5.2细胞的能量“货币”ATP（学案）——高中生物人教版（2019）必修一（含答案）

第五章 细胞的能量供应和利用
第二节 细胞的能量“货币”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。
【基础梳理】
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1.中文名称： 。
2.作用：ATP是驱动细胞生命活动的 能源物质。
3.结构简式： ，其中A代表 ，有 个，P代表 ，有 个，～代表 ，有 个。
4.（1）高能量
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有2个 ，储存大量能量。
（2）能量易释放
ATP的化学性质不稳定，这是由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，即末端磷酸基团具有较高的 。在有关酶的催化作用下，末端磷酸基团脱落，释放出大量能量。
5.功能：是驱动细胞生命活动的 物质。
二、ATP和ADP可以相互转化
1.ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物—— ，脱离下来的磷酸基团如果未转移给其他分子，就成为 （用 表示）。
2.在有关酶的催化下，ADP可以接受能量，同时与 结合，重新形成ATP。
3.转化特点
（1）ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生，且处于 之中。
（2）ATP和ADP相互转化的能量供应机制在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的 。
4.ADP转化为ATP时所需的能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说来自于 ，对于绿色植物来说，还可以来自于 。
三、ATP的利用
1.ATP的利用：
等。
2.ATP是细胞内流通的能量“货币”：
（1）化学反应中的能量变化与ATP的关系。
①放能反应：一般与ATP的 相联系。
②吸能反应：一般与ATP的 解相联系。
（2）能量通过 分子在吸能反应和放能反应之间流通。
ATP水解释放的能量用于细胞和生物体的绝大多数生命活动，但ATP不是唯一的直接供能物质。
【拓展延伸】
ATP与能量的关系的两个误区
（1）误认为ATP是唯一的直接供能物质。ATP为生物体生命活动直接提供能量，但不是唯一的直接能源物质，如UTP参与糖原的合成和糖醛酸代谢，GTP参与糖异生和蛋白质合成，CTP参与磷脂的合成。
（2）ATP≠能量，ATP是一种高能磷酸化合物，储存大量能量。
【课堂练习】
1.关于ATP与ADP相互转化的叙述正确的是( )
A.物质和能量的变化是可逆的 B.物质和能量的变化均不可逆
C.物质变化可逆，能量变化不可逆 D.物质变化不可逆，能量变化可逆
2.当其他条件均可满足时，20个腺苷和90个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的高能磷酸键个数分别是( )
A.20个和30个 B.20个和40个 C.40个和40个 D.30个和60个
3.ATP分子的结构式简写为A—P~P~P，与A相连的3个磷酸基团从左至右依次称为α、β、γ磷酸基团。下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A.ATP分子中腺苷与3个磷酸基团相连，形成2个特殊的化学键
B.ATP的组成元素与核酸的组成元素相同，都是C、H、O、N、P
C.ATP分子中的γ磷酸基团在一定条件下容易水解脱落和添加形成
D.ATP与ADP是同一种物质在不同时期的两种存在形式
4.如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是( )
A.图1中的A代表腺嘌呤，b、c为特殊的化学键
B.ATP生成ADP时，图1中的c断裂并释放能量
C.图2中ATP与ADP相互转化过程中物质是可循环利用的，能量是不可逆的
D.细胞内的吸能反应一般与ATP的合成有关，放能反应与ATP的水解有关
5.ATP是细胞生命活动的直接能源物质吗，下列关于ATP的叙述正确的是( )
A.细胞质中有ATP的分布，细胞核中没有
B.ATP合成所需的能量由磷酸提供
C.ATP中两个特殊化学键的稳定性相同
D.正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
6.如图表示ATP水解产生ADP的过程。请据图回答下列问题:
1.图中A表示__________,P代表__________,ATP脱去两个磷酸基团后可作为__________(物质)基本结构单位的一种。
2.图中①表示__________,其中蕴藏着大量化学能。
3.图中②表示__________的过程,其作用是__________。
4.催化该过程的酶与催化ATP生成的酶__________(填“是”或“不是”)同一种酶。
【答案以及解析】
1.答案：C
解析：在ATP与ADP相互转化中,物质可以循环利用,是可逆的;ATP中的能量来源于光能或有机物氧化分解释放的化学能, ATP水解释放的能量用于各项生命活动,可以转化为电能、光能、热能、机械能等形式的能量,是不可逆的。
2.答案：B
解析：20个腺苷最多可以组成20个ATP，90个磷酸基团最多可以组成30个ATP，因此20个腺苷和90个磷酸基团最多可以组成20个ATP；每个ATP含有两个高能磷酸键，因此最多含有高能磷酸键的数目为20×2=40个。故选B。
3.答案：D
解析：ATP分子中腺苷与3个磷酸基团相连，形成2个特殊的化学键，A正确；ATP和核酸的组成元素都是C、H、O、N、P，元素种类相同，B正确；ATP分子中远离A的那个磷酸基团（γ磷酸基团）在一定条件下容易水解脱落和添加形成，C正确；ATP水解后形成ADP和Pi，因此ATP和ADP是两种不同物质，D错误。
4.答案：D
解析：图1中的A代表腺嘌呤，b、c为特殊的化学键，A正确； ATP生成ADP时，图1中的c断裂并释放能量，B正确；ATP与ADP相互转化过程中物质是可循环利用的，能量是不可逆的，C正确；细胞内的吸能反应一般与ATP的水解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，D错误。
5.答案：D
解析：细胞核和细胞质中均有ATP的分布，A错误；对于植物来说，ATP合成所需的能量可以来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说， ATP合成所需的能量均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量，而磷酸无法提供能量，B错误；ATP中末端的磷酸基团具有较高的转移势能，在ATP水解酶的作用下，容易脱离，故ATP中两个特殊的化学键稳定性不同，C错误；对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定，D正确。
6.答案：(1)腺苷；磷酸基团；RNA
(2)高能磷酸键
(3) 高能磷酸键水解释放能量；为生命活动提供能量
(4)不是
解析：(1)由ATP的结构简式可知，A表示腺苷、P表示磷酸基团，①代表高能磷酸键，ATP水解掉两个高能磷酸键后形成的腺嘌呤核糖核苷酸可作为RNA的基本组成单位之一。
(2)高能磷酸键中蕴藏有大量能量。
(3)ATP高能磷酸键水解时，可释放大量能量，供生命活动所需。
(4)催化ATP水解与生成的酶不是同一种酶。
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