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第2讲　ATP和细胞呼吸的原理、过程
新教材生物一轮复习
01
考点研析·重难突破

考点一　ATP的结构、功能和利用
1.ATP的结构
（1）ATP的组成结构
（2）ATP的供能原理
2.ATP和ADP的相互转化
3.ATP的利用
（1）ATP为主动运输供能
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，因而可以参与各种化学反应。
（2）ATP是细胞内流通的能量“货币”
①吸能反应：一般与ATP的 　水解　 反应相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。
②放能反应：一般与ATP的 　合成　 相联系，释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。
磷酸基团　
空间结构　
活性　
水解　
合成　

1.ATP是驱动细胞生命活动的唯一的直接能源物质。（必修1 P86正文） （　×　）
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.ATP含有3个特殊的化学键，但是只有一个特殊的化学键会发生断裂。（必修1 P86正文） （　×　）
4.植物细胞可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞只能通过细胞呼吸形成ATP。（必修1 P87图5－5） （　√　）
5.ATP水解释放的能量可用于细胞内的放能反应。（必修1 P89正文） （　×　）
×
√
×
√
×

1.（必修1 P86 正文）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。
提示：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。
2.（必修1 P87 正文）人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因。
提示：ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。
3.（必修1 P89 正文）分析萤火虫尾部发光的原理。
提示：萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素。

运用结构与功能观，考查ATP的结构
和功能
1.将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，如图代表ATP的结构。下列叙述错误的是（　　）
A.①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌
呤核糖核苷酸
B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联
C.ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变
D.细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快
解析：A　①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的，A错误；④和⑤之间特殊的化学键的形成过程需要获取能量，因此总是与放能反应相关联，B正确；ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量基本不变，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，C正确；细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，D正确。
2.脱氧腺苷三磷酸（dATP）和腺苷三磷酸（ATP）的结构类似，二者在组成上的差异在于前者含有脱氧核糖，后者含有核糖。下列相关叙述正确的是（　　）
A.细胞内的直接能源物质只有dATP和ATP
B.dATP和ATP在细胞内都在生物膜上合成
C.肌肉细胞内的dATP和ATP含量明显高于口腔上皮细胞
D.dATP和ATP去掉两个磷酸基团后，剩余部分是核酸的合成原料
解析：D　细胞内的直接能源物质除了dATP和ATP，还有dGTP、dTTP、dCTP、 GTP、CTP和UTP等，A错误；ATP的合成场所有线粒体内膜、线粒体基质、叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质，B错误；肌肉细胞和口腔上皮细胞内的dATP和ATP含量都很少，C错误；dATP和ATP去掉两个磷酸基团后，剩余部分依次是腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸，依次是DNA和RNA的合成原料，D正确。

归纳概括ATP与核苷酸的关系
围绕ATP的利用，考查科学思维能力
3.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，其药理是腺苷三磷酸作为一种辅酶不仅能改善机体代谢，还可参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸等的代谢。下列说法错误的是（　　）
A.腺苷三磷酸的末端磷酸基团具有较高的转移势能
B.腺苷三磷酸脱掉两个磷酸基团后可成为合成DNA的基本单位
C.腺苷三磷酸能够为人体内蛋白质、核酸等物质的合成提供能量
D.腺苷三磷酸可通过参与载体蛋白的磷酸化过程来改善机体代谢
解析：B　腺苷三磷酸的末端磷酸基团具有较高的转移势能，容易从ATP上脱离，A正确；腺苷三磷酸脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，成为RNA的基本单位，B错误；腺苷三磷酸是细胞的直接能源物质，能够为人体内蛋白质、核酸等物质的合成提供能量，C正确；载体蛋白磷酸化过程需要消耗能量，因此ATP分子末端磷酸基团脱离，腺苷三磷酸可通过参与该过程从而改善机体代谢，D正确。
考点二　细胞呼吸的方式和过程
1.呼吸作用的实质及类型
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。
二氧化碳和水　
大量
ATP　
（2）有氧呼吸过程
①总反应式： 　C6H12O6＋6H2O＋6O2　 6CO2＋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。
C6H12O6＋6H2O＋6O2　 6CO2＋12H2O＋能量　
ATP　
热能　
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。
细胞质基质　
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量　
2C3H6O3＋少量能量　
第一阶段　
酒精或乳酸　

1.原核细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸。（必修1 P92正文） （　×　）
2.葡萄糖进入线粒体氧化分解。（必修1 P93图5－9） （　×　）
3.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。（必修1 P93图5－9） （　×　）
4.细胞呼吸过程中产生的[H] 是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。（必修1 P93相关信息） （　√　）
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） （　√　）
×
×
×
√
√

1.（必修1 P92图5－8）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上有哪些特点与功能相适应？
提示：①线粒体具有内、外两层膜，内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积；②线粒体的内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
2.（必修1 P94相关信息）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什么？
提示：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。
3.（必修1 P94正文）所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸还被称为细胞代谢的枢纽，原因是？
提示：细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，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.细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去路分析
2.归纳总结细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系
（1）反应式
①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O 6CO2＋12H2O＋能量。
②无氧呼吸：C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2＋少量能量；C6H12O6 2C3H6O3＋少量能量。
（2）相关物质间量的比例关系
①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。
③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量：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产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。

结合细胞呼吸过程，考查物质
能量观
1.如图为真核细胞有氧呼吸的基本过程示意图。下列叙述错误的是（　　）
A.阶段A、B、C都必须在有氧的条件下进行
B.阶段A发生在细胞质基质中，产物是丙酮酸、[H]和ATP
C.物质①为CO2，其在线粒体基质中的浓度高于在细胞质基质中的浓度
D.阶段C产生的物质②中的氧原子均来自氧气，产生ATP最多
解析：A　阶段A为细胞呼吸的第一阶段，该过程的进行不需要在有氧条件下，A错误；阶段A为有氧呼吸第一阶段，该阶段发生在细胞质基质中，产物是丙酮酸、[H]和ATP，B正确；阶段B为有氧呼吸第二阶段，产生的物质①为二氧化碳，其在线粒体基质中产生，通过自由扩散进入细胞质基质，因此其在线粒体基质中的浓度高于在细胞质基质中的浓度，C正确；阶段C为有氧呼吸第三阶段，物质②为水，产物水中的氧原子均来自氧气，该阶段释放能量最多，因此产生ATP最多，D正确。
2.电子传递链是一系列电子载体按照对电子的亲和力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统，其所有组成成分都嵌合于生物膜中。如图是真核生物细胞呼吸过程（以葡萄糖为呼吸底物）中电子传递链的部分示意图。下列说法正确的是（　）
A.图示生物膜为线粒体双层膜结构
B.图示中NADH仅来自葡萄糖的分解
C.图中Ⅰ至Ⅳ参与了物质运输、能量转换和信息传递
D.图中Ⅰ至Ⅳ不仅能传递电子，还可能具有催化功能
解析：D　图示生物膜为线粒体的内膜，是单层膜结构，双层磷脂分子，A错误；图示中NADH来自葡萄糖和参与反应的水，B错误；由图可知，图中Ⅰ至Ⅳ参与了物质运输、能量转换，没有信息传递，C错误；据图可知，图中Ⅰ至Ⅳ在传递电子的同时还有化学反应，所以Ⅰ至Ⅳ不仅能传递电子，还可能具有催化功能，D正确。
围绕细胞呼吸类型的判断，
考查科学思维能力
3.（2020·全国Ⅰ卷）种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是（　　）
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
解析：D　在反应底物是葡萄糖的情况下，细胞进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸均可产生CO2，其中产乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等，有氧呼吸不产生乙醇，因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等，说明细胞只进行无氧呼吸，A正确；根据有氧呼吸反应式可知，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，B正确；根据无氧呼吸反应式可知，在反应底物是葡萄糖的情况下，若细胞无氧呼吸产物是乳酸，则不需要消耗O2也不产生CO2，C正确；有氧呼吸中，吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，而无氧呼吸不消耗O2，但可能产生CO2，若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的数目相等，D错误。

掌握判断细胞呼吸方式的三大依据
02
真题体验·感悟高考

从生命观念角度，考查ATP的
结构与功能
1.（2022·江苏高考）下列关于细胞代谢的叙述正确的是（　　）
A.光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化
B.供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇
C.蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP
D.供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
解析：B　光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳 ，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但能进行有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。
2.（2021·湖南高考）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。下列叙述错误的是（　　）
A.这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点
B.这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递
C.作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递
D.蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响
解析：B　蛋白质在磷酸化和去磷酸化过程中，通过构象改变发挥相应的功能，能够体现蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会导致这些蛋白质不能发生磷酸化和去磷酸化，不能参与细胞信号传递，B错误；由题图可知，在蛋白质磷酸化过程中，ATP为蛋白质提供磷酸基团，参与了细胞信号传递，C正确；蛋白质磷酸化和去磷酸化反应均属于酶促反应，受温度的影响，D正确。
3.（2021·海南高考）研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是（　）
A.该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B.32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D.ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
解析：B　根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题意可知，ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致，说明32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；该实验不能说明ATP与ADP的相互转化主要发生在细胞核内，D错误。
从物质与能量角度，考查细胞呼吸
的类型和过程
4.（2022·浙江6月选考）下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是（　　）
A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2
C.梨果肉细胞无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D.酵母菌的酒精发酵过程中通入O2会影响酒精的生成量
解析：B　人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞进行无氧呼吸，产生较多的乳酸，A正确；制作酸奶过程中乳酸菌进行无氧呼吸，产生的是乳酸，没有产生CO2，B错误；无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP，C正确；酵母菌的酒精发酵过程中，通入O2会抑制无氧呼吸，使酒精的生成量减少，D正确。
5.（2021·全国甲卷）某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是（　　）
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生酒精
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
解析：B　酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存和繁殖，A不符合题意；酵母菌无氧呼吸的第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同，都有丙酮酸的生成，B符合题意；酵母菌在无氧条件下进行发酵，产生CO2和酒精，C不符合题意；酵母菌有氧呼吸产生CO2和水，无氧呼吸产生CO2和酒精，两个过程都有CO2产生，D不符合题意。
6.（2022·山东高考）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（　　）
A.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
B.与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.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
D.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
解析：C　磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶NADH不同，A正确；葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的中间产物含有NADPH及多种中间产物，其分解不彻底，与有氧呼吸（葡萄糖彻底氧化分解释放能量的过程）相比，产生的能量少，B正确；利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中含有碳元素的产物，不含碳元素的产物无法追踪，C错误；磷酸戊糖途径产生的NADPH、CO2和多种中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等，可供组织修复使用，D正确。
03
课后作业·巩固提升

一、选择题
1.肌细胞内的磷酸肌酸能够在肌酸激酶的作用下，将其磷酸基团传递给ADP，使ATP再生，因而其有“ATP缓冲剂”之称。下列说法正确的是（　　）
A.磷酸肌酸可直接为肌细胞的代谢提供能量
B.在肌细胞内，可通过彻底水解ATP得到磷酸肌酸
C.磷酸肌酸可能存在于肌细胞的细胞质基质和线粒体
D.用肌酸激酶抑制剂处理后的肌细胞将不能合成ATP
解析：C　细胞生命活动的直接供能物质是ATP，磷酸肌酸不能直接为细胞的生命活动供能，A错误；ATP彻底水解得到磷酸基团、腺嘌呤、核糖，B错误；在肌细胞中ATP的合成场所为细胞质基质和线粒体，因此推测磷酸肌酸可能存在于肌细胞的细胞质基质和线粒体，C正确；肌细胞用肌酸激酶抑制剂处理后，细胞内的磷酸肌酸将不能使ATP再生，但细胞仍可通过呼吸作用合成ATP，D错误。
2.ATP快速荧光检测仪基于萤火虫发光原理，利用“荧光素——荧光素酶体系”与ATP发生反应产生光，再根据发光强弱来估测微生物残留量。下列说法错误的是（　　）
A.萤火虫细胞内线粒体是合成ATP的主要场所
B.荧光检测仪可检测酸奶中厌氧型微生物的残留量
C.ATP为上述荧光素酶催化荧光素的反应提供能量
D.细胞中储存了大量ATP为细胞的生命活动提供能量
解析：D　线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸能产生大量ATP，A正确；ATP是细胞的能量“货币”，各种微生物或细胞中均有ATP，所以荧光检测仪可以用于检测酸奶制品中乳酸菌等厌氧型微生物的残留量，B正确；ATP是细胞中的直接供能物质，能为生命活动提供能量，能为荧光素酶催化荧光素的反应提供能量，C正确；ATP在细胞内储存较少，D错误。
3.氧化磷酸化是指有机物在氧化分解过程中释放能量并产生水，驱动ATP合成的过程。下列叙述正确的是（　　）
A.仅有真核细胞能进行氧化磷酸化
B.该过程是细胞内ATP的主要来源
C.人体成熟红细胞中的ATP主要通过氧化磷酸化合成
D.氧化磷酸化将有机物氧化分解产生的大部分能量用来合成ATP
解析：B　某些原核细胞含有有氧呼吸酶，也能进行氧化磷酸化（有氧呼吸）过程，A错误；氧化磷酸化（有氧呼吸）是细胞内ATP的主要来源，B正确；人体成熟红细胞中的ATP来源于无氧呼吸，C错误；氧化磷酸化将有机物氧化分解产生的少部分能量用来合成ATP，大部分能量以热能形式散失，D错误。
4.下列有关人体细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的说法正确的是（　　）
A.细胞呼吸产生的CO2是由丙酮酸和O2反应生成
B.人体细胞利用葡萄糖进行有氧呼吸和无氧呼吸都产生H2O
C.用18O标记葡萄糖中的O，产生的H2O中不能检测到18O
D.长跑途中，骨骼肌细胞主要通过无氧呼吸提供能量
解析：C　人体细胞中的CO2产生于有氧呼吸的第二阶段，是由丙酮酸和H2O反应生成，A错误；在有氧呼吸的第三阶段，前两个阶段产生的[H]与O2结合生成H2O，并释放大量的能量，而无氧呼吸过程中没有H2O生成，有氧呼吸产生的H2O中的O来自O2，所以用18O标记葡萄糖中的O，产生的H2O中不能检测到18O，B错误，C正确；长跑途中，机体主要通过有氧呼吸供能，骨骼肌细胞通过无氧呼吸提供能量只是能量的一个补充，D错误。
5.如图为葡萄糖氧化分解的过程示意图，下列叙述正确的是（　　）
A.图示所有物质都存在于内环境中
B.图示所有过程都需酶的催化
C.图示所有过程都能产生ATP
D.所有生物都能进行图示所有过程
解析：B　葡萄糖氧化分解是酶促反应过程，发生在细胞内，A错误；图示过程的生化反应均需要酶的催化，B正确；无氧呼吸第二阶段不能产生ATP，C错误；某些生物的不同细胞可以进行不同的呼吸作用，但不是所有生物都能进行图示所有过程，如人的无氧呼吸不产生酒精，D错误。
6. 霉变食物中的椰酵假单胞杆菌会分泌毒性极强的米酵菌酸，该物质即使120 ℃加热1小时也不能破坏其毒性。米酵菌酸抑制线粒体内膜上的腺嘌呤核苷酸转位酶（ANT）的活性，导致线粒体与细胞质基质间无法完成ATP/ADP交换，进而引发人体中毒。细胞接收凋亡信号时，ANT还参与将线粒体内膜上的细胞色素c转移到细胞质基质中，从而引起细胞凋亡。下列叙述正确的是（　　）
A.米酵菌酸是一种分泌蛋白
B.米酵菌酸中毒后，会引起细胞供能不足
C.ANT只可将线粒体中的ATP转运到细胞质基质中
D.细胞色素c可能参与有氧呼吸第二阶段的反应
解析：B　米酵菌酸是酸，而蛋白质是由氨基酸合成的大分子，且高温会失活，因此米酵菌酸不是分泌蛋白，A错误；米酵菌酸中毒后，线粒体与细胞质基质间无法完成ATP/ADP交换，ATP无法及时从线粒体转运至细胞质基质，而线粒体合成ATP的原料ADP也无法及时从细胞质基质转运至线粒体，从而引起细胞供能不足，B正确；ANT不仅可将线粒体中的ATP转运到细胞质基质中，还参与将线粒体内膜上的细胞色素c转移到细胞质基质中，C错误；根据题意，细胞色素c位于线粒体内膜上，有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上，因此细胞色素c可能参与有氧呼吸第三阶段的反应，D错误。
7.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。下列叙述正确的是（　　）
A.在无氧条件下，甲和乙都能够产生酒精和CO2
B.在无氧条件下，甲和丙[H]产生和消耗场所相同
C.在氧气充足条件下，最终能够产生CO2和H2O有乙和丙
D.在氧气充足条件下，最终能够产生ATP的是甲、乙、丙
解析：B　甲试管中是细胞质基质和葡萄糖，在无氧条件下，能进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳；乙试管中是线粒体和葡萄糖，在无氧条件下不能进行细胞呼吸，因此不能产生酒精和二氧化碳，A错误；甲试管中是细胞质基质和葡萄糖，在无氧条件下，进行无氧呼吸，产生和消耗[H]的场所都是细胞质基质；丙试管中含有细胞质基质、线粒体和葡萄糖，在无氧条件下，进行无氧呼吸，因此产生和消耗[H]的场所也都是细胞质基质，B正确；甲试管中是细胞质基质和葡萄糖，缺少线粒体，不能进行有氧呼吸，不能产生CO2和H2O，但能进行细胞呼吸第一阶段，有少量ATP产生；乙试管中是线粒体和葡萄糖，在有氧条件下，葡萄糖不能进入线粒体，因此不会产生CO2和H2O，也不会产生ATP；丙试管中含有细胞质基质、线粒体和葡萄糖，在有氧条件下，进行有氧呼吸，最终能产生CO2和H2O，也会产生ATP。因此，在氧气充足条件下，最终能够产生CO2和H2O的只有丙，C、D错误。
8.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：D　水淹时，根细胞可进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，RQ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，说明消耗的O2与产生的CO2一样多，则酵母菌进行的是有氧呼吸，B正确；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，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。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。
9.（不定项）如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的有（　　）
A.三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2
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：BC　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，但不消耗O2，呼吸链会消耗，A错误；题图分析可知代谢中间物（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；题图分析可知丙酮酸、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。
10.（不定项）科研人员对野生酵母进行诱变处理，导致图中某呼吸酶基因发生突变，获得了高产酒精酵母，该突变酵母甚至在有氧条件下也能产生酒精。下列说法正确的是（　　）
A.高产酒精酵母可能是酶3基因发生突变而产生的新品种
B.丙酮酸在细胞质基质和线粒体基质中分解释放的能量都可用于ATP的合成
C.O2充足时，野生型酵母菌细胞质基质中因缺少NADH导致丙酮酸不能转化成酒精
D.O2充足时，野生型酵母菌在线粒体大量消耗NADH
解析：ACD　高产酒精酵母不能进行有氧呼吸全过程，可能是酶3基因发生突变而产生的新品种，A正确；从能量转化角度分析，细胞质基质中分解丙酮酸释放的能量不能用于合成ATP，而在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP，B错误；丙酮酸在细胞质基质中，经酶1催化，能被NADH转化成酒精，所以O2充足时，野生型酵母菌细胞质基质中因缺少NADH导致丙酮酸不能转化成酒精，C正确；O2充足时，野生型酵母菌在线粒体中大量消耗NADH，生成H2O，释放大量能量，D正确。
二、非选择题
11.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 　　　　 （填“有氧”或“无氧”）呼吸异常，代谢物X是 　　　　 。
解析：（1）有氧呼吸主要在线粒体内，而无氧呼吸在细胞质基质。人线粒体呼吸链受损，会导致有氧呼吸异常。丙酮酸能够分解转化成代谢产物X，场所在细胞质基质中，可以得出X是无氧呼吸的产物乳酸。
答案：（1）有氧　乳酸（C3H6O3）　
（2）过程⑤中酶B的名称为 　　　　　　　 ，使用它的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（2）酶B可以使H2O2分解为H2O和O2，所以为过氧化氢酶，催化H2O2的分解，避免H2O2对细胞的毒害作用。
答案：（2）过氧化氢酶　催化H2O2的分解，避免H2O2对细胞的毒害作用　
（3）过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用和意义是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（3）代谢物X为乳酸，过程④可以将其分解，避免了乳酸的大量积累，维持细胞内的 pH稳定；是机体进行正常生命活动的必要条件。
答案：（3）避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH稳定；是机体进行正常生命活动的必要条件
12.如图a为线粒体的结构示意图。如图b为线粒体中某种生物膜的部分结构及有氧呼吸某阶段简化示意图。回答下列问题：
（1）图b表示图a的 　　　　　　 结构，膜上发生的有氧呼吸某过程将H＋由M侧顺浓度梯度转运到N侧，并驱动ATP合成，ATP合成的直接驱动力由 　　　　　　　　 （填“电子放能”或“H＋浓度差”）提供。科学家将提取自线粒体内膜的蛋白质P嵌到人工脂质体囊泡（囊泡内侧相当于线粒体内外膜的膜间腔，如图c所示）上，巧妙的验证了上述推测：将嵌有蛋白质P的人工脂质体置于pH为4的缓冲溶液一段时间，使人工脂质体膜内外pH都为4，然后将其随机均分为两份。一份转移至pH为8的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为实验组。另一份人工脂质体继续置于pH为4的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为对照组，一段时间后检测ATP的生成情况。有ATP生成的是 　　　　 组。在形成ATP时，蛋白质P的作用是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（1）图b所示的生物膜上有ATP生成，表示图a线粒体的内膜，膜上发生的有氧呼吸某过程将H＋由M侧顺浓度梯度转运到N侧，并驱动ATP合成，ATP合成的直接驱动力由H＋浓度差提供。科学家将提取自线粒体内膜的蛋白质P嵌到人工脂质体囊泡上，巧妙的验证了上述推测：将嵌有蛋白质P的人工脂质体置于pH为4的缓冲溶液一段时间，使人工脂质体膜内外pH都为4，然后将其随机均分为两份。一份转移至pH为8的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为实验组。另一份人工脂质体继续置于pH为4的缓冲溶液中，加入ADP和Pi后放置一段时间，此为对照组，一段时间后实验组H＋通过蛋白质P，顺着浓度梯度出囊泡，同时催化ATP的生成，而对照组囊泡内外没有H＋浓度差，没有ATP的生成。在形成ATP时，蛋白质P的作用是：作为H＋载体和合成ATP的酶（或运输 H＋和合成ATP）。
答案：（1）线粒体内膜　H＋浓度差　实验　作为H＋载体和合成ATP的酶（或运输H＋和合成ATP）　
（2）已有研究发现肝癌肿瘤中心区域细胞中线粒体融合增强（会导致线粒体嵴密度增大、呼吸链复合体的活性增强、细胞耗氧速率增加等），细胞长度变长，为研究在营养缺乏时线粒体融合对肝癌细胞糖代谢的调控。研究者用肝癌细胞进行了实验，实验结果如表（注：线粒体嵴密度＝嵴数目/线粒体长度），据表分析：
指标组别 细胞耗氧速率 线粒体ATP产生量 胞外乳酸水平 线粒体嵴密度 呼吸链复合体的活性 乳酸脱氢酶的量
甲组：常规培养组 4.2 1.0 0.35 10.1 0.9 1.01
乙组：营养缺乏组 5.6 1.4 0.28 17.5 2.39 0.25
丙组：营养缺乏＋抑制DRP1S637磷酸化 3.1 0.8 0.38 9.8 1.22 1.22
①DRP1S637磷酸化与线粒体融合的关系是 　　　　 （填“促进”或“抑制”），得出该结论的依据是 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
②根据实验结果，将下列选项排序从而完善肝癌细胞在营养缺乏条件下的代谢调控途径，对应字母排列顺序是：营养缺乏→ 　　 → 　　 → 　　 → 　　 →产能效率提高→适应营养缺乏环境。
a.线粒体融合增强
b.DRP1S637磷酸化增强
c.细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加
d.线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加
解析：（2）①分析表格数据可知，乙组与甲组相比，细胞耗氧速率、线粒体ATP产生量、线粒体嵴密度和呼吸链复合体的活性均增加，表明营养缺乏会导致线粒体融合。丙组与乙组相比，丙组抑制DRP1S637磷酸化后，上述指标都下降，表明抑制DRP1S637磷酸化会抑制线粒体融合，因此DRP1S637磷酸化能促进线粒体融合；②肝癌细胞在营养缺乏条件下，为了适应环境，线粒体融合增强，因此首先DRP1S637磷酸化增强（b），促进线粒体融合（a），线粒体嵴密度增加、呼吸链复合体的活性增加（d），细胞耗氧速率增加、线粒体ATP产生量增加（c），乳酸脱氢酶含量降低，无氧呼吸速率下降，胞外乳酸水平减少，细胞的产能效率提高，从而适应营养缺乏的环境，所以对应字母排列顺序是badc。
答案：（2）①促进　乙组与甲组相比，细胞耗氧速率、线粒体ATP产生量、线粒体嵴密度和呼吸链复合体的活性均增加，表明营养缺乏会导致线粒体融合。丙组与乙组相比，丙组抑制DRP1S637磷酸化后，上述指标都下降，表明抑制DRP1S637磷酸化会抑制线粒体融合，因此DRP1S637磷酸化能促进线粒体融合　②badc

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