2027届高考生物人教版一轮复习导学案：电子传递与[H]在线粒体内膜上氧化

该高中生物学高考复习学案聚焦有氧呼吸第三阶段核心考点，系统梳理电子传递链组成、H⁺跨膜运输机制及ATP合成原理，以米切尔假说为线索构建“过程描述-机制分析-功能意义”的知识网络，通过问题链引导学生自主推导[H]氧化与能量转换的内在联系，体现考点梳理的逻辑性和层次性。 亮点在于真题情境化演练与素养导向设计，如“提升演练”中4道模拟题覆盖电子传递链功能、ATP合酶特性等高频考点，第4题通过示意图分析引导学生运用结构与功能观（生命观念）和推理归纳（科学思维）解决问题。学生可通过错题归因自主诊断薄弱点，教师能依据答题情况实施分层指导，有效培养自主复习能力和学科核心素养。

2027届高考生物人教版一轮复习导学案：电子传递与[H]在线粒体内膜上氧化 素养必备 糖酵解和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP，有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的，这是一个怎样的过程呢？20世纪60年代，米切尔提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H＋泵到线粒体内膜和外膜的间隙中，H＋再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成，如图： （1）[H]在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2和H＋结合，生成了H2O。 （2）线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。 （3）H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成（在一定范围内，线粒体内膜两侧的H＋浓度差越大，ATP合成越多）。 提升演练 1.（2026·贵州黔西模拟）糖酵解时产生大量还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是（　　） A.图示过程是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分储存在ATP中 B.有氧呼吸过程在线粒体的内膜产生H2O C.ATP合酶体现了蛋白质具有运输功能和催化功能 D.图中的NADH来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段 解析：A　图示过程NADH被O2氧化，是有氧呼吸的第三阶段，该阶段释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，A错误；有氧呼吸过程在第三阶段NADH与O2结合生成H2O，该阶段发生在线粒体的内膜，B正确；ATP合酶既可催化ATP的生成，又可协助H＋运输，体现了蛋白质具有运输功能和催化功能，C正确；有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP，第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，图中的NADH来自有氧呼吸的第一阶段和第二阶段，D正确。 2.（2025·湖南邵阳三模）ATP如何运出线粒体备受关注，线粒体膜上存在由核基因编码的ATP/ADP反向转运蛋白AAC，借助AAC，ATP可从线粒体基质运至膜间隙并最终运出线粒体，具体机制如图，图中还标出各物质转运数量及电荷数，内部腺苷磷酸库可储存ATP和ADP。米酵菌酸可以竞争结合在AAC的ATP结合位点上。下列相关叙述错误的是（　　） A.AAC转运ATP时，因ATP带4个负电荷，会使膜间隙负电荷降低电位升高 B.电子传递链泵出H＋，H＋顺浓度梯度回流驱动ATP合酶合成ATP C.Pi转运体将Pi运入基质，为ATP合成提供原料，其转运与膜电位有关 D.误食含米酵菌酸的食物可能会导致细胞严重缺少能量而死亡 解析：A　从图中可看出AAC转运ATP时，ATP带4个负电荷进入膜间隙，会使膜间隙负电荷相对增多，电位降低，A错误；图中显示电子传递链将H＋泵出，形成H＋浓度梯度，H＋顺浓度梯度回流可驱动ATP合酶合成ATP，B正确；Pi转运体转运Pi与膜电位有关，图中Pi的转运与膜两侧电荷分布有关，C正确；米酵菌酸可以竞争性地结合在线粒体AAC的ATP结合位点上，误食含米酵菌酸的食物可能会影响AAC转运体的功能，使AAC转运的ATP减少，从而导致细胞严重缺少能量而死亡，D正确。 3.（2025·湖南郴州三模）有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行（如图甲），叠氮化物可抑制电子传递给氧；DNP使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O2量和合成的ATP量，结果如图乙。①②表示生理过程。下列说法正确的是（　　） A.还原剂NADH是一种电子受体 B.①②生理过程均发生在线粒体内膜上 C.物质X是叠氮化物，H2O和ATP的合成都受到影响 D.DNP能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加 解析：D　还原剂NADH是一种电子供体，产生的电子通过电子传递链最终与O2结合生成H2O，A错误；添加丙酮酸后过程①消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸第二阶段，发生于线粒体基质；过程②消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生于线粒体内膜，B错误；物质X是DNP，DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶，从而降低线粒体内膜两侧H＋浓度差，加入该物质后，消耗的O2量增加，可知细胞呼吸产生的总能量增多，而合成的ATP量变化不大，即使线粒体中氧化释放的能量转移到ATP的比例减少，以热能形式散失的比例增加，C错误，D正确。 4.如图为有氧呼吸部分过程示意图，e－表示电子。已知[H]释放的电子为高能状态，可为蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ提供能量。请回答下列问题： （1）膜a所代表的生物膜是________；图中所体现的生物膜功能是______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________（答出两点即可）。 （2）图中[H]消耗的过程实际上是____________________________；图中膜a出现外侧呈正电位、内侧呈负电位的原因是_______________________________________。 （3）蛋白质X可利用图示过程合成ATP，其通道结构只允许H＋通过的原理是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________， 其合成ATP的能量来源是__________________________________________。 在光合作用中蛋白质X也发挥作用，该过程中蛋白质X的分布位置是____________。 （4）UCP是存在于某些细胞线粒体中的一种H＋转运蛋白，可使 H＋进入线粒体基质时不经过蛋白质X。有科研人员模仿UCP的结构以研制减肥药物，请利用本题涉及的知识分析该药物可能具有的负面作用：___________________________ ______________________________________________________________________（答出两点即可）。 答案：（1）线粒体内膜　为多种酶提供附着位点、把细胞器分隔开、控制物质出入细胞器　（2）还原型辅酶Ⅰ（NADH）转化成氧化型辅酶Ⅰ（NAD＋）　电子为蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ提供能量，使其向膜a外侧主动运输H＋，使膜外阳离子浓度高于膜内，进而使膜a两侧的电位表现为内负外正　（3）只有H＋与该通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜　膜两侧H＋的浓度差（和电势差）　类囊体薄膜　（4）减少ATP合成，引起供能障碍；导致产热过多，引发体温异常 解析：（1）膜a上存在O2与H＋发生反应生成H2O的过程，所以可以确定膜a是线粒体内膜。图中生物膜为线粒体内膜，其功能是为多种酶提供附着位点、把细胞器分隔开、控制物质出入细胞器。（2）[H]的形成过程为氧化型辅酶Ⅰ（NAD＋）转化成还原型辅酶Ⅰ（NADH），[H]的消耗过程则为相反的过程。膜a向外侧主动运输H＋，会使膜外侧呈正电位，膜内侧呈负电位。（3）通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。蛋白质Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ消耗电子中的能量向膜外运输H＋，使膜外侧与膜内侧存在H＋的浓度差和电势差，蛋白质X可利用膜两侧H＋的浓度差和电势差合成ATP。叶绿体中合成ATP的结构是类囊体薄膜，所以蛋白质X存在于类囊体薄膜上。（4）H＋进入线粒体基质时不经过蛋白质X，会降低膜两侧H＋浓度差，减少ATP合成，较多能量以热能的形式释放。 2027届高考生物人教版一轮复习导学案 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $