2025年新人教版高考生物一轮复习讲义 第三单元 第12课时 细胞的能量“货币”ATP

第12
课时2025年新人教版高考生物一轮复习讲义
课标要求
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

考情分析
1.ATP的结构简式及组成2021·北京·T1　2021·海南·T14
2.ATP与ADP的相互转化和ATP的利用2021·海南·T14　2021·湖南·T5
内容索引
考点一 ATP是一种高能磷酸化合物
考点二 ATP的合成和利用
课时精练
C、H、O、N、P
A－P～P～P
腺苷磷酸基团
ADP
ATP　特殊的化学键
判断正误
(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。

×√
考向一　ATP 的结构及其特点
1.(2024·济南高三模拟)下列有关ATP 的叙述，正确的是
A.图中的a 是构成DNA 的基本单位之一
B.图中的A 代表腺苷，b 、c 为特殊的化
　学键
C.“ATP ”中的“A ”与构成RNA 中的碱基“A ”表示的不是同一种物质
D.血浆中的葡萄糖进入红细胞、肾小管对葡萄糖的重吸收会消耗ATP
√
12
12
图中a为腺嘌呤核糖核苷酸，是构
成RNA的基本单位之一，A错误；
图中的A是腺嘌呤，b、c为特殊的
化学键，B错误；
“ATP”中的“A”代表腺苷，RNA中的“A”是腺嘌呤，二者不是同一种物质，C正确；
血浆中的葡萄糖进入红细胞的方式属于协助扩散，不会消耗ATP，D 错误。

2.(2024·株洲高三模拟)cAMP(环化腺苷一磷酸)是由ATP 脱去两个磷酸基团后环化而成的一种细胞内的信号分子，其结构组成如图所示。

下列分析错误的是
A.方框内物质的名称是腺嘌呤
B.cAMP 分子不含有不稳定的特殊化学键
C.ATP 在形成cAMP 的过程中，初期会释放能量
D.cAMP 与磷脂分子所含的元素种类不完全相同　√12
迁移应用
评价由题意可知，cAMP(环化腺苷一磷酸)是由ATP
脱去两个磷酸基团后环化而成的，所以cAMP
分子不含有不稳定的特殊化学键，B 正确；
ATP 在形成cAMP 的过程中，初期会断裂特殊
化学键，释放能量，C 正确；
cAMP 与磷脂分子所含的元素种类相同，二者都含有C 、H 、O 、N 、P ，D 错误。

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12
1.ATP的合成
细胞质基质、线粒体、叶绿体
有机物
2.ATP的利用
空间结构(1)ATP是细胞内的能量“货币”酶活性磷酸化
吸能
放能
(2)ATP 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，因而可以参与各种化学反应。

磷酸基团空间结构活性
特别注意
(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。

特别注意(3)ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析
特别注意
解读：
特别注意
(4)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。

(5)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原子组成dNTP家族，均为高能化合物。

判断正误
(1)酶的水解需要ATP 供能， ATP 的水解需要酶的催化( )
(2)ATP 水解酶合成和发挥作用时都伴随ADP 的生成( )
(3)人在剧烈运动时，骨骼肌细胞合成的ATP 远多于水解的ATP(
)提示　由于ATP 在体内含量不高，且ATP 与ADP 的相互转化时刻处于动态平衡之中，所以人在剧烈运动时，骨骼肌细胞中ATP 的含量也不会明显增多或降低。

×√×
整合
必备知识
判断正误
×
(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。

考向二　ATP 的合成和利用
3.(2023·常州高三期中)细胞中有序的生命活动需要能量的维持和推动。

下列有关叙述不正确的是
A.ATP 是细胞内唯一直接为生命活动供能的化合物
B.人体小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖分子时，ATP 的消耗量增加
C.ATP 中的能量可来自光能和化学能，也可转化为光能和化学能
D.细胞中的能量通过ATP 在吸能和放能反应之间流通
√
34
34
细胞内绝大多数生命活动所需能量是由ATP直接提供的，但ATP、GTP、CTP等都是直接能源物质，A错误。

4.(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√
34
通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质
的空间结构，进而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；
34
根据题干信息，进行细胞信息传递的蛋白
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。

34
1.(必修1 P 86) ATP 是细胞内的一种 。

2.(必修1 P 87)ATP 与ADP 的相互转化是 并且处于动态平
衡之中的。

3.(必修1 P 89)许多吸能反应与 的反应相联系；许多放能反应与
相联系。

高能磷酸化合物时刻不停地发生ATP 水解ATP 的合成
4.写出图中标出的“A ”的含义
① ；②
；③__________________
；④ 。

5.(必修1 P 88)ATP 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，因而可以参与各种化学反应。

腺苷腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸磷酸基团空间结构活性
6.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_____________________
_________________________________。

A TP 与ADP 之间存在相互转化，且这种转化处于动态平衡之中
7.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ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡
结论为。

五分钟 查落实
(2)将α、β、γ位置分别被32P 标记的ATP(A －P α～P β～P γ)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，同时也提供原料
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。

1.(2021·北京，1)ATP是细胞的能量“货币”，关于ATP的叙述错误的是
A.含有C、H、O、N、P
√
B.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
在无氧条件下，无氧呼吸过程中能合成少量ATP，B错误。

2.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ATP √
C.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
光合作用和细胞呼吸都可以产生ATP，A错误；
ATP在细胞内含量少，易再生，ATP－ADP循环使得细胞不会储存大量的ATP，B错误；
ATP分子中的2个特殊的化学键比较不稳定，易断裂水解，D错误。

3.(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ATP
√
B.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
该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；
放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；
该实验不能说明ATP与ADP的相互转化主要发生在细胞核内，D错误。

4.(2019·天津，2)下列过程需ATP水解提供能量的是
A.唾液淀粉酶水解淀粉
√
B.生长素的极性运输
C.光反应阶段中水在光下分解
D.乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
唾液淀粉酶水解淀粉是在消化道中进行的，不需要消耗ATP水解释放的能量，A不符合题意；
生长素的极性运输是细胞的主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量，B符合题意；
光反应阶段中水在光下分解产生NADPH和氧气，不需要消耗ATP水解释放的能量，C不符合题意；
乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸在酶的催化作用下转化成乳酸，此过程既不产生ATP，也不消耗ATP，D不符合题意。

5.(2024·张家界高三质检)大多数离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。

下列叙述错误的是
A.ATP水解释放的磷酸基团使离子泵磷酸化
B.物质通过该类离子泵跨膜运输的方式属于主动运输
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
√
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。

6.GTP是细胞信号传导的重要物质，其结构和ATP类似，可以和ATP相互转化，研究发现细胞信号传导过程中GTP会在GTP酶的作用下水解为GDP。

下列说法正确的是
A.该细胞信号传导过程属于细胞中的放能反应
B.GTP中的“G”由鸟嘌呤和脱氧核糖组成
√
C.GTP和ATP彻底水解的产物只有含氮碱基不同
D.GTP脱去两个磷酸基团后可作为合成DNA的原料之一
GTP水解为GDP所释放的能量用于吸能反应，因此该细胞信号传导过程属于细胞中的吸能反应，A错误；
GTP中的“G”表示鸟苷，由鸟嘌呤和核糖组成，B错误；
GTP脱去两个磷酸基团后可以作为合成RNA的原料之一，D错误。

7.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
剧烈运动时，消耗ATP加快，ADP转化为ATP的速率也加快，磷酸肌酸的磷酸基团转移到ADP分子上，产生肌酸，导致磷酸肌酸与肌酸含量的比值会有所下降，C错误。

8.ATP 作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动提供能量。

科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白(Ⅰ)和牛细胞中的ATP 合成酶(Ⅱ)构建了ATP 体外合成体系，如图所示。

下列说法正确的是
A.物质a 水解后的产物可作为合成DNA 分子的原料之一
B.体系Ⅰ模拟的跨膜运输方式为协助扩散
C.体系Ⅱ中H ＋的跨膜运输释放能量
D.由图可知，囊泡内pH 高于囊泡外√
据题图分析可知，物质a为ATP，水解后的产物
可作为合成RNA分子的原料之一，A错误；
体系Ⅰ中H＋进入囊泡通过膜蛋白(Ⅰ)，且需要
光，模拟的跨膜运输方式应为主动运输，B错误；
H＋进入囊泡需要光能，H＋通过ATP合成酶(Ⅱ)出
囊泡合成ATP，说明H＋进入囊泡为逆浓度梯度运输，故囊泡内pH低于囊泡外，D错误。

9.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
由题图可知，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。

10.科学家将生物膜上能运输H＋的载体蛋白统称为质子泵，常见的质子泵有3类：①V型质子泵，可利用ATP水解的能量，将H＋逆浓度梯度泵入细胞器。

②F型质子泵，可利用H＋顺浓度梯度释放的势能合成ATP。

③P 型质子泵，可在水解ATP的同时发生磷酸化，将H＋泵出细胞并维持稳定的H＋梯度，P型质子泵能被奥美拉唑等药物特异性抑制。

下列有关说法错误的是
A.V型质子泵运输H＋的方式为主动运输
√
B.F型质子泵常见于液泡膜和溶酶体膜上
C.P型质子泵的作用可催化特殊化学键的断裂
D.患者服用奥美拉唑后可有效缓解胃酸过多导致的胃溃疡
F型质子泵可以催化ATP合成，因此常见于线粒体内膜和类囊体薄膜上，B错误；
胃酸过多导致的胃溃疡成因在于P型质子泵将过多的H＋泵入胃腔，奥美拉唑通过抑制P型质子泵功能可有效缓解胃酸过多导致的胃溃疡，D正确。