第2单元 第10讲 细胞的能量“货币”——ATP (教参Word版)-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（多选）

该高中生物学高考复习讲义围绕ATP的结构与功能、ATP与ADP相互转化及利用等核心考点，以生命观念中的物质与能量观为统领，构建“结构—转化—功能”的知识体系。通过必备知识复盘梳理基础概念，关键能力提升指导解题方法，真题研析强化应用技巧，形成系统性复习链条，帮助学生突破能量代谢难点。 讲义创新采用模型建构与情境探究结合的教学策略，如通过构建ATP与ADP相互转化模型培养科学思维，结合同位素标记实验分析ATP结构提升推理能力。设置基础巩固与能力提升分层练习，配合高考真题深度解析，有效落实生命观念与科学思维，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第10讲　细胞的能量“货币”——ATP 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 理解ATP的结构与功能；基于酶和ATP在细胞代谢中的作用，形成物质与能量观 科学 思维 通过构建ATP与ADP相互转化及ATP功能模型，培养对问题进行推理并作出合理判断的能力 考点　ATP的结构与功能 [必备知识·复盘] 1．ATP是一种高能磷酸化合物 (1)ATP的中文名称： 腺苷三磷酸 ①ATP的元素组成：C、H、O、N、P。 ②ATP结构简式：A—P～P～P。其中“A”代表“腺苷”，“P”代表磷酸基团，“～”代表一种特殊的化学键(这种化学键不稳定。) (2)ATP和ADP结构特点 (3)ATP的供能原理 (4)ATP是一种高能磷酸化合物 ATP水解的过程就是释放能量的过程，1 mol ATP水解释放的能量高达30.54kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。 ATP并不是细胞内唯一的高能化合物，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。因此，ATP并不是唯一的供应生命活动的直接供能物质。 2．ATP和ADP的相互转化 3．ATP的利用 (1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例) (2)ATP——细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应：一般与ATP的 水解 反应相联系，由ATP水解提供能量。如蛋白质的合成。 ②放能反应：一般与ATP的 合成 相联系，释放的能量储存在ATP中。如细胞内有机物的氧化分解反应。 4．ATP产生量与O2供给量的关系分析 1．ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性。(2024·安徽卷，4C)(√) 2．Cl－、NO通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能。(2024·浙江卷，15B)(×) 3．ATP必须在有氧条件下合成。(×) 1．(必修1 P89“文字信息”)在萤火虫发光的过程中发生了怎样的能量转换？ 答案：荧光素接受ATP提供的能量后就被激活。在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。 2．(情景探究)据图分析ATP的结构和特点，思考相关问题。 (1)图示a处应为“—H”还是“—OH”？ 答案：图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为“核糖”。 (2)图示b、c、d所示化学键是否相同？其中最易断裂和重建的是哪一个？ 答案：图示b为普通磷酸键，c、d则为特殊化学键，其中d处的键最易断裂和重建。 (3)图示框e的名称是什么？它与DNA、RNA有何关系？ 答案：图示框e为腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位之一，当发生逆转录时，它可与DNA链中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸配对。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过ATP的结构考查理解能力　 1．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。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中末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP的总含量与注入前几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　) A．许多放能反应与ATP的水解相联系 B．该实验中32P标记的ATP水解后产生的腺苷也有放射性 C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不相等 D．该实验表明细胞内全部ADP都转化成了ATP 解析：：C　[许多放能反应与ATP的合成相联系，许多吸能反应与ATP的水解相联系，A错误；根据题意“结果发现ATP中末端磷酸基团被32P标记”，ATP水解时脱去末端带标记的磷酸基团，故产生的腺苷没有放射性，B错误；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，故32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率不相等，C正确；该实验可说明细胞内的ADP转化成了ATP，但是无法说明细胞内全部ADP都转化成了ATP，D错误。] 2．鸟苷三磷酸(GTP)、尿苷三磷酸(UTP)和胞苷三磷酸(CTP)，它们与腺苷三磷酸(ATP)一起构成了NTP家族，它们的结构只是碱基不同。下列叙述错误的是(　　) A．ATP的水解常与细胞内的吸能反应相联系 B．GTP彻底水解可得到3种小分子有机物 C．CTP断裂两个特殊化学键后可作为转录的原料 D．UTP可为细胞中某些生命活动提供能量 解析：：B　[ATP能为生命活动直接提供能量，因此ATP的水解常与细胞内的吸能反应相联系，A正确；GTP彻底水解可得到磷酸、核糖、鸟嘌呤，其中磷酸是无机物，因此只能得到2种小分子有机物，B错误；CTP断裂两个特殊化学键后为胞嘧啶核糖核苷酸，可作为转录的原料，C正确；UTP可为细胞中某些生命活动提供能量，D正确。] ◆[提升点2]　通过ATP的合成与利用考查获取信息和探究能力　 3．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 解析：：B　[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。] [真题研析]——浸润素养 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [例]　(2023·天津高考)衣原体是一类原核寄生生物，缺乏细胞呼吸相关酶，不能产生自身生命活动所需能量，因此需从寄主吸收(　　) A．葡萄糖 　B．糖原 　C．淀粉 D．ATP [关键信息点] ① 衣原体是原核寄生生物，营养物质都来自宿主细胞 ② 衣原体缺乏细胞呼吸相关酶，不能合成ATP 解析：：D　[细胞生命活动所需的能量主要是由细胞呼吸提供的，衣原体缺乏细胞呼吸所需的酶，不能进行细胞呼吸，缺乏能量，ATP是直接的能源物质，因此衣原体需要从宿主细胞体内摄取的物质是ATP，D正确，ABC错误。] [真题品悟]——厚积素养 [考向1]　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～表示高能磷酸键，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位磷酸基团之间的高能磷酸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位磷酸基团之间的高能磷酸键 解析：：C　[ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个高能磷酸键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用光反应，可将光能转化活跃的化学能储存于ATP的高能磷酸键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键，D正确。] [考向2]　ATP的功能　 2．(2024·安徽高考)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的，某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　) A．细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体 B．酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用 C．ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性 D．活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化 解析：：D　[由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞外侧的酶联受体，A错误；酶联受体位于质膜上，化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但不具有运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷酸基团，磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控相关蛋白质，活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。] [考向3]　ATP和ADP的相互转化　 3．(2022·天津高考)利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。 (1)蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于　__________　和　__________　等生理过程，为各项生命活动提供能量。 (2)蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶(Ldh)，利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，是由于细胞质中的NADH被大量用于　_______________　作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。 (3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。 注：数据单位为pmol∕OD730 菌株 ATP NADH NADPH 初始蓝细菌 626 32 49 工程菌K 829 62 49 由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段　__________　(被抑制∕被促进∕不受影响)，光反应中的水光解　__________　(被抑制∕被促进∕不受影响)。 (4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D—乳酸，是因为其　__________　(双选)。 A．光合作用产生了更多ATP B．光合作用产生了更多NADPH C．有氧呼吸第三阶段产生了更多ATP D．有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH 解析：：(1)蓝细菌是原核生物，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用，能产生NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物，也能进行呼吸作用，因此蓝细菌内的ATP来源于光合作用和呼吸作用等生理过程，为各项生命活动提供能量。 (2)有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的NADH(呼吸过程中产生的[H])与氧气结合形成水，同时释放大量能量，因此蓝细菌中细胞质中的NADH可被大量用于有氧呼吸第三阶段产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。 (3)NADH是有氧呼吸过程中的代谢产物，在有氧呼吸第三阶段被利用，NADPH是光合作用过程中的代谢产物，是水光解的产物，据表格可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的NADH较高，NADPH相同，说明有氧呼吸第三阶段被抑制，光反应中的水光解不受影响。 (4)工程菌K存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径，能使更多NADH用于生成D—乳酸，把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L，光合作用产生了更多ATP，为各项生命活动提供能量，这样有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH，这样工程菌L就能利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸，能积累更多D—乳酸，AD正确，BC错误。 答案：(1)光合作用　呼吸作用 (2)有氧呼吸第三阶段 (3)被抑制　不受影响 (4)AD 学科网（北京）股份有限公司 $