯誤。二、不定項選擇題8.（2024·湖南師大附中月考）目前科學家較為認可的衰老機制是線粒體學說。該學說的內(nèi)容是：在衰老過程中，線粒體產(chǎn)生的大量氧自由基不僅會對細胞造成直接損傷，還能啟動一系列的信號轉(zhuǎn)導途徑，促進細胞衰老；線粒體呼吸酶復合物的活性隨年齡增長而下降，導致ATP生成減少，細胞能量代謝功能下降，從而導致衰老。雌激素具有良好的抗衰老作用，科學家發(fā)現(xiàn)在許多組織細胞的線粒體內(nèi)均存在雌激素受體。下列敘述正確的是()A.線粒體產(chǎn)生的氧自由基可間接導致細胞中水分減少、細胞核體積增大B.在線粒體產(chǎn)生的氧自由基促進細胞衰老過程中沒有發(fā)生信息交流C.線粒體合成ATP的能力與呼吸酶復合物的活性有關(guān)，ATP合成酶只存在于線粒體中D.推測雌激素可能通過與線粒體內(nèi)的受體結(jié)合來保護線粒體，發(fā)揮其抗細胞衰老的作用答案：AD【解析】AD由題意可知，在衰老過程中，線粒體產(chǎn)生的大量氧自由基能間接促進細胞衰老，而細胞中水分減少、細胞核體積增大都是細胞衰老的特點，A正確；由題意可知，在衰老過程中，線粒體產(chǎn)生的大量氧自由基能啟動一系列的信號轉(zhuǎn)導途徑，促進細胞衰老，說明在線粒體產(chǎn)生的氧自由基促進細胞衰老的過程中會發(fā)生信息交流，B錯誤；線粒體合成ATP的能力與呼吸酶復合物的活性有關(guān)，細胞質(zhì)基質(zhì)中也含有ATP合成酶，C錯誤；由題意推測，許多組織細胞的線粒體內(nèi)均存在雌激素受體，雌激素可能通過與線粒體內(nèi)的受體結(jié)合來保護線粒體，從而發(fā)揮其抗細胞衰老的作用，D正確。9.下圖為生命體內(nèi)部分物質(zhì)與能量代謝關(guān)系示意圖。下列敘述不正確的是()A.三羧酸循環(huán)是代謝網(wǎng)絡(luò)的中心，可產(chǎn)生大量的[H]和CO2并消耗O2B.生物通過代謝中間物，將物質(zhì)的分解代謝與合成代謝相互聯(lián)系C.乙酰CoA在代謝途徑中具有重要地位D.物質(zhì)氧化時釋放的能量一部分儲存于ATP中，一部分以熱能的形式散失答案：A【解析】A由題圖分析可知，三羧酸循環(huán)是代謝網(wǎng)絡(luò)的中心，可產(chǎn)生大量的[H]和CO2，但不消耗O2，呼吸鏈會消耗O2，A錯誤。10.圖甲為某單子葉植物種子萌發(fā)過程中干重的變化曲線，圖乙為萌發(fā)過程中O2吸收量和CO2釋放量的變化曲線。據(jù)圖分析，可以得出的結(jié)論是()A.種子萌發(fā)干重減少的原因主要是呼吸作用分解有機物B.初期以無氧呼吸為主C.A點時萌發(fā)的種子開始進行光合作用D.圖乙兩條曲線相交時，有氧呼吸與無氧呼吸速率相等答案：AB【解析】AB種子萌發(fā)過程中不能進行光合作用，只進行呼吸作用消耗有機物，故干重減少的原因主要是呼吸作用分解有機物，A正確；圖乙中，種子萌發(fā)初期，產(chǎn)生的CO2量明顯大于消耗的O2量，說明種子萌發(fā)初期以無氧呼吸為主，B正確；萌發(fā)形成的幼苗剛開始進行光合作用時，由于光合速率小于呼吸速率，所以干重仍然減少，隨著光合速率的增加，A點之后光合速率大于呼吸速率，植株干重增加，故A點時光合速率等于呼吸速率，C錯誤；圖乙兩條曲線相交時，表明吸收的O2量等于呼吸產(chǎn)生的CO2量，說明兩曲線相交時無氧呼吸被完全抑制，此時只進行有氧呼吸，D錯誤。三、非選擇題11.（2024·湖南高三質(zhì)檢）葡萄糖是真核細胞能量的主要來源，如圖為動物細胞中糖類代謝過程示意圖，請回答下列問題：(1)在細胞質(zhì)基質(zhì)中，葡萄糖分解產(chǎn)生________________________（填物質(zhì)），如果缺氧，丙酮酸將被轉(zhuǎn)化為

。(2)線粒體對多數(shù)親水性物質(zhì)透性極低，因此在有O2存在時，丙酮酸需要在膜轉(zhuǎn)運蛋白的幫助下進入

，脫羧后與輔酶A(CoA)連接，產(chǎn)生

進入TCA循環(huán)。丙酮酸、NADH、ATP乳酸線粒體基質(zhì)乙酰CoA(3)葡萄糖分解和TCA循環(huán)產(chǎn)生的

中含有高能電子，這些電子通過線粒體內(nèi)膜中的電子傳遞鏈，最終傳遞給

。(4)線粒體本身遺傳信息有限，大多數(shù)蛋白由核基因編碼，這些蛋白在____________________上合成后運輸?shù)骄€粒體，研究發(fā)現(xiàn)它們的轉(zhuǎn)運與氨基端的信號序列有關(guān)，這些信號序列基本不含帶負電荷的酸性氨基酸，且具有特定構(gòu)象，其意義是__________________________________。NADHO2

細胞質(zhì)的游離核糖體有利于其穿過線粒體的雙層膜(5)ATP合酶是線粒體內(nèi)膜上的重要結(jié)構(gòu)，為鑒定ATP合酶的功能，研究人員進行了線粒體膜重建實驗，過程如下，請完成下表。實驗目的簡易操作步驟分離內(nèi)膜包裹的基質(zhì)利用

的原理，使線粒體的外膜先吸水漲破，經(jīng)離心后取沉淀物獲取內(nèi)膜小泡用超聲波處理使線粒體破裂，破裂的線粒體內(nèi)膜能夠自封閉成內(nèi)膜小泡，其上結(jié)合有_______________

用脲處理使內(nèi)膜上附著的酶顆粒脫落，將處理后的樣品離心后，分別收集沉淀和上清液鑒定ATP合酶的功能加入pH緩沖液，光滑型小泡和ATP合酶顆粒均不能合成ATP；將分離的酶顆粒與內(nèi)膜小泡重新結(jié)合，小泡具有ATP合成的能力滲透作用ATP合酶分離內(nèi)膜小泡上述實驗結(jié)果表明，ATP合酶的正常功能是附著在線粒體內(nèi)膜上進行ATP的合成，若是脫離了內(nèi)膜則無法合成，推測原因是_____________________________________________________________________。

分離內(nèi)膜小泡與ATP合酶顆粒無法在膜兩側(cè)形成ATP合成所需的H＋濃度梯度12.（2024·雅禮中學月考）藍細菌舊名為藍藻或藍綠藻，是能進行產(chǎn)氧性光合作用的大型單細胞原核生物，細胞質(zhì)中同時含有ATP、NADPH、NADH（呼吸過程中產(chǎn)生的[H]）和丙酮酸等中間代謝物。回答下列問題：(1)藍細菌光合作用與呼吸作用的控制中心為_________，光合作用與呼吸作用的場所與黑藻_________（填“相同”或“不同”）。(2)藍細菌可通過D－乳酸脫氫酶(Ldh)，利用NADH將丙酮酸還原為D－乳酸這種重要的工業(yè)原料。研究者構(gòu)建了大量表達外源Ldh基因的工程藍細菌，以期提高D－乳酸產(chǎn)量，但結(jié)果并不理想，究其原因是____________________________________________________________________________。擬核不同

細胞質(zhì)中的NADH被大量用于有氧呼吸產(chǎn)生ATP，無法為Ldh提供充足的NADH(3)藍細菌存在一種只產(chǎn)生ATP、不參與水光解的光合作用途徑。研究者構(gòu)建了該途徑被強化的工程菌K，以補充ATP產(chǎn)量，使更多NADH用于生成D－乳酸。測定初始藍細菌、工程菌K中細胞質(zhì)ATP、NADH和NADPH含量，結(jié)果如下表。菌株ATPNADHNADPH初始藍細菌6263249工程菌K8296249注：數(shù)據(jù)單位為pmolOD730。由表可知，與初始藍細菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三階段

（填“被抑制”“被促進”或“不受影響”），光反應中的水光解

（填“被抑制”