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(共83張PPT)
第2課時(shí)
細(xì)胞的能量“貨幣”ATP
課標(biāo)要求
解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。
考點(diǎn)一　ATP的結(jié)構(gòu)
考點(diǎn)二　ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用
內(nèi)容索引
課時(shí)精練
重溫高考 真題演練
考點(diǎn)一
ATP的結(jié)構(gòu)
歸納 夯實(shí)必備知識(shí)
C、H、O、N、P
A－P～P～P
腺苷
磷酸基團(tuán)
腺嘌呤
腺苷
腺嘌
呤核糖核苷酸
ADP
ATP
特殊
的化學(xué)鍵
1.寫(xiě)出圖中標(biāo)出的“A”的含義：
① ；② ；③ ；④ 。
拓展 提升科學(xué)思維
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤脫氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
2.向剛剛失去收縮功能的離體肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收縮；向同一條肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就能發(fā)生收縮。請(qǐng)你解釋這種現(xiàn)象的原因？
提示　生物體的能源物質(zhì)有糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。糖類是主要的能源物質(zhì)，然而各種能源物質(zhì)釋放的能量在用于生命活動(dòng)之前都要轉(zhuǎn)移到ATP中，由ATP直接供應(yīng)生命活動(dòng)的需要。由此說(shuō)明葡萄糖雖然是能源物質(zhì)，但是不能被肌肉直接利用。
1.將標(biāo)記的32P注入活細(xì)胞內(nèi)，隨后迅速分離細(xì)胞內(nèi)的ATP，測(cè)定其放射性，下圖代表ATP的結(jié)構(gòu)。下列敘述錯(cuò)誤的是
A.①代表ATP中的“A”，ATP脫去④⑤成為腺嘌呤核糖核苷酸
B.④和⑤之間化學(xué)鍵的形成過(guò)程總是與放能反應(yīng)相關(guān)聯(lián)
C.ATP中磷酸基團(tuán)⑤很快就會(huì)被
32P標(biāo)記，但是ATP的含量基本
不變
D.細(xì)胞癌變后ATP末端磷酸基團(tuán)
被取代的速率加快
√
突破 強(qiáng)化關(guān)鍵能力
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結(jié)合而成的，A錯(cuò)誤；
ATP中遠(yuǎn)離腺苷的化學(xué)鍵容易斷
裂和生成，但是ATP的含量基本
不變，故磷酸基團(tuán)⑤很快就會(huì)被
32P標(biāo)記，C正確；
細(xì)胞癌變后細(xì)胞代謝增強(qiáng)，ATP和ADP的轉(zhuǎn)化加快，D正確。
2.(不定項(xiàng))(2023·江蘇高郵高三模擬)下列與ATP和酶有關(guān)的敘述，正確的是
A.酶與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與絕大多數(shù)酶的組成元素相同
D.能合成酶的細(xì)胞一定能產(chǎn)生ATP
√
√
ATP的合成不需要模板，A錯(cuò)誤；
ATP是直接能源物質(zhì)，用于各項(xiàng)生命活動(dòng)，包括酶的合成，B正確；
ATP的元素組成是C、H、O、N、P，而絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，元素組成是C、H、O、N等，C錯(cuò)誤；
能合成酶的細(xì)胞都能合成ATP，能合成ATP的細(xì)胞不一定能合成酶，D正確。
考點(diǎn)二
ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用
歸納 夯實(shí)必備知識(shí)
1.ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化
(1)ATP的水解：需要水解酶的參與。
(2)ATP的合成：需要ATP合成酶的參與。
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體
有機(jī)物中的化學(xué)能
(1)源于必修1 P87“圖5－4”：人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，每分鐘約有0.5 kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，釋放能量，以供運(yùn)動(dòng)之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒(méi)有太大變化，請(qǐng)分析原因：___
______________________________________________________。
(2)源于必修1 P89“拓展應(yīng)用”：在植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說(shuō)明：___________
___________________________________________。
與ADP時(shí)刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中
ATP
生物界具有
統(tǒng)一性，也說(shuō)明種類繁多的生物有著共同的起源
2.ATP的利用
(1)ATP的主要功能
①ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種 ，是細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的__________。
②ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”：吸能反應(yīng)一般與ATP 的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量。放能反應(yīng)一般與ATP的 相聯(lián)系。能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。
高能磷酸化合物
直接來(lái)源
水解
合成
參與Ca2＋主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化____
_________。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2＋與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，其酶活性就被激活了
在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的_______
_______脫離下來(lái)與載體蛋白結(jié)合，這一過(guò)程伴隨著 ，這就是_________________
(2)ATP供能機(jī)制
①ATP為主動(dòng)運(yùn)輸提供能量的過(guò)程
ATP
水解的酶
末端磷
酸基團(tuán)
能量的轉(zhuǎn)移
載體蛋白的磷酸化
載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其 發(fā)生變化，使Ca2＋的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2＋釋放到膜外
空間結(jié)構(gòu)
②ATP供能機(jī)制
ATP水解釋放的 使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，_________發(fā)生變化， 也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。
磷酸基團(tuán)
空間結(jié)構(gòu)
活性
氰化鉀是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3到6分鐘就會(huì)死亡。一個(gè)正常人體內(nèi)ATP和ADP總量很少，基本保持一定，約2～6 mg，但一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48 kg。
(1)以上資料說(shuō)明了ATP有什么特點(diǎn)？
拓展 提升科學(xué)思維
提示　ATP的特點(diǎn)是在生物體內(nèi)含量少，轉(zhuǎn)化快，且對(duì)體內(nèi)穩(wěn)定的供能有重要意義。
(2)氰化鉀主要作用于什么細(xì)胞器？
提示　線粒體。
(3)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不是可逆反應(yīng)？請(qǐng)分析原因。
提示　不是。從物質(zhì)方面來(lái)看是可逆的，從酶、進(jìn)行的場(chǎng)所、能量的來(lái)源等方面來(lái)看是不可逆的。
3.如圖是生物界中能量“貨幣”
ATP的循環(huán)示意圖。下列相關(guān)
敘述正確的是
A.圖中的M指的是腺苷，N指
的是核糖
B.暗反應(yīng)中ATP用于固定CO2和還原C3
C.ATP的“充電”需要酶的催化，而“放能”不需要
D.食物為ATP“充電”指的是有機(jī)物經(jīng)過(guò)氧化分解，釋放能量并生成ATP
√
突破 強(qiáng)化關(guān)鍵能力
根據(jù)題圖分析可知，M指的是腺嘌呤、N為核糖，A錯(cuò)誤；
如果ATP來(lái)自光反應(yīng)，則這部分ATP只能用于暗反應(yīng)中還原C3，固定CO2不需要消耗能量，B錯(cuò)誤；
ATP的合成和分解均需要酶的
催化，C錯(cuò)誤；
食物中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成
ATP中活躍的化學(xué)能，需通
過(guò)呼吸作用來(lái)完成，D正確。
4.根據(jù)所消耗能量的來(lái)源不同，主動(dòng)運(yùn)輸分為三種類型，如圖a、b、c所示，■、▲、○代表跨膜的離子或小分子。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.圖中屬于膜外側(cè)的是P側(cè)
B.a類型主動(dòng)運(yùn)輸可能不
消耗能量
C.b類型所需ATP可以產(chǎn)
生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線
粒體
D.藍(lán)細(xì)菌有可能存在c類
型的主動(dòng)運(yùn)輸
√
由于圖中P側(cè)有糖蛋白，所以屬于膜外側(cè)的是P側(cè)，A正確；
X物質(zhì)運(yùn)輸是順濃度梯度，屬于協(xié)助擴(kuò)散，Y物質(zhì)是由低濃度向高濃度一側(cè)運(yùn)輸，應(yīng)屬于主動(dòng)運(yùn)輸，Y與X通過(guò)同一個(gè)載體運(yùn)輸，可知Y轉(zhuǎn)運(yùn)所需的能量來(lái)源于X通過(guò)
載體蛋白順濃度梯度運(yùn)輸產(chǎn)生
的勢(shì)能，B錯(cuò)誤；
b方式是消耗ATP的主動(dòng)運(yùn)輸，
消耗的ATP來(lái)自呼吸作用，而
呼吸作用發(fā)生的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，C正確；
藍(lán)細(xì)菌含有葉綠素和藻藍(lán)素，可以進(jìn)行光合作用，有可能存在c類型的主動(dòng)運(yùn)輸，D正確。
總結(jié)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過(guò)程
歸納總結(jié)
轉(zhuǎn)化場(chǎng)所 常見(jiàn)的生理過(guò)程
細(xì)胞膜 消耗ATP：主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐
細(xì)胞質(zhì) 基質(zhì) 產(chǎn)生ATP：細(xì)胞呼吸第一階段；
消耗ATP：一些需能反應(yīng)
葉綠體 產(chǎn)生ATP：光反應(yīng)；消耗ATP：暗反應(yīng)，自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成等
線粒體 產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段；
消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等
核糖體 消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成
細(xì)胞核 消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等
三
重溫高考 真題演練
1.(2022·浙江1月選考，3)下列關(guān)于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是
A.由1個(gè)脫氧核糖、1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成
B.分子中與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵稱為高能磷酸鍵
C.在水解酶的作用下不斷地合成和水解
D.是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶
1
2
3
4
√
5
1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團(tuán)組成，A錯(cuò)誤；
ATP分子的結(jié)構(gòu)式可以簡(jiǎn)寫(xiě)成A—P～P～P，磷酸基團(tuán)與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，B錯(cuò)誤；
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錯(cuò)誤；
吸能反應(yīng)一般與ATP的分解相聯(lián)系，放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，故吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間的紐帶就是ATP，D正確。
1
2
3
4
5
2.(2021·北京，1)ATP是細(xì)胞的能量“通貨”，關(guān)于ATP的敘述錯(cuò)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(nèi)合成需要酶的催化
D.可直接為細(xì)胞提供能量
√
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團(tuán)，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；
在無(wú)氧條件下，無(wú)氧呼吸過(guò)程中也能合成ATP，B錯(cuò)誤；
ATP合成過(guò)程中需要ATP合成酶的催化，C正確；
ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，可直接為細(xì)胞提供能量，D正確。
3.(2021·湖南，5)某些蛋白質(zhì)在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點(diǎn)發(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細(xì)胞信號(hào)傳遞，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是
A.這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過(guò)程體現(xiàn)
了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)
B.這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點(diǎn)的氨基酸缺
失，不影響細(xì)胞信號(hào)傳遞
C.作為能量“通貨”的ATP能參與細(xì)胞信號(hào)傳遞
D.蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)受溫度的影響
1
2
3
4
√
5
通過(guò)蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞信號(hào)的傳遞，體現(xiàn)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與
功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，A正確；
如果這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點(diǎn)的氨
基酸缺失，將會(huì)使該位點(diǎn)無(wú)法磷酸化，
進(jìn)而影響細(xì)胞信號(hào)的傳遞，B錯(cuò)誤；
1
2
3
4
5
根據(jù)題干信息：進(jìn)行細(xì)胞信息傳遞的蛋白質(zhì)需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團(tuán)和能量，從而參與細(xì)胞信號(hào)傳遞，C正確；
溫度會(huì)影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)，D正確。
1
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3
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5
4.(2019·天津，2)下列過(guò)程需ATP水解提供能量的是
A.唾液淀粉酶水解淀粉
B.生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸
C.光反應(yīng)階段中水在光下分解
D.乳酸菌無(wú)氧呼吸的第二階段
√
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2
3
4
5
唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中進(jìn)行的，不需要消耗ATP水解釋放的能量，A項(xiàng)不符合題意；
生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸是細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸，需要消耗ATP水解釋放的能量，B項(xiàng)符合題意；
光反應(yīng)階段中水在光下分解產(chǎn)生NADPH和氧氣，不需要消耗ATP水解釋放的能量，C項(xiàng)不符合題意；
乳酸菌無(wú)氧呼吸的第二階段是丙酮酸在酶的催化作用下轉(zhuǎn)化成乳酸，此過(guò)程既不產(chǎn)生ATP，也不消耗ATP，D項(xiàng)不符合題意。
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2
3
4
5
反應(yīng)部位 (1)___________ 葉綠體的類囊體膜 線粒體
反應(yīng)物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反應(yīng)名稱 (2)_________ 光合作用的光反應(yīng) 有氧呼吸的部分過(guò)程
合成ATP的能量來(lái)源 化學(xué)能 (3)_____ 化學(xué)能
終產(chǎn)物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)_____________ (5)__________
5.(2020·全國(guó)Ⅲ，29)參照表中內(nèi)容，圍繞真核細(xì)胞中ATP的合成來(lái)完成下表。
1
2
3
4
5
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
無(wú)氧呼吸
光能
O2、NADPH
H2O、CO2
(1)(2)由反應(yīng)物是葡萄糖，終產(chǎn)物除ATP外，還有乙醇和CO2，可知該過(guò)程是無(wú)氧呼吸，發(fā)生的場(chǎng)所(反應(yīng)部位)是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。
(3)(4)由場(chǎng)所是葉綠體的類囊體薄膜和反應(yīng)名稱為光合作用的光反應(yīng)，可知該過(guò)程合成ATP的能量來(lái)源是光能，終產(chǎn)物除ATP外，還有O2和NADPH。
(5)由反應(yīng)部位是線粒體，反應(yīng)物是丙酮酸等，反應(yīng)名稱為有氧呼吸的部分過(guò)程，可知該過(guò)程是有氧呼吸的第二和第三階段，終產(chǎn)物除ATP外，還有CO2、H2O。
1
2
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5
1.判斷關(guān)于ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)的敘述
(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)可為人體細(xì)胞RNA的自我復(fù)制提供原料(　　)
(3)ATP是細(xì)胞內(nèi)唯一的直接供能物質(zhì)(　　)
(4)一分子AMP中只有一個(gè)特殊的化學(xué)鍵(　　)
五分鐘　查落實(shí)
√
×
×
×
2.判斷關(guān)于ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化的敘述
(1)酶的水解需要ATP供能， ATP 的水解需要酶的催化(　　)
(2)ATP水解酶合成和發(fā)揮作用時(shí)都伴隨ADP的生成(　　)
(3)人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌細(xì)胞合成的ATP遠(yuǎn)多于水解的ATP(　　)
√
×
×
3.判斷關(guān)于ATP的利用的敘述
(1)分泌蛋白排到細(xì)胞外和神經(jīng)細(xì)胞吸收K＋的過(guò)程均可由ATP直接供能
(　　)
(2)細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)就是指ATP水解釋放能量(　　)
(3)ATP分子能在細(xì)胞膜上某些蛋白質(zhì)的催化下水解(　　)
√
×
√
4.填空默寫(xiě)
(1)(必修1 P86) ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種 。
(2)(必修1 P87)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是 并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中的。
(3)(必修1 P89)許多吸能反應(yīng)與 的反應(yīng)相聯(lián)系；許多放能反應(yīng)與___________相聯(lián)系。
高能磷酸化合物
時(shí)刻不停地發(fā)生
ATP水解
ATP的合成
四
課時(shí)精練
一、選擇題：每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)符合題目要求。
1.ATP是細(xì)胞的能量“貨幣”，以下敘述不正確的是
A.細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接供能
B.細(xì)胞代謝可在溫和條件下快速發(fā)生是因?yàn)锳TP和ADP之間的快速轉(zhuǎn)化
C.ATP水解屬于放能反應(yīng)，釋放的能量可用于吸能反應(yīng)，如光合作用暗
反應(yīng)中C3的還原
D.螢火蟲(chóng)尾部發(fā)光過(guò)程中除了熒光素、ATP，還離不開(kāi)熒光素酶的參與
√
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ATP是直接能源物質(zhì)，細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的，A正確；
細(xì)胞代謝可在溫和條件下快速發(fā)生是因?yàn)槊傅拇呋饔茫珺錯(cuò)誤；
ATP水解會(huì)釋放能量，用于吸能反應(yīng)等生理活動(dòng)，如光合作用暗反應(yīng)中C3的還原，C正確；
螢火蟲(chóng)發(fā)光細(xì)胞中的熒光素在熒光素酶的催化下并接受ATP供能后，才可以轉(zhuǎn)化，即可發(fā)出熒光，D正確。
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2.下列有關(guān)ATP的敘述錯(cuò)誤的是
A.ATP由腺嘌呤、核糖和3個(gè)磷酸基團(tuán)連接而成，ATP中的A與DNA中堿
基A含義不同
B.運(yùn)動(dòng)員在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)ATP快速水解，其釋放的能量可以轉(zhuǎn)換成肌肉收
縮的機(jī)械能
C.劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)人體骨骼肌細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸，乳酸中仍含有
大量的ATP未被釋放出來(lái)
D.人體內(nèi)成熟的紅細(xì)胞中沒(méi)有線粒體，仍能產(chǎn)生ATP
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√
劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)人體骨骼肌細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸，乳酸中仍含有大量能量未被釋放出來(lái)，并不是乳酸中含有大量的ATP未被釋放出來(lái)，C錯(cuò)誤。
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3.cAMP是由ATP脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后環(huán)化而成，是細(xì)胞內(nèi)的一種信號(hào)分子，其結(jié)構(gòu)組成如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A.cAMP的元素組成與磷脂分子不相同
B.cAMP存在于突觸間隙中
C.a所示物質(zhì)名稱為腺苷
D.b所指化學(xué)鍵是脫水形成的
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√
cAMP的元素組成與磷脂分子相同，都是C、H、O、N、P，A錯(cuò)誤；
cAMP是細(xì)胞內(nèi)的一種信號(hào)分子，突觸間隙在
細(xì)胞外，所以它不會(huì)存在于突觸間隙，B錯(cuò)誤；
a所示物質(zhì)名稱為腺嘌呤，C錯(cuò)誤；
b所指化學(xué)鍵是磷酸和核糖之間脫水形成的，
D正確。
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4.ATP合成酶參與生物體的氧化磷酸化和光合磷酸化，作用機(jī)理是在跨膜質(zhì)子(H＋)電化學(xué)梯度驅(qū)動(dòng)下合成ATP，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.該酶廣泛分布于線粒體、葉綠體的內(nèi)外膜和原核細(xì)胞的質(zhì)膜上
B.ATP 合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于與膜結(jié)合部位的穩(wěn)定
C.H＋跨膜驅(qū)動(dòng)ATP合成的運(yùn)輸方式是協(xié)助擴(kuò)散，需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助
D.ATP的合成在細(xì)胞中時(shí)刻進(jìn)行并與ATP 的水解處于動(dòng)態(tài)平衡
√
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ATP合成酶的作用機(jī)理是參與生物體的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜質(zhì)子(H＋)動(dòng)力勢(shì)能的推動(dòng)下合成ATP，線粒體的外膜和葉綠體的內(nèi)外膜上不會(huì)合成ATP，因此線粒體的外膜和葉綠體的內(nèi)外膜上都沒(méi)有該酶，A錯(cuò)誤。
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5.(2023·河北張家口高三檢測(cè))細(xì)胞代謝過(guò)程離不開(kāi)酶的催化和ATP的供能。下列關(guān)于酶和ATP的敘述，正確的是
A.酶的合成需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化
B.酶促反應(yīng)速率加快的過(guò)程中，酶的活性也一定在升高
C.饑餓狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)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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酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，其合成過(guò)程需要消耗ATP，ATP的合成也需要酶的催化，A正確；
酶促反應(yīng)速率加快的過(guò)程，酶的活性不一定升高，如酶促反應(yīng)速率也會(huì)隨著底物濃度或酶濃度的升高而升高，而該過(guò)程酶的活性不變，B錯(cuò)誤；
無(wú)論什么狀態(tài)下，只要機(jī)體正常，活細(xì)胞內(nèi)ATP的水解與合成處于動(dòng)態(tài)平衡中，C錯(cuò)誤；
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ATP中含有腺嘌呤，而酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，蛋白質(zhì)中不含有腺嘌呤，RNA中含有腺嘌呤，D錯(cuò)誤。
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6.(2023·遼寧沈陽(yáng)高三模擬)下列關(guān)于水稻細(xì)胞內(nèi)ATP的敘述，正確的是
A.只能由細(xì)胞呼吸產(chǎn)生
B.細(xì)胞內(nèi)主要的能源物質(zhì)
C.可為通道蛋白的運(yùn)輸提供能量
D.釋放的磷酸基團(tuán)能與某些蛋白質(zhì)結(jié)合
√
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ATP可以來(lái)自細(xì)胞呼吸或光合作用，A錯(cuò)誤；
ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)，B錯(cuò)誤；
通過(guò)通道蛋白的運(yùn)輸為協(xié)助擴(kuò)散，不耗能，C錯(cuò)誤；
ATP末端的磷酸基團(tuán)可以轉(zhuǎn)移到某些蛋白質(zhì)如載體蛋白，并與之結(jié)合，D正確。
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7.(2023·江蘇鹽城高三階段練習(xí))ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會(huì)改變形狀做功，從而推動(dòng)細(xì)胞內(nèi)系列反應(yīng)的進(jìn)行(機(jī)理如下圖所示)。下列敘述錯(cuò)誤的是
A.磷酸化的蛋白質(zhì)做功，失去的
能量主要用于再生ATP
B.ATP推動(dòng)蛋白質(zhì)做功的過(guò)程，
存在放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)過(guò)程
C.ATP水解過(guò)程中，末端磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能
D.主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，載體蛋白中的能量先增加后減少
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√
ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會(huì)改變形狀，失去的能量并不能用于再生成ATP，A錯(cuò)誤；
ATP推動(dòng)細(xì)胞做功過(guò)程中，ATP
的水解是放能反應(yīng)，蛋白質(zhì)磷
酸化過(guò)程是吸能反應(yīng)，因此該
過(guò)程存在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)，
B正確；
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主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，ATP可將載體蛋白磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會(huì)改變形狀，這是吸能反應(yīng)，然后做
功，失去能量，載體蛋白恢復(fù)
原狀，這是放能反應(yīng)，因此主
動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，載體蛋白中的
能量先增加后減少，D正確。
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8.(2023·江蘇淮安高三檢測(cè))研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)胞，1～2 min后迅速分離得到細(xì)胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是
A.該實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP
B.32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒(méi)有放射性
C.32P在ATP的3個(gè)磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等
D.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快，且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)
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√
該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP，A錯(cuò)誤；
根據(jù)題干信息“結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致”，說(shuō)明32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒(méi)有放射性，B正確，C錯(cuò)誤；
ADP轉(zhuǎn)化為ATP不發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，D錯(cuò)誤。
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二、選擇題：每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有一個(gè)或多個(gè)符合題目要求。
9.磷酸肌酸是在肌肉或其他興奮性組織(如腦和神經(jīng))中的一種高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暫時(shí)貯存形式，ATP和磷酸肌酸在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
磷酸肌酸(C～P)＋ADP ATP＋肌酸(C)
A.磷酸肌酸(C～P)在形成肌酸的過(guò)程中特殊化學(xué)鍵斷裂
B.磷酸肌酸是肌肉中能量?jī)?chǔ)存的一種形式，是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)
C.劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，在磷酸肌酸的作用下肌肉細(xì)胞ATP的含量保持相對(duì)穩(wěn)定
D.磷酸肌酸釋放的能量可以用于各項(xiàng)生命活動(dòng)
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√
一般而言，細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)是ATP，磷酸肌酸中的能量也需要先轉(zhuǎn)移到ATP中才能直接供應(yīng)于生命活動(dòng)，B、D錯(cuò)誤。
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10.(2023·湖南張家界高三月考)下列有關(guān)ATP的敘述正確的是
A.淀粉水解成葡萄糖時(shí)伴隨有ATP的生成
B.細(xì)胞中需要能量的活動(dòng)都是由ATP直接供能
C.ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)
D.人成熟的紅細(xì)胞既不能合成酶，也不能產(chǎn)生ATP
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√
ATP的產(chǎn)生途徑包括光合作用和呼吸作用，因此淀粉水解成葡萄糖時(shí)沒(méi)有ATP的生成，A錯(cuò)誤；
ATP是直接能源物質(zhì)，細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都由ATP供能，但也有少數(shù)由GTP、UTP等供能，B錯(cuò)誤；
人成熟紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核和細(xì)胞器，因此不能合成酶，但能通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生ATP，D錯(cuò)誤。
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11.(2023·江蘇新海高級(jí)中學(xué)高三檢測(cè))睡眠是動(dòng)物界普遍存在的現(xiàn)象。腺苷是一種重要的促眠物質(zhì)。圖1為腺苷合成及轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖，ATP運(yùn)到胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究發(fā)現(xiàn)，腺苷與覺(jué)醒神經(jīng)元細(xì)胞膜上的A1受體結(jié)合，可促進(jìn)K＋通道開(kāi)放，腺苷還可以通過(guò)A2受體激活睡眠相關(guān)神經(jīng)元來(lái)促進(jìn)睡眠。圖2為測(cè)定基底前腦(BF)胞外腺苷水平的變化的一種腺苷傳感器。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
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A.利用AK活性抑制劑或利用A2激動(dòng)劑可改善失眠癥患者睡眠
B.由圖1可知，儲(chǔ)存在囊泡中的ATP通過(guò)自由擴(kuò)散的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外
C.由圖2可知，可通過(guò)檢測(cè)熒光強(qiáng)度來(lái)指示BF胞外腺苷濃度
D.ATP轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脫去2個(gè)磷酸產(chǎn)生腺苷
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通過(guò)圖1可知，利用AK活性抑制劑可抑制腺苷轉(zhuǎn)化為AMP，有利于睡眠；腺苷還可以通過(guò)A2受體激活睡眠相關(guān)神經(jīng)元來(lái)促進(jìn)睡眠，故使用A2激動(dòng)劑也可改善失眠癥患者睡眠，A正確；
由圖1可知，儲(chǔ)存在囊泡中的ATP通過(guò)胞吐的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外，B錯(cuò)誤；
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由圖2可知，可通過(guò)檢測(cè)熒光強(qiáng)度來(lái)指示BF胞外腺苷濃度，C正確；
ATP轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脫去3個(gè)磷酸產(chǎn)生腺苷，D錯(cuò)誤。
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三、非選擇題
12.科學(xué)家分別將細(xì)菌紫膜質(zhì)(蛋白質(zhì))和ATP合成酶重組到脂雙層(一種由磷脂雙分子層組成的人工膜)上，在光照條件下，觀察到如圖所示的結(jié)果。另外科學(xué)研究表明每個(gè)細(xì)菌內(nèi)的ATP含量基本相同，可利用下圖所示反應(yīng)原理來(lái)檢測(cè)樣品中細(xì)菌數(shù)量。放線菌(原核生物)產(chǎn)生的寡霉素能夠改變線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶的結(jié)構(gòu)，從而阻斷ATP的合成。
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根據(jù)以上內(nèi)容，回答下列問(wèn)題：
(1)從ATP合成酶的功能來(lái)看，說(shuō)明某些膜蛋白具有___________的功能。
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催化和運(yùn)輸
從ATP合成酶的功能來(lái)看，一方面它作為酶催化ATP的形成，另一方面它以一個(gè)載體的身份來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)H＋，說(shuō)明某些膜蛋白具有催化和運(yùn)輸?shù)墓δ堋?br/>1
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(2)H＋進(jìn)入脂質(zhì)體內(nèi)部的運(yùn)輸方式具有______________________________特點(diǎn)。圖丙在停止光照后短時(shí)間內(nèi)，脂質(zhì)體產(chǎn)生ATP的能量來(lái)源是_____
_____。
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勢(shì)能
逆濃度運(yùn)輸、需要載體、消耗能量
H＋
據(jù)圖甲分析，H＋跨膜運(yùn)輸需要細(xì)菌紫膜質(zhì)(一種膜蛋白)的協(xié)助，且從低濃度向高濃度運(yùn)輸，為主動(dòng)運(yùn)輸方式，具有逆濃度運(yùn)輸、需要載體、消耗能量的特點(diǎn)。ATP合成酶能將H＋勢(shì)能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能，故圖丙在停止光照后短時(shí)間內(nèi)脂質(zhì)體產(chǎn)生ATP。
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(3)利用圖示反應(yīng)原理來(lái)檢測(cè)樣品中細(xì)菌數(shù)量時(shí)，熒光強(qiáng)度與樣品中細(xì)菌數(shù)量呈正相關(guān)，原因是___________________________________________
____________________________________________________________________________________________________。
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13
每個(gè)細(xì)菌內(nèi)的ATP含量基本相同，ATP水解釋放的能量部分轉(zhuǎn)化成光能，熒光越強(qiáng)說(shuō)明ATP含量越高，從而說(shuō)明細(xì)菌數(shù)量越高，故熒光強(qiáng)度與細(xì)菌數(shù)量呈正相關(guān)
(4)寡霉素不能用來(lái)抑制細(xì)菌細(xì)胞的繁殖，原因是____________________
_______________________________________________________________
_______________________________________。
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13
體內(nèi)膜上ATP合成酶的結(jié)構(gòu)，從而阻斷ATP的合成，而細(xì)菌沒(méi)有線粒體結(jié)構(gòu)，所以寡霉素對(duì)細(xì)菌的生理過(guò)程不起作用
寡霉素能夠改變線粒
(1)ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是_______________，
神經(jīng)細(xì)胞中的ATP主要來(lái)自________(細(xì)
胞結(jié)構(gòu))。研究發(fā)現(xiàn)，正常成年人安靜狀
態(tài)下24 h有40 kg ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細(xì)胞內(nèi)ADP、ATP的濃度僅為2～
10 mmol/L，為滿足能量需要，人體解決這一矛盾的合理途徑是________
_________________。
A—P～P～P
線粒體
ADP迅速相互轉(zhuǎn)化
ATP與
13.研究證實(shí)ATP既是能量“貨幣”，也可作為神經(jīng)細(xì)胞間信息傳遞中的一種信號(hào)分子，其作為信號(hào)分子的作用機(jī)理如圖所示。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：
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13
ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A—P～P～P。動(dòng)物細(xì)胞中，線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，所以神經(jīng)細(xì)胞中的ATP主要來(lái)自線粒體。ATP是直接能源物質(zhì)，在體內(nèi)含量很少，可通過(guò)ATP與ADP迅速相互轉(zhuǎn)化而形成。
1
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13
(2)由圖可知，ATP在傳遞信號(hào)過(guò)程中，在細(xì)胞間隙中的有關(guān)酶的作用下，磷酸基團(tuán)逐個(gè)脫離下來(lái)，最后剩下的是______。
腺苷
1
2
3
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13
ATP脫去一個(gè)磷酸基團(tuán)為ADP，脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)為AMP，如果磷酸基團(tuán)完全脫落，剩下的則是腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。
1
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13
(3)一些神經(jīng)細(xì)胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，二者均能引起受體細(xì)胞的膜電位變化。據(jù)圖分析，如果要研究ATP是否能在神經(jīng)元之間起傳遞信號(hào)的作用，則圖中的________________屬于無(wú)關(guān)變量，應(yīng)予以排除。
典型神經(jīng)遞質(zhì)
1
2
3
4
5
6
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10
11
12
13
若要研究ATP是否能在神經(jīng)元之間起傳遞信號(hào)的作用，可以設(shè)法把ATP與典型神經(jīng)遞質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)去研究其作用，即用化學(xué)物質(zhì)阻斷典型神經(jīng)遞質(zhì)，所以典型神經(jīng)遞質(zhì)是實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量。
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13第2課時(shí)　細(xì)胞的能量“貨幣”ATP
課標(biāo)要求　解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。
考點(diǎn)一　ATP的結(jié)構(gòu)
1．寫(xiě)出圖中標(biāo)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。
2．向剛剛失去收縮功能的離體肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收縮；向同一條肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就能發(fā)生收縮。請(qǐng)你解釋這種現(xiàn)象的原因？
提示　生物體的能源物質(zhì)有糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。糖類是主要的能源物質(zhì)，然而各種能源物質(zhì)釋放的能量在用于生命活動(dòng)之前都要轉(zhuǎn)移到ATP中，由ATP直接供應(yīng)生命活動(dòng)的需要。由此說(shuō)明葡萄糖雖然是能源物質(zhì)，但是不能被肌肉直接利用。
1．將標(biāo)記的32P注入活細(xì)胞內(nèi)，隨后迅速分離細(xì)胞內(nèi)的ATP，測(cè)定其放射性，下圖代表ATP的結(jié)構(gòu)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．①代表ATP中的“A”，ATP脫去④⑤成為腺嘌呤核糖核苷酸
B．④和⑤之間化學(xué)鍵的形成過(guò)程總是與放能反應(yīng)相關(guān)聯(lián)
C．ATP中磷酸基團(tuán)⑤很快就會(huì)被32P標(biāo)記，但是ATP的含量基本不變
D．細(xì)胞癌變后ATP末端磷酸基團(tuán)被取代的速率加快
答案　A
解析?、俅硐汆堰?，而ATP中的“A”代表腺苷，腺苷是由腺嘌呤和核糖結(jié)合而成的，A錯(cuò)誤；ATP中遠(yuǎn)離腺苷的化學(xué)鍵容易斷裂和生成，但是ATP的含量基本不變，故磷酸基團(tuán)⑤很快就會(huì)被32P標(biāo)記，C正確；細(xì)胞癌變后細(xì)胞代謝增強(qiáng)，ATP和ADP的轉(zhuǎn)化加快，D正確。
2．(不定項(xiàng))(2023·江蘇高郵高三模擬)下列與ATP和酶有關(guān)的敘述，正確的是(　　)
A．酶與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與絕大多數(shù)酶的組成元素相同
D．能合成酶的細(xì)胞一定能產(chǎn)生ATP
答案　BD
解析　ATP的合成不需要模板，A錯(cuò)誤；ATP是直接能源物質(zhì)，用于各項(xiàng)生命活動(dòng)，包括酶的合成，B正確；ATP的元素組成是C、H、O、N、P，而絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，元素組成是C、H、O、N等，C錯(cuò)誤；能合成酶的細(xì)胞都能合成ATP，能合成ATP的細(xì)胞不一定能合成酶，D正確。
考點(diǎn)二　ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用
1．ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化
(1)ATP的水解：需要水解酶的參與。
(2)ATP的合成：需要ATP合成酶的參與。
(1)源于必修1 P87“圖5－4”：人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，每分鐘約有0.5 kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，釋放能量，以供運(yùn)動(dòng)之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒(méi)有太大變化，請(qǐng)分析原因：ATP與ADP時(shí)刻不停地發(fā)生快速相互轉(zhuǎn)化，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。
(2)源于必修1 P89“拓展應(yīng)用”：在植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說(shuō)明：生物界具有統(tǒng)一性，也說(shuō)明種類繁多的生物有著共同的起源。
2．ATP的利用
(1)ATP的主要功能
①ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，是細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源。
②ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”：吸能反應(yīng)一般與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量。放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系。能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。
(2)ATP供能機(jī)制
①ATP為主動(dòng)運(yùn)輸提供能量的過(guò)程
參與Ca2＋主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2＋與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，其酶活性就被激活了
在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團(tuán)脫離下來(lái)與載體蛋白結(jié)合，這一過(guò)程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白的磷酸化
載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使Ca2＋的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2＋釋放到膜外
②ATP供能機(jī)制
ATP水解釋放的磷酸基團(tuán)使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。
氰化鉀是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3到6分鐘就會(huì)死亡。一個(gè)正常人體內(nèi)ATP和ADP總量很少，基本保持一定，約2～6 mg，但一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48 kg。
(1)以上資料說(shuō)明了ATP有什么特點(diǎn)？
提示　ATP的特點(diǎn)是在生物體內(nèi)含量少，轉(zhuǎn)化快，且對(duì)體內(nèi)穩(wěn)定的供能有重要意義。
(2)氰化鉀主要作用于什么細(xì)胞器？
提示　線粒體。
(3)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不是可逆反應(yīng)？請(qǐng)分析原因。
提示　不是。從物質(zhì)方面來(lái)看是可逆的，從酶、進(jìn)行的場(chǎng)所、能量的來(lái)源等方面來(lái)看是不可逆的。
3．如圖是生物界中能量“貨幣”ATP的循環(huán)示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．圖中的M指的是腺苷，N指的是核糖
B．暗反應(yīng)中ATP用于固定CO2和還原C3
C．ATP的“充電”需要酶的催化，而“放能”不需要
D．食物為ATP“充電”指的是有機(jī)物經(jīng)過(guò)氧化分解，釋放能量并生成ATP
答案　D
解析　根據(jù)題圖分析可知，M指的是腺嘌呤、N為核糖，A錯(cuò)誤；如果ATP來(lái)自光反應(yīng)，則這部分ATP只能用于暗反應(yīng)中還原C3，固定CO2不需要消耗能量，B錯(cuò)誤；ATP的合成和分解均需要酶的催化，C錯(cuò)誤；食物中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成ATP中活躍的化學(xué)能，需通過(guò)呼吸作用來(lái)完成，D正確。
4．根據(jù)所消耗能量的來(lái)源不同，主動(dòng)運(yùn)輸分為三種類型，如圖a、b、c所示，■、▲、○代表跨膜的離子或小分子。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．圖中屬于膜外側(cè)的是P側(cè)
B．a(chǎn)類型主動(dòng)運(yùn)輸可能不消耗能量
C．b類型所需ATP可以產(chǎn)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體
D．藍(lán)細(xì)菌有可能存在c類型的主動(dòng)運(yùn)輸
答案　B
解析　由于圖中P側(cè)有糖蛋白，所以屬于膜外側(cè)的是P側(cè)，A正確；X物質(zhì)運(yùn)輸是順濃度梯度，屬于協(xié)助擴(kuò)散，Y物質(zhì)是由低濃度向高濃度一側(cè)運(yùn)輸，應(yīng)屬于主動(dòng)運(yùn)輸，Y與X通過(guò)同一個(gè)載體運(yùn)輸，可知Y轉(zhuǎn)運(yùn)所需的能量來(lái)源于X通過(guò)載體蛋白順濃度梯度運(yùn)輸產(chǎn)生的勢(shì)能，B錯(cuò)誤；b方式是消耗ATP的主動(dòng)運(yùn)輸，消耗的ATP來(lái)自呼吸作用，而呼吸作用發(fā)生的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，C正確；藍(lán)細(xì)菌含有葉綠素和藻藍(lán)素，可以進(jìn)行光合作用，有可能存在c類型的主動(dòng)運(yùn)輸，D正確。
歸納總結(jié)　總結(jié)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過(guò)程
轉(zhuǎn)化場(chǎng)所 常見(jiàn)的生理過(guò)程
細(xì)胞膜 消耗ATP：主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 產(chǎn)生ATP：細(xì)胞呼吸第一階段； 消耗ATP：一些需能反應(yīng)
葉綠體 產(chǎn)生ATP：光反應(yīng)；消耗ATP：暗反應(yīng)，自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成等
線粒體 產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段； 消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等
核糖體 消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成
細(xì)胞核 消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等
1．(2022·浙江1月選考，3)下列關(guān)于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是(　　)
A．由1個(gè)脫氧核糖、1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成
B．分子中與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵稱為高能磷酸鍵
C．在水解酶的作用下不斷地合成和水解
D．是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶
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分子磷酸基團(tuán)組成，A錯(cuò)誤；ATP分子的結(jié)構(gòu)式可以簡(jiǎn)寫(xiě)成A—P～P～P，磷酸基團(tuán)與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，B錯(cuò)誤；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錯(cuò)誤；吸能反應(yīng)一般與ATP的分解相聯(lián)系，放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，故吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間的紐帶就是ATP，D正確。
2．(2021·北京，1)ATP是細(xì)胞的能量“通貨”，關(guān)于ATP的敘述錯(cuò)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(nèi)合成需要酶的催化
D．可直接為細(xì)胞提供能量
答案　B
解析　ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團(tuán)，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；在無(wú)氧條件下，無(wú)氧呼吸過(guò)程中也能合成ATP，B錯(cuò)誤；ATP合成過(guò)程中需要ATP合成酶的催化，C正確；ATP是生物體的直接能源物質(zhì)，可直接為細(xì)胞提供能量，D正確。
3．(2021·湖南，5)某些蛋白質(zhì)在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點(diǎn)發(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細(xì)胞信號(hào)傳遞，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過(guò)程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)
B．這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點(diǎn)的氨基酸缺失，不影響細(xì)胞信號(hào)傳遞
C．作為能量“通貨”的ATP能參與細(xì)胞信號(hào)傳遞
D．蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)受溫度的影響
答案　B
解析　通過(guò)蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞信號(hào)的傳遞，體現(xiàn)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，A正確；如果這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點(diǎn)的氨基酸缺失，將會(huì)使該位點(diǎn)無(wú)法磷酸化，進(jìn)而影響細(xì)胞信號(hào)的傳遞，B錯(cuò)誤；根據(jù)題干信息：進(jìn)行細(xì)胞信息傳遞的蛋白質(zhì)需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團(tuán)和能量，從而參與細(xì)胞信號(hào)傳遞，C正確；溫度會(huì)影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)，D正確。
4．(2019·天津，2)下列過(guò)程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸
C．光反應(yīng)階段中水在光下分解
D．乳酸菌無(wú)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(jìn)行的，不需要消耗ATP水解釋放的能量，A項(xiàng)不符合題意；生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸是細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸，需要消耗ATP水解釋放的能量，B項(xiàng)符合題意；光反應(yīng)階段中水在光下分解產(chǎn)生NADPH和氧氣，不需要消耗ATP水解釋放的能量，C項(xiàng)不符合題意；乳酸菌無(wú)氧呼吸的第二階段是丙酮酸在酶的催化作用下轉(zhuǎn)化成乳酸，此過(guò)程既不產(chǎn)生ATP，也不消耗ATP，D項(xiàng)不符合題意。
5．(2020·全國(guó)Ⅲ，29)參照表中內(nèi)容，圍繞真核細(xì)胞中ATP的合成來(lái)完成下表。
反應(yīng)部位 (1)______ 葉綠體的類囊體膜 線粒體
反應(yīng)物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反應(yīng)名稱 (2)______ 光合作用的光反應(yīng) 有氧呼吸的部分過(guò)程
合成ATP的能量來(lái)源 化學(xué)能 (3)________ 化學(xué)能
終產(chǎn)物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)______ (5)______
答案　(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)　(2)無(wú)氧呼吸　(3)光能　(4)O2、NADPH　(5)H2O、CO2
解析　(1)(2)由反應(yīng)物是葡萄糖，終產(chǎn)物除ATP外，還有乙醇和CO2，可知該過(guò)程是無(wú)氧呼吸，發(fā)生的場(chǎng)所(反應(yīng)部位)是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(3)(4)由場(chǎng)所是葉綠體的類囊體薄膜和反應(yīng)名稱為光合作用的光反應(yīng)，可知該過(guò)程合成ATP的能量來(lái)源是光能，終產(chǎn)物除ATP外，還有O2和NADPH。(5)由反應(yīng)部位是線粒體，反應(yīng)物是丙酮酸等，反應(yīng)名稱為有氧呼吸的部分過(guò)程，可知該過(guò)程是有氧呼吸的第二和第三階段，終產(chǎn)物除ATP外，還有CO2、H2O。
1．判斷關(guān)于ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)的敘述
(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)可為人體細(xì)胞RNA的自我復(fù)制提供原料(　×　)
(3)ATP是細(xì)胞內(nèi)唯一的直接供能物質(zhì)(　×　)
(4)一分子AMP中只有一個(gè)特殊的化學(xué)鍵(　×　)
2．判斷關(guān)于ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化的敘述
(1)酶的水解需要ATP供能，ATP的水解需要酶的催化(　×　)
(2)ATP水解酶合成和發(fā)揮作用時(shí)都伴隨ADP的生成(　√　)
(3)人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌細(xì)胞合成的ATP遠(yuǎn)多于水解的ATP(　×　)
3．判斷關(guān)于ATP的利用的敘述
(1)分泌蛋白排到細(xì)胞外和神經(jīng)細(xì)胞吸收K＋的過(guò)程均可由ATP直接供能(　√　)
(2)細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)就是指ATP水解釋放能量(　×　)
(3)ATP分子能在細(xì)胞膜上某些蛋白質(zhì)的催化下水解(　√　)
4．填空默寫(xiě)
(1)(必修1 P86) ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。
(2)(必修1 P87)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中的。
(3)(必修1 P89)許多吸能反應(yīng)與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系；許多放能反應(yīng)與ATP的合成相聯(lián)系。
課時(shí)精練
一、選擇題：每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)符合題目要求。
1．ATP是細(xì)胞的能量“貨幣”，以下敘述不正確的是(　　)
A．細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接供能
B．細(xì)胞代謝可在溫和條件下快速發(fā)生是因?yàn)锳TP和ADP之間的快速轉(zhuǎn)化
C．ATP水解屬于放能反應(yīng)，釋放的能量可用于吸能反應(yīng)，如光合作用暗反應(yīng)中C3的還原
D．螢火蟲(chóng)尾部發(fā)光過(guò)程中除了熒光素、ATP，還離不開(kāi)熒光素酶的參與
答案　B
解析　ATP是直接能源物質(zhì)，細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的，A正確；細(xì)胞代謝可在溫和條件下快速發(fā)生是因?yàn)槊傅拇呋饔茫珺錯(cuò)誤；ATP水解會(huì)釋放能量，用于吸能反應(yīng)等生理活動(dòng)，如光合作用暗反應(yīng)中C3的還原，C正確；螢火蟲(chóng)發(fā)光細(xì)胞中的熒光素在熒光素酶的催化下并接受ATP供能后，才可以轉(zhuǎn)化，即可發(fā)出熒光，D正確。
2．下列有關(guān)ATP的敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．ATP由腺嘌呤、核糖和3個(gè)磷酸基團(tuán)連接而成，ATP中的A與DNA中堿基A含義不同
B．運(yùn)動(dòng)員在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)ATP快速水解，其釋放的能量可以轉(zhuǎn)換成肌肉收縮的機(jī)械能
C．劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)人體骨骼肌細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸，乳酸中仍含有大量的ATP未被釋放出來(lái)
D．人體內(nèi)成熟的紅細(xì)胞中沒(méi)有線粒體，仍能產(chǎn)生ATP
答案　C
解析　劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)人體骨骼肌細(xì)胞可通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸，乳酸中仍含有大量能量未被釋放出來(lái)，并不是乳酸中含有大量的ATP未被釋放出來(lái)，C錯(cuò)誤。
3．cAMP是由ATP脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后環(huán)化而成，是細(xì)胞內(nèi)的一種信號(hào)分子，其結(jié)構(gòu)組成如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．cAMP的元素組成與磷脂分子不相同
B．cAMP存在于突觸間隙中
C．a(chǎn)所示物質(zhì)名稱為腺苷
D．b所指化學(xué)鍵是脫水形成的
答案　D
解析　cAMP的元素組成與磷脂分子相同，都是C、H、O、N、P，A錯(cuò)誤；cAMP是細(xì)胞內(nèi)的一種信號(hào)分子，突觸間隙在細(xì)胞外，所以它不會(huì)存在于突觸間隙，B錯(cuò)誤；a所示物質(zhì)名稱為腺嘌呤，C錯(cuò)誤；b所指化學(xué)鍵是磷酸和核糖之間脫水形成的，D正確。
4．ATP合成酶參與生物體的氧化磷酸化和光合磷酸化，作用機(jī)理是在跨膜質(zhì)子(H＋)電化學(xué)梯度驅(qū)動(dòng)下合成ATP，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．該酶廣泛分布于線粒體、葉綠體的內(nèi)外膜和原核細(xì)胞的質(zhì)膜上
B．ATP 合成酶跨膜部位呈疏水性，有利于與膜結(jié)合部位的穩(wěn)定
C．H＋跨膜驅(qū)動(dòng)ATP合成的運(yùn)輸方式是協(xié)助擴(kuò)散，需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助
D．ATP的合成在細(xì)胞中時(shí)刻進(jìn)行并與ATP 的水解處于動(dòng)態(tài)平衡
答案　A
解析　ATP合成酶的作用機(jī)理是參與生物體的氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜質(zhì)子(H＋)動(dòng)力勢(shì)能的推動(dòng)下合成ATP，線粒體的外膜和葉綠體的內(nèi)外膜上不會(huì)合成ATP，因此線粒體的外膜和葉綠體的內(nèi)外膜上都沒(méi)有該酶，A錯(cuò)誤。
5．(2023·河北張家口高三檢測(cè))細(xì)胞代謝過(guò)程離不開(kāi)酶的催化和ATP的供能。下列關(guān)于酶和ATP的敘述，正確的是(　　)
A．酶的合成需要消耗ATP，ATP的合成需要酶的催化
B．酶促反應(yīng)速率加快的過(guò)程中，酶的活性也一定在升高
C．饑餓狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)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　酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，其合成過(guò)程需要消耗ATP，ATP的合成也需要酶的催化，A正確；酶促反應(yīng)速率加快的過(guò)程，酶的活性不一定升高，如酶促反應(yīng)速率也會(huì)隨著底物濃度或酶濃度的升高而升高，而該過(guò)程酶的活性不變，B錯(cuò)誤；無(wú)論什么狀態(tài)下，只要機(jī)體正常，活細(xì)胞內(nèi)ATP的水解與合成處于動(dòng)態(tài)平衡中，C錯(cuò)誤；ATP中含有腺嘌呤，而酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，蛋白質(zhì)中不含有腺嘌呤，RNA中含有腺嘌呤，D錯(cuò)誤。
6．(2023·遼寧遼陽(yáng)高三模擬)下列關(guān)于水稻細(xì)胞內(nèi)ATP的敘述，正確的是(　　)
A．只能由細(xì)胞呼吸產(chǎn)生
B．細(xì)胞內(nèi)主要的能源物質(zhì)
C．可為通道蛋白的運(yùn)輸提供能量
D．釋放的磷酸基團(tuán)能與某些蛋白質(zhì)結(jié)合
答案　D
解析　ATP可以來(lái)自細(xì)胞呼吸或光合作用，A錯(cuò)誤；ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)，B錯(cuò)誤；通過(guò)通道蛋白的運(yùn)輸為協(xié)助擴(kuò)散，不耗能，C錯(cuò)誤；ATP末端的磷酸基團(tuán)可以轉(zhuǎn)移到某些蛋白質(zhì)如載體蛋白，并與之結(jié)合，D正確。
7．(2023·江蘇鹽城高三階段練習(xí))ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會(huì)改變形狀做功，從而推動(dòng)細(xì)胞內(nèi)系列反應(yīng)的進(jìn)行(機(jī)理如下圖所示)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．磷酸化的蛋白質(zhì)做功，失去的能量主要用于再生ATP
B．ATP推動(dòng)蛋白質(zhì)做功的過(guò)程，存在放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)過(guò)程
C．ATP水解過(guò)程中，末端磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能
D．主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，載體蛋白中的能量先增加后減少
答案　A
解析　ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會(huì)改變形狀，失去的能量并不能用于再生成ATP，A錯(cuò)誤；ATP推動(dòng)細(xì)胞做功過(guò)程中，ATP的水解是放能反應(yīng)，蛋白質(zhì)磷酸化過(guò)程是吸能反應(yīng)，因此該過(guò)程存在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)，B正確；主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，ATP可將載體蛋白磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會(huì)改變形狀，這是吸能反應(yīng)，然后做功，失去能量，載體蛋白恢復(fù)原狀，這是放能反應(yīng)，因此主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，載體蛋白中的能量先增加后減少，D正確。
8．(2023·江蘇淮安高三檢測(cè))研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)胞，1～2 min后迅速分離得到細(xì)胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．該實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP
B．32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒(méi)有放射性
C．32P在ATP的3個(gè)磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等
D．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快，且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)
答案　B
解析　該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATP，A錯(cuò)誤；根據(jù)題干信息“結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致”，說(shuō)明32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒(méi)有放射性，B正確，C錯(cuò)誤；ADP轉(zhuǎn)化為ATP不發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，D錯(cuò)誤。
二、選擇題：每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有一個(gè)或多個(gè)符合題目要求。
9．磷酸肌酸是在肌肉或其他興奮性組織(如腦和神經(jīng))中的一種高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暫時(shí)貯存形式，ATP和磷酸肌酸在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
磷酸肌酸(C～P)＋ADP ATP＋肌酸(C)
A．磷酸肌酸(C～P)在形成肌酸的過(guò)程中特殊化學(xué)鍵斷裂
B．磷酸肌酸是肌肉中能量?jī)?chǔ)存的一種形式，是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)
C．劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，在磷酸肌酸的作用下肌肉細(xì)胞ATP的含量保持相對(duì)穩(wěn)定
D．磷酸肌酸釋放的能量可以用于各項(xiàng)生命活動(dòng)
答案　BD
解析　一般而言，細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)是ATP，磷酸肌酸中的能量也需要先轉(zhuǎn)移到ATP中才能直接供應(yīng)于生命活動(dòng)，B、D錯(cuò)誤。
10．(2023·湖南張家界高三月考)下列有關(guān)ATP的敘述正確的是(　　)
A．淀粉水解成葡萄糖時(shí)伴隨有ATP的生成
B．細(xì)胞中需要能量的活動(dòng)都是由ATP直接供能
C．ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)
D．人成熟的紅細(xì)胞既不能合成酶，也不能產(chǎn)生ATP
答案　C
解析　ATP的產(chǎn)生途徑包括光合作用和呼吸作用，因此淀粉水解成葡萄糖時(shí)沒(méi)有ATP的生成，A錯(cuò)誤；ATP是直接能源物質(zhì)，細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都由ATP供能，但也有少數(shù)由GTP、UTP等供能，B錯(cuò)誤；人成熟紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核和細(xì)胞器，因此不能合成酶，但能通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生ATP，D錯(cuò)誤。
11．(2023·江蘇新海高級(jí)中學(xué)高三檢測(cè))睡眠是動(dòng)物界普遍存在的現(xiàn)象。腺苷是一種重要的促眠物質(zhì)。圖1為腺苷合成及轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖，ATP運(yùn)到胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解。研究發(fā)現(xiàn)，腺苷與覺(jué)醒神經(jīng)元細(xì)胞膜上的A1受體結(jié)合，可促進(jìn)K＋通道開(kāi)放，腺苷還可以通過(guò)A2受體激活睡眠相關(guān)神經(jīng)元來(lái)促進(jìn)睡眠。圖2為測(cè)定基底前腦(BF)胞外腺苷水平的變化的一種腺苷傳感器。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．利用AK活性抑制劑或利用A2激動(dòng)劑可改善失眠癥患者睡眠
B．由圖1可知，儲(chǔ)存在囊泡中的ATP通過(guò)自由擴(kuò)散的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外
C．由圖2可知，可通過(guò)檢測(cè)熒光強(qiáng)度來(lái)指示BF胞外腺苷濃度
D．ATP轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脫去2個(gè)磷酸產(chǎn)生腺苷
答案　BD
解析　通過(guò)圖1可知，利用AK活性抑制劑可抑制腺苷轉(zhuǎn)化為AMP，有利于睡眠；腺苷還可以通過(guò)A2受體激活睡眠相關(guān)神經(jīng)元來(lái)促進(jìn)睡眠，故使用A2激動(dòng)劑也可改善失眠癥患者睡眠，A正確；由圖1可知，儲(chǔ)存在囊泡中的ATP通過(guò)胞吐的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外，B錯(cuò)誤；由圖2可知，可通過(guò)檢測(cè)熒光強(qiáng)度來(lái)指示BF胞外腺苷濃度，C正確；ATP轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外后，可被膜上的核酸磷酸酶分解，脫去3個(gè)磷酸產(chǎn)生腺苷，D錯(cuò)誤。
三、非選擇題
12．科學(xué)家分別將細(xì)菌紫膜質(zhì)(蛋白質(zhì))和ATP合成酶重組到脂雙層(一種由磷脂雙分子層組成的人工膜)上，在光照條件下，觀察到如圖所示的結(jié)果。另外科學(xué)研究表明每個(gè)細(xì)菌內(nèi)的ATP含量基本相同，可利用下圖所示反應(yīng)原理來(lái)檢測(cè)樣品中細(xì)菌數(shù)量。放線菌(原核生物)產(chǎn)生的寡霉素能夠改變線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶的結(jié)構(gòu)，從而阻斷ATP的合成。
根據(jù)以上內(nèi)容，回答下列問(wèn)題：
(1)從ATP合成酶的功能來(lái)看，說(shuō)明某些膜蛋白具有______________________的功能。
(2)H＋進(jìn)入脂質(zhì)體內(nèi)部的運(yùn)輸方式具有______________________________特點(diǎn)。圖丙在停止光照后短時(shí)間內(nèi)，脂質(zhì)體產(chǎn)生ATP的能量來(lái)源是__________________。
(3)利用圖示反應(yīng)原理來(lái)檢測(cè)樣品中細(xì)菌數(shù)量時(shí)，熒光強(qiáng)度與樣品中細(xì)菌數(shù)量呈正相關(guān)，原因是_____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)寡霉素不能用來(lái)抑制細(xì)菌細(xì)胞的繁殖，原因是____________________________________
______________________________________________________________________________。
答案　(1)催化和運(yùn)輸　(2)逆濃度運(yùn)輸、需要載體、消耗能量　H＋勢(shì)能　(3)每個(gè)細(xì)菌內(nèi)的ATP含量基本相同，ATP水解釋放的能量部分轉(zhuǎn)化成光能，熒光越強(qiáng)說(shuō)明ATP含量越高，從而說(shuō)明細(xì)菌數(shù)量越高，故熒光強(qiáng)度與細(xì)菌數(shù)量呈正相關(guān)　(4)寡霉素能夠改變線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶的結(jié)構(gòu)，從而阻斷ATP的合成，而細(xì)菌沒(méi)有線粒體結(jié)構(gòu)，所以寡霉素對(duì)細(xì)菌的生理過(guò)程不起作用
解析　(1)從ATP合成酶的功能來(lái)看，一方面它作為酶催化ATP的形成，另一方面它以一個(gè)載體的身份來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)H＋，說(shuō)明某些膜蛋白具有催化和運(yùn)輸?shù)墓δ堋?2)據(jù)圖甲分析，H＋跨膜運(yùn)輸需要細(xì)菌紫膜質(zhì)(一種膜蛋白)的協(xié)助，且從低濃度向高濃度運(yùn)輸，為主動(dòng)運(yùn)輸方式，具有逆濃度運(yùn)輸、需要載體、消耗能量的特點(diǎn)。ATP合成酶能將H＋勢(shì)能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能，故圖丙在停止光照后短時(shí)間內(nèi)脂質(zhì)體產(chǎn)生ATP。
13．研究證實(shí)ATP既是能量“貨幣”，也可作為神經(jīng)細(xì)胞間信息傳遞中的一種信號(hào)分子，其作為信號(hào)分子的作用機(jī)理如圖所示。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：
(1)ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是______________，神經(jīng)細(xì)胞中的ATP主要來(lái)自________(細(xì)胞結(jié)構(gòu))。研究發(fā)現(xiàn)，正常成年人安靜狀態(tài)下24 h有40 kg ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細(xì)胞內(nèi)ADP、ATP的濃度僅為2～10 mmol/L，為滿足能量需要，人體解決這一矛盾的合理途徑是_____________________
_______________________________________________________________________________。
(2)由圖可知，ATP在傳遞信號(hào)過(guò)程中，在細(xì)胞間隙中的有關(guān)酶的作用下，磷酸基團(tuán)逐個(gè)脫離下來(lái)，最后剩下的是____________。
(3)一些神經(jīng)細(xì)胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，二者均能引起受體細(xì)胞的膜電位變化。據(jù)圖分析，如果要研究ATP是否能在神經(jīng)元之間起傳遞信號(hào)的作用，則圖中的________________屬于無(wú)關(guān)變量，應(yīng)予以排除。
答案　(1)A—P～P～P　線粒體　ATP與ADP迅速相互轉(zhuǎn)化　(2)腺苷　(3)典型神經(jīng)遞質(zhì)
解析　(1)ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A—P～P～P。動(dòng)物細(xì)胞中，線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，所以神經(jīng)細(xì)胞中的ATP主要來(lái)自線粒體。ATP是直接能源物質(zhì)，在體內(nèi)含量很少，可通過(guò)ATP與ADP迅速相互轉(zhuǎn)化而形成。(2)ATP脫去一個(gè)磷酸基團(tuán)為ADP，脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)為AMP，如果磷酸基團(tuán)完全脫落，剩下的則是腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。(3)若要研究ATP是否能在神經(jīng)元之間起傳遞信號(hào)的作用，可以設(shè)法把ATP與典型神經(jīng)遞質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)去研究其作用，即用化學(xué)物質(zhì)阻斷典型神經(jīng)遞質(zhì)，所以典型神經(jīng)遞質(zhì)是實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量。第2課時(shí)　細(xì)胞的能量“貨幣”ATP
課標(biāo)要求　解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。
考點(diǎn)一　ATP的結(jié)構(gòu)
1．寫(xiě)出圖中標(biāo)出的“A”的含義：
①________；②________；③_____________；④_____________。
2．向剛剛失去收縮功能的離體肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收縮；向同一條肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就能發(fā)生收縮。請(qǐng)你解釋這種現(xiàn)象的原因？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．將標(biāo)記的32P注入活細(xì)胞內(nèi)，隨后迅速分離細(xì)胞內(nèi)的ATP，測(cè)定其放射性，如圖代表ATP的結(jié)構(gòu)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．①代表ATP中的“A”，ATP脫去④⑤成為腺嘌呤核糖核苷酸
B．④和⑤之間化學(xué)鍵的形成過(guò)程總是與放能反應(yīng)相關(guān)聯(lián)
C．ATP中磷酸基團(tuán)⑤很快就會(huì)被32P標(biāo)記，但是ATP的含量基本不變
D．細(xì)胞癌變后ATP末端磷酸基團(tuán)被取代的速率加快
2．(不定項(xiàng))(2023·江蘇高郵高三模擬)下列與ATP和酶有關(guān)的敘述，正確的是(　　)
A．酶與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與絕大多數(shù)酶的組成元素相同
D．能合成酶的細(xì)胞一定能產(chǎn)生ATP
考點(diǎn)二　ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用
1．ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化
(1)ATP的水解：需要水解酶的參與。
(2)ATP的合成：需要ATP合成酶的參與。
(1)源于必修1 P87“圖5－4”：人體內(nèi)ATP的含量很少，但在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，每分鐘約有0.5 kg的ATP轉(zhuǎn)化為ADP，釋放能量，以供運(yùn)動(dòng)之需，但人體內(nèi)ATP總含量并沒(méi)有太大變化，請(qǐng)分析原因：________________________________________________。
(2)源于必修1 P89“拓展應(yīng)用”：在植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量“貨幣”的，由此說(shuō)明：____________________________________________________。
2．ATP的利用
(1)ATP的主要功能
①ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種__________________，是細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的____________。
②ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”：吸能反應(yīng)一般與ATP____________的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量。放能反應(yīng)一般與ATP的________相聯(lián)系。能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。
(2)ATP供能機(jī)制
①ATP為主動(dòng)運(yùn)輸提供能量的過(guò)程
參與Ca2＋主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白是一種能催化_________。當(dāng)膜內(nèi)側(cè)的Ca2＋與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，其酶活性就被激活了
在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的______________脫離下來(lái)與載體蛋白結(jié)合，這一過(guò)程伴隨著____________，這就是______________________
載體蛋白磷酸化導(dǎo)致其_______________發(fā)生變化，使Ca2＋的結(jié)合位點(diǎn)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，將Ca2＋釋放到膜外
②ATP供能機(jī)制
ATP水解釋放的________________使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，________________發(fā)生變化，________也被改變，因而可以參與各種化學(xué)反應(yīng)。
氰化鉀是阻止人體內(nèi)新的ATP合成的毒藥，人中毒后在3到6分鐘就會(huì)死亡。一個(gè)正常人體內(nèi)ATP和ADP總量很少，基本保持一定，約2～6 mg，但一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48 kg。
(1)以上資料說(shuō)明了ATP有什么特點(diǎn)？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(2)氰化鉀主要作用于什么細(xì)胞器？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(3)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不是可逆反應(yīng)？請(qǐng)分析原因。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
3．如圖是生物界中能量“貨幣”ATP的循環(huán)示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．圖中的M指的是腺苷，N指的是核糖
B．暗反應(yīng)中ATP用于固定CO2和還原C3
C．ATP的“充電”需要酶的催化，而“放能”不需要
D．食物為ATP“充電”指的是有機(jī)物經(jīng)過(guò)氧化分解，釋放能量并生成ATP
4．根據(jù)所消耗能量的來(lái)源不同，主動(dòng)運(yùn)輸分為三種類型，如圖a、b、c所示，■、▲、○代表跨膜的離子或小分子。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．圖中屬于膜外側(cè)的是P側(cè)
B．a(chǎn)類型主動(dòng)運(yùn)輸可能不消耗能量
C．b類型所需ATP可以產(chǎn)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體
D．藍(lán)細(xì)菌有可能存在c類型的主動(dòng)運(yùn)輸
歸納總結(jié)　總結(jié)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生與消耗ATP的生理過(guò)程
轉(zhuǎn)化場(chǎng)所 常見(jiàn)的生理過(guò)程
細(xì)胞膜 消耗ATP：主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 產(chǎn)生ATP：細(xì)胞呼吸第一階段； 消耗ATP：一些需能反應(yīng)
葉綠體 產(chǎn)生ATP：光反應(yīng)；消耗ATP：暗反應(yīng)，自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成等
線粒體 產(chǎn)生ATP：有氧呼吸第二、三階段； 消耗ATP：自身DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)合成等
核糖體 消耗ATP：蛋白質(zhì)的合成
細(xì)胞核 消耗ATP：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等
1．(2022·浙江1月選考，3)下列關(guān)于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是(　　)
A．由1個(gè)脫氧核糖、1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)組成
B．分子中與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵稱為高能磷酸鍵
C．在水解酶的作用下不斷地合成和水解
D．是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶
2．(2021·北京，1)ATP是細(xì)胞的能量“通貨”，關(guān)于ATP的敘述錯(cuò)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(nèi)合成需要酶的催化
D．可直接為細(xì)胞提供能量
3.(2021·湖南，5)某些蛋白質(zhì)在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點(diǎn)發(fā)生磷酸化和去磷酸化，參與細(xì)胞信號(hào)傳遞，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．這些蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過(guò)程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)
B．這些蛋白質(zhì)特定磷酸化位點(diǎn)的氨基酸缺失，不影響細(xì)胞信號(hào)傳遞
C．作為能量“通貨”的ATP能參與細(xì)胞信號(hào)傳遞
D．蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化反應(yīng)受溫度的影響
4．(2019·天津，2)下列過(guò)程需ATP水解提供能量的是(　　)
A．唾液淀粉酶水解淀粉
B．生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸
C．光反應(yīng)階段中水在光下分解
D．乳酸菌無(wú)氧呼吸的第二階段
5．(2020·全國(guó)Ⅲ，29)參照表中內(nèi)容，圍繞真核細(xì)胞中ATP的合成來(lái)完成下表。
反應(yīng)部位 (1)______ 葉綠體的類囊體膜 線粒體
反應(yīng)物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反應(yīng)名稱 (2)______ 光合作用的光反應(yīng) 有氧呼吸的部分過(guò)程
合成ATP的能量來(lái)源 化學(xué)能 (3)________ 化學(xué)能
終產(chǎn)物(除ATP外) 乙醇、CO2 (4)______ (5)______
1．判斷關(guān)于ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)的敘述
(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)可為人體細(xì)胞RNA的自我復(fù)制提供原料(　　)
(3)ATP是細(xì)胞內(nèi)唯一的直接供能物質(zhì)(　　)
(4)一分子AMP中只有一個(gè)特殊的化學(xué)鍵(　　)
2．判斷關(guān)于ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化的敘述
(1)酶的水解需要ATP供能， ATP 的水解需要酶的催化(　　)
(2)ATP水解酶合成和發(fā)揮作用時(shí)都伴隨ADP的生成(　　)
(3)人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌細(xì)胞合成的ATP遠(yuǎn)多于水解的ATP(　　)
3．判斷關(guān)于ATP的利用的敘述
(1)分泌蛋白排到細(xì)胞外和神經(jīng)細(xì)胞吸收K＋的過(guò)程均可由ATP直接供能(　　)
(2)細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)就是指ATP水解釋放能量(　　)
(3)ATP分子能在細(xì)胞膜上某些蛋白質(zhì)的催化下水解(　　)
4．填空默寫(xiě)
(1)(必修1 P86) ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種________________。
(2)(必修1 P87)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是________________并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中的。
(3)(必修1 P89)許多吸能反應(yīng)與______________的反應(yīng)相聯(lián)系；許多放能反應(yīng)與______________相聯(lián)系。

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