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（冀赣专版）

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核心考点，按“物质基础-能量转化-代谢过程”逻辑架构知识，通过考点梳理（如ATP与ADP转化机制）、方法指导（如呼吸方式判断技巧）、真题训练（2025年各地高考题解析）等环节，帮助学生构建能量代谢知识网络，突破难点。 资料以考情分析为导向，融合科学思维与生命观念，如设计“不同化合物中‘A’的含义”对比表格培养分析能力，通过“细胞呼吸[H]和ATP来源去向”归纳强化结构与功能观。分层设置命题角度练、长句表达练及模拟题，配合即时反馈，助力教师精准把控复习节奏，提升学生应考能力。

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 2025·重庆卷T3 2024·全国甲卷T2 2023·湖南卷T8 2023·北京卷T2 1.命题特点：主要考查ATP的结构和作用、细胞呼吸的过程、呼吸方式的判断。 2.备考重点：重视新情境载体下的细胞呼吸的过程；细胞呼吸与ATP、光合作用的综合考查；重视细胞呼吸过程的实验探究 2.细胞呼吸的方式和过程 2025·甘肃卷T3 2025·江苏卷T2 2025·北京卷T2 2025·河南卷T4 2025·陕晋青宁卷T8 2025·山东卷T4 2025·河北卷T14 2025·黑吉辽蒙卷T16 2024·湖北卷T9 2024·安徽卷T3 2024·江西卷T5 2024·广东卷T5 2024·贵州卷T17 考点一　ATP的结构和功能 1.ATP是一种高能磷酸化合物 （1）ATP的组成结构 （2）ATP和ADP的结构 前联后挂：辨析不同化合物中“A”的含义 化合物 结构简式 “A”含义 共同点 ATP 腺苷（由腺嘌呤和核糖组成） 都含 有腺 嘌呤 DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸 RNA 腺嘌呤核糖核苷酸 核苷酸 腺嘌呤 （3）ATP的供能原理及实例 a.原理 b.ATP为主动运输供能的过程（以Ca2＋释放为例） （4）ATP是一种高能磷酸化合物 ATP水解的过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种　高能磷酸　化合物。 2.ATP和ADP的相互转化 3.ATP的利用 1.核糖是ATP的组成成分，补充核糖有助于合成ATP。 （2025·重庆卷）（　√　） 2.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”〕（　√　） 3.腺苷三磷酸分子由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。 （2022·浙江1月选考）（　×　） 提示：腺苷三磷酸分子由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。 4.ATP必须在有氧条件下合成。 （2021·北京卷）（　×　） 提示：无氧呼吸也可产生ATP。 5.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。 6.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。 1.某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。 （1）这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了怎样的生物学意义？ 提示：通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点。 （2）蛋白质磷酸化和去磷酸化反应是否受温度的影响？判断的依据是什么？ 提示：受温度影响；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应。 2.科学家根据萤火虫发光的原理（如图所示），设计的ATP荧光检测法用于检测样品中细菌数量时，荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，原因是什么？ 提示：每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关。 ATP的结构和功能的分析 1.（2025·河南安阳模拟）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，导致高能磷酸键不稳定 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。 2.（2025·安徽芜湖模拟）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。 题后归纳：归纳概括ATP与核苷酸的关系 ATP的合成和利用 3.（2025·辽宁沈阳模拟）细胞内合成的ATP也可以释放到细胞外起作用，关于ATP释放机制主要存在两种解释：一是ATP同分泌蛋白一样通过囊泡释放；二是ATP通过某种通道介导释放。科学家研究发现红细胞膜上的PXL通道蛋白可以介导ATP释放。下列叙述正确的是（　　） A.哺乳动物成熟的红细胞内合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体 B.蛋白质和ATP水解释放的磷酸基团结合后其空间结构和活性都发生改变 C.若ATP的释放方式同分泌蛋白一样，则不需要考虑浓度差也不消耗能量 D.若红细胞通过膜上的PXL通道蛋白介导释放ATP，则该运输方式属于主动运输 解析：B　哺乳动物成熟的红细胞在发育过程中，细胞核和众多细胞器逐渐退化消失，没有线粒体，A错误；蛋白质与ATP水解释放的磷酸基团结合后，空间结构和活性均会改变，这是细胞内广泛存在的“磷酸化—去磷酸化”调控机制的核心，对生命活动（代谢、信号传导等）起关键调节作用，B正确；分泌蛋白释放的方式是胞吐，胞吐过程需要消耗能量，C错误；通过通道蛋白介导的物质运输方式属于协助扩散，D错误。 4.（2025·湖北武汉模拟）研究人员将ATP合酶和细菌视紫红质定向插入囊泡中，进行了以下三组实验，在黑暗或光照条件下检测有无H＋跨膜运输和ATP产生。下列相关说法正确的是（　　） 组别 实验一 实验二 实验三 实验材料 囊泡＋细菌视紫红质＋ATP合酶 囊泡＋细菌视紫红质＋ATP合酶 囊泡＋ATP合酶 实验条件 光照 黑暗 光照 实验结果 A.实验一和二对比，说明ATP合酶利用光能合成ATP B.实验一和三对比，说明细菌视紫红质利用光能合成ATP C.实验二和三对比，说明细菌视紫红质依赖光能进行H＋跨膜运输 D.实验过程中，需要向囊泡外部添加ADP和Pi 解析：D　实验一和二对比，变量是光照的有无。在光照条件下实验一有H＋跨膜运输和ATP产生，黑暗条件下实验二无H＋跨膜运输和ATP产生。这说明细菌视紫红质利用光能进行H＋跨膜运输，进而为ATP合酶合成ATP提供能量，而不是ATP合酶利用光能合成ATP，A错误；实验一和三对比，变量是是否有细菌视紫红质。实验一有细菌视紫红质，在光照下有H＋跨膜运输和ATP产生；实验三没有细菌视紫红质，在光照下无H＋跨膜运输和ATP产生。这说明细菌视紫红质利用光能进行H＋跨膜运输，进而合成ATP，而不是细菌视紫红质直接利用光能合成ATP，B错误；实验二和三对比，实验二有细菌视紫红质但在黑暗条件下，无H＋跨膜运输和ATP产生；实验三没有细菌视紫红质在光照下也无H＋跨膜运输和ATP产生。这两个实验无法得出细菌视紫红质依赖光能进行H＋跨膜运输的结论，C错误；ATP的合成需要原料ADP和Pi，所以实验过程中，需要向囊泡外部添加ADP和Pi，D正确。 考点二　细胞呼吸的方式和过程 1.有氧呼吸 （1）概念与过程 判断下列说法的正误 ①没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。（　×　） ②线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。（　×　） ③有氧呼吸产生的能量大部分储存在ATP中。（　×　） ④有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解。（　×　） ⑤18O2进入酵母菌细胞后，最先出现的含同位素的化合物是CO2。（　×　） ⑥有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。（　×　） （2）写出有氧呼吸的总反应式 　C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量　 （3）能量转化 少量能量储存至　ATP　中，大部分能量则以　热能　形式散失。 教材拾遗：（1）〔必修1 P93“相关信息”〕细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ（NADH）的简化表示方法。 （2）〔必修1 P96“思维训练”〕科学家就真核细胞线粒体的起源，提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，二者在共同繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。 2.无氧呼吸 提醒：（1）无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 （2）人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成。 （3）不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。 3.无氧呼吸与有氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 区别 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 条件 氧气，多种酶 无氧气，多种酶 物质变化 葡萄糖彻底氧化分解，生成CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底，生成　乳酸　或酒精和CO2 能量变化 释放大量能量，产生大量ATP 释放　少量　能量，产生少量ATP 特点 受O2和温度等因素的影响 有氧气存在时，无氧呼吸受抑制 联系 二者第一阶段反应完全相同，并且都在　细胞质基质　中进行；本质都是氧化分解有机物、释放能量，产生ATP 4.细胞呼吸反应式中各物质的比例关系（呼吸底物为葡萄糖） （1）有氧呼吸：n（C6H12O6）∶n（O2）∶n（CO2）＝　1∶6∶6　。 （2）无氧呼吸：n（C6H12O6）∶n（CO2）∶n（C2H5OH）＝　1∶2∶2　或n（C6H12O6）∶n（C3H6O3）＝　1∶2　。 （3）有氧呼吸和无氧呼吸（产酒精）消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量之比为有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝　3∶4　。 （4）有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量之比为有氧呼吸∶无氧呼吸＝　1∶3　。 教材拾遗：〔必修1 P94小字部分〕所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，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，可以进一步形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 1.人体细胞和酵母细胞有氧呼吸第二阶段都有O2和H2O参与，无氧呼吸的产物都有CO2。 （2025·江苏卷）（　×　） 提示：O2参与有氧呼吸的第三阶段（与[H]结合生成水），人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，不产生CO2；酵母菌无氧呼吸产物为CO2和酒精。 2.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。 3.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。 （2023·全国乙卷）（　×　） 提示：两个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无氧呼吸产生的ATP相等。 4.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。 （2020·山东卷）（　×　） 提示：无氧呼吸第二阶段不产生ATP。 5.人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 〔必修1 P94“相关信息”〕（　√　） 细胞呼吸的全过程包括：糖酵解、柠檬酸循环、电子传递和氧化磷酸化，柠檬酸循环过程中有CO2生成，图1是与细胞呼吸及其相关的代谢过程示意图。图2是在线粒体的内膜上发生的电子传递和氧化磷酸化过程（图2中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为电子传递复合体）。 （1）糖酵解发生的场所是　细胞质基质　，该过程中除生成丙酮酸外，还能生成　[H]和少量能量　。参与柠檬酸循环的柠檬酸合成酶经合成加工后被转运到　线粒体基质　发挥作用。 （2）在细胞呼吸中，NADH来源于　细胞质基质、线粒体基质　（细胞结构），NADH被氧化的过程中产生电子，电子的最终受体是　氧气　。蛋白复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的功能除了作为电子（e－）传递体外，还可作为　H＋　跨膜运输的载体。 （3）ATP合成酶是F型质子泵，其作用是　跨膜运输H＋和催化合成ATP　。合成ATP依赖于膜两侧的H＋浓度差，图中使膜两侧H＋浓度差增加的过程有　AB　。 A.电子传递过程释放的能量用于H＋主动运输 B.e－传递给氧气并最终生成水 C.H＋经ATP合成酶运回线粒体基质 有氧呼吸的过程及其机理的分析 1.（2024·广东高考5题）研究发现，敲除某种兼性厌氧酵母（WT）sqr基因后获得的突变株△sqr中，线粒体出现碎片化现象，且数量减少。下列分析错误的是（　　） A.碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸 B.线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱 C.有氧条件下，WT比△sqr的生长速度快 D.无氧条件下，WT比△sqr产生更多的ATP 思维路径： 解析：D　有氧呼吸的主要场所在线粒体，碎片化的线粒体无法正常进行有氧呼吸，A正确；有氧呼吸第二、三阶段发生在线粒体，线粒体数量减少使△sqr的有氧呼吸减弱，B正确；与△sqr相比，WT正常线粒体数量更多，有氧条件下，WT能获得更多的能量，生长速度比△sqr快，C正确；无氧呼吸的场所在细胞质基质，与线粒体无关，所以无氧条件下WT产生ATP的量与△sqr相同，D错误。 2.（2024·重庆高考7题）肿瘤所处环境中的细胞毒性T细胞存在题图所示代谢过程。其中，PC酶和PDH酶控制着丙酮酸产生不同的代谢产物，进入有氧呼吸三羧酸循环。增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力，若环境中存在乳酸，PC酶的活性会被抑制。下列叙述正确的是（　　） A.图中三羧酸循环的代谢反应直接需要氧 B.图中草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体内膜 C.肿瘤细胞无氧呼吸会增强细胞毒性T细胞的杀伤能力 D.葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H] 解析：D　由图可知，图中三羧酸循环的代谢反应无直接需氧环节，A错误；草酰乙酸和乙酰辅酶A均产生于线粒体基质，B错误；由题意可知，若环境中存在乳酸，PC酶的活性会被抑制，而增加PC酶的活性会增加琥珀酸的释放，琥珀酸与受体结合可增强细胞毒性T细胞的杀伤能力，肿瘤细胞无氧呼吸会增加细胞中乳酸含量，从而抑制PC酶活性，减弱细胞毒性T细胞的杀伤能力，C错误；葡萄糖有氧呼吸的所有代谢反应中至少有5步会生成[H]，分别是有氧呼吸第一阶段及图中的4步，D正确。 3.（2025·陕晋青宁高考8题）丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质。丙酮酸转运蛋白（MPC）运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如图。下列叙述错误的是（　　） A.MPC功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加 B.丙酮酸根、H＋共同与MPC结合使后者构象改变 C.线粒体内外膜间隙pH变化影响丙酮酸根转运速率 D.线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大其转运速率越高 解析：D　MPC是丙酮酸转运蛋白，其功能减弱会影响动物细胞中丙酮酸通过线粒体内膜进入线粒体基质，从而导致丙酮酸在细胞质基质中积累，细胞无氧呼吸增强，进而导致乳酸积累，A正确；由图可知，MPC转运丙酮酸根和H＋时，丙酮酸根和H＋共同与MPC结合使MPC构象改变，B正确；MPC转运丙酮酸根时需要与H＋结合，因此线粒体内外膜间隙pH变化会影响丙酮酸根的转运速率，C正确；MPC转运丙酮酸根的速率也与MPC的数量有关，并不是线粒体内膜两侧的丙酮酸根浓度差越大，其转运速率越高，D错误。 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 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.〔多选〕（2025·黑吉辽蒙高考16题）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。下列叙述正确的是（　　） 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，③不能进行，①和②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：AB　分析可知，图示表示植物细胞有氧呼吸的三个阶段，①、②、③分别表示有氧呼吸的第一、二、三阶段，所以①发生在细胞质基质，②发生在线粒体基质，③发生在线粒体内膜，A正确；过程③：NADH＋O2→H2O＋大量能量，即NADH经过一系列反应参与水的形成，B正确；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段物质变化相同，所以无氧条件下，①能正常进行，②和③不能进行，C错误；无氧条件下，NADH参与无氧呼吸第二阶段，该过程无能量释放，没有ATP合成，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。 一、命题角度练 角度一 结合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.（2024·全国甲卷2题）ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成。ATP结构如图所示，图中～表示高能磷酸键。下列叙述错误的是（　　） A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂 D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键 解析：C　离子的主动运输需要消耗能量，ATP转化为ADP时可以释放能量，供离子的主动运输利用，A正确；当图示ATP脱去β和γ位磷酸基团后就成为AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸（RNA的基本组成单位之一），故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键断裂的过程是ATP水解释放能量的过程，其释放出的能量可供机体的绝大多数生命活动所利用，细胞核中进行的一些生命活动也需要ATP水解供能，如转录，C错误；光合作用过程中，光能可转化为化学能储存在ATP中，这些化学能主要储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键，D正确。 角度二 结合细胞呼吸的类型及过程，考查科学思维 3.（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。 4.（2025·河南高考4题）甜菜是我国重要的经济作物之一，根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长，其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是（　　） A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上，催化的反应需要消耗氧气 B.低温抑制酶Ⅰ的活性，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率 C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段 D.呼吸作用会消耗糖分，因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量 解析：B　酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能，故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中，催化的反应不需要消耗氧气，需要消耗水和丙酮酸，A错误；有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH，故低温抑制酶Ⅰ的活性，有氧呼吸的第二阶段减慢，进而影响二氧化碳和NADH的生成速率，B正确；酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少，有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段，C错误；在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸，生成ATP减少，细胞生长发育活动受抑制，减少甜菜产量，D错误。 5.〔多选〕（2025·河北高考14题）玉米T蛋白可影响线粒体内与呼吸作用相关的多种酶，T蛋白缺失还会造成线粒体内膜受损。针对T基因缺失突变体和野生型玉米胚乳，研究者检测了其线粒体中有氧呼吸中间产物和细胞质基质中无氧呼吸产物乳酸的含量，结果如图，下列分析正确的是（　　） A.线粒体中的[H]可来自细胞质基质 B.突变体中有氧呼吸的第二阶段增强 C.突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻 D.突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸的增强 解析：ACD　有氧呼吸第一阶段会产生[H]，场所是细胞质基质，该部分[H]会进入线粒体基质，A正确；据图可知，T基因缺失突变体中丙酮酸含量高于野生型，再结合题干中给出的T蛋白的功能可知，与野生型相比，突变体中有氧呼吸的第二阶段可能减弱，B错误；据题干“T蛋白缺失……内膜受损”推测，突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻，C正确；由题图可知，突变体中乳酸含量较野生型高，再结合B、C项分析推测，突变体有氧呼吸强度的变化可导致无氧呼吸增强，D正确。 二、长句表达练 6.〔经典高考题改编〕人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题： （1）呼吸链受损会导致　有氧　（填“有氧”或“无氧”）呼吸异常，代谢物X是　乳酸　，判断的依据是　丙酮酸能够分解转化成代谢物X，场所在细胞质基质中　。 （2）过程⑤中酶B的名称为　过氧化氢酶　，使用它的原因是　催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害　。 （3）过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是　避免代谢物的积累，维持细胞内的pH；是机体进行正常生命活动的条件　。 1.（2025·河南安阳模拟）下列有关ATP的叙述，正确的是（　　） A.ATP水解后转化为比ATP更不稳定的化合物 B.ATP分子在水解酶的作用下不断地合成和水解 C.消化道中淀粉酶催化淀粉水解需要ATP提供能量 D.生物体内合成ATP的过程包括细胞呼吸、光合作用等，都需要酶的催化 解析：D　ATP水解后生成ADP和磷酸，ADP的稳定性高于ATP（因特殊的化学键减少），因此水解产物更稳定，A错误；ATP的合成需要合成酶，水解需要水解酶，水解酶不能催化ATP的合成，B错误；消化道中淀粉酶催化淀粉水解不需要ATP提供能量，C错误；细胞呼吸和光合作用均需酶催化ATP的合成（如呼吸作用中的ATP合成酶、光反应中的ATP合酶），D正确。 2.（2025·河北衡水模拟）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。 3.（2025·河北唐山期末）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（　　） A.成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生CO2 B.所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP C.酵母菌的呼吸作用一定会生成CO2 D.乳酸发酵，葡萄糖中的能量除了形成少量ATP，其余全部储存在乳酸中 解析：D　成熟红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，产物为乳酸，不产生CO2，A正确；活细胞均需通过呼吸作用供能，无论有氧或无氧呼吸均能生成ATP，B正确；酵母菌有氧呼吸产生CO2和H2O，无氧呼吸产生酒精和CO2，两种呼吸方式均生成CO2，C正确；乳酸发酵中，葡萄糖的能量去向包括储存在ATP中的能量、热能及储存在乳酸中的能量，D错误。 4.（2025·湖北黄冈模拟）水淹胁迫下，某植物经糖酵解过程（细胞呼吸第一阶段）分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸可以进一步转化成酒精或乳酸以响应水淹胁迫。下列叙述正确的是（　　） A.葡萄糖分解生成丙酮酸的过程只能在无氧条件下进行 B.在水淹胁迫下该植物细胞产生酒精或乳酸的场所相同 C.长时间水淹会导致糖酵解过程产生的[H]在细胞中积累 D.无氧呼吸过程中，有机物中的能量大部分以热能形式散失 解析：B　葡萄糖分解生成丙酮酸的过程为细胞呼吸的第一阶段，有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段都能进行此过程，并非只能在无氧条件下进行，A错误；在水淹胁迫下该植物细胞产生酒精的场所是细胞质基质，产生乳酸的场所也是细胞质基质，场所相同，B正确；糖酵解过程产生的[H]在无氧条件下与丙酮酸反应生成酒精或乳酸，不会在细胞中积累，C错误；无氧呼吸时葡萄糖分子中的能量大部分留在酒精或乳酸中，而不是以热能形式散失，D错误。 5.（2025·安徽滁州模拟）辅酶Ⅰ（NAD＋）在细胞呼吸和代谢过程中起重要作用。辅酶Ⅰ在细胞质基质中合成，因其带有电荷，无法通过自由扩散的方式通过线粒体内膜，只能借助线粒体内膜上的MCART1蛋白转运进入线粒体。下列叙述错误的是（　　） A.NAD＋可在线粒体基质中被转化为还原型辅酶Ⅰ B.抑制MCART1蛋白的功能，细胞耗氧量下降 C.MCART1蛋白的合成开始于游离的核糖体 D.无氧呼吸过程中丙酮酸生成乳酸也消耗NAD＋ 解析：D　线粒体基质中进行有氧呼吸的第二阶段（柠檬酸循环），此过程中产生的氢与NAD＋结合生成NADH（还原型辅酶Ⅰ），A正确；线粒体内膜上完成有氧呼吸的第三阶段，线粒体内膜上的MCART1蛋白负责将NAD＋转运至线粒体内，若抑制MCART1蛋白的功能，会导致线粒体内NAD＋减少，生成的NADH减少，使NADH与氧结合的过程减弱，细胞耗氧量下降，B正确；核糖体是蛋白质的合成车间，MCART1蛋白为线粒体内膜上的膜蛋白，其合成起始于游离核糖体，随后转移到粗面内质网加工，再经囊泡运输至线粒体，C正确；无氧呼吸中，丙酮酸转化为乳酸的过程中有NADH的消耗，伴随着NAD＋的生成，D错误。 6.（2025·贵州遵义模拟）在剧烈运动的过程中，当肌肉细胞有氧呼吸产生NADH的速度超过其再形成NAD＋的速度时，丙酮酸转变为乳酸使NAD＋再生，以保证葡萄糖到丙酮酸能够继续产生ATP，乳酸由血液进入肝细胞内转变为葡萄糖，该过程称为可立氏循环。下列叙述正确的是（　　） A.有氧呼吸过程中，NADH在细胞质基质中产生，线粒体中被消耗 B.丙酮酸被还原为乳酸的过程中，产生NAD＋和少量ATP C.肌细胞产生的乳酸进入血浆后使血浆pH呈酸性 D.机体进行可立氏循环时，肌细胞消耗的氧气与产生的二氧化碳体积相等 解析：D　有氧呼吸第一和第二阶段都可产生NADH，因此NADH的产生部位有细胞质基质和线粒体基质，A错误；无氧呼吸只在第一阶段产生少量的ATP，丙酮酸还原为乳酸的过程中不再生成ATP，B错误；血浆中含有缓冲物质，可维持pH稳定，乳酸进入血浆后不会使血浆呈酸性，C错误；动物细胞无氧呼吸不产生二氧化碳，而有氧呼吸消耗的氧气与产生的二氧化碳相等，因此肌细胞消耗氧气与产生二氧化碳的体积相等，D正确。 7.（2025·河南新乡模拟）KIF5A蛋白能催化ATP水解并磷酸化，之后沿细胞骨架运动，运输囊泡“货物”，KIF5A基因突变会引发肌萎缩侧索硬化（ALS）。下列叙述错误的是（　　） A.KIF5A蛋白的形成需要核糖体的参与 B.KIF5A蛋白磷酸化会改变其空间结构 C.抑制ATP水解会阻断KIF5A蛋白的运输 D.ALS患者细胞内的囊泡运输速率比正常人快 解析：D　KIF5A蛋白的形成需要核糖体和线粒体的参与，A正确；KIF5A蛋白磷酸化会改变其空间结构，从而让其沿着细胞骨架定向运动，B正确；KIF5A蛋白催化ATP水解是其发挥运输功能的前提，抑制ATP水解，KIF5A蛋白无法磷酸化，运输功能会被阻断，C正确；ALS患者因KIF5A蛋白功能异常，细胞内囊泡运输可能受阻，运输速率一般比正常人慢，D错误。 8.（2025·湖北宜昌模拟）丙酮酸激酶是糖酵解过程（细胞呼吸第一阶段）中的主要限速酶之一，能够催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成丙酮酸和ATP。细胞中的ATP浓度较高时，ATP也能与该酶结合调控该酶的活性，进而调节糖酵解速率，以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是（　　） A.该酶主要存在于细胞的线粒体基质中 B.ATP与该酶结合时，该酶的活性可能减弱 C.ADP或ATP与该酶结合时不会引起该酶的空间结构发生改变 D.当机体处于运动状态时，肌细胞中ATP与该酶的结合会加速 解析：B　丙酮酸激酶是糖酵解过程中的主要限速酶之一，糖酵解发生的场所是细胞质基质，因此该酶主要存在于细胞质基质中，A错误；丙酮酸激酶能够催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP生成丙酮酸和ATP，细胞中的ATP浓度较高时，ATP能与该酶结合抑制该酶的活性，从而减少ATP的生成，B正确；ADP或ATP与该酶结合时会引起该酶的空间结构发生改变，C错误；当机体处于运动状态时，肌细胞消耗ATP增多，细胞中ATP浓度降低，ATP与该酶的结合会减少，而ADP与该酶的结合会加速，以促进糖酵解产生更多ATP，D错误。 9.〔多选〕（2025·河北承德模拟）哺乳动物的线粒体功能障碍时，体内可积累代谢物S，对身体造成危害。若将适量的酶Ⅰ和酶Ⅱ溶液注射到线粒体功能障碍的实验动物体内，可降低该功能障碍导致的危害，过程如图所示。下列叙述不正确的是（　　） A.过程①②均发生在细胞质基质中，过程①产生[H]和ATP，过程②类似无氧呼吸过程，消耗[H]，产生ATP B.线粒体功能障碍可导致有氧呼吸异常，注射酶Ⅰ溶液，利于维持内环境酸碱度的稳定 C.注射酶Ⅱ溶液可避免过氧化氢对细胞的毒害，酶Ⅱ也可用于探究温度对酶活性的影响 D.正常细胞中，当氧气供给不足时，过程②增强，产生过多的代谢物S通过肾脏排出体外 解析：AC　由图可知，过程①代表有氧呼吸（或无氧呼吸）第一阶段，过程②代表丙酮酸生成代谢物S，据哺乳动物无氧呼吸代谢产物推测，代谢物S可能为乳酸，这两个过程都发生在细胞质基质中，过程①中可产生[H]和ATP，过程②丙酮酸在无氧呼吸第二阶段生成乳酸过程中消耗[H]，不产生ATP，A错误；由图可知，线粒体功能障碍可导致丙酮酸生成代谢物S，代谢物S运出细胞，在酶Ⅰ作用下生成丙酮酸和H2O2，前者接着参与代谢，后者在酶Ⅱ作用下分解为H2O和O2，该过程可以减少酸性物质积累，维持内环境酸碱度的稳定，B正确；注射酶Ⅱ溶液可避免过氧化氢对细胞的毒害，推出酶Ⅱ为H2O2酶，由于温度会影响H2O2分解，因此不能用H2O2和H2O2酶来探究温度对酶活性的影响，C错误；正常细胞中，当氧气供给不足时，丙酮酸无法进入线粒体中被利用，而是在细胞质基质中进行过程②，产生过多的代谢物S，这些代谢物S通过肾脏以尿液形式排出体外，D正确。 10.〔多选〕（2025·江西赣州模拟）氧气可降低糖酵解（葡萄糖分解为丙酮酸的过程）产物的积累，ATP可抑制糖酵解酶的活性，ADP则会使糖酵解酶的活性增强。下图为糖酵解的部分过程及丙酮酸的运输途径。下列分析正确的是（　　） A.所有生物的细胞中均可进行糖酵解过程 B.细胞质基质中ATP/ADP的值增大会降低糖酵解速率 C.丙酮酸通过线粒体内、外膜的方式不同与膜上蛋白质和磷脂有关 D.氧气可通过参与线粒体内膜上发生的反应来减少糖酵解产物的积累 解析：ABD　所有生物的细胞中均可进行糖酵解过程，A正确；ATP的含量高会抑制糖酵解的进行，因此ATP/ADP的值增大会降低糖酵解的速率，B正确；丙酮酸通过线粒体内、外膜的方式不同与膜上蛋白质有关，与磷脂无关，C错误；氧气参与有氧呼吸的第三阶段，该阶段会间接消耗丙酮酸，从而减少糖酵解产物的积累，D正确。 11.（2025·河南新乡模拟）体育运动大体可以分为有氧运动和无氧运动。有氧运动过程中骨骼肌主要靠有氧呼吸供能，如慢跑。无氧运动过程中骨骼肌除进行有氧呼吸外，还会进行无氧呼吸，如短跑等。如图为有氧呼吸的某个阶段的示意图。回答下列问题。 （1）图示过程是有氧呼吸的第　三　阶段。人在短跑时，产生CO2的具体部位是　线粒体基质　，产生[H]的具体部位是　细胞质基质、线粒体基质　，有氧呼吸过程中的能量变化是　有机物中的化学能转化为ATP中的化学能和热能　。 而人在慢跑时，消耗的O2在细胞呼吸中的用途是　和[H]结合形成水　。 （2）据图可知，H＋沿着线粒体内膜上的ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动某物质（A）合成ATP，则A为　ADP、Pi　。有的减肥药物能够增加线粒体内膜对H＋的通透性，使得H＋回渗到线粒体基质，推动ATP合成酶生成的ATP量减少，该药物能够加快体内有机物的消耗，但会严重危害健康，具体危害是　导致细胞供能不足和体温过高　（写出一点即可）。 （3）有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上进化产生的，从能量的角度分析，与无氧呼吸相比，有氧呼吸能够　更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用　，其在进化地位上更为高等。 （4）为判断不同运动强度（高运动强度、中运动强度、低运动强度）下细胞呼吸的方式，设计了相关实验，大体实验思路如下：让同一个体分别在三种不同运动强度（高、中、低）下运动相同一段时间后，测定相关指标数据。测定的指标为　不同运动强度下的O2消耗速率和血浆中乳酸含量　。 解析：（1）图示过程发生在线粒体内膜，是有氧呼吸的第三阶段。人在短跑时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，但只在有氧呼吸的第二阶段产生CO2，其场所是线粒体基质；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段及有氧呼吸的第二阶段均可产生[H]，因此产生[H]的具体部位是细胞质基质、线粒体基质；有氧呼吸过程中的能量变化是有机物中的化学能转化为ATP中的化学能和热能。人在慢跑时，O2在有氧呼吸第三阶段与[H]结合生成水。（2）据图可知，物质A在ATP合成酶的作用下合成ATP，据此推断，物质A为ADP和Pi。正常情况下，细胞呼吸释放的能量少部分储存在ATP中，大部分以热能的形式散失，以维持细胞的能量供应和人体的体温，而题述减肥药物会使得ATP合成酶合成ATP的量减少，则能量在体内的转化率降低，造成大量的额外产热，从而导致细胞供能不足和体温过高。（3）与无氧呼吸相比，有氧呼吸能更充分地将有机物中的能量释放出来供细胞使用。（4）本实验的目的为判断不同运动强度（高运动强度、中运动强度、低运动强度）下细胞呼吸的方式，则观测指标为不同运动强度下O2的消耗速率和血浆中的乳酸含量。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $