学年高中生物 第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 细胞的能量通货ATP学Word文档格式.docx

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（2）不稳定：

ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，释放能量。

（3）ATP在细胞内含量很少，但转化是十分迅速的。

4.功能：

是细胞生命活动的直接能源物质。

下图是ATP的组成，据图分析：

1.ATP的组成元素有哪些？

含有几个磷酸基团？

几个高能磷酸键？

答案　ATP的组成元素为C、H、O、N、P。

含有3个磷酸基团。

2个高能磷酸键。

2.ATP中的“A”、“T”和组成DNA中的“A”、“T”含义相同吗？

答案　不同。

ATP中的“A”指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；

“T”的含义是3。

DNA中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。

3.ATP彻底水解会得到哪些成分？

答案　ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。

4.ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？

答案　ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。

1.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

答案　A

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。

2.下图表示ATP的结构，其中表示高能磷酸键的是（　　）

A.①②B.①③C.②③D.③④

解析　高能磷酸键位于磷酸基团之间，图中①②位置表示高能磷酸键。

二、ATP和ADP的相互转化以及ATP的利用

1.ATP与ADP的相互转化

反应式

ATP→ADP＋Pi＋能量

ADP＋Pi＋能量→ATP

场所

活细胞内多种场所

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

呼吸作用、光合作用

特点

时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中

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循环流通。

在活细胞中，右图中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.在绿色植物的叶肉细胞内，与①相应的生理活动有哪些？

答案　光合作用和细胞呼吸。

2.A1和A2分别起什么作用？

二者相同吗？

答案　二者不相同。

A1催化ATP的合成，是合成酶；

A2催化ATP的水解，是水解酶。

3.动物细胞中，能量E1的来源是什么？

答案　来自于呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。

4.②中能量E2的去向有哪些？

答案　转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动。

知识整合　合成ATP的能量来源于光合作用和细胞呼吸，ATP水解释放出的能量用于各种生命活动，因此该转化过程中，物质是重复利用的，能量不可逆；

又由于两个过程的酶不同，场所不完全相同，所以ATP与ADP在细胞内的转化过程不是可逆反应。

3.下列有关“ATP

ADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是（　　）

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

答案　B

解析　分析时应从以下两方面入手：

（1）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，也正是因为两个过程是在不同的场所、不同酶的作用下完成的，所以两个过程不是可逆反应，故A、C两项错误。

（2）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。

4.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

答案　D

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。

知识归纳　生物体中与能量有关的物质

（1）直接能源物质——ATP。

（2）主要的能源物质——糖类。

（3）主要的储能物质——脂肪。

（4）植物特有的储能物质——淀粉。

（5）动物特有的储能物质——糖原。

（6）最终能量来源——太阳能。

1.ATP中含有的化学元素与下面哪种物质含有的化学元素种类相同（　　）

A.纤维素B.核酸C.脂肪D.蛋白质

解析　ATP与核酸均由C、H、O、N、P五种元素组成。

2.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。

3.下列生理过程中不需要消耗ATP的是（　　）

A.在核糖体上合成血红蛋白

B.在肺泡表面进行气体交换

C.小肠吸收氨基酸

D.神经冲动的传导

解析　在肺泡表面进行气体交换时，气体进出细胞的方式是自由扩散，不需要消耗能量。

4.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既有合成又有分解

答案　C

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既有消耗也有合成；

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。

5.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

课时作业

[学考达标]

1.下列关于ATP的叙述中，正确的是（　　）

A.ATP包括一分子的腺嘌呤和三个磷酸基团

B.ATP和葡萄糖都是生命活动的直接能源

C.因为生命不能缺少能量，所以ATP可以在细胞内大量储存

D.某些疾病可以利用ATP作为药物进行辅助治疗

解析　ATP可以作为药物辅助治疗某些疾病，如心肌炎。

2.如果测得1个高能磷酸键的化学能是8P，那么ATP中的磷酸键能是（　　）

A.8PB.8P～16P

C.16P～24PD.24P

解析　1个ATP中有2个高能磷酸键和1个普通磷酸键，所以其键能应在16P与24P之间。

3.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呼吸作用产生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。

4.下列哪种能源缺乏时，会立即影响细胞内的代谢活动（　　）

A.日光B.ATPC.葡萄糖D.蛋白质

解析　立即影响细胞代谢，说明是细胞直接需要的物质，ATP是细胞内的直接能源物质，缺少时会立即影响细胞代谢。

5.下列过程中能使细胞内ADP的含量增加的是（　　）

A.水分子进入根毛细胞

B.肺泡中的氧气进入血液

C.肠道中的甘油进入小肠绒毛上皮细胞

D.胰腺细胞分泌胰岛素

解析　细胞内ADP的含量增加，说明细胞内正在进行ATP的水解反应，释放能量供生命活动所需。

水分子、氧气和甘油出入细胞的方式都属于自由扩散，不需要消耗能量，胰腺细胞分泌胰岛素属于细胞合成并分泌蛋白质的过程，整个过程需要消耗能量。

6.下列有关能量“通货”——ATP的说法中，正确的是（　　）

A.ATP失去两个磷酸基团后，可参与DNA分子的合成

B.生物体内的生化反应均需ATP作能源驱动

C.动物体内同化作用消耗的ATP少于异化作用生成的ATP

D.冬眠的动物在冬季来临之前需要储存一定量的ATP，用以抵抗低温对身体的伤害

解析　ATP失去两个磷酸基团后成为腺嘌呤核糖核苷酸，可参与RNA的合成；

生物体内有些放能的生化反应不需要ATP；

动物同化作用所消耗的能量是靠细胞呼吸提供的，即同化作用所消耗的ATP仅仅是细胞呼吸所合成的ATP中的一部分；

ATP不能在体内大量储存，而是通过加速与ADP的转化来满足能量需要的。

[高考提能]

7.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。

8.某人脑溢血后导致右侧肢体偏瘫，为尽快改善患者的新陈代谢，尽快恢复其右手书写能力，在治疗时可用下列哪种方法辅助治疗（　　）

A.静脉滴注葡萄糖溶液

B.口服钙片

C.服用多种维生素液

D.肌肉注射ATP制剂

解析　ATP是人体生命活动的直接能源物质。

在实际生活中，常作为一种药品，有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩，心肌炎等疾病。

9.如图所示，甲代表生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是（　　）

A.在主动运输过程中，甲的含量会增加

B.甲→乙和丙→乙过程中，起催化作用的酶空间结构相同

C.丙中不含磷酸键，它是RNA的基本组成单位之一

D.丁由腺嘌呤和核糖组成，戊可用于甲的合成

解析　生物体内ATP与ADP的含量比较少，且处于动态平衡之中，A项错误；

甲→乙过程是水解酶起作用，而丙→乙过程是合成酶起作用，酶的种类不同，空间结构也不同，B项错误；

丙中含有一个普通磷酸键，C项错误；

丁由腺嘌呤和核糖组成，ATP合成时要消耗磷酸（戊），D项正确。

10.2016年3月19日，世界室内田径锦标赛男子60米短跑项目在美国波特兰举行，作为中国选手苏炳添的优势项目，男子60米使他再次创造黄种人历史。

下列四项中，哪项能正确表示比赛时其肌细胞中ATP的变化（纵轴表示细胞中的ATP含量，横轴表示时间）（　　）

解析　比赛时首先要消耗ATP，但体内ATP含量很少，其能量供应有限，所以有减少趋势，利用后可由ADP迅速转化，随着ATP的再生，其含量又会进一步增加，故变化趋势为先降低，后升高，B正确。

11.如图表示ATP水解产生ADP的过程。

请回答下列问题：

（1）图中A表示________，P代表________，ATP如果脱去两个磷酸基团后可作为________（物质）基本结构单位中的一种。

（2）图中①为________，其中蕴藏着_________________________________________。

（3）图中②为________，若水解的ATP为1mol，则②的量为________。

（4）图示过程中未标出的另一种反应物是________，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶________（填“是”或“不是”）同一种酶。

答案　

（1）腺苷　磷酸基团　RNA　

（2）高能磷酸键

大量的化学能　（3）能量　30.54kJ　（4）水　不是

解析　ATP分子结构简写为A—P～P～P，其中“～”表示高能磷酸键，蕴藏着大量的化学能，可以为生命活动供能。

12.人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给。

某运动员参加短跑比赛过程中ATP的相对含量随时间的变化如图所示，请据图回答下面的问题：

（1）A→B的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于______________________________。

（2）B→C过程中，ATP含量增加，说明________加强，释放出更多的能量，供ADP形成ATP使用，以补充细胞中ATP含量的不足。

（3）从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明________________________。

答案　

（1）肌肉收缩等生命活动　

（2）细胞呼吸

（3）ATP的合成和分解是同时进行的

解析　ATP是生物体各项生命活动所需能量的直接来源，可为人体肌肉收缩直接提供能量。

当ATP由于消耗而大量减少时，肌肉细胞的细胞呼吸加强，以合成ATP供人利用，正是由于ATP与ADP无休止地相互转化，才使细胞内的ATP不会用尽，保证了人体生命活动的顺利进行。

13.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、标签纸若干等其他实验所需材料。

（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。

[真题体验]

14.（2015·

海南，3改编）ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。

关于ATP的叙述，错误的是（　　）

A.ATP中含有3个磷酸基团

B.ATP可为物质跨膜运输提供能量

C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量

D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成

解析　ATP中含有3个磷酸基团，A正确；

ATP可以用于细胞的主动运输，如：

Ca2＋、Mg2＋通过主动运输进入番茄细胞时要消耗能量，B正确；

ATP中的高能磷酸键中储存着大量能量，ATP水解时，高能磷酸键断裂，大量的能量会释放出来，C正确；

ATP由腺嘌呤、核糖、磷酸基团组成，所以D错误。

15.（2014·

海南，10）下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是（　　）

A.脂肪B.钙离子C.糖D.ATP

解析　ATP是细胞生命活动的直接供能物质，故选D。

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