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第三单元　细胞的能量供应和利用
模块一　分子与细胞
第12课时　细胞的能量“货币”ATP
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
课标解读
考点　细胞的能量“货币”ATP
考点　细胞的能量“货币”ATP
梳理必备知识
1．ATP是一种高能磷酸化合物
(1)ATP的中文名称：__________。
①ATP的元素组成：__________________。
②ATP结构简式：A—P～P～P。其中“A”代表____，“P”代表________，“～”代表________________（这种化学键不稳定）。
腺苷三磷酸
C、H、O、N、P
腺苷
磷酸基团
一种特殊的化学键
(2)ATP和ADP的结构
(3)ATP的供能原理
负电荷
特殊化
学键
末端磷酸
基团
30.54
直接
2．ATP和ADP的相互转化
细胞质基质、
线粒体、叶绿体
光能
化学能
可逆吗？
3．ATP的利用
(1)ATP为主动运输供能的过程（以Ca2+释放为例）
磷酸化
空间
结构
(2)ATP——细胞内流通的能量“货币”
①吸能反应：一般与ATP的____相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。
②放能反应：一般与ATP的____相联系，释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。
水解
合成
(1)衣原体是一类原核寄生生物，缺乏细胞呼吸相关酶，不能产生自身生命活动所需能量，因此需从寄主吸收ATP。（2023·天津卷）(　　)
(2)植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP。（2023·全国乙卷）(　　)
(3)ATP必须在有氧条件下合成。（2021·北京卷）(　　)
(4)ATP水解释放的磷酸基团能使蛋白质磷酸化。(　　)
(5)酶促反应中因存在ATP供能机制而使酶具有高效性。(　　)
√
√
×
√
×
(6)（必修1 P86正文挖掘）科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP（鸟苷三磷酸）也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：____________________________________
__________________________________。
(7)（必修1 P86正文挖掘）在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子,短时间后分离出细胞中的ATP,发现其含量变化不大,但部分ATP的末端P已带上放射性标记,分析该现象得到的结论是________________________________
________________________________________________________________（答2点）。
GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的
特殊化学键容易水解断裂，释放能量
ATP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
1．（2025·湖北黄冈模拟）如图表示细胞中ATP反应链，图中a、b、c代表酶，A、B、C代表化合物。下列叙述正确的是(　　)
A．B中没有特殊化学键，C是合成某些酶的原料
B．萤火虫发光时，a催化的反应加快而c催化的反应减慢
C．A水解释放的磷酸基团可使载体蛋白磷酸化，实现某些物质的跨膜运输
D．A结构不稳定的原因是P元素构成的骨架没有C元素构成的骨架稳定
(8)（必修1 P89拓展应用2）同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有的特点：________________________________
________________________________，而葡萄糖分子中所含的是____________。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为______分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。
ATP分子中含有的化学能比较少；
ATP分子中所含的是活跃的化学能
稳定的化学能
ATP
达成核心素养
C
ATP的来源和去向
2.（2025·重庆万州区联考）可兴奋细胞中，ATP含量过高时，还能以磷酸肌酸的形式暂时储存能量。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到ADP分子上，从而生成ATP和肌酸。ATP与磷酸肌酸的相互转化如下图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．肌细胞收缩不能直接利用磷酸肌酸水解释放的能量
B．有机物氧化分解释放能量的细胞呼吸，属于放能反应
C．剧烈运动时，ATP大量水解，但其产物ADP不会明显增加
D．ATP断裂两个特殊的化学键，为磷酸肌酸的形成提供能量
D
3．（2025·河北衡水模拟）萤火虫发光机理在于尾部部分细胞内存在的荧光素，在荧光素酶和能量的作用下与氧发生化学反应，发出荧光，取萤火虫发光器研磨粉末做如图所示实验。下列叙述错误的是(　　)
B
A．先加水使其发出荧光的目的是排除发光器粉末中残留能量的干扰
B．对比两组结果可知葡萄糖不能使发光器粉末发出荧光，说明葡萄糖不是能源物质
C．若发光器粉末中加入蛋白酶后，再加水仍不发荧光，说明荧光素酶本质为蛋白质
D. 为保证实验效果，提前制备的发光器粉末需要放在低温和适宜pH条件下保存
2．（2021·海南卷）研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
演练高考真题
1．（2022·浙江卷改编）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
D
B
3．（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
B
4．（2024·全国甲卷改编）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α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C．β和γ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β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键
C
一、选择题（每小题4分，共16分）
1．（2025·贵州遵义开学考试）ATP可作为一种药物用于辅助治疗肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌炎等疾病。下列说法正确的是(　　)
A．ATP是生物体内所有耗能生命活动的直接能量来源
B．ATP合成所需的能量来自光能或化学能
C．ATP的水解过程往往伴随着蛋白质分子的去磷酸化
D．ATP的水解产物可以作为合成DNA的原料
训练12
B
2．（2025·湖南岳阳模拟）萤火虫尾部发光器中的荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的催化下，荧光素与氧发生化学反应并发出荧光。下列叙述正确的是(　　)
A．萤火虫尾部细胞中储备的ATP较多，且ATP可溶于水
B．ATP是直接能源物质，可为荧光素酶催化的反应直接供能
C．ATP水解与放能反应相联系，ATP合成与吸能反应相联系
D．ATP和AMP中都含有腺苷、磷酸，都是RNA的基本单位
B
3．（2025·山西晋城联考）可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对熟食样品中活菌含量进行检测，最关键的原理是活菌研磨液中含有ATP，具体如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．ATP中末端的磷酸基团具有较高的转移
势能
B．实验中测定的荧光强度与ATP消耗量呈
正相关，与细菌数目呈正相关
C．用该检测法检测样品中微生物时需在无氧条件下进行
D．荧光素发光的过程中涉及化学能转化为光能
C
B
4．（2025·湖南长沙模拟）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OH时，则该物质可为RNA合成提供反应所需的原料和能量
B．ATP中的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键不能在细胞核中断裂
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．某些载体蛋白可催化ATP水解
二、非选择题（共14分）
5．（14分）（2024·重庆渝中区调研）地下黑作坊用病死猪肉腌制的腊肉往往含有大量的细菌，可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉含细菌多少进行检测：①将腊肉研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；②记录发光强度并计算ATP含量；③测算出细菌数量。请分析并回答下列问题：
(1)荧光素接受______提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。根据发光强度进而测算出细菌数量的依据可能是________________________________________________________________________。
ATP
每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定，且ATP含量与发光强度呈正相关
(2)ATP的A代表____，由________________________结合而成。
腺苷
一分子腺嘌呤和一分子核糖
(3)研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度间的关系如图所示。其中高浓度盐溶液经稀释后酶的活性可以恢复，高温或Hg2+处理后酶活性不可恢复。
Hg2+处理后酶活性降低可能是因为___________________________。据图分析，若要达到最大发光强度且节省荧光素酶的用量，可以使用_________处理荧光素酶。
Hg2+破坏了酶的空间结构
Mg2+
Thanks!
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