版生物新学案同步必修1第5章 第2节 细胞的能量通货Word文档下载推荐.docx

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ATP断裂了所有高能磷酸键后是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。

例2

　ATP分子在细胞内能释放能量、储存能量，从结构上看（以腺苷为基点），其原因是（　　）

①腺苷很容易吸收和释放能量　②第三个高能磷酸键极容易断裂和形成　③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化为ADP　④ADP可以迅速与磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转化为ATP

A．①③B．②④

C．③④D．①④

解析　从ATP的分子结构简式可知，ATP分子中含有2个高能磷酸键。

当在酶作用下水解时，远离腺苷A的那个高能磷酸键（第二个高能磷酸键）断裂，形成ADP和Pi（磷酸），并将储存的能量释放出来；

当细胞内ATP含量过少时，ADP在另一种酶的作用下，接受能量，与一个磷酸结合，从而转化成ATP，此时接受的那部分能量则储存在远离腺苷（A）的那个高能磷酸键中，该键在一定条件下很容易断裂或重新形成，从而保证了细胞能量的持续供应。

二、ATP和ADP的相互转化及ATP的利用

1．ATP与ADP的相互转化

反应式

ATP酶

ADP＋Pi＋能量

ADP＋Pi＋能量酶

场所

生物体的需能部位

细胞质基质、线粒体、叶绿体

物质变化

水解反应

合成反应

能量变化

释放能量

吸收能量

能量来源

高能磷酸键

细胞呼吸、光合作用

特点

时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中

总反应式：

特别提醒

　ATP和ADP相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此二者的转化不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看，“物质是可逆的，但能量不可逆”。

2．ATP的利用

（1）利用ATP的实例

（2）ATP是细胞内流通的能量“通货”

①化学反应中的能量变化与ATP的关系

②能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。

（1）ATP是生物体进行生命活动的直接能源物质，储存在ATP中的化学能可以转化为光能、电能、机械能、化学能等。

（2）常见的消耗能量的生理过程：

主动运输、蛋白质合成、胞吞、胞吐、细胞分裂等。

（3）常见的不消耗能量的生理过程：

自由扩散、协助扩散、气体交换、渗透作用、蒸腾作用等。

例3

　关于“ATP

ADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是（　　）

A．ATP与ADP是同一种物质的两种形态

B．①过程和②过程发生的场所是一样的

C．细胞内ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应

D．ADP、ATP的相互转化，使细胞内的ATP含量处于动态平衡之中

答案　D

解析　ATP、ADP是两种不同的物质；

①过程发生在细胞内需能部位，而②过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位。

ATP含量很少但在细胞内转化迅速。

例4

　ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。

下列有关ATP的叙述，错误的是（　　）

A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用

B．物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP

C．细胞中由氨基酸合成新的肽链需要ATP提供能量

D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于细胞呼吸

答案　B

解析　细胞核无法进行细胞呼吸，其需要的ATP主要由线粒体提供，A项正确；

协助扩散需要载体蛋白的参与，但不消耗能量，B项错误；

蛋白质的合成需要ATP提供能量，C项正确；

植物根细胞吸收矿质元素离子的方式是主动运输，其消耗的能量来自细胞呼吸产生的ATP，D项正确。

1．下列叙述，正确的打“√”，错误的打“×

”。

（1）ATP含有3个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂（　　）

（2）ATP中的A不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸基团后，形成的物质为RNA的基本单位之一（　　）

（3）人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡（　　）

（4）ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP（　　）

（5）酶的合成需要ATP供能，此ATP来自于光合作用和细胞呼吸（　　）

（6）ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应（　　）

答案　

（1）×

（2）√　（3）×

　（4）√　（5）×

　（6）√

2．下图表示与ATP相关的部分结构示意图，下列分析中正确的是（　　）

A.a表示ADP，与ATP相比少了一个磷酸基团

B．b表示腺嘌呤核苷，是ATP中“A”代表的含义

C．c表示腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位

D．d表示ATP，是生物体的直接供能物质

解析　a是由核糖和腺嘌呤组成的腺苷，要比ATP少了三个磷酸基团，A项错误；

b表示的是RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，而ATP中“A”的含义是腺苷，B项错误；

c表示ATP失去一个磷酸基团的产物——ADP，而非RNA的基本单位，C项错误；

d表示ATP，是生物体的直接供能物质，D项正确。

3．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端“P”已带上放射性标记，该现象不能说明（　　）

A．ATP中远离“A”的“P”容易脱离

B．部分32P标记的ATP是重新合成的

C．ATP是细胞内的直接能源物质

D．该过程中ATP既有合成又有水解

解析　短时间内ATP的末端“P”被标记，说明远离“A”的“P”容易脱离与重新合成；

ATP含量变化不大，但有新的ATP生成，所以ATP既有水解也有合成；

题干中的实验未涉及ATP的利用，所以不能说明ATP是直接能源物质。

4．动物体细胞内ATP水解所释放的能量不可能用于（　　）

A．物质的吸收B．物质的合成

C．有机物的氧化分解D．肌肉收缩

解析　有机物的氧化分解释放能量。

5．如图所示ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图完成下列问题：

（1）1分子ATP中含有________个高能磷酸键。

（2）图中的a、b分别代表________、________。

（3）c指________________________________________________________________________。

（4）在动物肌细胞中，进行②反应时，能量来自______________________________________。

（5）①②反应进行时所需要的酶一样吗？

为什么？

______________________________________________________________________________。

（6）进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于____________，由此可见能量是________________，物质是________________。

答案　

（1）2　

（2）细胞呼吸　光合作用　（3）生命活动

（4）储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能

（5）不一样，因为①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性　（6）合成ATP　各项生命活动　不可逆的　可逆的

解析　

（1）ATP的结构简式为A—P～P～P，故1分子ATP中含有2个高能磷酸键。

（2）合成ATP时，绿色植物需要的能量来自于光合作用和细胞呼吸，动物和人需要的能量则来自于进行细胞呼吸时有机物的氧化分解。

（3）ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。

（4）②反应为ATP的水解反应，释放的能量来自于储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能。

（5）由于酶具有专一性，不同的反应，所需酶的种类也不同。

（6）①反应为ATP的合成反应，其能量储存在ATP中。

②反应为ATP的水解反应，释放的能量用于生物体的各项生命活动。

在ATP与ADP的相互转化中，物质是可逆的，但能量是不可逆的。

[对点训练]

题组一　ATP的结构和功能

1．ATP的结构简式可表示为A—P～P～P，下列图示能正确表示ATP的是（　　）

A.

B.

C.

D.

答案　A

解析　ATP的分子结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。

2．关于ATP的化学组成的说法中，正确的是（　　）

A．ATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、P

B．ATP中的A表示腺嘌呤

C．含有三个高能磷酸键

D．含有腺嘌呤和脱氧核糖

解析　组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P；

1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成ATP，其中含有两个高能磷酸键，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。

3．科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，刺激肌肉不收缩；

向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩。

这说明（　　）

A．葡萄糖是能源物质

B．ATP不是能源物质

C．葡萄糖是直接能源物质

D．ATP是直接能源物质

解析　根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，刺激肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量；

“向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是直接能源物质。

4．（2017·

成都高一质检）1分子ADP含有腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是（　　）

A．1、2、2B．1、2、1

C．2、1、2D．2、1、1

解析　ADP是二磷酸腺苷，它的分子式可以简写成A—P～P，从分子式中可以看出ADP比ATP少了一个磷酸基团和一个高能磷酸键，关于ATP、ADP、AMP的关系可以表示如下图：

题组二　ATP与ADP的相互转化

5．下列有关“ATP

A．反应向左进行和向右进行时所需的酶是一样的

B．反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量

C．两个过程是可逆反应

D．植物细胞和动物细胞中发生这种反应的生理过程都一样

解析　生物体进行的“ATP

ADP＋Pi＋能量”的过程和“ADP＋Pi＋能量

ATP”的过程是两个截然不同的生理过程，它们发生的场所、所需的酶是不同的，所以两个过程不是可逆反应，故A、C项错误；

植物细胞可以通过光合作用产生ATP和消耗ATP，也可以通过细胞呼吸产生ATP，而动物细胞不能进行光合作用，故D项错误。

6．如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是（　　）

A．过程①不需要酶的催化

B．过程②发生高能磷酸键的断裂

C．过程①所需能量只能来自化学能

D．过程②放出的能量可以用于过程①

解析　过程①是ATP的合成，需要ATP合成酶的催化，A项错误；

过程②是ATP的水解，远离腺苷的高能磷酸键断裂，B项正确；

过程①所需能量可以来自光合作用和细胞呼吸，即可来自光能和化学能，C项错误；

过程②放出的能量用于各项生命活动，不能用于ATP的合成，D项错误。

7．ATP形成ADP时最先断裂的是（　　）

A．腺苷与磷酸的结合键

B．两个高能磷酸键

C．靠近腺苷的那个高能磷酸键

D．远离腺苷的那个高能磷酸键

解析　ATP分解为ADP的过程中，最先断裂的是远离腺苷的那个高能磷酸键。

8．如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。

下列说法中不正确的是（　　）

A．图1中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键

B．ATP生成ADP时图1中的c键断裂并释放能量

C．ATP与ADP相互转化过程中物质是可逆的，能量不可逆

D．酶1、酶2具有催化作用，不受其他因素的影响

解析　ATP是由腺苷和三个磷酸基团组成的，腺苷由一分子的腺嘌呤和一分子的核糖组成；

酶的催化作用具有高效性、专一性及作用的条件比较温和等特点，所以其发挥作用时要受到温度、酸碱度等其他因素的影响。

题组三　ATP的利用

9．人体中哪些过程不会使细胞中ADP的含量增加（　　）

①肠道中葡萄糖变为血糖　②血红蛋白变为氧合血红蛋白　③葡萄糖进入红细胞　④K＋进入肾小管的上皮细胞

C．②③D．①④

解析　肠道中葡萄糖变为血糖即吸收葡萄糖的过程，运输方式为主动运输，需消耗能量；

K＋进入肾小管上皮细胞属于主动运输，消耗能量，使ADP含量增加；

氧气进入红细胞属于自由扩散，不消耗能量，与血红蛋白的结合也不需能量；

葡萄糖进入红细胞属于协助扩散，不消耗能量。

10．下列有关ATP的叙述中，正确的是（　　）

A．线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所

B．ATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成

C．剧烈运动后，体内ATP的含量不会明显下降

D．小麦根尖分生区细胞通过光合作用和细胞呼吸产生ATP

解析　蓝藻细胞中无线粒体；

ATP分子由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成；

小麦根尖细胞不能进行光合作用。

11．细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的水解和合成相联系，请判断下列说法正确的是（　　）

A．植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成，是吸能反应

B．由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP，是放能反应

C．放能反应一般伴随着ADP合成，吸能反应一般伴随着ATP合成

D．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通

解析　细胞呼吸是放能反应，A项错误；

脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应，B项错误；

吸能反应一般伴随着ATP的水解，放能反应一般伴随着ATP的合成，C项错误；

能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，D项正确。

12．下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（　　）

A．叶肉细胞合成的糖运输到果实

B．吞噬细胞吞噬病原体的过程

C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖

D．细胞中由氨基酸合成新的肽链

解析　叶肉细胞合成的糖（如葡萄糖）通过主动运输进入果实细胞，需要ATP；

吞噬细胞吞噬病原体依赖膜的流动性，需要ATP提供能量；

在适宜的温度、pH条件下，淀粉酶催化淀粉水解，此过程不需要ATP提供能量；

氨基酸在核糖体上脱水缩合形成肽链需要ATP提供的能量。

[综合强化]

13．如图是三磷酸腺苷的分子结构，请回答下列问题：

（1）ATP的结构简式为____________，图中虚线部分的名称是________。

（2）一分子ATP可以看作是由________个磷酸分子、________个核糖分子和________个腺嘌呤缩合而成的。

（3）ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的__________水解，水解时释放的能量是生物体进行____________、____________和____________等生命活动所需能量的直接来源。

答案　

（1）A—P～P～P　腺苷　

（2）3　1　1

（3）高能磷酸键　肌细胞收缩　大脑思考　细胞的主动运输

14．在活细胞中，下图所示的循环过程永不停止地进行着。

请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题：

（1）ATP作为生物体生命活动的_____________物质，其分子结构简式为__________________，在②过程中，是由______________________________键的断裂而释放出能量。

（2）A1和A2具有________作用，在图中它们的作用分别是促进__________________________。

（3）根吸收无机盐离子的过程中，应该进行____________过程，能量用于__________________。

答案　

（1）直接能源　A—P～P～P　远离腺苷A的那个高能磷酸　

（2）催化　ATP的合成和水解　（3）②　主动运输

解析　ATP是生命活动的直接能源物质，ATP在水解时远离腺苷A的那个高能磷酸键断裂。

ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。

无机盐离子的吸收过程中ATP转化成ADP，释放的能量用于无机盐离子吸收过程中的主动运输。

15．在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。

请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。

实验材料：

萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干及其他实验所需材料。

（1）实验步骤：

①配制不同浓度的ATP溶液，置于小烧杯中，贴上标签；

②将____________分成若干等份，分别放入试管中，贴上标签；

③在每支试管中加入_____________________________________________________________；

④观察发光现象并记录。

（2）实验现象预测及结论：

实验现象预测

实验结论

①随ATP溶液浓度升高，发光现象渐强

荧光强度与ATP浓度____________________

②随ATP溶液浓度升高，发光现象______________

③________________________

__________________

荧光强度与ATP浓度无关

（3）实验讨论：

a．最可能的实验结果是

（2）中哪一种？

________。

b．萤火虫发光是________________能转变成__________能的过程。

答案　

（1）②荧光器粉末　③等量不同浓度的ATP溶液

（2）①成正比　②渐弱　成反比　③随ATP浓度升高，发光现象无变化　（3）a.第①种　b．ATP中活跃的化学　光

解析　

（1）为了探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，首先应配制不同浓度的ATP溶液，随后将荧光器晒干后研成的粉末放入上述溶液中，观察不同浓度的ATP溶液中荧光器粉末的发光情况。

（2）实验现象有三种可能：

①随ATP溶液浓度升高，发光现象渐强，说明荧光强度与ATP浓度成正比；

②随ATP溶液浓度升高，发光现象渐弱，说明荧光强度与ATP浓度成反比；

③随ATP浓度升高，发光现象无变化，说明荧光强度与ATP浓度无关。

（3）由于ATP是生命活动的直接能源物质，所以实验最可能的结果是第①种；

萤火虫发光是ATP中活跃的化学能转变成光能的过程。