2025年新高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第08讲酶和ATP(第二课时)(练习)(学生版+解析版)

第08讲 酶和ATP（第二课时）
目录 01 模拟基础练 【题型一】ATP及其与ADP之间的相互转化 【题型二】ATP的相关利用 02 重难创新练 03 真题实战练
题型一 ATP及其与ADP之间的相互转化
1．萤火虫尾部的发光细包中含有荧光素和荧光素酶，在荧光素酶的作用下，荧光素接受ATP提供的能量后被激活。激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。下列叙述正确的是（ ）
A．萤火虫发光细包内存有大量的ATP用以维持生命活动
B．萤火虫发光细包中，ATP中的能量来自光能或有机物中的化学能
C．荧光素形成氧化萤光素伴随着ATP的合成
D．萤火虫尾部正常发光时，发光细包中ATP和ADP保持动态平衡
【答案】A
【分析】ATP是生命活动的直接能源物质，在体内含量并不高，但转化速度快。ATP主要来源于光合作用和呼吸作用。
【详解】A、细包内ATP的含量很少，通过ATP与ADP快速转化来满足能量需要，A正确；
B、萤火虫可通过细包呼吸产生ATP，不能通过光合作用产生ATP，因此萤火虫发光细包中，ATP中的能量来自有机物中的化学能，不能来自光能，B错误；
C、根据题意，在荧光素酶的作用下，荧光素接受ATP提供的能量后被激活，因此荧光素形成氧化萤光素伴随着ATP的水解，C错误；
D、活细包内ATP与ADP的相互转化处于动态平衡，因此萤火虫尾部正常发光时，发光细包中ATP和ADP保持动态平衡，D错误。
故选A。
2．真核细包中有复杂的生物膜系统，其上可以发生多种生理过程。在叶肉细包中，下列过程只发生在生物膜上的是（　　）
A．ATP的合成 B．ATP水解释放能量 C．H2O的产生 D．H2O在光下分解
【答案】A
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细包质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP;第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。无氧呼吸的场所是细包质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。
【详解】A、叶肉细包中，ATP的合成可发生在细包质基质和线粒体基质中，A正确；
B、ATP水解释放能量可发生在叶绿体基质中，B错误；
C、生物大分子的单体形成多聚体时可产生H2O，因此H2O的产生不一定在膜上，C错误；
D、叶肉细包中，H2O在光下分解只能发生在叶绿体的类囊体薄膜上，D错误。
故选A。
3．蛋白激酶和蛋白磷酸酶是信号通路的“开关分子”，即蛋白激酶能催化蛋白质的磷酸化过程，蛋白磷酸酶能催化蛋白质的去磷酸化过程，其机理如下图。下列相关叙述正确的是（ ）

A．蛋白质的磷酸化属于放能反应，反应过程伴有ATP水解
B．蛋白磷酸酶的作用机理是降低蛋白质去磷酸化的活化能
C．蛋白质发生磷酸化会导致细包中ADP大量积累
D．载体蛋白磷酸化导致其构象发生不可逆的改变
【答案】B
【分析】1、由图示可知：蛋白激酶能催化蛋白质的磷酸化，需要ATP在蛋白激酶的催化下形成ADP，即此过程需要ATP水解供能；蛋白磷酸酶能催化蛋白质的去磷酸化过程，需要水在蛋白磷酸酶的催化下进行。
2、ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这在细包中是常见的。这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。如载体蛋白在蛋白激酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着能量的转移，这就是载体蛋白的磷酸化。载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，就将它所结合的离子或分子从细包膜一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。
【详解】A、通过图示可知，蛋白质磷酸化过程需要消耗ATP，与ATP的水解相联系，属于吸能反应，A正确；
B、酶的作用机理是降低反应所需的活化能，因此图中蛋白磷酸酶的作用机理是降低蛋白质去磷酸化的活化能，B正确；
C、细包中ATP的含量较少但是相对稳定，是因为ATP与ADP相互转化处于动态平衡之中，因此蛋白质发生磷酸化不会导致细包中ADP大量积累，C错误；
D、蛋白激酶作用于载体蛋白后，催化载体蛋白的磷酸化，ATP末端的磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，导致其空间结构发生了改变，将它所结合的离子或分子从细包膜的一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状，因此载体蛋白磷酸化导致其构象发生的是可逆的改变，D错误。
故选B。
4．图甲表示ATP与ADP相互转化的过程，图乙表示某类酶作用的模型。下列有关叙述错误的是（ ）
A．图甲中的ATP含有的五碳糖是核糖
B．图乙中代表酶分子的是结构B
C．图甲中ATP与ADP之间可以相互转化，且ATP在生物体内含量较高
D．图甲②过程释放的磷酸基团会使其他分子空间结构和活性发生改变
【答案】B
【分析】ATP中文名称叫腺苷三磷酸，结构简式A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表特殊的化学键。水解时远离A的特殊化学键断裂。
【详解】A、图甲中的ATP含有的五碳糖是核糖，与腺嘌呤合在一起称腺苷，A正确；
B、酶作为催化剂，反应前后不变，故图乙中代表酶分子的是结构B，B正确；
C、图甲中ATP与ADP之间可以相互转化，且ATP在生物体内含量少，但转化速度快，C错误；
D、水解时远离A的特殊化学键断裂，图甲②过程释放的磷酸基团会使其他分子空间结构和活性发生改变，D错误。
故选B。
题型二 ATP的相关利用
5．马达蛋白能结合并催化ATP水解，利用其中特殊化学键的转移势能沿着细包骨架定向行走，进而将其所携带的细包器或大分子物质送到特定位置。下列叙述正确的是（ ）
A．马达蛋白同时具有ATP合酶与水解酶的活性
B．人体成熟的红细包、蛙的红细包中均能合成ATP
C．ATP依次水解三个磷酸基团均产生较高的转移势能
D．代谢旺盛的细包中ATP的水解速率远大于合成速率
【答案】B
【分析】ATP是生物体直接能源物质，其结构简式为A-P~P~P，其中A为腺苷，在ATP水解供能时，远离腺苷的特殊化学键在酶的催化作用下断裂，释放出大量能量。
【详解】A、马达蛋白能催化ATP水解，具有ATP水解酶的活性，A正确；
B、一般来说，活细包均能合成ATP，B正确；
C、ATP末端的两个磷酸基团具有较高的转移势能，C错误；
D、细包代谢旺盛时，ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高，两者处于平衡状态，D错误。
故选B。
6．无氧运动产生的乳酸会导致肌肉酸胀乏力，乳酸在肌肉和肝脏中的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．无氧运动时丙酮酸转化为乳酸可为肌肉细包迅速供能
B．肌肉细包中肌糖原可以迅速分解补充血液中的葡萄糖
C．肝细包中乳酸转化为葡萄糖的过程属于吸能反应
D．肌肉细包中葡萄糖每产生1分子乳酸就伴随产生1分子CO2
【答案】B
【分析】据图可知，骨骼肌细包中，葡萄糖分解形成乳酸，乳酸可以在肝脏中经过糖异生，重新生成葡萄糖。
【详解】A、丙酮酸转化为乳酸是无氧呼吸的第二阶段，不会产生ATP，所以不能为肌肉细包供能，A正确；
B、一般而言，肝糖原可以分解为血糖，而肌肉细包中的肌糖原不能转化为葡萄糖补充血糖，B错误；
C、肝细包中乳酸转化为葡萄糖的过程属于吸能反应，该过程通常与ATP的水解相联系，C正确；
D、葡萄糖分解产生乳酸不会伴随产生二氧化碳，D错误。
故选B。
7．除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等。物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷酸：如ATP+UDP→ADP+UTP。下列叙述错误的是（ ）
A．作为高能磷酸化合物，UTP、CTP、GTP和ATP中的能量主要储存在磷酸基团之间的化学键中
B．ATP的合成与葡萄糖的氧化分解相联系，而UTP、CTP或GTP的合成与ATP的分解相联系
C．UTP、CTP或GTP在为生命活动提供能量方面作用与ATP一样重要
D．RNA合成过程中，核苷三磷酸既作为原料，同时也作为能源物质
【答案】B
【分析】ATP为腺苷三磷酸，其结构简式为A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团；ATP与ADP发生相互转化，供能给生物体各项生命活动，ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。
【详解】A、UTP、CTP、GTP和ATP都是高能磷酸化合物，它们的能量主要储存在磷酸基团间的特殊化学键中，A正确；
B、葡萄糖氧化分解释放能量，依题意，物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，因此，ATP的合成与葡萄糖的氧化分解相联系。UTP、CTP、GTP形成时，先要通过ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，再生成核苷三磷酸。由此可知，UTP、CTP或GTP的合成与ATP的分解相联系，B正确；
C、依题意，UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等，而ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。因此，在提供能量方面UTP、CTP或GTP不如ATP重要，C错误；
D、ATP的两个磷酸基团水解后，释放能量，生成腺嘌呤核糖核苷酸，RNA合成过程提供能量和原料，D错误。
故选B。
8．腺苷是动物体内的一种重要的促进睡眠的物质。图1为神经元中腺苷合成及转运示意图，图2是dATP的结构简式。下列说法错误的是（ ）
A．该过程中腺苷实际上是一种神经递质，起到传递信息的作用
B．腺苷与觉醒神经元细包膜上的受体结合，使突触后膜电位下降
C．dATP中含有特殊的化学键，可作为直接的能源物质
D．dATP水解后脱去磷酸基的物质能参与RNA的合成
【答案】A
【分析】题图分析：
图1：图1表示腺苷合成及转运示意图，囊泡中的ATP 通过胞吐出来被利用，转化为腺苷，而腺苷又通过核苷转运体进入囊泡转化为ATP。
图2：dATP是由1分子腺嘌呤、1分子脱氧核糖和3分子磷酸基团连接而成，水解时释放出较多能量。
【详解】A、该过程中腺苷实际上是一种神经递质，由突触前膜释放作用于突触后膜的特异性受体上，起到传递信息的作用，A正确；
B、由题可知腺苷是动物体内的一种重要的促进睡眠的物质，说明腺苷属于抑制性递质，与觉醒神经元细包膜上的受体结合，使突触后膜电位下降，B正确；
C、dATP中含有两个特殊的化学键，这两个特殊的化学键容易断裂释放其中能量，可作为直接的能源物质，C正确；
D、dATP的五碳糖是脱氧核糖，dATP水解后脱去磷酸基的物质能参与DNA的合成，D错误。
故选A。
1．海狮是一种哺乳动物，在海狮的线粒体内膜上，ATP形成的过程如图所示。研究发现海狮棕色脂肪组织的线粒体内膜上存在一种U蛋白，可将质子泵运输的H+直接运回线粒体基质。下列叙述正确的是（　　）
A．组成脂肪和质子泵的元素均为 C、H、O、N
B．推测敲除U蛋白生态后，海狮棕色脂肪组织的线粒体内膜上合成的ATP减少
C．由图可知，ATP合成酶利用质子泵运输H 形成的浓度梯度产生动力驱动ATP合成
D．图中H+从膜间隙回流至线粒体基质的方式和从线粒体基质运输至膜间隙的方式都是主动运输
【答案】B
【分析】据图分析，H+从线粒体基质运输到膜间隙的运输方式是主动运输，H+从膜间隙运输到线粒体基质是协助扩散。
【详解】A、脂肪的元素组成是C、H、O，质子泵是蛋白质，元素组成的C、H、O、N，两者不同，A正确；
B、质子泵运输H 形成的浓度梯度产生动力驱动ATP合成，U蛋白的作用是将线粒体基质的H 运回膜间隙，敲除U蛋白生态后，膜间隙和线粒体基质中的H 浓度差增大，ATP合成增多，B错误；
C、由图可知，通过质子泵的主动运输使得膜间隙的H+浓度大于线粒体基质，ATP合成酶利用质子泵运输H 形成的浓度梯度产生动力驱动ATP合成，C正确；
D、图中H+从膜间隙回流至线粒体基质的方式是协助扩散，H+从线粒体基质运输至膜间隙的方式是主动运输，D错误。
故选B。
2．cAMP（环化一磷酸腺苷）是在腺苷酸环化酶的催化下，由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的一种细包内信号分子。下列有关叙述正确的是（ ）
A．组成cAMP与DNA分子的五碳糖相同
B．cAMP与ATP中的字母A均表示腺苷
C．接收cAMP信号的受体为糖被（糖萼）
D．酶通过为反应提供能量以降低反应所需的活化能
【答案】B
【分析】题干信息可知cAMP（环化一磷酸腺苷）包含核糖、腺嘌呤碱基、磷酸三部分。
【详解】A、组成cAMP的糖是核糖，DNA分子的五碳糖是脱氧核糖，两者不相同，A正确；
B、cAMP与ATP中的字母A均表示腺苷（腺嘌呤碱基和核糖），B正确；
C、糖被在细包表面，cAMP为胞内信号分子，C错误；
D、酶不能为化学反应提供能量，D错误。
故选B。
3．脱氧三磷酸腺苷（dATP，dA-Pα～Pβ～Pγ，α、β、γ表示三个磷酸基团所处的位置），其分子结构与ATP相似（如下图），脱去β、γ位置磷酸基团后可以作为合成DNA的原料。下列相关叙述正确的是（　　）

A．一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺苷组成
B．有两个特殊化学键存在于dATP中，可为合成DNA提供能量
C．以dATP为原料制备32P标记的DNA片段，标记部位应在γ位磷酸基团
D．造血干细包内的dATP和ATP含量明显低于神经细包
【答案】B
【分析】dATP由腺嘌呤、脱氧核糖、磷酸基团组成。
【详解】A、一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺嘌呤组成，A正确；
B、有两个特殊化学键存在于dATP中，可为合成DNA提供能量，B正确；
C、以dATP为原料制备32P标记的DNA片段，标记部位应在α位磷酸基团，β、γ位磷酸基团会在供能时脱掉，C错误；
D、造血干细包具有旺盛的细包分裂能力，需要消耗能量，同时需要原料脱氧核糖核苷酸，神经细包是高度分化的细包，不进行细包分裂，故造血干细包内的dATP和ATP含量明显高于神经细包，D错误。
故选B。
4．烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是一种辅酶，由磷酸基团连接两个核苷酸构成，参与供能、DNA修复、抗氧化等多项生理活动。下列有关叙述正确的是（ ）
A．NAD+与ATP的组成元素相同
B．NAD+可以参与光合作用光反应
C．构成NAD+的基本单位是核糖核苷酸
D．NAD+在线粒体内膜上催化水的生成
【答案】A
【分析】细包呼吸过程中，葡萄糖和水分子脱去的氢可与氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）结合形成还原型辅酶Ⅰ（NADH），其携带的氢在电子传递链中被利用，在电子传递链中O2接受NADH携带的氢被还原成水。
【详解】A、依题意可知，NAD+由磷酸基团连接两个核苷酸构成，ATP由腺苷和磷酸组成，二者都是由C、H、O、N、P五种元素组成，A正确；
B、NAD+可参与有氧呼吸过程生成NADH，NADP+可参与光合作用光反应生成NADPH，B错误；
C、NAD+由磷酸基团连接两个核苷酸构成，并不是只由核苷酸构成，C错误；
D、NADH在线粒体内膜上参与水和ATP的生成，不起催化作用，D错误。
故选A。
5．萤火虫尾部的发光细包中含有荧光素和荧光素酶，在荧光素酶的作用下，荧光素接受ATP提供的能量后被激活。激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。下列叙述正确的是（ ）
A．萤火虫发光细包内存有大量的ATP用以维持生命活动
B．萤火虫发光细包中，ATP中的能量来自光能或有机物中的化学能
C．荧光素形成氧化萤光素伴随着ATP的合成
D．萤火虫尾部正常发光时，发光细包中ATP和ADP保持动态平衡
【答案】A
【分析】ATP是生命活动的直接能源物质，在体内含量并不高，但转化速度快。ATP主要来源于光合作用和呼吸作用。
【详解】A、细包内ATP的含量很少，通过ATP与ADP快速转化来满足能量需要，A正确；
B、萤火虫可通过细包呼吸产生ATP，不能通过光合作用产生ATP，因此萤火虫发光细包中，ATP中的能量来自有机物中的化学能，不能来自光能，B错误；
C、根据题意，在荧光素酶的作用下，荧光素接受ATP提供的能量后被激活，因此荧光素形成氧化萤光素伴随着ATP的水解，C错误；
D、活细包内ATP与ADP的相互转化处于动态平衡，因此萤火虫尾部正常发光时，发光细包中ATP和ADP保持动态平衡，D错误。
故选A。
6．萤火虫在夜晚能发出荧光，独特的发光行为使之成为一类重要的观赏性昆虫。某同学利用荧光素、荧光素酶、ATP、葡萄糖等溶液为实验材料，在体外模拟萤火虫发光，具体操作如下表，相关叙述错误的是（ ）
组别 底物 条件 能源 荧光亮度
① 荧光素 不加酶 ATP -
② 荧光素 荧光素酶 ATP +++
③ 荧光素 高温处理荧光素酶 ATP -
④ 荧光素 不加酶 葡萄糖 -
⑤ 荧光素 荧光素酶 葡萄糖 ？
*注：荧光亮度的强弱用“+”表示，无荧光用“-”表示
A．为了使实验效果更明显，应将研磨液放置一段时间，再进行实验
B．推测组别⑤的荧光亮度为“-”
C．实验②和③的结果说明高温会使酶失去活性
D．萤火虫夜晚能一直发光，说明其发光器积累了大量ATP
【答案】A
【分析】1、ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写。ATP分子的结构可以简写成A—P~P~P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，~代表一种特殊的化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定， 末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势， 也就是具有较高的转移势能。当ATP在酶的作用下水解时， 脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。可见ATP水解的过程就是释放能量的过程， 1mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一 种高能磷酸化合物。
2、酶是由活细包产生的具有催化活性的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA；
3、酶的特性：
①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍；
②专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应；
③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。
【详解】A、为了实验效果更明显，应将研磨液放置一段时间，待其中ATP消耗殆尽了，再进行实验，A正确；
B、荧光素发光的直接能源是ATP，不是葡萄糖，推测组别⑤的荧光亮度为“-”，B正确；
C、高温会破坏蛋白质的空间结构，使酶失去活性。因此，实验②中有反应发生，荧光素发光，实验③中无反应发生，荧光素不发光，C正确；
D、ATP在细包中不能积累，但它的含量是相对稳定的，萤火虫在夜晚能一直发光，是因为细包中ATP和ADP的相互转化时刻进行并处于动态平衡中，D错误。
故选A。
7．ATP和dATP是细包中两类重要的能源物质，其分子结构如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）

A．ATP与dATP是同一种物质的两种不同存在
B．细包中ATP和dATP的合成均伴随着吸能反应
C．ATP与dATP中的能量都储存在腺苷和磷酸基团之中
D．ATP和dATP脱去两个磷酸基团后均可参与核酸的合成
【答案】A
【分析】dATP是脱氧腺苷三磷酸，其中dA代表脱氧腺苷，由腺嘌呤和脱氧核糖组成，因此一分子dATP由三分子磷酸、一分子腺嘌呤和一分子脱氧核糖组成，其水解掉两个磷酸基团后可以作为DNA合成的原料。
【详解】A、ATP是腺苷三磷酸，dATP是脱氧腺苷三磷酸，二者的五碳糖不同，是两种物质，A正确；
B、ATP和dATP的合成伴随着放能反应，B错误；
C、ATP与dATP中的能量主要储存在特殊的化学键中（即图中“～”中），C错误；
D、ATP和dATP脱去两个磷酸基团后分别为腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，均可作为核酸合成的原料，D错误。
故选A。
8．造血干细包内BCR生态和ABL生态发生融合形成融合生态后，表达的BCR-ABL蛋白具有高度酪氨酸激酶活性，能使某种蛋白质（简称CP）磷酸化而被激活，最终造成白细包过度增殖，从而引发慢性粒细包白血病（CML），其主要机理如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．据图分析，异常造血干细包发生变异的类型属于生态重组
B．激活CP依赖于ATP中具有较高转移势能的末端磷酸基团
C．融合生态通过控制BCR-ABL蛋白的结构直接控制生物性状
D．mRNA与附着在内质网上的核糖体结合后开始指导BCR-ABL蛋白相关肽链的合成
【答案】ACD
【分析】1、生态通过控制酶的合成来控制生物的代谢过程，进而间接控制生物的性状。
2、可遗传的变异包括生态突变、生态重组和染色体变异。
【详解】A、据图分析，异常造血干细包发生变异的类型属于染色体变异，A正确；
B、蛋白质磷酸化是指由蛋白质激酶催化的把ATP的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程，由“表达的BCR-ABL蛋白具有高度酪氨酸激酶活性，能使某种蛋白质（简称CP）磷酸化而被激活”可知，激活CP依赖于ATP中具有较高转移势能的末端磷酸基团，B正确；
C、BCR生态和ABL生态发生融合形成融合生态后，表达的BCR-ABL蛋白具有高度酪氨酸激酶活性，故融合生态通过控制酶的合成，来控制代谢，进而控制生物性状，C错误；
D、表达的BCR-ABL蛋白属于胞内蛋白，与游离的核糖体结合后开始指导BCR-ABL蛋白相关肽链的合成，D错误。
故选ACD。
9．图为细包内普遍存在的分子开关调节机制，磷酸化与去磷酸化使各种靶蛋白处于“开启”或“关闭”的状态。相关叙述正确的是（ ）

A．蛋白质去磷酸化后仍能与双缩脲试剂发生紫色反应
B．蛋白质磷酸化的过程往往是一个放能反应的过程
C．磷酸化与去磷酸化可改变靶蛋白的电荷分布与分子构象
D．碳酸化与去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应
【答案】ACD
【分析】磷酸化是指蛋白质在蛋白激酶的作用下，其氨基酸的羟基被磷酸基团取代，变成有活性有功能的蛋白质，去磷酸化是指磷酸化的蛋白质在蛋白磷酸酶的作用下去掉磷酸基团，复原成羟基，失去活性的过程。
【详解】A、蛋白质去磷酸化后仍具有肽键，能与双缩脲试剂发生紫色反应，A正确；
B、蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，B错误；
C、蛋白质在蛋白激酶作用下发生磷酸化后空间结构会发生改变，也可改变靶蛋白的电荷分布；同理，磷酸化的蛋白质在去磷酸化后，其蛋白质的构象也会发生改变，靶蛋白的电荷分布也会改变，C正确；
D、在信号的刺激下，蛋白激酶催化ATP将蛋白质磷酸化，形成ADP和磷酸化的蛋白质，使蛋白质的空间结构发生改变；而蛋白磷酸酶又能催化磷酸化的蛋白质上的磷酸基团脱落，形成去磷酸化的蛋白质，从而使蛋白质空间结构的恢复，所以蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程体现了蛋白质结构与功能相适应，D错误。
故选ACD。
10．如图是叶绿体中光合作用部分过程的简化示意图（①和②是可移动载体）。下列叙述正确的是（ ）
A．ATP生成所需的能量直接来源于脂双层两侧H+浓度差，最终来源于光能
B．图中e表示电子，可移动载体①②和复合物Ⅱ使脂双层两侧的H+浓度差变小
C．图示反应中，电子的最终供体是水，最终受体是NADP+
D．希尔反应中的氧化剂可以是NADP+、铁盐等
【答案】ACD
【分析】据图可知，该图表示叶绿体中光合作用部分过程的简化示意图，复合物I能吸收光能并进行水的光解，复合物Ⅱ将叶绿体基质中的H+运进类囊体腔，该过程中可产生电子e，复合物Ⅲ将电子e运出至叶绿体基质，并在光下催化合成NADPH，类囊体腔中的H+通过复合物Ⅳ运进叶绿体基质，并催化ATP合成。光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜。
【详解】A、据图可知，ATP的合成是利用H+顺浓度差运输的势能，在ATP合酶的催化作用下，将ADP和Pi合成ATP，故ATP生成所需的能量直接来源于脂双层两侧H+浓度差。而脂双层两侧H+浓度差又是光能驱动的水的光解形成的，因此，ATP生成所需的能量最终来源于光能，A正确；
B、据图可知，在可移动载体①②及复合物Ⅱ的作用下，H+由叶绿体基质进入到类囊体腔中，使得H+离子的浓度差变大，B错误；
C、根据图中所示，水光解后产生氧气、H+和电子，故最终提供电子的物质为水；水光解后NADP+被还原为NADPH，故最终接受电子的物质为NADP+，C正确；
D、希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP+的作用相似，作氧化剂与水光解产生的H+反应，D错误。
故选ACD。
1．（2022·江苏·高考真题）下列关于细包代谢的叙述正确的是（ ）
A．光照下，叶肉细包中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细包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ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
【答案】B
【分析】1、有氧呼吸的过程：第一阶段在细包质基质进行，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，同时脱下4个[H]，释放出少量的能量；第二阶段在线粒体基质进行，2分子丙酮酸和6水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳，释放出少量的能量；第三阶段在线粒体内膜进行，前两阶段脱下的共24个[H]与6个O2结合成水，释放大量的能量。
2、无氧呼吸在细包质基质进行，1分子的葡萄糖分解成2分子的乙醇、2分子的二氧化碳并释放出少量的能量，或1分子的葡萄糖分解成2分子的乳酸并释放出少量的能量。
【详解】A、光照下，叶肉细包可以进行光合作用和有氧呼吸，光合作用中产生的ATP来源于光能的转化，有氧呼吸中产生的ATP来源于有机物的氧化分解，A正确；
B、供氧不足时，酵母菌在细包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；
C、蓝细菌属于原核生物，没有线粒体，但进行有氧呼吸，C错误；
D、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。
2．（2022·浙江·高考真题）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（ ）
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
A．走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多
B．葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源
C．爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩
D．借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应
【答案】A
【分析】葡萄糖是细包生命活动所需要的主要能源物质；ATP是驱动细包生命活动的直接能源物质，其水解释放的能量可满足细包各项生命活动对能量的需求。
【详解】A、由图可知，走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多，A正确；
B、葡萄糖是细包生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”，B正确；
C、爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩，部分会转化为热能，C正确；
D、有机械助力时人确实比无机械助力消耗的能量少，但机械助力会消耗更多的能量，不利于缓解温室效应，D错误。
故选A。
二、非选择题
5．（2022·天津·高考真题）利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。
(1)蓝细菌是原核生物，细包质中同时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于 和 等生理过程，为各项生命活动提供能量。
(2)蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh生态的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，
是由于细包质中的NADH被大量用于 作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细包质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。
注：数据单位为pmol∕OD730
菌株 ATP NADH NADPH
初始蓝细菌 626 32 49
工程菌K 829 62 49
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段 （被抑制∕被促进∕不受影响），光反应中的水光解 （被抑制∕被促进∕不受影响）。
(4)研究人员进一步把Ldh生态引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D—乳酸，是因为其__________（双选）。
A．光合作用产生了更多ATP B．光合作用产生了更多NADPH
C．有氧呼吸第三阶段产生了更多ATP D．有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
【答案】(1) 光合作用 呼吸作用
(2)有氧呼吸
(3) 被抑制 不受影响
(4)AD
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细包质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。
【详解】（1）蓝细菌是原核生物，但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用，能产生NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物，也能进行呼吸作用，因此蓝细菌内的ATP来源于光合作用和呼吸作用等生理过程，为各项生命活动提供能量。
（2）有氧呼吸第三阶段是前两个阶段产生的NADH（呼吸过程中产生的[H]）与氧气结合形成水，同时释放大量能量，因此蓝细菌中细包质中的NADH可被大量用于有氧呼吸第三阶段产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
（3）NADH是有氧呼吸过程中的代谢产物，在有氧呼吸第三阶段被利用，NADPH是光合作用过程中的代谢产物，是水光解的产物，据表格可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的NADH较高，NADPH相同，说明有氧呼吸第三阶段被抑制，光反应中的水光解不受影响。
（4）工程菌K存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径，能使更多NADH用于生成D—乳酸，把Ldh生态引入工程菌K中，构建工程菌L，光合作用产生了更多ATP，为各项生命活动提供能量，这样有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH，这样工程菌L就能利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸，能积累更多D—乳酸，AD错误，BC错误。
故选AD。
(www.21cnjy.com)第08讲 酶和ATP（第二课时）
目录 01 模拟基础练 【题型一】ATP及其与ADP之间的相互转化 【题型二】ATP的相关利用 02 重难创新练 03 真题实战练
题型一 ATP及其与ADP之间的相互转化
1．萤火虫尾部的发光细包中含有荧光素和荧光素酶，在荧光素酶的作用下，荧光素接受ATP提供的能量后被激活。激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。下列叙述正确的是（ ）
A．萤火虫发光细包内存有大量的ATP用以维持生命活动
B．萤火虫发光细包中，ATP中的能量来自光能或有机物中的化学能
C．荧光素形成氧化萤光素伴随着ATP的合成
D．萤火虫尾部正常发光时，发光细包中ATP和ADP保持动态平衡
2．真核细包中有复杂的生物膜系统，其上可以发生多种生理过程。在叶肉细包中，下列过程只发生在生物膜上的是（　　）
A．ATP的合成 B．ATP水解释放能量 C．H2O的产生 D．H2O在光下分解
3．蛋白激酶和蛋白磷酸酶是信号通路的“开关分子”，即蛋白激酶能催化蛋白质的磷酸化过程，蛋白磷酸酶能催化蛋白质的去磷酸化过程，其机理如下图。下列相关叙述正确的是（ ）

A．蛋白质的磷酸化属于放能反应，反应过程伴有ATP水解
B．蛋白磷酸酶的作用机理是降低蛋白质去磷酸化的活化能
C．蛋白质发生磷酸化会导致细包中ADP大量积累
D．载体蛋白磷酸化导致其构象发生不可逆的改变
4．图甲表示ATP与ADP相互转化的过程，图乙表示某类酶作用的模型。下列有关叙述错误的是（ ）
A．图甲中的ATP含有的五碳糖是核糖
B．图乙中代表酶分子的是结构B
C．图甲中ATP与ADP之间可以相互转化，且ATP在生物体内含量较高
D．图甲②过程释放的磷酸基团会使其他分子空间结构和活性发生改变
题型二 ATP的相关利用
5．马达蛋白能结合并催化ATP水解，利用其中特殊化学键的转移势能沿着细包骨架定向行走，进而将其所携带的细包器或大分子物质送到特定位置。下列叙述正确的是（ ）
A．马达蛋白同时具有ATP合酶与水解酶的活性
B．人体成熟的红细包、蛙的红细包中均能合成ATP
C．ATP依次水解三个磷酸基团均产生较高的转移势能
D．代谢旺盛的细包中ATP的水解速率远大于合成速率
6．无氧运动产生的乳酸会导致肌肉酸胀乏力，乳酸在肌肉和肝脏中的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．无氧运动时丙酮酸转化为乳酸可为肌肉细包迅速供能
B．肌肉细包中肌糖原可以迅速分解补充血液中的葡萄糖
C．肝细包中乳酸转化为葡萄糖的过程属于吸能反应
D．肌肉细包中葡萄糖每产生1分子乳酸就伴随产生1分子CO2
7．除了ATP以外，生物体内还存在其他可以供能的核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等。物质氧化时释放的能量都必须先合成ATP，然后ATP将磷酸基团转移给相应的核苷二磷酸，生成核苷三磷酸：如ATP+UDP→ADP+UTP。下列叙述错误的是（ ）
A．作为高能磷酸化合物，UTP、CTP、GTP和ATP中的能量主要储存在磷酸基团之间的化学键中
B．ATP的合成与葡萄糖的氧化分解相联系，而UTP、CTP或GTP的合成与ATP的分解相联系
C．UTP、CTP或GTP在为生命活动提供能量方面作用与ATP一样重要
D．RNA合成过程中，核苷三磷酸既作为原料，同时也作为能源物质
8．腺苷是动物体内的一种重要的促进睡眠的物质。图1为神经元中腺苷合成及转运示意图，图2是dATP的结构简式。下列说法错误的是（ ）
A．该过程中腺苷实际上是一种神经递质，起到传递信息的作用
B．腺苷与觉醒神经元细包膜上的受体结合，使突触后膜电位下降
C．dATP中含有特殊的化学键，可作为直接的能源物质
D．dATP水解后脱去磷酸基的物质能参与RNA的合成
1．海狮是一种哺乳动物，在海狮的线粒体内膜上，ATP形成的过程如图所示。研究发现海狮棕色脂肪组织的线粒体内膜上存在一种U蛋白，可将质子泵运输的H+直接运回线粒体基质。下列叙述正确的是（　　）
A．组成脂肪和质子泵的元素均为 C、H、O、N
B．推测敲除U蛋白生态后，海狮棕色脂肪组织的线粒体内膜上合成的ATP减少
C．由图可知，ATP合成酶利用质子泵运输H 形成的浓度梯度产生动力驱动ATP合成
D．图中H+从膜间隙回流至线粒体基质的方式和从线粒体基质运输至膜间隙的方式都是主动运输
2．cAMP（环化一磷酸腺苷）是在腺苷酸环化酶的催化下，由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的一种细包内信号分子。下列有关叙述正确的是（ ）
A．组成cAMP与DNA分子的五碳糖相同
B．cAMP与ATP中的字母A均表示腺苷
C．接收cAMP信号的受体为糖被（糖萼）
D．酶通过为反应提供能量以降低反应所需的活化能
3．脱氧三磷酸腺苷（dATP，dA-Pα～Pβ～Pγ，α、β、γ表示三个磷酸基团所处的位置），其分子结构与ATP相似（如下图），脱去β、γ位置磷酸基团后可以作为合成DNA的原料。下列相关叙述正确的是（　　）

A．一分子dATP由三分子磷酸基团、一分子脱氧核糖和一分子腺苷组成
B．有两个特殊化学键存在于dATP中，可为合成DNA提供能量
C．以dATP为原料制备32P标记的DNA片段，标记部位应在γ位磷酸基团
D．造血干细包内的dATP和ATP含量明显低于神经细包
4．烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是一种辅酶，由磷酸基团连接两个核苷酸构成，参与供能、DNA修复、抗氧化等多项生理活动。下列有关叙述正确的是（ ）
A．NAD+与ATP的组成元素相同
B．NAD+可以参与光合作用光反应
C．构成NAD+的基本单位是核糖核苷酸
D．NAD+在线粒体内膜上催化水的生成
5．萤火虫尾部的发光细包中含有荧光素和荧光素酶，在荧光素酶的作用下，荧光素接受ATP提供的能量后被激活。激活的荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素并且发出荧光。下列叙述正确的是（ ）
A．萤火虫发光细包内存有大量的ATP用以维持生命活动
B．萤火虫发光细包中，ATP中的能量来自光能或有机物中的化学能
C．荧光素形成氧化萤光素伴随着ATP的合成
D．萤火虫尾部正常发光时，发光细包中ATP和ADP保持动态平衡
6．萤火虫在夜晚能发出荧光，独特的发光行为使之成为一类重要的观赏性昆虫。某同学利用荧光素、荧光素酶、ATP、葡萄糖等溶液为实验材料，在体外模拟萤火虫发光，具体操作如下表，相关叙述错误的是（ ）
组别 底物 条件 能源 荧光亮度
① 荧光素 不加酶 ATP -
② 荧光素 荧光素酶 ATP +++
③ 荧光素 高温处理荧光素酶 ATP -
④ 荧光素 不加酶 葡萄糖 -
⑤ 荧光素 荧光素酶 葡萄糖 ？
*注：荧光亮度的强弱用“+”表示，无荧光用“-”表示
A．为了使实验效果更明显，应将研磨液放置一段时间，再进行实验
B．推测组别⑤的荧光亮度为“-”
C．实验②和③的结果说明高温会使酶失去活性
D．萤火虫夜晚能一直发光，说明其发光器积累了大量ATP
7．ATP和dATP是细包中两类重要的能源物质，其分子结构如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）

A．ATP与dATP是同一种物质的两种不同存在
B．细包中ATP和dATP的合成均伴随着吸能反应
A．ATP生成所需的能量直接来源于脂双层两侧H+浓度差，最终来源于光能
B．图中e表示电子，可移动载体①②和复合物Ⅱ使脂双层两侧的H+浓度差变小
C．图示反应中，电子的最终供体是水，最终受体是NADP+
D．希尔反应中的氧化剂可以是NADP+、铁盐等
1．（2022·江苏·高考真题）下列关于细包代谢的叙述正确的是（ ）
A．光照下，叶肉细包中的ATP均源于光能的直接转化
B．供氧不足时，酵母菌在细包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ATP
D．供氧充足时，真核生物在线粒体外膜上氧化[H]产生大量ATP
2．（2022·浙江·高考真题）下列关于腺苷三磷酸分子的叙述，正确的是（ ）
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
C．在水解酶的作用下不断地合成和水解
D．是细包中吸能反应和放能反应的纽带
3．（2021·天津·高考真题）富营养化水体中，藻类是吸收磷元素的主要生物，下列说法正确的是（ ）
A．磷是组成藻类细包的微量元素
B．磷是构成藻类生物膜的必要元素
C．藻类的ATP和淀粉都是含磷化合物
D．生态系统的磷循环在水生生物群落内完成
4．（2021·北京·高考真题）在有或无机械助力两种情形下，从事家务劳动和日常运动时人体平均能量消耗如图。对图中结果叙述错误的是（　　）
A．走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多
B．葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源
C．爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩
D．借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应
二、非选择题
5．（2022·天津·高考真题）利用蓝细菌将CO2转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。
(1)蓝细菌是原核生物，细包质中同时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于 和 等生理过程，为各项生命活动提供能量。
(2)蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh生态的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，
是由于细包质中的NADH被大量用于 作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。
(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细包质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。
注：数据单位为pmol∕OD730
菌株 ATP NADH NADPH
初始蓝细菌 626 32 49
工程菌K 829 62 49
由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段 （被抑制∕被促进∕不受影响），光反应中的水光解 （被抑制∕被促进∕不受影响）。
(4)研究人员进一步把Ldh生态引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D—乳酸，是因为其__________（双选）。
A．光合作用产生了更多ATP B．光合作用产生了更多NADPH
C．有氧呼吸第三阶段产生了更多ATP D．有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH
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