第3单元 第12讲 细胞的能量“货币”ATP（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版 不定项）

该高中生物学讲义聚焦ATP的结构、转化及利用核心考点，紧扣课标“解释ATP是直接能源物质”要求，按“结构-功能-应用”逻辑梳理知识，通过考点分层解析、易错点正误辨析、模拟题与高考真题训练，帮助学生构建物质与能量观，系统突破高考重点。 资料融合科学思维与探究实践，如对比ATP、GTP等高能磷酸化合物结构差异引导功能分析，结合eATP实验探究培养实证能力。设置基础巩固、高考真题分层练习，配合详细解析，助力学生高效提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第12讲　细胞的能量“货币”ATP 【课标要求】解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 考点一　ATP的结构 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.ATP的结构 2.写出图中标出的“A”的含义 ①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸； ④腺嘌呤核糖核苷酸。 【正误辨析】　//////////////////////////// (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)可为人体细胞RNA的自我复制提供原料。(×) 提示：AMP是RNA合成的原料，正常的人体细胞内不能进行RNA的自我复制。 (3)一分子AMP中只有一个特殊的化学键。(×) 提示：AMP中不含有特殊的化学键。 (4)1个ATP分子中含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(×) 提示：1个ATP分子中含有1个腺苷和3个磷酸基团。 1.(2024·湖北荆州模拟)生物体内的高能磷酸化合物有多种，它们在人体合成代谢中有一定差异，如表所示。下列相关叙述正确的是(　　) 高能磷酸 化合物 ATP GTP UTP CTP 主要用途 能量 “货币” 蛋白质 合成 糖原 合成 脂肪和磷脂的合成 A.GTP脱去两个磷酸基团是DNA的合成的原料之一 B.UTP除了用于糖原合成，还可作为转录的原料 C.无光情况下，叶肉细胞内合成ATP的场所是线粒体 D.在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量均不能来自ATP 解析：选B。GTP脱去两个磷酸基团后，可得到鸟嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一，A错误；由表可知，UTP可用于糖原合成，其脱去两个磷酸基团后可得到尿嘧啶核糖核苷酸，可作为合成RNA的原料，因而可作为转录的原料，B正确；无光情况下，叶肉细胞不能进行光合作用，此时叶肉细胞只能通过细胞呼吸合成ATP，场所是线粒体和细胞质基质，C错误；ATP作为能量“货币”，在糖原、脂肪和磷脂的合成过程中，消耗的能量可来自ATP，D错误。 2.(多选)如图是ATP的结构简式，图中①②表示一种特殊的化学键。下列相关叙述错误的是(　　) A.②断裂后的产物可直接与Pi结合形成ATP B.①断裂后的产物可作为合成DNA的原料 C.细胞中的高能磷酸化合物不止ATP一种 D.ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性 解析：选AB。②断裂后的产物是ADP，ADP在有关酶的作用下，可以接受能量与一个游离的Pi结合形成ATP，A错误；①断裂后的产物是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本组成单位之一，B错误；根据ATP的结构简式可以推测细胞中可能还会有GTP、CTP、UTP等高能磷酸化合物，C正确；ATP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，这体现了生物界的统一性，D正确。 考点二　ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 1.ATP和ADP的相互转化 项目 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 反应 场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位 能量 来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 远离腺苷(A)的那个特殊化学键 能量 去路 储存在ATP(远离A的那个特殊化学键)中 可直接转化成其他形式的能量(如机械能、电能等)，用于各项生命活动 共性 ATP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，这体现了生物界的统一性 [提醒]　ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。 2.ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析 [解读] 3.ATP的利用 (1)ATP是细胞内的能量“货币” (2)ATP供能机制 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。 [提醒]　磷酸化和去磷酸化 ①概念：在相应的位置上，加上磷酸基团称为磷酸化，将磷酸基团去除称为去磷酸化。蛋白质分子的磷酸化过程，往往伴随着ATP水解，提供磷酸基团。 ②类型：腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在叶绿体内，称光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基团发生在线粒体内，称氧化磷酸化。这两种磷酸化过程中，都伴随着能量向ATP的转移。 【正误辨析】　//////////////////////////// (1)ATP必须在有氧条件下合成。(×) 提示：无氧呼吸也可产生ATP。 (2)线粒体、叶绿体和高尔基体都是合成ATP的场所。(×) 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，ATP的水解需要酶的催化。(×) 提示：淀粉水解不需要消耗ATP。 (4)细胞内的放能反应就是指ATP水解释放能量。(×) 提示：细胞内的放能反应是指能够释放能量的反应，并非就是指ATP水解释放能量。 近年来的研究表明，ATP不仅存在于细胞内部，而且广泛存在于动物和植物细胞外基质之中，称为eATP，eATP是细胞内的ATP通过胞吐等途径分泌到细胞外的。eATP作为一种信使分子，通过特定的信号转导机制参与细胞代谢、生长和发育过程的调控。 (1)植物根尖组织细胞中能产生ATP的细胞结构有线粒体、细胞质基质；动物细胞通过胞吐方式分泌eATP体现了细胞膜具有流动性的结构特点。 (2)细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP水解直接提供能量的，但细胞内ATP的含量却能基本保持稳定，原因是ATP与ADP之间存在相互转化，且这种转化处于动态平衡之中。 (3)为探究eATP浓度对细胞胞吞的调节作用，某生物小组用特殊荧光染料对正常生长状态下的胡杨细胞的细胞膜进行染色(已知生长状态下的胡杨细胞能进行胞吞)；再用不同浓度的eATP进行分组实验；一段时间后，检测各组细胞内囊泡的相对荧光强度，实验结果如下表所示： eATP浓度/ (mol·L－1) 0 50 200 400 相对荧光强度 1.00 1.00 0.74 0.62 生长状态下的胡杨细胞的细胞膜上存在能与eATP结合的受体；分析表中结果，可以得出的结论是低浓度的eATP对胡杨细胞的胞吞无影响，高浓度的eATP对胡杨细胞的胞吞起抑制作用，且浓度越高，抑制作用越明显。 1.(2024·山东菏泽一模)细胞中生命活动绝大多数所需要的能量都是由ATP直接提供的，ATP是细胞的能量“货币”。研究发现，ATP还可以传导信号和作为神经递质发挥作用，其转运到细胞外的方式如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.ATP通过途径①转运到细胞外的过程不需要消耗能量，但要与通道蛋白结合 B.ATP通过途径②转运到细胞外时会发生载体蛋白构象的改变 C.若ATP作为神经递质，需要经过途径③，既消耗能量也需要载体 D.ATP的能量主要贮存在腺苷和磷酸基团之间的特殊化学键中 解析：选B。ATP经过途径①是不需要与通道蛋白结合的，属于协助扩散，不消耗能量，A错误；ATP通过途径②转运到细胞外时需要与载体蛋白结合，会发生载体蛋白构象的改变，B正确；若ATP作为神经递质转运到细胞外，需要经过途径③胞吐的方式，该方式需要消耗能量但不需要载体，C错误；ATP的能量主要贮存在相邻的磷酸基团之间的特殊化学键中，D错误。 2.(多选)(2024·山东枣庄模拟)细菌紫膜质是来自某原核生物细胞膜上的一种膜蛋白。科研人员分别将细菌紫膜质、ATP合成酶和解偶联剂重组到脂质体(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)上进行实验，结果如下图所示。下列叙述正确的是(　　) A.细菌紫膜质可以吸收光能，将H＋逆浓度运入脂质体 B.图中H＋运出脂质体需要的能量由ATP直接提供 C.图中ATP的合成，需要细菌紫膜质和ATP合成酶的共同作用 D.图丁无ATP产生，可能与解偶联剂破坏了H＋的浓度差有关 解析：选ACD。根据图甲可知，细菌紫膜质可以吸收光能，在脂质体内H＋浓度高，H＋由外向内运输，逆浓度运入脂质体，A正确；分析图丙可知，ATP合成酶能将H＋顺浓度梯度运输产生的势能转化为ATP中的化学能，该过程不需要ATP直接提供能量，B错误；根据图丙可知，ATP合成酶在细菌紫膜质的帮助下顺浓度梯度运输H＋的同时合成ATP，C正确；根据图丁可知，H＋通过细菌紫膜质运进，又被解偶联剂运出，无ATP产生，所以无ATP产生可能与解偶联剂破坏了H＋浓度差有关，D正确。 　　　　　　　　　　　　　　　　　【高考真题·感悟试做】　　　　　　　　　　　　　　　　　 考向一　ATP的结构 1.(2024·全国甲卷)ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成。ATP结构如图所示，图中～表示一种特殊的化学键。下列叙述错误的是(　　) A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量 B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C.β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂 D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键 解析：选C。离子的主动运输需要消耗能量，ATP转化为ADP时可以释放能量，供离子的主动运输利用，A正确；当图示ATP脱去β和γ位磷酸基团后就成为AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸(RNA的基本组成单位之一)，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键断裂的过程是ATP水解释放能量的过程，其释放出的能量可供机体的绝大多数生命活动利用，细胞核中进行的一些生命活动也需要ATP水解供能，如转录，C错误；光合作用过程中，光能可转化为化学能储存在ATP中，这些化学能主要储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键，D正确。 2.(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特殊化学键 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 解析：选D。ATP中的五碳糖是核糖，A错误；腺苷和磷酸基团之间连接的是普通磷酸键，连接磷酸基团的才是特殊化学键，B错误；ATP的合成需要ATP合成酶，C错误；ATP是吸能反应和放能反应的纽带，D正确。 考向二　ATP与ADP可以相互转化及ATP的利用 3.(2021·湖南高考)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 解析：选B。通过蛋白质的磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而来实现细胞信号的传递，体现了蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；据图可知，进行细胞信号传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $