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第 9 讲　ATP与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
（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）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”〕（√）
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。
考向二　结合细胞代谢，考查ATP与ADP的合成和利用
2.（2025 安徽A10联盟模拟）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。
3.（2025 重庆北培模拟）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。
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：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。
②产物为乳酸：C6H12O62C3H6O3＋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）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。
关键能力 提升
考向一　细胞呼吸的类型和过程
1.（2026 安徽高考4题）下列有关真核生物细胞呼吸的叙述，错误的是（　　）
A．无氧呼吸中ATP的生成只发生在第一阶段
B．无氧呼吸都会产生使溴麝香草酚蓝溶液变色的气体
C．有氧呼吸的中间产物NADH主要形成于线粒体基质
D．有氧呼吸第一阶段葡萄糖中的化学能大部分储存在产物丙酮酸中
解析：B　真核生物无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，第二阶段不产生ATP，A正确。真核生物无氧呼吸有两种类型，其中产乳酸的无氧呼吸不生成二氧化碳，而溴麝香草酚蓝溶液是二氧化碳的检测试剂，因此并非所有无氧呼吸都能产生使其变色的气体，B错误。有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，生成少量NADH；有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质，该过程生成大量NADH。因此，NADH主要形成于线粒体基质，C正确。有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸和少量NADH，仅释放少量能量，大部分化学能仍储存在丙酮酸中，D正确。
2.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 重庆渝中模拟）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。(共35张PPT)
第 9 讲　ATP与细胞呼吸的方式和过程
第三单元 细胞的代谢
考点一　ATP的结构和功能
1. ATP的结构及其与ADP的转化
（1）ATP的组成结构
腺苷
特殊化学键
（2）ATP的供能原理
负电荷
特殊化
学键
末端磷酸
基团
（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
光能
化学能
2. ATP的利用
（1）ATP为主动运输供能
①相关图示
酶活性
末端磷酸基团
能量转移
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
吸能
放能
（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”〕 （　√　）
√
√
×
×
√
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　）
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。
考向二　结合细胞代谢，考查ATP与ADP的合成和利用
2. （2025 安徽A10联盟模拟）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（　C　）
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。
3. （2025 重庆北培模拟）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　）
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。
考点二　细胞呼吸的方式和过程
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
（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 ，释放能量，生成
的过程。
氧化分解
二氧化碳和水
大量
ATP
（2）有氧呼吸过程
细胞质基质
线粒体基质
大量能量
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。
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）。
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋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
乳酸
酒精+CO2
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。
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。
第一阶段
酒精或乳酸
（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。
×
×
×
考向一　细胞呼吸的类型和过程
1. （2026 安徽高考4题）下列有关真核生物细胞呼吸的叙述，错误的是
（　B　）
A． 无氧呼吸中ATP的生成只发生在第一阶段
B． 无氧呼吸都会产生使溴麝香草酚蓝溶液变色的气体
C． 有氧呼吸的中间产物NADH主要形成于线粒体基质
D． 有氧呼吸第一阶段葡萄糖中的化学能大部分储存在产物丙酮酸中
解析：真核生物无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量，生成少量ATP，第二
阶段不产生ATP，A正确。真核生物无氧呼吸有两种类型，其中产乳酸的
无氧呼吸不生成二氧化碳，而溴麝香草酚蓝溶液是二氧化碳的检测试剂，
因此并非所有无氧呼吸都能产生使其变色的气体，B错误。有氧呼吸第一
阶段发生在细胞质基质，生成少量NADH；有氧呼吸第二阶段发生在线粒
体基质，该过程生成大量NADH。因此，NADH主要形成于线粒体基质，
C正确。有氧呼吸第一阶段葡萄糖分解为丙酮酸和少量NADH，仅释放少
量能量，大部分化学能仍储存在丙酮酸中，D正确。
2. 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（　C　）
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。
（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。
题后归纳：细胞呼吸中［H］和ATP的来源与去向
考向二　判断细胞呼吸的类型
3. （2025 重庆渝中模拟）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（　D　）
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：
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（　D　）
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。第 9 讲　ATP与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
（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 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
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　　　　　　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。
（2）细胞内的吸能反应和放能反应
（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。（　　）
（4）唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量。（　　）
（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”〕（　　）
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
考向二　结合细胞代谢，考查ATP与ADP的合成和利用
2.（2025 安徽A10联盟模拟）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
3.（2025 重庆北培模拟）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
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
（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　　　　　　　，释放能量，生成　　　　　的过程。
（2）有氧呼吸过程
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。
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　　　　　　　　　　　　　　　　。
②产物为乳酸：C6H12O6　　　　　　　　　　　　　　　　。
（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。
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）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）（　　）
（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）（　　）
（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。（　　）
（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）（　　）
（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。（　　）
关键能力 提升
考向一　细胞呼吸的类型和过程
1.（2026 安徽高考4题）下列有关真核生物细胞呼吸的叙述，错误的是（　　）
A．无氧呼吸中ATP的生成只发生在第一阶段
B．无氧呼吸都会产生使溴麝香草酚蓝溶液变色的气体
C．有氧呼吸的中间产物NADH主要形成于线粒体基质
D．有氧呼吸第一阶段葡萄糖中的化学能大部分储存在产物丙酮酸中
2.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
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 重庆渝中模拟）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
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

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