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第5章
细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
2025年高考生物一轮基础知识复习
必备知识解读
知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物
例1-1 是一种高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列有关
能源物质 的叙述，正确的是( )
C
A.图中的是构成 的基本单位之一
B.图中的A代表腺苷，、 代表特殊的化学键
C.中的“A”与 中的碱基“A”表示的物质不同
D.与 的化学元素组成不同
【解析】列表逐项分析解疑惑
选项 分析 判断
A 图中的 由一分子腺嘌呤、一分子核糖、一分子磷酸构成，表示腺嘌呤 核糖核苷酸，是构成 的基本单位之一
B 图中的A代表腺嘌呤，、 代表特殊的化学键
C 分子中的“A”表示腺苷（腺嘌呤核糖）， 中的碱基“A”表示 腺嘌呤，二者表示的物质不同 √
D 由左栏结构式可知，（腺苷二磷酸）是由 （腺苷三磷酸）脱 去一个磷酸基团得到的，因此与 的化学元素组成相同，都是 C、、、、
知识点2 ATP与ADP可以相互转化
例2-2 生物体内能量代谢中 的合成和利用过程如图所示。以下说法错误的是
( )
C
A.动植物体内都存在呼吸作用，可为 的合成提供
能量
B.①过程所需的酶和②过程所需的酶不相同
C.表示消耗的能量， 表示释放的能量，两者形式
相同
D.在活细胞中含量很少，但和 相互转化的速
度很快
【解析】列表分析逐项解疑惑
选项 分析 判断
A 对于绿色植物来说， 合成所需的能量既可以来自光能，也可以 来自呼吸作用所释放的能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来 说， 合成所需的能量均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所 释放的能量，即动植物体内都能进行呼吸作用，可为 的合成提 供能量 √
B ①过程是的合成，②过程是 的水解，二者所需的酶不相同 √
C 表示 合成过程中消耗的能量，主要来自光能和有机物分解释放 的能量；表示 水解过程中释放的能量，用于生物体各项需能的 生命活动，能量的形式很多，如电能、光能、机械能等
选项 分析 判断
D 是一种高能磷酸化合物，化学性质不稳定，在活细胞中含量很 少，但和 相互转化的速度很快,供细胞生命活动之需 √
续表
知识点3 ATP的利用
例3-3 ［跨模块综合生物物理］ 水
解可引起蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质
会改变形状做功，从而推动细胞内一系列
反应的进行（机理如图所示）。下列相关
说法错误的是( )
C
A.蛋白质磷酸化后，蛋白质蕴含的能量增加
B. 推动细胞做功的过程中存在吸能反应与放能反应
C.磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生
D. 水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应
【解析】分析题图可知，蛋白质磷酸化后，分子的势能增大，即蛋白质蕴含的能量
增加了，说明该过程为吸能反应，A正确。水解属于放能反应， 水解释放的
磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化，蛋白质磷酸化属于吸能反应，即 推动细胞
做功的过程中存在吸能反应和放能反应，B正确。结合题干信息可知，磷酸化的蛋白
质做功时，失去的能量用于推动细胞内一系列反应的进行，而不是用于合成 ，C
错误。水解属于放能反应，许多吸能反应与的水解反应相联系，由 水解
提供能量，磷酸化的蛋白质做功后分子势能降低，也属于放能反应，D正确。
关键能力构建
题型1 ATP的结构及生理作用
例4 是细胞内重要的高能磷酸化合物，其
维持着细胞的能量供应。如图为 的结构式，
图中①~③表示化学键。下列说法错误的是
( )
A
A.虚线框内的结构是腺苷，是构成 的基本
单位之一
B.水解 的酶的合成和发挥作用都伴随化学
键①的断裂
C.踢足球时肌肉细胞中的 含量与上课时的
含量无显著差异
D.转化成 时释放的磷酸基团能与某些
蛋白质结合
【解析】找关键点逐项解析
【学会了吗丨变式题】
1.［变形式的结构简式］是细胞生命活动的直接能源物质，如图为 的结
构示意图，①②④表示组成 的物质或基团，③⑤表示化学键，下列叙述错误的
是( )
A
A.①表示腺苷，即 中的“A”
B.细胞中绝大多数需要能量的生命活动由③断裂提供能量
C.在与 相互转化的过程中，④可重复利用
D.细胞内许多吸能反应与 的水解反应相联系
【解析】列表分析逐项解疑惑
图示分析 选项分析 判断
①为腺嘌呤 中的“A”指的是腺苷，和图中①不符 A错误
③为特殊的化学 键 水解时化学键③断裂，为细胞中绝大多数需要 能量的生命活动提供能量 B正确
④为磷酸基团 在与 相互转化过程中可重复利用 C正确
细胞内许多吸能反应与的水解反应相联系，放能反应与 的合成反应相联系，
D正确。
题型2 ATP与ADP之间的相互转化
例5 如图是生物界中能量“通货”
的循环示意图。下列相关叙述正确的是
( )
B
A.图中的指的是腺苷， 指的是核糖
B.食物为 “充电”指的是呼吸作用分解有
机物
C.运动时肌肉细胞中 的“充电”速率远高
于其“放能”速率
D. 的“充电”需要酶的催化，而“放能”不
需要
【解析】图中指的是腺嘌呤， 指的是核糖，A错误；食物中稳定的化学能转化成
中活跃的化学能，需通过呼吸作用来完成，B正确；运动时肌肉细胞中 的“充
电”和“放能”速率处于动态平衡之中，C错误； 的合成和分解均需要酶的催化，D
错误。
【学会了吗丨变式题】
2.［变情境荧光检测仪］ 荧光检
测仪是基于萤火虫发光原理（如图所示）
设计的仪器，它可以通过快速检测 的
含量以确定样品中微生物的数量,用于判断
卫生状况。下列有关说法正确的是( )
A
A.该检测仪的使用原理体现了生物界的统一性
B.荧光素转变为荧光素酰腺苷酸是一个放能反应
C.检测结果中荧光的强度很高说明该微生物细胞中一直存在大量
D.反应过程中形成的 是一种高能磷酸化合物
【解析】该检测仪的使用原理中运用了与 相互转化的能量供应机制，在所有
生物细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性，A正确；分析题图，荧光素转化
为荧光素酰腺苷酸的过程需要消耗 ，是一个吸能反应，B错误；细胞内储存的
很少，C错误；是一种高能磷酸化合物，其脱掉两个磷酸基团后的产物
不含有特殊的化学键，不是高能磷酸化合物，D错误。
核心素养聚焦
考向1 的结构和功能
例6 (2021·北京卷·T1)是细胞的能量“通货”，关于 的叙述错误的是( )
B
A.含有C、、、、 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
【解析】由C、、、、 五种元素组成，A正确；细胞在无氧条件下进行无
氧呼吸也能合成B错误；细胞内合成需要酶的催化，C正确； 可直接为
细胞提供能量，D正确。
考向2 ATP为主动运输供能的机理
例7 (2020·海南卷·T18) 转运蛋白是一
类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养
物质，每一种 转运蛋白对物质运输具
有特异性。 转运蛋白的结构及转运过
D
A.转运蛋白可提高 的跨膜运输速度
B. 转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞
C.和氨基酸依赖同一种 转运蛋白跨膜运输
D.若水解受阻， 转运蛋白不能完成转运过程
程如图所示。下列有关叙述正确的是 ( )
【解析】找准关键点逐项解疑惑
关键信息 分析 判断
为气体 跨膜运输方式为自由扩散,不需要转运 蛋白协助 A错误
转运蛋白发挥作用的过程 中释放能量 葡萄糖顺浓度梯度进入细胞不需要消耗 能量 B错误
每一种 转运蛋白对物质运 输具有特异性 和氨基酸跨膜运输依赖的 转运 蛋白不同 C错误
转运蛋白发挥作用的过程 伴随 水解 若水解受阻, 转运蛋白不能完成 转运过程 D正确
【类题链接丨变式题】
［变角度 蛋白质磷酸化和去磷酸化］(2021·湖南卷·T5)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( )
B
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 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
【解析】某些蛋白质在特定氨基酸位点发生磷酸化后可作为信号分子参与细胞信号
传递，去磷酸化后蛋白质又可以重新恢复，该过程体现了蛋白质结构与功能相适应
的观点，A正确；磷酸化和去磷酸化发生在特定氨基酸位点上，该位点的氨基酸一
旦缺失，将会影响细胞信号传递， 错误；由图可知，蛋白质在发生磷酸化传递细
胞信号的过程中有 的参与，C正确；蛋白质磷酸化和去磷酸化反应都是由酶催化
的，酶活性受温度的影响，D正确。
习题课
A 基础练 知识测评
建议时间：5 分钟
1.(2024·北师大附中月考)据图判断，下列有关 的叙述错误的是( )
D
A.甲 的过程所需的酶与酶1不同
B.乙中不含特殊化学键，是 的基本组
成单位之一
C.丙为腺苷，丁可用于某些脂质的合成
D. 为生命活动提供能量需经过图示整
个过程
【解析】甲的过程为合成的过程，此过程所需的酶是 合成酶，而
酶1为水解酶，A正确；乙由 断裂掉两个特殊的化学键后形成，是腺嘌呤核
糖核苷酸，为的基本组成单位之一，正确；丙由 脱去三个磷酸基团形成，
为腺苷，丁为磷酸基团，可用于磷脂（组成元素为C、、、、 ）的合成，C正
确；为生命活动提供能量需要经过图示的 甲的过程，即水解为 ,
不需要经过图示整个过程，D错误。
2.［人体健康 片缓解鼻塞］(2024·北京朝阳区期末)鼻塞常表现为鼻腔内黏膜肿
胀,黏液增加等症状。研究发现药物 片可有效缓解鼻塞。下列叙述错误的是
( )
A
A. 中的磷酸基团均有较高的转移势能
B. 中的腺苷由腺嘌呤和核糖组成
C. 片可能有助于修复变形的鼻黏膜细胞
D. 快速合成和分解以满足细胞能量需求
【解析】末端磷酸基团有一种离开 而与其他分子结合的趋势，即具有较高的
转移势能，与腺苷直接相连的磷酸基团不具有较高的转移势能，A错误； 中的腺
苷由腺嘌呤和核糖组成，正确；由题意可知，药物 片可有效缓解鼻塞
（常表现为鼻腔内黏膜肿胀等症状）,故 片可能有助于修复变形的鼻黏膜细胞，C
正确；细胞中的含量很少,细胞通过 快速合成和分解以满足细胞能量需求，D
正确。
3.(2024·四川成都名校联考)下列有关和 相互转化的叙述，错误的是( )
A
A.小肠上皮细胞水解 释放的能量可用于水解淀粉
B.细胞内 的水解速率与合成速率差别不大
C.所有活细胞都存在和 相互转化的供能机制
D.细胞中和 的相互转化体现了生物界的统一性
【解析】结合教材内容逐项解疑惑
教材链接 选项判断
P88：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（淀粉水解发生在消化道中，不需要 供能） A错误
P87：ATP与 的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态 平衡之中的 B正确
P87：ATP与 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 C、D正确
B 综合练 高考模拟
建议时间：10分钟
4.(2024·安徽合肥六校联考)图1为的结构简式，图2为与 相互转化的过程。
下列说法正确的是( )
D
A. 是直接能源物质，在细胞中含量多且相对稳定
B.图1中A代表腺苷, 处的化学键容易断裂
C.图2中的能量①可来自葡萄糖的氧化分解等吸能反
应
D.图2中的能量②可用于大脑思考等需要能量的生命
活动
【解析】是直接能源物质，细胞中含量较少，且其与 的相互转化时刻发生，
并不稳定，A错误；图1中A代表腺嘌呤，处的化学键为 中特殊的化学键，两个
相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等，使得这种化学键不稳定， 错误；图2中
的反应①表示的合成， 的合成与葡萄糖的氧化分解等放能反应相联系，C错误；
图2中的反应②表示 的水解，其释放的能量可用于大脑思考等需要能量的生命活
动，D正确。
5.［新图像结合数学模型分析 含量变化］(2024·山西晋中期末)在短跑比赛中，
运动员肌细胞中 的相对含量随时间变化的曲线如图所示。下列分析正确的是
( )
D
A.一个 分子中有三个特殊的化学键
B.段肌细胞内的 含量也在逐渐减少
C.细胞内的许多吸能反应常与 段的变化相联系
D. 供能的实质是末端磷酸基团挟能量与其他分子
结合
【解析】一个分子中有两个特殊的化学键，A错误；和 可以相互转化，
段相对含量降低，则细胞内的含量逐渐增加，错误；段是 的合成
过程，细胞内的许多吸能反应常与的水解有关，C错误； 在酶的作用下水解
时能产生磷酸基团，同时释放能量， 供能的实质是末端磷酸基团挟能量与其他
分子结合，从而使后者发生变化，D正确。
6.蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分
子开关。 其机理如图所示。下列有关叙述错
误的是( )
C
A.蛋白质磷酸化过程中，磷酸分子来自 中远离腺苷的磷酸基团
B.分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的
C.蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程中的相关物质和能量都可以重复利用
D.蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与 的水解相联系
【解析】水解产生和磷酸基团，蛋白质磷酸化过程中, 磷酸分子来自 末
端远离腺苷的磷酸基团，A正确；结构决定功能，分子开关可能是通过改变蛋白质
的空间结构来实现“开”和“关”的， 正确；蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程中
的相关物质可以重复利用，但能量不能重复利用，C错误；蛋白质磷酸化过程吸收
水解释放的能量，是一个吸能反应，与 的水解相联系，D正确。
7.［新情境泵］胃壁细胞膜上有泵，其可水解 ，并利
用这一过程释放的能量，将细胞外的泵入细胞内，同时将细胞内的 泵出，从而
维持胃液的酸性环境，下列有关说法错误的是( )
B
A. 泵是一种具有催化作用的载体蛋白
B.和通过 泵的跨膜运输方式分别为协助扩散和主动运输
C. 泵抑制剂奥美拉唑可用于治疗胃酸过多引起的胃溃疡
D. 泵运输离子的过程中空间结构发生改变
【解析】泵可催化水解，说明其具有催化作用， 泵还可利用能量，将细胞
外的泵入细胞内，同时将细胞内的泵出，说明其是一种载体蛋白，A正确；
和通过泵的跨膜运输均需要载体蛋白和能量，都属于主动运输， 错误；奥美
拉唑为泵抑制剂,可抑制 泵出细胞，避免胃酸过多，故可用于治疗胃酸过多引
起的胃溃疡，C正确； 泵为载体蛋白，其运输离子的过程中空间结构发生改变，D
正确。
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