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第9讲　ATP与细胞呼吸的方式和过程
核心考点 考情分析
1.ATP的结构 和功能 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
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
c
c
（2）ATP的供能原理
（3）ATP的合成和水解的区别
c
c
c
c
c
c
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量 ATP ATP ADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
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
细胞质基质、线粒体、叶绿
体　
光能　
化学
能　
2. ATP的利用
（1）ATP为主动运输供能
①相关图示
c
c
c
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。
磷酸基团　
空间结构　
活性　
（2）细胞内的吸能反应和放能反应
c
c
1. 判断正误
提示：高尔基体不能合成ATP。
√
√
×
×
提示：淀粉水解不需要消耗ATP。
√
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　
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　
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： 　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： 　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： 　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： 　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 ，并释放能量。
2. 有氧呼吸
氧化分解　
二氧化碳和水　
大量
ATP　
（2）有氧呼吸过程
c
c
c
①总反应式： 。
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 中，其余能量则以 形式 散失。
C6H12O6＋6H2O＋6O2　 6CO2＋12H2O＋能量　
ATP　
热能　
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
c
c
①产物为酒精：C6H12O6 。
②产物为乳酸：C6H12O6 。
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量　
2C3H6O3＋少量能量　
（3）反应式
（4）能量
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　
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
提示：有氧呼吸第二阶段丙酮酸分解的过程消耗水。
提示：有氧呼吸生成CO2的场所是线粒体基质。
√
×
×
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。
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。
提示：无氧呼吸第二阶段不产生ATP。
×
×
×
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： 　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： 　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： 　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＋6H2O 6CO2＋12H2O＋能量，无氧呼吸的反应式： C6H12O6 2C2H5OH（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：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。
高考真题感悟
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： 　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： 　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： 　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： 　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： 　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
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： 。
课时跟踪检测
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
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√
解析： 　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。
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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
√
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解析： 　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。
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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
√
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解析： 　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。
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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
√
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解析： 　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。
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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
√
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解析： 　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。
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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
√
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解析： 　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。
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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
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解析： 　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。
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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
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解析： 　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。
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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
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解析： 　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；根据如图，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。
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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
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解析： 　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。
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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。
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（1）物质A、C分别是 、 。
解析： 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、⑥的场所分别是 、 。
解析： 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。
丙酮酸
水
线粒体内膜
细胞质基质
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解析： 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。
协助扩散
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
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（4）①～⑤中都能产生ATP和[H]的有 。
解析： 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。
②③
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（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。
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增加
能量转化效率降低，更多能量以热能形式散
失，ATP合成减少
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
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解析： 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。
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