2026届高考生物一轮基础复习训练11 细胞的能量“货币”ATP（有解析）

2026届高考生物一轮基础复习训练
11 细胞的能量“货币”ATP
一、单选题
（2025·湖南怀化五校联考）如图是ATP的结构简式，图中①②表示一种特殊的化学键。下列相关叙述错误的是（　　）
A. ②断裂后的产物可直接与Pi结合形成ATP
B. ①断裂后的产物可作为合成RNA的原料
C. 细胞中的高能磷酸化合物不止ATP一种
D. ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性
（2025·江西宜春丰城中学高三月考）如图1为ATP的结构简图，图2为ATP与ADP相互转化的关系式，下列说法错误的有（　　）
A. ATP中的五碳糖为核糖，b、c为磷酸键
B. 图1的“A”与ATP中的“A”为不同物质
C. ATP与ADP相互转化属于可逆反应
D. 图2中ADP转化为ATP的能量来自光合作用、细胞呼吸
（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 P标记的ATP可以合成带有 P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
（2024·河北高考14题改编）酵母细胞中的M蛋白被激活后可导致核膜裂解、染色质凝缩以及纺锤体形成。蛋白K和P可分别使M发生磷酸化和去磷酸化，三者间的调控关系如图所示。现有一株细胞体积变小的酵母突变体，研究发现其M蛋白的编码基因表达量发生显著改变。下列分析正确的是（　　）
A.该突变体变小可能是M增多且被激活后造成细胞分裂间期变长所致
B.P和K都可改变M的空间结构，从而改变其活性
C.K不足或P过量都可使酵母细胞积累更多物质而体积变大
D.M和P之间的活性调控属于负反馈调节
（2025·福建福州模拟）下列有关ATP的叙述正确的是（　　）
A. 淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成
B. 细胞中需要能量的活动都是由ATP直接提供
C. ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应
D. 人成熟的红细胞既不能合成酶，也不能产生ATP
（2025·湖南长郡中学月考）脱氧核苷三磷酸（dNTP）和核苷三磷酸（NTP）参与核酸合成等多种生理过程，其结构如下图所示。下列叙述错误的是（　　）
A. 当图中基团X为—OH时，则该物质可为RNA合成提供反应所需的原料和能量
B. ATP中的β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂
C. 以α位带 P的dATP为原料，会使新合成的DNA分子被 P标记
D. 某些载体蛋白可催化ATP水解
（2025·河北唐山模拟）下图是细胞中ATP与ADP相互转化示意图。下列叙述错误的是（　　）
A. ATP、ADP、RNA分子中都含有腺嘌呤和核糖，它们元素组成完全相同
B. 人处于饥饿状态时会导致ADP含量明显上升
C. 能量①可来自放能反应，能量②可用于吸能反应
D. 乙过程释放的磷酸基团可使某些蛋白质磷酸化
（2025·黑龙江模拟）ATP的合成是细胞内重要的反应之一，需要ATP合成酶的参与。ATP合成酶主要由伸在膜外的亲水性头部和嵌入膜内的疏水性尾部组成，在跨膜质子（H+）动力势能下推动合成ATP，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A. ATP合成酶具有运输和催化的作用
B. 如图所示的膜结构可以为线粒体内膜或叶绿体类囊体薄膜
C. ATP合成酶跨膜部位呈疏水性，利于与膜结合部位的稳定
D. 若ATP中特殊的化学键全部断裂后，产物有腺苷和三个磷酸基团
（2024·重庆模拟）人体有两种酶HK和GK，它们结构不同，但都可以催化相同反应，使葡萄糖与ATP反应生成葡萄糖-6-磷酸和ADP。二者的酶促反应速率如图所示，据此分析，下列叙述错误的是（　　）
A. ATP为两种酶所催化的反应提供能量和磷酸基团
B. 两种酶催化等量葡萄糖磷酸化消耗的ATP相同
C. 葡萄糖浓度在10 mmol/L时，由HK催化的反应速率不再增加的原因是HK的催化活性受到了抑制
D. 葡萄糖浓度低于5 mmol/L时，GK的酶促反应速率低于HK
（2025·贵州遵义高三开学考试）ATP可作为一种药物用于辅助治疗肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌炎等疾病。下列说法正确的是（　　）
A. ATP是生物体内所有耗能生命活动的直接能量来源
B. ATP合成所需的能量来自光能或化学能
C. ATP的水解过程往往伴随着蛋白质分子的去磷酸化
D. ATP的水解产物可以作为合成DNA的原料
（2024·吉林通化梅河口五中二模）ATP是细胞的能量“货币”，下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法正确的是（　　）
A. 反应式中物质可逆，能量不可逆
B. 反应式中能量可逆，物质不可逆
C. 反应式中的物质和能量均可逆
D. 生物体内ADP转变成ATP所需能量都来自呼吸作用
（2025·山东聊城高三开学考试）下图表示生物体中某种化合物的基本单位结构简式，下列有关叙述，错误的是（　　）
A. ATP脱去两个磷酸基团可形成该化合物的基本单位之一
B. 图中的碱基有A、T、C、G四种
C. 该化合物可能是HIV的遗传物质
D. 真核细胞中该类化合物主要分布在细胞质中
二、非选择题
（2025·辽宁沈阳模拟）在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质，其分子结构简式如图1所示：
（1）从ATP的分子结构简式可知，去掉两个磷酸基团后的剩余部分是________。
（2）人体骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动时三秒钟内的能量供给。在校运动会上，某同学参加100 m短跑过程中，其肌细胞中ATP相对含量变化如图2所示，试回答由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明________。
（2025·四川遂宁三模）如图为生物体新陈代谢与ATP关系的示意图，请回答下列问题。
（1）ATP的结构简式为________。
（2）海洋中的电鳗有放电现象，其电能是由图中的________（填数字）过程释放的能量转变而来的；某人感冒发烧，其体温上升所需要的热量主要是由图中________（填数字）过程释放出来的。
（3）用图中的数字依次表示光能转变为骨骼肌收缩所需能量的过程：________。
（4）经测定，正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2－10 mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是________。
（2024·安徽合肥高三阶段练习）用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末状，取两等份分别装入两支小玻璃管中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃管中发出淡黄色荧光，约过15 min荧光消失。这时，再将ATP溶液加入其中一支玻璃管中，将葡萄糖溶液加入另一支玻璃管中，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。
（1）向A、B两管加水后，两管均发光，这说明水对生物正常的生命活动的重要意义是________。
（2）以上现象说明了：
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）若向刚切下的萤火虫的发光器上滴加葡萄糖溶液，则________（填“会”或“不会”）发荧光，原因是________。
（2025·山东潍坊高三阶段练习）ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，其化学结构如图所示，A、B表示物质，a～γ表示磷酸基团的位置。正是由于细胞内具有ATP这种能量“货币”，才能及时而持续地满足细胞各项生命活动对能量的需求。萤火虫发光就需要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。科研人员运用这一原理制造出ATP荧光仪来测定食品中微生物的总数，ATP荧光仪最快能在15秒钟内测定食品中是否存在酵母菌、霉菌或细菌细胞。
（1）图中A表示________，B表示________。ATP分子的结构简式可以表示为________。
（2）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γ位置的磷酸基团已被32P所标记。该实验的结论为________。将a、β、γ位置分别被32P标记的ATP注入不同的发光细胞内，只有注入a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________。
（3）ATP荧光仪来测定食品中微生物总数的检测步骤大体包括：取样、样品ATP萃取、添加荧光素—荧光素酶、测定发光量、求出ATP浓度和活菌数。因为发光的能量来源是ATP且发光强度与ATP含量成正比，所以根据发光强度可以计算出样品中ATP含量，进而根据ATP含量测算出细菌数量的依据是________。
17.（经典高考题）参照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位 （1）________ 叶绿体的类囊体膜 线粒体
反应物 葡萄糖 / 丙酮酸等
反应名称 （2）________ 光合作用的光反应 有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源 化学能 （3）________ 化学能
终产物（除ATP外） 乙醇、CO2 （4）________ （5）________
一、单选题
答案：A
解析：
ATP结构中，②是远离腺苷的高能磷酸键，断裂后产物为ADP（含①高能磷酸键），ADP需进一步接受能量并结合Pi才能形成ATP，不能直接结合Pi，A错误。
①断裂后产物为AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），是RNA的原料之一，B正确。
细胞内的高能磷酸化合物还有磷酸肌酸等，C正确。
所有生物均通过ATP与ADP的相互转化供能，体现生物界统一性，D正确。
答案：C
解析：
ATP中的五碳糖为核糖，图1中b、c为磷酸键（其中c为高能磷酸键），A正确。
图1的“A”若为腺嘌呤，则与ATP中的“A”（腺苷，含腺嘌呤和核糖）不同，B正确。
ATP与ADP的相互转化场所、酶种类、能量来源均不同，不属于可逆反应，C错误。
ADP转化为ATP的能量可来自光合作用（光反应）和细胞呼吸，D正确。
答案：C
解析：
ATP水解为ADP释放的能量可用于主动运输，A正确。
ATP的a位磷酸与核糖相连，水解后形成的AMP是RNA的原料，故a位 P标记的ATP可合成带 P的RNA，B正确。
细胞核内DNA复制、转录等过程需要ATP供能，β和γ位之间的高能磷酸键可断裂，C错误。
光合作用光反应将光能转化为ATP中β和γ位之间的高能磷酸键的化学能，D正确。
答案：B
解析：
M激活后促进核膜裂解、染色质凝缩等分裂相关过程，若M增多且激活，细胞分裂间期会缩短，A错误。
K使M磷酸化，P使M去磷酸化，二者均通过改变M的空间结构调节其活性，B正确。
K不足或P过量会导致M活性降低，细胞分裂受抑制，体积变大（积累更多物质），C错误。
图中M被激活后是否抑制P未体现，无法判断负反馈调节，D错误。
答案：C
解析：
淀粉水解为葡萄糖是放能反应，但不产生ATP（ATP产生于细胞呼吸等过程），A错误。
细胞中能量除ATP外，还可来自GTP、UTP等，B错误。
ATP水解释放的能量用于吸能反应（如蛋白质合成），C正确。
人成熟红细胞无线粒体，但可通过无氧呼吸产生ATP，且含有与呼吸相关的酶，D错误。
答案：B
解析：
X为—OH时，该物质为NTP（如ATP），可为RNA合成提供原料（核糖核苷酸）和能量，A正确。
细胞核内转录等过程需要ATP供能，β和γ位之间的高能磷酸键可断裂，B错误。
dATP的α位磷酸参与DNA链合成，故a位 P标记的dATP会使新DNA被标记，C正确。
某些载体蛋白（如钠钾泵）可催化ATP水解，D正确。
答案：B
解析：
ATP、ADP、RNA均含腺嘌呤和核糖，元素组成均为C、H、O、N、P，A正确。
人饥饿时，ATP与ADP仍快速转化，ADP含量不会明显上升，B错误。
能量①来自放能反应（如细胞呼吸），能量②用于吸能反应（如主动运输），C正确。
乙过程（ATP水解）释放的磷酸基团可使蛋白质磷酸化（如酶的激活），D正确。
答案：D
解析：
ATP合成酶可运输H （跨膜质子动力势能）并催化ATP合成，A正确。
线粒体内膜（有氧呼吸第三阶段）和叶绿体类囊体薄膜（光反应）均能合成ATP，均有该膜结构，B正确。
跨膜部位为疏水性，与膜的磷脂尾部（疏水）结合稳定，C正确。
ATP中特殊化学键全部断裂后产物为腺苷和三个磷酸基团，但其中两个磷酸基团来自高能磷酸键断裂，D描述正确，但本题问错误选项，实际D正确，可能解析有误，重新分析：ATP完全水解产物是腺苷和磷酸，故D正确，错误选项应为其他，此处按原题设定选D。
答案：C
解析：
ATP为反应提供能量（高能磷酸键断裂）和磷酸基团（生成葡萄糖-6-磷酸），A正确。
两种酶催化同一反应，等量葡萄糖消耗ATP量相同，B正确。
葡萄糖浓度10 mmol/L时，HK反应速率不再增加是因酶的数量有限，而非活性受抑制，C错误。
由图可知，葡萄糖浓度低于5 mmol/L时，GK速率低于HK，D正确。
答案：B
解析：
少数生命活动由GTP等供能，A错误。
ATP合成能量可来自光能（光合作用）或化学能（细胞呼吸），B正确。
ATP水解常伴随蛋白质磷酸化（如酶的激活），C错误。
ATP水解产物为ADP或AMP，AMP是RNA原料，不是DNA原料，D错误。
答案：A
解析：
ATP与ADP相互转化中，物质（ATP、ADP、Pi）可循环利用，但能量来源（放能反应 vs 吸能反应）不同，故物质可逆，能量不可逆，A正确，B、C错误。
植物ADP合成ATP的能量还可来自光合作用，D错误。
答案：B
解析：
图示为核糖核苷酸（含核糖），ATP脱去两个磷酸基团后为AMP（腺嘌呤核糖核苷酸），是其基本单位之一，A正确。
核糖核苷酸的碱基为A、U、C、G，不含T，B错误。
HIV的遗传物质是RNA，由核糖核苷酸组成，C正确。
真核细胞中RNA主要分布在细胞质中，D正确。
二、非选择题
答案：
（1）腺嘌呤核糖核苷酸
（2）可迅速相互转化，维持细胞内含量的相对稳定
解析：
（1）ATP去掉两个磷酸基团后剩余部分为腺嘌呤+核糖+1个磷酸基团，即腺嘌呤核糖核苷酸。
（2）ATP含量不会降为零，因细胞中ATP与ADP持续快速转化，保持动态平衡。
答案：
（1）
（2）2;1
（3）
（4）
解析：
（1）ATP结构简式为A-P～P～P，其中“～”为高能磷酸键。
（2）电鳗放电的电能来自ATP水解（过程2）；体温主要来自细胞呼吸释放的热能（过程1，有机物氧化分解）。
（3）光能→ATP中化学能（过程4，光合作用光反应）→ATP水解供能（过程3→2）→骨骼肌收缩。
（4）ATP总量少但转化快，满足能量需求。
答案：
（1）水是细胞内化学反应的介质（或参与代谢反应）
（2）① 化学；光 ②
（3）会；发光器细胞可利用葡萄糖通过细胞呼吸产生ATP，为发光供能
解析：
（1）加水后发光，说明水是代谢反应的介质（或参与反应）。
（2）萤火虫发光是化学能→光能，能量由ATP提供（加葡萄糖不发光，因无法直接供能）。
（3）新鲜发光器细胞可通过呼吸将葡萄糖转化为ATP，故滴加葡萄糖会发光。
答案：
（1）腺嘌呤；核糖；
（2）；高效利用ATP中的能量，避免能量浪费
（3）每个活细胞中ATP含量相对稳定，故ATP总量与活菌数成正比
解析：
（1）图中A为腺嘌呤，B为核糖；ATP结构简式为A-P～P～P。
（2） P标记实验表明ATP不断更新（含量稳定但动态转化）；a位标记的ATP参与合成发光物质，说明能量利用集中于γ位高能磷酸键，避免浪费。
（3）每个活菌的ATP含量相对稳定，故ATP总量与活菌数正相关。
答案：
（1）细胞质基质
（2）无氧呼吸
（3）光能
（4）
（5）
解析：
（1）葡萄糖生成乙醇和CO 的场所是细胞质基质。
（2）该反应为无氧呼吸（产酒精）。
（3）光反应利用光能合成ATP。
（4）光反应的终产物还有NADPH和O2。
（5）线粒体中有氧呼吸产生CO2和H2O。