第14講細胞的能量“貨幣”ATP考點一ATP的結構與功能ATP的功能ATP能夠直接為生命活動提供能量，是驅動細胞生命活動的直接能源物質。（提醒：ATP并不是唯一的直接能源物質）ATP的結構（1）中文名稱：腺苷三磷酸。（2）結構簡式：A－P～P～P。（3）ATP的組成元素：C、H、O、N、P。(注：DNA、RNA、磷脂、ATP組成元素都是C、H、O、N、P)（4）符號含義：A代表腺苷，A由腺嘌呤和核糖構成，T代表3，P代表磷酸基團，“～”代表特殊化學鍵。（5）若ATP完全水解，會得到腺嘌呤、核糖、磷酸基團(填成分)。（6）ATP去掉一個磷酸基團后叫ADP(腺苷二磷酸)；ATP去掉兩個磷酸基團后叫AMP(腺苷一磷酸/腺嘌呤核糖核苷酸)，是組成RNA的基本單位之一。3.ATP的特點（1）不穩定：ATP在細胞中含量少，化學性質不穩定，原因是兩個相鄰磷酸都帶負電相互排斥，末端磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結合的趨勢，也就是具有較高的轉移勢能。（2）高能量：ATP水解釋放的能量高達30.54kJ/mol，是細胞內的一種高能磷酸化合物。考點二ATP和ADP之間的相互轉化1.ATP和ADP的相互轉化過程比較反應式ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADPeq\o(→,\s\up7(酶))ATP酶ATP水解酶ATP合成酶場所活細胞內多種場所細胞質基質、線粒體、葉綠體能量轉化放能吸能能量來源特殊化學鍵呼吸作用、光合作用能量去向用于各項生命活動儲存于ATP中2．相互轉化的特點(1)ATP和ADP相互轉化時刻不停地發生，且處于動態平衡之中。(2)ATP和ADP相互轉化的能量供應機制，在所有生物的細胞內都是一樣的，體現了生物界的統一性。3.ATP的利用（1）吸能反應一般與ATP水解的反應相聯系。放能反應一般與ATP的合成相聯系。（2）主動運輸、胞吞、胞吐、生物發電、生物發光、肌細胞收縮、物質合成、大腦思考所需能量的直接來源都是ATP。考點二ATP的利用1．ATP為主動運輸供能的過程分析（1）Ca2＋主動運輸的載體蛋白也是催化ATP水解的酶，膜內側的Ca2＋與其載體結合時激活該酶，將ATP水解。（2）ATP水解時，脫離下來的磷酸基團與載體蛋白結合即載體蛋白的磷酸化。（3）載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化。2．ATP是細胞內流通的能量“貨幣”（1）化學反應中的能量變化與ATP的關系：①吸能反應：一般與ATP的水解相聯系②放能反應：一般與ATP的合成相聯系（2）能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。3.ATP與ADP相互轉化的幾點易錯提示（1）ATP與ADP的相互轉化，并非簡單的可逆反應：從物質方面來看是可逆的，從酶、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。（2）ATP是與能量有關的一種物質，不可等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，高能磷酸鍵水解時能夠釋放出高達30.54kJ/mol的能量。【典型真題訓練】一、單選題1．（2022·浙江·高考真題）下列關于腺苷三磷酸分子的敘述，正確的是（

）A．由1個脫氧核糖、1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成B．分子中與磷酸基團相連接的化學鍵稱為高能磷酸鍵C．在水解酶的作用下不斷地合成和水解D．是細胞中吸能反應和放能反應的紐帶【答案】D【詳解】A、1分子的ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團組成，A錯誤；B、ATP分子的結構式可以簡寫成A—P～P～P，磷酸基團與磷酸基團相連接的化學鍵是一種特殊的化學鍵，B錯誤；C、ATP在水解酶的作用下水解，在合成酶的作用下ADP和磷酸吸收能量合成ATP，C錯誤；D、吸能反應一般與ATP的分解相聯系，放能反應一般與ATP的合成相聯系，故吸能反應和放能反應之間的紐帶就是ATP，D正確。2．（2021·海南·高考真題）研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1~2min后迅速分離得到細胞內的ATP。結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關敘述正確的是（

）A．該實驗表明，細胞內全部ADP都轉化成ATPB．32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性C．32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率相等D．ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發生在細胞核內【答案】B【詳解】A、根據題意可知：該實驗不能說明細胞內全部ADP都轉化成ATP，A錯誤；B、根據題干信息“結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。”說明：32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性，B正確；C、根據題干信息“放射性幾乎只出現在ATP的末端磷酸基團”可知，32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率不同，C錯誤；D、該實驗不能說明轉化主要發生在細胞核內，D錯誤。3．（2021·北京·高考真題）ATP是細胞的能量“通貨”，關于ATP的敘述錯誤的是（）A．含有C、H、O、N、P B．必須在有氧條件下合成C．胞內合成需要酶的催化 D．可直接為細胞提供能量【答案】B【詳解】A、ATP中含有腺嘌呤、核糖與磷酸基團，故元素組成為C、H、O、N、P，A正確；B、在無氧條件下，無氧呼吸過程中也能合成ATP，B錯誤；C、ATP合成過程中需要ATP合成酶的催化，C正確；D、ATP是生物體的直接能源物質，可直接為細胞提供能量，D正確。4．（2021·湖南·高考真題）某些蛋白質在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位點發生磷酸化和去磷酸化，參與細胞信號傳遞，如圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A．這些蛋白質磷酸化和去磷酸化過程體現了蛋白質結構與功能相適應的觀點B．這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，不影響細胞信號傳遞C．作為能量“通貨”的ATP能參與細胞信號傳遞D．蛋白質磷酸化和去磷酸化反應受溫度的影響【答案】B【詳解】A、通過蛋白質磷酸化和去磷酸化改變蛋白質的空間結構，進而來實現細胞信號的傳遞，體現出蛋白質結構與功能相適應的觀點，A正確；B、如果這些蛋白質特定磷酸化位點的氨基酸缺失，將會使該位點無法磷酸化，進而影響細胞信號的傳遞，B錯誤；C、根據題干信息：進行細胞信息傳遞的蛋白質需要磷酸化才能起作用，而ATP為其提供了磷酸基團和能量，從而參與細胞信號傳遞，C正確；D、溫度會影響蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，進而影響蛋白質磷酸化和去磷酸化反應，D正確。5．（2018·浙江·高考真題）ATP是細胞中的能量通貨，下列敘述正確的是（）A．ATP中的能量均來自細胞呼吸釋放的能量B．ATP-ADP循環使得細胞儲存了大量的ATPC．ATP水解形成ADP時釋放能量和磷酸基團D．ATP分子中的2個高能磷酸鍵不易斷裂水解【答案】C【詳解】A.ATP的形成途徑是光合作用和細胞呼吸，因此ATP中的能量來自光能和細胞呼吸釋放的能量，A錯誤；B.ATP-ADP循環，使得細胞中ATP和ADP的相互轉化時刻不停地發生并且處于動態平衡之中，B錯誤；C.ATP水解遠離腺苷的高能磷酸鍵斷裂，形成ADP和Pi，同時釋放能量，C正確；D.ATP分子中含有2個高能磷酸鍵，遠離腺苷的高能磷酸鍵很容易水解，D錯誤；6．（2017·浙江·高考真題）下列關于細胞中吸能反應和放能反應的敘述，錯誤的是()A．糖的氧化反應是放能反應B．光合作用的碳反應是吸能反應C．ATP是吸能反應和放能反應的紐帶D．氨基酸合成蛋白質的過程是放能反應【答案】D【詳解】糖的氧化反應是細胞呼吸過程屬于放能反應，A正確；光合作用的光反應產生的ATP用于碳反應，并將能量儲存在有機物中，即光合作用的碳反應消耗能量，屬于吸能反應，B正確；ATP的合成與放能反應相聯系，ATP的水解與吸能反應相聯系，故放能反應和吸能反應之間的紐帶是ATP，C正確；氨基酸合成蛋白質的過程需消耗能量，屬于吸能反應，D錯誤。7．（2016·全國·高考真題）離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，它在跨膜運輸物質時離不開ATP的水解。下列敘述正確的是（）A．離子通過離子泵的跨膜運輸屬于協助擴散B．離子通過離子泵的跨膜運輸是順濃度梯度進行的C．動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率D．加入蛋白質變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率【答案】C【詳解】A、離子通過離子泵的跨膜運輸需要載體和消耗能量，屬于主動運輸，A錯誤；B、離子通過離子泵的跨膜運輸屬于主動運輸，是逆濃度梯度進行的，B錯誤；C、由于離子泵跨膜運輸離子需要消耗能量，一氧化碳中毒會降低細胞呼吸，降低能量供應，降低離子泵跨膜運輸離子的速率，C正確；D、離子的跨膜運輸需要載體蛋白，因此加入蛋白質變性劑會降低離子泵跨膜運輸離子的速率，D錯誤。8．（2017·上海·高考真題）ATP被喻為生物體的能量“貨幣”，為生命活動直接提供能量。下圖是ATP的結構示意圖，下列敘述正確的是（

）A．④是特殊化學鍵 B．①表示腺苷C．②表示脫氧核糖 D．③斷裂后釋放的能量最多【答案】A【詳解】A、④是特殊的化學鍵，斷裂時釋放大量能量，A正確；B、①表示腺嘌呤，B錯誤；C、②表示核糖，C錯誤；D、④斷裂后釋放的能量最多，D錯誤。9．（2018·上海·高考真題）下圖表示呼吸作用過程中葡萄糖分解的兩個途徑。酶1、酶2和酶3依次分別存在于（）A．線粒體、線粒體和細胞質基質B．線粒體、細胞質基質和線粒體C．細胞質基質、線粒體和細胞質基質D．細胞質基質、細胞質基質和線粒體【答案】C【詳解】葡萄糖在細胞內分解至丙酮酸的過程就是糖酵解，在細胞質基質中發生，所以酶1在細胞質基質，有氧呼吸第二三階段在線粒體所以酶2在線粒體，無氧呼吸都是在細胞質基質進行，所以酶3在細胞質基質。10．（2014·全國·高考真題）關于細胞的敘述，錯誤的是（）A．植物細胞的胞間連絲具有物質運輸的作用B．動物細胞間的黏著性與細胞膜上的糖蛋白有關C．ATP水解釋放的能量可用于細胞內的吸能反應D．哺乳動物的細胞可以合成蔗糖，也可以合成乳糖【答案】D【詳解】胞間連絲是貫穿細胞壁溝通相鄰細胞的細胞質連線，為植物細胞間物