【备考2026】高考生物一轮复习资源：第3单元 第10课时 细胞的能量“货币”ATP（课件）

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解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1.ATP是一种高能磷酸化合物
2.ATP的合成和利用(1)ATP的合成
细胞质基质、线粒体、叶绿体
(2)ATP的利用①ATP是细胞内的能量“货币”
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，因而可以参与特定的化学反应。
(1)ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。分析原因：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。(2)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，人体内ATP的总含量并没有太大变化，原因是ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。(3)ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析
(1)ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量(2024·全国甲，2A)(　　)(2)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所(2019·全国Ⅲ，1C)(　　)
提示　高尔基体不能合成ATP。
(3)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量(2019·天津，2A)(　　)
提示　淀粉水解不需要消耗ATP。
一、ATP结构辨析1.请写出图中标出的“A”的含义。
① ；② ；③ ；④ 。
2.科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：_____________________________________________________________________________。
GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的那个特殊的化学键容易
如果将ATP中的A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子后组成dNTP家族，均为高能化合物。
二、ATP的合成和利用1.萤火虫发光需要ATP提供能量，其发光机制是尾部发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，生成的荧光素化腺苷酸(腺嘌呤核糖核苷酸简称腺苷酸)与氧气在荧光素酶的催化下反应形成发光物质虫荧光酰腺苷酸。(1)将32P标记的磷酸注入活细胞内，随后迅速分离细胞内的ATP，发现细胞内的ATP含量不变，但ATP中末端磷酸基团已被32P所标记。该实验的结论为 。
ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡
(2)将α、β、γ位置分别被32P标记的ATP(A－Pα～Pβ～Pγ)注入不同的发光细胞内，只有注入α位置被标记的ATP的细胞，在形成的发光物质虫荧光酰腺苷酸中检测到放射性。由此推测发光细胞以这种方式利用ATP的生物学意义是_________________________________________________________________。
ATP水解成腺苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时
2.研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的 。
考向一　ATP的结构及其特点1.(2024·咸宁检测)如图所示为ATP的结构及ATP与ADP之间的相互转化过程，下列说法正确的是A.图1中的a代表腺苷，A代表的是腺嘌呤B.某些载体蛋白可催化ATP水解C.ATP与ADP相互转化过程，虽不是可逆 的，但物质和能量是可循环利用的D.酶1和酶2调节作用的机理是降低反应的活化能
2.(2024·南京市九中质量调研)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。下列叙述不正确的是A.④和⑤之间化学键的形成过程总是与放能 反应相关联B.①代表ATP中的“A”，ATP脱去④⑤成为 腺嘌呤核糖核苷酸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
考向二　ATP 的合成和利用 3.(2025·遵义联考)ATP可作为一种药物用于辅助治疗肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌炎等疾病。下列说法正确的是A.ATP是生物体内所有耗能生命活动的直接能量来源B.ATP合成所需的能量来自光能或化学能C.ATP的水解过程往往伴随着蛋白质分子的去磷酸化D.ATP的水解产物可以作为合成DNA的原料
4.(2023·福建，14)肌细胞质基质中Ca2＋浓度升高将引起肌收缩，静息状态下，肌细胞质基质Ca2＋浓度极低，此时胞内Ca2＋主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌质网膜上存在一种Ca2＋载体，能催化水解ATP实现Ca2＋逆浓度跨膜运输，该载体转运过程中的两个状态(E1和E2)如图所示。下列相关叙述错误的是A.该载体对Ca2＋的转运过程利用了 ATP水解所释放的能量B.E2中该载体通过构象变化向细胞质基质运输Ca2＋导致肌收缩C.若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常D.随着待转运Ca2＋浓度的增加，该载体的运输速率先增大后稳定
5.(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“货币”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
调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化
下列关于ATP的叙述正确的是A.ATP是细胞中能量的唯一载体，也是能量的直接来源B.ATP结构简式可表示为A－P～P～PC.ATP中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成D.ATP中两个相邻的磷酸基团都带正电荷而相互排斥E.ATP末端的磷酸基团转移势能较高，导致远离A的化学键易断裂F.ATP水解两个特殊化学键后剩余部分可直接参与RNA、DNA的合成G.ATP 水解脱离下来的磷酸分子可与某些蛋白质结合H.代谢旺盛的细胞内ATP含量较多，代谢缓慢的细胞内ADP含量较多
I.肌肉细胞中ATP含量因大量消耗而明显降低J.ATP水解和ATP合成过程中，能量不同，所用酶不同，场所也不完全相同K.菠菜根尖细胞中能合成ATP的细胞器只有线粒体L.许多放能反应一般与ATP的合成相联系M.Ca2＋载体蛋白的磷酸化与ATP水解相联系N.ATP水解释放的磷酸基团能使蛋白质磷酸化，磷酸化后的蛋白质活性 和结构保持不变
(1)叶绿体和细胞质基质(2)线粒体基质侧　保障线粒体内ATP的再生(3)DNA、RNA、蛋白质(4)米酵菌酸可以竞争性地结合在AAC上，从而抑制ADP和ATP的转换，导致人体细胞严重缺少能量而死亡
一、选择题1.(2024·黄冈期末)如图表示ATP分子的结构式，下列相关叙述正确的是A.①与ATP中的“A”具有相同的含义B.病毒不需要ATP就可完成各项生命活动C.ATP脱去④的过程常与放能反应相联系D.ATP脱去③④后的产物可用于合成某些酶
2.(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“货币”，下列关于ATP的叙述错误的是A.含有C、H、O、N、PB.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.据测算，一个人在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5 kg的ATP转化成ADP，释放能量，供运动所需。生成的ADP又可在一定条件下转化成ATP。下列相关叙述错误的是A.ADP是比ATP稳定的化合物，其分子中不含特殊化学键B.正常生活的细胞中，ATP和ADP的相互转化处于动态平衡C.ATP和ADP相互转化的供能机制体现了生物界的统一性D.ADP转化成ATP的过程中，所需的能量可来自细胞呼吸
4.下列关于ATP的叙述，正确的是A.ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量B.ATP－ADP循环使得细胞储存了大量的ATPC.ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团D.ATP分子中的2个特殊的化学键不易断裂水解
5.(2025·潜江调研)ATP为Ca2＋跨膜运输供能的过程如图所示，下列相关叙述错误的是A.图中物质A既具有物质运输功能，又具有催化功能B.载体蛋白磷酸化伴随着能量的转移，载体蛋白活性也被改变C.Ca2＋与物质A结合后，最终导致物质A的空间结构发生变化D.加入蛋白质变性剂会提高Ca2＋的跨膜运输速率
6.(2024·漳州一模)科学家培育出一种含转荧光素酶基因的“荧光树”，用荧光素浇灌后，“荧光树”能发光，原理如图。以下说法正确的是
A.荧光素酶和ATP为荧光素的发光反应提供了能量B.“荧光树”能持续发光与细胞内ATP的含量较高密切相关C.ATP彻底水解后可以得到三种小分子有机物D.荧光素发光反应前后，荧光素酶的结构相同
7.cAMP(环化一磷酸腺苷)是由ATP脱去两个磷酸基团后缩合环化而成的一种细胞内信号分子。下列有关叙述正确的是A.cAMP与核酸的组成元素不同B.cAMP中的A与ATP中的A含义相同C.接收cAMP信号的受体为糖被D.ATP缩合形成cAMP的场所在核糖体
8.(2025·佛山15校联盟联考)Arf家族蛋白是分泌、内吞等过程的关键引发因子，Arf家族蛋白在与GDP结合的非活性状态和与GTP结合的活性状态之间循环(GTP和ATP的结构和性质相似，仅是碱基 A 被 G替代)。活性状态的 Arf家族蛋白能募集胞质蛋白进入囊泡，然后运输到特定的亚细胞位点。以下叙述正确的是A.GDP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成B.Arf由非活性状态转化为活性状态，其空间结构不会发生改变C.Arf由非活性状态转化为活性状态是一个吸能反应D.运输货物蛋白的囊泡可能来自核糖体、内质网或高尔基体
9.(2021·海南，14)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ATPB.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
11.(2025·武汉检测)磷酸肌酸(C～P)是一种存在于肌肉和其他兴奋性组织(如脑和神经)中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定条件下可以相互转化。细胞在急需供能时，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，余下部分为肌酸(C)，这样可以在短时间内维持细胞中ATP含量的相对稳定。下列叙述错误的是A.肌肉收缩时，ATP的含量保持相对稳定B.磷酸肌酸可作为能量的存储形式，但不能直接为肌肉细胞供能C.剧烈运动时，肌肉细胞中磷酸肌酸与肌酸含量的比值会有所升高D.细胞中的磷酸肌酸对于维持ATP含量的相对稳定具有重要作用
12.蛋白质磷酸化反应是指ATP末端的磷酸转移到底物蛋白质的特定氨基上所进行的化学反应。磷酸化的蛋白质活性改变后做功，从而参与细胞代谢，如图所示。下列说法错误的是A.ATP末端磷酸基团脱落时伴随能量的转移B.磷酸化的蛋白质活性改变但并未变性C.ATP推动的细胞做功过程属于吸能反应D.蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解，水解产物参与RNA的合成
13.(2024·仙桃月考)蛋白激酶A(PKA)由两个调节亚基和两个催化亚基组成，其活性受cAMP(经腺苷酸环化酶催化ATP环化形成)调节，如图所示。活化的PKA催化亚基能将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化，改变这些蛋白质的活性。下列有关说法错误的是A.调节亚基具有结合cAMP的结构域， 催化亚基包含活性位点B.蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进 行磷酸化的过程伴随着ATP的水解C.ATP不仅是生物的直接供能物质，还是合成cAMP、DNA等物质的原料D.cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基分离，释放出高活性的催化亚基
14.ATP注射液主要用于脑出血后遗症、心功能不全、进行性肌萎缩等的辅助治疗。研究发现，ATP可以作为兴奋性神经递质与血管、内脏平滑肌细胞及神经细胞上的P2X受体结合。与自身合成的ATP相比，注射浓度远低于细胞内，几乎不能进入细胞。下列叙述正确的是A.1个ATP分子由1分子核糖、1分子腺苷和3分子磷酸基团组成B.注射的ATP作为辅助治疗药物主要是利用了其信号分子的作用C.肝细胞中的ATP主要通过有氧呼吸第三阶段在线粒体基质产生D.注射的ATP与P2X受体结合，提供能量和信息后，可能被降解
15.(2024·泉州联考)GTP与ATP的化学结构相似。G蛋白由Gα、Gβ和Gγ三个亚基组成，具有GTP水解酶活性。G蛋白可以在活性状态与非活性状态之间相互转化，如图所示，激动剂与G蛋白偶联受体(GPCR)结合后可引起G蛋白转化为活性状态。下列叙述正确的是A.GTP中含有2个磷酸基团，G代表鸟嘌呤 核糖核苷酸B.细胞中的GTP也可能作为生命活动的直接 能源物质C.G蛋白由非活性状态转化为活性状态与去磷酸化有关D.生物体内G蛋白的活性只受温度和pH变化的影响
二、非选择题16.(2025·河南天一联考)ATP是细胞内流通的能量“货币”，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。回答下列问题：(1)植物细胞合成ATP的场所包括线粒体、____________________。(2)线粒体是细胞的“动力车间”，能及时将合成的ATP转运至细胞质基质供各种细胞结构利用。线粒体内膜上存在丰富的ATP/ADP转运蛋白体(AAC)，AAC具有同时结合ATP和ADP的位点，可同时反向运输ATP和ADP。AAC的ATP结合位点主要分布于_____________(填“线粒体基质侧”或“细胞质基质侧”)，这种反向运输的机制有利于_______________________。
保障线粒体内ATP的再生