高考生物一轮复习讲义：ATP与细胞呼吸的过程

第9讲ATP和细胞呼吸

课1.解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质

标2.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量

要求3.教学活动:探究酵母菌的呼吸方式

第1课时ATP与细胞呼吸的过程

考点一ATP的结构与功能(固本•识记类)

必备知识

1.ATP是一种高能磷酸化合物

(1)元素组成:

(2)ATP的结构

----------■③——

-----------------④--------

写出图中各部分名

称:A，①，②，③，④，⑤—

，⑥。

(3)ATP的结构简式:A—P~P~P。

其中“A”代表,“P“代表0

(4)结构特点

①不稳定性:由于ATP中两个相邻的磷酸基团都，使得它

们之间的特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有较高的o

②ATP是一种化合物:ATP水解的过程就是的过程,1molATP水解时释放

的能量高达30.54kJ»

(5)ATP的功能:ATP是驱动细胞生命活动的=

2.ATP与ADP的相互转化

W*ZATP\pi

酶酶厂A

,而确阈琏人ADp/~魅量；而而永解

ADP+Pi+能量愚ATP"反应式-ATP慝ADP+Pi+能量

---------

彳0F

、--

月

勺

北-;L

化

I

斥

不J,1

J

-____-_---

光能（光合作用）、在_____________

____能（细胞呼吸）中的化郭尸

可直接转化成其他形

储存在中形成

ATP式的能量（如机械能、

特殊的化学键

电能等）用于各项生命

活薪

［提醒］①ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统

一性。

②细胞中ATP含量很少,ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。

3.ATP的利用

⑴细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由•直接提供能量的。

（2）ATP的供能机制

①ATP为Ca2+主动运输供能的实例分析

参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一

种能的酶。当膜

内侧的Ca2+与其相应位点结合时,

其酶活性就被激活了

:在载体蛋白这种酶的作用下,ATP；

：分子的脱离下来，

：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;

MW・Ca"

，载体蛋白磷酸化导致载体蛋白的：

：________发生变化，使Ca2+的结合：

，位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜夕K

•ADP1______________________________I

@ATP的供能机制

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，因而可以参与特定的化学反应。

（3）ATP是细胞内流通的能量“货币

饭矶f二版或__________^彘诵1如：蛋白

反应:联系，由ATP水解提供能量：质的合成

蕨刊f二版写二二ZZjl腺系：口如：葡萄糖

垒；释放的能量储存*ATP中：的氧化硼

考点易错•明辨析

（l）ATP与脱氧核甘酸的元素组成一致。（）

（2）1个ATP分子中只含有1个腺口票岭和3个磷酸基团。（）

（3）快速奔跑时,人体肌细胞中ATP水解速率大于合成速率。（）

（4）［2021.海南卷］ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内。（）

（5）［2022•江苏卷］光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化。（）

典型例题

命题角度一ATP的结构与功能

“2024.天津北辰区模拟］某同学在体外模拟萤火虫发光的过程，操作如下，下列叙述正确的是（）

组别底物条件能源荧光亮度

荧光素不加酶ATP

②荧光素荧光素酶ATP+++

③荧光素高温处理荧光素酶ATP

④荧光素不加酶葡萄糖

⑤荧光素荧光素酶葡萄糖

A.ATP中的化学能可转变为光能

B.②中荧光素酶为化学反应的发生提供能量

C.②⑤说明ATP中储存着能量，葡萄糖中不含能量

D.将组别③冷却至室温，就会发出荧光

题后归纳

辨析ATP、DNA、RNA、核甘酸中“A”的含义

腺背（由腺口票岭和核糖组成）腺喋吟脱氧

核糖核甘酸

IP~CC~T-

(A)-P~P~PT1GA

ATPDNA

可见，它们的共同点是都含有腺喋吟。

2.［2024•全国甲卷］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~表示特殊化学

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a位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA

C.p和丫位磷酸基团之间的特殊化学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p和丫位磷酸基团之间的特殊化学键

命题角度二ATP和ADP的相互转化和利用

3.研究人员将32P标记的磷酸注入某离体活细胞中，短时间内迅速分离出细胞内的ATP,发现ATP带有

放射性，且ATP的含量与注入前几乎一致。下列叙述正确的是（）

A.分离出的ATP理论上都带有放射性

B.该过程中ATP和ADP之间转化迅速

C.32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等

D.带放射性的ATP水解后产生的腺昔也有放射性

4.[2021•湖南卷]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“通货”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

题后归纳

细胞产生与消耗ATP的常见生理过程

转化场所常见的生理过程

细胞膜消耗ATP:主动运输、胞吞、胞吐

细胞质基质产生ATP:细胞呼吸第一阶段

产生ATP:光反应

叶绿体

消耗ATP:暗反应和自身DNA复制、转录、翻译等

产生ATP:有氧呼吸第二、三阶段

线粒体

消耗ATP:自身DNA复制、转录、翻译等

核糖体消耗ATP:蛋白质的合成

细胞核消耗ATP:DNA复制、转录等

考点二细胞呼吸的方式及过程（固本•识记类）

必备知识

L有氧呼吸

⑴概念:细胞在的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解，产

生，释放，生成大量ATP的过程。

⑵过程

［葡萄糖片场所_________________

第一阶段物质变化

（反应式）

［丙］酸)=

定能眦少量能量

j<-H2O场所

固)第二阶段物质变化

（反应_________________

产能情况少量能量

场所_________________

第三阶段物质变化

02f（反应式）_________________

产能情况，目二'

(HJO)—--------大量能量

（3）写出有氧呼吸过程的总反应式（标出氧元素的来源与去路）:

2.无氧呼吸

（1）概念:在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过分解，释放能量的过程。

（2）过程

第一阶段＞与有氧呼吸第一阶段相同

第二阶段警与第一阶段均在___________中进行

无

氧.桥能翘~~»产物为

呼

吸।~＞产物为

白15m.LC6Hl2O6£2C3H603倒酸）+少量

I总反应式能量

L＞C6Hl2。6避*2CzH50H酒精）+2C02+

少量能量

［提醒］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.有氧呼吸和无氧呼吸的比较

，有氧呼吸;：无氧呼吸;

需要。2、酶和适宜的.县应+不需要5,需要酶和

温度虺件「适宜的温度

黑二嬷细胞质基第一阶段:细胞质基质

第三阶段:第2所留第一阶段.

第一阶段：

第一阶段：

葡萄糖蜃丙酮酸+[H]

葡萄糖篷丙酮酸+[H]

第二阶段：

物质.第二阶段：

丙酮酸+出0睥

变化[丙酮酸+[H]噩酒精+C6

CO2+[H][丙酮酸+回晦乳酸

第三阶整：

HO

O2+[H]M-存

2机

物

中不完全分解产物—

的

ATP中活跃的化学能和能________中的化锵

量

热能(第一、二阶段产.去

*ATP中活跃的化学能、

生少量能量，第三阶

段产生大量能量)热能(只在第一阶段

产生少量能量)

厂」有机物不彻底氧化分

有机物彻底氧化分T特点卜解,能量_______完

解，能量完全释放

全释放

[共同点]

都是分解有机物、释放能量的过程,

第一阶段完全相同

4.细胞呼吸的实质与意义

(1)实质:细胞内的有机物，并o

(2)意义:为生物体，是生物体代谢的=

考点易错•明辨析

⑴有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自葡萄糖的分解。()

(2)酵母菌细胞呼吸过程中线粒体基质中释放的能量最多。()

⑶无氧呼吸过程不消耗。2,不产生[H]。()

⑷[2022.江苏卷]蓝细菌没有线粒体,只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP。()

⑸[2022•江苏卷]供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP。()

(6)[2022.河北卷]通气培养的酵母菌液过滤后，滤液加入重铭酸钾浓硫酸溶液后变为灰绿色。()

⑺[2023•全国乙卷]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。()

长句拓展•练思维

1.与燃烧迅速释放能量相比,有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说，意义

是

2.向只含有线粒体和葡萄糖的试管中通入氧气，结果没有CO?和H2O产生,其原因

是______________________________________________________________________________________________

O

典型例题

命题角度一细胞呼吸的过程

“2024・广东广州一模］在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸氧化脱竣生成乙酰辅酶A进入三竣酸循环。三

竣酸循环的大致过程为乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过脱氢等过程，最终生成CO2、ATP

等，并且重新生成草酰乙酸。高浓度柠檬酸可促进脂肪酸的合成代谢,Se力就是一种引起脂肪营养不良

的基因，其表达产物会导致线粒体中Ca2+不足,进而导致线粒体中三竣酸循环活性下降。下列说法错误

的是()

A.三竣酸循环在线粒体基质中进行，不消耗02,产生的CO2以自由扩散的方式释放

B.正常生理条件下，利用14C标记的丙酮酸可追踪三竣酸循环中各产物的生成

C.线粒体中Ca?+可能通过影响细胞质基质中产生的丙酮酸含量来影响三竣酸循环活性

D.恢复线粒体中的Ca2+水平和在食物中添加柠檬酸均能有效治疗脂肪营养不良

2.［2024•江苏扬州模拟］乳酸脱氢酶(ADH)和乙醇脱氢酶(LDH)能催化不同类型的无氧呼吸。低氧胁迫

处理玉米第三天，研究人员发现玉米品系A根系中ADH活性显著提高,LDH活性变化不显著，而玉米品

系B根系中LDH活性显著提高,ADH活性变化不大。下列说法正确的是()

A.ADH和LDH都能催化丙酮酸分解，并生成少量的ATP

B.玉米品系A水淹后体内可能会出现酒精、乳酸、CO2等呼吸产物

C.低氧胁迫下,这两种酶介导的细胞呼吸的途径完全不同

D.玉米是否产生酒精可通过是否能让酸性重倍酸钾变蓝来判断

命题角度二其他糖代谢途径

3.［2022・山东卷］植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应产生NADPH、CCh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甘酸等。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

4.动物细胞呼吸部分代谢过程如图所示，非糖物质代谢所形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这

些物质可进一步形成葡萄糖。下列相关叙述，正确的是()

二碳化合物…--»脂肪酸1

一脂肪

愉

葡萄糖—►丙酮酸.........->x—

E氨基酸

A.过程②发生的场所在细胞质基质

B.过程①生成的氨基酸是必需氨基酸

C.细胞呼吸是生物体代谢的枢纽

D.蛋白质、糖类和脂质的代谢不能通过呼吸过程联系起来

考点三细胞呼吸方式的判断及细胞呼吸相关计算（识记•应用类）

必备知识

1.判断细胞呼吸方式的三大依据

消耗。2,

一定存在____呼吸

产生。

H2一定存在____呼吸

［依据一）需肥产酒精或乳蕨;一定存在____呼吸

无C02释放：

一定为产生______

的无氧呼吸

C只进行有氧呼吸或

色rn也*同时进行有氧呼吸和

f依据一）据物质的产生乳酸的无氧呼吸

C02>02有氧呼吸与产的

*无氧呼吸并存，差值表

示无氧呼吸量

可能存在脂质类氧化分解

只在细胞质基质中r

礴三）据场所•呼吸

有线粒体参与、._____呼吸（或

两类呼吸并存）

2.细胞呼吸的相关计算

（1）反应式

①有氧呼吸:C6Hl2O6+6O2+6H2O-PCO2+I2H2O+能量。

②无氧呼吸:C6Hl2。6'—*2C2H5OH+2c02+能量。

酶

或C6H12O6—*2C3H6。3+能量。

（2）相关物质间量的比例关系（以葡萄糖为底物）：

①CO?释放总量=有氧呼吸释放CO2的量+无氧呼吸释放CO2的量。

②酒精产生量=无氧呼吸释放CO2的量。

③有氧呼吸时:C6Hl2O6：O2：CC>2=_。

④无氧呼吸时:C6Hl2O6：CO2：酒精=或葡萄糖:乳酸=

⑤有氧呼吸和无氧呼吸消耗等量的葡萄糖时需要的02和产生的CO?的量:有氧呼吸需要的02：有氧呼

吸和无氧呼吸产生的CO2之和=o

⑥有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的量:无氧呼吸消耗的葡萄糖量:有氧呼吸消耗

的葡萄糖量=o

典型例题

“2024・吉林长春质检］有些植物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

精途径来适应缺氧环境。如图表示玉米根部细胞在无氧条件下细胞呼吸产生CO2的相对速率随时间变

化的曲线。下列相关叙述不正确的是（）

<

眼

安

更

zg

wo

出

世

A.在a~b段玉米的根细胞可能只进行了产乳酸的无氧呼吸

B.c~d段曲线下降的原因可能与酒精等代谢产物的积累抑制了细胞呼吸有关

C.每摩尔葡萄糖经无氧呼吸产生乳酸时,储存在ATP中的能量比释放的热能多

D.检测到长期水淹的玉米根有CO2产生能判断它进行了产酒精的无氧呼吸

2.［2024•重庆渝北区月考］图甲表示某水稻种子萌发时细胞呼吸过程中,。2的吸收量和CO2的释放量随

环境中Ch浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY=YZ;图乙是水稻种子萌发的RQ值（CO2产生量与

02消耗量的比值）变化。下列有关叙述正确的是（）

脚

斐

要

曩