新教材适用2024版高考生物二轮总复习第1部分核心考点突破专题2细胞的物质和能量代谢核心考点二ATP在细胞代谢中的作用教师用书

核心考点二ATP在细胞代谢中的作用1．ATP的结构和组成(1)1分子ATP＝1分子腺苷＋3分子磷酸基团。(2)ATP中含有两个特殊的化学键，其中远离腺苷的特殊化学键容易水解与合成。(3)辨析几种不同物质中A的含义2．ATP的合成、利用与细胞代谢的关系3．ATP产生与O2供给量的关系真题感悟常考题型一ATP的结构、来源和利用典例1(2022·浙江1月卷)下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是(D)A．由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成B．分子中与磷酸基团相连接的化学键称为高能磷酸键(特殊化学键)C．在水解酶的作用下不断地合成和水解D．是细胞中吸能反应和放能反应的纽带【解析】一个ATP分子中含有一个腺苷(一个腺嘌呤和一个核糖)、3个磷酸基团，具有2个高能磷酸键(特殊化学键)，A错误，B错误；酶具有专一性，ATP与ADP循环转化所需酶的种类不相同，ATP水解酶催化ATP水解，ATP合成酶催化ATP的合成，C错误；吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，D正确。典例2(2022·北京卷)ATP是细胞的能量“通货”，关于ATP的叙述错误的是(B)A．含有C、H、O、N、PB．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【解析】ATP中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A正确；在无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B错误；ATP合成过程中需要ATP合成酶的催化，C正确；ATP是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D正确。典例3(2022·江苏卷)下列关于细胞代谢的叙述正确的是(B)A．光照下，叶肉细胞中的ATP均源于光能的直接转化B．供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中将丙酮酸转化为乙醇C．蓝细菌没有线粒体，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATPD．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP【解析】光照下，叶肉细胞可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的直接转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A错误；供氧不足时，酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸，将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳，B正确；蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但能进行有氧呼吸，C错误；供氧充足时，真核生物在线粒体内膜上氧化[H]产生大量ATP，D错误。故选B。典例4(2020·全国Ⅲ卷)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)细胞质基质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)无氧呼吸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)光能化学能终产物(除ATP外)乙醇、CO2(4)O2、NADPH(5)H2O、CO2【解析】(1)由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸，反应场所为细胞质基质。(2)由反应产物乙醇、CO2可知，该反应为无氧呼吸。(3)光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在ATP中。(4)光合作用的光反应的产物还有O2和NADPH。(5)线粒体内进行有氧呼吸的第二、三阶段，第二阶段产物为CO2，第三阶段产物为H2O。归纳提升：细胞内产生与消耗ATP的常见结构转化场所常见的生理过程细胞膜消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐细胞质基质产生ATP：细胞呼吸第一阶段叶绿体产生ATP：光反应阶段消耗ATP：暗反应阶段、自身DNA复制、转录和蛋白质合成等线粒体产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录和蛋白质合成等核糖体消耗ATP：蛋白质的合成细胞核消耗ATP：DNA复制、转录等常考题型二ATP与ADP相互转化过程典例5(2021·海南卷)研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2min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(B)A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATPB．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【解析】根据题意可知，该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；根据题意“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。”说明32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性，B正确；根据题意可知，放射性几乎只出现在ATP的末端磷酸基团，C错误；该实验不能说明转化主要发生在细胞核内，D错误。典例6(浙江卷)ATP是细胞中的能量通货，下列叙述正确的是(C)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ATPC．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团D．ATP分子中的2个特殊化学键不易断裂水解【解析】ATP的形成途径是光合作用和细胞呼吸，因此ATP中的能量来自光能和细胞呼吸释放的能量，A错误；ATP—ADP循环使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，B错误；ATP水解远离腺苷的特殊化学键断裂，形成ADP和Pi，同时释放能量，C正确；ATP分子中含有2个特殊化学键，远离腺苷的特殊化学键很容易水解，D错误。典例7(上海卷)下列化学反应属于水解反应的是(B)①核酸→核苷酸②葡萄糖→丙酮酸③ATP→ADPA．①② B．①③C．②③ D．①②③【解析】核酸在水解酶的作用下水解为核酸的基本组成单位核苷酸；葡萄糖经过呼吸作用第一阶段转变为丙酮酸；ATP通过水解，远离A的特殊化学键断裂，释放能量。典例8(全国Ⅰ卷)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子，用α、β、γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：(1)某种酶可催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的_γ__(填“α”“β”或“γ”)位上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的_α__(填“α”“β”或“γ”)位上。【解析】(1)ATP水解产生ADP时，断开远离腺苷的特殊化学键，也就是将γ位磷酸基团水解下来。所以ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP时，应当是γ位磷酸基团发生了转移。(2)dATP作为DNA生物合成的原料时，会脱掉远离腺苷的两个磷酸基团，如果需要将32P标记到新合成的DNA分子上，则32P的磷酸基团应在dATP的α位上才能保留下来，进入DNA中。归纳提升：解答ATP相关问题时注意以下6点。(1)ATP、磷脂及核酸的组成元素相同，都是C、H、O、N、P。ATP中含有的五碳糖为核糖。(2)一个ATP分子含有两个特殊化学键，ATP中远离腺苷的那个特殊化学键容易形成和断裂。(3)吸能反应往往需要消耗ATP