2025版高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第2讲细胞呼吸提能训练

这是一份2025版高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第2讲细胞呼吸提能训练，共9页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．(2023·浙江校联考三模)某同学用输液器改进了“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验装置，如图所示，图2无氧组关闭流量调节器，用石蜡油液封酵母菌培养液。下列叙述错误的是( D )
A．一段时间后，有氧组和无氧组的溴麝香草酚蓝溶液都会变色
B．若在温度较低时进行实验，观察到现象的时间可能会有延长
C．若要确认酵母菌是否进行厌氧呼吸，可用酸性重铬酸钾检测
D．为了防止杂菌污染带来的影响，需对含酵母菌的培养液进行灭菌
解析：酵母菌是兼性厌氧菌，有氧呼吸产生水和CO2，无氧呼吸产生酒精和CO2，因此两组的溴麝香草酚蓝溶液都会变色，A正确；温度较低时酵母菌呼吸酶活性较低，呼吸速率较低，因此观察到溴麝香草酚蓝溶液变色可能会有延长，B正确；酸性重铬酸钾可用于检测酒精，据此可确认酵母菌是否进行厌氧呼吸，C正确；若对含酵母菌的培养液进行灭菌，则会杀死酵母菌，导致实验失败，D错误。故选D。
2．(2024·浙江金华第一中学高三校联考模拟预测)如下图所示，在b瓶和d瓶中放入适量萌发的水稻种子，用于探究水稻种子萌发过程的呼吸方式，有关叙述正确的是( B )
A．a瓶内左侧玻璃管不一定要插入NaOH溶液的液面下
B．短时间内b瓶和d瓶的温度会升高，且b瓶升高更快
C．c瓶中澄清石灰水变浑浊，说明b瓶内的种子只进行需氧呼吸
D．d瓶内换成等质量的马铃薯块茎也可观察到相同的现象
解析：a瓶内左侧玻璃管要插入NaOH溶液的液面下，保证空气中的二氧化碳被充分吸收，A错误；呼吸作用会散失热量，短时间内b瓶和d瓶的温度会升高，且b瓶中种子进行需氧呼吸，散失热量较多，温度升高更快，B正确；c瓶中澄清石灰水变浑浊，不排除b瓶内的种子进行厌氧呼吸，C错误；马铃薯块茎厌氧呼吸的产物为乳酸，不产生二氧化碳，D错误。故选B。
3．(2024·重庆沙坪坝高三校联考期中)人体细胞有时会处于低氧环境，适度低氧下细胞可正常存活，严重低氧可导致细胞死亡。在自然界中，洪水、灌溉不均匀等极易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( D )
A．无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行
B．没有线粒体的某些原核细胞也能进行有氧呼吸
C．剧烈运动时，人体细胞释放的CO2全部来自线粒体
D．密封的牛奶包装盒鼓起是细菌有氧呼吸产生CO2引起的
解析：无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段都是糖酵解，均在细胞质基质中进行，A正确；某些原核细胞虽没有线粒体，但含有与有氧呼吸有关的酶，仍可以进行有氧呼吸，如蓝细菌和好氧型细菌，B正确；人体细胞只能通过有氧呼吸产生二氧化碳，而有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体，因此剧烈运动时，人体释放的CO2全部来自线粒体，C正确；牛奶包装盒严格封闭是无氧的环境，所以密封的牛奶包装盒鼓起是细菌无氧呼吸产生CO2引起的，D错误。故选D。
4．(2024·广东揭阳高三统考期末)我国药学家屠呦呦带领团队成功从黄花蒿中分离出用于治疗疟疾的青蒿素，为世界的抗疟事业做出了卓越贡献。研究表明，青蒿素可直接作用于疟原虫的线粒体内膜，诱导线粒体肿胀，损害线粒体的功能。据此推断青蒿素的作用不会影响( C )
A．疟原虫细胞内ATP的形成
B．[H]和O2反应生成H2O
C．葡萄糖在线粒体中的分解
D．疟原虫细胞内的吸能反应
解析： 有氧呼吸第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP，发生在线粒体内膜，青蒿素作用于线粒体的内膜，影响有氧呼吸的第三阶段，所以ATP的形成、细胞内的吸能反应以及[H]和O2反应生成H2O的过程都会受影响，A、B、D不符合题意；葡萄糖是在有氧呼吸的第一阶段，在细胞质基质中分解的，不受青蒿素的影响，C符合题意。故选C。
5．(2024·河南高三校联考期末)荔枝果实成熟季节，将新鲜的荔枝放入纸箱中密封保存，第3天将手伸进箱内取果时，会感觉到果实发热，存放时间长了，还可以闻到酒味。下列有关说法正确的是( B )
A．纸箱密封会使果实发热，说明无氧呼吸比有氧呼吸释放更多的热能
B．荔枝果实产生酒精的场所是细胞质基质，并且还伴随着CO2的释放
C．纸箱密封性能越好，荔枝细胞呼吸中释放的CO2和吸收O2的比值越小
D．对荔枝进行保鲜时，应将新鲜的荔枝置于低温、无氧且有一定湿度的环境中
解析：纸箱密封会使果实发热，不能说明无氧呼吸比有氧呼吸释放更多的热能，因为有氧呼吸释放的热量更多，该事实只能说明密封条件下，细胞呼吸放出的热量不易散失出去，同时纸箱密封条件下果实不仅会进行有氧呼吸，也会进行无氧呼吸，A错误；无氧呼吸的场所是细胞质基质，据此可推测荔枝果实产生酒精的场所是细胞质基质，同时伴随着CO2的释放，B正确；纸箱密封性能越好，氧气含量越低，则无氧呼吸速率越高，荔枝细胞呼吸中释放的CO2和吸收O2的比值越大，C错误；对荔枝进行保鲜时，应将新鲜的荔枝置于零上低温、低氧且有一定湿度的环境中，这样不仅可以保鲜，而且无氧呼吸速率和有氧呼吸速率均较低，消耗的有机物更少，D错误。故选B。
6．(2024·江西抚州临川一中期末)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( D )
A．与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
B．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
C．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．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
解析：有氧呼吸是葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，A正确；磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供还原力的，而有氧呼吸产生的还原型辅酶Ⅰ是NADH，能与O2反应产生水，B正确；受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所以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生成氨基酸和核苷酸等，C正确；利用14C标记的葡萄糖只能追踪含有碳元素的物质，所以无法追踪各产物的生成，D错误。故选D。
7．(2024·辽宁辽阳高三期末)细胞呼吸的原理在生产和生活中得到了广泛的应用。下列有关叙述错误的是( C )
A．降低温度和氧含量可以延长粮食的保质期
B．适时疏松土壤有利于农作物根系生长
C．密封缺氧条件有利于酵母菌增殖和产生酒精
D．适量有氧运动能避免肌细胞无氧呼吸产生乳酸
解析： 降低温度(抑制酶的活性)和氧含量可以减弱粮食的呼吸作用，减少有机物的消耗，从而延长粮食的保质期，A正确；适时疏松土壤、改善通气状况，有利于农作物根系细胞进行有氧呼吸释放能量，加强根部细胞对营养物质的吸收，从而有利于根系生长，B正确；密封缺氧条件，有利于酵母菌无氧呼吸产生酒精，但不利于酵母菌繁殖，C错误；剧烈运动会导致氧气供应不足，使机体细胞无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉酸胀乏力，适量有氧运动能避免肌细胞无氧呼吸产生乳酸，D正确。故选C。
二、综合题
8．(2024·福建厦门外国语学校校考期末)科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。
(1)由图可知，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是低温降低了细胞呼吸相关酶的活性；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的CO2浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测O2浓度的变化来计算呼吸速率。
(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。
a．选取果实成熟度应一致；
b．每个温度条件下至少有3个平行重复实验。
解析：(1)温度影响酶的活性。题图显示：与25 ℃相比0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是低温降低了细胞呼吸相关酶活性。储存的果实不断进行细胞呼吸，产生CO2，消耗O2，因此随着果实储存时间的增加，密闭容器内的CO2浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测O2浓度变化来计算呼吸速率。
(2)依题意可知，该实验所用的蓝莓果实属于无关变量，无关变量应控制相同且适宜，所以选取的果实成熟度还应一致；为了减少实验误差，依据实验的平行重复原则，每个温度条件下至少有3个平行重复实验。
B组
一、单选题
1．(2024·山东泰安高三期末)细胞呼吸是在所有细胞中均可进行的氧化反应，真核细胞有氧呼吸的主要场所是线粒体，线粒体外膜大约含40%的脂质和60%的蛋白质，具有孔蛋白构成的亲水通道，丙酮酸在转运体的帮助下通过外膜且不消耗能量，通过内膜时需借助某种离子的浓度梯度完成协同运输。下列相关叙述正确的是( B )
A．线粒体内膜上消耗的水只能通过水通道蛋白完成细胞质基质到线粒体的转运
B．丙酮酸在线粒体基质中氧化分解产生的NADH在下一阶段与氧气结合形成水
C．线粒体中产生的能量可在细胞质基质中转移到ATP中或者以热能的形式散失
D．丙酮酸在线粒体或细胞质基质中均可完成氧化分解过程，但产生的能量不同
解析：水也可以通过自由扩散进入线粒体膜，A错误；丙酮酸在线粒体中氧化分解时产生的还原型辅酶Ⅰ(即NADH)在线粒体内膜上与氧气结合形成水，B正确；线粒体中进行物质氧化分解时，在线粒体内一部分能量储存在ATP中，一部分能量以热能的形式散失，C错误；丙酮酸在线粒体内参与有氧呼吸，在细胞质基质中参与无氧呼吸，在无氧呼吸阶段没有能量的释放，D错误。
2．(2024·山东菏泽高三期末)在线粒体的呼吸链中，当电子从氧化底物传到分子氧生成H2O的过程中，伴有H＋经蛋白复合体Ⅳ从内膜基质侧跨膜泵至内外膜之间的膜间腔，以维持一个强大的H＋浓度梯度，经线粒体的ATP合成酶复合体合成ATP，同时发生质子漏(H＋不通过ATP合成酶复合体而直接通过线粒体内膜回到基质)，质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放。下列说法错误的是( A )
A．线粒体中葡萄糖氧化分解合成ATP的数量取决于内膜两侧的H＋浓度差
B．质子经蛋白复合体Ⅳ进入膜间腔与通过内膜脂双层回漏所需载体不同
C．人在打寒颤的过程中线粒体内质子漏的速率可能会增加，细胞耗氧量增加
D．线粒体内膜上反应释放的能量由于质子漏的发生使生成的ATP相对减少
解析：葡萄糖氧化分解发生在细胞质基质，形成的丙酮酸才能进入线粒体进一步氧化分解，A错误；据题意可知，质子经蛋白复合体Ⅳ进入膜间腔，需要ATP合成酶复合体，质子漏(质子从线粒体内膜回到基质)不需ATP合成酶复合体，据此可知，质子经蛋白复合体Ⅳ进入膜间腔与通过内膜脂双层回漏所需载体不同，B正确；质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放，人在打寒颤的过程中，细胞呼吸加强，产生更多的热能，线粒体内质子漏的速率可能会增加，细胞耗氧量增加，C正确；质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放，不形成ATP，因此线粒体内膜上反应释放的能量由于质子漏的发生使生成的ATP相对减少，D正确。
3．(2024·九省联考贵州卷)用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸，将酵母菌(甲)、细胞质基质(乙)及线粒体(丙)分别放入3支试管，向试管中加入等量、相同浓度的葡萄糖溶液，均供氧充足，一段时间后，得到葡萄糖和CO2的相对含量变化如图所示。下列叙述错误的是( C )
A．甲中产生的CO2其氧元素来自葡萄糖和水
B．乙反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精
C．甲和乙消耗等量的葡萄糖释放的能量相等
D．实验结果表明葡萄糖不能在线粒体中分解
解析： 根据呼吸作用的方程可知，呼吸作用产生的CO2其氧元素来自葡萄糖和水，A正确；由题意可知，甲既可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸，乙只能进行无氧呼吸，前者释放的能量多与后者，C错误；乙反应结束后产生的酒精可用酸性重铬酸钾检测，呈灰绿色，B正确；丙中葡萄糖无消耗，说明葡萄糖不能在线粒体中分解，D正确。故选C。
4．(2024·河北衡水中学高三校考模拟预测)将当年收获的小麦秸秆剪成小段，于9月15日开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，3次重复，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果如图。下列分析合理的是( B )
A．秸秆还田后露天堆放是利用秸秆的合理方法
B．温度、湿度、O2浓度均会影响微生物对秸秆的分解速度
C．秸秆残留量越低说明微生物的分解作用越弱
D．从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧型微生物分解能力高于厌氧型微生物
解析：由图可知土埋方式下残留物下降最快，即分解最快，因此土埋是还田后合理的处理方式，A错误；温度、湿度、O2浓度均会影响微生物的生命活动，进而影响微生物对秸秆的分解速度，B正确；秸秆残留量越低，说明微生物的分解作用越强，C错误；堆放时氧气较为充足，而曲线图显示残留物的减少速率最慢，可推测好氧型微生物的分解能力低于厌氧性微生物，D错误。故选B。
5．(2023·浙江统考三模)细胞色素C氧化酶(CytC)是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白复合物，缺氧时，随着膜的通透性增加，外源性CytC进入线粒体内，参与[H]和氧气的结合，从而增加ATP的合成，提高氧气利用率，外源性CytC因此可用于各种组织缺氧的急救或辅助治疗，下列叙述错误的是( D )
A．真核细胞中，线粒体内膜折叠形成嵴增加了CytC的附着位点
B．正常情况下，有(需)氧呼吸第三阶段中与氧气结合的[H]部分来自丙酮酸
C．相对缺氧时，外源性CytC进入线粒体发挥作用抑制了肌细胞中乳酸的产生
D．相对缺氧时，外源性CytC的使用提高了有(需)氧呼吸释放能量转化到ATP中的效率
解析：分析题意可知，CytC是细胞呼吸中电子传递链末端的蛋白复合物，是有氧呼吸第三阶段的物质，场所是线粒体内膜，故线粒体内膜折叠形成嵴增加了CytC的附着位点，A正确；正常情况下，有(需)氧呼吸第三阶段中与氧气结合的[H]来自丙酮酸和葡萄糖的分解，B正确；分析题意可知，缺氧时，外源性CytC进入线粒体内，参与[H]和氧气的结合，从而增加ATP的合成，即促进了有氧呼吸第三阶段的进行，促进丙酮酸的利用抑制乳酸的产生，C正确；据题可知，外源性CytC的使用提高了无氧条件下ATP的合成，但无法得出提高了有(需)氧呼吸释放能量转化到ATP中的效率的结论，D错误。故选D。
6．(2023·河北唐山一中校考期中)下图根据某豆科植物种子萌发过程中CO2释放速率和O2吸收速率的变化趋势绘制而成，下列相关叙述错误的是( D )
A．12 h时，该种子内无氧呼吸的产物是酒精和CO2
B．12～24 h期间，该种子内的干物质总量不断减少
C．胚根长出后因种皮破裂，种子的有氧呼吸速率明显增强
D．48 h后种子O2吸收量超过CO2释放量的原因是大量蛋白质水解
解析：12 h时，CO2释放速率明显大于O2吸收速率，说明种子主要进行无氧呼吸，该种子内无氧呼吸的产物是酒精和CO2，A正确；在12～24 h期间，萌发的种子不能进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，导致该种子内的干物质总量不断减少，B正确；胚根长出后，O2的吸收量明显增多，说明种子的有氧呼吸速率明显增强，C正确；48 h后种子O2吸收量超过CO2释放量的原因是细胞呼吸底物不只是糖类，还有脂肪等，D错误。故选D。
7．(2024·山东滨州高三统考期末)细胞呼吸过程中，丙酮酸进入线粒体后，被丙酮酸脱氢酶(PDH)催化生成二氧化碳和NADH。PDH的活性受代谢物和可逆磷酸化的双重调节。丙酮酸可抑制PDH激酶活性，而NADH则可抑制PDH磷酸酯酶活性，调节机制如图所示。下列说法正确的是( D )
A．丙酮酸分解过程发生在线粒体内膜中
B．丙酮酸可促进ATP末端的磷酸基团移至PDH
C．PDH去磷酸化可导致其空间结构发生改变而失去活性
D．丙酮酸与其产物可形成反馈调节来调控有氧呼吸过程
解析：丙酮酸分解过程发生在线粒体基质中，A错误；丙酮酸可抑制PDH激酶活性，而ATP水解过程需要PDH激酶的催化，同时伴随着ATP末端的磷酸基团移至PDH，可见丙酮酸可抑制ATP末端的磷酸基团移至PDH，B错误；PDH去磷酸化会恢复活性，即PDH去磷酸化过程引起的其空间结构发生的改变会导致其活性恢复，C错误；丙酮酸被丙酮酸脱氢酶(PDH)催化生成二氧化碳和NADH，而NADH则可抑制PDH磷酸酯酶活性，可见其产物可形成反馈调节来调控有氧呼吸过程，D正确。故选D。
二、综合题
8．(2024·北京高三模拟预测)纤维素水解液中富含葡萄糖和木糖。科研人员拟对野生型大肠杆菌的代谢途径进行改造，以利用纤维素水解液生产莽草酸(SA)。
(1)在野生型大肠杆菌的代谢过程(如图)中，葡萄糖作为首选的优质碳源，通过有氧呼吸过程产生大量能量，用于菌体生长。
(2)研究发现，木糖可通过a酶催化的代谢过程，转变为中间产物，进入图中的葡萄糖代谢途径，但木糖无法直接转化为SA，在富含葡萄糖和木糖的条件下，野生型大肠杆菌代谢产生的SA仍然很少，从代谢途径分析，其原因是PEP大部分转化为丙酮酸，进入柠檬酸循环，仅有少量PEP转化为SA。
(3)为利用纤维素水解液中的优质碳源葡萄糖生产SA，需对野生型大肠杆菌进行代谢途径改造。科研人员敲除图中a酶、c酶和d酶基因，请写出在此基础上进一步改造的思路及目的。
导入新基因，使木糖转变为丙酮酸，大肠杆菌可利用木糖正常生长，利用葡萄糖生产SA；改造e酶基因，显著提高e酶活性，催化PEP产生更多的SA。
(4)请尝试用同位素标记法验证改造后的大肠杆菌代谢物SA中的碳全部来自于葡萄糖，写出实验思路并预期结果。
实验思路：在有14C标记的葡萄糖和未标记的木糖为碳源的培养基中培养改造后的大肠杆菌，检测SA中碳元素的标记情况；预期结果：SA中全部的碳元素携带14C标记。
解析：(1)根据题中图示，大肠杆菌吸收葡萄糖后，通过有氧呼吸途径产生大量能量，供细菌生长使用。
(2)木糖不能直接产生代谢产物SA，而是需要通过a酶转化生成中间产物后进入葡萄糖代谢途径，通过PEP转化为莽草酸(SA)。在富含葡萄糖和木糖的条件下，大肠杆菌会快速增殖，细胞呼吸会消耗大量的糖供能，产生莽草酸(SA)很少。
(3)根据题目要求，利用纤维素水解液中优质碳源葡萄糖生产SA，需要阻断PEP向丙酮酸的转化，但阻断了丙酮酸的产生，会影响细菌的能量供应，进一步影响细菌的生长；这就需要改造木糖的转化途径，让木糖直接转化为丙酮酸，维持细胞的能量供应，优质葡萄糖碳源转化生成SA。所以在敲除a酶、c酶、d酶基因后，再导入能使木糖直接转化为丙酮酸的酶基因，另外再改造e酶基因的结构，提高e酶的活性，提高SA的产量。
(4)根据题目要求，用14C标记葡萄糖后，利用14C标记的葡萄糖和未标记的木糖混合培养基培养改造后的大肠杆菌，一段时间后检测产物SA中碳元素的标记情况。如果所有SA中碳元素都是14C，则说明SA中的碳只来自葡萄糖，如果有的SA中的碳不含有14C，则说明SA中的碳有来自木糖的。
实验思路：在有14C标记的葡萄糖和未标记的木糖为碳源的培养基中培养改造后的大肠杆菌，检测SA中碳元素的标记情况。
预期结果：SA中全部的碳元素携带14C标记。