题目

以最大心率的50% sim 75%锻炼的有氧运动对心脏最有利。它将对心血管系统和心肺功能有积极的改善作用，并显著减少相关疾病的危险。长跑爱好者王先生，每周3~4次、每次至少30分钟长跑，他的1分子葡萄糖完全氧化最多可以生成多少分子ATP（1分）A. 20B. 32C. 30D. 35E. 24

以最大心率的$50\% \sim 75\%$锻炼的有氧运动对心脏最有利。它将对心血管系统和心肺功能有积极的改善作用，并显著减少相关疾病的危险。长跑爱好者王先生，每周3~4次、每次至少30分钟长跑，他的1分子葡萄糖完全氧化最多可以生成多少分子ATP（1分）

A. 20

B. 32

C. 30

D. 35

E. 24

题目解答

答案

B. 32

解析

本题考查知识点为细胞呼吸中葡萄糖有氧氧化生成ATP的数量计算。解题思路是明确葡萄糖有氧氧化的三个阶段，分别计算每个阶段产生的ATP数量，最后将各阶段产生的ATP数量相加得到1分子葡萄糖完全氧化最多生成的ATP分子数。

葡萄糖有氧氧化分为三个阶段：

  1. 糖酵解途径：
    • 葡萄糖在细胞质中经过一系列酶促反应生成丙酮酸。此过程中，1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸，消耗2分子ATP，同时产生2分子NADH。
    • 在细胞质中产生的NADH进入线粒体氧化磷酸化时，根据不同的穿梭机制，产生的ATP数量有所不同。在磷酸甘油穿梭机制下，每分子NADH生成1.5分子ATP；在苹果酸 - 天冬氨酸穿梭机制下，每分子NADH生成2.5分子ATP。为了得到最多生成的ATP数量，我们采用苹果酸 - 天冬氨酸穿梭机制，即2分子NADH可生成$2\times2.5 = 5$分子ATP。
    • 此外，糖酵解途径中还会通过底物水平磷酸化产生4分子ATP。
    • 所以糖酵解途径净生成的ATP数量为$4 - 2+5 = 7$分子ATP。
  2. 丙酮酸氧化脱羧：
    • 2分子丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶复合体的催化下氧化脱羧生成2分子乙酰 - CoA，同时产生2分子NADH。
    • 每分子NADH经氧化磷酸化可生成2.5分子ATP，所以此阶段共生成$2\times2.5 = 5$分子ATP。
  3. 三羧酸循环：
    • 每1分子乙酰 - CoA进入三羧酸循环，经过一系列反应，产生3分子NADH、1分子$FADH_2$和1分子GTP（可转化为1分子ATP）。
    • 因为有2分子乙酰 - CoA进入三羧酸循环，所以产生的NADH数量为$2\times3 = 6$分子，每分子NADH经氧化磷酸化生成2.5分子ATP，共生成$6\times2.5 = 15$分子ATP；产生的$FADH_2$数量为$2\times1 = 2$分子，每分子$FADH_2$经氧化磷酸化生成1.5分子ATP，共生成$2\times1.5 = 3$分子ATP；产生的GTP数量为$2\times1 = 2$分子，即2分子ATP。
    • 三羧酸循环共生成$15 + 3+2 = 20$分子ATP。

将三个阶段生成的ATP数量相加，$7 + 5+20 = 32$分子ATP。