必修1 第3单元 第2讲 第一课时 ATP的结构与功能和细胞呼吸的原理（课件）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅰ一轮总复习

ATP和细胞呼吸 第2讲 学习目标 1.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质； 2.通过探究酵母菌细胞呼吸的方式，说出细胞呼吸的类型；　 3.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量； 4.分析影响细胞呼吸的因素及应用。 建构知识体系 ATP的结构与功能和细胞呼吸的原理 第一课时 目录 主题研习（一） 主题研习（二） ATP的结构与功能 细胞呼吸的方式和过程 课时跟踪检测 主题研习（一） ATP的结构与功能 （基础·自学型） (一)ATP的结构 1．ATP的组成结构 腺苷 特殊化学键 2．ATP的供能原理 负 特殊 末端 电荷 化学键 磷酸基团 (二)ATP和ADP的相互转化 1．ATP和ADP的转化图 2．ATP的合成和水解的区别 反应 场所 ________________________________ 生物体的需能部位 能量 来源 ______(光合作用)、_____ (细胞呼吸) 储存在特殊化学键中的化学能 能量 去路 储存在ATP中形成末端的特殊化学键 可直接转化成其他形式的能量用于生命活动 续表 细胞质基质、线粒体、叶绿体 光能 化学能 (三)ATP的利用 1．ATP为主动运输供能 (1)相关图示 酶活性 末端 能量转移 磷酸基团 (2)图示分析 ATP水解释放的__________使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，_________发生变化，_____也被改变，因而可以参与相应化学反应。 2．细胞内的吸能反应和放能反应 磷酸基团 空间结构 活性 吸能 放能 (1)(2022·浙江1月选考)ATP由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。 ( ) (2)(2021·北京卷)ATP必须在有氧条件下合成。 ( ) (3)(2019·全国卷Ⅲ)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。 ( ) (4)ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少，ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。 ( ) (5)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。 ( ) [微点判断] × × × √ √ 题点(一)　ATP的结构与功能 1．(2024·万州月考)如图是ATP分子的结构式，相关叙述正确的是(　 ) A．ATP水解的过程常伴随放能反应的发生 B．③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化 C．所有生物体都存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制 D．①②③脱离后，ATP剩下的部分成为RNA分子的基本单位之一 解析：ATP水解的过程中，远离A的特殊化学键会断裂，并释放大量能量，供生命活动需要，故常伴随吸能反应的发生，A错误； √ 在主动运输过程中，需要ATP水解提供能量，磷酸基团③脱离ATP后，挟能量可使载体蛋白等分子磷酸化，并引起载体蛋白空间结构的改变，B正确； ATP和ADP的相互转化，是植物、动物、细菌和真菌细胞共有的能量供应机制，病毒不存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制，C错误； 磷酸基团②③脱离后，ATP剩下的部分为腺嘌呤核糖核苷酸，成为RNA分子的基本单位之一，D错误。 2．除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等。UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的。物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷酸：ATP＋UDP→ADP＋UTP。下列叙述正确的是(　 ) A．生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能 B．有氧呼吸也能产生其他核苷三磷酸 C．作为高能磷酸化合物，ATP中的能量主要储存在磷酸基团中 D．各种物质的吸收均依靠ATP供能 解析：除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸，因此生物体内并非所有生命活动都由ATP直接供能，A正确； √ UTP、CTP或GTP分子中的特殊的化学键不是直接由物质氧化获能产生的，物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷酸，因此有氧呼吸不能产生其他核苷三磷酸，B错误； 作为高能磷酸化合物，ATP中的能量主要储存在特殊化学键中，不是在磷酸基团中，C错误；除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸，因此各种物质的吸收并非都依靠ATP供能，且有些物质的吸收是被动运输，不消耗能量，D错误。 题点(二)　ATP与ADP的转化和ATP的利用 3．(2024·邵阳一模)蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如图所示。下列叙述错误的是(　 ) A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP进一步水解可产生构建RNA分子的单体 B．蛋白质分子磷酸化的过程，短时间内会导致周围局部环境中ADP含量增多 C．某物质通过磷酸化的载体蛋白来运输，其通过细胞膜的方式是协助扩散 D．Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要蛋白激酶作用，使载体蛋白的空间结构发生变化 解析：伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解形成腺嘌呤核糖核苷酸，是构建RNA分子的单体，A正确； 蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解产生ADP和磷酸，其中的磷酸分子转移到蛋白质上，短时间内周围局部环境中ADP含量增多，B正确； √ 蛋白质被磷酸化激活的过程需要消耗ATP，某物质通过磷酸化的载体蛋白来运输，其通过细胞膜的方式是主动运输，C错误； Ca2＋逆浓度梯度进入细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白变成有活性载体蛋白，空间结构发生变化，D正确。 1．关于ATP的3个易错点 (1)ATP≠ 能量，ATP是直接能源物质，但不是唯一的，生物体内还存在CTP、GTP、UTP等直接能源物质。 (2)ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。 (3)细胞中的ATP与ADP的转化总是处于动态平衡中，由于ADP、Pi 可重复利用，只要提供能量，生物体就可不断合成ATP，满足生命活动的需要。 2．磷酸化和去磷酸化 (1)在相应的位置上，加上磷酸基团称为磷酸化，将磷酸基团去除称为去磷酸化。腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在叶绿体内，称光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在线粒体内，称氧化磷酸化。这两种磷酸化过程中，都伴随着能量向ATP的转移。若蛋白质分子加上磷酸基团，称蛋白质分子的磷酸化，已磷酸化的蛋白质分子去除磷酸基团，称蛋白质分子的去磷酸化。 (2)磷酸化和去磷酸化，一般指的是蛋白质分子的磷酸化和蛋白质分子的去磷酸化。蛋白质分子的磷酸化过程，往往伴随着ATP水解，提供磷酸基团，在蛋白激酶的作用下完成。蛋白质分子的去磷酸化，在蛋白磷酸酶的作用下完成。 主题研习（二）细胞呼吸的方式和过程 （深化·提能型） (一)完善有氧呼吸和无氧呼吸的原理和过程 1．有氧呼吸 (1)概念：指细胞在氧的参与下，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_______________，释放能量，生成___________的过程。 二氧化碳和水 大量ATP (2)有氧呼吸过程 细胞质基质 线粒体基质 大量能量 ①总化学反应式 _________________________________________。 ②能量转化：少量能量转移至______中，大部分能量则以_____形式散失。 ATP 热能 2．无氧呼吸 (1)场所：全过程是在___________中进行的。 (2)过程 细胞质基质 乳酸 酒精+CO2 2C2H5OH＋2CO2＋少量能量 2C3H6O3＋少量能量 (4)能量转化 ①只在__________释放少量能量，生成少量ATP。 ②葡萄糖分子中的大部分能量存留在___________中。 第一阶段 酒精或乳酸 3．细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路分析 物质 来源 去路 [H] 有氧呼吸：________________； 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：_________________； 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_________产生 用于绝大多数生命活动 C6H12O6和H2O 与O2结合生成H2O 第一阶段 (二)细胞呼吸中各物质间量的关系、细胞呼吸方式的判断及细胞呼吸的作用 [典例]　(2024·长沙模拟)细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是 (　 ) A．若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸 B．若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 C．根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式 D．若测得CO2产生量为15 mol，酒精的产生量为6 mol，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸 [解析]　若测得酵母菌的呼吸熵为1，说明酵母菌呼吸产生的CO2和消耗的O2的量相等，可说明酵母菌只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，A正确； √ 若测得酵母菌的呼吸熵大于1，说明酵母菌呼吸产生的CO2的量大于消耗的O2的量，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，B正确； CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均产生CO2，所以不能根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄来确定酵母菌的呼吸方式，C正确； 根据无氧呼吸的反应式可知，当无氧呼吸产生酒精的量是6 mol时，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是3 mol，细胞呼吸中CO2总产生量为15 mol，说明有氧呼吸产生CO2量为9 mol，根据有氧呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖为1.5 mol，可推测有1.5÷(1.5＋3)＝1/3的葡萄糖用于有氧呼吸，D错误。 1．有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的比例关系(以葡萄糖为呼吸底物) (1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 (2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。 (3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。 (4)同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸，且两种呼吸方式消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。 |认|知|生|成| 2．细胞呼吸方式的判断(以真核生物分解葡萄糖为例) 题点(一)　细胞呼吸的原理和过程 1．(2023·山东高考)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 解析：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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为逆浓度梯度的主动运输，即液泡中H＋浓度高，故正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误； √ 玉米根部短时间水淹时，根部氧气含量少，但部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，因此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，B正确； 丙酮酸产乳酸途径和丙酮酸产酒精途径均无ATP的产生，C错误； 丙酮酸产酒精途径消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径消耗的[H]的量相同，D错误。 2．(2024·南京模拟)细胞呼吸过程中形成的NADH等物质通过电子传递系统将电子传递给氧生成水，并偶联ATP合成的过程称为氧化磷酸化，如图为细胞呼吸过程中电子传递和氧化磷酸化过程。已知人体棕色脂肪细胞线粒体内膜上有一种特殊的通道蛋白UCP。ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H＋回收到线粒体基质。下列说法不正确的是(　 ) A．膜间隙高浓度的H＋全部来自有机物的分解 B．NADH中的能量可通过H＋的电化学势能转移到ATP中 C．蛋白质复合体运输H＋和ATP合成酶复合体运输H＋的方式分别为主动运输和协助扩散 D．寒冷条件下棕色脂肪细胞被激活时，线粒体有氧呼吸释放的能量中热能所占比例明显增加 √ 解析：膜间隙高浓度的H＋来自细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二阶段，即来自有机物和水，A 错误； 图中NADH 中电子被电子载体所接受，使得线粒体膜间隙的H＋浓度升高，在线粒体内膜两侧形成一个质子跨膜梯度，NADH 中的能量变为H＋电化学势能，再通过H＋向膜内运输变为ATP中的能量，B正确； H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙的过程为逆浓度梯度，且需要能量，运输方式为主动运输；ATP合成酶复合体运输H＋是顺浓度的，运输方式为协助运输，C正确； 结合题图可知，棕色脂肪细胞被激活时，通过UCP转运减低了线粒体内膜两侧的H＋浓度差，使得有氧呼吸合成ATP减少，以热能形式散失的能量所占比例明显增加，D正确。 题点(二)细胞呼吸中物质量的变化和细胞呼吸方式的判断 3．葡萄糖和脂肪是细胞呼吸常用的物质，葡萄糖中的氧含量远多于脂肪，科学研究中常用RQ(释放的CO2体积/消耗的O2体积)来推测生物的呼吸方式和用于呼吸的能源物质。下列叙述错误的是(　 ) A．水淹时植物根细胞的RQ>1，该植物根细胞呼吸的产物可能有酒精 B．若测得酵母菌在葡萄糖培养液中的RQ＝1，说明进行的是有氧呼吸 C．若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，该植物种子可能富含脂肪 D．人体在剧烈运动的时候，若呼吸底物只有葡萄糖，RQ会大于1 √ 解析：选D　水淹时，根细胞可进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，释放的CO2体积/消耗的O2体积会大于1，A正确； 酵母菌既可以进行有氧呼吸，又可以进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，在葡萄糖培养液中RQ＝1，说明释放的CO2体积与消耗的O2体积相等，则酵母菌进行的是有氧呼吸，B正确； 若呼吸底物为葡萄糖，则有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2一样多，由于相同质量的脂肪氧化分解时，消耗的O2量大于产生的CO2的量，所以若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，说明该植物种子可能富含脂肪，C正确； 人体在剧烈运动的时候，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，但无氧呼吸的产物是乳酸，若呼吸底物只有葡萄糖，则有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2一样多，故RQ＝1，D错误。 题点(三)　细胞呼吸与细胞代谢的关系 4．(2024·福州模拟)糖类、脂肪和蛋白质是细胞的主要营养物质，如图是人体有机物代谢过程模式图。图中字母表示物质，数字表示代谢过程。下列叙述错误的是(　 ) A．①过程发生在细胞质基质中，A为丙酮酸 B．D为脂肪酸，大多数是饱和的，熔点较高 C．图中三大类营养物质氧化分解过程中形成ATP最多的过程是④ D．⑥和⑪过程能产生人体所需的8种必需氨基酸 √ 解析：①过程是糖酵解过程，即葡萄糖经一系列氧化分解转变为丙酮酸的过程，故A是丙酮酸，该过程发生的场所是细胞质基质，A正确； D是脂肪酸，脂肪酸可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，大多数动物脂肪含饱和脂肪酸，熔点较高，室温下呈固态，B正确； 图中④过程，即[H]和O2生成水的过程会产生大量的ATP，较其他氧化分解过程释放的ATP多，C正确； 必需氨基酸是人体不能自己合成的，必须从外界环境获取的，故⑥和⑪过程均不能产生人体的必需氨基酸，D错误。 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P86“相关信息”拓展分析)如图是ATP的结构式，图中A、B、C表示构成ATP分子的物质，①～④表示连接各小分子的化学键。下列叙述正确的是(　 ) A．图中A代表腺苷，ATP的元素组成与RNA的元素组成相同 B．少数酶中也可能含有A、B、C 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．代谢越旺盛的细胞，②的水解和形成速率越快 √ 解析：图中A代表腺嘌呤，ATP的元素组成与RNA的元素组成相同，都是C、H、O、N、P，A错误； 少数酶也可能是RNA，RNA中含有A(腺嘌呤)、B(核糖)、C(磷酸基团)，B正确； 无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中没有能量的释放，故不会伴随有ATP的合成，C错误； 代谢越旺盛的细胞，④的水解和形成速率越快，D错误。 (二)科学思维“融会通” 2．(必修1 P86“正文内容”关键点拨)ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解的原因：___________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ________________________________。 由于两个相邻的磷酸 基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种特殊的化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊的化学键容易水解 3．(必修1 P94“相关信息”拓展分析)1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖分解生成乳酸，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向是________________________________________________ ____________________________________________________________。 无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要转移到乳酸或 酒精中没有释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能形式散失了 4．(必修1 P93“图5-­9”分析解读)据生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解回答问题。 (1)图中A是_________，其产生的部位是__________。 (2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是______，可在人体细胞中进行的是__________。(均填图中序号) 丙酮酸 细胞质基质 ② ①②④ (3)苹果储藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中_______过程；而马铃薯块茎储藏久了却没有酒味产生，其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中_________过程。(均填图中序号) (4)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是_______________________________。 (5)如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸，消耗O2的量要大于产生CO2的量，其原因是__________________________________________ _______________________________。 ①③ ①④ 种子在有氧呼吸过程中产生了水 与葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸 消耗O2的量大于产生CO2的量 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·汕头二模)研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。下列说法错误的是(　 ) A．图中神经细胞释放ATP的过程需要相关蛋白质参与并且耗能 B．ATP作为信号分子发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流 C．靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据 D．细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去磷酸基团生成腺嘌呤 解析：神经细胞释放ATP的方式为胞吐，胞吐过程需要消耗能量，需要相关蛋白质参与，A正确； ATP作为信号分子与P2X受体特异性结合，调节细胞的生命活动，可见ATP发挥作用的过程能体现细胞间的信息交流，B正确； √ 信息分子需要与相应的受体特异性结合才能完成信息交流过程，故靶细胞膜上存在ATP的受体能成为ATP作为信号分子的证据，C正确； 细胞间隙中的ATP在有关酶作用下脱去三个磷酸基团生成的物质为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，D错误。 2．(2024·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．数字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 √ 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)，丙酮酸转化成CO2和H2O发生在线粒体基质和线粒体内膜(②)，A错误； 据图可知，乳酸通过单羧酸转运蛋白进入细胞和线粒体，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充足时丙酮酸也可能转化为乳酸，乳酸再进入线粒体转化为CO2和H2O，C正确；NADH在线粒体内膜与O2结合形成H2O、NAD＋，D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 一、选择题 1．(2024·南阳模拟)ATP被称为细胞中的能量“货币”，其合成和水解与多种生理过程有关。下列关于ATP的叙述，正确的是(　 ) A．ATP水解掉两个磷酸基团后可用于RNA的合成 B．ATP中的“A”与DNA和RNA中的“A”为同一种物质 √ 6 7 8 9 10 11 解析：ATP水解掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，可用于RNA的合成，A正确； ATP中的“A”是腺苷，DNA和RNA中的“A”是腺嘌呤，二者为不同的物质，B错误； 淀粉水解成葡萄糖不消耗ATP，C错误； 运动员比赛时，细胞内ATP 和ADP 迅速转化，以满足机体对能量的需求，细胞内不会大量积累ADP，D错误。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 10 11 2．腺苷三磷酸二钠片或注射液主要用于心功能不全、进行性肌萎缩、脑出血等后遗症的辅助治疗。其药理是腺苷三磷酸作为一种辅酶，不仅能改善机体代谢，而且还参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸以及核苷酸的代谢。下列说法错误的是(　 ) A．腺苷三磷酸中的腺苷即结构简式中的A B．ATP去掉所有磷酸基团后，为某些病毒遗传物质的单体 C．进行性肌萎缩患者口服腺苷三磷酸二钠片可改善运动能力 D．生物体内腺苷三磷酸与腺苷二磷酸的相互转化体现了生物界的统一性 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：腺苷三磷酸的结构简式是A—P～P～P，其中A代表腺苷，A正确； ATP去掉所有磷酸基团后得到的是腺苷，加上一个磷酸基团，可成为RNA的基本组成单位，即腺嘌呤核糖核苷酸，B错误； 由题意可知，腺苷三磷酸二钠片主要用于进行性肌萎缩等后遗症的辅助治疗，腺苷三磷酸可改善机体代谢，所以进行性肌萎缩患者口服腺苷三磷酸二钠片可改善运动能力，C正确； 生物体内腺苷三磷酸与腺苷二磷酸的相互转化几乎存在于所有生物体内，体现了生物界的统一性，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 3．(2024·南宁二模)ATP的合成是生物有机体中主要的化学反应之一，而合成ATP需要ATP合成酶的参与，该酶的作用机理是参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子(H＋)动力势能的推动下合成ATP，下列说法错误的是(　 ) A．该酶广泛分布于线粒体、叶绿体的内外膜和原核细胞的质膜上 B．ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于与膜结合部位的稳定 C．H＋跨膜驱动ATP合成的运输方式是协助扩散，需要载体协助 D．ATP的合成在细胞中时刻进行并与ATP的水解处于动态平衡 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：呼吸作用和光合作用都能利用ATP合成酶产生ATP，在真核细胞中，ATP合成酶广泛分布于线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜上，线粒体的外膜、叶绿体的内外膜上并没有该酶附着，A错误； 磷脂双分子层内部为疏水性质，ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于与膜结合部位的稳定，B正确； H＋顺浓度梯度穿过ATP合成酶，释放出化学势能用于ATP的合成，H＋以协助扩散的方式进行跨膜运输，需要载体协助，C正确；ATP在细胞中含量很少，但可通过与ADP的快速转化为细胞供能，ATP的合成与ATP的水解处于动态平衡，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 4．(2024·成都模拟)下列关于几种细胞进行呼吸作用时，几种产物的产生场所对应正确的是(　 ) A．酵母菌产生酒精的场所是线粒体基质 B．乳酸菌产生CO2的场所是细胞质基质 C．肌肉细胞产生H2O的场所是线粒体内膜 D．叶肉细胞产生CO2的场所是细胞质基质 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2，产生酒精的场所是细胞质基质，A错误； 乳酸菌只能进行无氧呼吸产生乳酸，不能产生CO2，B错误； 肌肉细胞进行有氧呼吸第三阶段能产生水，场所在线粒体内膜，C正确； 叶肉细胞进行有氧呼吸时产生CO2的场所是线粒体基质，若进行无氧呼吸，产生 CO2的场所在细胞质基质，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 5．(2024·梅河口模拟)糖酵解途径是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应。研究发现，在肿瘤细胞中，无论氧气供应是否充足，肿瘤细胞都优先通过无氧呼吸的糖酵解途径供能。下列说法错误的是(　 ) A．有氧呼吸和无氧呼吸过程都会发生糖酵解途径 B．糖酵解途径在细胞质基质中发生，产物有丙酮酸、ATP和[H] C．肿瘤细胞进行无氧呼吸时，葡萄糖中的能量主要以热能的形式散失 D．肿瘤细胞进行无氧呼吸时，糖酵解途径产生的[H]与丙酮酸反应生成乳酸 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：有氧呼吸和无氧呼吸的第一个阶段相同，都会发生糖酵解途径，A正确； 糖酵解途径即细胞呼吸的第一阶段，在细胞质基质中发生，产物有丙酮酸、ATP和[H]，B正确； 肿瘤细胞进行无氧呼吸时，葡萄糖中的能量主要储存在不彻底分解产生的有机物中，C错误； 动物进行无氧呼吸的产物是乳酸，则肿瘤细胞进行无氧呼吸时，糖酵解途径产生的[H]与丙酮酸反应生成乳酸，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 6．(2024年1月·贵州高考适应性演练)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(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 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进入线粒体或不能在线粒体中分解 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：由于供氧充足，甲进行有氧呼吸，有氧呼吸产生的CO2其氧元素来自葡萄糖和水，A正确； 由题意可知，乙只能进行无氧呼吸，乙反应结束后产生的酒精可用酸性重铬酸钾检测，检测后乙所在试管溶液呈灰绿色，B正确； 甲(进行有氧呼吸)和乙(只进行无氧呼吸)消耗等量的葡萄糖，前者释放的能量多于后者，C错误； 丙中葡萄糖无消耗，说明葡萄糖不能进入线粒体或不能在线粒体中分解，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 7．(2024·衡阳模拟)好氧生物在进行有氧呼吸 第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2。 研究发现，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程。科研人员利用13C标记的13CO2和酵母菌提取物培养基培养H菌，检测该菌中谷氨酸的13C比例，结果如图所示。下列说法正确的是(　 ) A．有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和H2O，场所在线粒体基质 B．可推测CO2浓度升高，有利于乙酰辅酶A和CO2生成丙酮酸 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 C．H菌中乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于CO2的浓度 D．由实验结果可推测H菌可以固定CO2，其代谢类型为自养型 解析：有氧呼吸第二阶段的产物是CO2和[H]，原核细胞有氧呼吸第二阶段的场所在细胞质基质，A错误； 由图中信息可知，在一定范围内，随13CO2浓度增大，厌氧细菌H中谷氨酸的13C 所占的比例增大，谷氨酸是由乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸进而生成的代谢产物，所以CO2浓度升高有利于乙酰辅酶A和 CO2生成丙酮酸，B正确； 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 由题干信息可知，好氧生物在进行有氧呼吸第二阶段时，丙酮酸首先会分解成乙酰辅酶A和CO2，在厌氧细菌H中有利用乙酰辅酶A和CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物的代谢过程，由此可见乙酰辅酶A和丙酮酸间的转化方向取决于O2的浓度，C错误； 自养生物是指能利用 CO2和 H2O等无机物合成有机物的生物，而H菌利用乙酰辅酶A和 CO2合成丙酮酸，进而生成氨基酸等有机物，是进行有机物的转换，因此它不属于自养生物，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 8．(2024·柳州二模)抗氰呼吸是指当植物体内存在影响细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ)活性的氰化物时，仍能继续进行的呼吸，该过程产生的ATP较少，抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏 AOX。研究发现，生长在低寒地带的沼泽植物臭菘的花序中含有大量的AOX。下列相关叙述错误的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 A．抗氰呼吸是一种不彻底的氧化分解，因此该过程生成的ATP较少 B．COX和AOX均能催化O2与NADH结合生成水 C．与COX相比，AOX对氰化物的敏感性较低 D．臭菘花序可能产生更多的热量促进挥发物质挥发，吸引昆虫传粉 解析：由题意可知，生长在低寒地带的臭菘的花序中含有大量AOX，结合题图推测抗氰呼吸也是彻底的氧化分解，抗氰呼吸比正常呼吸产生的热量更多，则合成的ATP就更少，A错误； 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 COX和AOX均参与细胞呼吸的第三阶段，能催化O2与NADH结合生成水，B正确； 抗氰呼吸与AOX密切相关，说明存在氰化物时在AOX的作用下仍能进行呼吸作用，所以AOX对氰化物的敏感性较低，C正确； 生长在低寒地带的沼泽植物臭菘的花序中含有大量的交替氧化酶，可通过抗氰呼吸产生更多的热量促进挥发物质挥发，吸引昆虫传粉，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 9．(2024·北京大兴期末)葡萄糖进入细胞后在己糖激酶的作用下磷酸化，然后才能分解成丙酮酸。脱氧葡萄糖(2-­DG)可与葡萄糖竞争己糖激酶，但不生成丙酮酸。下列说法错误的是(　 ) A．己糖激酶可以降低葡萄糖磷酸化所需的活化能 B．2­-DG进入细胞时不需要细胞膜上的蛋白质协助 C．2­-DG在细胞内的大量积累可抑制细胞呼吸 D．2-­DG可使癌细胞“挨饿”，进而抑制其增殖 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：酶起催化作用的实质是降低化学反应所需活化能，己糖激酶可以降低葡萄糖磷酸化所需的活化能，A正确； 脱氧葡萄糖(2­DG)可与葡萄糖竞争己糖激酶，可知2­DG与葡萄糖结构相似，则推测2­DG进入细胞时需要细胞膜上的转运蛋白协助，B错误； 依题意，脱氧葡萄糖(2­DG)可与葡萄糖竞争己糖激酶，但不生成丙酮酸，故2­DG在细胞内大量积累可抑制细胞呼吸，可使癌细胞“挨饿”，进而抑制其增殖，C、D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 10．(2024·郑州一模)乙醇脱氢酶(ADH)和乳酸脱氢酶(LDH)分别是催化产酒精的无氧呼吸、产乳酸的无氧呼吸过程中的关键酶，下图表示某花生品种在水淹条件下根细胞内ADH和LDH的活性变化，相关描述错误的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 A．ADH和LDH均存在于细胞质基质中 B．每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP与产生乳酸时生成的一样多 C．花生根细胞既能进行产酒精的无氧呼吸，也能进行产乳酸的无氧呼吸 D．第3天后ADH和LDH活性均下降，说明花生植株已经适应无氧环境 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：ADH和LDH均是参与无氧呼吸的酶，无氧呼吸发生在细胞质基质中，故二者都存在于细胞质基质中，A正确； 产生酒精的无氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸第一阶段相同，且只有第一阶段产生ATP，故每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时生成的ATP与产生乳酸时生成的一样多，B正确； 根据图示信息，在水淹条件下，花生根细胞中两种酶的活性均增强，说明可进行两种无氧呼吸，C正确； 第3天后ADH和LDH活性均下降，说明花生植株在长时间无氧环境下可能无法生活，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 二、非选择题 11．(2024·沈阳模拟)如图1表示酵母菌细胞呼吸过程中相关物质的代谢过程，请回答以下问题： 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (1)有些人认为，细胞呼吸过程中有氧气存在会抑制第一阶段中相关酶的活性。为验证该假说，实验小组将酵母菌破碎后高速离心，取__________(填“含线粒体的沉淀物”或“上清液”)均分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲试管中通入O2，一段时间后，分别向甲、乙两试管中滴加等量的酸性重铬酸钾溶液进行检测。按照上述实验过程，观察到 ____________________________，说明假说不成立。后来研究发现O2的存在并不能直接抑制第一阶段的相关酶的活性，而是在有氧条件下线粒体中产生较多的ATP和柠檬酸抑制了第一阶段中相关酶的活性。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (2)图1中酶2催化产生的CO2中的氧来自 ______________________，酶3催化产生的H2O中的氧来自 ________。 (3)酵母菌细胞内ATP在______________________________________ (填场所)合成。为了研究酵母菌细胞中ATP的合成机制，科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白(Ⅰ)和牛细胞中的ATP合成酶(Ⅱ)构建ATP体外合成体系，如图2所示。相关实验结果如下表： 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 组别 大豆磷脂 构成的囊泡 人工体系 H＋通过Ⅰ的转运 H＋通过Ⅱ的转运 ATP Ⅰ Ⅱ 1 ＋ ＋ ＋ 有 有 产生 2 ＋ － ＋ 无 无 不产生 3 ＋ ＋ － 有 无 不产生 2 3 4 注：“＋”“－”分别表示人工体系中组分的“有”“无”。 1 5 6 7 8 9 10 11 进一步研究发现，第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H＋浓度 ________囊泡外，膜蛋白(Ⅰ)转运H＋________(填“需要”或“不需要”)消耗能量。H＋通过ATP合成酶(Ⅱ)向外转运过程中，ATP合成酶(Ⅱ)除了有催化作用之外，还有 __________________________________功能。上述实验表明，人工体系模拟产生ATP，能量的直接来源是 __________________________。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 解析：(1)细胞呼吸第一阶段是葡萄糖转变形成丙酮酸，场所是细胞质基质，说明第一阶段中相关酶位于细胞质基质，所以酵母菌破碎后高速离心，取上清液(主要成分是细胞质基质，含有第一阶段中相关酶)分为甲、乙两组，向两支试管加入等量葡萄糖，向甲试管通入O2，所以甲是实验组，乙是对照组。一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的酸性重铬酸钾溶液进行检测。按照上述实验过程，观察到甲、乙试管都显灰绿色且颜色深浅相同，说明两支试管产生了等量的酒精，即假说不成立。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 (2)酶2参与有氧呼吸第二阶段，酶3参与有氧呼吸第三阶段，所以酶2催化产生的CO2中的氧来自丙酮酸和H2O，酶3催化产生的H2O中的氧来自O2。(3)酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生ATP，因此酵母菌细胞内ATP在细胞质基质、线粒体合成。第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H＋浓度高。据图可知，膜蛋白(Ⅰ)转运H＋是从低浓度到高浓度，属于主动运输，需要消耗能量。H＋通过ATP合成酶(Ⅱ)向外转运过程中，属于协助扩散，需要转运蛋白参与，据此可知，ATP合成酶(Ⅱ)除了有催化作用之外，还有H＋运输通道(或物质运输)功能。人工体系模拟产生ATP，能量的直接来源是H＋电化学势能(或浓度差)。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 答案：(1)上清液　甲、乙试管都显灰绿色且颜色深浅相同　(2)丙酮酸和H2O　O2　(3)细胞质基质、线粒体　高于(或大于)　需要　H＋运输通道(或物质运输)　H＋电化学势能(或浓度差) 2 3 4 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 (3)化学反应式 ①产物为酒精和CO2 C6H12O6___________________________。 ②产物为乳酸 C6H12O6________________________。 C．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATPADP＋Pi的转化 D．运动员在比赛时，因过多消耗ATP而导致ADP大量积累 $$