第3单元 第9讲 ATP与细胞呼吸的方式和过程-【优学精研】2027年高考生物一轮总复习教用Word

该高中生物学高考复习讲义围绕ATP的结构和功能、细胞呼吸的方式和过程两大核心考点，从物质与能量观整合知识，构建“ATP与ADP动态转化—有氧呼吸三阶段—无氧呼吸类型”的逻辑框架，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节帮助学生突破难点，体现复习教学的系统性和针对性。 讲义突出科学思维与生命观念培养，采用对比归纳策略，如设计“有氧呼吸三阶段场所与物质变化对比表”“呼吸熵判断细胞呼吸类型模型”等活动，配合基础判断、规范表达、高考真题分层练习，确保学生高效掌握考点，为教师精准把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

第9讲　ATP与细胞呼吸的方式和过程 核心考点 考题统计 考情分析 1.ATP的结构和功能 2025·河北卷T1　2024·全国甲卷T2 2023·湖南卷T8 2023·北京卷T2 1.命题特点：以线粒体结构、呼吸过程流程图或实验数据为载体，考查细胞呼吸类型、过程及与ATP的能量转化，侧重考查理解能力。 2.备考重点：明确ATP与ADP的动态转化及能量来源；归纳有氧呼吸三个阶段的场所、物质变化，无氧呼吸产物与生物类型的对应关系。通过对比归纳强化知识整合与应用能力 2.细胞呼吸的方式和过程 2025·甘肃卷T3　　2025·黑吉辽蒙T16 2025·北京卷T2 2025·江苏卷T2 2025·山东卷T4 2025·河南卷T4 2025·江西卷T1 2024·湖北卷T9 2024·安徽卷T3 2024·江西卷T5 考点一　ATP的结构和功能 必备知识·夯基 1.ATP的结构及其与ADP的转化 （1）ATP的组成结构 （2）ATP的供能原理 （3）ATP的合成和水解的区别 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 反应场所 　细胞质基质、线粒体、叶绿体　 生物体的需能部位 能量来源 　光能　（光合作用）、　化学能　（细胞呼吸） 储存在特殊的化学键中的化学能 能量去路 储存在ATP中形成末端的特殊的化学键 可直接转化成其他形式的能量用于生命活动 2.ATP的利用 （1）ATP为主动运输供能 ①相关图示 ②图示分析 ATP水解释放的　磷酸基团　使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，　空间结构　发生变化，　活性　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 1.判断正误 （1）叶绿体中的ATP合成酶，可将光能直接转化为ATP中的化学能。　（2025·安徽卷）（　√　） （2）腺苷三磷酸是细胞中吸能反应和放能反应的纽带。　（2022·浙江1月选考）（　√　） （3）线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。　（　×　） 提示：高尔基体不能合成ATP。 （4）唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。　（　×　） 提示：淀粉水解不需要消耗ATP。 （5）ATP脱去两个磷酸基团后，可作为RNA分子的合成原料。　〔必修1 P86“相关信息”〕（　√　） 2.规范表达 （1）植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，从生物进化的角度分析，这说明　生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源　。 （2）科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP（鸟苷三磷酸）也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因是　含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的特殊的化学键容易水解断裂，释放能量　。 （3）在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间后分离出细胞中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，分析该现象得到的结论是：　①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离；②该过程中ATP既有合成又有水解；③部分32P标记的ATP是重新合成的　。 关键能力·提升 考向一　考查ATP的结构和功能 1.（2025·云南丽江三模）脱氧核苷三磷酸（dNTP）和核苷三磷酸（NTP）参与核酸合成等多种生理过程，其结构如图所示。下列叙述错误的是（　　） A.当图中基团X为H时，则该物质可为RNA合成提供反应所需的原料和能量 B.NTP、dNTP的元素组成都是C、H、O、N、P C.以α位带32P的dATP为原料，会使新合成的DNA分子被32P标记 D.ATP的γ位磷酸基团使细胞中某些蛋白质分子磷酸化，导致这些分子空间结构发生变化 解析：A　当图中基团X为H时，五碳糖是脱氧核糖，则该物质是dNTP，可为DNA合成提供反应所需的原料和能量，A错误；NTP、dNTP的结构基本相同，元素组成都是C、H、O、N、P，B正确；dATP脱去β和γ位的磷酸基团后是DNA的基本单位腺嘌呤脱氧核苷酸，故用32P标记dATP的α位的磷酸基团作为DNA合成的原料，可使DNA分子被标记，C正确；ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的γ位磷酸基团与某些蛋白结合，使蛋白磷酸化，从而使其结构发生变化，活性也被改变，D正确。 2.（2025·河北邢台模拟）图1是细胞中某种小分子化合物的结构模式图，其中①～③代表化学键，④和⑤代表化学基团；图2表示哺乳动物成熟红细胞内ATP产生量与O2供给量的关系。下列叙述正确的是（　　） A.图1中②处的化学键比①处的更稳定 B.图1中的⑤处为碱基，且该碱基是RNA所特有的 C.据图2可知，哺乳动物的成熟红细胞不能进行细胞呼吸 D.哺乳动物的成熟红细胞吸收葡萄糖需要消耗ATP 解析：A　图1中①处的化学键比②处的更易断裂，因此图1中②处的化学键比①处的更稳定，A正确；若图1所示的物质是ATP，则图1中的⑤处是碱基A（腺嘌呤），腺嘌呤是DNA和RNA共有的碱基，B错误；哺乳动物的成熟红细胞可以进行无氧呼吸，C错误；哺乳动物的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗ATP，D错误。 题后归纳：ATP与核苷酸的关系 考向二　结合细胞代谢，考查ATP与ADP的合成和利用 3.（2025·河南漯河模拟）ATP是活细胞内一种特殊的能量载体，在细胞核、线粒体、叶绿体以及细胞质基质中广泛存在，它不断与ADP相互转化形成ATP系统。下列叙述正确的是（　　） A.ATP分子的磷酸基团都带正电荷而相互排斥，导致特殊的化学键不稳定 B.细胞内所有生命活动消耗的能量都由ATP直接提供 C.ATP水解脱离下来的末端磷酸基团与载体蛋白结合，可使其构象改变 D.发生放能反应时，ATP转化成ADP的量多于ADP转化成ATP的量 解析：C　磷酸基团带的是负电荷，A错误；细胞内大多数的生命活动所需能量是由ATP直接提供的，B错误；磷酸基团与载体蛋白结合是载体蛋白磷酸化过程，载体蛋白磷酸化会导致其空间结构发生变化，C正确；放能反应发生时伴随着ATP的合成，ADP转化成ATP的量较大，D错误。 4.（2025·湖南长郡中学模拟）骨骼肌细胞中含有一种特殊的内质网——肌浆网，肌浆网膜上有一种转运蛋白——Ca2＋泵，Ca2＋泵是由4个不同功能的结构域组成的蛋白质，又称Ca2＋-ATP水解酶。如图表示骨骼肌细胞中的Ca2＋泵将Ca2＋泵入肌浆网的过程。下列相关叙述错误的是（　　） A.Ca2＋泵转运Ca2＋是一个放能反应，其能量变化和ATP的水解有关 B.Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生了磷酸化，所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团 C.Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网，体现了生物膜的选择透过性 D.Ca2＋泵在转运Ca2＋时会发生空间结构的改变，这体现了结构与功能相适应的观点 解析：A　Ca2＋泵具有水解ATP的功能，Ca2＋泵转运Ca2＋是一个吸能反应，其能量变化和ATP的水解有关，A错误；Ca2＋泵在转运Ca2＋时伴随ATP的水解，ATP水解产生的磷酸基团使Ca2＋泵在转运Ca2＋过程中发生磷酸化，即Ca2＋泵发生磷酸化所需的磷酸来自ATP末端的磷酸基团，B正确；Ca2＋通过Ca2＋泵跨膜运输进入肌浆网，属于主动运输，体现了生物膜的功能特性，即选择透过性，C正确；由图示可知，Ca2＋泵运输Ca2＋进入肌浆网的过程中，Ca2＋泵的空间结构发生改变，这体现了结构与功能相适应的观点，D正确。 题后归纳：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。 考点二　细胞呼吸的方式和过程 必备知识·夯基 1.呼吸作用的实质：细胞内的有机物　氧化分解　，并释放能量。 2.有氧呼吸 （1）概念：是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　二氧化碳和水　，释放能量，生成　大量ATP　的过程。 （2）有氧呼吸过程 ①总反应式：　C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量　。 ②能量转化：1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放出2 870 kJ的能量，其中977.28 kJ左右的能量储存在　ATP　中，其余能量则以　热能　形式散失。 教材拾遗：〔必修1 P93“相关信息”改编〕细胞呼吸产生的[H]指的是还原型辅酶Ⅰ（NADH）。 3.无氧呼吸的类型和过程 （1）场所：全过程是在细胞质基质中进行的。 （2）过程 （3）反应式 ①产物为酒精：C6H12O6　2C2H5OH＋2CO2＋少量能量　。 ②产物为乳酸：C6H12O6　2C3H6O3＋少量能量　。 （4）能量 ①只在　第一阶段　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　酒精或乳酸　中。 教材拾遗：〔必修1 P94小字部分〕细胞呼吸还被称为生物体代谢的枢纽，原因是细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 1.判断正误 （1）人体细胞和酵母细胞呼吸作用都能产生[H]和ATP。　（2025·江苏卷）（　√　） （2）水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成。　（2024·江西卷）（　×　） 提示：有氧呼吸第二阶段丙酮酸分解的过程消耗水。 （3）线粒体内膜含有丰富的酶，是有氧呼吸生成CO2的场所。　（2023·湖南卷）（　×　） 提示：有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质。 （4）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。　（　×　） 提示：两种无氧呼吸过程都只有第一阶段产生能量，两个都是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，所以每分子葡萄糖经两种无氧呼吸产生的ATP相等。 （5）供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP。　（2022·江西卷）（　×　） 提示：供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP。 （6）癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。　（　×　） 提示：无氧呼吸第二阶段不产生ATP。 2.规范表达 〔必修1 P93“思考·讨论”〕与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说，意义是　使能量逐步转移到ATP中，保证有机物中的能量得到充分利用；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态　。 关键能力·提升 考向一　细胞呼吸的类型和过程 1.（2025·甘肃高考3题）线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，可用于评估线粒体产生ATP的能力。若分别以葡萄糖、丙酮酸和NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，下列叙述正确的是（　　） A.状态3呼吸不需要氧气参与 B.状态3呼吸的反应场所是线粒体基质 C.以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0 D.相比NADH，以丙酮酸为底物的状态3呼吸速率较大 解析：C　线粒体在足量可氧化底物和ADP存在的情况下发生的呼吸称为状态3呼吸，若以NADH为可氧化底物测定离体线粒体状态3呼吸速率，此时状态3呼吸的场所是线粒体内膜，所以需要氧气参与，A、B错误；葡萄糖不能直接进入线粒体进行氧化分解，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸后才能进入线粒体，所以以葡萄糖为底物测定的状态3呼吸速率为0，C正确；NADH可直接参与有氧呼吸第三阶段，而丙酮酸需先经过有氧呼吸第二阶段产生NADH等物质后再参与第三阶段，所以相比丙酮酸，以NADH为底物的状态3呼吸速率较大，D错误。 2.（2025·河南郑州三模）植物乳杆菌是益生菌配方中一种常见的微生物，其细胞呼吸的代谢途径如图所示，下列相关叙述正确的是（　　） A.无氧条件下，细胞内会积累乳酸和NAD＋ B.①③发生在细胞质基质中，②发生在线粒体中 C.产物H2O中的O来自O2，CO2中的O来自水和葡萄糖 D.无氧条件下，葡萄糖中的能量最终都转移至乳酸和ATP中 解析：C　无氧条件下，NAD＋可生成NADH等物质，细胞内会积累乳酸，但通常不会积累NAD＋，A错误；植物乳杆菌为原核生物，不具备线粒体，②不发生在线粒体中，B错误；有氧呼吸中生成的水，其氧来自于O2作为最终电子受体后与H＋结合生成水；而呼吸作用放出的CO2中的氧主要来自于底物（葡萄糖）及水，C正确；无氧呼吸过程中葡萄糖中的能量大多残存在乳酸中，释放出的能量大部分以热能散失，少数转化为ATP中的能量，D错误。 题后归纳：细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向 （1）有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路 （2）无氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路 无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗没有积累。 考向二　判断细胞呼吸的类型 3.（2025·湖南长沙模拟）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。据此作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：D　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体积相等，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；根据有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式：C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量，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的量为9 mol，根据有氧呼吸方程式可知，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。 考向三　细胞呼吸在物质转化中的作用 4.（2022·江苏高考15题改编）下图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述不正确的是（　　） A.三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2 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 解析：D　由题图分析可知，三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2，A正确；代谢中间物（例：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；丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白质、糖类、脂质、核酸的代谢相互联系在一起，具有重要地位，C正确；物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中，一部分以热能的形式散失，D错误。 一、命题角度练 角度一 围绕ATP的结构与功能，考查生命观念 1.（2025·河北高考1题）ATP是一种能为生命活动供能的化合物，下列过程不消耗ATP的是（　　） A.肌肉的收缩 B.光合作用的暗反应 C.Ca2＋载体蛋白的磷酸化 D.水的光解 解析：D　肌肉收缩消耗ATP，A不符合题意；光合作用暗反应中，需要消耗光反应产生的NADPH和ATP，B不符合题意；Ca2＋载体蛋白的磷酸化过程需要消耗ATP，C不符合题意；光反应中，光合色素吸收的光能，将水分解为氧和H＋，该过程不消耗ATP，D符合题意。 2.（2022·浙江1月选考3题改编）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（　　） A.由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 B.分子中与磷酸基团相连接的化学键称为特殊的化学键 C.在水解酶的作用下不断地合成和水解 D.是细胞中吸能反应和放能反应的纽带 解析：D　腺苷三磷酸由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成，A错误；腺苷三磷酸分子中，连接两个磷酸基团的化学键称为特殊的化学键，B错误；腺苷三磷酸在合成酶和水解酶的作用下不断地合成和水解，C错误；腺苷三磷酸是细胞中吸能反应和放能反应的纽带，D正确。 角度二 围绕细胞呼吸的类型和过程，考查物质与能量观 3.（2025·北京高考2题）如图是植物细胞局部亚显微结构示意图。在有氧呼吸过程中，细胞不同部位产生ATP的量不同。以下选项正确的是（　　） 选项 部位1 部位2 部位3 部位4 A 大量 少量 少量 无 B 大量 大量 少量 无 C 少量 大量 无 少量 D 少量 无 大量 大量 解析：C　由题图可知，部位1是线粒体基质，有氧呼吸第二个阶段在线粒体基质进行，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和NADH，并产生少量的ATP；部位2是线粒体内膜，在线粒体内膜进行有氧呼吸第三个阶段，前两个阶段产生的NADH经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时产生大量的ATP；部位3是线粒体外膜，不产生ATP；部位4是细胞质基质，进行有氧呼吸第一个阶段，产生少量的ATP。 4.（2025·山东高考4题）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 解析：B　有氧呼吸第一阶段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量；第二阶段是，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量，这两个阶段都不需要O2作为原料，A错误；有氧呼吸第二阶段的原料有丙酮酸和水，B正确；无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同；第二阶段是，丙酮酸在酶（与催化有氧呼吸的酶不同）的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸，第一阶段产生NADH，第二阶段不产生NADH，但会消耗NADH，C错误；无氧呼吸过程中，葡萄糖分子中的能量大部分储存在乳酸或酒精中，只有少量以热能形式散失和转化为ATP，D错误。 5.（2023·山东高考4题）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：B　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，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H＋浓度高，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，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，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；转换为丙酮酸产酒精途径时，无ATP的产生，C错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]含量相同，D错误。 二、长句表达练 6.（2025·安徽高考16题节选）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a）；当加入F、G或H时，E也同样累积（图b）。根据此结果，针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设：　有氧呼吸第二阶段是A→H→A循环过程（）　。 说明：字母A～H表示一系列分子。 解析：有氧呼吸第二阶段是三羧酸循环，可以为该题提供解题思路。根据图（a）（b）可知，丙二酸阻遏E转化为F，所以加入分子A、B或C后，转化的E无法进一步转化，E会增多并积累；而加入F、G或H时，E同样积累，说明F、G或H也影响E的合成。因此该代谢途径如图所示：。 1.（2025·辽宁大连模拟）细胞中的许多代谢活动与ATP密切相关。下列叙述正确的是（　　） A.ATP水解可产生构成RNA的基本单位，ATP中的“A”代表碱基A B.某些载体蛋白具有ATP酶活性，ATP水解产生的磷酸基团可与其结合 C.ATP的合成通常伴随着细胞中的吸能反应，ATP的水解则伴随着细胞中的放能反应 D.ATP在细胞中的含量和转化速率均与细胞代谢速率呈正相关 解析：B　ATP水解可产生构成RNA的基本单位（腺嘌呤核糖核苷酸），ATP中的“A”代表腺苷（碱基A＋核糖），A错误；某些载体蛋白具有ATP酶活性，ATP水解产生的磷酸基团可与其结合，B正确；ATP的合成通常伴随着细胞中的放能反应，ATP的水解则伴随着细胞中的吸能反应，C错误；ATP在细胞中的含量比较稳定，其转化速率与细胞代谢速率呈正相关，D错误。 2.GTP（鸟苷三磷酸）的结构和作用与ATP类似。线粒体分裂时，具有GTP酶活性的发动蛋白组装成环线粒体的纤维状结构，该结构依靠GTP水解驱动线粒体缢缩，使其一分为二。下列叙述正确的是（　　） A.GTP因含三个特殊的化学键而具有较多能量 B.GTP酶为GTP的水解提供了活化能 C.推测发动蛋白具有催化、运动等功能 D.GTP去掉两个磷酸基团后可参与DNA的合成 解析：C　GTP含有2个特殊的化学键，A错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能而非提供活化能，B错误；结合题意分析可知，发动蛋白具有GTP酶活性，说明其具有催化作用，且线粒体分裂时发动蛋白组装成环线粒体的纤维状结构，该结构依靠GTP水解驱动线粒体缢缩，该过程体现了发动蛋白具有运动功能，C正确；依题意，GTP的结构与ATP类似，GTP去掉两个磷酸基团后的结构是组成RNA的基本单位，D错误。 3.（2025·河北衡水三模）磷酸化是指在蛋白质或其他分子上加入一个磷酸（P）基团，磷酸基团的添加或除去（去磷酸化）对许多反应起着生物“开/关”作用，能使某些蛋白质活化或失活。下列叙述正确的是（　　） A.丙酮酸反应生成乳酸的过程中可发生ADP的磷酸化 B.ATP中最靠近腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能 C.细胞内合成ATP需要酶，但合成酶不需要ATP D.主动运输时，载体蛋白磷酸化的过程中会发生能量的转移 解析：D　丙酮酸反应生成乳酸的过程并没有释放能量，因此没有发生ADP的磷酸化，也没有生成ATP，A错误；ATP中最末端的磷酸基团才具有较高的转移势能，B错误；细胞内合成ATP是通过光合作用或呼吸作用等过程，这些过程都需要酶的催化。酶的本质是蛋白质或RNA，合成蛋白质和RNA的过程都需要消耗能量，即需要ATP提供能量，C错误；主动运输时，在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化，D正确。 4.（2025·山西阳泉模拟）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。下列叙述错误的是（　　） 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，②③不能进行，①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 解析：D　①为有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质；②为有氧呼吸第二阶段（丙酮酸分解为二氧化碳并产生NADH），发生在线粒体基质；③为有氧呼吸第三阶段（NADH与氧气结合生成水），发生在线粒体内膜。②和③发生在线粒体，A正确；在③过程中前两个阶段产生的NADH与O2发生反应生成H2O，B正确；①（有氧与无氧呼吸第一阶段相同）可正常进行，但②（有氧呼吸第二阶段）需要线粒体参与，无氧时植物细胞转向无氧呼吸，丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳，不进行②③过程，C正确；无氧呼吸仅第一阶段（①）产生少量ATP，第二阶段不产生ATP。NADH的能量用于还原丙酮酸（如生成酒精），未转移到ATP中，D错误。 5.（2025·浙江绍兴模拟）细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应，磷酸果糖激酶1（PFK1）是其中某一阶段的一种关键酶。当细胞中ATP/AMP的值发生变化时，ATP和AMP竞争性结合PFK1而改变酶活性，进而调节细胞呼吸速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（　　） A.组成PFK1的组成元素除了C、H、O外，还有P元素 B.PKF1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等 C.ATP/AMP值变化与PFK1活性之间存在负反馈调节 D.运动时，肌细胞中ATP与PFK1结合增多以保证能量的供应 解析：C　PFK1是酶，化学本质为蛋白质，其组成元素主要为C、H、O、N，不含P元素，A错误；结合题干信息可知，不能直接分解葡萄糖为丙酮酸，B错误；当ATP含量较高时，ATP与PFK1结合，使PFK1活性降低，细胞呼吸速率下降，ATP产生减少；当AMP含量较高时，AMP与PFK1结合，使PFK1活性升高，细胞呼吸速率加快，ATP产生增多，这种调节方式属于负反馈调节，C正确；运动时，细胞需要更多能量，此时ATP消耗加快，细胞中ATP含量减少，AMP含量相对增加，应该是AMP与PFK1结合增多，使PFK1活性升高，促进细胞呼吸，以保证能量的供应，而不是ATP与PFK1结合增多，D错误。 6.（2025·山西大同期末）有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式，坚持耐力性运动训练，肌细胞中线粒体数量会出现适应性变化。下列叙述正确的是（　　） A.肌细胞进行有氧呼吸时，葡萄糖进入线粒体内氧化分解形成二氧化碳和水 B.若肌细胞进行呼吸作用消耗1 mol氧气，产生的二氧化碳可能大于1 mol C.耐力性运动时肝、脑成为主要的产热器官，通过呼吸作用释放大量的热量 D.每周坚持耐力性运动会使线粒体数量适当增多，对预防肥胖有一定效果 解析：D　葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸后，丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解为二氧化碳和水，而葡萄糖不能直接进入线粒体，A错误；若肌细胞进行有氧呼吸，消耗1 mol氧气的同时会产生1 mol二氧化碳；若同时进行无氧呼吸（如产生乳酸的无氧呼吸），则不会产生二氧化碳。因此，二氧化碳总量不可能超过1 mol，B错误；耐力性运动时，骨骼肌是主要的产热器官，而非肝和脑，C错误；耐力性运动需要大量有氧呼吸供能，线粒体数量适当增多可提高能量供应效率，促进脂肪分解，从而预防肥胖，D正确。 7.（2025·湖南岳阳三模）乳酸脱氢酶（LDH）是人体内细胞呼吸过程中一种至关重要的酶，丙酮酸与乳酸之间的转化受LDH的催化，在弱碱性条件下LDH催化乳酸生成丙酮酸，在中性条件下LDH则催化丙酮酸生成乳酸。下列说法正确的是（　　） A.丙酮酸转化为乳酸需要消耗[H]和ATP B.LDH在体外不能降低化学反应所需的活化能 C.人体细胞内LDH催化的反应均发生在细胞质基质中 D.pH由中性变为弱碱性时，LDH空间结构会发生改变，导致LDH变性失活 解析：C　丙酮酸还原成乳酸为无氧呼吸第二阶段，只有物质变化，没有ATP的合成，也不消耗ATP，A错误；只要条件适宜，LDH作为一种酶，其在体外条件下，也能降低化学反应所需的活化能，B错误；人体细胞内LDH乳酸脱氢酶催化的反应过程是将丙酮酸转变为乳酸，该过程发生在细胞质基质中，C正确；结合题意可知，pH由中性变为弱碱性时，LDH会催化乳酸变成丙酮酸，可见弱碱性条件下不会导致LDH变性失活，D错误。 8.（2025·江西高考1题）体重水平与人体健康状况密切相关，体重异常特别的超重和肥胖是导致心脑血管疾病、糖尿病和部分癌症等慢性病的重要危险因素。国家卫生健康委员会等16部门启动了“体重管理年”活动。从机体能量代谢的角度分析，下列叙述错误的是（　　） A.有氧运动可加速新陈代谢，促进脂肪进入线粒体分解 B.高脂饮食易破坏能量平衡，导致脂肪积累而发生肥胖 C.低脂饮食可减少能量摄入，有氧运动可促进能量消耗 D.有氧运动能够避免肌细胞进行无氧呼吸产生大量乳酸 解析：A　脂肪需先分解为甘油和脂肪酸，脂肪酸进入线粒体氧化分解，而非直接以脂肪形式进入线粒体，A错误；高脂饮食提供过量能量，若摄入＞消耗，多余能量以脂肪形式储存，导致肥胖，B正确；低脂饮食可减少能量摄入，有氧运动增加能量消耗，符合能量平衡原理，C正确；有氧运动中氧气充足，肌细胞主要进行有氧呼吸，避免无氧呼吸产生大量乳酸，D正确。 9.（2025·天津武清二模）细胞中L酶上的两个位点（位点1和位点2）可以与ATP和亮氨酸结合，进而催化tRNA与亮氨酸结合，促进蛋白质的合成。科研人员针对位点1和位点2分别制备出相应突变体细胞L1和L2，在不同条件下进行实验后检测L酶的放射性强度，结果如图。下列叙述正确的是（　　） A.ATP水解释放的磷酸基团可使L酶磷酸化，进而抑制L酶的活性 B.突变体细胞L1中L酶不能与ATP结合 C.ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点1和位点2结合 D.ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合 解析：D　从图中可以看出，在添加亮氨酸和[3H]ATP以及添加ATP和[3H]亮氨酸的情况下，野生型L酶有放射性，而突变体细胞L1和L2在相应条件下放射性有变化，说明ATP水解释放的磷酸基团可使L酶磷酸化，进而激活L酶的活性，A错误；根据左图，突变体细胞L1中检测到的放射性与野生型相同，说明突变体细胞L1中L酶能与ATP结合，B错误；据左图可知，突变体细胞L1中检测到的放射性与野生型相同，说明该突变不影响与ATP结合，而突变体细胞L2中检测到的放射性明显降低，说明L2突变不能结合ATP，故推测ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点2和位点1结合，C错误；亮氨酸与L酶的位点1结合，根据右图，突变L2细胞检测到的放射性极低，说明ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合，D正确。 10.（2025·江苏徐州二模）人体中的乳酸脱氢酶（LDH）能够使丙酮酸和乳酸相互转化，正常人体血浆中LDH的含量为140～271 U/L，红细胞中LDH的含量为血浆中的100倍。下列相关叙述错误的是（　　） A.LDH催化丙酮酸生成乳酸的过程必须有NADH的参与 B.红细胞中LDH进入血浆的跨膜运输方式最可能为胞吐 C.剧烈运动时肌细胞产生的大量乳酸的消除需要LDH参与 D.LDH发挥作用时往往伴随有少量ATP的合成与水解 解析：D　人体内产生乳酸发生于无氧呼吸第二阶段，必须有NADH的参与，A正确；LDH属于大分子物质，最可能以胞吐的方式运出红细胞，B正确；LDH能够催化丙酮酸和乳酸之间的相互转化，因此，大量乳酸的消除需要LDH参与，C正确；无氧呼吸第二阶段不会合成ATP，D错误。 11.（2025·江苏南通期末）科学家发现肿瘤中通常存在两种类型的癌细胞，其细胞呼吸的部分过程如图1所示，其中①～⑥表示过程，请回答下列问题。 （1）物质A、C分别是　丙酮酸　、　水　。 （2）过程④、⑥的场所分别是　线粒体内膜　、　细胞质基质　。 （3）癌细胞1吸收葡萄糖，并将其转化为乳酸，然后通过　协助扩散　（运输方式）排出乳酸，随后被邻近的癌细胞2重新摄取。这种乳酸转移的机制存在的意义是　避免癌细胞1内乳酸积累导致的酸中毒；乳酸被癌细胞2重新摄取并利用，提高能量利用率；促进肿瘤微环境中的代谢协作，支持肿瘤生长　。 （4）①～⑤中都能产生ATP和[H]的有　②③　。 （5）科学家在研究低温对有氧呼吸的影响时，将长势相同的黄瓜幼苗进行相关处理，结果如图2。已知DNP可影响有氧呼吸过程中能量的转化。 ①根据结果推测，DNP处理使得葡萄糖的消耗量　增加　，对有氧呼吸过程中能量的转化的影响是　能量转化效率降低，更多能量以热能形式散失，ATP合成减少　。 ②与25 ℃相比，黄瓜幼苗在4 ℃条件下出现图2结果的意义是　低温抑制了有氧呼吸相关酶的活性，呼吸速率下降，细胞代谢减缓，对ATP需求减少，低耗氧量有助于减少能量消耗，维持细胞存活，是一种适应低温环境的机制　。 解析：（1）在细胞呼吸过程中，葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体继续参与有氧呼吸，物质A是葡萄糖分解的中间产物丙酮酸，有氧呼吸第三阶段氧气与[H]结合生成水，物质C是有氧呼吸第三阶段的产物水。 （2）过程④是有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜中，过程⑥是癌细胞2利用乳酸转化为物质A（丙酮酸）后进入线粒体进行的过程，乳酸转化过程发生在细胞质基质。 （3）癌细胞1吸收葡萄糖，并将其转化为乳酸，然后通过协助扩散排出乳酸。这种乳酸转移机制存在的意义是：避免癌细胞1内乳酸积累导致的酸中毒；乳酸被癌细胞2重新摄取并利用，提高能量利用率；促进肿瘤微环境中的代谢协作，支持肿瘤生长。 （4）①是葡萄糖通过载体1进入癌细胞中的过程，不产生ATP和[H]，②是葡萄糖分解为丙酮酸的过程，能产生少量ATP和[H]，③是丙酮酸进入线粒体进行有氧呼吸第二阶段的过程，产生ATP和[H]，④是有氧呼吸第三阶段，消耗[H]，产生大量ATP，⑤是无氧呼吸第二阶段，消耗[H]，不产生ATP，所以①～⑤中都能产生ATP和[H]的有②③。 （5）①根据结果推测，与25 ℃组相比，加入DNP处理后，耗氧量增加，说明此时有氧呼吸速率更高，消耗的葡萄糖量增加，释放总能量值更多，但ATP的生成量减少，对有氧呼吸过程中能量的转化的影响是能量转化效率降低，更多能量以热能形式散失。②与25 ℃相比，黄瓜幼苗在4 ℃条件下，耗氧量增加，ATP的生成量减少，出现图2结果的意义是：低温抑制了有氧呼吸相关酶的活性，呼吸速率下降，细胞代谢减缓，对ATP需求减少，低耗氧量有助于减少能量消耗，维持细胞存活，是一种适应低温环境的机制。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $