資源簡介

(共57張PPT)
第12課時　
細胞的能量“貨幣”ATP
解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。
課標要求
考情分析
1.ATP的結構簡式及組成 2021·北京·T1　2021·海南·T14
2.ATP與ADP的相互轉化和ATP的利用 2021·海南·T14　2021·湖南·T5
內容索引
考點一　　ATP是一種高能磷酸化合物
考點二　　ATP的合成和利用
課時精練
考點一
ATP是一種高能磷酸化合物
C、H、O、N、P
A－P～P～P
腺苷
磷酸基團
特殊的化學鍵
腺嘌呤
腺苷
腺嘌
呤核糖核苷酸
ADP
ATP
(1)腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中(　　)
(2)AMP(腺苷一磷酸)可為人體細胞RNA的自我復制提供原料(　　)
提示　AMP是RNA合成的原料，正常的人體細胞內不能進行RNA的自我復制。
(3)一分子AMP中只有一個特殊的化學鍵(　　)
提示　AMP中不含有特殊的化學鍵。
√
×
×
考向一　ATP的結構及其特點
1.(2023·廣州高三模擬)下列有關ATP的敘述，正確的是
1
2
A.圖中的a是構成DNA的基本單位之一
B.圖中的A代表腺苷，b、c為特殊的化學鍵
C.“ATP”中的“A”與構成RNA中的堿基“A”表示的不是同一種物質
D.血漿中的葡萄糖進入紅細胞、腎小管對葡萄糖的重吸收會消耗ATP
√
圖中a為腺嘌呤核糖核苷酸，是構成RNA的
基本單位之一，A錯誤；
圖中的A是腺嘌呤，b、c為特殊的化學鍵，B錯誤；
“ATP”中的“A”代表腺苷，RNA中的“A”是腺嘌呤，二者不是同一種物質，C正確；
血漿中的葡萄糖進入紅細胞的方式屬于協助擴散，不會消耗ATP，D錯誤。
1
2
2.(2023·蘇州高三模擬)cAMP(環化腺苷一磷酸)是由ATP脫去兩個磷酸基團后環化而成的一種細胞內的信號分子，其結構組成如圖所示。下列分析錯誤的是
A.方框內物質的名稱是腺嘌呤
B.cAMP分子不含有不穩定的特殊化學鍵
C.ATP在形成cAMP的過程中，初期會釋放能量
D.cAMP與磷脂分子所含的元素種類不完全相同
√
1
2
由題意可知，cAMP(環化腺苷一磷酸)是由ATP脫
去兩個磷酸基團后環化而成的，所以cAMP分子
不含有不穩定的特殊化學鍵，B正確；
ATP在形成cAMP的過程中，初期會斷裂特殊化學
鍵，釋放能量，C正確；
cAMP與磷脂分子所含的元素種類相同，二者都含有C、H、O、N、P，D錯誤。
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1
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考點二
ATP的合成和利用
1.ATP的合成
細胞質基質、線粒體、葉綠體
有機物
2.ATP的利用
(1)ATP是細胞內的
能量“貨幣”
吸能
酶活性
磷酸化
空間結構
放能
(2)ATP供能機制
ATP水解釋放的 使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，_________發生變化， 也被改變，因而可以參與各種化學反應。
磷酸基團
空間結構
活性
(1)ATP與ADP的相互轉化不是一個可逆反應。分析原因：從物質方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量的來源等方面來看是不可逆的。
(2)人體內ATP的含量很少，但在劇烈運動時，人體內ATP的總含量并沒有太大變化，原因是ATP與ADP時刻不停地發生相互轉化，并且處于動態平衡之中。
(3)ATP產生量與O2供給量之間的關系模型分析
解讀：
(4)研究者發現ATP在神經系統的信息傳遞中可以作為一種興奮性的神經遞質發揮作用，并且在內臟、中樞及外周神經系統等多個部位的細胞膜上發現了ATP受體，可見ATP還是一種能在細胞間傳遞信息的信號分子。
(5)如果將ATP中的A替換為G、U、C，分別為鳥苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起組成NTP家族，其脫去核糖第二位C上的O原子組成dNTP家族，均為高能化合物。
(1)酶的水解需要ATP供能， ATP 的水解需要酶的催化(　　)
(2)ATP水解酶合成和發揮作用時都伴隨ADP的生成(　　)
(3)人在劇烈運動時，骨骼肌細胞合成的ATP遠多于水解的ATP(　　)
提示　由于ATP在體內含量不高，且ATP與ADP的相互轉化時刻處于動態平衡之中，所以人在劇烈運動時，骨骼肌細胞中ATP的含量也不會明顯增多或降低。
×
√
×
(4)細胞內的放能反應就是指ATP水解釋放能量(　　)
提示　細胞內的放能反應是指能夠釋放能量的反應，并非就是指ATP水解釋放能量。
×
考向二　ATP的合成和利用
3.(2023·廣東實驗中學高三期中)細胞中有序的生命活動需要能量的維持和推動。下列有關敘述不正確的是
A.ATP是細胞內唯一直接為生命活動供能的化合物
B.人體小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖分子時，ATP的消耗量增加
C.ATP中的能量可來自光能和化學能，也可轉化為光能和化學能
D.細胞中的能量通過ATP在吸能和放能反應之間流通
√
3
4
細胞內絕大多數生命活動所需能量是由ATP直接提供的，但ATP、GTP、CTP等都是直接能源物質，A錯誤。
3
4
4.(2021·湖南，5)某些蛋白質在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發生磷酸化和去磷酸化，參與細胞信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是
A.這些蛋白質磷酸化和去磷酸化過程體現了
蛋白質結構與功能相適應的觀點
B.這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，
不影響細胞信號傳遞
C.作為能量“貨幣”的ATP能參與細胞信號傳遞
D.蛋白質磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響
√
3
4
通過蛋白質磷酸化和去磷酸化改變蛋白質的
空間結構，進而實現細胞信號的傳遞，體現
了蛋白質結構與功能相適應的觀點，A正確；
如果這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺
失，將會使該位點無法磷酸化，進而影響細
胞信號的傳遞，B錯誤；
3
4
根據題干信息，進行細胞信息傳遞的蛋白
質需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提
供了磷酸基團和能量，從而參與細胞信號
傳遞，C正確；
溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，
進而影響蛋白質磷酸化和去磷酸化反應，D正確。
3
4
1.(必修1 P86) ATP是細胞內的一種 。
2.(必修1 P87)ATP與ADP的相互轉化是 并且處于動態平衡之中的。
3.(必修1 P89)許多吸能反應與 的反應相聯系；許多放能反應與___________相聯系。
高能磷酸化合物
時刻不停地發生
ATP水解
ATP的合成
4.寫出圖中標出的“A”的含義
① ；② ；③ ；④ 。
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤脫氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
5.(必修1 P88)ATP供能機制：ATP水解釋放的 使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后， 發生變化， 也被改變，因而可以參與各種化學反應。
6.細胞內絕大多數需要能量的生命活動都是由ATP水解直接提供能量的，但細胞內ATP的含量卻能基本保持穩定，原因是_____________________
____________________________________。
磷酸基團
空間結構
活性
ATP與ADP之間存在相互轉化，且這種轉化處于動態平衡之中
7.螢火蟲發光需要ATP提供能量，其發光機制是尾部發光細胞中含有熒光素和熒光素酶，熒光素接受ATP提供的能量后就被激活，生成的熒光素化腺苷酸(腺嘌呤核糖核苷酸簡稱腺苷酸)與氧氣在熒光素酶的催化下反應形成發光物質蟲熒光酰腺苷酸。
(1)將32P標記的磷酸注入活細胞內，隨后迅速分離細胞內的ATP，發現細胞內的ATP含量不變，但ATP中末端磷酸基團已被32P所標記。該實驗的結論為 。
ATP和ADP在細胞內快速相互轉化，細胞內ATP維持動態平衡
(2)將α、β、γ位置分別被32P標記的ATP(A－Pα～Pβ～Pγ)注入不同的發光細胞內，只有注入α位置被標記的ATP的細胞，在形成的發光物質蟲熒光酰腺苷酸中檢測到放射性。由此推測發光細胞以這種方式利用ATP的生物學意義是_____________________________________________________
____________。
返回
ATP水解成腺苷酸，不僅為發光物質的合成提供能量，同時也提供原料
課時精練
1.(2021·北京，1)ATP是細胞的能量“貨幣”，關于ATP的敘述錯誤的是
A.含有C、H、O、N、P
B.必須在有氧條件下合成
C.胞內合成需要酶的催化
D.可直接為細胞提供能量
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在無氧條件下，無氧呼吸過程中能合成少量ATP，B錯誤。
2.下列關于ATP的敘述，正確的是
A.ATP中的能量均來自細胞呼吸釋放的能量
B.ATP－ADP循環使得細胞儲存了大量的ATP
C.ATP水解形成ADP時釋放能量和磷酸基團
D.ATP分子中的2個特殊的化學鍵不易斷裂水解
√
光合作用和細胞呼吸都可以產生ATP，A錯誤；
ATP在細胞內含量少，易再生，ATP－ADP循環使得細胞不會儲存大量的ATP，B錯誤；
ATP分子中的2個特殊的化學鍵比較不穩定，易斷裂水解，D錯誤。
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3.(2021·海南，14)研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1～
2 min后迅速分離得到細胞內的ATP。結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關敘述正確的是
A.該實驗表明，細胞內全部ADP都轉化成ATP
B.32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性
C.32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率相等
D.ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發生在細胞核內
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該實驗不能說明細胞內全部ADP都轉化成ATP，A錯誤；
放射性幾乎只出現在ATP的末端磷酸基團，C錯誤；
該實驗不能說明ATP與ADP的相互轉化主要發生在細胞核內，D錯誤。
4.(2019·天津，2)下列過程需ATP水解提供能量的是
A.唾液淀粉酶水解淀粉
B.生長素的極性運輸
C.光反應階段中水在光下分解
D.乳酸菌無氧呼吸的第二階段
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唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中進行的，不需要消耗ATP水解釋放的能量，A不符合題意；
生長素的極性運輸是細胞的主動運輸，需要消耗ATP水解釋放的能量，B符合題意；
光反應階段中水在光下分解產生NADPH和氧氣，不需要消耗ATP水解釋放的能量，C不符合題意；
乳酸菌無氧呼吸的第二階段是丙酮酸在酶的催化作用下轉化成乳酸，此過程既不產生ATP，也不消耗ATP，D不符合題意。
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5.(2023·鎮江高三質檢)大多數離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運輸物質時離不開ATP的水解。下列敘述錯誤的是
A.ATP水解釋放的磷酸基團使離子泵磷酸化
B.物質通過該類離子泵跨膜運輸的方式屬于主動運輸
C.動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率
D.加入蛋白質變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率
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加入蛋白質變性劑會降低離子泵跨膜運輸離子的速率，D錯誤。
6.GTP是細胞信號傳導的重要物質，其結構和ATP類似，可以和ATP相互轉化，研究發現細胞信號傳導過程中GTP會在GTP酶的作用下水解為GDP。下列說法正確的是
A.該細胞信號傳導過程屬于細胞中的放能反應
B.GTP中的“G”由鳥嘌呤和脫氧核糖組成
C.GTP和ATP徹底水解的產物只有含氮堿基不同
D.GTP脫去兩個磷酸基團后可作為合成DNA的原料之一
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GTP水解為GDP所釋放的能量用于吸能反應，因此該細胞信號傳導過程屬于細胞中的吸能反應，A錯誤；
GTP中的“G”表示鳥苷，由鳥嘌呤和核糖組成，B錯誤；
GTP脫去兩個磷酸基團后可以作為合成RNA的原料之一，D錯誤。
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7.磷酸肌酸(C～P)是一種存在于肌肉和其他興奮性組織(如腦和神經)中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定條件下可以相互轉化，細胞在急需供能時，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基團轉移到ADP分子上，余下部分為肌酸(C)，這樣可以在短時間內維持細胞中ATP含量的相對穩定。下列敘述錯誤的是
A.肌肉收縮時，ATP的含量保持相對穩定
B.磷酸肌酸可作為能量的存儲形式，但不能直接為肌肉細胞供能
C.劇烈運動時，肌肉細胞中磷酸肌酸與肌酸含量的比值會有所升高
D.細胞中的磷酸肌酸對于維持ATP含量的相對穩定具有重要作用
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劇烈運動時，消耗ATP加快，ADP轉化為ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基團轉移到ADP分子上，產生肌酸，導致磷酸肌酸與肌酸含量的比值會有所下降，C錯誤。
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8.ATP作為細胞中的直接能源物質為細胞生命活動提供能量。科學家利用提純的大豆磷脂、某種細菌膜蛋白(Ⅰ)和牛細胞中的ATP合成酶(Ⅱ)構建了ATP體外合成體系，如圖所示。下列說法正確的是
A.物質a水解后的產物可作為合成DNA分子的原料之一
B.體系Ⅰ模擬的跨膜運輸方式為協助擴散
C.體系Ⅱ中H＋的跨膜運輸釋放能量
D.由圖可知，囊泡內pH高于囊泡外
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據題圖分析可知，物質a為ATP，水解后的產物可
作為合成RNA分子的原料之一，A錯誤；
體系Ⅰ中H＋進入囊泡通過膜蛋白(Ⅰ)，且需要光，
模擬的跨膜運輸方式應為主動運輸，B錯誤；
H＋進入囊泡需要光能，H＋通過ATP合成酶(Ⅱ)出囊泡合成ATP，說明H＋進入囊泡為逆濃度梯度運輸，故囊泡內pH低于囊泡外，D錯誤。
9.蛋白質磷酸化反應是指ATP末端的磷酸轉移到底物蛋白質的特定氨基上所進行的化學反應。磷酸化的蛋白質活性改變后做功，從而參與細胞代謝，如圖所示。下列說法錯誤的是
A.ATP末端磷酸基團脫落時伴隨能量的
轉移
B.磷酸化的蛋白質活性改變但并未變性
C.ATP推動的細胞做功過程屬于吸能反應
D.蛋白質的磷酸化過程伴隨ATP的水解，水解產物參與RNA的合成
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由題圖可知，蛋白質的磷酸化過程伴隨ATP的水解，形成的產物之一是ADP，ADP還需要再脫掉一個磷酸基團才能參與RNA的合成，D錯誤。
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10.ATP生物熒光檢測儀廣泛應用于物品表面清潔度測評。原理是利用熒光素酶測定環境物體表面ATP的含量，再通過檢測儀上的熒光強度反映環境中微生物的數量。下列說法錯誤的是
A.螢火蟲發光的原理是熒光素接受ATP提供的能量被激活被氧化而發光
B.熒光素的激活屬于吸能反應過程，與ATP水解相關聯
C.ATP生物熒光檢測儀的發光值大，反映出微生物菌體儲存大量ATP
D.ATP生物熒光檢測儀的發光值與物體表面的污染程度呈正相關
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ATP生物熒光檢測儀的發光值大，反映出微生物數量多，C錯誤。
11.蛋白激酶A(PKA)由兩個調節亞基和兩個催化亞基組成，其活性受cAMP(經腺苷酸環化酶催化ATP環化形成)調節，如圖所示。活化的PKA催化亞基能將ATP上的磷酸基團轉移到特定蛋白質的絲氨酸或蘇氨酸殘基上進行磷酸化，改變這些蛋白質的活性。下列有關說法錯誤的是
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A.調節亞基具有結合cAMP的結構域，催化亞基包含活性位點
B.蛋白質的絲氨酸或蘇氨酸殘基上進行磷酸化的過程伴隨著ATP的水解
C.ATP不僅是生物的直接供能物質，還是合成cAMP、DNA等物質的原料
D.cAMP與調節亞基結合，使調節亞基和催化亞基分離，釋放出高活性
的催化亞基
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腺苷酸環化酶催化ATP環化形成cAMP，故ATP不僅是生物的直接供能物質，還是合成cAMP的原料，但ATP水解后形成的AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)是合成RNA的原料之一，C錯誤。
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12.雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)屬于非天然核苷酸，ddNTP與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結構如圖所示。根據所學知識，判斷下列選項不正確的是
A.若X表示OH，該結構代表的物質
dNTP脫去兩個磷酸基團后可作為
體內DNA分子復制的原料之一
B.若將ddNTP加到正在復制的DNA
反應體系中，ddNTP結合到子鏈后，子鏈的延伸會立即終止
C.ddNTP、dNTP以及磷脂分子的元素組成都是C、H、O、N、P
D.若X表示OH，堿基為A時，該物質可為細胞的生命活動直接提供能量
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dNTP脫去兩個磷酸基團后，變成
脫氧核苷酸，可作為體內DNA分
子復制的原料之一，A正確；
若將ddNTP加到正在復制的DNA反
應體系中，ddNTP結合到子鏈后，因為沒有3′的羥基，不能同后續的脫氧核苷酸形成磷酸二酯鍵，因此，DNA鏈不能繼續延伸，B正確；
若X和2′處均為OH，堿基為A時，該物質為ATP，可為細胞的生命活動直接提供能量，D錯誤。
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13.(2024·咸陽高三期中)某動物驅動蛋白能沿細胞骨架定向“行走”，并且能將“貨物”轉運到指定位置，“貨物”結合在驅動蛋白的“尾部”，驅動蛋白通過“頭部”與ATP結合并催化ATP水解，為“行走”供能，該過程如圖所示。下列相關敘述正確的是
A.驅動蛋白對ATP水解、“貨物”
轉運都有催化功能
B.驅動蛋白能催化ATP水解是因為
它能提供活化能
C.為驅動蛋白“行走”過程供能的ATP來自細胞呼吸
D.代謝旺盛的細胞中，ATP的水解速率遠大于合成速率
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驅動蛋白通過“頭部”結合和水解ATP，將“尾部”結合的“貨物”轉運到指定位置，因此驅動蛋白既能轉運“貨物”又能催化ATP水解供能，A錯誤；
驅動蛋白能催化ATP水解是因為它能降低化學反應的活化能，B錯誤；
細胞代謝旺盛時，ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高，但兩者處于動態平衡狀態，D錯誤。
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14.ATP注射液主要用于腦出血后遺癥、心功能不全、進行性肌萎縮等的輔助治療。研究發現，ATP可以作為興奮性神經遞質與血管、內臟平滑肌細胞及神經細胞上的P2X受體結合。與自身合成的ATP相比，注射濃度遠低于細胞內，幾乎不能進入細胞。下列敘述正確的是
A.1個ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺苷和3分子磷酸基團
B.注射的ATP作為輔助治療藥物主要是利用了其信號分子的作用
C.肝細胞中的ATP主要通過有氧呼吸第三階段在線粒體基質產生
D.注射的ATP與P2X受體結合，提供能量和信息后，可能被降解
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1個ATP分子中含有1分子核糖，1分子腺嘌呤和3分子磷酸基團，A錯誤；
研究發現ATP可以作為興奮性神經遞質與血管、內臟平滑肌細胞及神經細胞上的P2X受體結合，所以注射的ATP作為輔助治療藥物主要是利用了其信號分子的作用，B正確；
肝細胞中的ATP主要通過有氧呼吸第三階段在線粒體內膜產生，C錯誤；
由題意可知，注射的ATP幾乎不能進入細胞，因此不能提供能量，D錯誤。
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返回第12課時　細胞的能量“貨幣”ATP
課標要求 解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。
考情分析 1.ATP的結構簡式及組成 2021·北京·T1　2021·海南·T14
2.ATP與ADP的相互轉化和ATP的利用 2021·海南·T14　2021·湖南·T5
考點一　ATP是一種高能磷酸化合物
判斷正誤
(1)腺嘌呤可以存在于DNA、RNA、ATP和某些酶分子中(　√　)
(2)AMP(腺苷一磷酸)可為人體細胞RNA的自我復制提供原料(　×　)
提示　AMP是RNA合成的原料，正常的人體細胞內不能進行RNA的自我復制。
(3)一分子AMP中只有一個特殊的化學鍵(　×　)
提示　AMP中不含有特殊的化學鍵。
考向一　ATP的結構及其特點
1．(2023·廣州高三模擬)下列有關ATP的敘述，正確的是(　　)
A．圖中的a是構成DNA的基本單位之一
B．圖中的A代表腺苷，b、c為特殊的化學鍵
C．“ATP”中的“A”與構成RNA中的堿基“A”表示的不是同一種物質
D．血漿中的葡萄糖進入紅細胞、腎小管對葡萄糖的重吸收會消耗ATP
答案　C
解析　圖中a為腺嘌呤核糖核苷酸，是構成RNA的基本單位之一，A錯誤；圖中的A是腺嘌呤，b、c為特殊的化學鍵，B錯誤；“ATP”中的“A”代表腺苷，RNA中的“A”是腺嘌呤，二者不是同一種物質，C正確；血漿中的葡萄糖進入紅細胞的方式屬于協助擴散，不會消耗ATP，D錯誤。
2.(2023·蘇州高三模擬)cAMP(環化腺苷一磷酸)是由ATP脫去兩個磷酸基團后環化而成的一種細胞內的信號分子，其結構組成如圖所示。下列分析錯誤的是(　　)
A．方框內物質的名稱是腺嘌呤
B．cAMP分子不含有不穩定的特殊化學鍵
C．ATP在形成cAMP的過程中，初期會釋放能量
D．cAMP與磷脂分子所含的元素種類不完全相同
答案　D
解析　由題意可知，cAMP(環化腺苷一磷酸)是由ATP脫去兩個磷酸基團后環化而成的，所以cAMP分子不含有不穩定的特殊化學鍵，B正確；ATP在形成cAMP的過程中，初期會斷裂特殊化學鍵，釋放能量，C正確；cAMP與磷脂分子所含的元素種類相同，二者都含有C、H、O、N、P，D錯誤。
考點二　ATP的合成和利用
1．ATP的合成
2．ATP的利用
(1)ATP是細胞內的能量“貨幣”
(2)ATP供能機制
ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結構發生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學反應。
特別注意　(1)ATP與ADP的相互轉化不是一個可逆反應。分析原因：從物質方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量的來源等方面來看是不可逆的。
(2)人體內ATP的含量很少，但在劇烈運動時，人體內ATP的總含量并沒有太大變化，原因是ATP與ADP時刻不停地發生相互轉化，并且處于動態平衡之中。
(3)ATP產生量與O2供給量之間的關系模型分析
解讀：
(4)研究者發現ATP在神經系統的信息傳遞中可以作為一種興奮性的神經遞質發揮作用，并且在內臟、中樞及外周神經系統等多個部位的細胞膜上發現了ATP受體，可見ATP還是一種能在細胞間傳遞信息的信號分子。
(5)如果將ATP中的A替換為G、U、C，分別為鳥苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起組成NTP家族，其脫去核糖第二位C上的O原子組成dNTP家族，均為高能化合物。
判斷正誤
(1)酶的水解需要ATP供能， ATP 的水解需要酶的催化(　×　)
(2)ATP水解酶合成和發揮作用時都伴隨ADP的生成(　√　)
(3)人在劇烈運動時，骨骼肌細胞合成的ATP遠多于水解的ATP(　×　)
提示　由于ATP在體內含量不高，且ATP與ADP的相互轉化時刻處于動態平衡之中，所以人在劇烈運動時，骨骼肌細胞中ATP的含量也不會明顯增多或降低。
(4)細胞內的放能反應就是指ATP水解釋放能量(　×　)
提示　細胞內的放能反應是指能夠釋放能量的反應，并非就是指ATP水解釋放能量。
考向二　ATP的合成和利用
3．(2023·廣東實驗中學高三期中)細胞中有序的生命活動需要能量的維持和推動。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．ATP是細胞內唯一直接為生命活動供能的化合物
B．人體小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖分子時，ATP的消耗量增加
C．ATP中的能量可來自光能和化學能，也可轉化為光能和化學能
D．細胞中的能量通過ATP在吸能和放能反應之間流通
答案　A
解析　細胞內絕大多數生命活動所需能量是由ATP直接提供的，但ATP、GTP、CTP等都是直接能源物質，A錯誤。
4.(2021·湖南，5)某些蛋白質在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發生磷酸化和去磷酸化，參與細胞信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．這些蛋白質磷酸化和去磷酸化過程體現了蛋白質結構與功能相適應的觀點
B．這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，不影響細胞信號傳遞
C．作為能量“貨幣”的ATP能參與細胞信號傳遞
D．蛋白質磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響
答案　B
解析　通過蛋白質磷酸化和去磷酸化改變蛋白質的空間結構，進而實現細胞信號的傳遞，體現了蛋白質結構與功能相適應的觀點，A正確；如果這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，將會使該位點無法磷酸化，進而影響細胞信號的傳遞，B錯誤；根據題干信息，進行細胞信息傳遞的蛋白質需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團和能量，從而參與細胞信號傳遞，C正確；溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進而影響蛋白質磷酸化和去磷酸化反應，D正確。
1．(必修1 P86) ATP是細胞內的一種高能磷酸化合物。
2．(必修1 P87)ATP與ADP的相互轉化是時刻不停地發生并且處于動態平衡之中的。
3．(必修1 P89)許多吸能反應與ATP水解的反應相聯系；許多放能反應與ATP的合成相聯系。
4．寫出圖中標出的“A”的含義
①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脫氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。
5．(必修1 P88)ATP供能機制：ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結構發生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學反應。
6．細胞內絕大多數需要能量的生命活動都是由ATP水解直接提供能量的，但細胞內ATP的含量卻能基本保持穩定，原因是ATP與ADP之間存在相互轉化，且這種轉化處于動態平衡之中。
7．螢火蟲發光需要ATP提供能量，其發光機制是尾部發光細胞中含有熒光素和熒光素酶，熒光素接受ATP提供的能量后就被激活，生成的熒光素化腺苷酸(腺嘌呤核糖核苷酸簡稱腺苷酸)與氧氣在熒光素酶的催化下反應形成發光物質蟲熒光酰腺苷酸。
(1)將32P標記的磷酸注入活細胞內，隨后迅速分離細胞內的ATP，發現細胞內的ATP含量不變，但ATP中末端磷酸基團已被32P所標記。該實驗的結論為ATP和ADP在細胞內快速相互轉化，細胞內ATP維持動態平衡。
(2)將α、β、γ位置分別被32P標記的ATP(A－Pα～Pβ～Pγ)注入不同的發光細胞內，只有注入α位置被標記的ATP的細胞，在形成的發光物質蟲熒光酰腺苷酸中檢測到放射性。由此推測發光細胞以這種方式利用ATP的生物學意義是ATP水解成腺苷酸，不僅為發光物質的合成提供能量，同時也提供原料。
課時精練
1．(2021·北京，1)ATP是細胞的能量“貨幣”，關于ATP的敘述錯誤的是(　　)
A．含有C、H、O、N、P
B．必須在有氧條件下合成
C．胞內合成需要酶的催化
D．可直接為細胞提供能量
答案　B
解析　在無氧條件下，無氧呼吸過程中能合成少量ATP，B錯誤。
2．下列關于ATP的敘述，正確的是(　　)
A．ATP中的能量均來自細胞呼吸釋放的能量
B．ATP－ADP循環使得細胞儲存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP時釋放能量和磷酸基團
D．ATP分子中的2個特殊的化學鍵不易斷裂水解
答案　C
解析　光合作用和細胞呼吸都可以產生ATP，A錯誤；ATP在細胞內含量少，易再生，ATP－ADP循環使得細胞不會儲存大量的ATP，B錯誤；ATP分子中的2個特殊的化學鍵比較不穩定，易斷裂水解，D錯誤。
3．(2021·海南，14)研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1～2 min后迅速分離得到細胞內的ATP。結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關敘述正確的是(　　)
A．該實驗表明，細胞內全部ADP都轉化成ATP
B．32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性
C．32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率相等
D．ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發生在細胞核內
答案　B
解析　該實驗不能說明細胞內全部ADP都轉化成ATP，A錯誤；放射性幾乎只出現在ATP的末端磷酸基團，C錯誤；該實驗不能說明ATP與ADP的相互轉化主要發生在細胞核內，D錯誤。
4．(2019·天津，2)下列過程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生長素的極性運輸
C．光反應階段中水在光下分解
D．乳酸菌無氧呼吸的第二階段
答案　B
解析　唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中進行的，不需要消耗ATP水解釋放的能量，A不符合題意；生長素的極性運輸是細胞的主動運輸，需要消耗ATP水解釋放的能量，B符合題意；光反應階段中水在光下分解產生NADPH和氧氣，不需要消耗ATP水解釋放的能量，C不符合題意；乳酸菌無氧呼吸的第二階段是丙酮酸在酶的催化作用下轉化成乳酸，此過程既不產生ATP，也不消耗ATP，D不符合題意。
5．(2023·鎮江高三質檢)大多數離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運輸物質時離不開ATP的水解。下列敘述錯誤的是(　　)
A．ATP水解釋放的磷酸基團使離子泵磷酸化
B．物質通過該類離子泵跨膜運輸的方式屬于主動運輸
C．動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率
D．加入蛋白質變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率
答案　D
解析　加入蛋白質變性劑會降低離子泵跨膜運輸離子的速率，D錯誤。
6．GTP是細胞信號傳導的重要物質，其結構和ATP類似，可以和ATP相互轉化，研究發現細胞信號傳導過程中GTP會在GTP酶的作用下水解為GDP。下列說法正確的是(　　)
A．該細胞信號傳導過程屬于細胞中的放能反應
B．GTP中的“G”由鳥嘌呤和脫氧核糖組成
C．GTP和ATP徹底水解的產物只有含氮堿基不同
D．GTP脫去兩個磷酸基團后可作為合成DNA的原料之一
答案　C
解析　GTP水解為GDP所釋放的能量用于吸能反應，因此該細胞信號傳導過程屬于細胞中的吸能反應，A錯誤；GTP中的“G”表示鳥苷，由鳥嘌呤和核糖組成，B錯誤；GTP脫去兩個磷酸基團后可以作為合成RNA的原料之一，D錯誤。
7．磷酸肌酸(C～P)是一種存在于肌肉和其他興奮性組織(如腦和神經)中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定條件下可以相互轉化，細胞在急需供能時，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基團轉移到ADP分子上，余下部分為肌酸(C)，這樣可以在短時間內維持細胞中ATP含量的相對穩定。下列敘述錯誤的是(　　)
A．肌肉收縮時，ATP的含量保持相對穩定
B．磷酸肌酸可作為能量的存儲形式，但不能直接為肌肉細胞供能
C．劇烈運動時，肌肉細胞中磷酸肌酸與肌酸含量的比值會有所升高
D．細胞中的磷酸肌酸對于維持ATP含量的相對穩定具有重要作用
答案　C
解析　劇烈運動時，消耗ATP加快，ADP轉化為ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基團轉移到ADP分子上，產生肌酸，導致磷酸肌酸與肌酸含量的比值會有所下降，C錯誤。
8.ATP作為細胞中的直接能源物質為細胞生命活動提供能量。科學家利用提純的大豆磷脂、某種細菌膜蛋白(Ⅰ)和牛細胞中的ATP合成酶(Ⅱ)構建了ATP體外合成體系，如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．物質a水解后的產物可作為合成DNA分子的原料之一
B．體系Ⅰ模擬的跨膜運輸方式為協助擴散
C．體系Ⅱ中H＋的跨膜運輸釋放能量
D．由圖可知，囊泡內pH高于囊泡外
答案　C
解析　據題圖分析可知，物質a為ATP，水解后的產物可作為合成RNA分子的原料之一，A錯誤；體系Ⅰ中H＋進入囊泡通過膜蛋白(Ⅰ)，且需要光，模擬的跨膜運輸方式應為主動運輸，B錯誤；H＋進入囊泡需要光能，H＋通過ATP合成酶(Ⅱ)出囊泡合成ATP，說明H＋進入囊泡為逆濃度梯度運輸，故囊泡內pH低于囊泡外，D錯誤。
9．蛋白質磷酸化反應是指ATP末端的磷酸轉移到底物蛋白質的特定氨基上所進行的化學反應。磷酸化的蛋白質活性改變后做功，從而參與細胞代謝，如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．ATP末端磷酸基團脫落時伴隨能量的轉移
B．磷酸化的蛋白質活性改變但并未變性
C．ATP推動的細胞做功過程屬于吸能反應
D．蛋白質的磷酸化過程伴隨ATP的水解，水解產物參與RNA的合成
答案　D
解析　由題圖可知，蛋白質的磷酸化過程伴隨ATP的水解，形成的產物之一是ADP，ADP還需要再脫掉一個磷酸基團才能參與RNA的合成，D錯誤。
10．ATP生物熒光檢測儀廣泛應用于物品表面清潔度測評。原理是利用熒光素酶測定環境物體表面ATP的含量，再通過檢測儀上的熒光強度反映環境中微生物的數量。下列說法錯誤的是(　　)
A．螢火蟲發光的原理是熒光素接受ATP提供的能量被激活被氧化而發光
B．熒光素的激活屬于吸能反應過程，與ATP水解相關聯
C．ATP生物熒光檢測儀的發光值大，反映出微生物菌體儲存大量ATP
D．ATP生物熒光檢測儀的發光值與物體表面的污染程度呈正相關
答案　C
解析　ATP生物熒光檢測儀的發光值大，反映出微生物數量多，C錯誤。
11．蛋白激酶A(PKA)由兩個調節亞基和兩個催化亞基組成，其活性受cAMP(經腺苷酸環化酶催化ATP環化形成)調節，如圖所示。活化的PKA催化亞基能將ATP上的磷酸基團轉移到特定蛋白質的絲氨酸或蘇氨酸殘基上進行磷酸化，改變這些蛋白質的活性。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．調節亞基具有結合cAMP的結構域，催化亞基包含活性位點
B．蛋白質的絲氨酸或蘇氨酸殘基上進行磷酸化的過程伴隨著ATP的水解
C．ATP不僅是生物的直接供能物質，還是合成cAMP、DNA等物質的原料
D．cAMP與調節亞基結合，使調節亞基和催化亞基分離，釋放出高活性的催化亞基
答案　C
解析　腺苷酸環化酶催化ATP環化形成cAMP，故ATP不僅是生物的直接供能物質，還是合成cAMP的原料，但ATP水解后形成的AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)是合成RNA的原料之一，C錯誤。
12．雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)屬于非天然核苷酸，ddNTP與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結構如圖所示。根據所學知識，判斷下列選項不正確的是(　　)
A．若X表示OH，該結構代表的物質dNTP脫去兩個磷酸基團后可作為體內DNA分子復制的原料之一
B．若將ddNTP加到正在復制的DNA反應體系中，ddNTP結合到子鏈后，子鏈的延伸會立即終止
C．ddNTP、dNTP以及磷脂分子的元素組成都是C、H、O、N、P
D．若X表示OH，堿基為A時，該物質可為細胞的生命活動直接提供能量
答案　D
解析　dNTP脫去兩個磷酸基團后，變成脫氧核苷酸，可作為體內DNA分子復制的原料之一，A正確；若將ddNTP加到正在復制的DNA反應體系中，ddNTP結合到子鏈后，因為沒有3′的羥基，不能同后續的脫氧核苷酸形成磷酸二酯鍵，因此，DNA鏈不能繼續延伸，B正確；若X和2′處均為OH，堿基為A時，該物質為ATP，可為細胞的生命活動直接提供能量，D錯誤。
13．(2024·咸陽高三期中)某動物驅動蛋白能沿細胞骨架定向“行走”，并且能將“貨物”轉運到指定位置，“貨物”結合在驅動蛋白的“尾部”，驅動蛋白通過“頭部”與ATP結合并催化ATP水解，為“行走”供能，該過程如圖所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．驅動蛋白對ATP水解、“貨物”轉運都有催化功能
B．驅動蛋白能催化ATP水解是因為它能提供活化能
C．為驅動蛋白“行走”過程供能的ATP來自細胞呼吸
D．代謝旺盛的細胞中，ATP的水解速率遠大于合成速率
答案　C
解析　驅動蛋白通過“頭部”結合和水解ATP，將“尾部”結合的“貨物”轉運到指定位置，因此驅動蛋白既能轉運“貨物”又能催化ATP水解供能，A錯誤；驅動蛋白能催化ATP水解是因為它能降低化學反應的活化能，B錯誤；細胞代謝旺盛時，ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高，但兩者處于動態平衡狀態，D錯誤。
14．ATP注射液主要用于腦出血后遺癥、心功能不全、進行性肌萎縮等的輔助治療。研究發現，ATP可以作為興奮性神經遞質與血管、內臟平滑肌細胞及神經細胞上的P2X受體結合。與自身合成的ATP相比，注射濃度遠低于細胞內，幾乎不能進入細胞。下列敘述正確的是(　　)
A．1個ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺苷和3分子磷酸基團
B．注射的ATP作為輔助治療藥物主要是利用了其信號分子的作用
C．肝細胞中的ATP主要通過有氧呼吸第三階段在線粒體基質產生
D．注射的ATP與P2X受體結合，提供能量和信息后，可能被降解
答案　B
解析　1個ATP分子中含有1分子核糖，1分子腺嘌呤和3分子磷酸基團，A錯誤；研究發現ATP可以作為興奮性神經遞質與血管、內臟平滑肌細胞及神經細胞上的P2X受體結合，所以注射的ATP作為輔助治療藥物主要是利用了其信號分子的作用，B正確；肝細胞中的ATP主要通過有氧呼吸第三階段在線粒體內膜產生，C錯誤；由題意可知，注射的ATP幾乎不能進入細胞，因此不能提供能量，D錯誤。

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