2023年第章 第节细胞的能量“通货”.docx

第2节　细胞的能量“通货”——ATP[学习目标]　1.说出ATP的结构2.阐述ATP与ADP之间的相互转化3.举例说明ATP在细胞代谢中的作用一、ATP的结构与功能1．ATP的名称与简式ATP2．特点(1)高能量：ATP水解释放的能量多达30.54kJ/mol，是细胞内的一种高能磷酸化合物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3．ATP的功能是细胞生命活动的直接能源物质归纳总结　(1)ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中2)ATP的结构特点可总结为“一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团”3)ATP脱去一个磷酸基团成为ADP，再脱去一个磷酸基团就成为RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸例1　(2019·辽宁期末)下列有关ATP的叙述，错误的是(　　)A．ATP的元素组成是C、H、O、N、PB．ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成RNA的基本单位之一C．ATP中的“A”是指腺嘌呤D．ATP的高能磷酸键中储存着大量的能量答案　C解析　ATP的中文名称是三磷酸腺苷，结构式可简写为A—P～P～P，A代表腺苷，～代表高能磷酸键，高能磷酸键中储存着大量的能量；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ATPA．①③ B．②④C．③④ D．①④答案　C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 ATP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：ATPADP＋Pi＋能量特别提醒　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特别提醒　(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“ATPADP＋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ATPC．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答案　D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．肌肉收缩答案　C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、PB．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。

4．(2019·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、2 B．1、2、1C．2、1、2 D．2、1、1答案　B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“ATPADP＋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　生物体进行的“ATPADP＋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。