5.2 细胞的能量“货币”ATP（提升讲义）生物人教版2019必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币”ATP （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 ATP是一种高能磷酸化合物 1.中文名称：__________ 2.元素组成：__________________。 3.结构简式：______________ 其中“A”代表______(腺嘌呤+核糖)，“P”代表________（3个），“～”代表__________（2个），“—”代表普通磷酸键（1个）。1个ATP分子中含有1个______，3个________，2个________键。 4.特点： （1）高能量：ATP是细胞内一种高能磷酸化合物，含有2个____________，储存大量能量，ATP水解释放的能量高达______________________。 （2）不稳定：ATP的化学性质不稳定，这是由于两个相邻的磷酸基团都带______而相互排斥，即末端磷酸基团具有较高的____________。在______的催化作用下，脱离下来的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。 5.ATP是驱动细胞生命活动的____________。 [例1]下列关于ATP的叙述，正确的是（　　） A．ATP中含有脱氧核糖 B．ATP中含有3个磷酐键 C．ATP只有在活细胞内起作用 D．ATP化学名称叫腺苷三磷酸 [例2]ATP是一种可为细胞代谢提供能量的物质，分子结构式如图所示，也可以简写成A—P~P~P。下列有关说法错误的是（　　） A．吸能反应和放能反应常与⑤的断裂和形成相关联 B．ATP中的能量可以来源于光能，但不能转化为光能 C．ATP简写式中的A表示腺苷，由图中的①和②组成 D．ATP经水解断裂④⑤后可得到RNA的基本单位之一 必会知识二 ATP和ADP可以相互转化 1.过程： （1）释放能量（ATP水解）：ATPADP＋Pi＋能量 （2）储存能量（ATP合成）：ADP＋Pi＋能量ATP 2.能量的来源及去路： 3.转化的原因及特点： （1）原因：ATP分子中远______________________________很容易断裂也容易形成。 （2）特点：时刻不停地发生并且处于________之中；ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内部是一样的，体现了生物界的统一性。 [例1]磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物，训练有素的运动员肌细胞中磷酸肌酸的含量是ATP的10倍左右。高强度运动时，ATP的水解速率远大于合成速率，细胞激活ATP-磷酸肌酸供能系统维持ATP含量，关系如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．ATP-磷酸肌酸供能系统需要氧气参与 B．磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的水解 C．磷酸肌酸作为能量存储形式也可为肌细胞直接供能 D．磷酸肌酸通过转移磷酸基团给ADP以快速再生ATP [例2]下图是ATP的化学结构式和水解反应。ATP可脱去两个磷酸基团成为焦磷酸和AMP。下列叙述错误的是（    ） A．AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的单体 B．ATP水解成AMP时，脱去γ和β磷酸基团 C．一个磷酸基团可与AMP结合直接合成ATP D．细胞的吸能反应伴随着ADP或AMP的生成 必会知识三 ATP的利用 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。例如：ATP水解释放的能量可以用于______________________________________等。 （1）ATP如何为主动运输供能（上图） ①参与Ca2＋主动运输的________是一种能催化____________的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其酶活性就被______了。 ②在载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的末端________脱离下来与________结合，这一过程伴随着__________，这就是载体蛋白的磷酸化。 ③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。 此外，ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，从而使这些分子________发生变化，______也被改变，因而可以参加特定化学反应。 （2）吸能和放能反应 细胞内的化学反应可以分成________和________两大类。前者是需要吸收能量的，如__________等；后者是释放能量的，如________________等。许多吸能反应与____________的反应相联系，由ATP水解提供______；许多放能反应与__________________相联系，释放的能量储存在______中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过____________在吸能反应和放能反应之间流通。 （3）ATP的其他利用 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________。 （4）ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 ①图甲：A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP；AB段表示随O2供给量的增多，有氧呼吸明显增强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加；BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸基团等 ②图乙：可表示哺乳动物的成熟红细胞中的ATP来自无氧呼吸，与O2供给量无关 [例1]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（机理如图所示）。下列说法错误的是（　　） A．ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应 B．ATP推动细胞做功，存在吸能反应与放能反应过程 C．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATP D．主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少 [例2]如图是细胞中某种化合物的结构模式图。下列有关说法错误的是（　　） A．细胞中需要能量的生命活动主要是由该化合物直接提供能量的 B．ATP中的能量可以来源于光能，但不能转化为光能 C．吸能反应和放能反应常与⑤的断裂和形成相关联 D．人体对该化合物的需求量很大，但该化合物在人体内的含量很少 难点知识一 ATP的结构和功能 1．ATP和ADP的结构 2．辨不同化合物中“A”的含义 化合物 结构简式 “A”含义 共同点 ATP ______（由腺嘌呤和核糖组成） 所有“A”的共同点是都含________ DNA ________________ RNA ______________酸 核苷酸 ______ 3．ATP不等同于能量，ATP是与能量有关的一种高能磷酸化合物。 4．ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP等。 5．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，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。 命题角度1 理解ATP的结构特点 脱氧核苷三磷酸（dNTP）和核苷三磷酸（NTP）参与核酸合成等多种生理过程，其结构如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．dNTP可以为RNA复制提供反应所需的能量和原料 B．NTP、dNTP以及磷脂分子的元素组成有区别 C．用32P标记ATP的α位的P，作为RNA合成的原料，可使RNA分子被标记 D．若X表示OH，该结构代表的物质dNTP可作为体内DNA分子复制的原料 命题角度2 辨不同化合物中“A”的含义 ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，下图“○”中所对应的结构含义相同的是（　　） A．①和② B．②和③ C．①和④ D．没有相同的 难点知识二 ATP与ADP的相互转化 1.转化过程比较： ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量 来源 植物：光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 动物：化学能(细胞呼吸) 末端磷酸基团的转移势能 能量 去路 储存于______中 光合作用过程中产生的ATP用于__________________，细胞呼吸过程中产生的ATP用于____________ 反应 场所 高等植物：__________________________ 动物：细胞质基质、线粒体 生物体内的需能部位，如细胞膜、叶绿体基质等 意义 ①对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是________地发生并且处于________之中。 ②ATP与ADP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，体现了______________ 2.注意： （1）ATP水解时，其末端的磷酸基团（OP）脱离下来，挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化，这个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸分子（Pi）。 （2）ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。由上表可看出，在ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 （3）ATP在细胞内含量较少，但ATP与ADP转化非常迅速，两者处于动态平衡中，保证了能量及时供应。 命题角度1 理解ATP与ADP的相互转化 某细胞中的部分生理过程如图所示，①和②代表不同的化学反应。下列叙述正确的是（    ） A．能量Ⅰ只能来自化学反应释放的能量 B．反应①只能发生在细胞质基质和线粒体中 C．能量Ⅱ可用于肾小管细胞对水分的重吸收 D．反应②往往伴随着生物体内的吸能反应 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列叙述错误的是（    ） A．ATP彻底水解会产生腺嘌呤、核糖和磷酸 B．剧烈运动时，ATP的水解量会大于ATP的合成量 C．Ca2+载体蛋白磷酸化伴随着ATP的水解 D．光合作用过程中既有ATP的合成，也有ATP的水解 难点知识三 ATP的利用 1.ATP利用的实例 2.ATP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____________________。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______________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。 3.分子的磷酸化及意义 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。 类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化 概念 在蛋白激酶催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程 图示过程 意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活 4.ATP是细胞内流通的能量“货币” （1）化学反应中的能量变化与ATP的关系 ①吸能反应：一般与ATP的______相联系。 ②放能反应：一般与ATP的______相联系。 （2）能量通过__________在吸能反应和放能反应之间流通。 5.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：________________； 消耗ATP：一些需能反应 叶绿体 产生ATP：______； 消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录和蛋白质合成等 线粒体 产生ATP：____________________； 消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等 核糖体 消耗ATP：____________ 细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等 命题角度1 ATP的利用 食品中微生物的数量可以反映食品的品质。有一种ATP 荧光检测仪，能够通过监测 ATP的含量来反映食品中微生物的数量。ATP生物发光原理如下图所示，下列说法正确的是（　　） ATP+荧光素+O₂氧化荧光素+AMP+PPi+光 A．ATP 是生命活动的直接能源物质，细胞中储存了大量ATP B．上述产物中的AMP 是DNA 的基本组成单位之一 C．荧光素酶降低了这一反应的活化能，反应前后其结构发生了改变 D．荧光强度越大，说明检测样品中微生物的数量越多 ATP既可作为直接能源物质，又可作为神经递质发挥作用。下列叙述错误的是（　　） A．ATP既可以为DNA合成提供能量，又可以为其提供原料 B．ATP水解可以使蛋白质磷酸化，导致其空间结构发生改变 C．ATP作为信号分子需与特定部位的受体结合 D．ATP含量可以间接反映样品中微生物的数量 1．如图1为ATP的结构示意图，图2为ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是（    ） A．图1中的A代表腺嘌呤，b和c代表特殊的化学键 B．图2中进行①过程时，图1中的c键断裂并释放能量 C．许多吸能反应往往和图2中过程②的进行相联系 D．图2中过程①产生的磷酸基团可使载体蛋白磷酸化而发生空间结构的改变 2．如图所示，甲代表生命活动的直接能源物质ATP，下列叙述错误的是（    ） A．甲→乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶空间结构不同 B．丙是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一 C．丁由腺嘌呤和核糖组成，戊可用于甲的合成 D．剧烈运动时，细胞内ATP的消耗速率大于合成速率 3．某种新型的发光细菌，其发光过程伴随ATP与ADP的相互转化的过程，如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．图中“M”指的是腺苷，代表ATP中的“A”，“N”指的是核糖 B．ATP脱去2个磷酸基团就是DNA的基本单位之一 C．图中②过程释放的能量2可转化成光能 D．ATP在细胞内的含量很多，以满足细菌各种生命活动的需求 4．ATP生物发光技术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，评估待测样品的清洁度状况，其原理如图所示。下列相关说法错误的是（　　） A．荧光素被氧化的过程是吸能反应 B．检测前需裂解细胞以释放胞内ATP C．测得荧光值越大，反应样品污染程度越高 D．反应产物AMP可以作为DNA合成的原料之一 5．ATP和酶在生物体的生命活动中发挥着重要作用，下列有关细胞中的酶和ATP的说法，错误的是（　　） A．在适宜的条件下，ATP和酶都能在细胞外发挥作用 B．酶催化ATP水解时，能够降低ATP水解所需要的活化能 C．ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量较少 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 6．下列关于ATP和酶的叙述，不正确的是（    ） ①哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP ②ATP和RNA具有相同的五碳糖 ③有氧呼吸和无氧呼吸的各阶段都能形成ATP ④利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性 ⑤利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响 ⑥酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能 ⑦ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能 A．①③④ B．①③⑤ C．③④⑤⑦ D．②④⑦ 7．下列关于ATP的叙述，正确的是（　　） A．ATP 中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成 B．ATP 中两个相邻的磷酸基团因都带正电荷而相互排斥 C．肌肉细胞中ATP含量因大量消耗而明显降低 D．菠菜根尖细胞中能合成ATP的细胞器只有线粒体 8．下列关于ATP的叙述，正确的是（　　） A．一分子ATP中有三个磷酸基团，离腺苷最近的磷酸基团转移势能最高 B．从ATP上脱离下来的磷酸基团携带能量与蛋白质结合使其发生磷酸化 C．ATP中含有的五碳糖是脱氧核糖，可参与构成RNA D．大肠杆菌细胞内ATP的合成一般与吸能反应相联系 9．技术人员研发出基于荧光素—荧光素酶体系的微生物数量快速测定方法，检测原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A．将微生物裂解释放ATP后才能进行荧光强度的检测 B．AMP是ATP释放两个磷酸基团的产物，是RNA的单体之一 C．荧光素生成氧化荧光素发出荧光的过程，属于放能反应 D．ATP荧光检测仪不能用于检测样品中病毒的含量 10．肌细胞质基质中Ca2+浓度升高将引起肌肉收缩。静息状态下，肌细胞质基质中Ca2+浓度极低，此时细胞内Ca2+主要存储于肌质网（一种特殊的内质网）中。肌质网膜上存在一种Ca2+载体，该载体能催化ATP水解，从而实现Ca2+逆浓度梯度跨膜运输，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+导致肌肉收缩 C．该载体数量不足或功能减弱会导致肌肉收缩功能发生异常 D．随着待转运Ca2+浓度的增加，该载体的运输速率可能先增加后稳定 11．荧光的生成通常分为以下需要荧光素酶催化的两步反应：荧光素＋ATP→荧光素化腺苷酸＋PPi，荧光素化腺苷酸＋O2→氧化荧光素＋AMP＋光。能使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质对荧光素酶的活性有抑制作用。回答下列有关问题： (1)荧光素酶催化上述反应发出荧光的能量来自 （填“远离”或“靠近”）腺苷的特殊化学键水解。 (2)为了探究甲、乙两种物质对荧光素酶的抑制作用类型，研究人员提出以下实验设计思路。请结合实验材料完善该实验设计思路，并写出预期实验结果。 实验材料和用具：蒸馏水、荧光素溶液、ATP溶液、荧光素酶溶液、甲物质溶液、乙物质溶液、透析袋（人工合成的半透膜，只允许水分子和甲、乙两种物质通过）、试管、烧杯等。 实验设计思路：取两支试管，各加入等量的荧光素酶溶液，再分别加入等量 ，一段时间后，向两支试管中加入 并观察荧光。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，重复实验，观察各组荧光强度 预期实验结果与结论： 若出现结果①： 结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。 若出现结果②： 结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。 若出现结果③： 。 结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。 若出现结果④：加甲物质溶液组，透析前后荧光强度不变，加乙物质溶液组，透析后荧光强度比透析前强： 结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。 12．家蚕消化道内含有淀粉酶，能将桑叶中的淀粉分解为小分子糖，此过程可为家蚕生长发育提供能量，也伴随着ATP的产生与消耗。回答下列问题： (1)生物体内酶的化学本质是 ，其特性有 （答出2点即可）。 (2)ATP是细胞的能量“货币”，ATP的A代表 ，由 结合而成。 (3)某科学家向家蚕消化道研磨液中加入一定量的ATP类似物，再加入淀粉溶液，与未加ATP类似物的对照组相比，发现淀粉分解速率加快，说明 。 (4)利用荧光素—荧光素酶法可以检测家蚕消化道内ATP的含量。其原理是ATP在荧光素酶催化下，使荧光素氧化并发出荧光，荧光强度与ATP含量成正比。若要测定家蚕取食桑叶后消化道内ATP含量的变化，实验思路是 。 13．生物体内的新陈代谢与ATP、酶有密切关系。甲图表示了细胞某些代谢过程与ATP的关系；乙图表示酶在化学变化中的作用。请分析回答下列问题。 (1)甲图中，若生物体为蓝细菌，细胞消耗ATP的主要场所是 。而在玉米体内，叶肉细胞通过生理过程①产生ATP的具体部位是 。 (2)从太阳光能转变为骨骼肌收缩所需的能量，需要依次经过甲图中 （填数字）过程。 (3)乙图中，若表示过氧化氢酶作用于一定量的H2O2（温度和pH等条件都保持最适宜）时生成物量与反应时间的关系，在d分钟后曲线变成水平的主要原因是 。 (4)过氧化氢酶之所以能够加快化学反应的速率是因为它能 。Fe3＋也能催化H2O2的分解，但与过氧化氢酶相比，要达到生成物量的最大值，反应时间一般 d分钟。 14．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。请回答下列问题： (1)ATP是通过 为生命活动提供能量的，而且转移的基团是一个 ，而不是 。 (2)细胞中ATP的主要来源是 。 (3)利用“荧光素——荧光素酶生物发光法”对市场上腊肉中的细菌含量进行检测的步骤如下：第一步，将腊肉研磨后进行离心处理，取一定量的上清液放入分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应； 第二步，记录发光强度并计算ATP的含量；第三步，测算细菌数量。 ①荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并发出荧光。 ②根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP的含量呈 （填“正相关”或“负相关”）。 ③根据ATP的含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中，ATP的含量 。 15．如图甲是细胞内ATP与ADP相互转化的示意图，图乙是酶作用模型。据图回答下列问题： (1)在人体内，图甲①的能量来自 作用；在植物体内，图甲①的能量来自 作用。②的能量用于 （举出2例）。 (2)图乙中能代表酶结构的是 （填字母），该作用模型体现出酶的 性。 (3)ATP在酶的作用下水解的产物可以用来合成 （填“DNA”或“RNA”）。某同学欲制作ATP分子模型，当其他条件满足时，她准备的30个腺苷和80个磷酸最多可以制作 个完整的ATP分子模型。 (4)经测定，正常成年人静止状态下24h将有40kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是 。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量“货币”ATP （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 ATP是一种高能磷酸化合物 1.中文名称：腺苷三磷酸 2.元素组成：C、H、O、N、P。 3.结构简式：A—P～P～P 其中“A”代表腺苷(腺嘌呤+核糖)，“P”代表磷酸基团（3个），“～”代表特殊化学键（2个），“—”代表普通磷酸键（1个）。1个ATP分子中含有1个腺苷，3个磷酸基团，2个特殊化学键。 4.特点： （1）高能量：ATP是细胞内一种高能磷酸化合物，含有2个特殊的化学键，储存大量能量，ATP水解释放的能量高达30.54kJ/mol。 （2）不稳定：ATP的化学性质不稳定，这是由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，即末端磷酸基团具有较高的转移势能。在有关酶的催化作用下，脱离下来的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。 5.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 [例1]下列关于ATP的叙述，正确的是（　　） A．ATP中含有脱氧核糖 B．ATP中含有3个磷酐键 C．ATP只有在活细胞内起作用 D．ATP化学名称叫腺苷三磷酸 【答案】D 【详解】A、ATP中的糖是核糖而非脱氧核糖，A错误； B、ATP含有两个高能磷酸键（磷酐键），第三个为普通磷酸键，B错误； C、ATP在体外若存在相关酶（如ATP水解酶）仍可被水解，并非仅在活细胞内起作用，C错误； D、ATP的化学名称是腺苷三磷酸，D正确。 故选D。 [例2]ATP是一种可为细胞代谢提供能量的物质，分子结构式如图所示，也可以简写成A—P~P~P。下列有关说法错误的是（　　） A．吸能反应和放能反应常与⑤的断裂和形成相关联 B．ATP中的能量可以来源于光能，但不能转化为光能 C．ATP简写式中的A表示腺苷，由图中的①和②组成 D．ATP经水解断裂④⑤后可得到RNA的基本单位之一 【答案】B 【详解】A、ATP是联系吸能反应和放能反应的纽带，伴随着远离腺苷的特殊的化学键⑤的断裂和形成，A正确； B、植物进行光合作用，将光能转化为ATP中的化学能，萤火虫发光即是ATP中的能量转化为光能，故ATP中的能量可以来源于光能，也可以转化为光能，B错误； C、ATP结构简写式中的A由腺嘌呤①和核糖②组成，表示腺苷，C正确； D、ATP经过水解之后可以得到腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，D正确。 故选B。 必会知识二 ATP和ADP可以相互转化 1.过程： （1）释放能量（ATP水解）：ATPADP＋Pi＋能量 （2）储存能量（ATP合成）：ADP＋Pi＋能量ATP 2.能量的来源及去路： 3.转化的原因及特点： （1）原因：ATP分子中远离A的那个特殊的化学键很容易断裂也容易形成。 （2）特点：时刻不停地发生并且处于动态平衡之中；ATP和ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内部是一样的，体现了生物界的统一性。 [例1]磷酸肌酸是一种主要分布在肌肉组织中的高能化合物，训练有素的运动员肌细胞中磷酸肌酸的含量是ATP的10倍左右。高强度运动时，ATP的水解速率远大于合成速率，细胞激活ATP-磷酸肌酸供能系统维持ATP含量，关系如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．ATP-磷酸肌酸供能系统需要氧气参与 B．磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的水解 C．磷酸肌酸作为能量存储形式也可为肌细胞直接供能 D．磷酸肌酸通过转移磷酸基团给ADP以快速再生ATP 【答案】D 【详解】A、ATP-磷酸肌酸供能系统的反应发生在细胞质中，磷酸肌酸分解时无需氧气参与，是一种无氧代谢途径，A错误； B、磷酸肌酸去磷酸化是指其高能磷酸键断裂，将磷酸基团转移给ADP生成ATP（即磷酸肌酸+ADP→肌酸+ATP），这是一个合成ATP的过程，而非伴随ATP的水解，B错误； C、磷酸肌酸是能量的储存形式，但不能直接用于细胞生命活动（如肌肉收缩），它必须通过再生ATP，由ATP作为直接能源物质供能，C错误； D、如题图所示，在高强度运动时，磷酸肌酸将其磷酸基团转移给ADP，利用高能磷酸键释放的能量快速合成ATP，从而有效维持细胞内ATP含量，D正确。 故选D。 [例2]下图是ATP的化学结构式和水解反应。ATP可脱去两个磷酸基团成为焦磷酸和AMP。下列叙述错误的是（    ） A．AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的单体 B．ATP水解成AMP时，脱去γ和β磷酸基团 C．一个磷酸基团可与AMP结合直接合成ATP D．细胞的吸能反应伴随着ADP或AMP的生成 【答案】C 【详解】A、AMP仅含有一个磷酸基团，是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的单体，A正确； B、ATP水解成AMP时，脱去γ和β磷酸基团，B正确； C、ATP脱去两个磷酸基团成为焦磷酸和AMP，因此一个磷酸基团可与AMP结合不能合成ATP，C错误； D、细胞的吸能反应需要消耗能量，而生成ADP或AMP会释放能量，用于吸能反应，D正确。 故选C。 必会知识三 ATP的利用 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。例如：ATP水解释放的能量可以用于大脑思考、电鳐发电、物质的主要运输等。 （1）ATP如何为主动运输供能（上图） ①参与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。 ②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。 ③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。 此外，ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，从而使这些分子空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参加特定化学反应。 （2）吸能和放能反应 细胞内的化学反应可以分成吸能反应和放能反应两大类。前者是需要吸收能量的，如蛋白质合成等；后者是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。也就是说，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 （3）ATP的其他利用 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信号分子。 （4）ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 ①图甲：A点表示在无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP；AB段表示随O2供给量的增多，有氧呼吸明显增强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加；BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸基团等 ②图乙：可表示哺乳动物的成熟红细胞中的ATP来自无氧呼吸，与O2供给量无关 [例1]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（机理如图所示）。下列说法错误的是（　　） A．ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应 B．ATP推动细胞做功，存在吸能反应与放能反应过程 C．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATP D．主动运输过程中，载体蛋白中的能量先增加后减少 【答案】C 【详解】A、ATP水解是放能反应，根据题干信息可知，蛋白质做功可以推动细胞内系列反应的进行，磷酸化的蛋白质做功也是放能反应，A正确； B、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过程，B正确； C、磷酸化的蛋白质做功释放的能量，用于细胞的各种生命活动（如主动运输、肌肉收缩等）；而ATP的再生，其能量来自细胞呼吸或光合作用等放能反应，并非来自蛋白质做功的能量，C错误； D、主动运输过程中，ATP水解使载体蛋白磷酸化（载体蛋白获得能量，能量增加）；随后载体蛋白通过形状改变运输物质（做功，能量减少），因此载体蛋白的能量“先增加后减少”，D正确。 故选C。 [例2]如图是细胞中某种化合物的结构模式图。下列有关说法错误的是（　　） A．细胞中需要能量的生命活动主要是由该化合物直接提供能量的 B．ATP中的能量可以来源于光能，但不能转化为光能 C．吸能反应和放能反应常与⑤的断裂和形成相关联 D．人体对该化合物的需求量很大，但该化合物在人体内的含量很少 【答案】B 【详解】A、ATP是细胞的直接能源物质，细胞中需要能量的生命活动主要是由ATP直接提供能量的，A正确； B、ATP中的能量可以来源于光能（如光合作用光反应阶段），也能转化为光能（如萤火虫发光），B错误； C、吸能反应一般与ATP的水解（⑤断裂）相联系，放能反应一般与ATP的合成（⑤形成）相联系，C正确； D、人体对ATP的需求量很大，但ATP在人体内的含量很少，ATP与ADP之间可以快速转化，以满足人体对能量的需求，D正确。 故选B。 难点知识一 ATP的结构和功能 1．ATP和ADP的结构 2．辨不同化合物中“A”的含义 化合物 结构简式 “A”含义 共同点 ATP 腺苷（由腺嘌呤和核糖组成） 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤 DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸 RNA 腺嘌呤核糖核苷酸 核苷酸 腺嘌呤 3．ATP不等同于能量，ATP是与能量有关的一种高能磷酸化合物。 4．ATP并不是细胞内唯一的直接供能物质，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP等。 5．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，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。 命题角度1 理解ATP的结构特点 脱氧核苷三磷酸（dNTP）和核苷三磷酸（NTP）参与核酸合成等多种生理过程，其结构如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．dNTP可以为RNA复制提供反应所需的能量和原料 B．NTP、dNTP以及磷脂分子的元素组成有区别 C．用32P标记ATP的α位的P，作为RNA合成的原料，可使RNA分子被标记 D．若X表示OH，该结构代表的物质dNTP可作为体内DNA分子复制的原料 【答案】C 【详解】A、脱氧核苷三磷酸（dNTP）不能为RNA复制提供原料，A错误； B、NTP、dNTP和磷脂分子的组成元素都是C、H、O、N、P，B错误； C、ATP是腺苷三磷酸，由一个腺嘌呤、三个磷酸基团和一个核糖组成，脱去两个磷酸基团后可以作为RNA的合成原料之一，因此用³²P标记ATP的α位的P，作为RNA合成的原料，可使RNA分子被标记，C正确； D、若X表示OH，该结构代表的物质NTP，脱去两个磷酸基团后可以作为体内RNA分子复制的原料，D错误。 故选C。 命题角度2 辨不同化合物中“A”的含义 ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，下图“○”中所对应的结构含义相同的是（　　） A．①和② B．②和③ C．①和④ D．没有相同的 【答案】D 【详解】据题图信息可知，①中的A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖构成，②中含有碱基T，为DNA分子，其中的A代表DNA的基本单位之一，为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，③中含有碱基U为RNA分子，其中的A代表RNA的基本单位之一，为腺嘌呤核糖核苷酸，④为核苷酸，其中的A代表腺嘌呤，故题图中“○”所对应的结构含义都不相同的，ABC错误，D正确。 故选D。 难点知识二 ATP与ADP的相互转化 1.转化过程比较： ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量 来源 植物：光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 动物：化学能(细胞呼吸) 末端磷酸基团的转移势能 能量 去路 储存于ATP中 光合作用过程中产生的ATP用于C3的还原，细胞呼吸过程中产生的ATP用于各项生命活动 反应 场所 高等植物：细胞质基质、线粒体、叶绿体 动物：细胞质基质、线粒体 生物体内的需能部位，如细胞膜、叶绿体基质等 意义 ①对细胞的正常生活来说，ATP与ADP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。 ②ATP与ADP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，体现了生物界的统一性 2.注意： （1）ATP水解时，其末端的磷酸基团（OP）脱离下来，挟能量与其他分子结合而使其他分子发生磷酸化，这个与其他分子结合的磷酸基团再脱离下来，就成为游离的磷酸分子（Pi）。 （2）ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。由上表可看出，在ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同。 （3）ATP在细胞内含量较少，但ATP与ADP转化非常迅速，两者处于动态平衡中，保证了能量及时供应。 命题角度1 理解ATP与ADP的相互转化 某细胞中的部分生理过程如图所示，①和②代表不同的化学反应。下列叙述正确的是（    ） A．能量Ⅰ只能来自化学反应释放的能量 B．反应①只能发生在细胞质基质和线粒体中 C．能量Ⅱ可用于肾小管细胞对水分的重吸收 D．反应②往往伴随着生物体内的吸能反应 【答案】D 【详解】A、能量Ⅰ是用于合成ATP的能量，它不仅能来自化学反应释放的能量（如细胞呼吸），还能来自光能（如光合作用光反应阶段），A错误； B、反应①是ATP的合成反应。在真核细胞中，ATP合成的场所除了细胞质基质和线粒体，叶绿体类囊体薄膜上（光合作用光反应阶段）也能进行ATP的合成；原核细胞中，ATP合成可在细胞质基质等场所进行，并非只能在细胞质基质和线粒体中，B错误； C、肾小管细胞对水分的重吸收方式是被动运输（主要为自由扩散），不需要消耗能量，能量Ⅱ是ATP水解释放的能量，不能用于该过程， C错误； D、反应②是ATP的水解反应，ATP水解会释放能量，往往伴随着生物体内的吸能反应（吸能反应需要消耗能量，由ATP水解供能），D正确。 故选D。 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列叙述错误的是（    ） A．ATP彻底水解会产生腺嘌呤、核糖和磷酸 B．剧烈运动时，ATP的水解量会大于ATP的合成量 C．Ca2+载体蛋白磷酸化伴随着ATP的水解 D．光合作用过程中既有ATP的合成，也有ATP的水解 【答案】B 【详解】A、ATP彻底水解产物为腺嘌呤、核糖和3个磷酸基团，A正确； B、剧烈运动时，ATP与ADP的转化速率加快，但水解量与合成量始终处于动态平衡，B错误； C、Ca²⁺主动运输需载体蛋白磷酸化，此过程由ATP水解供能，C正确； D、光反应中ATP合成，暗反应中ATP水解（用于C3还原），D正确。 故选B。 难点知识三 ATP的利用 1.ATP利用的实例 2.ATP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。 3.分子的磷酸化及意义 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。 类型 蛋白质的磷酸化 蛋白质的去磷酸化 概念 在蛋白激酶催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程 在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程 图示过程 意义 磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活 4.ATP是细胞内流通的能量“货币” （1）化学反应中的能量变化与ATP的关系 ①吸能反应：一般与ATP的水解相联系。 ②放能反应：一般与ATP的合成相联系。 （2）能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 5.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：暗反应和自身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 命题角度1 ATP的利用 食品中微生物的数量可以反映食品的品质。有一种ATP 荧光检测仪，能够通过监测 ATP的含量来反映食品中微生物的数量。ATP生物发光原理如下图所示，下列说法正确的是（　　） ATP+荧光素+O₂氧化荧光素+AMP+PPi+光 A．ATP 是生命活动的直接能源物质，细胞中储存了大量ATP B．上述产物中的AMP 是DNA 的基本组成单位之一 C．荧光素酶降低了这一反应的活化能，反应前后其结构发生了改变 D．荧光强度越大，说明检测样品中微生物的数量越多 【答案】D 【详解】A、ATP是直接能源物质，但细胞中ATP含量少，通过快速合成与分解维持动态平衡，A错误； B、AMP（腺苷一磷酸）含核糖，是RNA的基本单位，而DNA的基本单位是脱氧核苷酸，B错误； C、荧光素酶通过降低反应活化能加速反应，但酶在反应前后结构不变，C错误； D、微生物数量与ATP含量正相关，荧光强度反映ATP量，故荧光越强微生物越多，D正确。 故选D。 ATP既可作为直接能源物质，又可作为神经递质发挥作用。下列叙述错误的是（　　） A．ATP既可以为DNA合成提供能量，又可以为其提供原料 B．ATP水解可以使蛋白质磷酸化，导致其空间结构发生改变 C．ATP作为信号分子需与特定部位的受体结合 D．ATP含量可以间接反映样品中微生物的数量 【答案】A 【详解】A、ATP水解可为DNA合成提供能量（通过高能磷酸键断裂），但DNA的原料是脱氧核苷酸，其组成中的磷酸基团并非直接来自ATP，而是普通磷酸。因此，ATP无法为DNA合成提供原料，A错误； B、ATP水解时，磷酸基团转移至蛋白质，使其磷酸化，导致空间结构改变，进而影响活性，B正确； C、ATP作为神经递质需与突触后膜上的特异性受体结合才能传递信号，C正确； D、活细胞中ATP含量相对稳定，微生物数量越多，ATP总量越高，因此可通过检测ATP含量间接反映微生物数量，D正确。 故选A。 1．如图1为ATP的结构示意图，图2为ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是（    ） A．图1中的A代表腺嘌呤，b和c代表特殊的化学键 B．图2中进行①过程时，图1中的c键断裂并释放能量 C．许多吸能反应往往和图2中过程②的进行相联系 D．图2中过程①产生的磷酸基团可使载体蛋白磷酸化而发生空间结构的改变 【答案】C 【详解】A、观察图1，A代表腺嘌呤，b和c是特殊的化学键，A正确； B、图2中①过程是ATP的水解过程，ATP水解时远离腺苷的特殊化学键（图1中的c键）断裂并释放能量，B正确； C、吸能反应需要能量，往往与ATP的水解（图2中过程①）相联系，而放能反应往往与ATP的合成（图2中过程②）相联系，C错误； D、图2中过程①是ATP的水解，产生的磷酸基团可使载体蛋白磷酸化，进而使其空间结构改变，D正确。 故选C。 2．如图所示，甲代表生命活动的直接能源物质ATP，下列叙述错误的是（    ） A．甲→乙和乙→丙过程中，起催化作用的酶空间结构不同 B．丙是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一 C．丁由腺嘌呤和核糖组成，戊可用于甲的合成 D．剧烈运动时，细胞内ATP的消耗速率大于合成速率 【答案】D 【详解】A、由题图可知，甲是ATP，则乙为ADP，丙为AMP，丁为腺苷，戊为磷酸基团，由于酶的催化作用具有专一性，每一种酶只能催化一种或一类化学反应，因此催化不同反应的酶的空间结构不同，A正确； B、丙由一分子的腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸基团组成，因此丙是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，B正确； C、丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，ATP由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成，C正确； D、细胞中ATP和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，因此剧烈运动时，细胞内ATP的消耗速率始终等于合成速率，D错误。 故选D。 3．某种新型的发光细菌，其发光过程伴随ATP与ADP的相互转化的过程，如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．图中“M”指的是腺苷，代表ATP中的“A”，“N”指的是核糖 B．ATP脱去2个磷酸基团就是DNA的基本单位之一 C．图中②过程释放的能量2可转化成光能 D．ATP在细胞内的含量很多，以满足细菌各种生命活动的需求 【答案】C 【详解】A、图中“M”指的是腺嘌呤，ATP中的 “A” 代表腺苷（腺嘌呤 + 核糖），“N” 为核糖，A错误； B、ATP脱去2个磷酸基团就是RNA的基本单位之一：腺嘌呤核糖核苷酸，B错误； C、题干明确 “发光过程伴随ATP与ADP的相互转化”，而发光需要能量，该能量只能来自ATP水解释放的能量，C正确； D、细胞内ATP储量极少，但细胞内不停在发生ATP与ADP的相互转化，D错误。 故选C。 4．ATP生物发光技术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，评估待测样品的清洁度状况，其原理如图所示。下列相关说法错误的是（　　） A．荧光素被氧化的过程是吸能反应 B．检测前需裂解细胞以释放胞内ATP C．测得荧光值越大，反应样品污染程度越高 D．反应产物AMP可以作为DNA合成的原料之一 【答案】D 【详解】A、荧光素被氧化的过程需要ATP水解提供能量，吸能反应与ATP水解相联系，A正确； B、ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，存在于细胞内，检测前需破坏细胞膜以释放ATP，B正确； C、测得的荧光强度与样品中微生物数量呈正相关，C正确； D、反应产物AMP是核糖核苷酸，而DNA的合成需要以脱氧核糖核苷酸为原料，因此AMP本身不能作为合成DNA的原料，D错误。 故选D。 5．ATP和酶在生物体的生命活动中发挥着重要作用，下列有关细胞中的酶和ATP的说法，错误的是（　　） A．在适宜的条件下，ATP和酶都能在细胞外发挥作用 B．酶催化ATP水解时，能够降低ATP水解所需要的活化能 C．ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量较少 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 【答案】D 【详解】A、在适宜的条件下，ATP和酶都能在细胞外发挥作用，A正确； B、酶催化机理是降低ATP水解所需要的活化能，B正确； C、ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量较少，可以通过ATP与ADP相互转化保证供能，C正确； D、蛋白质的磷酸化过程伴随ATP的水解，形成的产物之一是ADP，ADP还需要再脱掉一个磷酸基团才能参与RNA的合成，D错误。 故选D。 6．下列关于ATP和酶的叙述，不正确的是（    ） ①哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP ②ATP和RNA具有相同的五碳糖 ③有氧呼吸和无氧呼吸的各阶段都能形成ATP ④利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性 ⑤利用过氧化氢和过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响 ⑥酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能 ⑦ATP中的能量可来源于光能和化学能，也可转化为光能和化学能 A．①③④ B．①③⑤ C．③④⑤⑦ D．②④⑦ 【答案】A 【详解】①哺乳动物成熟红细胞无线粒体，但可通过无氧呼吸在细胞质基质中产生ATP，①错误； ②ATP和RNA的五碳糖均为核糖，②正确； ③无氧呼吸仅第一阶段生成ATP，③错误； ④淀粉酶催化淀粉和蔗糖时，碘液无法检测蔗糖是否分解，实验设计不合理，④错误； ⑤过氧化氢在酸性或碱性条件下不会自行分解，因此可以用来探究pH对酶活性的影响，⑤正确； ⑥酶和无机催化剂的原理都是降低化学反应的活化能，⑥正确； ⑦ATP中的能量可来源于光能（光合作用）和化学能（呼吸作用），也可转化为光能（萤火虫发光）和化学能，⑦正确。 ①③④错误。 故选A。 7．下列关于ATP的叙述，正确的是（　　） A．ATP 中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成 B．ATP 中两个相邻的磷酸基团因都带正电荷而相互排斥 C．肌肉细胞中ATP含量因大量消耗而明显降低 D．菠菜根尖细胞中能合成ATP的细胞器只有线粒体 【答案】D 【详解】A、ATP中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，而非脱氧核糖（脱氧核糖属于DNA成分），A错误； B、ATP中的磷酸基团均带负电荷，相邻磷酸基团因同性相斥导致高能磷酸键易断裂，B错误； C、肌肉细胞中ATP与ADP的转化速率快，ATP含量极少但保持动态平衡，不会因消耗而明显降低，C错误； D、菠菜根尖细胞无叶绿体，合成ATP的细胞器只有线粒体（细胞质基质虽能合成ATP，但不属于细胞器），D正确。 故选D。 8．下列关于ATP的叙述，正确的是（　　） A．一分子ATP中有三个磷酸基团，离腺苷最近的磷酸基团转移势能最高 B．从ATP上脱离下来的磷酸基团携带能量与蛋白质结合使其发生磷酸化 C．ATP中含有的五碳糖是脱氧核糖，可参与构成RNA D．大肠杆菌细胞内ATP的合成一般与吸能反应相联系 【答案】B 【详解】A、ATP分子含有三个磷酸基团，其中离腺苷最远的高能磷酸键（即第二个和第三个磷酸基团之间的键）储存的能量最多，断裂时释放的转移势能最高。离腺苷最近的磷酸基团转移势能较低，A错误； B、ATP水解时，脱离的磷酸基团携带能量，与特定蛋白质结合使其磷酸化，导致蛋白质结构改变，B正确； C、ATP中的五碳糖是核糖（构成RNA的成分之一），而非脱氧核糖（构成DNA），因此C错误； D、ATP的合成与放能反应相联系，而吸能反应通常消耗ATP。大肠杆菌作为原核生物，其ATP合成遵循这一规律，D错误。 故选B。 9．技术人员研发出基于荧光素—荧光素酶体系的微生物数量快速测定方法，检测原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A．将微生物裂解释放ATP后才能进行荧光强度的检测 B．AMP是ATP释放两个磷酸基团的产物，是RNA的单体之一 C．荧光素生成氧化荧光素发出荧光的过程，属于放能反应 D．ATP荧光检测仪不能用于检测样品中病毒的含量 【答案】C 【详解】A、对样品处理使细菌裂解后释放更多的ATP，细菌细胞越多，ATP量越高，发出的荧光也就越强，因此需要对样品处理使细菌裂解后才能进行荧光检测，A正确； B、ATP水解释放两个磷酸基团后的结构是腺嘌呤核糖核苷酸AMP，是组成RNA的单体之一，B正确； C、荧光素与氧气反应生成氧化荧光素并且发出荧光，该过程需ATP供能，属于吸能反应，C错误； D、病毒无细胞结构，无法自主合成ATP，因此ATP荧光检测仪检测不出样品中病毒的含量，D正确。 故选C。 10．肌细胞质基质中Ca2+浓度升高将引起肌肉收缩。静息状态下，肌细胞质基质中Ca2+浓度极低，此时细胞内Ca2+主要存储于肌质网（一种特殊的内质网）中。肌质网膜上存在一种Ca2+载体，该载体能催化ATP水解，从而实现Ca2+逆浓度梯度跨膜运输，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+导致肌肉收缩 C．该载体数量不足或功能减弱会导致肌肉收缩功能发生异常 D．随着待转运Ca2+浓度的增加，该载体的运输速率可能先增加后稳定 【答案】B 【详解】A、肌质网膜上存在的Ca2+载体能催化ATP水解，从而实现Ca2+逆浓度梯度跨膜运输，A 正确； B、图中E1表示 ATP水解载体蛋白磷酸化，E2表示载体蛋白去磷酸化，通过主动运输将Ca2+运往肌质网，B错误； C、该载体数量不足或功能减弱，会使运往肌质网中的Ca2+减少，导致肌肉收缩功能发生异常，C正确； D、在主动运输中，在一定范围内随着待转运Ca2+浓度的增加，该载体的运输速率增大，但受到载体数量等的限制，达到最大速率后保持稳定，D正确。 故选B。 11．荧光的生成通常分为以下需要荧光素酶催化的两步反应：荧光素＋ATP→荧光素化腺苷酸＋PPi，荧光素化腺苷酸＋O2→氧化荧光素＋AMP＋光。能使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知甲、乙两种物质对荧光素酶的活性有抑制作用。回答下列有关问题： (1)荧光素酶催化上述反应发出荧光的能量来自 （填“远离”或“靠近”）腺苷的特殊化学键水解。 (2)为了探究甲、乙两种物质对荧光素酶的抑制作用类型，研究人员提出以下实验设计思路。请结合实验材料完善该实验设计思路，并写出预期实验结果。 实验材料和用具：蒸馏水、荧光素溶液、ATP溶液、荧光素酶溶液、甲物质溶液、乙物质溶液、透析袋（人工合成的半透膜，只允许水分子和甲、乙两种物质通过）、试管、烧杯等。 实验设计思路：取两支试管，各加入等量的荧光素酶溶液，再分别加入等量 ，一段时间后，向两支试管中加入 并观察荧光。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，重复实验，观察各组荧光强度 预期实验结果与结论： 若出现结果①： 结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。 若出现结果②： 结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。 若出现结果③： 。 结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。 若出现结果④：加甲物质溶液组，透析前后荧光强度不变，加乙物质溶液组，透析后荧光强度比透析前强： 结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。 【答案】(1)靠近 (2)甲物质溶液、乙物质溶液 等量荧光素溶液、ATP溶液 透析后，两组荧光强度均明显比透析前强 透析前后，两组荧光强度不变 加甲物质溶液组，透析后荧光强度比透析前强，加乙物质溶液组，透析前后荧光强度不变 【分析】对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理是的就是对照组。 【详解】（1） 荧光素+ATP→荧光素化腺苷酸+PPi，荧光素酶催化上述反应发出荧光的能量来自ATP中靠近腺苷的特殊化学键水解。 （2） 探究甲、乙两种物质对荧光素酶的抑制作用类型，实验的自变量是加入的抑制剂类型，因变量为荧光强度。荧光素溶液、ATP溶液、荧光素酶溶液等为无关变量，各组应适宜且相同。 实验设计思路：取两支试管，各加入等量的荧光素酶溶液，再分别加入等量甲物质溶液、乙物质溶液，控制实验的自变量，一段时间后，向两支试管中加入等量荧光素溶液和等量ATP溶液，控制无关变量，并观察荧光。 然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，重复实验，观察各组荧光强度。 预期实验结果与结论：若出现结果①：透析后，两组的荧光强度均比透析前高，说明甲、乙均为可逆抑制剂。若出现结果②：透析前后，两组的荧光强度均不变，说明甲、乙均为不可逆抑制剂。若出现结果③：加甲物质溶液组，透析后荧光强度比透析前高，说明甲为可逆抑制剂；加乙物质溶液组，透析前后荧光强度不变，说明乙为不可逆抑制剂。 12．家蚕消化道内含有淀粉酶，能将桑叶中的淀粉分解为小分子糖，此过程可为家蚕生长发育提供能量，也伴随着ATP的产生与消耗。回答下列问题： (1)生物体内酶的化学本质是 ，其特性有 （答出2点即可）。 (2)ATP是细胞的能量“货币”，ATP的A代表 ，由 结合而成。 (3)某科学家向家蚕消化道研磨液中加入一定量的ATP类似物，再加入淀粉溶液，与未加ATP类似物的对照组相比，发现淀粉分解速率加快，说明 。 (4)利用荧光素—荧光素酶法可以检测家蚕消化道内ATP的含量。其原理是ATP在荧光素酶催化下，使荧光素氧化并发出荧光，荧光强度与ATP含量成正比。若要测定家蚕取食桑叶后消化道内ATP含量的变化，实验思路是 。 【答案】(1) 蛋白质或RNA 高效性、专一性、作用条件温和 (2) 腺苷 一分子腺嘌呤和一分子核糖 (3)ATP类似物可以促进淀粉酶对淀粉的分解 (4)分别在取食桑叶前、取食桑叶后不同时间，取家蚕消化道研磨液，利用荧光素—荧光素酶法检测荧光强度，根据荧光强度与ATP含量的关系，得出不同时间消化道内ATP含量的变化情况 【分析】酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，具有高效性、专一性、作用条件温和等特性。ATP是腺苷三磷酸，是细胞的直接能源物质。 【详解】（1）生物体内酶的化学本质大多数是蛋白质，少数是RNA，酶的特性有高效性、专一性、作用条件温和。 （2）ATP的A代表腺苷，一分子腺苷由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成。 （3）根据题干信息，家蚕消化道研磨液中加入一定量的ATP类似物，淀粉分解速率比与未加ATP类似物的要快，说明ATP类似物可以促进淀粉酶对淀粉的分解。 （4）因为ATP在荧光素酶催化下，使荧光素氧化并发出荧光，荧光强度与ATP含量成正比，所以分别在家蚕取食桑叶前、取食桑叶后不同时间，取其消化道研磨液，利用荧光素—荧光素酶法检测荧光强度，根据荧光强度与ATP含量的关系，就可以得出不同时间消化道内ATP含量的变化。 13．生物体内的新陈代谢与ATP、酶有密切关系。甲图表示了细胞某些代谢过程与ATP的关系；乙图表示酶在化学变化中的作用。请分析回答下列问题。 (1)甲图中，若生物体为蓝细菌，细胞消耗ATP的主要场所是 。而在玉米体内，叶肉细胞通过生理过程①产生ATP的具体部位是 。 (2)从太阳光能转变为骨骼肌收缩所需的能量，需要依次经过甲图中 （填数字）过程。 (3)乙图中，若表示过氧化氢酶作用于一定量的H2O2（温度和pH等条件都保持最适宜）时生成物量与反应时间的关系，在d分钟后曲线变成水平的主要原因是 。 (4)过氧化氢酶之所以能够加快化学反应的速率是因为它能 。Fe3＋也能催化H2O2的分解，但与过氧化氢酶相比，要达到生成物量的最大值，反应时间一般 d分钟。 【答案】(1) 细胞质（基质） 叶绿体类囊体薄膜 (2)①②③④ (3)底物已完全被消耗尽 (4) 降低化学反应的活化能 大于/长于 【分析】甲图分析：①②分别是ATP的形成和分解。③是细胞呼吸形成ATP，④是生命活动中ATP的消耗。 【详解】（1）蓝细菌为原核细胞，没有复杂的细胞器，细胞质基质是细胞代谢的主要场所，因此消耗ATP的主要场所是细胞质基质。玉米为真核细胞，产生ATP的过程既有细胞的呼吸过程，也有其特有的光合作用过程，过程②利用过程①产生的ATP合成有机物，应表示光合作用，则①过程为光反应过程产生ATP，叶肉细胞通过生理过程①产生ATP的具体部位是叶绿体类囊体薄膜。 （2）光合作用可利用太阳光能合成有机物，骨骼肌收缩需要的能量来自细胞呼吸，故从太阳光能转变为骨骼肌收缩所需的能量，需要依次经过图1中①光反应、②暗反应、③呼吸作用、④ATP水解供能。 （3）乙图中，横轴为反应时间，纵轴为生成物的量，随着时间的延长，反应物逐渐减少，直至被消耗尽，生成物的量不在增加，因此在d分钟后曲线变成水平的主要原因是H2O2被完全分解。 （4）过氧化氢酶之所以能够加快化学反应的速率是因为它能降低反应所需要的活化能，酶具有高效性，无机催化剂较有机催化剂催化效率较酶低，故使反应达到平衡所需时间大于图中的d点。 14．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。请回答下列问题： (1)ATP是通过 为生命活动提供能量的，而且转移的基团是一个 ，而不是 。 (2)细胞中ATP的主要来源是 。 (3)利用“荧光素——荧光素酶生物发光法”对市场上腊肉中的细菌含量进行检测的步骤如下：第一步，将腊肉研磨后进行离心处理，取一定量的上清液放入分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应； 第二步，记录发光强度并计算ATP的含量；第三步，测算细菌数量。 ①荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并发出荧光。 ②根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP的含量呈 （填“正相关”或“负相关”）。 ③根据ATP的含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中，ATP的含量 。 【答案】(1) 基团转移 磷酰基 磷酸基 (2)光合作用和细胞呼吸 (3) 正相关 大致相同且相对稳定（相对稳定） 【详解】ATP的结构式可简写成A—P~P~P，式中A代表腺苷，T代表三，P代表磷酸基团，水解时远离A的磷酐键断裂，为新陈代谢所需能量的直接来源。（1）ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的是一个磷酰基，而不是磷酸基。（2）细胞中ATP的主要来源有光合作用和细胞呼吸。（3）②由题意可知，氧化荧光素发出荧光，而氧化荧光素的形成需要ATP提供能量，因此发光强度与ATP的含量呈正相关，进而可以根据发光强度计算出生物组织中ATP的含量。③每个细菌细胞中，ATP的含量大致相同且相对稳定，故可根据ATP的含量测算出细菌数量。 15．如图甲是细胞内ATP与ADP相互转化的示意图，图乙是酶作用模型。据图回答下列问题： (1)在人体内，图甲①的能量来自 作用；在植物体内，图甲①的能量来自 作用。②的能量用于 （举出2例）。 (2)图乙中能代表酶结构的是 （填字母），该作用模型体现出酶的 性。 (3)ATP在酶的作用下水解的产物可以用来合成 （填“DNA”或“RNA”）。某同学欲制作ATP分子模型，当其他条件满足时，她准备的30个腺苷和80个磷酸最多可以制作 个完整的ATP分子模型。 (4)经测定，正常成年人静止状态下24h将有40kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是 。 【答案】(1) 呼吸 呼吸作用和光合 大脑思考、主动运输、肌肉收缩等 (2) B 专一性 (3) RNA 26 (4)ATP和ADP的这种相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中 【分析】图甲中的①和②分别表示ATP的合成和ATP的水解，ATP合成所需能量A来自呼吸作用和光合作用，ATP水解所释放的能量B用于生物体的各项生命活动。图乙中的A与B专一性结合，B在反应前后不发生变化，A被水解为C和D，所以B代表酶，A代表底物，C和D表示产物，该模型体现了酶具有专一性。 【详解】（1）图甲①是ATP的合成，所需能量，在人体内来自呼吸作用，在植物体内来自呼吸作用和光合作用。②是ATP的水解，所释放的能量用于大脑思考、主动运输、肌肉收缩等生命活动。 （2）酶在细胞代谢中起催化作用，在反应前后本身的物理性质和化学性质不变，故图乙中能代表酶结构的是B。B与A所示的底物专一性结合，进而催化A水解为产物C和D，该作用模型体现出酶的专一性。 （3）1个ATP分子失去两个磷酸基团后变成了腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的组成单位之一，故ATP在酶的作用下水解的产物可以用来合成RNA。1个ATP分子中含有1个由核糖和腺嘌呤组成的腺苷、3个磷酸基团，故30个腺苷和80个磷酸最多可以制作26个完整的ATP分子模型。 （4）细胞内ADP、ATP的总量很少，为满足细胞的能量需要，细胞内的ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中。 2 学科网（北京）股份有限公司 $