2022-2024北京重点校高二（下）期末生物汇编：细胞呼吸的原理和应用

2022-2024北京重点校高二（下）期末生物汇编

细胞呼吸的原理和应用

一、单选题

1.（2024北京海淀高二下期末）研究人员利用分子组装技术，将人工膜和ATP合成酶构建成仿生线粒

体，如图。下列相关叙述错误的是（）

A.腺昔三磷酸（ATP）含有1个腺昔和3个磷酸基团

B.H+通过ATP合成酶的跨膜运输方式为主动运输

C.图中的ATP合成酶可以从线粒体内膜分离获得

D.该结构可将稳定的化学能转化为活跃的化学能

2.（2024北京丰台高二下期末）无氧呼吸过程中，乳酸脱氢酶能催化丙酮酸和NADH生成乳酸和NAD+,

该酶是由两种肽链以任意比例组合形成的四聚体（四条肽链）。下列说法正确的是（）

A.乳酸脱氢酶的结构类型最多有4种

B.乳酸脱氢酶在体外不能降低反应所需的活化能

C.乳酸脱氢酶催化丙酮酸生成乳酸和少量ATP

D.真核细胞中乳酸脱氢酶的作用场所是细胞质基质

3.（2024北京昌平高二下期末）研究发现：利用无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵；乙醇发酵的酶发挥催

化作用需要小分子和离子辅助。某研究小组为验证上述结论，进行了下列实验，相关叙述不正确的是

（）

组别实验处理实验结果

①葡萄糖溶液+无菌水-

②葡萄糖溶液+酵母菌+

③葡萄糖溶液+a溶液-

④葡萄糖溶液+b溶液-

注：“+”表示有乙醇生成，表示无乙醇生成

a溶液（含有酵母汁中的各类生物大分子）

b溶液（含有酵母汁中的各类小分子和离子）

A.为防止相应物质失去活性，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液

B.本实验每组操作均需在严格的无氧条件下进行

C.本实验中起辅助作用的小分子和离子仅存在于b溶液

D.本实验还需补充：葡萄糖溶液+酵母汁、葡萄糖溶液+a溶液+b溶液

4.（2024北京朝阳高二下期末）近年来，由于全球变暖，导致葡萄中糖的积累过多，造成葡萄酒中的平均

乙醇含量升高，葡萄酒品质下降。下图①、②、③表示酿酒酵母中特定代谢途径，相关叙述正确的是

（）

葡萄糖国画酮最［H］禺|CC>2、乙醇|

A.图中①、②的发生场所是线粒体，③的发生场所是细胞质基质

B.酵母菌通过②途径能产生大量ATP,通过③途径只能产生少量ATP

C.在无氧条件下抑制③途径会导致酵母细胞中［H］的产生和消耗失衡

D.选育无法进行①途径的酿酒酵母新品种能降低葡萄酒中乙醇含量

5.（2024北京通州高二下期末）酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的共同终产物是（）

A.H2OB.CO2C.酒精D.孚L酸

6.（2024北京丰台高二下期末）在细胞呼吸过程中，若有CO2放出，则可以判断（）

A.一定是无氧呼吸

B.一定是有氧呼吸

C.一定不是乳酸发酵

D.一定不是酒精发酵

7.（2024北京延庆高二下期末）研究人员选取体长、体重一致的斑马鱼随机均分成对照组和训练组，其中

训练组每天进行运动训练（持续不断驱赶斑马鱼游动），对照组不进行。训练一段时间后，分别测量两组

斑马鱼在静止时及相同强度运动后肌肉中乳酸含量，结果如图。下列叙述正确的是（）

A.乳酸是由丙酮酸在线粒体基质中转化形成的

B.静止时斑马鱼所需ATP主要在细胞质基质生成

C.运动训练可降低无氧呼吸在运动中的供能比例

D.运动训练可降低斑马鱼静止时的无氧呼吸强度

8.（2023北京海淀高二下期末）海芋属植物花序细胞线粒体内膜上存在酶M,其能将有氧呼吸第三阶段产

生的能量更多地以热能形式散失，引发其表面温度升高，使细胞释放热挥发性物质吸引昆虫传粉。下列叙

述不IE项的是（）

A.海芋属植物的叶肉细胞中也存在酶M基因

B.酶M参与的细胞呼吸阶段需要02参与

C.细胞有氧呼吸产生的ATP因酶M作用而增多

D.海芋属植物花通过化学信息吸引昆虫为其传粉

9.（2022北京房山高二下期末）下列关于细胞呼吸与线粒体有关的叙述，不E声的是（）

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催化［H］和氧反应形成水的过程

C.丙酮酸分解成CO2和［H］的过程不需要。2的直接参与

D.人体剧烈运动时，肌肉细胞线粒体可产生乳酸释放能量

10.（2022北京海淀高二下期末）下图示显微镜下某真核细胞中线粒体及周围的局部结构。下列相关叙述

正确的是（）

③

A.结构①中发生葡萄糖的分解但不生成ATP

B.结构②上丙酮酸被彻底分解为CO2和H2O

C.结构③中［H］与O2结合生成水并释放大量能量

D.结构①②③中均有参与细胞呼吸的相关酶

二、非选择题

11.（2024北京昌平高二下期末）A酶是一种促进蛋白质磷酸化的酶，而M酶则是在有氧呼吸过程中发挥

关键作用的酶。科研人员对A酶和M酶调节肿瘤生长的机制进行了研究。

（1）在氧气充足时，正常细胞主要在____（场所）产生ATP。

（2）已知PTEN是一种肿瘤抑制因子，在多种PTEN正常表达的细胞系中，M酶几乎完全定位在线粒体中。

在PTEN缺失的细胞中，A酶激活并与M酶结合，使M酶磷酸化，阻止其发生转位，进而在细胞质基质

中显著累积。为研究M酶磷酸化在动物肿瘤细胞生长中的作用，研究人员将三种乳腺癌细胞分别皮下注射

到免疫受损小鼠体内，2周后拍摄肿瘤照片并进行称重（图1）。结果表明。

WT:野生型

S9A:M酶磷酸化水平低

S9D:M酶磷酸化水平高

WTS9AS9D

（3）已知在糖酵解（细胞呼吸第一阶段）过程中涉及到多种酶，包括PFKL、LDHA、GAPDH和PKM2,其

活性直接影响细胞的能量代谢和生物合成。为探究M酶磷酸化在糖酵解过程中的作用，研究人员进行了一

图2

匚对照组

■实验组

图3

①研究人员利用一种肺癌细胞研究磷酸化的M酶与多种关键的糖酵解酶之间的关系，用磁珠偶联M酶单

抗使磷酸化的M酶沉淀，与其能结合的蛋白也会被沉淀下来。分离后检测结果如图2,结果表明，磷酸化

的M酶能与多种糖酵解酶—=

②研究人员构建前列腺癌症模型小鼠作为实验组，9周后检测发现实验组小鼠M酶磷酸化水平显著高于对

照组，同时检测多种糖酵解酶活性，图3结果表明磷酸化的M酶能够—多种糖酵解酶的活性。

(4)基于上述研究，推测PTEN抑制肿瘤生长的机制o

12.(2024北京通州高二下期末)当糖类摄入量持续超过人体的能量需求时，糖类便可能会转化为脂肪，

导致肥胖发生，如图甲所示。脂肪主要存在于脂肪细胞内，脂肪细胞主要由白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞

等构成，如图乙所示。请分析回答：

图甲图乙

(1)图甲中①发生的场所是，X代表(物质)。

(2)脂肪在细胞内主要以脂肪滴的形式存在，如图乙所示，推测脂肪滴的膜最可能由____层磷脂分子构

成。

(3)进一步研究发现，白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞的线粒体结构差异可能会导致功能的不同，如图丙和图

丁所示。

线

P1线

粒

粒

体

体

内

内

膜

膜

图丙(白色脂肪细胞)图丁(棕色脂肪细胞)

①图丙所示为白色脂肪细胞中有氧呼吸的第阶段，其中H+以（物质运输）方式通过耳EATP合

成酶运输至线粒体基质，驱动ATP的合成。

②图丁表示低温等条件下棕色脂肪细胞被激活时，H+还可以通过UCP1蛋白泄漏至线粒体基质。婴儿体内

存在大量的棕色脂肪，在寒冷时H+可以通过UCP1蛋白进入线粒体基质，导致ATP合成量_____,产热量_

（与没有UCP1蛋白相比），有助于婴儿体温的稳定。

参考答案

1.B

【分析】1、像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种

物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。

2、主动运输：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所

释放的能量。

【详解】A、腺昔三磷酸（ATP）由有1个腺昔（A）和3个磷酸基团（P）组成，T为“三”的英文缩写，A

正确；

B、图过程中H+借助ATP合成酶从脂质体内部转移到外部没有消耗能量，属于协助扩散，B错误；

C、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该过程需要ATP合成酶催化形成ATP,故可以从线粒体内膜

分离获得ATP合成酶，C正确；

D、由图可知，该结构能模仿线粒体的功能，在ATP合成酶的催化下形成ATP,从而可将稳定的化学能转

化为ATP中活跃的化学能，D正确。

故选B。

2.D

【分析】人体细胞的无氧呼吸分为两个阶段：第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同，都是1分子葡萄

糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的NADH,并释放少量的能量。无氧呼吸的第二阶段，丙酮酸在酶的催

化作用下转化为乳酸。

【详解】A、乳酸脱氢酶是由两种肽链以任意比例组合形成的四聚体（四条肽链），其比例可以为0：4、

1：3、2：2、3：1、4：0,共有5种，A错误；

B、酶的作用是降低反应所需的活化能，在适宜的条件下就可以催化化学反应的进行，并不是只能在细胞

中发挥作用，体外也可以，B错误；

C、丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下转化成乳酸的过程属于无氧呼吸的第二阶段，无氧呼吸的第二阶段没有

能量的释放，不能生成ATP,C错误；

D、无氧呼吸两个阶段的场所都是细胞质基质，因此真核细胞中乳酸脱氢酶的作用场所是细胞质基质，D

正确。

故选D。

3.C

【分析】1、酶是由活细胞产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA。

2、酶促反应的原理：酶能降低化学反应的活化能。

3、分析题干信息可知：本实验的目的是为验证“无细胞的酵母汁可以进行乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥

催化作用需要小分子和离子辅助”，所给实验材料中，葡萄糖溶液为反应的底物，在此实验中为无关变

量，其用量应一致；酵母菌为细胞生物，与其对应的酵母汁无细胞结构，可用以验证“无细胞的酵母汁可

以进行乙醇发酵”；而a溶液和b溶液分别含有大分子和各类小分子、离子。

【详解】A、酶的作用条件温和，需要适宜的温度和pH等条件，酵母菌细胞破碎处理时需加入缓冲液的

作用是保护酶分子空间结构和提供酶促反应的适宜pH,A正确；

B、酵母菌无氧呼吸产生乙醇，为探究乙醇发酵各组应在严格的无氧的条件下进行，B正确；

C、乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅助，实验②中有乙醇产生，说明酵母菌中也有起辅助

作用的小分子和离子，C错误；

D、为验证上述无细胞的酵母汁可以进行“乙醇发酵”及“乙醇发酵的酶发挥催化作用需要小分子和离子辅

助”的结论，还需要加设两组实验，一组为葡萄糖溶液+酵母汁（预期实验结果为有乙醇生成），另外一组

为葡萄糖溶液+a溶液（含有酵母汁中的各类生物大分子，包括相关酶）+b溶液（含有酵母汁中的各类小

分子和离子），此组预期结果为有乙醇生成，D正确；

故选C。

4.C

【分析】图中①是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质；②是有氧呼吸的第二、三阶段，

分别在线粒体基质和线粒体内膜上进行；③是无氧呼吸第二阶段，场所是在细胞质基质。

【详解】A、①是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，②是有氧呼吸的第二、三阶段，③是无氧呼吸第二阶

段，图中①、③发生的场所是细胞质基质，②的发生场所是线粒体，A错误；

B、细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，只有少部分用于合成ATP；无氧呼吸第二阶段即③途径

不产生ATP,B错误；

C、无氧呼吸的第二阶段丙酮酸和［H］反应生成酒精和CO2,在无氧条件下抑制③途径，［H］的产生不受影响

而消耗受到抑制，所以失衡，C正确；

D、选育无法进行③途径的酿酒酵母新品种能降低葡萄酒中乙醇含量，D错误。

故选Co

5.B

【分析】酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸，为兼性厌氧菌，既可进行有氧呼吸，也可进行无

氧呼吸。

【详解】在有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过无氧

呼吸产生酒精和少量的二氧化碳，所以酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的共同终产物是二氧化碳，B正

确，ACD错误。

故选B。

6.C

【分析】有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸方式有2种，一种是产生乳酸，一种无氧呼吸的产物

是二氧化碳和酒精。

【详解】AB、有氧呼吸的第二阶段和产生酒精的无氧呼吸均产生二氧化碳，因此细胞呼吸过程中若有C02

放出，不一定是无氧呼吸，也不一定是有氧呼吸，AB错误；

C、乳酸发酵的产物只有乳酸，没有二氧化碳，因此细胞呼吸过程中若有CO2放出，一定不是乳酸发酵，

C正确；

D、有氧呼吸的第二阶段和无氧呼吸的酒精发酵均产生二氧化碳，因此细胞呼吸过程中若有CO2放出，可

能是酒精发酵，D错误。

故选C。

7.C

【分析】1、斑马鱼既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，主要呼吸方式是有氧呼吸；无氧呼吸的产物是

乳酸，无氧呼吸的场所是细胞质基质。

2、分析柱形图可知，a、b对照，训练组斑马鱼在静止时产生的乳酸与对照组产生的乳酸基本相同，说明

运动训练不能改变斑马鱼静止时无氧呼吸的强度；c、d对照，训练组斑马鱼在运动时产生的乳酸比对照组

运动时产生的乳酸少，说明运动训练可以降低斑马鱼运动时无氧呼吸的强度；a、c对照即b、d对照，运

动时乳酸产生量增加，说明与静止相比，斑马鱼在运动时无氧呼吸强度增加。

【详解】A、乳酸是无氧呼吸的产物，是丙酮酸在细胞质基质中转化形成的，线粒体是有氧呼吸的场所，

A错误；

B、静止时斑马鱼主要的呼吸方式是有氧呼吸，斑马鱼所需ATP主要在线粒体中生成，B错误；

C、c、d对照，训练组斑马鱼在运动时产生的乳酸比对照组运动时产生的乳酸少，说明运动训练可以降低

斑马鱼运动时无氧呼吸的强度，C正确；

D、a、b对照，训练组斑马鱼在静止时产生的乳酸与对照组产生的乳酸基本保持一致，说明运动训练不能

降低马鱼静止时无氧呼吸的强度，D错误。

故选C。

8.C

【分析】氧呼吸的概念：细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分

解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量能量的过程。

【详解】A、酶M是基因指导下合成的，由于所有的植物细胞都是由同一个受精卵分裂分化而俩，而分化

是基因的选择性表达，因此所有的植物细胞的基因是相同的，因此海芋属植物的叶肉细胞中也存在酶M基

因，A正确；

B、酶M参与有氧呼吸的第三阶段，该阶段细胞呼吸需要氧气参与，B正确；

C、酶M,其能将有氧呼吸第三阶段产生的能量更多地以热能形式散失，细胞有氧呼吸产生的ATP因酶M

作用而减少，C错误；

D、根据题意，海芋属植物产生酶M,能将有氧呼吸第三阶段产生的能量更多地以热能形式散失，引发其

表面温度升高，使细胞释放热挥发性物质吸引昆虫传粉，挥发性物质属于化学物质，D正确。

故选Co

9.D

【分析】有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段在细胞质基质中，葡萄糖分解形成丙酮酸，产生少量还原氢和

少量能量；第二阶段在线粒体基质中进行，丙酮酸和水分解产生二氧化碳，产生大量还原氢和少量能量；

第三阶段在线粒体内膜上进行，还原氢和氧气反应生成水，释放大量能量。

【详解】A、有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，在上述场所都能产生ATP,A正确；

B、有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上，在此阶段线粒体内膜上的相应酶催化［H］和氧反应产生水，

并释放大量能量，B正确；

C、线粒体中的丙酮酸分解成C02和［H］的过程需要H2O的直接参与，不需要。2的参与，C正确；

D、人体剧烈运动时，肌肉细胞细胞质基质可产生乳酸释放能量，D错误。

故选D。

10.D

【分析】有氧呼吸第一阶段：场所为细胞质基质，利用葡萄糖生成丙酮酸、还原氢和少量能量；第二阶段

发生在线粒体基质，利用丙酮酸和水生成还原氢和少量能量；第三阶段在线粒体内膜，还原氢和氧气生成

水，释放大量能量。

【详解】A、结构①中发生葡萄糖的分解也生成ATP,A错误；

B、结构②和③上丙酮酸被彻底分解为CO2和H2O,B错误；

C、结构②中［H］与02结合生成水并释放大量能量，C错误；

D、结构①②③中均有参与细胞呼吸的相关酶，D正确。

故选D。

11.⑴线粒体（内膜）

（2）M酶磷酸化促进肿瘤细胞的生长

（3）结合提高/增强

（4）PTEN抑制A酶被激活，导致M酶不被磷酸化，进而M酶发生转位，无法与多种糖酵解酶结合并提高

其活性，抑制肿瘤生长。

【分析】有氧呼吸：

1、概念：是指细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，将葡萄糖等有机物彻底氧化分解，放出二氧

化碳并形成水，同时释放出大量能量，生成大量ATP的过程；

2、过程：

①第一阶段（糖酵解）：各种能源物质循不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A,场所在细胞质基质中，1

分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，同时脱下4个［H］,放出少量能量，合成2个ATP,其余以热能散

失；

②第二阶段（三较酸循环/柠檬酸循环）乙酰辅酶A的二碳乙酰基，通过三竣酸循环转变为CO2和氢原

子。场所在线粒体基质中，2分子的丙酮酸和6分子的水中的氢。即20个［H］全部脱下，生成6分子的二

氧化碳，释放少量的能量，合成2个ATP,其余以热能形式散失；

③第三阶段（电子传递链/氧化磷酸化）呼吸链是指从葡萄糖或其他化合物上脱下来的电子（氢），经过一

系列按氧化还原势由低到高顺序排列