第12講ATP【課標(biāo)要求】解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。考點(diǎn)透析知識(shí)1ATP是一種高能磷酸化合物1.ATP的中文名稱：。2.ATP的元素組成：。3.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：。其中“A”代表，“P”代表，“～”代表(該鍵不穩(wěn)定)。4.ATP和ADP的結(jié)構(gòu)5.ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的。解疑釋惑(1)ATP與DNA、RNA結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中不同部位的“A”圖示圓圈部分分別代表：①、②、③、④。(2)ATP不等同于能量，ATP是與能量有關(guān)的一種。(3)ATP并不是細(xì)胞內(nèi)唯一的直接供能物質(zhì)，高能化合物在生物體內(nèi)有很多種，如存在于各種生物體細(xì)胞內(nèi)的UTP、GTP、CTP等。(4)ATP在神經(jīng)系統(tǒng)的信息傳遞中可以作為一種興奮性的神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用，在內(nèi)臟、中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)等多個(gè)部位的細(xì)胞膜上發(fā)現(xiàn)了ATP受體。知識(shí)2ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化項(xiàng)目①ATP的合成②ATP的水解反應(yīng)式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來源(光合作用)、(細(xì)胞呼吸)儲(chǔ)存在特殊的化學(xué)鍵(磷酐鍵)中的化學(xué)能能量去路儲(chǔ)存于形成的特殊的化學(xué)鍵(磷酐鍵)用于各項(xiàng)生命活動(dòng)反應(yīng)場(chǎng)所生物體的需能部位解疑釋惑(1)ATP水解時(shí)，其(○P)脫離下來，挾能量與而使其他分子發(fā)生磷酸化，這個(gè)與其他分子結(jié)合的磷酸基團(tuán)再脫離下來，就成為游離的磷酸分子(Pi)。(2)ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化(填“是”或“不是”)可逆反應(yīng)。由上表可看出，在ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中，反應(yīng)類型、反應(yīng)所需酶以及能量的來源、去路和反應(yīng)場(chǎng)所都不完全相同。(3)ATP在細(xì)胞內(nèi)含量較，但ATP與ADP轉(zhuǎn)化非常迅速，兩者處于動(dòng)態(tài)平衡中，保證了能量及時(shí)供應(yīng)。知識(shí)3ATP的利用1.ATP為主動(dòng)運(yùn)輸、發(fā)光發(fā)電、肌肉收縮、物質(zhì)合成、大腦思考等生命活動(dòng)提供。2.吸能反應(yīng)(如生物大分子的合成)一般與反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)(如能源物質(zhì)的氧化分解)一般與相聯(lián)系，釋放的能量?jī)?chǔ)存于ATP中。3.ATP水解供能往往會(huì)發(fā)生，伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，如載體蛋白磷酸化，同時(shí)被磷酸化的蛋白質(zhì)和活性會(huì)發(fā)生改變。磷酸化與去磷酸化磷酸化是一種常見的生物化學(xué)修飾過程，是指通過將磷酸基團(tuán)與目標(biāo)分子中的氨基酸殘基結(jié)合，從而改變目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)和功能。磷酸化是一種可逆的修飾過程，在相應(yīng)的位置上，加上磷酸基團(tuán)稱為磷酸化，將磷酸基團(tuán)通過磷酸酶去除稱為去磷酸化。腺苷二磷酸加上磷酸基團(tuán)發(fā)生在葉綠體內(nèi)，為光合磷酸化；腺苷二磷酸加上磷酸基團(tuán)發(fā)生在線粒體內(nèi)，為氧化磷酸化。這兩種磷酸化過程中，都伴隨著能量向ATP的轉(zhuǎn)移。若蛋白質(zhì)分子加上磷酸基團(tuán)，稱為蛋白質(zhì)分子的磷酸化，已磷酸化的蛋白質(zhì)分子去除磷酸基團(tuán)，稱為蛋白質(zhì)分子的去磷酸化。蛋白質(zhì)分子的磷酸化過程，往往伴隨著ATP水解，提供磷酸基團(tuán)，在蛋白激酶的作用下完成。蛋白質(zhì)分子的去磷酸化，在磷酸酶的作用下完成。如圖所示：通過磷酸化修飾，細(xì)胞可以快速響應(yīng)外界刺激，并調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的生理過程，在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、基因表達(dá)調(diào)控、蛋白質(zhì)功能調(diào)節(jié)等方面具有重要意義。思辨小練判斷下列說法的正誤：(1)人體內(nèi)ATP中的能量最終來自植物吸收的光能。()(2)人成熟的紅細(xì)胞無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，因此不能合成ATP。()(3)人劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)胞中ATP的含量會(huì)明顯降低。()典題說法考向1ATP的結(jié)構(gòu)與功能(2025·南通期初)如圖表示ATP的結(jié)構(gòu)，相關(guān)敘述正確的是()A.ATP轉(zhuǎn)化為ADP可為離子的主動(dòng)運(yùn)輸提供能量B.α和β位磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵不能斷裂C.用γ位32P標(biāo)記的ATP可以合成帶有32P的RNAD.細(xì)胞中ATP的合成速度快、含量高考向2ATP與能量代謝(多選)(2024·泰州期初)下圖為生物體內(nèi)“泵”的3種類型，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.P型質(zhì)子泵中的Ca2＋泵磷酸化后運(yùn)輸Ca2＋時(shí)構(gòu)象不改變B.神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)高Na＋低K＋的環(huán)境依靠P型泵來維持C.溶酶體膜上存在的V型質(zhì)子泵將H＋運(yùn)入溶酶體D.F型質(zhì)子泵廣泛分布于線粒體內(nèi)膜和類囊體薄膜上深度指津質(zhì)子泵質(zhì)子泵是生物膜上運(yùn)輸H＋的載體蛋白，分為以下3種：①P型質(zhì)子泵，轉(zhuǎn)運(yùn)H＋過程涉及磷酸化和去磷酸化；②V型質(zhì)子泵，水解ATP產(chǎn)生能量，但自身不發(fā)生磷酸化，能保持細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)中性pH和細(xì)胞器(液泡、溶酶體)內(nèi)的酸性環(huán)境；③F型質(zhì)子泵(ATP合酶)運(yùn)輸H＋所產(chǎn)生的電化學(xué)勢(shì)能與ATP合成相耦聯(lián)。配套精練第12講ATP一、單項(xiàng)選擇題1.下列關(guān)于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是()A．由1分子脫氧核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基團(tuán)組成B．分子中與磷酸基團(tuán)相連接的化學(xué)鍵為特殊的化學(xué)鍵C．在水解酶的作用下不斷地合成和水解D．是細(xì)胞中吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的紐帶2.(2024·淮安調(diào)研)ATP和酶是細(xì)胞代謝不可缺少的，相關(guān)敘述正確的是()A．細(xì)胞中的需能反應(yīng)都由ATP直接供能B．當(dāng)酶變性失活時(shí)，其空間結(jié)構(gòu)才會(huì)發(fā)生改變C．能合成酶的細(xì)胞都能合成ATP，能合成ATP的細(xì)胞都能合成酶D．ATP脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后形成的物質(zhì)，可參與某些酶的合成3.(2025·鹽城期初)ATP可直接給細(xì)胞的生命活動(dòng)提供能量，下列關(guān)于ATP的敘述，正確的是()A．生命活動(dòng)旺盛的細(xì)胞中ATP的含量較多B．生物體內(nèi)ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需要的能量都來自細(xì)胞呼吸C．ATP水解掉2個(gè)磷酸基團(tuán)后為構(gòu)成RNA的基本組成單位之一D．酵母菌只有在缺氧的條件下，其細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中才能形成ATP4.(2024·鹽城東臺(tái)期末)下圖中甲為ATP，是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，下列敘述正確的是()A．丙是核酶的基本組成單位之一B．ATP徹底水解的產(chǎn)物為三個(gè)磷酸和腺苷C．在主動(dòng)運(yùn)輸過程中，乙的含量會(huì)顯著增加D．圖中酶1、酶2和酶3催化水解的化學(xué)鍵相同5.研究人員將32P標(biāo)記的磷酸注入活的離體肝細(xì)胞，1～2min后迅速分離得到細(xì)胞內(nèi)的ATP。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ATP的末端磷酸基團(tuán)被32P標(biāo)記，并測(cè)得ATP與注入的32P標(biāo)記磷酸的放射性強(qiáng)度幾乎一致。下列有關(guān)敘述正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞內(nèi)全部ADP都轉(zhuǎn)化成ATPB．32P標(biāo)記的ATP水解產(chǎn)生的腺苷沒有放射性C．32P在ATP的3個(gè)磷酸基團(tuán)中出現(xiàn)的概率相等D．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化速度快，且轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)6.(2024·宿遷期末改編)ATP在生物體的生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。下列有關(guān)ATP的敘述，錯(cuò)誤的是()A．ATP末端磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能B．ATP中的“A”與DNA、RNA中的堿基“A”是同一種物質(zhì)C．ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，但在細(xì)胞中含量很少D．ATP中的能量可以來源于光能、化學(xué)能，也可以轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能7.(2024·無錫期末)下圖為細(xì)胞內(nèi)普遍存在的分子開關(guān)調(diào)節(jié)機(jī)制，磷酸化與去磷酸化使各種靶蛋白處于“開啟”或“關(guān)閉”的狀態(tài)。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．蛋白質(zhì)磷酸化的過程往往是一個(gè)放能反應(yīng)的過程B．蛋白質(zhì)去磷酸化后仍能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)C．磷酸化與去磷酸化可改變靶蛋白的電荷分布與分子構(gòu)象D．磷酸化與去磷酸化過程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)8.(2024·蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué))ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會(huì)改變形狀做功，從而推動(dòng)細(xì)胞內(nèi)一系列反應(yīng)的進(jìn)行(機(jī)理如圖所示)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．ATP推動(dòng)細(xì)胞做功，存在吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)過程B．磷酸化的蛋白質(zhì)做功，失去的能量主要用于再生ATPC．ATP水解與磷酸化的蛋白質(zhì)做功均屬于放能反應(yīng)D．肌肉在收縮過程中，ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能9.(2025·揚(yáng)州期初)磷酸肌酸(C－P)是一種存在于肌細(xì)胞中的高能磷酸化合物，它和ATP在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。細(xì)胞在急需供能時(shí)，在酶的催化下，磷酸肌酸的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP分子上，余下部分為肌酸(C)，這樣可以在短時(shí)間內(nèi)維持細(xì)胞中ATP含量的相對(duì)穩(wěn)定。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．磷酸肌酸轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的過程是放能反應(yīng)B．磷酸肌酸是能量的一種儲(chǔ)存形式，但不能直接為肌肉細(xì)胞供能C．劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌細(xì)胞中磷酸肌酸與肌酸含量的比值會(huì)有所升高D．磷酸肌酸和肌酸的相互轉(zhuǎn)化與ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化相關(guān)聯(lián)10.(2024·無錫期末)下圖是Ca2＋在載體蛋白協(xié)助下，跨細(xì)胞膜運(yùn)輸?shù)牟糠诌^程。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．此過程是主動(dòng)運(yùn)輸，細(xì)胞在ATP供能的情況下維持細(xì)胞內(nèi)外Ca2＋濃度差B．跨膜運(yùn)輸時(shí)，Ca2＋需與特定的載體蛋白緊密結(jié)合，表明載體蛋白具有特異性C．該載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶，可提供ATP水解反應(yīng)所需的活化能D．載體蛋白的磷酸化導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，每次轉(zhuǎn)運(yùn)都會(huì)發(fā)生同樣的結(jié)構(gòu)改變11.(2024·鹽城期末)ATP熒光檢測(cè)法是利用“熒光素酶—熒光素體系”快速檢測(cè)ATP含量的方法，其基本原理如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()熒光素＋ATP＋O2eq\o(→,\s\up7(Mg2＋),\s\do5(熒光素酶))氧化熒光素＋①＋2Pi＋CO2＋光A．①可直接作為合成RNA的原料B．ATP熒光檢測(cè)過程中ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能C．螢火蟲能發(fā)出熒光是由于細(xì)胞中儲(chǔ)存著大量的ATPD．熒光素酶可通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率二、多項(xiàng)選擇題12.(2024·揚(yáng)州期末)一般認(rèn)為生物膜上存在一些能攜帶離子通過膜的載體分子，載體分子對(duì)一定的離子有專一的結(jié)合部位，載體的活化需要ATP，其轉(zhuǎn)運(yùn)離子的情況如圖。下列相關(guān)敘述正確的是()A．生物膜的功能與膜上載體、酶等蛋白質(zhì)種類和數(shù)量有關(guān)B．載體蛋白通過改變構(gòu)象，只轉(zhuǎn)運(yùn)與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子C．磷酸激酶和磷酸酯酶分別催化ATP水解和合成D．未活化的載體在磷酸激酶和ATP的作用下可再度磷酸化而活化13