第2节 细胞的能量“货币”ATP
[基础达标]
题组一 ATP的结构和功能
1．（2024·河北保定高一校考阶段练习）下列有关ATP的叙述正确的是( )
A．细胞中ATP含量低，但转化迅速
B．维持人体体温的热能主要来自细胞内ATP的水解
C．ATP含有三个特殊化学键，远离A的化学键稳定，不易断裂释放能量
D．ATP仅作为细胞内的直接能源物质，各项生命活动均由ATP水解提供
【答案】A 【解析】细胞中的ATP含量很低，但ATP和ADP之间的相互转化迅速，A正确；细胞呼吸产生的能量大部分以热能形式散失，少量能量用于合成ATP，故维持人体体温的能量主要来自细胞呼吸氧化有机物释放的能量，B错误；ATP含有两个特殊化学键，远离A的化学键不稳定，易断裂释放能量，C错误；ATP是细胞内主要但不是唯一的直接能源物质，各项生命活动也不都是由ATP水解提供的，如水的光解，D错误。
2．（2024·四川宜宾高一校考期末）ATP的结构示意图如下，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是( )
A．物质①表示含氮碱基鸟嘌呤
B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应
C．在ATP与ADP相互转换过程中③不能被重复利用
D．若化学键④断裂，则左边的化合物可作为合成RNA的原料
【答案】D 【解析】物质①为含氮碱基腺嘌呤，A错误；②为特殊的化学键，其水解断裂会释放能量，属于放能反应，B错误；在ATP与ADP的循环中，物质都是可逆的，③磷酸基团是可以重复利用的，C错误；若化学键④断裂，左边的化合物由1分子腺嘌呤、1分子核糖和1分子磷酸基团组成，该化合物称为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成RNA的原料，D正确。
题组二 ATP与ADP的相互转化
3．中国运动员在参加奥运会百米决赛时，体内骨骼肌细胞的ATP会转化成( )
A．ADP B．ADP＋Pi
C．乳酸 D．CO2＋H2O
【答案】B
4．（2024·河北泊头一中阶段练习）下图为细胞中ATP及其相关物质和能量的转化示意图，其中M表示酶，Q表示能量，甲、乙表示化合物。下列有关叙述错误的是( )
A．物质乙是构成RNA的基本单位之一
B．Q1可以来自光能或化学能
C．M1和M2均可为化学反应的发生提供活化能
D．ATP可进入细胞核为一些生命活动供能
【答案】C 【解析】物质乙是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，A正确；光合作用过程中可利用光能合成ATP，化能合成作用或呼吸作用过程中可利用化学能合成ATP，B正确；M1是ATP合成酶，M2是ATP水解酶，二者均可降低化学反应所需的活化能，C错误；ATP是生命活动的直接能源物质，所以ATP可以通过核孔进入细胞核，为一些生命活动提供能量，D正确。
5．下列生理过程中，需要消耗ATP的有( )
①细胞通过主动运输吸收K＋ ②肌肉收缩 ③蛋白质的分泌 ④萤火虫发光 ⑤大脑思考 ⑥叶肉细胞中蔗糖的合成 ⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程
A．①②③④⑤⑥⑦
B．①②④⑤⑥
C．①②③④⑤⑥
D．①②④⑤⑦
【答案】C 【解析】ATP是生物体的直接能源物质，需要能量的反应一般都需要消耗ATP，如主动运输、肌肉收缩、萤火虫发光、大脑思考、合成蔗糖等。渗透吸水、失水过程不需要消耗能量。
6．如图所示，甲代表生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是( )
A．在主动运输过程中，甲的含量会增加
B．甲→乙和丙→乙过程中，起催化作用的酶空间结构相同
C．丙中不含磷酸键，它是RNA的基本组成单位之一
D．丁由腺嘌呤和核糖组成，戊可用于甲的合成
【答案】D 【解析】生物体内ATP与ADP的含量比较少，且处于动态平衡之中，A错误；甲→乙过程是ATP水解酶起作用，而丙→乙过程是ATP合成酶起作用，酶的种类不同，空间结构也不同，B错误；丙中含有一个普通磷酸键，C错误；丁由腺嘌呤和核糖组成，ATP合成时要消耗磷酸（戊），D正确。
7．如图是生物界中能量“货币”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．图中的M指的是腺苷，N指的是核糖
B．食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物
C．图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐
D．ATP的“放能”不需要酶的催化
【答案】B 【解析】题图中M指的是腺嘌呤，A错误；食物中稳定的化学能转化成ATP中活跃的化学能，需通过呼吸作用来完成，B正确；如果ATP来自光合作用，则这部分ATP不能用于胞吞和胞吐，C错误；ATP的合成和分解均需要酶的催化，D错误。
[能力提升]
8．（2024·河北张家口高一统考期末）ATP生物荧光检测仪广泛应用于物品表面清洁度测评，其原理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．ATP中的“A”与DNA中的碱基“A”是同一种物质
B．ATP的产生往往与细菌体内的吸能反应相关联
C．ATP生物荧光检测仪的发光值大反映出微生物菌体储存大量ATP
D．萤火虫发光的原理是荧光素接受ATP提供的能量并且被氧化进而发出荧光
【答案】D 【解析】ATP中的“A”是指腺苷，腺苷包括一分子腺嘌呤和一分子核糖，DNA中的碱基“A”是指腺嘌呤，A错误；ATP的产生往往与细菌体内的放能反应相关联，B错误；ATP生物荧光检测仪的发光值大反映出微生物多，C错误；萤火虫发光的原理是荧光素接受ATP提供的能量并且被氧化进而发出荧光，D正确。
9．如图所示为ATP来源及部分用途，下列相关叙述，正确的是( )
A．图中①可表示光合作用，该过程产生的ATP可用于发光发电
B．图中酶1与酶2是两种不同的酶，两者均具有专一性
C．图中②所示分子也是组成RNA的原料之一，即腺嘌呤核糖核苷酸
D．若图中③指的是物质进出细胞方式，则该方式一定为主动运输
【答案】B 【解析】合成ATP所需的能量来源可以是通过呼吸作用分解有机物释放，也可以是光合作用中吸收的光能转化，所以图中①可表示光合作用，光合作用产生的ATP只能用于光合作用的暗反应，A错误；图中酶1是ATP合成酶，酶2是ATP水解酶，由于酶具有专一性，两种酶是不同的，B正确；图中②为ADP，不能作为组成RNA的原料，C错误；物质进出细胞方式除主动运输需要消耗ATP外，胞吞和胞吐也需要ATP水解供能，D错误。
10．如果测得ATP分子中一个特殊的化学键的化学能是8p，那么，一个ATP分子中的磷酸键所含的化学能应该是( )
A．8p
B．16p
C．大于16p小于24p
D．24p
【答案】C 【解析】ATP中含有1个普通化学键和2个特殊的化学键，所以一个ATP分子中磷酸键所含的化学能多于2个特殊的化学键的化学能(16p)，少于3个特殊的化学键的化学能(24p)。
11．（2024·四川省隆昌一中期末）下图是ATP的分子结构式，α～γ表示磷酸基团的位置。下列叙述正确的是( )
A．ATP含一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和三分子磷酸基团
B．ATP是腺苷三磷酸，结构式可简写成A－P～P～P，A代表腺嘌呤
C．γ位磷酸基团具有较高的转移势能，脱离时挟能量可与其他分子结合
D．γ位磷酸基团脱离后形成ADP和Pi，该过程与许多放能反应相联系
【答案】C 【解析】ATP含一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸基团，A错误；A代表腺苷，B错误；ATP末端的磷酸基团有较高的转移势能，脱离时挟能量可与其他分子结合，为生命活动提供能量，C正确；ATP的水解与许多吸能反应相联系，D错误。
12．在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是( )
A．①和② B．①和③
C．③和④ D．⑤和⑥
【答案】D 【解析】根据题意知，“○”中所对应的含义分别为：①腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。①和④、⑤和⑥的“○”中对应的含义最接近，故选D。
13．经研究证实ATP是细胞的能量“货币”。请分析回答问题：
(1)ATP分子结构简式是____________。研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是______________________________________（写反应式，标明条件）。
(2)细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，三个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________。
(3)用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两只小玻璃管中，各加入少量的水，使之混合，可以观察到玻璃管中发出淡黄色荧光。约过15 min荧光消失，如下图所示。这时再将ATP溶液加入其中一只玻璃管中，将葡萄糖溶液加入另一只玻璃管中，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。
上述对照实验说明：
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________不是生命活动的直接能源。
【答案】(1)A—P～P～P ATPADP＋Pi＋能量 (2)腺苷 (3)①化学 光 ②ATP ③葡萄糖
【解析】(3)分析题意：荧光消失后，加入ATP的一组发出荧光，而加入葡萄糖的一组没有发出荧光，这说明该过程所需的能量由ATP提供，葡萄糖不是生命活动的直接能源。
14．（2023·安徽芜湖高一校考阶段练习）下图1是ATP的结构示意图，其中a、b、c表示化学键，①～⑥表示基团或方框所包括的多个基团部分，图2为ADP与ATP相互转化的过程示意图。据图回答下列问题：
(1)写出图1中①～⑥分别表示的结构名称：①__________；②________；③________；④__________；⑤________。
(2)ATP水解成ADP时断裂的化学键是图1中的________。ATP水解释放的磷酸基团能使蛋白质等分子________，导致这些分子空间结构发生变化，活性也被改变。
(3)ATP在生物体内含量________（填“很多”或“很少”），ATP的合成往往与细胞内的________（填“吸能”或“放能”）反应相关联。
【答案】(1)腺嘌呤 核糖 腺苷 腺嘌呤核糖核苷酸 腺苷二磷酸 (2)c 磷酸化 (3)很少 放能
【解析】(1)图1是ATP的结构示意图，图中①表示腺嘌呤，②表示核糖，③表示腺嘌呤和核糖构成的腺苷，④表示腺嘌呤核糖核苷酸或腺苷一磷酸，⑤表示腺苷二磷酸。(2)ATP水解成ADP时，远离腺苷的特殊的化学键断裂，即图1中的c。ATP水解释放的磷酸基团裹挟着较高的转移势能，能使蛋白质等分子磷酸化，导致这些分子空间结构发生变化，活性也被改变。(3)ATP在生物体内含量很少，ATP的合成需要能量，因此往往与细胞内的放能反应相联系，释放的能量储存在ATP中。第2节 细胞的能量“货币”ATP
[基础达标]
题组一 ATP的结构和功能
1．（2024·河北保定高一校考阶段练习）下列有关ATP的叙述正确的是( )
A．细胞中ATP含量低，但转化迅速
B．维持人体体温的热能主要来自细胞内ATP的水解
C．ATP含有三个特殊化学键，远离A的化学键稳定，不易断裂释放能量
D．ATP仅作为细胞内的直接能源物质，各项生命活动均由ATP水解提供
2．（2024·四川宜宾高一校考期末）ATP的结构示意图如下，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是( )
A．物质①表示含氮碱基鸟嘌呤
B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应
C．在ATP与ADP相互转换过程中③不能被重复利用
D．若化学键④断裂，则左边的化合物可作为合成RNA的原料
题组二 ATP与ADP的相互转化
3．中国运动员在参加奥运会百米决赛时，体内骨骼肌细胞的ATP会转化成( )
A．ADP B．ADP＋Pi
C．乳酸 D．CO2＋H2O
4．（2024·河北泊头一中阶段练习）下图为细胞中ATP及其相关物质和能量的转化示意图，其中M表示酶，Q表示能量，甲、乙表示化合物。下列有关叙述错误的是( )
A．物质乙是构成RNA的基本单位之一
B．Q1可以来自光能或化学能
C．M1和M2均可为化学反应的发生提供活化能
D．ATP可进入细胞核为一些生命活动供能
5．下列生理过程中，需要消耗ATP的有( )
①细胞通过主动运输吸收K＋ ②肌肉收缩 ③蛋白质的分泌 ④萤火虫发光 ⑤大脑思考 ⑥叶肉细胞中蔗糖的合成 ⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程
A．①②③④⑤⑥⑦
B．①②④⑤⑥
C．①②③④⑤⑥
D．①②④⑤⑦
6．如图所示，甲代表生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是( )
A．在主动运输过程中，甲的含量会增加
B．甲→乙和丙→乙过程中，起催化作用的酶空间结构相同
C．丙中不含磷酸键，它是RNA的基本组成单位之一
D．丁由腺嘌呤和核糖组成，戊可用于甲的合成
7．如图是生物界中能量“货币”ATP的循环示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．图中的M指的是腺苷，N指的是核糖
B．食物为ATP“充电”指的是呼吸作用分解有机物
C．图中不同来源的ATP均可用于胞吞和胞吐
D．ATP的“放能”不需要酶的催化
[能力提升]
8．（2024·河北张家口高一统考期末）ATP生物荧光检测仪广泛应用于物品表面清洁度测评，其原理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．ATP中的“A”与DNA中的碱基“A”是同一种物质
B．ATP的产生往往与细菌体内的吸能反应相关联
C．ATP生物荧光检测仪的发光值大反映出微生物菌体储存大量ATP
D．萤火虫发光的原理是荧光素接受ATP提供的能量并且被氧化进而发出荧光
9．如图所示为ATP来源及部分用途，下列相关叙述，正确的是( )
A．图中①可表示光合作用，该过程产生的ATP可用于发光发电
B．图中酶1与酶2是两种不同的酶，两者均具有专一性
C．图中②所示分子也是组成RNA的原料之一，即腺嘌呤核糖核苷酸
D．若图中③指的是物质进出细胞方式，则该方式一定为主动运输
10．如果测得ATP分子中一个特殊的化学键的化学能是8p，那么，一个ATP分子中的磷酸键所含的化学能应该是( )
A．8p
B．16p
C．大于16p小于24p
D．24p
11．（2024·四川省隆昌一中期末）下图是ATP的分子结构式，α～γ表示磷酸基团的位置。下列叙述正确的是( )
A．ATP含一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和三分子磷酸基团
B．ATP是腺苷三磷酸，结构式可简写成A－P～P～P，A代表腺嘌呤
C．γ位磷酸基团具有较高的转移势能，脱离时挟能量可与其他分子结合
D．γ位磷酸基团脱离后形成ADP和Pi，该过程与许多放能反应相联系
12．在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是( )
A．①和② B．①和③
C．③和④ D．⑤和⑥
13．经研究证实ATP是细胞的能量“货币”。请分析回答问题：
(1)ATP分子结构简式是____________。研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是______________________________________（写反应式，标明条件）。
(2)细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，三个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________。
(3)用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两只小玻璃管中，各加入少量的水，使之混合，可以观察到玻璃管中发出淡黄色荧光。约过15 min荧光消失，如下图所示。这时再将ATP溶液加入其中一只玻璃管中，将葡萄糖溶液加入另一只玻璃管中，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。
上述对照实验说明：
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________不是生命活动的直接能源。
14．（2023·安徽芜湖高一校考阶段练习）下图1是ATP的结构示意图，其中a、b、c表示化学键，①～⑥表示基团或方框所包括的多个基团部分，图2为ADP与ATP相互转化的过程示意图。据图回答下列问题：
(1)写出图1中①～⑥分别表示的结构名称：①__________；②________；③________；④__________；⑤________。
(2)ATP水解成ADP时断裂的化学键是图1中的________。ATP水解释放的磷酸基团能使蛋白质等分子________，导致这些分子空间结构发生变化，活性也被改变。
(3)ATP在生物体内含量________（填“很多”或“很少”），ATP的合成往往与细胞内的________（填“吸能”或“放能”）反应相关联。
