第2节 细胞的能量“货币”ATP

$ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 末端磷酸基团有一种离开 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能，故 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 能释放能量的原因是其含有的特殊化学键容易断裂，并非所有化学键都容易断裂， $ \mathrm{A} $ 错误， $ \mathrm{C} $ 正确；由于两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥等原因， $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 中的特殊化学键不稳定， $ \mathrm{B} $ 正确； $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解的过程就是释放能量的过程， $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解释放的能量高达 $ 30.54\mathrm{k}\mathrm{J} $ ， $ \mathrm{D} $ 正确。

$ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 直接给细胞的生命活动提供能量，即 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 是夜光藻细胞的直接能源物质， $ \mathrm{A} $ 正确；一个 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 由一个腺苷和三个磷酸基团组成，其中含有两个特殊的化学键， $ \mathrm{B} $ 正确； $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 在细胞内的含量很少，但 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 与 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 在细胞内的相互转化十分迅速， $ \mathrm{C} $ 错误；在海浪拍击的特定条件下，聚集在一起的夜光藻等微生物被激发产生“蓝眼泪”， $ \mathrm{D} $ 正确。

①为腺嘌呤，而 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 中的“ $ \mathrm{A} $ ”指的是腺苷， $ \mathrm{A} $ 错误；化学键 $ \mathrm{②} $ 是远离腺苷的特殊化学键，易于水解，释放的能量常用于吸能反应， $ \mathrm{B} $ 正确； $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 分子中④水解，脱去两个磷酸基团后形成的产物为核糖核苷酸，为 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的基本组成单位之一， $ \mathrm{C} $ 正确； $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 中的五碳糖为核糖， $ \mathrm{D} $ 正确。

$ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 的中文名称叫腺苷三磷酸，丁为 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 去掉三个磷酸基团后的产物，为腺苷， $ \mathrm{A} $ 错误；甲为 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ ，胰岛素分泌过程中，需要消耗能量，但由于 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 与 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 之间的相互转化时刻在进行，因此甲的含量相对稳定， $ \mathrm{B} $ 错误；甲和丙是两种物质，从甲到乙是水解反应，从丙到乙是合成反应，两种反应所需要的酶不相同， $ \mathrm{C} $ 错误；丙为腺嘌呤核糖核苷酸，是 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的基本组成单位之一， $ \mathrm{D} $ 正确。

$ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 分子、 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中都含有腺嘌呤和核糖，它们元素组成均为 $ \mathrm{C} $ 、 $ \mathrm{H} $ 、 $ \mathrm{O} $ 、 $ \mathrm{N} $ 、 $ \mathrm{P} $ ，元素组成完全相同， $ \mathrm{A} $ 正确； $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 之间可以快速相互转化，因此人处于饥饿状态时，体内 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 含量不会明显上升， $ \mathrm{B} $ 错误； $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 的形成需要消耗能量①，可来自糖类等有机物氧化分解这一放能反应， $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解释放的能量②可用于生物体的多项吸能反应，比如蛋白质的合成等， $ \mathrm{C} $ 正确；主动运输需要消耗能量，乙过程即 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解释放的磷酸基团可用于载体蛋白磷酸化， $ \mathrm{D} $ 正确。

由图分析可知，图甲中的“ $ \mathrm{A} $ ”表示腺嘌呤，“～”代表两个磷酸基团间的一种特殊化学键， $ \mathrm{A} $ 错误；酶1是 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解酶，酶2是 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 合成酶，两种酶的化学本质都是蛋白质，酶催化作用的机理都是降低化学反应的活化能， $ \mathrm{B} $ 错误；细胞内的 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 含量很低， $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 与 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 转化迅速，这种迅速转化依赖酶的催化作用具有高效性， $ \mathrm{C} $ 正确；图甲中 $ \mathrm{c} $ 处的“～”断裂即发生 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 的水解，该过程能够释放能量， $ \mathrm{D} $ 正确。

$ {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+} $ 泵是一种能催化 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解的载体蛋白，通过 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解为 $ {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+} $ 的转运提供能量，说明 $ {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+} $ 的跨膜运输方式为主动运输， $ \mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{B} $ 正确； $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解产生磷酸，使得 $ {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+} $ 泵发生磷酸化，磷酸化的 $ {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+} $ 泵空间结构发生改变，利于 $ {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+} $ 通过细胞膜， $ \mathrm{C} $ 正确；由题图可知，该过程伴随能量的转移， $ \mathrm{D} $ 错误。

依题意可知，荧光素接受 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 提供的能量后被激活，与氧反应生成氧化荧光素，据此判断该化学反应是吸能反应， $ \mathrm{A} $ 正确；酶具有降低化学反应活化能的作用，因此，在荧光素酶的作用下，荧光素生成氧化荧光素的反应所需的活化能减少，但不是不需要活化能， $ \mathrm{B} $ 错误； $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 转化过程中物质是可逆的，能量是不可逆的， $ \mathrm{C} $ 错误；在萤火虫发光细胞中， $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 水解释放的能量只有一部分转化为光能， $ \mathrm{D} $ 错误。

肌肉收缩时需要消耗 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ ，根据题干“高能荷时 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 生成过程被抑制，而 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 的利用过程被激发”可知，肌肉收缩时，高能荷更有利于其进行， $ \mathrm{A} $ 正确；人体成熟红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗细胞代谢产生的能量，与能荷变化无关， $ \mathrm{B} $ 错误；对细胞的正常生活来说， $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 与 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 的转化是时刻不停的， $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}/\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 的值是相对稳定的， $ \mathrm{C} $ 正确；一分子 $ \mathrm{A}\mathrm{M}\mathrm{P} $ 中含一个磷酸基团，是腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的原料， $ \mathrm{D} $ 正确。

蛋白磷酸酶使蛋白质发生去磷酸化而失去活性， $ \mathrm{A} $ 错误；磷酸化的蛋白质的磷酸基团可能来自 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 的水解， $ \mathrm{B} $ 错误；蛋白质磷酸化和去磷酸化过程都伴随着空间结构的改变， $ \mathrm{C} $ 正确； $ {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}-{\mathrm{K}}^{+} $ 泵运输 $ {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+} $ 和 $ {\mathrm{K}}^{+} $ 过程中会发生蛋白质磷酸化和去磷酸化两个过程， $ \mathrm{D} $ 错误。

根据题图可知，“ $ \mathrm{◯} $ ”中所对应的含义分别为：①腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤， $ \mathrm{③}\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸， $ \mathrm{④}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 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“ $ \mathrm{◯} $ ”中对应的含义最接近，故选 $ \mathrm{D} $ 。