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(共83张PPT)
第2课时
细胞的能量“货币”ATP
课标要求
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考点一　ATP的结构
考点二　ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用
内容索引
课时精练
重温高考 真题演练
考点一
ATP的结构
归纳 夯实必备知识
C、H、O、N、P
A－P～P～P
腺苷
磷酸基团
腺嘌呤
腺苷
腺嘌
呤核糖核苷酸
ADP
ATP
特殊
的化学键
1.写出图中标出的“A”的含义：
① ；② ；③ ；④ 。
拓展 提升科学思维
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
2.向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就能发生收缩。请你解释这种现象的原因？
提示　生物体的能源物质有糖类、脂肪和蛋白质。糖类是主要的能源物质，然而各种能源物质释放的能量在用于生命活动之前都要转移到ATP中，由ATP直接供应生命活动的需要。由此说明葡萄糖虽然是能源物质，但是不能被肌肉直接利用。
1.将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是
A.①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸
B.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联
C.ATP中磷酸基团⑤很快就会被
32P标记，但是ATP的含量基本
不变
D.细胞癌变后ATP末端磷酸基团
被取代的速率加快
√
突破 强化关键能力
①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的，A错误；
ATP中远离腺苷的化学键容易断
裂和生成，但是ATP的含量基本
不变，故磷酸基团⑤很快就会被
32P标记，C正确；
细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，D正确。
2.(不定项)(2023·江苏高邮高三模拟)下列与ATP和酶有关的叙述，正确的是
A.酶与ATP的合成都需要模板
B.酶的合成需要ATP直接提供能量
C.ATP与绝大多数酶的组成元素相同
D.能合成酶的细胞一定能产生ATP
√
√
ATP的合成不需要模板，A错误；
ATP是直接能源物质，用于各项生命活动，包括酶的合成，B正确；
ATP的元素组成是C、H、O、N、P，而绝大多数酶是蛋白质，元素组成是C、H、O、N等，C错误；
能合成酶的细胞都能合成ATP，能合成ATP的细胞不一定能合成酶，D正确。
考点二
ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用
归纳 夯实必备知识
1.ATP与ADP可以相互转化
(1)ATP的水解：需要水解酶的参与。
(2)ATP的合成：需要ATP合成酶的参与。
细胞质基质、线粒体、叶绿体
细胞质基质、线粒体
有机物中的化学能
(1)源于必修1 P87“图5－4”：人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：___
______________________________________________________。
(2)源于必修1 P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：___________
___________________________________________。
与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中
ATP
生物界具有
统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源
2.ATP的利用
(1)ATP的主要功能
①ATP是细胞内的一种 ，是细胞生命活动所需能量的__________。
②ATP是细胞内流通的能量“货币”：吸能反应一般与ATP 的反应相联系，由ATP水解提供能量。放能反应一般与ATP的 相联系。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
高能磷酸化合物
直接来源
水解
合成
参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化____
_________。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 ，这就是_________________
(2)ATP供能机制
①ATP为主动运输提供能量的过程
ATP
水解的酶
末端磷
酸基团
能量的转移
载体蛋白的磷酸化
载体蛋白磷酸化导致其 发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外
空间结构
②ATP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，因而可以参与各种化学反应。
磷酸基团
空间结构
活性
氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在3到6分钟就会死亡。一个正常人体内ATP和ADP总量很少，基本保持一定，约2～6 mg，但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48 kg。
(1)以上资料说明了ATP有什么特点？
拓展 提升科学思维
提示　ATP的特点是在生物体内含量少，转化快，且对体内稳定的供能有重要意义。
(2)氰化钾主要作用于什么细胞器？
提示　线粒体。
(3)ATP与ADP的相互转化是不是可逆反应？请分析原因。
提示　不是。从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。
3.如图是生物界中能量“货币”
ATP的循环示意图。下列相关
叙述正确的是
A.图中的M指的是腺苷，N指
的是核糖
B.暗反应中ATP用于固定CO2和还原C3
C.ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要
D.食物为ATP“充电”指的是有机物经过氧化分解，释放能量并生成ATP
√
突破 强化关键能力
根据题图分析可知，M指的是腺嘌呤、N为核糖，A错误；
如果ATP来自光反应，则这部分ATP只能用于暗反应中还原C3，固定CO2不需要消耗能量，B错误；
ATP的合成和分解均需要酶的
催化，C错误；
食物中稳定的化学能转化成
ATP中活跃的化学能，需通
过呼吸作用来完成，D正确。
4.根据所消耗能量的来源不同，主动运输分为三种类型，如图a、b、c所示，■、▲、○代表跨膜的离子或小分子。下列相关说法错误的是
A.图中属于膜外侧的是P侧
B.a类型主动运输可能不
消耗能量
C.b类型所需ATP可以产
生于细胞质基质、线
粒体
D.蓝细菌有可能存在c类
型的主动运输
√
由于图中P侧有糖蛋白，所以属于膜外侧的是P侧，A正确；
X物质运输是顺浓度梯度，属于协助扩散，Y物质是由低浓度向高浓度一侧运输，应属于主动运输，Y与X通过同一个载体运输，可知Y转运所需的能量来源于X通过
载体蛋白顺浓度梯度运输产生
的势能，B错误；
b方式是消耗ATP的主动运输，
消耗的ATP来自呼吸作用，而
呼吸作用发生的场所是细胞质基质和线粒体，C正确；
蓝细菌含有叶绿素和藻蓝素，可以进行光合作用，有可能存在c类型的主动运输，D正确。
总结细胞内产生与消耗ATP的生理过程
归纳总结
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；
消耗ATP：一些需能反应
叶绿体 产生ATP：光反应；消耗ATP：暗反应，自身DNA复制、转录和蛋白质合成等
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段；
消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
三
重温高考 真题演练
1.(2022·浙江1月选考，3)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高能磷酸键
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
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√
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1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；
ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；
ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；
吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
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2.(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是
A.含有C、H、O、N、P
B.必须在有氧条件下合成
C.胞内合成需要酶的催化
D.可直接为细胞提供能量
√
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ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；
在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；
ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；
ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。
3.(2021·湖南，5)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
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√
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通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与
功能相适应的观点，A正确；
如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨
基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，
进而影响细胞信号的传递，B错误；
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根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；
温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
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4.(2019·天津，2)下列过程需ATP水解提供能量的是
A.唾液淀粉酶水解淀粉
B.生长素的极性运输
C.光反应阶段中水在光下分解
D.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
√
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唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A项不符合题意；
生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B项符合题意；
光反应阶段中水在光下分解产生NADPH和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C项不符合题意；
乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D项不符合题意。
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反应部位 (1)___________ 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反应名称 (2)_________ 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源 化学能 (3)_____ 化学能
终产物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)_____________ (5)__________
5.(2020·全国Ⅲ，29)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
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细胞质基质
无氧呼吸
光能
O2、NADPH
H2O、CO2
(1)(2)由反应物是葡萄糖，终产物除ATP外，还有乙醇和CO2，可知该过程是无氧呼吸，发生的场所(反应部位)是细胞质基质。
(3)(4)由场所是叶绿体的类囊体薄膜和反应名称为光合作用的光反应，可知该过程合成ATP的能量来源是光能，终产物除ATP外，还有O2和NADPH。
(5)由反应部位是线粒体，反应物是丙酮酸等，反应名称为有氧呼吸的部分过程，可知该过程是有氧呼吸的第二和第三阶段，终产物除ATP外，还有CO2、H2O。
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1.判断关于ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质的叙述
(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)可为人体细胞RNA的自我复制提供原料(　　)
(3)ATP是细胞内唯一的直接供能物质(　　)
(4)一分子AMP中只有一个特殊的化学键(　　)
五分钟　查落实
√
×
×
×
2.判断关于ATP与ADP可以相互转化的叙述
(1)酶的水解需要ATP供能， ATP 的水解需要酶的催化(　　)
(2)ATP水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP的生成(　　)
(3)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP(　　)
√
×
×
3.判断关于ATP的利用的叙述
(1)分泌蛋白排到细胞外和神经细胞吸收K＋的过程均可由ATP直接供能
(　　)
(2)细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量(　　)
(3)ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解(　　)
√
×
√
4.填空默写
(1)(必修1 P86) ATP是细胞内的一种 。
(2)(必修1 P87)ATP与ADP的相互转化是 并且处于动态平衡之中的。
(3)(必修1 P89)许多吸能反应与 的反应相联系；许多放能反应与___________相联系。
高能磷酸化合物
时刻不停地发生
ATP水解
ATP的合成
四
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1.ATP是细胞的能量“货币”，以下叙述不正确的是
A.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能
B.细胞代谢可在温和条件下快速发生是因为ATP和ADP之间的快速转化
C.ATP水解属于放能反应，释放的能量可用于吸能反应，如光合作用暗
反应中C3的还原
D.萤火虫尾部发光过程中除了荧光素、ATP，还离不开荧光素酶的参与
√
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ATP是直接能源物质，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，A正确；
细胞代谢可在温和条件下快速发生是因为酶的催化作用，B错误；
ATP水解会释放能量，用于吸能反应等生理活动，如光合作用暗反应中C3的还原，C正确；
萤火虫发光细胞中的荧光素在荧光素酶的催化下并接受ATP供能后，才可以转化，即可发出荧光，D正确。
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2.下列有关ATP的叙述错误的是
A.ATP由腺嘌呤、核糖和3个磷酸基团连接而成，ATP中的A与DNA中碱
基A含义不同
B.运动员在剧烈运动时ATP快速水解，其释放的能量可以转换成肌肉收
缩的机械能
C.剧烈运动时人体骨骼肌细胞可通过无氧呼吸产生乳酸，乳酸中仍含有
大量的ATP未被释放出来
D.人体内成熟的红细胞中没有线粒体，仍能产生ATP
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剧烈运动时人体骨骼肌细胞可通过无氧呼吸产生乳酸，乳酸中仍含有大量能量未被释放出来，并不是乳酸中含有大量的ATP未被释放出来，C错误。
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3.cAMP是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成，是细胞内的一种信号分子，其结构组成如图所示。下列说法正确的是
A.cAMP的元素组成与磷脂分子不相同
B.cAMP存在于突触间隙中
C.a所示物质名称为腺苷
D.b所指化学键是脱水形成的
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√
cAMP的元素组成与磷脂分子相同，都是C、H、O、N、P，A错误；
cAMP是细胞内的一种信号分子，突触间隙在
细胞外，所以它不会存在于突触间隙，B错误；
a所示物质名称为腺嘌呤，C错误；
b所指化学键是磷酸和核糖之间脱水形成的，
D正确。
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4.ATP合成酶参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，作用机理是在跨膜质子(H＋)电化学梯度驱动下合成ATP，下列说法错误的是
A.该酶广泛分布于线粒体、叶绿体的内外膜和原核细胞的质膜上
B.ATP 合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于与膜结合部位的稳定
C.H＋跨膜驱动ATP合成的运输方式是协助扩散，需要转运蛋白协助
D.ATP的合成在细胞中时刻进行并与ATP 的水解处于动态平衡
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ATP合成酶的作用机理是参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子(H＋)动力势能的推动下合成ATP，线粒体的外膜和叶绿体的内外膜上不会合成ATP，因此线粒体的外膜和叶绿体的内外膜上都没有该酶，A错误。
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5.(2023·河北张家口高三检测)细胞代谢过程离不开酶的催化和ATP的供能。下列关于酶和ATP的叙述，正确的是
A.酶的合成需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化
B.酶促反应速率加快的过程中，酶的活性也一定在升高
C.饥饿状态下，细胞内ATP的水解速率大于其合成速率
D.ATP中含有腺嘌呤，而酶中一定不含有腺嘌呤
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酶的化学本质是蛋白质或RNA，其合成过程需要消耗ATP，ATP的合成也需要酶的催化，A正确；
酶促反应速率加快的过程，酶的活性不一定升高，如酶促反应速率也会随着底物浓度或酶浓度的升高而升高，而该过程酶的活性不变，B错误；
无论什么状态下，只要机体正常，活细胞内ATP的水解与合成处于动态平衡中，C错误；
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ATP中含有腺嘌呤，而酶的化学本质是蛋白质或RNA，蛋白质中不含有腺嘌呤，RNA中含有腺嘌呤，D错误。
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6.(2023·辽宁沈阳高三模拟)下列关于水稻细胞内ATP的叙述，正确的是
A.只能由细胞呼吸产生
B.细胞内主要的能源物质
C.可为通道蛋白的运输提供能量
D.释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合
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ATP可以来自细胞呼吸或光合作用，A错误；
ATP是细胞内的直接能源物质，B错误；
通过通道蛋白的运输为协助扩散，不耗能，C错误；
ATP末端的磷酸基团可以转移到某些蛋白质如载体蛋白，并与之结合，D正确。
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7.(2023·江苏盐城高三阶段练习)ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如下图所示)。下列叙述错误的是
A.磷酸化的蛋白质做功，失去的
能量主要用于再生ATP
B.ATP推动蛋白质做功的过程，
存在放能反应与吸能反应过程
C.ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能
D.主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少
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ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，失去的能量并不能用于再生成ATP，A错误；
ATP推动细胞做功过程中，ATP
的水解是放能反应，蛋白质磷
酸化过程是吸能反应，因此该
过程存在吸能反应和放能反应，
B正确；
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主动运输过程中，ATP可将载体蛋白磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，这是吸能反应，然后做
功，失去能量，载体蛋白恢复
原状，这是放能反应，因此主
动运输过程中，载体蛋白中的
能量先增加后减少，D正确。
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8.(2023·江苏淮安高三检测)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
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该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；
根据题干信息“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”，说明32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确，C错误；
ADP转化为ATP不发生在细胞核内，D错误。
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二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
9.磷酸肌酸是在肌肉或其他兴奋性组织(如脑和神经)中的一种高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暂时贮存形式，ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化。下列相关叙述错误的是
磷酸肌酸(C～P)＋ADP ATP＋肌酸(C)
A.磷酸肌酸(C～P)在形成肌酸的过程中特殊化学键断裂
B.磷酸肌酸是肌肉中能量储存的一种形式，是细胞内的直接能源物质
C.剧烈运动时，在磷酸肌酸的作用下肌肉细胞ATP的含量保持相对稳定
D.磷酸肌酸释放的能量可以用于各项生命活动
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一般而言，细胞内的直接能源物质是ATP，磷酸肌酸中的能量也需要先转移到ATP中才能直接供应于生命活动，B、D错误。
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10.(2023·湖南张家界高三月考)下列有关ATP的叙述正确的是
A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B.细胞中需要能量的活动都是由ATP直接供能
C.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应
D.人成熟的红细胞既不能合成酶，也不能产生ATP
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ATP的产生途径包括光合作用和呼吸作用，因此淀粉水解成葡萄糖时没有ATP的生成，A错误；
ATP是直接能源物质，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP供能，但也有少数由GTP、UTP等供能，B错误；
人成熟红细胞没有细胞核和细胞器，因此不能合成酶，但能通过无氧呼吸产生ATP，D错误。
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11.(2023·江苏新海高级中学高三检测)睡眠是动物界普遍存在的现象。腺苷是一种重要的促眠物质。图1为腺苷合成及转运示意图，ATP运到胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究发现，腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合，可促进K＋通道开放，腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。图2为测定基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化的一种腺苷传感器。下列相关叙述错误的是
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A.利用AK活性抑制剂或利用A2激动剂可改善失眠症患者睡眠
B.由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过自由扩散的方式转运至胞外
C.由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度
D.ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去2个磷酸产生腺苷
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通过图1可知，利用AK活性抑制剂可抑制腺苷转化为AMP，有利于睡眠；腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠，故使用A2激动剂也可改善失眠症患者睡眠，A正确；
由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐的方式转运至胞外，B错误；
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由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度，C正确；
ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸产生腺苷，D错误。
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三、非选择题
12.科学家分别将细菌紫膜质(蛋白质)和ATP合成酶重组到脂双层(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)上，在光照条件下，观察到如图所示的结果。另外科学研究表明每个细菌内的ATP含量基本相同，可利用下图所示反应原理来检测样品中细菌数量。放线菌(原核生物)产生的寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成。
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根据以上内容，回答下列问题：
(1)从ATP合成酶的功能来看，说明某些膜蛋白具有___________的功能。
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催化和运输
从ATP合成酶的功能来看，一方面它作为酶催化ATP的形成，另一方面它以一个载体的身份来转运H＋，说明某些膜蛋白具有催化和运输的功能。
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(2)H＋进入脂质体内部的运输方式具有______________________________特点。图丙在停止光照后短时间内，脂质体产生ATP的能量来源是_____
_____。
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势能
逆浓度运输、需要载体、消耗能量
H＋
据图甲分析，H＋跨膜运输需要细菌紫膜质(一种膜蛋白)的协助，且从低浓度向高浓度运输，为主动运输方式，具有逆浓度运输、需要载体、消耗能量的特点。ATP合成酶能将H＋势能转化为ATP中的化学能，故图丙在停止光照后短时间内脂质体产生ATP。
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(3)利用图示反应原理来检测样品中细菌数量时，荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，原因是___________________________________________
____________________________________________________________________________________________________。
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每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关
(4)寡霉素不能用来抑制细菌细胞的繁殖，原因是____________________
_______________________________________________________________
_______________________________________。
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体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成，而细菌没有线粒体结构，所以寡霉素对细菌的生理过程不起作用
寡霉素能够改变线粒
(1)ATP的结构简式是_______________，
神经细胞中的ATP主要来自________(细
胞结构)。研究发现，正常成年人安静状
态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～
10 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是________
_________________。
A—P～P～P
线粒体
ADP迅速相互转化
ATP与
13.研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答下列问题：
1
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ATP的结构简式是A—P～P～P。动物细胞中，线粒体是有氧呼吸的主要场所，所以神经细胞中的ATP主要来自线粒体。ATP是直接能源物质，在体内含量很少，可通过ATP与ADP迅速相互转化而形成。
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(2)由图可知，ATP在传递信号过程中，在细胞间隙中的有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是______。
腺苷
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ATP脱去一个磷酸基团为ADP，脱去两个磷酸基团为AMP，如果磷酸基团完全脱落，剩下的则是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
1
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(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，二者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，则图中的________________属于无关变量，应予以排除。
典型神经递质
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若要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，可以设法把ATP与典型神经递质分开，单独去研究其作用，即用化学物质阻断典型神经递质，所以典型神经递质是实验的无关变量。
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13第2课时　细胞的能量“货币”ATP
课标要求　解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考点一　ATP的结构
1．写出图中标出的“A”的含义：
①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。
2．向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就能发生收缩。请你解释这种现象的原因？
提示　生物体的能源物质有糖类、脂肪和蛋白质。糖类是主要的能源物质，然而各种能源物质释放的能量在用于生命活动之前都要转移到ATP中，由ATP直接供应生命活动的需要。由此说明葡萄糖虽然是能源物质，但是不能被肌肉直接利用。
1．将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，下图代表ATP的结构。下列叙述错误的是(　　)
A．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸
B．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联
C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变
D．细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快
答案　A
解析　①代表腺嘌呤，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖结合而成的，A错误；ATP中远离腺苷的化学键容易断裂和生成，但是ATP的含量基本不变，故磷酸基团⑤很快就会被32P标记，C正确；细胞癌变后细胞代谢增强，ATP和ADP的转化加快，D正确。
2．(不定项)(2023·江苏高邮高三模拟)下列与ATP和酶有关的叙述，正确的是(　　)
A．酶与ATP的合成都需要模板
B．酶的合成需要ATP直接提供能量
C．ATP与绝大多数酶的组成元素相同
D．能合成酶的细胞一定能产生ATP
答案　BD
解析　ATP的合成不需要模板，A错误；ATP是直接能源物质，用于各项生命活动，包括酶的合成，B正确；ATP的元素组成是C、H、O、N、P，而绝大多数酶是蛋白质，元素组成是C、H、O、N等，C错误；能合成酶的细胞都能合成ATP，能合成ATP的细胞不一定能合成酶，D正确。
考点二　ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用
1．ATP与ADP可以相互转化
(1)ATP的水解：需要水解酶的参与。
(2)ATP的合成：需要ATP合成酶的参与。
(1)源于必修1 P87“图5－4”：人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：ATP与ADP时刻不停地发生快速相互转化，并且处于动态平衡之中。
(2)源于必修1 P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：生物界具有统一性，也说明种类繁多的生物有着共同的起源。
2．ATP的利用
(1)ATP的主要功能
①ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动所需能量的直接来源。
②ATP是细胞内流通的能量“货币”：吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。放能反应一般与ATP的合成相联系。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
(2)ATP供能机制
①ATP为主动运输提供能量的过程
参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。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分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化
载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外
②ATP供能机制
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，因而可以参与各种化学反应。
氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在3到6分钟就会死亡。一个正常人体内ATP和ADP总量很少，基本保持一定，约2～6 mg，但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48 kg。
(1)以上资料说明了ATP有什么特点？
提示　ATP的特点是在生物体内含量少，转化快，且对体内稳定的供能有重要意义。
(2)氰化钾主要作用于什么细胞器？
提示　线粒体。
(3)ATP与ADP的相互转化是不是可逆反应？请分析原因。
提示　不是。从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。
3．如图是生物界中能量“货币”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中的M指的是腺苷，N指的是核糖
B．暗反应中ATP用于固定CO2和还原C3
C．ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要
D．食物为ATP“充电”指的是有机物经过氧化分解，释放能量并生成ATP
答案　D
解析　根据题图分析可知，M指的是腺嘌呤、N为核糖，A错误；如果ATP来自光反应，则这部分ATP只能用于暗反应中还原C3，固定CO2不需要消耗能量，B错误；ATP的合成和分解均需要酶的催化，C错误；食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能，需通过呼吸作用来完成，D正确。
4．根据所消耗能量的来源不同，主动运输分为三种类型，如图a、b、c所示，■、▲、○代表跨膜的离子或小分子。下列相关说法错误的是(　　)
A．图中属于膜外侧的是P侧
B．a类型主动运输可能不消耗能量
C．b类型所需ATP可以产生于细胞质基质、线粒体
D．蓝细菌有可能存在c类型的主动运输
答案　B
解析　由于图中P侧有糖蛋白，所以属于膜外侧的是P侧，A正确；X物质运输是顺浓度梯度，属于协助扩散，Y物质是由低浓度向高浓度一侧运输，应属于主动运输，Y与X通过同一个载体运输，可知Y转运所需的能量来源于X通过载体蛋白顺浓度梯度运输产生的势能，B错误；b方式是消耗ATP的主动运输，消耗的ATP来自呼吸作用，而呼吸作用发生的场所是细胞质基质和线粒体，C正确；蓝细菌含有叶绿素和藻蓝素，可以进行光合作用，有可能存在c类型的主动运输，D正确。
归纳总结　总结细胞内产生与消耗ATP的生理过程
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； 消耗ATP：一些需能反应
叶绿体 产生ATP：光反应；消耗ATP：暗反应，自身DNA复制、转录和蛋白质合成等
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段； 消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
1．(2022·浙江1月选考，3)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高能磷酸键
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
答案　D
解析　1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成，A错误；ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，磷酸基团与磷酸基团相连接的化学键是一种特殊的化学键，B错误；ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C错误；吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。
2．(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是(　　)
A．含有C、H、O、N、P
B．必须在有氧条件下合成
C．胞内合成需要酶的催化
D．可直接为细胞提供能量
答案　B
解析　ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。
3．(2021·湖南，5)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
答案　B
解析　通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现出蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息：进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。
4．(2019·天津，2)下列过程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生长素的极性运输
C．光反应阶段中水在光下分解
D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
答案　B
解析　唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A项不符合题意；生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B项符合题意；光反应阶段中水在光下分解产生NADPH和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C项不符合题意；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D项不符合题意。
5．(2020·全国Ⅲ，29)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 (1)______ 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反应名称 (2)______ 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源 化学能 (3)________ 化学能
终产物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)______ (5)______
答案　(1)细胞质基质　(2)无氧呼吸　(3)光能　(4)O2、NADPH　(5)H2O、CO2
解析　(1)(2)由反应物是葡萄糖，终产物除ATP外，还有乙醇和CO2，可知该过程是无氧呼吸，发生的场所(反应部位)是细胞质基质。(3)(4)由场所是叶绿体的类囊体薄膜和反应名称为光合作用的光反应，可知该过程合成ATP的能量来源是光能，终产物除ATP外，还有O2和NADPH。(5)由反应部位是线粒体，反应物是丙酮酸等，反应名称为有氧呼吸的部分过程，可知该过程是有氧呼吸的第二和第三阶段，终产物除ATP外，还有CO2、H2O。
1．判断关于ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质的叙述
(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)可为人体细胞RNA的自我复制提供原料(　×　)
(3)ATP是细胞内唯一的直接供能物质(　×　)
(4)一分子AMP中只有一个特殊的化学键(　×　)
2．判断关于ATP与ADP可以相互转化的叙述
(1)酶的水解需要ATP供能，ATP的水解需要酶的催化(　×　)
(2)ATP水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP的生成(　√　)
(3)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP(　×　)
3．判断关于ATP的利用的叙述
(1)分泌蛋白排到细胞外和神经细胞吸收K＋的过程均可由ATP直接供能(　√　)
(2)细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量(　×　)
(3)ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解(　√　)
4．填空默写
(1)(必修1 P86) ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
(2)(必修1 P87)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)(必修1 P89)许多吸能反应与ATP水解的反应相联系；许多放能反应与ATP的合成相联系。
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．ATP是细胞的能量“货币”，以下叙述不正确的是(　　)
A．细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能
B．细胞代谢可在温和条件下快速发生是因为ATP和ADP之间的快速转化
C．ATP水解属于放能反应，释放的能量可用于吸能反应，如光合作用暗反应中C3的还原
D．萤火虫尾部发光过程中除了荧光素、ATP，还离不开荧光素酶的参与
答案　B
解析　ATP是直接能源物质，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，A正确；细胞代谢可在温和条件下快速发生是因为酶的催化作用，B错误；ATP水解会释放能量，用于吸能反应等生理活动，如光合作用暗反应中C3的还原，C正确；萤火虫发光细胞中的荧光素在荧光素酶的催化下并接受ATP供能后，才可以转化，即可发出荧光，D正确。
2．下列有关ATP的叙述错误的是(　　)
A．ATP由腺嘌呤、核糖和3个磷酸基团连接而成，ATP中的A与DNA中碱基A含义不同
B．运动员在剧烈运动时ATP快速水解，其释放的能量可以转换成肌肉收缩的机械能
C．剧烈运动时人体骨骼肌细胞可通过无氧呼吸产生乳酸，乳酸中仍含有大量的ATP未被释放出来
D．人体内成熟的红细胞中没有线粒体，仍能产生ATP
答案　C
解析　剧烈运动时人体骨骼肌细胞可通过无氧呼吸产生乳酸，乳酸中仍含有大量能量未被释放出来，并不是乳酸中含有大量的ATP未被释放出来，C错误。
3．cAMP是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成，是细胞内的一种信号分子，其结构组成如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．cAMP的元素组成与磷脂分子不相同
B．cAMP存在于突触间隙中
C．a所示物质名称为腺苷
D．b所指化学键是脱水形成的
答案　D
解析　cAMP的元素组成与磷脂分子相同，都是C、H、O、N、P，A错误；cAMP是细胞内的一种信号分子，突触间隙在细胞外，所以它不会存在于突触间隙，B错误；a所示物质名称为腺嘌呤，C错误；b所指化学键是磷酸和核糖之间脱水形成的，D正确。
4．ATP合成酶参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，作用机理是在跨膜质子(H＋)电化学梯度驱动下合成ATP，下列说法错误的是(　　)
A．该酶广泛分布于线粒体、叶绿体的内外膜和原核细胞的质膜上
B．ATP 合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于与膜结合部位的稳定
C．H＋跨膜驱动ATP合成的运输方式是协助扩散，需要转运蛋白协助
D．ATP的合成在细胞中时刻进行并与ATP 的水解处于动态平衡
答案　A
解析　ATP合成酶的作用机理是参与生物体的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子(H＋)动力势能的推动下合成ATP，线粒体的外膜和叶绿体的内外膜上不会合成ATP，因此线粒体的外膜和叶绿体的内外膜上都没有该酶，A错误。
5．(2023·河北张家口高三检测)细胞代谢过程离不开酶的催化和ATP的供能。下列关于酶和ATP的叙述，正确的是(　　)
A．酶的合成需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化
B．酶促反应速率加快的过程中，酶的活性也一定在升高
C．饥饿状态下，细胞内ATP的水解速率大于其合成速率
D．ATP中含有腺嘌呤，而酶中一定不含有腺嘌呤
答案　A
解析　酶的化学本质是蛋白质或RNA，其合成过程需要消耗ATP，ATP的合成也需要酶的催化，A正确；酶促反应速率加快的过程，酶的活性不一定升高，如酶促反应速率也会随着底物浓度或酶浓度的升高而升高，而该过程酶的活性不变，B错误；无论什么状态下，只要机体正常，活细胞内ATP的水解与合成处于动态平衡中，C错误；ATP中含有腺嘌呤，而酶的化学本质是蛋白质或RNA，蛋白质中不含有腺嘌呤，RNA中含有腺嘌呤，D错误。
6．(2023·辽宁辽阳高三模拟)下列关于水稻细胞内ATP的叙述，正确的是(　　)
A．只能由细胞呼吸产生
B．细胞内主要的能源物质
C．可为通道蛋白的运输提供能量
D．释放的磷酸基团能与某些蛋白质结合
答案　D
解析　ATP可以来自细胞呼吸或光合作用，A错误；ATP是细胞内的直接能源物质，B错误；通过通道蛋白的运输为协助扩散，不耗能，C错误；ATP末端的磷酸基团可以转移到某些蛋白质如载体蛋白，并与之结合，D正确。
7．(2023·江苏盐城高三阶段练习)ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如下图所示)。下列叙述错误的是(　　)
A．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATP
B．ATP推动蛋白质做功的过程，存在放能反应与吸能反应过程
C．ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能
D．主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少
答案　A
解析　ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，失去的能量并不能用于再生成ATP，A错误；ATP推动细胞做功过程中，ATP的水解是放能反应，蛋白质磷酸化过程是吸能反应，因此该过程存在吸能反应和放能反应，B正确；主动运输过程中，ATP可将载体蛋白磷酸化，磷酸化的蛋白质会改变形状，这是吸能反应，然后做功，失去能量，载体蛋白恢复原状，这是放能反应，因此主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少，D正确。
8．(2023·江苏淮安高三检测)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
答案　B
解析　该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题干信息“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”，说明32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确，C错误；ADP转化为ATP不发生在细胞核内，D错误。
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
9．磷酸肌酸是在肌肉或其他兴奋性组织(如脑和神经)中的一种高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暂时贮存形式，ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化。下列相关叙述错误的是(　　)
磷酸肌酸(C～P)＋ADP ATP＋肌酸(C)
A．磷酸肌酸(C～P)在形成肌酸的过程中特殊化学键断裂
B．磷酸肌酸是肌肉中能量储存的一种形式，是细胞内的直接能源物质
C．剧烈运动时，在磷酸肌酸的作用下肌肉细胞ATP的含量保持相对稳定
D．磷酸肌酸释放的能量可以用于各项生命活动
答案　BD
解析　一般而言，细胞内的直接能源物质是ATP，磷酸肌酸中的能量也需要先转移到ATP中才能直接供应于生命活动，B、D错误。
10．(2023·湖南张家界高三月考)下列有关ATP的叙述正确的是(　　)
A．淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B．细胞中需要能量的活动都是由ATP直接供能
C．ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应
D．人成熟的红细胞既不能合成酶，也不能产生ATP
答案　C
解析　ATP的产生途径包括光合作用和呼吸作用，因此淀粉水解成葡萄糖时没有ATP的生成，A错误；ATP是直接能源物质，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP供能，但也有少数由GTP、UTP等供能，B错误；人成熟红细胞没有细胞核和细胞器，因此不能合成酶，但能通过无氧呼吸产生ATP，D错误。
11．(2023·江苏新海高级中学高三检测)睡眠是动物界普遍存在的现象。腺苷是一种重要的促眠物质。图1为腺苷合成及转运示意图，ATP运到胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究发现，腺苷与觉醒神经元细胞膜上的A1受体结合，可促进K＋通道开放，腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠。图2为测定基底前脑(BF)胞外腺苷水平的变化的一种腺苷传感器。下列相关叙述错误的是(　　)
A．利用AK活性抑制剂或利用A2激动剂可改善失眠症患者睡眠
B．由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过自由扩散的方式转运至胞外
C．由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度
D．ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去2个磷酸产生腺苷
答案　BD
解析　通过图1可知，利用AK活性抑制剂可抑制腺苷转化为AMP，有利于睡眠；腺苷还可以通过A2受体激活睡眠相关神经元来促进睡眠，故使用A2激动剂也可改善失眠症患者睡眠，A正确；由图1可知，储存在囊泡中的ATP通过胞吐的方式转运至胞外，B错误；由图2可知，可通过检测荧光强度来指示BF胞外腺苷浓度，C正确；ATP转运至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脱去3个磷酸产生腺苷，D错误。
三、非选择题
12．科学家分别将细菌紫膜质(蛋白质)和ATP合成酶重组到脂双层(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)上，在光照条件下，观察到如图所示的结果。另外科学研究表明每个细菌内的ATP含量基本相同，可利用下图所示反应原理来检测样品中细菌数量。放线菌(原核生物)产生的寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成。
根据以上内容，回答下列问题：
(1)从ATP合成酶的功能来看，说明某些膜蛋白具有______________________的功能。
(2)H＋进入脂质体内部的运输方式具有______________________________特点。图丙在停止光照后短时间内，脂质体产生ATP的能量来源是__________________。
(3)利用图示反应原理来检测样品中细菌数量时，荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，原因是_____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)寡霉素不能用来抑制细菌细胞的繁殖，原因是____________________________________
______________________________________________________________________________。
答案　(1)催化和运输　(2)逆浓度运输、需要载体、消耗能量　H＋势能　(3)每个细菌内的ATP含量基本相同，ATP水解释放的能量部分转化成光能，荧光越强说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关　(4)寡霉素能够改变线粒体内膜上ATP合成酶的结构，从而阻断ATP的合成，而细菌没有线粒体结构，所以寡霉素对细菌的生理过程不起作用
解析　(1)从ATP合成酶的功能来看，一方面它作为酶催化ATP的形成，另一方面它以一个载体的身份来转运H＋，说明某些膜蛋白具有催化和运输的功能。(2)据图甲分析，H＋跨膜运输需要细菌紫膜质(一种膜蛋白)的协助，且从低浓度向高浓度运输，为主动运输方式，具有逆浓度运输、需要载体、消耗能量的特点。ATP合成酶能将H＋势能转化为ATP中的化学能，故图丙在停止光照后短时间内脂质体产生ATP。
13．研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答下列问题：
(1)ATP的结构简式是______________，神经细胞中的ATP主要来自________(细胞结构)。研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是_____________________
_______________________________________________________________________________。
(2)由图可知，ATP在传递信号过程中，在细胞间隙中的有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是____________。
(3)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，二者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，则图中的________________属于无关变量，应予以排除。
答案　(1)A—P～P～P　线粒体　ATP与ADP迅速相互转化　(2)腺苷　(3)典型神经递质
解析　(1)ATP的结构简式是A—P～P～P。动物细胞中，线粒体是有氧呼吸的主要场所，所以神经细胞中的ATP主要来自线粒体。ATP是直接能源物质，在体内含量很少，可通过ATP与ADP迅速相互转化而形成。(2)ATP脱去一个磷酸基团为ADP，脱去两个磷酸基团为AMP，如果磷酸基团完全脱落，剩下的则是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(3)若要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，可以设法把ATP与典型神经递质分开，单独去研究其作用，即用化学物质阻断典型神经递质，所以典型神经递质是实验的无关变量。第2课时　细胞的能量“货币”ATP
课标要求　解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
考点一　ATP的结构
1．写出图中标出的“A”的含义：
①________；②________；③_____________；④_____________。
2．向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就能发生收缩。请你解释这种现象的原因？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．将标记的32P注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，测定其放射性，如图代表ATP的结构。下列叙述错误的是(　　)
A．①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为腺嘌呤核糖核苷酸
B．④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能反应相关联
C．ATP中磷酸基团⑤很快就会被32P标记，但是ATP的含量基本不变
D．细胞癌变后ATP末端磷酸基团被取代的速率加快
2．(不定项)(2023·江苏高邮高三模拟)下列与ATP和酶有关的叙述，正确的是(　　)
A．酶与ATP的合成都需要模板
B．酶的合成需要ATP直接提供能量
C．ATP与绝大多数酶的组成元素相同
D．能合成酶的细胞一定能产生ATP
考点二　ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用
1．ATP与ADP可以相互转化
(1)ATP的水解：需要水解酶的参与。
(2)ATP的合成：需要ATP合成酶的参与。
(1)源于必修1 P87“图5－4”：人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP，释放能量，以供运动之需，但人体内ATP总含量并没有太大变化，请分析原因：________________________________________________。
(2)源于必修1 P89“拓展应用”：在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都是以ATP作为能量“货币”的，由此说明：____________________________________________________。
2．ATP的利用
(1)ATP的主要功能
①ATP是细胞内的一种__________________，是细胞生命活动所需能量的____________。
②ATP是细胞内流通的能量“货币”：吸能反应一般与ATP____________的反应相联系，由ATP水解提供能量。放能反应一般与ATP的________相联系。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
(2)ATP供能机制
①ATP为主动运输提供能量的过程
参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化_________。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____________，这就是______________________
载体蛋白磷酸化导致其_______________发生变化，使Ca2＋的结合位点转向膜外侧，将Ca2＋释放到膜外
②ATP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，因而可以参与各种化学反应。
氰化钾是阻止人体内新的ATP合成的毒药，人中毒后在3到6分钟就会死亡。一个正常人体内ATP和ADP总量很少，基本保持一定，约2～6 mg，但一个成人一天在静止状态下所消耗的ATP为48 kg。
(1)以上资料说明了ATP有什么特点？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(2)氰化钾主要作用于什么细胞器？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(3)ATP与ADP的相互转化是不是可逆反应？请分析原因。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
3．如图是生物界中能量“货币”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中的M指的是腺苷，N指的是核糖
B．暗反应中ATP用于固定CO2和还原C3
C．ATP的“充电”需要酶的催化，而“放能”不需要
D．食物为ATP“充电”指的是有机物经过氧化分解，释放能量并生成ATP
4．根据所消耗能量的来源不同，主动运输分为三种类型，如图a、b、c所示，■、▲、○代表跨膜的离子或小分子。下列相关说法错误的是(　　)
A．图中属于膜外侧的是P侧
B．a类型主动运输可能不消耗能量
C．b类型所需ATP可以产生于细胞质基质、线粒体
D．蓝细菌有可能存在c类型的主动运输
归纳总结　总结细胞内产生与消耗ATP的生理过程
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； 消耗ATP：一些需能反应
叶绿体 产生ATP：光反应；消耗ATP：暗反应，自身DNA复制、转录和蛋白质合成等
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段； 消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等
1．(2022·浙江1月选考，3)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高能磷酸键
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
2．(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是(　　)
A．含有C、H、O、N、P
B．必须在有氧条件下合成
C．胞内合成需要酶的催化
D．可直接为细胞提供能量
3.(2021·湖南，5)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
4．(2019·天津，2)下列过程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生长素的极性运输
C．光反应阶段中水在光下分解
D．乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
5．(2020·全国Ⅲ，29)参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 (1)______ 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反应名称 (2)______ 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源 化学能 (3)________ 化学能
终产物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)______ (5)______
1．判断关于ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质的叙述
(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)可为人体细胞RNA的自我复制提供原料(　　)
(3)ATP是细胞内唯一的直接供能物质(　　)
(4)一分子AMP中只有一个特殊的化学键(　　)
2．判断关于ATP与ADP可以相互转化的叙述
(1)酶的水解需要ATP供能， ATP 的水解需要酶的催化(　　)
(2)ATP水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP的生成(　　)
(3)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP远多于水解的ATP(　　)
3．判断关于ATP的利用的叙述
(1)分泌蛋白排到细胞外和神经细胞吸收K＋的过程均可由ATP直接供能(　　)
(2)细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量(　　)
(3)ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解(　　)
4．填空默写
(1)(必修1 P86) ATP是细胞内的一种________________。
(2)(必修1 P87)ATP与ADP的相互转化是________________并且处于动态平衡之中的。
(3)(必修1 P89)许多吸能反应与______________的反应相联系；许多放能反应与______________相联系。

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