2027届高中生物一轮复习讲义第三单元　第10课时　细胞的能量“货币”ATP

细胞的能量“货币”ATP1．ATP是一种高能磷酸化合物提醒ATP≠能量，ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储存能量的物质。2．ATP和ADP的相互转化点拨(1)ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。分析原因：从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。(2)人体内ATP的含量很少，但在剧烈运动时，人体内ATP的总含量并没有太大变化，原因是ATP与ADP时刻不停地发生相互转化，并且处于动态平衡之中。(3)ATP转化为ADP是水解过程，需要水作为反应物。3．ATP的利用(1)ATP为主动运输供能的过程(以Ca2＋释放为例)(2)细胞内的吸能反应和放能反应4．ATP产生量与O2供给量的关系分析(1)腺苷三磷酸分子由1个脱氧核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成(2022·浙江1月选考，3)(×)提示腺苷三磷酸分子由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成。(2)ATP必须在有氧条件下合成(2021·北京，1)(×)提示无氧呼吸也可产生ATP。(3)唾液淀粉酶水解淀粉的过程需ATP水解提供能量(2019·天津，2)(×)提示淀粉水解不需要消耗ATP。一、ATP结构辨析1．请写出图中标出的“A”的含义。①腺苷；②腺嘌呤；③腺嘌呤脱氧核苷酸；④腺嘌呤核糖核苷酸。2．科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的那个特殊的化学键容易水解断裂，释放能量。拓展延伸如果将ATP中的A替换为G、U、C，分别为鸟苷三磷酸、尿苷三磷酸和胞苷三磷酸，一起组成NTP家族，其脱去核糖第二位C上的O原子后组成dNTP家族，均为高能化合物。二、ATP的合成和利用1．萤火虫发光需要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。(1)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中末端磷酸基团已被32P所标记。该实验的结论为ATP和ADP在细胞内快速相互转化，细胞内ATP维持动态平衡。(2)将α、β、γ位置分别被32P标记的ATP(A－Pα～Pβ～Pγ)注入不同的发光细胞内，只有注入α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ATP水解成腺苷酸，不仅为发光物质的合成提供能量，同时也提供原料。2．研究者发现ATP在神经系统的信息传递中可以作为一种兴奋性的神经递质发挥作用，并且在内脏、中枢及外周神经系统等多个部位的细胞膜上发现了ATP受体，可见ATP还是一种能在细胞间传递信息的信号分子。考向一ATP的结构及其特点1．(2024·全国甲，2)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～表示特殊的化学键，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32P标记的ATP可以合成带有32P的RNAC．β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学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位磷酸基团之间的特殊的化学键答案C解析ATP为直接能源物质，～表示特殊的化学键，γ位磷酸基团脱离ATP生成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊的化学键后，得到RNA的基本组成单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为DNA和rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键能在细胞核中断裂，C错误；光合作用中的光反应可将光能转化为化学能，储存于ATP的β和γ位磷酸基团之间的特殊的化学键中，D正确。2．(2025·河南部分名校联考)细胞内有多种高能磷酸化合物，如NTP和dNTP，每个NTP分子失去两个磷酸基团后的产物是核糖核苷酸，而每个dNTP分子失去两个磷酸基团后的产物是脱氧核糖核苷酸。图1为ATP的结构式，图2为NTP、dNTP的结构式。下列叙述正确的是()A．NTP和dNTP在成分方面的区别是所含五碳糖种类不同B．图1中的①是腺嘌呤、②是核糖，二者共同组成腺苷C．图1所示的高能磷酸化合物可产生于有氧呼吸和无氧呼吸的每个阶段D．图1或图2中的磷酸基团之间的化学键都可以水解为生命活动直接供能答案B解析NTP和dNTP在成分方面的区别除了所含五碳糖种类不同(NTP含核糖、dNTP含脱氧核糖)外，含氮碱基也有不同，NTP含尿嘧啶，dNTP含胸腺嘧啶，A错误；无氧呼吸第二阶段不产生ATP，C错误；图1或图2中远离腺苷的特殊化学键可以水解为生命活动直接供能，D错误。考向二ATP的合成和利用3．(2025·河北，1)ATP是一种能为生命活动供能的化合物，下列过程不消耗ATP的是()A．肌肉的收缩B．光合作用的暗反应C．Ca2＋载体蛋白的磷酸化D．水的光解答案D解析肌肉收缩需要ATP水解供能，A不符合题意；光合作用暗反应中C3的还原需要消耗ATP(来自光反应产生的ATP)，B不符合题意；ATP为主动运输供能时载体蛋白空间结构发生变化，Ca2＋载体蛋白磷酸化需要ATP水解提供磷酸基团和能量，C不符合题意；水的光解发生在光反应阶段，由光能驱动，不消耗ATP，反而生成ATP，D符合题意。4．(2021·湖南，5)某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。下列叙述错误的是()A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递C．作为能量“货币”的ATP能参与细胞信号传递D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响答案B解析通过蛋白质磷酸化和去磷酸化改变蛋白质的空间结构，进而实现细胞信号的传递，体现了蛋白质结构与功能相适应的观点，A正确；如果这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，将会使该位点无法磷酸化，进而影响细胞信号的传递，B错误；根据题干信息可知，进行细胞信息传递的蛋白质需要磷酸化才能起作用，而ATP为其提供了磷酸基团和能量，从而参与细胞信号传递，C正确；温度会影响蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，进而影响蛋白质磷酸化和去磷酸化反应，D正确。归纳总结调控蛋白质的活性方法之一——磷酸化和去磷酸化引发构象变化类型蛋白质的磷酸化蛋白质的去磷酸化概念在蛋白激酶催化下，将ATP末端的磷酸基团转移并结合到蛋白质特定位点的氨基酸残基上或者在信号作用下结合GTP的过程在蛋白磷酸酶的催化下，磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落的过程图示过程意义磷酸化和去磷酸化是一种分子开关形式。一些蛋白质平时处于失活状态，必须被蛋白激酶磷酸化之后才可以发挥作用；而有些正好相反，这些蛋白质磷酸化时是失活的，必须经过蛋白磷酸酶去磷酸化才可以激活一、基础排查判断下列关于ATP的叙述(1)ATP是细胞中能量的唯一载体，也是能量的直接来源(×)提示细胞中能量的载体不止ATP一种(如还有GTP、UTP、CTP等)，ATP是细胞中的直接能源物质。(2)ATP结构简式可表示为A—P～P～P(√)(3)ATP中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成(×)提示ATP中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成。(4)ATP中两个相邻的磷酸基团都带正电荷而相互排斥(×)提示ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥。(5)ATP末端的磷酸基团转移势能较高，导致远离A的化学键易断裂(√)(6)ATP水解两个特殊化学键后剩余部分可直接参与RNA、DNA的合成(×)提示ATP含有的五碳糖为核糖，ATP水解两个特殊化学键后剩余部分可直接参与RNA合成，不能参与DNA合成。(7)ATP水解脱离下来的磷酸分子可与某些蛋白质结合(×)提示ATP水解脱离下来的磷酸基团可与某些蛋白质结合。(8)代谢旺盛的细胞内ATP含量较多，代谢缓慢的细胞内ADP含量较多(×)提示细胞内的ATP含量不多，消耗后可迅速产生，代谢旺盛的细胞内ATP与ADP转化速率快，代谢缓慢的细胞内ATP与ADP转化速率慢。(9)肌肉细胞中ATP含量因大量消耗而明显降低(×)提示肌肉细胞中ATP大量消耗的同时也会及时产生，不会明显降低，ATP与ADP的相互转化处于动态平衡之中。(10)ATP水解和ATP合成过程中，能量不同，所用酶不同，场所也不完全相同(√)(11)菠菜根尖细胞中能合成ATP的细胞器只有线粒体(√)(12)许多放能反应一般与ATP的合成相联系(√)(13)Ca2＋载体蛋白的磷酸化与ATP水解相联系(√)(14)所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP(√)二、要语必背1．ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。2．(必修1P87)ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。等。4．(必修1P88)ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与特定的化学反应。5．(必修1P89)许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量；许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。课时精练[分值：100分][1～13题，每题6分，共78分]一、选择题1．(2026·河南九师联盟联考)下列关于ATP的叙述，正确的是()A．一分子ATP中有三个磷酸基团，离腺苷最近的磷酸基团转移势能最高B．从ATP上脱离下来的磷酸基团携带能量与蛋白质结合使其发生磷酸化C．ATP中含有的五碳糖是脱氧核糖，可参与构成RNAD．大肠杆菌细胞内ATP的合成一般与吸能反应相联系答案B解析ATP分子含有三个磷酸基团，其中离腺苷最远的磷酸基团转移势能最高，离腺苷最近的磷酸基团转移势能较低，A错误；ATP水解时，脱离的磷酸基团携带能量，与特定蛋白质结合使其磷酸化，导致蛋白质结构改变，B正确；ATP中的五碳糖是核糖(构成RNA的成分之一)，C错误；ATP的合成与放能反应相联系，而吸能反应通常消耗ATP，D错误。2．如图所示为ATP的结构及ATP与ADP之间的相互转化过程，下列叙述正确的是()A．图1中的a代表腺苷，A代表的是腺嘌呤B．某些载体蛋白可催化ATP水解C．ATP与ADP相互转化过程，虽不是可逆的，但物质和能量是可循环利用的D．酶1和酶2调节作用的机理是降低反应的活化能答案B解析图1中的a是由腺嘌呤(A)、核糖和磷酸组成的，代表腺嘌呤核糖核苷酸，A错误；Ca2＋载体蛋白可发挥ATP水解酶的作用，B正确；ATP与ADP相互转化过程中物质是可以循环利用的，但能量不可循环利用，C错误；酶1和酶2作为催化剂，其作用是催化而非调节，D错误。3．(2026·六安月考)如图是细胞中某种化合物的结构模式图。下列叙述错误的是()A．细胞中需要能量的生命活动主要是由该化合物直接提供能量的B．ATP中的能量可以来源于光能，但不能转化为光能C．吸能反应和放能反应常与⑤的断裂和形成相关联D．人体对该化合物的需求量很大，但该化合物在人体内的含量很少答案B解析ATP是细胞的直接能源物质，细胞中需要能量的生命活动主要是由ATP直接提供能量的，A正确；ATP中的能量可以来源于光能(如光合作用光反应阶段)，也能转化为光能(如萤火虫发光)，B错误；吸能反应一般与ATP的水解(⑤断裂)相联系，放能反应一般与ATP的合成(⑤形成)相联系，C正确；人体对ATP的需求量很大，但ATP在人体内的含量很少，ATP与ADP之间可以快速转化，以满足人体对能量的需求，D正确。4．(2026·新乡联考)生命活动的正常发生离不开能量的驱动，而ATP是细胞生命活动的直接供能物质。下列生命活动中不需要ATP水解直接供能的是()A．神经元中钾离子的内流B．以氨基酸为原料合成蛋白质C．二氧化碳被C5固定D．萤火虫体内荧光素的激活答案C解析正常情况下，细胞内钾浓度高，内流为逆浓度梯度方向运输，为主动运输，需ATP水解直接供能，A不符合题意；以氨基酸为原料合成蛋白质为翻译过程，需ATP水解直接供能，B不符合题意；二氧化碳被C5固定生成C3，该过程不需要ATP直接供能，C符合题意；荧光素接受ATP提供的能量被激活，在荧光素酶催化下与氧发生化学反应，形成氧化荧光素发出荧光，故该过程需要ATP水解直接供能，D不符合题意。5．(2025·河南部分学校联考)ATP、GTP、UTP和CTP都是生物体内的高能磷酸化合物，它们彻底水解的产物中只有碱基不同。在琥珀酸硫激酶的作用下，琥珀酰－CoA可水解释放能量用于合成GTP。下列叙述错误的是()A．植物叶肉细胞内能合成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体B．细胞中ATP、GTP等物质的合成一般与放能反应相联系C．1分子UTP含1分子尿嘧啶、1分子脱氧核糖和3分子磷酸基团D．琥珀酸硫激酶可降低琥珀酰－CoA水解所需的活化能，使反应加快答案C解析植物叶肉细胞内能合成ATP的细胞器有线粒体(通过有氧呼吸)和叶绿体(通过光合作用的光反应阶段)，A正确；细胞中ATP、GTP等高能磷酸化合物的合成一般与放能反应相联系，因为放能反应释放的能量可以用于合成这些高能磷酸化合物，B正确；UTP(三磷酸尿苷)的结构简式为U—P～P～P，其中U代表尿嘧啶，P代表磷酸基团，它含有1分子尿嘧啶、1分子核糖和3分子磷酸基团，而不是脱氧核糖，C错误。6．(2021·海南，14)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()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答案B解析该实验不能说明细胞内全部ADP都转化成ATP，A错误；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ATP与ADP的相互转化主要发生在细胞核内，D错误。7．(2026·安徽名校联考)蛋白质的磷酸化与去磷酸化作为一种“分子开关”，是生物体内普遍存在的转化过程。如图是Rb蛋白磷酸化和去磷酸化过程，下列叙述正确的是()A．ATP水解导致的Rb蛋白磷酸化和构象改变一般不可恢复B．Rb蛋白磷酸化过程中ATP中的特殊化学键全部断裂C．ATP水解过程产生的磷酸基团还可用于ATP的再次合成D．Rb蛋白磷酸化的过程伴随着细胞中吸能反应的进行答案C解析由图可知，ATP水解导致的Rb蛋白磷酸化和构象改变可通过去磷酸化过程恢复，A错误；Rb蛋白磷酸化过程中，只有ATP中远离A的特殊化学键会断裂，B错误；Rb蛋白磷酸化的过程伴随着ATP水解，所以Rb蛋白磷酸化的过程伴随着细胞中放能反应的进行，D错误。8．(2025·六安期末)高强度的运动需先经腺苷三磷酸—磷酸肌酸系统供能，但该系统仅能持续供能约15s。ATP和磷酸肌酸的能量转换关系如图。下列叙述正确的是()A．运动员在400米短跑时消耗的能量主要来源于磷酸肌酸和葡萄糖B．磷酸肌酸和ATP都是细胞内的直接能源物质C．腺苷三磷酸—磷酸肌酸系统供能需要氧气参与D．剧烈运动时，细胞内ATP/ADP的值会明显下降答案A解析结合题干“高强度的运动需先经腺苷三磷酸—磷酸肌酸系统供能，该系统仅能持续供能约15s”，可知运动员在400米短跑时消耗大量的ATP，这些ATP合成时所需的能量主要来源于磷酸肌酸的转移和葡萄糖的氧化分解，A正确；ATP是细胞内的直接能源物质，而磷酸肌酸不是，其中的能量要转移到ATP中才能被利用，B错误；腺苷三磷酸—磷酸肌酸系统通过去磷酸化和磷酸化进行能量转换来供能，不需要氧气的参与，C错误；剧烈运动时，细胞内ATP/ADP的值不会明显下降，ATP与ADP转化速率加快，D错误。9．(2026·河南新未来联考)科研人员研究某种神经毒素(NTX)的作用机制时，发现其可特异性结合细胞膜上的ATP水解酶并使其活性丧失。进一步实验发现：①正常细胞中该酶水解ATP时伴随载体蛋白磷酸化；②NTX处理后的细胞，胞内ATP/ADP比值显著上升，但K＋跨膜运输速率下降。下列叙述正确的是()A．ATP分子由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸基团构成B．NTX通过破坏ATP的特殊化学键导致供能中断C．该载体蛋白磷酸化后构象改变，可能协助K＋进行主动运输D．实验结果表明ATP的水解产物ADP是运输物质的直接能源答案C解析ATP分子由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团构成，A错误；NTX使ATP水解酶失活，不破坏ATP本身，ATP/ADP比值上升说明特殊化学键未被破坏，B错误；题干指出ATP水解伴随载体蛋白磷酸化，且NTX抑制ATP水解后K＋运输速率下降，说明磷酸化后的载体蛋白可能协助K＋主动运输，C正确；ATP是直接能源物质，其水解提供能量，ADP是产物，D错误。10．(2026·黄冈调研)研究者发现一种细菌，细胞膜上有ATP合成酶及光驱动的H＋泵，利用该细菌进行实验，结果如图甲所示。图乙为该菌ATP和ADP的相互转化示意图，下列说法正确的是()A．该细菌可通过线粒体进行有氧呼吸B．该细菌能利用光能将胞内的H＋运出细胞C．能量①全部来自有机物中的化学能D．能量②可用于O2和无机盐的吸收等生命活动答案B解析由于该细菌是原核生物，细胞内不含线粒体，A错误；由题意可知，该细菌细胞膜上有光驱动的H＋泵，光照时该细菌能将胞内的H＋运出细胞，B正确；能量①是将ADP和Pi转化为ATP的能量，可来自光能或有机物中的化学能，C错误；O2的吸收方式是自由扩散，不需要消耗能量，D错误。11．Arf家族蛋白是分泌、内吞等过程的关键引发因子，Arf家族蛋白在与GDP结合的非活性状态和与GTP结合的活性状态之间循环(GTP和ATP的结构和性质相似，仅是碱基A被G替代)。活性状态的Arf家族蛋白能募集胞质蛋白进入囊泡，然后运输到特定的亚细胞位点。下列叙述正确的是()A．GDP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成B．Arf由非活性状态转化为活性状态，其空间结构不会发生改变C．Arf由非活性状态转化为活性状态是一个吸能反应D．运输货物蛋白的囊泡可能来自核糖体、内质网或高尔基体答案C解析GTP中G表示鸟苷，P表示磷酸基团，其结构式是G－P～P～P，则GTP是由鸟嘌呤、核糖和3个磷酸基团结合而成，A错误；Arf由结合GDP的非活性状态转化为结合GTP的活性状态，其空间结构发生改变，该过程需要储存能量，属于吸能反应，B错误，C正确；核糖体是无膜结构细胞器，无法形成囊泡，运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体，体现了膜的流动性，D错误。12．肌细胞质基质中Ca2＋浓度升高将引起肌收缩，静息状态下，肌细胞质基质Ca2＋浓度极低，此时胞内Ca2＋主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌质网膜上存在一种Ca2＋载体，能催化水解ATP实现Ca2＋逆浓度跨膜运输，该载体转运过程中的两个状态(E1和E2)如图所示。下列相关叙述错误的是()A．该载体对Ca2＋的转运过程利用了ATP水解所释放的能量B．E2中该载体通过构象变化向细胞质基质运输Ca2＋导致肌收缩C．若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常D．随着待转运Ca2＋浓度的增加，该载体的运输速率先增大后稳定答案B解析图示中载体的E1状态是载体蛋白的磷酸化，通过其空间结构改变完成Ca2＋的逆浓度梯度运输，E2是去磷酸化状态，恢复为可以重新结合Ca2＋的状态，因此这个主动运输过程是把Ca2＋向肌质网中运输，降低了肌细胞质基质中Ca2＋浓度，肌细胞由收缩恢复为舒张状态，B错误；肌质网膜上的Ca2＋载体数量不足或功能减弱，不利于肌质网回收Ca2＋，使肌细胞质基质中Ca2＋维持较高浓度，引起肌细胞持续收缩，C正确；主动运输中，在一定范围内随着待转运Ca2＋浓度的增加，该载体的运输速率增大，但受到载体数量的限制，达到最大速率后保持稳定，D正确。13．细胞中L酶上的两个位点(位点1和位点2)可以与ATP和亮氨酸结合，进而催化tRNA与亮氨酸结合，促进蛋白质的合成。科研人员针对位点1和位点2分别制备出相应突变体细胞L1和L2，在不同条件下进行实验后检测L酶的放射性强度，结果如图。下列叙述正确的是()A．ATP水解释放的磷酸基团可使L酶磷酸化，进而抑制L酶的活性B．突变体细胞L1中L酶不能与ATP结合C．ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点1和位点2结合D．ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合答案D解析ATP水解释放的磷酸基团可使L酶磷酸化，进而激活L酶的活性，A错误。根据左图，突变体细胞L1中检测到的放射性与野生型相同，说明位点1突变不影响L酶与ATP结合，而突变体细胞L2中检测到的放射性明显降低，说明位点2突变影响L酶与ATP结合；右图中突变体细胞L1的放射性低于野生型，说明位点1突变影响L酶与亮氨酸结合，故推测ATP与亮氨酸分别与L酶上的位点2和位点1结合，B、C错误。根据右图，突变体细胞L2检测到的放射性低于突变体细胞L1，说明ATP与L酶结合能够促进亮氨酸与相应的位点结合，D正确。二、非选择题14．(10分)(2025·南充三模)丙谷二肽常被用作病人术后的必需营养注射液。为降低成本，实现工业化生产，研究人员在体外将聚磷酸激酶(PPK2)构建的ATP再生系统与氨基酸连接酶联用，可以催化丙氨酸和谷氨酰胺合成丙谷二肽。反应原理如图，其中无机聚磷酸盐(Pi)n是由多个磷酸基团通过磷酸酐键连接而成的线性聚合物，含有较高的能量。回答下列问题：(1)丙谷二肽的合成是________反应(填“吸能”或“放能”)；聚磷酸激酶的活性可用一定条件下________________表示。(2)与生物体内ATP合成不同，体外ATP再生系统合成ATP所需的能量来自无机聚磷酸盐(Pi)n中____________释放的能量。(3)研究发现，反应体系中没有Mg2＋时，该反应无法发生。随着Mg2＋浓度增加，ATP产量会显著增加；当Mg2＋浓度为30mmol/L时，ATP产量达到最大。由此推测Mg2＋可能____________PPK2的活性。(4)为了进一步优化反应条件，请设计实验探究氨基酸连接酶和PPK2的最适浓度比(如1∶1)(写出实验思路即可)：_________________________________________________。答案(1)吸能酶催化ATP合成的速率(2)磷酸酐键断裂(3)激活(或提高)(4)先设计一系列两种酶的浓度比梯度较大的实验得到一个浓度比范围，再在该范围内设计较小的浓度比梯度进行实验，产物生成量最高的酶浓度比即为最适浓度比解析(1)丙谷二肽是丙氨酸和谷氨酰胺