还剩13页未读，
继续阅读
2025届高考 一轮复习 浙科版 ATP是细胞内的“能量通货” 学案（浙江版 ）
展开
这是一份2025届高考 一轮复习 浙科版 ATP是细胞内的“能量通货” 学案（浙江版 ），共16页。学案主要包含了ATP是细胞生命活动的直接能源，ATP荧光检测仪等内容，欢迎下载使用。
2.1 物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动
2.1.1 阐明质膜具有选择透过性
2.1.2 举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白
2.1.3 举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞
2.2 细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域
2.2.1 说明绝大多数酶是一类能催化生物化学反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响
2.2.2 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
第1讲 ATP是细胞内的“能量通货”
一、ATP是细胞生命活动的直接能源
二、细胞内ATP与ADP保持动态平衡
1．能量形式的转变
2．ATP-ADP循环
(1)概念：通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程被称为ATP-ADP循环。
(2)过程
①ATP在细胞中易于水解，在酶的作用下，远离腺苷的高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。释放的能量可用于肌肉收缩、神经细胞活动、 主动转运、大分子物质的合成等消耗能量的过程。
②ATP在细胞中易于再生，此时的能量来源可以是太阳光，也可以是放能反应(如有机物的氧化分解)所释放的能量，ATP的合成本身是一个吸能反应。
(3)特点：ATP是细胞中普遍使用的能量载体，所含能量不多，像小额钞票一样，便于流通使用，所以有细胞中的“能量通货”之称。
[拓展点] 核糖与含氮碱基结合生成的化合物称为核苷，由于含氮碱基的不同，核苷可以分为：腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷。
[注意点] 连接磷酸基团与核糖之间的化学键是普通磷酸键，其所含的能量少于高能磷酸键。
3．ATP中能量的来源与去路的比较
[拓展点] ATP是细胞中的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质，如UTP、GTP、CTP等化合物的高能磷酸键断裂释放的能量也能供给生物化学反应所需。
[注意点]
(1)ATP之所以为细胞的直接能源物质，是因为其远离腺苷的高能磷酸键很活跃，容易断裂和形成，伴随其断裂和形成的同时有能量的释放和存储。
(2)ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。
(3)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
(4)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化非常迅速。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
(5)大分子物质(蛋白质、核酸等)的合成要消耗ATP，而它们的水解过程中无ATP产生，也不消耗ATP。
一、A在DNA、RNA、ATP中代表的不同结构
以上①～⑧的物质名称：
①腺嘌呤核糖核苷酸、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸、⑤腺苷、⑥腺苷、⑦腺嘌呤脱氧核苷酸、⑧腺嘌呤。
(2023·杭州一模)ATP的结构示意图如图，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是( )
A．物质①表示鸟嘌呤
B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应
C．在ATP-ADP循环中③可重复利用
D．若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP
[解析] ATP由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成，图中物质①为腺嘌呤；化学键②断裂时ATP释放能量用于生命活动，此化学反应属于放能反应；在细胞中发挥作用时远离腺苷的高能磷酸键容易断裂和形成，故可实现ADP和ATP的相互转化，在此过程中物质可重复利用；化学键④断裂，水解掉两个磷酸基团，则左边的化合物是AMP。故选C。
[答案] C
二、常见ATP与ADP转化的场所与生理过程
某种H＋-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是( )
A．H＋-ATPase位于保卫细胞的细胞膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外
B．蓝光通过保卫细胞的细胞膜上的H＋-ATPase 发挥作用，使H＋逆浓度梯度跨膜运输
C．H＋-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供
D．溶液中的H＋不能通过扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞
[解析] 载体蛋白位于细胞膜上，根据题意可知，照射蓝光后溶液的pH明显降低，即H＋含量增加，进而推知：蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外，A合理；对比②中两组实验可知，蓝光引起细胞内H＋转运到细胞外需要通过H＋-ATPase，且原来细胞内的pH高于细胞外，即细胞内H＋浓度低于细胞外，因此该H＋为逆浓度梯度转运，B合理；由题意可知，H＋-ATPase具有ATP水解酶活性，利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋，C不合理；由①中的实验可知，最初细胞内pH高于细胞外，即细胞内H＋浓度低于细胞外，但暗处理后溶液浓度没有发生变化，说明溶液中的H＋不能通过扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞，D合理。
[答案] C
(2023·山东潍坊检测)氧化磷酸化是指有机物(包括糖类、脂质等)通过氧化分解释放能量并驱动ATP合成的过程。真核生物参与氧化磷酸化的酶利用氧化NADH释放的能量，先将H＋泵入线粒体内、外膜间隙，产生跨膜电化学梯度。然后H＋经ATP合酶(通道蛋白)返回线粒体基质并促使ATP合成。过量的甲状腺激素可增大线粒体内膜对H＋的通透性，降低H＋电化学梯度。下列叙述正确的是( )
A．细胞在氧化NADH的过程中不产生水
B．H＋进入线粒体内外膜间隙的方式属于易化扩散
C．H＋需与ATP合成酶结合由膜间隙进入线粒体基质
D．过量的甲状腺激素会抑制ATP的产生
[解析] 细胞在氧化NADH的过程中会产生水，发生在线粒体内膜上，A错误；H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙的过程为逆浓度梯度，且需要能量，运输方式为主动转运，B错误；H＋经通道蛋白进入线粒体基质时不与通道蛋白(ATP合成酶)结合，C错误；过量的甲状腺激素可增大线粒体内膜对H＋的通透性，降低H＋电化学梯度，从而抑制ATP的产生，D正确。
[答案] D
三、ATP荧光检测仪
ATP荧光检测仪是基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测腺苷三磷酸(ATP)的含量。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品(食品、药品、水体等)中微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
ATP荧光检测仪的作用原理：荧光素＋O2＋ATP 荧光素酶 氧化荧光素(发出荧光)，荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多。
每个细菌内的ATP含量基本相同。可利用下图所示原理来检测样品中的细菌数量。下列相关叙述错误的是( )
荧光素＋ATP＋O2荧光素酶 Mg2+ 氧化荧光素＋AMP＋Pi＋H2O＋荧光
A．检测前需要破坏细胞膜以释放ATP
B．检测试剂中应含有荧光素酶和ATP
C．ATP水解释放的能量部分转化成光能
D．荧光强度与样品中细菌数量呈正相关
[解析] ATP是细胞生命活动的直接能源物质，存在于细胞内，检测前需要破坏细胞膜以释放ATP，A正确；检测试剂中应含有荧光素酶和荧光素，ATP来自待检测样品中的细菌，B错误；由反应原理可知，荧光素酶催化ATP水解，释放能量，使荧光素发出荧光，C正确；每个细菌内的ATP含量基本相同，测得的荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，D正确。
[答案] B
ATP参与DNA转录及RNA复制
在细胞内，ATP参与DNA的转录及RNA的复制，是合成RNA的原料(NTP：ATP、UTP、GTP、CTP)之一。在ATP的水解反应中，ATP水解成ADP还是AMP取决于反应所需。在RNA的合成反应中，释放1个高能磷酸键的能量不足以支持反应的进行，这种情况下，ATP水解的途径发生改变，即先形成1个AMP和焦磷酸(PPi)，焦磷酸中的能量在后续反应中被释放，整个过程断裂了2个高能磷酸键；同时，AMP参与RNA子链的合成。UTP、GTP和CTP参与合成RNA的情况与ATP相同。同理，dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)参与DNA的复制、逆转录和PCR过程。
[例] 用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素 32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
回答下列问题：
该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是__________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案] dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一
结合ATP的结构与功能，考查结构与功能观
1．(2022·浙江1月选考)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
D [1分子的ATP(腺苷三磷酸)是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成的，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高能磷酸键，与腺苷相连接的化学键是普通化学键，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的水解相联系，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是ATP，D正确。]
2．双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后，子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料( )
①dGTP，dATP，dTTP，dCTP ②dGTP，dATP，dTTP ③α位32P标记的ddCTP ④γ位32P标记的ddCTP
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
A [ddNTP若成为构成DNA的基本单位，需要脱去β、γ两个位置的磷酸基团，且ddNTP加到正在复制的子链中，子链延伸会立即终止，所以要获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段，需要加入α位标记的ddCTP和未被标记的dGTP、dATP、dTTP、dCTP，A正确。]
结合ATP-ADP循环，考查科学思维素养
3．(2023·温州适应性考试)如图是ATP-ADP循环图解，其中①②表示过程。下列相关叙述错误的是( )
A．绿色植物在黑暗条件下，①过程也能发生
B．细胞中的吸能反应一般与②过程相联系
C．与平静状态时相比，剧烈运动时①过程减慢，②过程加快
D．在动物体内，①过程所需的能量均来自细胞呼吸所释放的能量
C [植物在黑暗条件下能进行细胞呼吸，释放能量、合成ATP，①过程能发生，A正确；细胞中需要能量的生命活动绝大多数由ATP水解直接供能，故细胞中的吸能反应一般与②过程相联系，B正确；与处于平静状态时相比，剧烈运动时需要能量较多，所以①②过程都会加快，C错误；在动物细胞内，①过程发生的场所是细胞溶胶和线粒体，所需的能量均来自细胞呼吸所释放的能量，D正确。故选C。]
4．(2024·金华联考)下列有关细胞能量代谢的叙述，正确的是( )
A．细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量
B．蛋白质的合成需要消耗ATP，蛋白质的水解可产生ATP
C．光下叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
D．厌氧呼吸产生的ATP少，是因为有机物中的大部分能量以热能的形式散失
C [ATP是直接能源，细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的，但GTP、CTP、NADPH等也能直接提供能量，A错误；蛋白质的生物合成需要消耗ATP，而蛋白质的水解只需要酶，不产生ATP，B错误；光下叶肉细胞能够进行光合作用和呼吸作用，因此叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有ATP合成，C正确；厌氧呼吸产生的ATP少的原因是有机物的氧化分解不彻底，其中很多能量储存在乳酸或酒精等有机物中没有释放出来，D错误。]
结合ATP的产生与消耗，考查科学思维与科学探究素养
5．(2023·宁波期中)ATP酶复合体存在于生物膜上，其主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧，并催化ATP的形成。如图表示ATP酶复合体的结构和主要功能，下列分析正确的是( )
A．叶绿体中含有的ATP酶复合体分布在类囊体膜和基质中
B．ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有运输和催化作用
C．图中H＋从B侧运输到A侧的跨膜运输需要细胞代谢提供能量
D．ATP酶复合体在线粒体中参与需氧呼吸的第二阶段和第三阶段
B [由于叶绿体中的ATP是在类囊体膜上形成的，所以叶绿体中的ATP酶复合体分布在类囊体膜上，A错误；由题意可知，ATP酶复合体能将H＋搬运到膜的另一侧，并催化ATP的形成，B正确；图中H＋从B侧运输到A侧，为易化扩散，不需要细胞代谢提供能量，C错误；ATP酶复合体存在于生物膜上，需氧呼吸的第三阶段在生物膜上进行，而第二阶段不在生物膜上进行，所以ATP酶复合体只参与需氧呼吸的第三阶段，D错误。]
6．(2023·嘉兴高三教学测试)线粒体内膜上的质子泵可将H＋逆浓度梯度泵到线粒体内外膜间隙，大部分H＋通过特殊的结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成，具体如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．线粒体内膜的膜面积大于外膜
B．H＋经质子泵运至膜间隙的过程属于主动转运
C．结构①既是H＋通道，也具有ATP合成酶活性
D．在线粒体内膜上，H＋与O2结合生成H2O
D [线粒体内膜向内折叠形成嵴，给相关的酶(蛋白质结构)提供了附着位点，为相关化学反应的进行提供了场所，内膜面积大于外膜，A正确；H＋经质子泵被泵到线粒体基质外，由低浓度运输到高浓度，属于主动转运，B正确；根据题意可知，结构①能够驱动ATP合成，因此是一种具有ATP合成酶活性的蛋白质，同时是H＋通道，C正确；需氧呼吸第三阶段，H＋、e－与O2可在线粒体内膜上结合生成H2O，并释放大量能量，D错误。]
课时分层作业(六) ATP是细胞内的“能量通货”
1．(2023·温州一模)ATP是细胞内的“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
B [ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，厌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。]
2．(2023·山东菏泽校考)如图表示蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程，而磷酸基团的添加或除去(去磷酸化)对许多反应起着生物“开/关”的作用。下列相关叙述正确的是( )
A．蛋白质的磷酸化和去磷酸化是一个可逆过程
B．蛋白质磷酸化是一个放能过程
C．蛋白质去磷酸化是一个吸能过程
D．蛋白质磷酸化属于“开”，去磷酸化属于“关”
D [蛋白质的磷酸化和去磷酸化的过程中所需的酶不同，因此不是一个可逆过程，A错误；蛋白质磷酸化过程中伴随着ATP的水解，因此是一个吸能过程，B错误；蛋白质去磷酸化过程属于水解，生成无活性蛋白和Pi并伴随着能量的释放，因此是一个放能过程，C错误；蛋白质磷酸化以后具有活性，能参与生化反应，属于“开”，蛋白质去磷酸化成为无活性蛋白，不能催化生化反应，属于“关”，D正确。]
3．(2023·衢、湖、丽三地市质检)下列关于ATP的叙述，正确的是( )
A．高能磷酸键的断裂需要消耗水和能量
B．吸能反应所需要的能量都由ATP直接提供
C．ATP中的“A”与ATP彻底水解后生成的“A”不同
D．ATP中的五碳糖也是参与DNA组成的重要成分
C [高能磷酸键的断裂需要消耗水，释放能量，A错误；吸能反应所需要的能量主要由ATP直接提供，B错误；ATP中的“A”是腺苷，ATP彻底水解后生成的“A”是腺嘌呤，二者不同，C正确；ATP中的五碳糖是核糖，而DNA中的五碳糖是脱氧核糖，D错误。]
4．ATP是生物体生命活动的直接能源物质，下列相关叙述错误的是( )
A．活的骨骼肌细胞无论在何种状态下，都需要消耗ATP
B．人在安静状态时，每摩尔葡萄糖生成ATP的量比剧烈运动时要少
C．神经细胞将Na＋排出细胞外的过程中伴随着ATP水解
D．人在寒冷时，甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
B [活的骨骼肌细胞能进行生命活动，因此需要消耗ATP，A正确；剧烈运动时存在厌氧呼吸，厌氧呼吸仅在第一阶段可生成少量ATP，需氧呼吸三个阶段均可生成ATP，因此人在安静状态时，每摩尔葡萄糖生成ATP的量比剧烈运动时要多，B错误；Na＋排出神经细胞的过程是主动转运，需要ATP水解提供能量，C正确；在寒冷时，人体通过调节作用使甲状腺激素分泌增加，从而促进了新陈代谢，加速了物质的氧化分解，可释放更多的热量来维持寒冷时体温的相对恒定，同时ATP的生成量会增加，D正确。]
5．(2024·浙江百校测试)dATP是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P(该结构式中的dA表示脱氧腺苷)。下列分析错误的是( )
A．dATP与ATP的分子结构的主要区别是含氮碱基不同
B．dATP彻底水解形成的有机物只有2种
C．dATP中的高能磷酸键水解可为某些吸能反应供能
D．细胞内合成dATP时有能量的储存，常与放能反应相联系
A [dATP与ATP的分子结构的主要区别是五碳糖种类不同，ATP含有核糖，dATP含有脱氧核糖，A错误；dATP彻底水解生成腺嘌呤、脱氧核糖、磷酸，共3种物质，但磷酸不是有机物，因此dATP彻底水解形成的有机物只有2种，B正确；dATP中的高能磷酸键水解时会释放较多的能量，可为某些吸能反应供能，C正确；与合成ATP类似，细胞内合成dATP时要储存能量，因此合成dATP的反应常与放能反应相联系，D正确。]
6．(2023·浙江十校联盟联考)如图表示ATP的结构，a、b表示化学键，①、②、③表示物质，下列叙述错误的是( )
A．ATP中的N存在于物质①中
B．①、②、③构成的物质可作为转录的原料
C．b中的能量可来自光能，也可转化为光能
D．人体在剧烈运动时，ATP的合成速率大于分解速率
D [ATP中的N存在于物质①含氮碱基(腺嘌呤)中，A正确；转录的产物是RNA，①、②、③构成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，故可作为转录的原料，B正确；在光合作用过程中，b中的能量可来自光能，ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解所释放的能量可用于各项生命活动，包括发光等，故可转化为光能，C正确；人体在剧烈运动时，ATP的合成速率和分解速率都增大，且二者含量处于动态平衡中，这保证了生物体细胞中ATP含量的稳定，D错误。]
7．核苷三磷酸(NTP)包括ATP、GTP、UTP、CTP等，脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP，d表示脱氧)包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究发现dNTP可作为DNA合成的原料。下列叙述正确的是( )
A．dNTP和NTP的区别体现在五碳糖的种类不同
B．dNTP含有2个高能磷酸键，可为DNA复制提供能量
C．DNA复制时，dATP、dTTP含量越多，则DNA结构越稳定
D．真核生物的细胞分裂时，胞内的dNTP都进入细胞核内参与DNA的复制
B [dNTP和NTP的区别在于五碳糖种类和碱基种类不同；DNA复制时，dCTP、dGTP含量越多，则DNA结构越稳定；真核生物的细胞进行分裂时，除核DNA进行复制外，细胞质DNA也进行复制，胞内dNTP不可能全部进入细胞核内参与DNA的复制。]
8．“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这首情景交融的诗句。萤火虫发光的相关化学变化如图所示，下列有关叙述错误的是( )
A．催化荧光素氧化反应的酶与催化ATP水解的酶不是同一种酶
B．萤火虫腹部后端(发光器官)细胞内含有大量的ATP，以保证其正常发光
C．萤火虫发光的过程实现了ATP中的化学能向光能的转化
D．荧光素发荧光的化学反应是吸能反应，该过程伴随着ATP的水解
B [荧光素酶催化荧光素氧化反应，ATP水解酶催化ATP水解，A正确；细胞中ATP含量少，但ATP-ADP循环速度很快，使ATP和ADP的含量处于动态平衡之中，B错误；题图中荧光的产生过程体现了ATP中活跃的化学能转变为光能，C正确；荧光素与氧气发生化学反应的过程需要ATP水解提供能量，为吸能反应，D正确。]
9．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发出荧光。利用上述原理，ATP荧光检测仪可通过测定荧光的强度来估测样品中细菌的含量。下列说法错误的是( )
A．ATP水解为荧光素提供能量时，其中远离腺苷的高能磷酸键断裂
B．荧光检测仪中含有细菌裂解剂，能释放细菌细胞中的ATP
C．荧光素氧化发出荧光的过程涉及化学能到光能的能量转换
D．一般情况下，样品中细菌越多，测得的发光值越小
D [ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键比较容易断裂，释放能量，为荧光素提供能量，A正确；正常情况下ATP存在于细胞中，不能为荧光素提供能量，因此荧光检测仪中应含有细菌裂解剂，能裂解细菌然后释放细菌细胞中的ATP，B正确；荧光素氧化发出荧光的过程涉及ATP水解，ATP中活跃的化学能转换为光能，C正确；生物活细胞中ATP的含量是相对稳定的，荧光的强度可反映出细菌的数量，样品中细菌越多，测得的发光值越大，D错误。]
10．(2023·杭州月考)研究发现，ATP被神经末梢释放后，可与血管及内脏平滑肌细胞膜上的P2X受体结合，从而激活Ca2+通道，引起Ca2+内流而产生兴奋效应。P2X受体广泛分布于动物组织细胞。进一步研究发现，ATP在感觉传递尤其是痛觉传入过程中发挥重要作用。以下相关叙述错误的是( )
A．在感觉传递过程中，ATP是一种神经递质
B．神经末梢释放ATP的结构基础是细胞膜具有流动性
C．人体内环境中含有大量的ATP
D．ATP既是供能物质，又可参与信息传递，体现了生命是物质、能量、信息的统一体
C [ATP作为神经递质，发挥作用后迅速被降解或回收进细胞，在内环境中不会大量存在，C错误。]
11．荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。研究人员用不同条件处理荧光素酶后，在添加足量荧光素的条件下测定酶浓度与发光强度间的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．高温、重金属都可能破坏酶的空间结构
B．荧光素和荧光素酶可用于ATP的定量检测
C．A点后发光强度不再增大，可能受荧光素量的限制
D．在生产实践中应用荧光素酶，为节约其用量，可用Mg2+处理
C [由图可知，用高温、重金属处理后，发光强度很低，说明荧光素酶的活性很低，高温和重金属都可能破坏酶的空间结构，A正确；荧光素在荧光素酶和ATP等物质的参与下可进行反应发出荧光，ATP是驱动荧光素发出荧光的直接能源物质，发光强度与ATP的含量成正比，所以根据发光强度可以计算出实验中消耗ATP的含量，即荧光素和荧光素酶可用于ATP的定量检测，B正确；由题可知，荧光素是足量的，A点后发光强度不再增大，可能是受ATP含量等条件的限制，C错误；Mg2+处理，在较低荧光素酶浓度下就能达到较高发光强度，在生产实践中若要节省荧光素酶的用量，可以用Mg2+处理，D正确。]
12．钙泵又称Ca2+-ATP水解酶，钙泵主要存在于细胞膜和内质网膜上，它将Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞溶胶中低浓度的Ca2+，当细胞受到刺激时，内质网腔中的Ca2+又会释放到细胞溶胶中以调节细胞的生命活动。下列相关叙述正确的是( )
A．钙泵参与运输Ca2+的过程属于放能反应
B．骨骼肌细胞中运输Ca2+的钙泵只存在于细胞膜上
C．细胞膜上的钙泵失调可能会导致肌肉抽搐
D．内质网腔中的Ca2+通过钙泵释放到细胞溶胶中的过程属于被动运输
C [钙泵又称Ca2+-ATP水解酶，参与运输Ca2+的过程需要ATP水解供能，因此属于吸能反应，A错误；由题中信息分析可知，骨骼肌细胞中运输Ca2+的钙泵存在于细胞膜和内质网膜上，B错误；内质网腔中的Ca2+浓度高于细胞溶胶中的Ca2+浓度，因此内质网腔中的Ca2+释放到细胞溶胶中是经过载体蛋白进入细胞溶胶，不是钙泵，D错误。]
13．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高能磷酸键断裂
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不能用于各项生命活动
B [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错误。]
项目
ATP合成
ATP水解
反应式
ADP＋Pi＋能量→ATP
ATP→ADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
高能磷酸键
能量去路
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞溶胶、线粒体、叶绿体、细胞膜(某些原核细胞)
细胞中需能部位
图解
特点
①在正常的活细胞中，ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡中；ATP在细胞内存在的特点：量少、普遍存在、易再生、转化迅速
②ADP、Pi、ATP三种物质可反复循环利用，故上述转化过程中物质是可逆的，能量不可逆，整个反应是不可逆的
2.1 物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动
2.1.1 阐明质膜具有选择透过性
2.1.2 举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白
2.1.3 举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞
2.2 细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域
2.2.1 说明绝大多数酶是一类能催化生物化学反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响
2.2.2 解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
第1讲 ATP是细胞内的“能量通货”
一、ATP是细胞生命活动的直接能源
二、细胞内ATP与ADP保持动态平衡
1．能量形式的转变
2．ATP-ADP循环
(1)概念：通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程被称为ATP-ADP循环。
(2)过程
①ATP在细胞中易于水解，在酶的作用下，远离腺苷的高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。释放的能量可用于肌肉收缩、神经细胞活动、 主动转运、大分子物质的合成等消耗能量的过程。
②ATP在细胞中易于再生，此时的能量来源可以是太阳光，也可以是放能反应(如有机物的氧化分解)所释放的能量，ATP的合成本身是一个吸能反应。
(3)特点：ATP是细胞中普遍使用的能量载体，所含能量不多，像小额钞票一样，便于流通使用，所以有细胞中的“能量通货”之称。
[拓展点] 核糖与含氮碱基结合生成的化合物称为核苷，由于含氮碱基的不同，核苷可以分为：腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷。
[注意点] 连接磷酸基团与核糖之间的化学键是普通磷酸键，其所含的能量少于高能磷酸键。
3．ATP中能量的来源与去路的比较
[拓展点] ATP是细胞中的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质，如UTP、GTP、CTP等化合物的高能磷酸键断裂释放的能量也能供给生物化学反应所需。
[注意点]
(1)ATP之所以为细胞的直接能源物质，是因为其远离腺苷的高能磷酸键很活跃，容易断裂和形成，伴随其断裂和形成的同时有能量的释放和存储。
(2)ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。
(3)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量。
(4)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，只是ATP与ADP转化非常迅速。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
(5)大分子物质(蛋白质、核酸等)的合成要消耗ATP，而它们的水解过程中无ATP产生，也不消耗ATP。
一、A在DNA、RNA、ATP中代表的不同结构
以上①～⑧的物质名称：
①腺嘌呤核糖核苷酸、②腺嘌呤、③腺嘌呤脱氧核苷酸、④腺嘌呤核糖核苷酸、⑤腺苷、⑥腺苷、⑦腺嘌呤脱氧核苷酸、⑧腺嘌呤。
(2023·杭州一模)ATP的结构示意图如图，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是( )
A．物质①表示鸟嘌呤
B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应
C．在ATP-ADP循环中③可重复利用
D．若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP
[解析] ATP由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成，图中物质①为腺嘌呤；化学键②断裂时ATP释放能量用于生命活动，此化学反应属于放能反应；在细胞中发挥作用时远离腺苷的高能磷酸键容易断裂和形成，故可实现ADP和ATP的相互转化，在此过程中物质可重复利用；化学键④断裂，水解掉两个磷酸基团，则左边的化合物是AMP。故选C。
[答案] C
二、常见ATP与ADP转化的场所与生理过程
某种H＋-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H＋-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是( )
A．H＋-ATPase位于保卫细胞的细胞膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外
B．蓝光通过保卫细胞的细胞膜上的H＋-ATPase 发挥作用，使H＋逆浓度梯度跨膜运输
C．H＋-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供
D．溶液中的H＋不能通过扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞
[解析] 载体蛋白位于细胞膜上，根据题意可知，照射蓝光后溶液的pH明显降低，即H＋含量增加，进而推知：蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外，A合理；对比②中两组实验可知，蓝光引起细胞内H＋转运到细胞外需要通过H＋-ATPase，且原来细胞内的pH高于细胞外，即细胞内H＋浓度低于细胞外，因此该H＋为逆浓度梯度转运，B合理；由题意可知，H＋-ATPase具有ATP水解酶活性，利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋，C不合理；由①中的实验可知，最初细胞内pH高于细胞外，即细胞内H＋浓度低于细胞外，但暗处理后溶液浓度没有发生变化，说明溶液中的H＋不能通过扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞，D合理。
[答案] C
(2023·山东潍坊检测)氧化磷酸化是指有机物(包括糖类、脂质等)通过氧化分解释放能量并驱动ATP合成的过程。真核生物参与氧化磷酸化的酶利用氧化NADH释放的能量，先将H＋泵入线粒体内、外膜间隙，产生跨膜电化学梯度。然后H＋经ATP合酶(通道蛋白)返回线粒体基质并促使ATP合成。过量的甲状腺激素可增大线粒体内膜对H＋的通透性，降低H＋电化学梯度。下列叙述正确的是( )
A．细胞在氧化NADH的过程中不产生水
B．H＋进入线粒体内外膜间隙的方式属于易化扩散
C．H＋需与ATP合成酶结合由膜间隙进入线粒体基质
D．过量的甲状腺激素会抑制ATP的产生
[解析] 细胞在氧化NADH的过程中会产生水，发生在线粒体内膜上，A错误；H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙的过程为逆浓度梯度，且需要能量，运输方式为主动转运，B错误；H＋经通道蛋白进入线粒体基质时不与通道蛋白(ATP合成酶)结合，C错误；过量的甲状腺激素可增大线粒体内膜对H＋的通透性，降低H＋电化学梯度，从而抑制ATP的产生，D正确。
[答案] D
三、ATP荧光检测仪
ATP荧光检测仪是基于萤火虫发光原理，利用“荧光素酶—荧光素体系”快速检测腺苷三磷酸(ATP)的含量。由于所有生物活细胞中含有恒量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品(食品、药品、水体等)中微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。
ATP荧光检测仪的作用原理：荧光素＋O2＋ATP 荧光素酶 氧化荧光素(发出荧光)，荧光强度越强→ATP含量越多→微生物数量越多。
每个细菌内的ATP含量基本相同。可利用下图所示原理来检测样品中的细菌数量。下列相关叙述错误的是( )
荧光素＋ATP＋O2荧光素酶 Mg2+ 氧化荧光素＋AMP＋Pi＋H2O＋荧光
A．检测前需要破坏细胞膜以释放ATP
B．检测试剂中应含有荧光素酶和ATP
C．ATP水解释放的能量部分转化成光能
D．荧光强度与样品中细菌数量呈正相关
[解析] ATP是细胞生命活动的直接能源物质，存在于细胞内，检测前需要破坏细胞膜以释放ATP，A正确；检测试剂中应含有荧光素酶和荧光素，ATP来自待检测样品中的细菌，B错误；由反应原理可知，荧光素酶催化ATP水解，释放能量，使荧光素发出荧光，C正确；每个细菌内的ATP含量基本相同，测得的荧光强度与样品中细菌数量呈正相关，D正确。
[答案] B
ATP参与DNA转录及RNA复制
在细胞内，ATP参与DNA的转录及RNA的复制，是合成RNA的原料(NTP：ATP、UTP、GTP、CTP)之一。在ATP的水解反应中，ATP水解成ADP还是AMP取决于反应所需。在RNA的合成反应中，释放1个高能磷酸键的能量不足以支持反应的进行，这种情况下，ATP水解的途径发生改变，即先形成1个AMP和焦磷酸(PPi)，焦磷酸中的能量在后续反应中被释放，整个过程断裂了2个高能磷酸键；同时，AMP参与RNA子链的合成。UTP、GTP和CTP参与合成RNA的情况与ATP相同。同理，dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)参与DNA的复制、逆转录和PCR过程。
[例] 用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素 32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
回答下列问题：
该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是__________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案] dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一
结合ATP的结构与功能，考查结构与功能观
1．(2022·浙江1月选考)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
D [1分子的ATP(腺苷三磷酸)是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成的，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高能磷酸键，与腺苷相连接的化学键是普通化学键，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的水解相联系，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是ATP，D正确。]
2．双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后，子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料( )
①dGTP，dATP，dTTP，dCTP ②dGTP，dATP，dTTP ③α位32P标记的ddCTP ④γ位32P标记的ddCTP
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
A [ddNTP若成为构成DNA的基本单位，需要脱去β、γ两个位置的磷酸基团，且ddNTP加到正在复制的子链中，子链延伸会立即终止，所以要获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段，需要加入α位标记的ddCTP和未被标记的dGTP、dATP、dTTP、dCTP，A正确。]
结合ATP-ADP循环，考查科学思维素养
3．(2023·温州适应性考试)如图是ATP-ADP循环图解，其中①②表示过程。下列相关叙述错误的是( )
A．绿色植物在黑暗条件下，①过程也能发生
B．细胞中的吸能反应一般与②过程相联系
C．与平静状态时相比，剧烈运动时①过程减慢，②过程加快
D．在动物体内，①过程所需的能量均来自细胞呼吸所释放的能量
C [植物在黑暗条件下能进行细胞呼吸，释放能量、合成ATP，①过程能发生，A正确；细胞中需要能量的生命活动绝大多数由ATP水解直接供能，故细胞中的吸能反应一般与②过程相联系，B正确；与处于平静状态时相比，剧烈运动时需要能量较多，所以①②过程都会加快，C错误；在动物细胞内，①过程发生的场所是细胞溶胶和线粒体，所需的能量均来自细胞呼吸所释放的能量，D正确。故选C。]
4．(2024·金华联考)下列有关细胞能量代谢的叙述，正确的是( )
A．细胞中需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量
B．蛋白质的合成需要消耗ATP，蛋白质的水解可产生ATP
C．光下叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
D．厌氧呼吸产生的ATP少，是因为有机物中的大部分能量以热能的形式散失
C [ATP是直接能源，细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的，但GTP、CTP、NADPH等也能直接提供能量，A错误；蛋白质的生物合成需要消耗ATP，而蛋白质的水解只需要酶，不产生ATP，B错误；光下叶肉细胞能够进行光合作用和呼吸作用，因此叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有ATP合成，C正确；厌氧呼吸产生的ATP少的原因是有机物的氧化分解不彻底，其中很多能量储存在乳酸或酒精等有机物中没有释放出来，D错误。]
结合ATP的产生与消耗，考查科学思维与科学探究素养
5．(2023·宁波期中)ATP酶复合体存在于生物膜上，其主要功能是将生物膜一侧的H＋搬运到另一侧，并催化ATP的形成。如图表示ATP酶复合体的结构和主要功能，下列分析正确的是( )
A．叶绿体中含有的ATP酶复合体分布在类囊体膜和基质中
B．ATP酶复合体具有的功能说明膜蛋白具有运输和催化作用
C．图中H＋从B侧运输到A侧的跨膜运输需要细胞代谢提供能量
D．ATP酶复合体在线粒体中参与需氧呼吸的第二阶段和第三阶段
B [由于叶绿体中的ATP是在类囊体膜上形成的，所以叶绿体中的ATP酶复合体分布在类囊体膜上，A错误；由题意可知，ATP酶复合体能将H＋搬运到膜的另一侧，并催化ATP的形成，B正确；图中H＋从B侧运输到A侧，为易化扩散，不需要细胞代谢提供能量，C错误；ATP酶复合体存在于生物膜上，需氧呼吸的第三阶段在生物膜上进行，而第二阶段不在生物膜上进行，所以ATP酶复合体只参与需氧呼吸的第三阶段，D错误。]
6．(2023·嘉兴高三教学测试)线粒体内膜上的质子泵可将H＋逆浓度梯度泵到线粒体内外膜间隙，大部分H＋通过特殊的结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成，具体如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．线粒体内膜的膜面积大于外膜
B．H＋经质子泵运至膜间隙的过程属于主动转运
C．结构①既是H＋通道，也具有ATP合成酶活性
D．在线粒体内膜上，H＋与O2结合生成H2O
D [线粒体内膜向内折叠形成嵴，给相关的酶(蛋白质结构)提供了附着位点，为相关化学反应的进行提供了场所，内膜面积大于外膜，A正确；H＋经质子泵被泵到线粒体基质外，由低浓度运输到高浓度，属于主动转运，B正确；根据题意可知，结构①能够驱动ATP合成，因此是一种具有ATP合成酶活性的蛋白质，同时是H＋通道，C正确；需氧呼吸第三阶段，H＋、e－与O2可在线粒体内膜上结合生成H2O，并释放大量能量，D错误。]
课时分层作业(六) ATP是细胞内的“能量通货”
1．(2023·温州一模)ATP是细胞内的“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
B [ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，厌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。]
2．(2023·山东菏泽校考)如图表示蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程，而磷酸基团的添加或除去(去磷酸化)对许多反应起着生物“开/关”的作用。下列相关叙述正确的是( )
A．蛋白质的磷酸化和去磷酸化是一个可逆过程
B．蛋白质磷酸化是一个放能过程
C．蛋白质去磷酸化是一个吸能过程
D．蛋白质磷酸化属于“开”，去磷酸化属于“关”
D [蛋白质的磷酸化和去磷酸化的过程中所需的酶不同，因此不是一个可逆过程，A错误；蛋白质磷酸化过程中伴随着ATP的水解，因此是一个吸能过程，B错误；蛋白质去磷酸化过程属于水解，生成无活性蛋白和Pi并伴随着能量的释放，因此是一个放能过程，C错误；蛋白质磷酸化以后具有活性，能参与生化反应，属于“开”，蛋白质去磷酸化成为无活性蛋白，不能催化生化反应，属于“关”，D正确。]
3．(2023·衢、湖、丽三地市质检)下列关于ATP的叙述，正确的是( )
A．高能磷酸键的断裂需要消耗水和能量
B．吸能反应所需要的能量都由ATP直接提供
C．ATP中的“A”与ATP彻底水解后生成的“A”不同
D．ATP中的五碳糖也是参与DNA组成的重要成分
C [高能磷酸键的断裂需要消耗水，释放能量，A错误；吸能反应所需要的能量主要由ATP直接提供，B错误；ATP中的“A”是腺苷，ATP彻底水解后生成的“A”是腺嘌呤，二者不同，C正确；ATP中的五碳糖是核糖，而DNA中的五碳糖是脱氧核糖，D错误。]
4．ATP是生物体生命活动的直接能源物质，下列相关叙述错误的是( )
A．活的骨骼肌细胞无论在何种状态下，都需要消耗ATP
B．人在安静状态时，每摩尔葡萄糖生成ATP的量比剧烈运动时要少
C．神经细胞将Na＋排出细胞外的过程中伴随着ATP水解
D．人在寒冷时，甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
B [活的骨骼肌细胞能进行生命活动，因此需要消耗ATP，A正确；剧烈运动时存在厌氧呼吸，厌氧呼吸仅在第一阶段可生成少量ATP，需氧呼吸三个阶段均可生成ATP，因此人在安静状态时，每摩尔葡萄糖生成ATP的量比剧烈运动时要多，B错误；Na＋排出神经细胞的过程是主动转运，需要ATP水解提供能量，C正确；在寒冷时，人体通过调节作用使甲状腺激素分泌增加，从而促进了新陈代谢，加速了物质的氧化分解，可释放更多的热量来维持寒冷时体温的相对恒定，同时ATP的生成量会增加，D正确。]
5．(2024·浙江百校测试)dATP是脱氧腺苷三磷酸的英文名称缩写，其结构式可简写成dA—P～P～P(该结构式中的dA表示脱氧腺苷)。下列分析错误的是( )
A．dATP与ATP的分子结构的主要区别是含氮碱基不同
B．dATP彻底水解形成的有机物只有2种
C．dATP中的高能磷酸键水解可为某些吸能反应供能
D．细胞内合成dATP时有能量的储存，常与放能反应相联系
A [dATP与ATP的分子结构的主要区别是五碳糖种类不同，ATP含有核糖，dATP含有脱氧核糖，A错误；dATP彻底水解生成腺嘌呤、脱氧核糖、磷酸，共3种物质，但磷酸不是有机物，因此dATP彻底水解形成的有机物只有2种，B正确；dATP中的高能磷酸键水解时会释放较多的能量，可为某些吸能反应供能，C正确；与合成ATP类似，细胞内合成dATP时要储存能量，因此合成dATP的反应常与放能反应相联系，D正确。]
6．(2023·浙江十校联盟联考)如图表示ATP的结构，a、b表示化学键，①、②、③表示物质，下列叙述错误的是( )
A．ATP中的N存在于物质①中
B．①、②、③构成的物质可作为转录的原料
C．b中的能量可来自光能，也可转化为光能
D．人体在剧烈运动时，ATP的合成速率大于分解速率
D [ATP中的N存在于物质①含氮碱基(腺嘌呤)中，A正确；转录的产物是RNA，①、②、③构成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，故可作为转录的原料，B正确；在光合作用过程中，b中的能量可来自光能，ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解所释放的能量可用于各项生命活动，包括发光等，故可转化为光能，C正确；人体在剧烈运动时，ATP的合成速率和分解速率都增大，且二者含量处于动态平衡中，这保证了生物体细胞中ATP含量的稳定，D错误。]
7．核苷三磷酸(NTP)包括ATP、GTP、UTP、CTP等，脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP，d表示脱氧)包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究发现dNTP可作为DNA合成的原料。下列叙述正确的是( )
A．dNTP和NTP的区别体现在五碳糖的种类不同
B．dNTP含有2个高能磷酸键，可为DNA复制提供能量
C．DNA复制时，dATP、dTTP含量越多，则DNA结构越稳定
D．真核生物的细胞分裂时，胞内的dNTP都进入细胞核内参与DNA的复制
B [dNTP和NTP的区别在于五碳糖种类和碱基种类不同；DNA复制时，dCTP、dGTP含量越多，则DNA结构越稳定；真核生物的细胞进行分裂时，除核DNA进行复制外，细胞质DNA也进行复制，胞内dNTP不可能全部进入细胞核内参与DNA的复制。]
8．“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这首情景交融的诗句。萤火虫发光的相关化学变化如图所示，下列有关叙述错误的是( )
A．催化荧光素氧化反应的酶与催化ATP水解的酶不是同一种酶
B．萤火虫腹部后端(发光器官)细胞内含有大量的ATP，以保证其正常发光
C．萤火虫发光的过程实现了ATP中的化学能向光能的转化
D．荧光素发荧光的化学反应是吸能反应，该过程伴随着ATP的水解
B [荧光素酶催化荧光素氧化反应，ATP水解酶催化ATP水解，A正确；细胞中ATP含量少，但ATP-ADP循环速度很快，使ATP和ADP的含量处于动态平衡之中，B错误；题图中荧光的产生过程体现了ATP中活跃的化学能转变为光能，C正确；荧光素与氧气发生化学反应的过程需要ATP水解提供能量，为吸能反应，D正确。]
9．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发出荧光。利用上述原理，ATP荧光检测仪可通过测定荧光的强度来估测样品中细菌的含量。下列说法错误的是( )
A．ATP水解为荧光素提供能量时，其中远离腺苷的高能磷酸键断裂
B．荧光检测仪中含有细菌裂解剂，能释放细菌细胞中的ATP
C．荧光素氧化发出荧光的过程涉及化学能到光能的能量转换
D．一般情况下，样品中细菌越多，测得的发光值越小
D [ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键比较容易断裂，释放能量，为荧光素提供能量，A正确；正常情况下ATP存在于细胞中，不能为荧光素提供能量，因此荧光检测仪中应含有细菌裂解剂，能裂解细菌然后释放细菌细胞中的ATP，B正确；荧光素氧化发出荧光的过程涉及ATP水解，ATP中活跃的化学能转换为光能，C正确；生物活细胞中ATP的含量是相对稳定的，荧光的强度可反映出细菌的数量，样品中细菌越多，测得的发光值越大，D错误。]
10．(2023·杭州月考)研究发现，ATP被神经末梢释放后，可与血管及内脏平滑肌细胞膜上的P2X受体结合，从而激活Ca2+通道，引起Ca2+内流而产生兴奋效应。P2X受体广泛分布于动物组织细胞。进一步研究发现，ATP在感觉传递尤其是痛觉传入过程中发挥重要作用。以下相关叙述错误的是( )
A．在感觉传递过程中，ATP是一种神经递质
B．神经末梢释放ATP的结构基础是细胞膜具有流动性
C．人体内环境中含有大量的ATP
D．ATP既是供能物质，又可参与信息传递，体现了生命是物质、能量、信息的统一体
C [ATP作为神经递质，发挥作用后迅速被降解或回收进细胞，在内环境中不会大量存在，C错误。]
11．荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。研究人员用不同条件处理荧光素酶后，在添加足量荧光素的条件下测定酶浓度与发光强度间的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．高温、重金属都可能破坏酶的空间结构
B．荧光素和荧光素酶可用于ATP的定量检测
C．A点后发光强度不再增大，可能受荧光素量的限制
D．在生产实践中应用荧光素酶，为节约其用量，可用Mg2+处理
C [由图可知，用高温、重金属处理后，发光强度很低，说明荧光素酶的活性很低，高温和重金属都可能破坏酶的空间结构，A正确；荧光素在荧光素酶和ATP等物质的参与下可进行反应发出荧光，ATP是驱动荧光素发出荧光的直接能源物质，发光强度与ATP的含量成正比，所以根据发光强度可以计算出实验中消耗ATP的含量，即荧光素和荧光素酶可用于ATP的定量检测，B正确；由题可知，荧光素是足量的，A点后发光强度不再增大，可能是受ATP含量等条件的限制，C错误；Mg2+处理，在较低荧光素酶浓度下就能达到较高发光强度，在生产实践中若要节省荧光素酶的用量，可以用Mg2+处理，D正确。]
12．钙泵又称Ca2+-ATP水解酶，钙泵主要存在于细胞膜和内质网膜上，它将Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞溶胶中低浓度的Ca2+，当细胞受到刺激时，内质网腔中的Ca2+又会释放到细胞溶胶中以调节细胞的生命活动。下列相关叙述正确的是( )
A．钙泵参与运输Ca2+的过程属于放能反应
B．骨骼肌细胞中运输Ca2+的钙泵只存在于细胞膜上
C．细胞膜上的钙泵失调可能会导致肌肉抽搐
D．内质网腔中的Ca2+通过钙泵释放到细胞溶胶中的过程属于被动运输
C [钙泵又称Ca2+-ATP水解酶，参与运输Ca2+的过程需要ATP水解供能，因此属于吸能反应，A错误；由题中信息分析可知，骨骼肌细胞中运输Ca2+的钙泵存在于细胞膜和内质网膜上，B错误；内质网腔中的Ca2+浓度高于细胞溶胶中的Ca2+浓度，因此内质网腔中的Ca2+释放到细胞溶胶中是经过载体蛋白进入细胞溶胶，不是钙泵，D错误。]
13．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高能磷酸键断裂
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不能用于各项生命活动
B [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错误。]
项目
ATP合成
ATP水解
反应式
ADP＋Pi＋能量→ATP
ATP→ADP＋Pi＋能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量来源
光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)
高能磷酸键
能量去路
储存于形成的高能磷酸键中
用于各项生命活动
反应场所
细胞溶胶、线粒体、叶绿体、细胞膜(某些原核细胞)
细胞中需能部位
图解
特点
①在正常的活细胞中，ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡中；ATP在细胞内存在的特点：量少、普遍存在、易再生、转化迅速
②ADP、Pi、ATP三种物质可反复循环利用，故上述转化过程中物质是可逆的，能量不可逆，整个反应是不可逆的
相关学案
2023届高考生物二轮复习细胞内的酶和ATP学案（不定项）： 这是一份2023届高考生物二轮复习细胞内的酶和ATP学案（不定项），共16页。
2021学年第一节 ATP是细胞内的“能量通货”导学案： 这是一份2021学年第一节 ATP是细胞内的“能量通货”导学案，共9页。
高中生物第2节 细胞的能量“通货”──ATP导学案： 这是一份高中生物第2节 细胞的能量“通货”──ATP导学案，共3页。学案主要包含了学习目标，重点、难点等内容，欢迎下载使用。
