2027届高三生物人教版一轮复习讲义第10讲　ATP和细胞呼吸

第10讲　ATP和细胞呼吸 考点一　ATP的结构、功能和利用 知|识|巩|固 1．ATP的结构和功能 2．ATP与ADP的相互转化 [易错提醒]无论是饱食还是饥饿，只要机体处于存活状态，ATP与ADP含量都保持动态平衡。 教材隐含知识 (必修1 P87图5－4)ATP与ADP的相互转化是不是一个可逆反应？不是，原因是虽然从物质方面来看是可逆的，但从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。 3．ATP为主动运输供能 4．细胞内的吸能反应和放能反应 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质。(　　) (2)ATP是生命活动的直接能源物质，它在人体肌肉细胞中的含量很多。(　　) (3)光能可转化成ATP中的化学能，ATP中的化学能不能转化为光能。(　　) (4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√ 延|伸|探|究 归纳概括ATP的分子组成与核苷酸的关系情境：根据ATP结构式思考下列问题。 (1)图中①②③的结构分别是什么？ (2)腺苷是由图中哪些结构组成的？ (3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？若ATP完全水解，会得到哪些成分？ (4)ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)，去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？ 提示：(1)腺嘌呤、核糖、磷酸基团。 (2)①②。 (3)腺嘌呤核糖核苷酸。腺嘌呤、核糖、磷酸。 (4)腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。 剖析难点·考点突破 重|难|精|讲 1．ATP产生量与O2供给量的关系分析 2．ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义辨析 (1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。 (2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。 (3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。 (4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。 可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。 精|准|命|题 考向一　ATP结构与功能的分析 》例1　(2025·黑龙江牡丹江月考)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)。下列关于dATP和ATP的叙述正确的是(　　) A．dATP与ATP分子结构的主要区别是五碳糖不同 B．ATP中的特殊的化学键水解可为某些放能反应提供能量 C．dATP经过水解之后可以得到RNA的基本单位之一 D．一般来说动物细胞内生成ATP的场所主要在细胞质基质 答案：A 解析：ATP与dATP分子结构的主要区别是五碳糖不同，前者含的是核糖，后者含的是脱氧核糖；ATP中的特殊的化学键水解可为某些吸能反应提供能量；dATP经过水解之后可以得到腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，是构成DNA的基本单位之一；一般来说动物细胞内生成ATP的场所主要在线粒体。故选A。 〔变式训练1〕　(2025·陕西咸阳高三联考)ATP注射液主要用于心功能不全、脑出血等后遗症的辅助治疗。研究发现ATP可以与中枢及外周神经系统、内脏等多处细胞膜上的受体结合。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分子中含有1分子核糖、1分子腺苷和3分子磷酸基团 B．ATP的合成需要酶的催化，酶需要ATP提供能量才能发挥作用 C．注射的ATP主要通过为心、脑细胞内代谢反应供能而发挥治疗作用 D．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 答案：D 解析：1个ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团，A错误；ATP的合成需要酶的催化，酶发挥作用不需要ATP提供能量，B错误；由题意可知，注射的ATP几乎不能进入细胞，所以不能通过为心、脑细胞内代谢反应供能而发挥治疗作用，C错误；由题干可知，ATP可以与中枢及外周神经系统、内脏等多处细胞膜上的受体结合，此过程利用了ATP作为信号分子的作用，D正确。 考向二　ATP的转化和利用 》例2　(2025·河南郑州高三质量预测)下图展示了生物体内与ATP有关的部分反应，下列相关叙述错误的是(　　) A．过程②⑥为ATP的水解，通常与吸能反应相联系 B．叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，植物体的干重不一定增加 C．过程③的产物为糖类，可在细胞内转化为氨基酸、脂肪等其他有机物 D．一片处于稳定状态的森林中，过程①同化的能量与过程⑥释放的能量基本相等 答案：D 解析：过程②⑥是ATP的水解，释放能量，与吸能反应相联系，A正确；叶肉细胞内③的速率大于④的速率时，植物干重不一定增加，因为还有其他不能进行光合作用的细胞通过呼吸作用消耗有机物，B正确；过程③(光合作用暗反应阶段)的产物糖类可在细胞内转化为氨基酸、脂肪等其他有机物，C正确；一片森林要想处于稳定状态，则过程①同化的能量大于过程⑥释放的能量，D错误。 〔变式训练2〕　(2025·江西金太阳联考)如图是生物体内ATP合成与分解示意图，下列叙述正确的是(　　) A．能量1可以来自蛋白质水解为氨基酸的过程 B．能量1可以来自丙酮酸的氧化分解 C．能量2可以用于叶绿体中H2O的光解 D．能量2可以用于光合作用中CO2的固定 答案：B 解析：能量1为合成ATP的能量，来自呼吸作用或光合作用，A错误；能量1可以来自丙酮酸的氧化分解，B正确；H2O的光解所需能量来自光能，C错误；能量2可以用于各种需能的生命活动，但是光合作用中CO2的固定不需要消耗能量，D错误。 考点二　细胞呼吸的类型及过程 必备知识·夯实基础 知|识|巩|固 1．呼吸作用的实质及类型 2．有氧呼吸 (1)概念：是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 (2)过程 (3)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路。 (4)放能：1 mol葡萄糖释放的能量中有977.28 kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。 3．无氧呼吸 (1)概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 (2)场所：全过程是在细胞质基质中进行的。 (3)过程 项目 反应过程 第一阶段(与有氧呼吸第一阶段完全相同) C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量 第二阶段 产生酒精 2C3H4O3＋4[H]2C2H5OH(酒精)＋2CO2 产生乳酸 2C3H4O3＋4[H]2C3H6O3(乳酸) 总反应式 酒精发酵 C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 乳酸发酵 C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量 (4)放能：1 mol葡萄糖释放196.65kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量，其中均有61.08 kJ左右转移至ATP中。 提醒：①人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。 ②不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。 ③细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。 教材隐含知识 (必修1 P96思维训练)科学家就真核细胞线粒体的起源，提出了一种解释：有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，二者在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。(　　) (2)有氧呼吸产生[H]的过程和消耗[H]的过程都伴随着能量的释放。(　　) (3)如果测得酵母菌细胞呼吸的过程中没有产生水，则产物中也不会有CO2。(　　) (4)蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(　　) (5)过保质期的酸奶常出现胀袋现象是乳酸菌无氧呼吸产生的气体造成的。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 延|伸|探|究 1．所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸还被称为细胞代谢的枢纽，为什么？ 提示：细胞呼吸的中间产物可以转化为甘油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 2．无氧呼吸过程中葡萄糖中能量的去路有哪些？ 提示：(1)大部分储存在酒精或乳酸中。(2)释放的能量中大部分以热能形式散失。(3)释放的能量中少部分储存在ATP中。 剖析难点·考点突破 重|难|精|讲 1．细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向 (1)有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路 (2)无氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路 无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗没有积累。 2．归纳总结细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系 (1)反应式 ①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 ②无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量；C6H12O62C3H6O3＋少量能量。 (2)相关物质间量的比例关系 ①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 ②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。 ③消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。 ④产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。 精|准|命|题 考向一　考查细胞呼吸的过程 》例1　(2025·辽宁县级重点高中联合体高三模拟)下图表示人和酵母菌体内的呼吸过程，下列说法正确的是(　　) A．O2不足时，人体肌细胞CO2的产生量大于O2的消耗量 B．可用溴麝香草酚蓝溶液鉴定酵母菌是否生成物质a C．在条件Y下，细胞内有机物氧化分解释放的能量大部分散失 D．人在长跑过程中消耗的ATP主要来自条件X下的细胞呼吸 答案：C 解析：人体细胞有氧呼吸吸收的O2量等于释放的CO2量，无氧呼吸既不吸收O2，也不释放CO2，因此O2不足时，人体肌细胞产生的CO2量等于O2的消耗量，A错误；由题图可知，物质a为水，水不能使溴麝香草酚蓝溶液变黄色，B错误；条件Y即有氧条件下，细胞进行有氧呼吸，细胞内有机物氧化分解释放的能量大部分以热能的形式散失，C正确；人在长跑过程中消耗的ATP主要来自条件Y(有氧条件)下的细胞呼吸，D错误。 〔变式训练1〕　(2024·广东一模)鲫鱼能够在寒冷、缺氧的水环境中生存数天，其细胞呼吸过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．鲫鱼细胞无氧呼吸的终产物可以是乳酸或者酒精和CO2 B．鲫鱼细胞进行无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失 C．鲫鱼骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与 D．图示两种细胞线粒体中与细胞呼吸有关的酶不完全相同 答案：B 解析：由图可知，其他组织细胞进行无氧呼吸产生乳酸，乳酸可通过循环系统进入骨骼肌细胞转化为丙酮酸，进而通过无氧呼吸产生酒精和CO2，A项正确；鲫鱼细胞进行无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分留存在乳酸或酒精中，B项错误；由图可知，鲫鱼骨骼肌细胞有氧呼吸和无氧呼吸过程均需要线粒体参与，C项正确；酶具有专一性，图示两种细胞线粒体中细胞呼吸的产物不同，与细胞呼吸有关的酶也不完全相同，D项正确。 考向二　结合细胞类型的判断，考查科学思维 》例2　(2025·福建泉州高三质量检测)剧烈运动时，人的骨骼肌细胞既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，下列有关叙述正确的是(　　) A．无氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源 B．无氧呼吸产生的CO2是有氧呼吸的三分之一 C．无氧呼吸产生[H]为第二阶段ATP合成提供能量 D．无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同 答案：D 解析：线粒体提供了细胞所需的绝大多数的能量，所以有氧呼吸是骨骼肌细胞所需ATP的主要来源，A错误；人体骨骼肌细胞无氧呼吸只产生乳酸，不产生CO2，B错误；无氧呼吸产生的[H]用于第二阶段还原丙酮酸，无氧呼吸第二阶段不产生ATP，C错误；无氧呼吸产生丙酮酸的场所与有氧呼吸相同，都在细胞质基质，D正确。 判断细胞呼吸方式的三大依据 (以葡萄糖为呼吸底物) 〔变式训练2〕　(2024·重庆市期末)研究发现，癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。葡萄糖在癌细胞中的代谢途径如图所示，下列说法错误的是(　　) A．过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与 B．过程③不能生成ATP C．在癌细胞呼吸作用过程中有少量葡萄糖在线粒体中被利用 D．“瓦堡效应”导致癌细胞既不产生CO2也不吸收O2 答案：C 解析：葡萄糖进入癌细胞的方式属于主动运输，所以过程①需要癌细胞膜上载体蛋白的参与，A正确；无氧呼吸第二阶段不产生ATP，B正确；线粒体不能直接利用葡萄糖，葡萄糖被利用的场所是细胞质基质，C错误；“瓦堡效应”是指癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP的现象，说明癌细胞进行的是无氧呼吸，由图可知癌细胞进行产生乳酸的无氧呼吸，D正确。 素养提升·强化思维 构|建|网|络 |情境储备　战高考| 【情境储备】　线粒体内膜上ATP的合成机制 糖酵解(细胞呼吸第一阶段)和丙酮酸氧化分解生成CO2的过程都只能产生少量ATP，有氧呼吸中大量ATP是伴随O2对[H]的氧化生成的，这是一个怎样的过程呢？ 20世纪60年代，生物化学家米切尔在研究细菌的跨膜质子运输过程中获得灵感，提出[H]氧化过程中释放的能量会用于将线粒体基质中的H＋泵到线粒体内膜和外膜的间隙中，H＋再沿着一种特殊的酶流回线粒体基质，推动该酶催化ATP的合成。之后，科学家检测到线粒体内膜外侧的膜电位明显高于内侧。当将提取自线粒体内膜的蛋白质A嵌到人工脂质体上，人为控制脂质体膜内、外两侧形成H＋浓度梯度时，脂质体所在溶液中的ADP和Pi转化成了ATP。 【高考预测】　(2025·北京西城区高三检测)在酵母菌线粒体内，呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中部分能量，通过氧化磷酸化作用储存在ATP分子中，具体过程如下图。下列说法错误的是(　　) A．H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的pH升高 B．F1是载体蛋白，在线粒体内膜上只起运输作用 C．在硝化细菌中，也有与酵母菌类似的电子传递系统 D．在分解脂肪时，通过该电子传递链消耗的氧将增加 答案：B 解析：H＋通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的运输会导致线粒体基质的H＋减少从而使pH升高，A正确；F1在线粒体内膜上既可充当载体蛋白起运输作用，还可以充当酶来催化ATP的合成，B错误；硝化细菌也进行有氧呼吸，故也有与酵母菌类似的电子传递系统，C正确；在分解脂肪时，由于脂肪的氢含量比糖类高，故通过该电子传递链消耗的氧将增加，D正确。 真|题|再|现 1．(2023·山东卷)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　　) A．正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质 B．检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成 C．转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足 D．转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 答案：B 解析：玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为主动运输，逆浓度梯度，液泡中H＋浓度高，正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误；玉米根部短时间水淹，根部氧气含量少，部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B正确；无论是产酒精的无氧呼吸还是产乳酸的无氧呼吸，都只在第一阶段释放少量能量，第二阶段无能量释放，故释放的ATP并不会增多，C错误；丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径时消耗的[H]的量相同，D错误。 2．(2023·广东卷)在游泳过程中，参与呼吸作用并在线粒体内膜上作为反应物的是(　　) A．还原型辅酶Ⅰ　　　 B．丙酮酸 C．氧化型辅酶Ⅰ D．二氧化碳 答案：A 解析：游泳过程中主要靠有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都产生了[H]，这两个阶段产生的[H]在第三阶段经过一系列的化学反应，在线粒体内膜上与氧结合生成水，这里的[H]是一种简化的表示方式，实际上指的是还原型辅酶Ⅰ，A正确。 3．(2022·浙江卷)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是(　　) A．人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸 B．制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和CO2 C．梨果肉细胞厌氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP D．酵母菌的乙醇发酵过程中通入O2会影响乙醇的生成量 答案：B 解析：剧烈运动时人体可以进行厌氧呼吸，厌氧呼吸的产物是乳酸，故人体剧烈运动时会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸，A正确； 制作酸奶利用的是乳酸菌厌氧发酵的原理，乳酸菌厌氧呼吸的产物是乳酸，无二氧化碳产生，B错误； 梨果肉细胞厌氧呼吸第一阶段能产生少量能量，该部分能量大部分以热能的形式散失了，少部分可用于合成ATP，C正确； 酵母菌乙醇发酵是利用酵母菌在无氧条件下产生乙醇的原理，故发酵过程中通入氧气会导致其厌氧呼吸受抑制而影响乙醇的生成量，D正确。 提能训练　练案[10] A组 一、选择题 1．(2025·贵州遵义高三开学考试)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 答案：B 解析：ATP是直接能源物质，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP提供，但也有少数由NADPH、GTP、UTP等提供，A错误；光合作用和呼吸作用都会产生ATP，ATP合成所需的能量来自光能或化学能，B正确；ATP的水解过程往往伴随着蛋白质分子的磷酸化，C错误；ATP的水解产物核糖核苷酸，可以作为合成RNA的原料，D错误。故选B。 2．(2024·吉林通化梅河口五中二模)ATP是细胞的能量“货币”，下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法正确的是(　　) A．反应式中物质可逆，能量不可逆 B．反应式中能量可逆，物质不可逆 C．反应式中的物质和能量均可逆 D．生物体内ADP转变成ATP所需能量都来自呼吸作用 答案：A 解析：生物体进行的从“ATP→ADP＋Pi”的过程和从“ADP＋Pi→ATP”的过程是两个截然不同的生理过程，其物质是可逆的，能量是不可逆的，酶不相同；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用，BCD错误，A正确。 3．(2025·衡中同卷一调考试)ATP在生物体的生命活动中发挥着重要作用。下列有关ATP的叙述，错误的是(　　) A．人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP B．ATP中的“A”与DNA、RNA中的碱基“A”是同一物质 C．ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量很少 D．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能 答案：B 解析：ATP是生命活动的直接能源物质，人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP，A正确；ATP中的“A”是指腺苷；DNA、RNA中的碱基“A”是指腺嘌呤，不是同一物质，B错误；ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量很少，C正确；植物进行光合作用，将光能转化为ATP中的化学能，呼吸作用将有机物中的化学能转化为ATP中的能量；萤火虫发火是ATP中的能量转化为光能，ATP中的能量可以用于氨基酸脱水缩合形成蛋白质，这是ATP中的能量转化为化学能；故ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能，D正确。 4．(2024·黑龙江牡丹江高三期中)如图为生物体内ATP与ADP的相互转化示意图。下列相关叙述错误的是(　　) A．通过①过程可将能量储存在ATP分子的特殊化学键中 B．对人和动物体而言，ADP可接受呼吸作用释放的能量来合成ATP C．②过程所释放的能量可用于各项生命活动，如人成熟红细胞吸收葡萄糖 D．剧烈运动时ATP含量不会明显增加，但可通过①与②过程相互转化维持能量供需平衡 答案：C 解析：根据ATP和ADP的结构可知，通过①过程可将能量储存在ATP分子的特殊化学键中，A正确；对人和动物体而言，在酶的作用下，ADP可接受呼吸作用释放的能量合成ATP，B正确；②过程释放的能量可用于各项生命活动，但人成熟红细胞通过协助扩散吸收葡萄糖，不消耗能量，C错误；剧烈运动时ATP不会明显增加，可通过①与②过程的相互转化维持体内能量供需平衡，D正确。故选C。 5．(2025·陕西渭南高三阶段练习)ATP可为代谢提供能量，也参与核酸的合成。ATP结构如图所示，图中①～③表示物质，④表示特殊的化学键。下列说法错误的是(　　) A．物质①为腺嘌呤，在tRNA中也存在 B．物质①②构成了腺苷 C．生物的细胞合成ATP所需要的能量来源相同 D．ATP水解释放的磷酸基团能使蛋白质磷酸化 答案：C 解析：物质①为腺嘌呤，tRNA是转运RNA，tRNA中存在腺嘌呤，A正确；物质①腺嘌呤和物质②核糖构成了腺苷，B正确；生物的细胞合成ATP所需要的能量来源不同，植物细胞可以通过光能和呼吸作用产生能量来合成ATP，动物细胞主要通过呼吸作用产生能量来合成ATP，C错误；ATP水解释放的磷酸基团能使蛋白质磷酸化，这是ATP的一种重要功能，D正确。故选C。 6．(2025·山西晋城高三阶段练习)可利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对熟食样品中活菌含量进行检测，最关键的原理是活菌研磨液中含有ATP，具体如图所示。下列说法错误的是(　　) A．ATP中末端的磷酸基团具有较高的转移势能 B．实验中测定的荧光强度与ATP消耗量呈正相关，与细菌数目呈正相关 C．用该检测法检测样品中微生物时需在无氧条件下进行 D．荧光素发光的过程中涉及化学能转化为光能 答案：C 解析：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能，A正确；荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，ATP数量越多，提供能量越多，发光强度越大，即发光强度与ATP含量成正相关，与细菌数目呈正相关，B正确；据图分析可知，用该检测法检测样品中微生物时需在有氧条件下进行，C错误；ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与荧光素分子结合，从而使荧光素发出荧光，这个过程中储存在ATP中的化学能转化为光能，D正确。故选C。 7．(2025·黑龙江哈尔滨高三开学考试)ATP是一种高能磷酸化合物，在进行性肌萎缩、心功能不全及肝炎等疾病的辅助治疗中具有积极的意义。下列关于人体细胞中ATP的叙述，错误的是(　　) A．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通 B．ATP中两个相邻的磷酸基团都带正电荷而相互排斥 C．形成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸 D．剧烈运动过程ATP的分解速率和生成速率无显著差异 答案：B 解析：吸能反应需要ATP水解提供能量，放能反应为ATP的合成提供能量，故能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，A正确；ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，从而导致ATP中特殊化学键不稳定，B错误；人体细胞中通过细胞呼吸过程产生ATP，即形成ATP所需的能量主要来自于细胞呼吸，C正确；剧烈运动过程中，ATP的分解速率加快，ATP的生成速率也会加快，两者处于动态平衡，无显著差异，因此，剧烈运动过程ATP含量也能维持在相对稳定的水平，D正确。故选B。 二、非选择题 8．(2024·安徽合肥高三阶段练习)用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末状，取两等份分别装入两支小玻璃管中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃管中发出淡黄色荧光，约过15 min荧光消失。这时，再将ATP溶液加入其中一支玻璃管中，将葡萄糖溶液加入另一支玻璃管中，发现加ATP溶液的玻璃管中发出荧光，而加葡萄糖溶液的玻璃管中不发荧光。 (1)向A、B两管加水后，两管均发光，这说明水对生物正常的生命活动的重要意义是________________________________________________________。 (2)以上现象说明了： ①萤火虫发光是将________能转变成________能的过程。 ②这一过程所需的能量由________提供。 (3)若向刚切下的萤火虫的发光器上滴加葡萄糖溶液，则__________(填“会”或“不会”)发荧光，原因是___________________________________________　_____________________________。 答案：(1)生物体内许多重要的生化反应均要在水中才能进行　(2)①化学　光　②ATP　(3)会　发光器中仍有少量的ATP，同时发光器中的细胞能利用葡萄糖进行呼吸作用产生ATP 解析：(1)分析题意可知，向A，B两管加水后，两管均发光，活细胞内有充分的自由水，试管内加入水才跟细胞内的条件相符，这说明生物体内许多重要的生化反应均要在水中才能进行。 (2)①ATP中能量属于化学能，加入到试管后试管内粉末会“直接”发出荧光，说明在萤火虫体内，发生了由ATP中“化学能→光能”的转化过程，从而说明ATP是萤火虫发荧光的直接能源，而葡萄糖不是。 ②ATP是直接的能源物质，这一过程所需的能量由ATP提供。 (3)由于发光器中仍有少量的ATP，同时发光器中的细胞能利用葡萄糖进行呼吸作用产生ATP，所以若向刚切下的萤火虫的发光器上滴加葡萄糖溶液，会发荧光。 B组 一、选择题 1．(2024·广东潮州高三期末)“蓝眼泪”是生存在海中的夜光藻等微生物受到海浪拍击时，发出的蓝色荧光，这一过程与ATP密切相关。以下关于ATP叙述不正确的是(　　) A．ATP是夜光藻细胞内的直接能源物质 B．发出的荧光所需能量由ATP水解提供 C．ATP的合成需消耗夜光藻内的ADP和Pi D．ATP在夜光藻体内含量很高可持续供能 答案：D 解析：ATP直接给细胞的生命活动提供能量，即ATP是夜光藻细胞内的直接能源物质，A正确；吸能反应一般与ATP的水解相联系，即发出的荧光所需能量由ATP水解提供，B正确；ATP的合成需消耗ADP和Pi，C正确；ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，D错误。故选D。 2．(2025·山东聊城高三开学考试)下图表示生物体中某种化合物的基本单位结构简式，下列有关叙述，错误的是(　　) A．ATP脱去两个磷酸基团可形成该化合物的基本单位之一 B．图中的碱基有A、T、C、G四种 C．该化合物可能是HIV的遗传物质 D．真核细胞中该类化合物主要分布在细胞质中 答案：B 解析：图示化合物由磷酸、核糖和碱基组成，可判断为核糖核苷酸，是RNA的基本单位；ATP脱去两个磷酸基团后的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是该化合物的基本单位之一，A正确；图示化合物为核糖核苷酸，则图中的碱基有A、U、C、G四种，B错误；HIV的遗传物质是RNA，故该化合物可能是HIV的遗传物质，C正确；真核细胞中该类化合物(RNA)主要分布在细胞质中，D正确。故选B。 3．(2025·黑龙江伊春高三开学考试)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，因此可用该方法测定熟食中的细菌数量，用以检测熟食产品的合格程度。下列说法错误的是(　　) A．一定条件下，荧光素酶可以在细胞外发挥作用 B．熟食中的细菌数目与荧光素的发光强度呈正相关 C．荧光素发出荧光所需的能量主要来自ATP中远离腺苷的特殊化学键 D．若检测反应的温度偏高，则会使测量的结果大于实际结果 答案：D 解析：酶的活性受到很多因素的影响，一定条件下，荧光素酶可以在细胞外发挥作用，A正确；熟食中的细菌数目越多，产生的ATP越多，荧光素的发光强度越强，故熟食中的细菌数目与荧光素的发光强度呈正相关，B正确；ATP中远离腺苷的特殊化学键容易断裂，能释放出大量的能量，荧光素发出荧光所需的能量主要来自ATP中远离腺苷的特殊化学键，C正确；若检测反应的温度偏高，荧光素酶活性降低，则会使测量的结果小于实际结果，D错误。故选D。 4．(2024·辽宁省教研教改联合体调研考试)Arf家族蛋白参与蛋白质的囊泡运输，它们有两种状态，结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态。GTP与ATP的结构和性质相似，仅是碱基A被G替代。活跃状态的Arf蛋白参与货物蛋白的招募和分选，保证货物蛋白进入特定囊泡等待运输。下列相关叙述错误的是(　　) A．GTP是由鸟苷、核糖和3个磷酸基团结合而成 B．Arf由不活跃状态转化为活跃状态需要消耗能量 C．两种状态Arf蛋白的相互转化需要相应酶的催化 D．运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体 答案：A 解析：根据题干“GTP和ATP的结构和性质相似，仅是碱基A被G替代”，结合ATP的结构简式可知，GTP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成，A错误；由题意可知，Arf结合GDP时为不活跃状态，Arf结合GTP时为活跃状态，GDP转化为GTP消耗能量，因此Arf由不活跃状态转化为活跃状态消耗能量，B正确；Arf结合GDP时为不活跃状态，Arf结合GTP时为活跃状态，ADP和ATP之间的相互转化需要相关酶的催化，据此可推测，两种状态Arf蛋白的相互转化需要相应酶的催化，C正确；分泌蛋白的合成与分泌过程中需要囊泡在内质网和高尔基体以及细胞膜之间转运，据此可推测，运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体，D正确。 5．(2024·黑吉两省十校联合体联考)KRAS蛋白酶能够结合三磷酸鸟苷(GTP)、二磷酸鸟苷(GDP)。当结合GTP时，KRAS处于活性状态；当结合GDP时，则处于抑制状态。正常情况下，KRAS与GDP结合，在接受胞外生长因子的刺激后，鸟苷酸转换因子(GEFs)增强KRAS与GTP的结合。GTP酶以及GTP酶激活蛋白(GAPs)则能促进GTP的水解(见图)。下列叙述正确的是(　　) A．GTP失去两分子磷酸后成为DNA的基本组成单位 B．据图可知，正常情况下细胞中KRAS酶处于活性状态 C．胞外生长因子可以促进KRAS酶活性增强 D．GTP和GDP不会使KRAS酶结构改变 答案：C 解析：GTP失去两分子磷酸后成为了鸟嘌呤核糖核苷酸，为RNA的基本组成单位，A错误；正常情况下KRAS与GDP结合，根据题意，与GDP结合处于抑制状态，B错误；胞外生长因子促进KRAS与GTP结合，使KRAS活化，C正确；和GDP结合能够改变KRAS的活性，即能够改变其结构，D错误。 6．(2024·山东潍坊昌乐二中三模)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(腺苷酸环化酶催化ATP环化形成)调节(如图)。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 答案：C 解析：据图分析，活化的调节亚基与非活化的催化亚基可在cAMP的作用下产生无活性的调节亚基和游离态、活化的催化亚基，说明调节亚基具有结合cAMP的结构域，催化亚基包含活性位点，A正确；据题干的信息，活化的PKA催化亚基可将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，改变这些蛋白的活性，ATP上的磷酸基团转移的过程即是ATP的水解过程，B正确；腺苷酸环化酶催化ATP环化形成cAMP，故ATP不仅是生物的直接供能物质，还是合成cAMP的原料，但ATP水解后形成的AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)是合成RNA的原料，C错误；据图可知，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，D正确。 7．(2024·辽宁名校联盟模拟卷)细胞内的ATP合酶可催化ATP合成，其催化中心的蛋白质有三种不同构象：O态(ATP与酶亲和力低)、L态(ADP、Pi与酶结合疏松)、T态(ADP、Pi与酶结合紧密)，ATP合酶的催化功能是由H＋跨膜回流时驱动这三种构象的动态变化实现的，如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．原核细胞中存在ATP合酶，叶肉细胞中ATP合酶仅存在于线粒体内膜上 B．T态有利于ATP释放，推测该酶催化中心构象呈L、T、O的周期性变化 C．ATP合酶催化的结果是使H＋势能转化为化学能，储存到特殊的化学键中 D．温度和pH都仅通过影响蛋白质的结构，进而影响ATP的合成速率 答案：C 解析：原核细胞中有ATP合成，因此存在ATP合酶，叶肉细胞中ATP合酶存在于细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜、类囊体薄膜，A错误；催化中心的蛋白质呈O态时，ATP与酶亲和力低，有利于ATP释放，推测该酶催化中心构象呈L态、T态、O态的周期性变化，B错误；ATP合酶催化的结果是将ADP、Pi合成ATP，该过程中H＋势能转化为化学能，储存到特殊的化学键中，C正确；温度和pH不仅影响蛋白质的结构，还通过影响H＋跨膜回流的速度影响ATP的合成，D错误。 二、非选择题 8．(2025·山东潍坊高三阶段练习)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，其化学结构如图所示，A、B表示物质，α～γ表示磷酸基团的位置。正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”，才能及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。萤火虫发光就需要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。科研人员运用这一原理制造出ATP荧光仪来测定食品中微生物的总数，ATP荧光仪最快能在15秒钟内测定食品中是否存在酵母菌、霉菌或细菌细胞。 (1)图中A表示________，B表示________。ATP分子的结构简式可以表示为________________。 (2)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γ位置的磷酸基团已被32Р所标记。该实验的结论为____________________________________。将α、β、γ位置分别被32Р标记的ATP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____________________________________________________。 (3)ATP荧光仪来测定食品中微生物总数的检测步骤大体包括：取样、样品ATP萃取、添加荧光素—荧光素酶、测定发光量、求出ATP浓度和活菌数。因为发光的能量来源是ATP且发光强度与ATP含量成正比，所以根据发光强度可以计算出样品中ATP含量，进而根据ATP含量测算出细菌数量的依据是______________________________________________________________。 答案：(1)腺嘌呤　核糖　A—P～P～P　(2)ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡　ATP水解成腺苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时也提供原料　(3)每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定 解析：(1)图中是ATP的结构图，A是腺嘌呤，B是核糖，ATP是三磷酸腺苷，含有一分子腺苷、三分子磷酸基团，两个特殊化学键，结构简式是A—P～P～P。 (2)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γ位置的磷酸基团已被32Р所标记，说明ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡；将α、β、γ位置分别被32P标记的ATP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，腺苷和α磷酸基团组成腺嘌呤核糖核苷酸，是合成RNA的原料，因此该实验说明ATP水解成腺苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时也提供原料。 (3)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。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生物组织中ATP的含量，每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定，故可根据ATP含量进而测算出细菌数量。 学科网（北京）股份有限公司 $