(共63张PPT)
第2节 细胞的能量“货币”ATP
第5章 细胞的能量供应和利用
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
腺苷三磷酸
A－P～P～P
核糖
磷酸基团
特殊的化学键
排斥
转移势能
能量
时刻不停
动态平衡
统一性
有机物分解
光能
磷酸化
空间结构
活性
酶
载体蛋白
空间结构
ATP的合成
ATP的水解
ATP分子
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
浅仰芹
特殊的化学键
ATP
中的化学能
主动运
光能
、
光合作用
、
有机物
能量
合成酶
中的化
水解酶
能量
电；肌肉
(用于各
缩；
项生命
脑质等
合
学能
细胞呼
D
ADPA
Pi活动)
我仰
h
团结守纪勤学春
B
E
-Pi
A2
E
Pi
C
简式：A-PPP
ATP的
结构
ATP的作用：直接能源物质
特殊的化学键
酶I
动物和人
绿色植物
反应式：ATP
ADP+
酶Ⅱ
ATP
呼吸作用
P(磷酸)+能量
呼吸作用
光合作用
ATP与ADP的相互转化
ATP形成的能量来源第2节 细胞的能量“货币”ATP
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 1.生命观念——运用结构与功能观，说出ATP的结构特点和功能。2.科学思维——通过比较和分类，说出动植物合成ATP的来源不同；通过萤火虫发光现象的研究，解释转基因植物“荧光树”的发光原理。从而理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1．中文名称：腺苷三磷酸。
2．结构简式：A－P～P～P。
符号含义
3．特点
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等原因，即末端磷酸基团具有较高的转移势能。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。
二、ATP与ADP可以相互转化
1．相互转化的反应式：。
2．相互转化的特点
(1)ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生，且处于动态平衡之中。
(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制，体现了生物界的统一性。
3．ATP合成的能量来源
(1)动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用时有机物分解释放的能量。
(2)绿色植物：呼吸作用释放的能量和光能。
三、ATP的利用
1．ATP供能的原理
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，空间结构改变，活性也被改变，因而参与各种化学反应。
2．ATP为主动运输供能的过程分析
(1)参与Ca2＋主动运输的载体蛋白也是催化ATP水解的酶，膜内侧的Ca2＋与其载体结合时激活该酶，将ATP水解。
(2)ATP水解时，脱离下来的磷酸基团与载体蛋白结合，即载体蛋白的磷酸化。
(3)载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化。
3．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的合成相联系。
②吸能反应：一般与ATP的水解相联系。
(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
研究发现ATP是一种高能磷酸化合物，含有较高的转移势能，因此可以为生命活动直接提供能量。
(1)问题：一分子ATP彻底水解，会产生哪些成分？
提示：磷酸、腺嘌呤、核糖。
(2)问题：联系所学知识推测绿色植物细胞中合成ATP的结构有哪些细胞器。
提示：线粒体、叶绿体。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．ATP是高能磷酸化合物，含有三个特殊的化学键。 ( )
2．1个ATP分子中只含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。 ( )
3．ATP水解时，两个特殊的化学键都断裂，生成ADP和Pi。( )
4．ATP和ADP的相互转化与吸能反应和放能反应联系在一起。( )
5．ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处在动态平衡之中，且是生物界的共性。 ( )
提示：1．× ATP中含有两个特殊的化学键。
2．× 1个ATP分子中含有1个腺苷和3个磷酸基团。
3．× ATP水解时，远离腺苷的特殊的化学键断裂。
4．√ 5．√
ATP的结构和功能
1．ATP的分子组成(如图)
(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。
(2)AMP是RNA的基本组成单位。
(3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，“1”表示1个腺苷，“2”表示两个特殊的化学键，“3”表示3个磷酸基团。
2．ATP的结构与功能的相互关系
(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中末端磷酸基团容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。
(2)ATP在供能中处于核心地位，许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。
3．ATP的利用
生理过程 能量转化
物质合成 化学能→化学能
肌肉收缩 化学能→机械能
主动运输 化学能→机械能
生物发光 化学能→光能
生物体内的能源物质总结
(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。
(2)主要能源物质：糖类。
(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。
(4)主要储能物质：脂肪。
(5)直接能源物质：ATP。
(6)最终能量来源：太阳能。
1．如图为ATP的结构示意图，其中甲、乙和丙表示构成ATP的小分子物质，a、b表示某种化学键。下列叙述错误的是( )
A甲表示磷酸基团
B．乙表示脱氧核糖
C.丙表示腺嘌呤
D.a、b表示特殊的化学键
B [图示为ATP的结构，甲为磷酸基团，乙为核糖，丙为腺嘌呤，a、b为特殊的化学键，易断裂释放能量。]
2．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的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象不能说明( )
A．ATP是细胞内的直接能源物质
B．部分32P标记的ATP是重新合成的
C．ATP中远离腺苷的P容易断裂
D．该过程中ATP既有合成又有分解
A [该现象只能说明ATP与ADP的相互转化，不能说明ATP是细胞内的直接能源物质，A项符合题意。带有32P标记的ATP是加入放射性32P标记的磷酸分子后新产生的，B项不符合题意。由题意可知，细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，说明ATP末端的磷酸基团很容易水解脱离下来，也很容易结合，C项不符合题意。该过程存在ATP水解形成ADP的过程，同时存在ADP与磷酸形成ATP的过程，D项不符合题意。]
对ATP认识的误区
(1)ATP在细胞中含量很少。
(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，所以不可将ATP与能量等同。
(3)ATP的普通磷酸键和特殊化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特殊化学键中。
(4)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。
ATP和ADP的相互转化
1．ATP和ADP的相互转化过程
(1)关系式：
(2)过程
(3)原因
(4)特点：ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，使细胞内ATP的含量保持相对稳定。
2．易混淆的2个与ATP产生量有关的曲线辨析
甲 乙
(1)甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系
①A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
②AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
③BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
(2)乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞，其中ATP来自无氧呼吸，与O2无关。
ATP和ADP的相互转化不可逆
项目 ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP＋Pi＋能量ATP ATPADP＋Pi＋能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸) 特殊的化学键中的能量
能量去路 形成特殊的化学键 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
相应生理活动 主要是光合作用、细胞呼吸 肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导等
结论 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，因此两者的相互转化不是可逆的，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
怎样理解ATP是细胞内“取之不尽”的直接能源物质？
提示：(1)ATP是一种不稳定的化合物，在细胞内的含量很少。
(2)ATP和ADP在细胞内能迅速发生相互转化，ATP水解直接为生命活动提供能量，产生ADP和Pi，ADP和Pi接受细胞代谢(主要是细胞呼吸)或光合作用产生的能量迅速合成ATP。
(3)无论在安静状态还是在剧烈运动、饥饿状态，ATP和ADP的相互转化都在时刻不停地发生且处于动态平衡之中。
3．下图为ATP与ADP相互转化示意图，下列有关叙述不正确的是( )
A．ATP与ADP的相互转化是可逆反应
B．在B→C的反应中，产生的E2来源于远离腺苷的特殊化学键断裂后产生的能量
C．若图中Pi代表磷酸，则B为ATP，C为ADP
D．ATP结构简式中的A是腺苷
A [ATP与ADP的相互转化不是可逆反应，ATP转化为ADP需要ATP水解酶，ADP转化为ATP需要ATP合成酶，除了酶不同，两个反应的场所、能量的来源和去向都不同，A错误；B→C是ATP水解，产生的能量来源于远离腺苷的特殊化学键断裂后的转移势能，B正确；若图中Pi代表磷酸，则B为ATP，C为ADP，C正确；ATP结构简式中的A是腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，D正确。]
4．科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫体内的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫体内的ATP含量会下降。下列有关叙述正确的是( )
A．蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自细胞呼吸
B．类胡萝卜素的含量不仅会影响蚜虫的体色，还会影响蚜虫个体的生存机会
C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样
D．蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定
B [由题干信息可知，蚜虫合成ATP所需能量还可来自类胡萝卜素吸收的光能，A错误；由题干信息可知，类胡萝卜素可以吸收、传递光能，影响ATP的合成量，因此类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会，B正确；蚜虫做同一强度的运动时消耗ATP的量是一样的，C错误；蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多，但白天ATP消耗量也比黑暗时多，ATP含量处于动态平衡中，故蚜虫体内的ATP含量稳定，D错误。]
ATP与ADP的相互转化的三点提醒
(1)ATP合成：需要酶的催化，由动物的呼吸作用和植物的光合作用与呼吸作用提供能量。
(2)ATP水解：需要酶的催化，连接末端磷酸基团的那个特殊化学键水解释放能量，释放的能量用于各项生命活动。
(3)两者转化时，物质可逆，能量不可逆。
ATP与信号传递
研究证实ATP既是能量“货币”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，ATP水解为ADP时产生的磷酸分子与细胞膜上的P2X受体结合，ADP水解为AMP时产生的磷酸分子与P2Y受体结合，AMP可以与P1受体结合，其作用机理如图所示。
通过材料分析可知，ATP既是能量“货币”，也是一种信号分子，信号分子会与相应受体相结合，由此形成生命观念和科学思维的学科素养。
(1)由图可知，ATP在传递信号过程中，在细胞间隙中的有关酶的作用下，磷酸基团逐渐脱离下来，最后剩下的结构是什么？(生命观念)
提示：腺苷。
(2)一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，二者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，如果要研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，则图中的________________属于无关变量，应予以排除。(科学思维)
提示：典型神经递质
(3)研究发现，正常成年人安静状态下24小时有40 kgATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，人体是如何解决这一矛盾的？(科学思维)
提示：ATP与ADP相互迅速转化。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
结论语句(1)ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表特殊的化学键。(2)ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADP＋Pi＋能量。(3)细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。(4)合成ATP的途径包括光合作用和呼吸作用。(5)ATP是生命活动的直接能源物质。
1．ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如图是ATP的分子结构图，下列有关叙述错误的是( )
A．ATP分子的结构简式可表示为A—P～P～P
B．图中虚线部分的名称是腺苷
C．组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P
D．图中①处的化学键易断裂，ATP转化为ADP
D [ATP中远离腺苷的特殊化学键②易断裂，可以转化形成ADP和Pi。]
2．《晋书·车胤传》有“囊萤映雪”的典故，记载了东晋时期名臣车胤日夜苦读，将萤火虫聚集起来照明读书的故事。萤火虫尾部可发光，为发光直接供能的物质是( )
A．淀粉 B．脂肪
C．ATP D．蛋白质
C [淀粉是植物细胞的储能物质，脂肪是动植物细胞共有的储能物质，蛋白质是生命活动的主要承担者，一般不作能源物质。细胞中的直接能源物质是ATP，ATP中的化学能可以转变成光能、电能等。故萤火虫尾部可发光，为发光直接供能的物质是ATP，故选C。]
3．对“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是( )
A．①过程和②过程所需的酶都是一样的
B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解
C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中
D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能
C [①过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，②过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于呼吸作用中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故A、B项错误。生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确。ATP中活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP中活跃化学能可以转化为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。]
4．下列有关ATP的叙述，不正确的是( )
A．人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATP
B．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
C．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个特殊化学键都易断裂、易形成
D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一物质
C [人体成熟的红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，所以即使在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生少量能量合成ATP，A正确；ATP中的能量可以来源于光能(绿色植物的光合作用)、化学能(呼吸作用有机物的氧化分解)，ATP中活跃的化学能也可以转化为光能(萤火虫发光)、化学能(细胞内小分子物质合成大分子物质)，B正确；ATP是细胞内的直接能源物质，在有关酶的催化作用下远离腺苷的特殊化学键容易断裂也容易形成，C错误；ATP中的“A”指的是腺苷，腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成，而RNA中的碱基“A”指的是含氮碱基腺嘌呤，所以表示的是不同的物质，D正确。]
5．1997年，诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗·博耶和英国的约翰·沃克，以表彰他们在研究ATP如何利用能量进行自身再生方面取得的成就。回答下列问题：
(1)ATP的中文名称是_______，其中A代表________，A中含有的单糖是________，P代表________。
(2)ATP的组成元素是________，若用15N标记ATP，将会在____________(填化学结构)出现15N标记。
(3)在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于各种________反应；ADP合成ATP所需的能量来自各种________反应，所以ATP是细胞内的________。
[解析] (1)ATP的中文名称是腺苷三磷酸，其中A表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P表示磷酸基团。(2)ATP的组成元素是C、H、O、N、P，ATP中的N存在于腺苷的腺嘌呤中，所以若用15N标记ATP，将会在腺嘌呤中出现15N标记。(3)ATP水解释放大量能量，释放的能量直接用于各种吸能反应；ATP合成时需要吸收能量，由各种放能反应提供，所以ATP是细胞内的能量“货币”。
[答案] (1)腺苷三磷酸 腺苷 核糖 磷酸基团
(2)C、H、O、N、P 腺嘌呤
(3)吸能 放能 能量“货币”
12/12课时分层作业(17) 细胞的能量“货币”ATP
题组一 ATP的结构和功能
1．下列关于细胞的能量“货币”——ATP的叙述，正确的是( )
A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸
B．ATP中远离“A”的特殊的化学键易水解
C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—P
D．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定
B [ATP中的“T”代表“三个”；ATP的结构简式可表示为A—P～P～P。细胞中ATP的含量少，化学性质活跃。]
2．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
C [叶肉细胞合成的糖运输到果实、吞噬细胞吞噬病原体的过程、细胞中由氨基酸合成新的肽链均需消耗细胞代谢产生的能量，而淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖发生在消化道内，不消耗能量，C正确。]
3．研究发现有些无线粒体的寄生虫可从其宿主中“偷”ATP，下列叙述正确的是( )
A．宿主细胞中含有大量ATP
B．ATP水解不需要酶的催化作用
C．寄生虫无线粒体不能合成ATP
D．“偷”来的ATP可直接用于生命活动
D [宿主细胞中含有的ATP并不多，A错误；ATP水解需要酶的催化作用，B错误；寄生虫无线粒体，可通过无氧呼吸合成ATP，C错误；ATP作为直接能源物质，可直接用于生命活动，D正确。]
4．如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是( )
A．b键断裂后形成ADP和Pi
B．图中的3表示ATP中的字母A
C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位
D．a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动
D [a键断裂后形成ADP和Pi，A错误。ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤，B错误。由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位，C错误。ATP是生命活动所需能量的直接来源，a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动，D正确。]
5．ATP是细胞的能量“货币”，下列关于ATP的叙述，不正确的是( )
A．ATP在细胞内需要量很大，但是含量很少
B．所有生物的细胞合成ATP所需要的能量都来自呼吸作用
C．呼吸作用释放的能量中，通过热能散失的能量多于储存在ATP中的能量
D．相同质量的脂肪彻底氧化分解合成的ATP比相同质量的糖类彻底氧化分解合成的ATP多
B [ATP是细胞的直接能源物质，ATP在细胞内需要量很大，但是含量很少，A正确；绿色植物合成ATP所需要的能量还可以来自光合作用，B错误；呼吸作用释放的能量中，通过热能散失的能量多于储存在ATP中的能量，C正确；脂肪含H的比例高于糖类，相同质量的脂肪彻底氧化分解产生的能量比相同质量的糖类高，因此合成的ATP多，D正确。]
6．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。请回答下列问题：
(1)ATP的中文名称是________，细胞中的吸能反应一般与ATP的________(填“合成”或“水解”)反应相关联。
(2)细胞中ATP的主要来源是______________________；活细胞中产生ATP的共同场所是________。
(3)利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场上腊肉中的细菌含量进行检测的步骤如下：
第一步，将腊肉研磨后进行离心处理，取一定量的上清液放入分光光度计(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；
第二步，记录发光强度并计算ATP的含量；
第三步，测算细菌数量。
①荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并发出荧光。
②根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP的含量呈________(填“正相关”或“负相关”)。
③根据ATP的含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中，ATP的含量________。
[解析] (1)ATP的中文名称是腺苷三磷酸，结构简式为A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表特殊的化学键，水解时远离A的特殊的化学键先断裂，为生命活动提供能量。ATP的合成一般与放能反应相关联，ATP的水解一般与吸能反应相关联。(2)细胞中ATP的主要来源有光合作用和呼吸作用；动物细胞产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，植物叶肉细胞内合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，原核细胞中合成ATP的场所是细胞质基质，可见细胞质基质是活细胞产生ATP的共同场所。(3)②由题意可知，氧化荧光素发出荧光，而氧化荧光素的形成需要ATP提供能量，因此发光强度与ATP的含量呈正相关，进而可以根据发光强度计算出生物组织中ATP的含量。③每个细菌细胞中，ATP的含量大致相同且相对稳定，故可根据ATP的含量测算出细菌数量。
[答案] (1)腺苷三磷酸 水解 (2)呼吸作用和光合作用 细胞质基质 (3)②正相关 ③大致相同且相对稳定
题组二 ATP与ADP的相互转化
7．如图①②代表物质M、N间的相互转化过程，则( )
A．萤火虫体内的能量c可来源于光能
B．吸能反应一般和物质M的合成相联系
C．能量d用于过程①时大部分以热能形式散失
D．M、N间的相互转化是生物界共有的能量供应机制
D [萤火虫体内的能量c主要来自呼吸作用，不能来源于光能，A错误；吸能反应消耗ATP，和物质N的合成相联系，B错误；能量d可用于各项生命活动，和过程①没有关系，C错误；M、N间的相互转化是生物界共有的能量供应机制，D正确。]
8．人在激烈运动的状态下，每分钟约有1.5 kg的ATP转化成ADP。下列叙述错误的是( )
A．ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性
B．细胞内ATP与ADP的相互转化是可逆反应
C．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
D．活细胞中，ATP与ADP的相互转化时刻不停地进行
B [ATP与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，体现了生物界的统一性，A正确；在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，能量是不可逆的，因此反应不是可逆反应，B错误；放能反应一般与ATP的合成相联系，吸能反应一般与ATP的水解相联系，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，C正确；活细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，D正确。]
9．ATP是细胞的能量“货币”，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．ATP是生命活动的直接能源物质，图1中的A代表腺苷
B．图2中进行过程①时，图1中的c键断裂并释放能量
C．图2中的①②若表示某种物质，则①②能降低化学反应的活化能
D．绿色植物叶肉细胞中，图2中过程②可以发生在线粒体、叶绿体以及细胞质基质中
A [ATP是生命活动的直接能源物质，图1中的A代表腺嘌呤，A错误；图2中的过程①表示ATP水解，ATP水解时，图1中远离腺苷的特殊的化学键c断裂并释放能量，B正确；图2中的①②若表示某种物质，则①②分别表示ATP水解酶、ATP合成酶，①②两种酶能降低化学反应的活化能，C正确；图2中的过程②表示ATP的合成，其合成途径有光合作用与呼吸作用，因此在绿色植物叶肉细胞中，图2中的过程②可以发生在线粒体、叶绿体以及细胞质基质中，D正确。]
10．如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：
(1)1分子ATP中含有________个特殊的化学键。
(2)图中的a、b代表的生理过程分别是________、________。
(3)若动物和人产生的能量可以用于c，则c指________。
(4)在动物肌细胞中，进行②反应时，释放的能量来自__________________
___________________________________________________________________。
(5)①②反应进行时所需要的酶________(填“相同”或“不同”)，原因是________________________________________________________________。
(6)进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于________________，由此可见在ATP与ADP的相互转化中能量是________，物质是________。
[解析] (1)每个ATP分子中三个磷酸基团之间形成了2个特殊的化学键。(2)图中a表示动植物都能进行的产能过程即呼吸作用，绿色植物还能通过光合作用产能，所以b为光合作用。(3)ATP水解产生的能量用于各项生命活动，即c。(4)动物肌细胞中，②过程产生的能量来自ATP中远离腺苷的特殊的化学键的断裂。(5)反应①②中酶是不同的，因为它是两个不同的反应且酶具有专一性，而且其作用的场所不同。(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，但能量不可逆。
[答案] (1)2 (2)呼吸作用 光合作用 (3)生命活动 (4)远离腺苷的特殊的化学键中的化学能 (5)不同 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
11．ATP是细胞中的能量“货币”。下列叙述正确的是( )
A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量
B．ATP—ADP循环使得细胞储存了大量的ATP
C．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团
D．ATP分子中的2个特殊化学键不易断裂水解
C [ATP的形成途径是光合作用和细胞呼吸，因此ATP中的能量来自光能和细胞呼吸释放的化学能，A错误；ATP—ADP循环使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生，使其含量处于动态平衡之中，B错误；ATP水解时，远离腺苷的特殊化学键断裂，形成ADP和Pi，同时释放能量，C正确；ATP分子中含有2个特殊化学键，远离腺苷的特殊化学键很容易水解，D错误。]
12．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的分解和合成相联系，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．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产生，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
D [细胞呼吸是放能反应，A错误；氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应，B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错误；能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，D正确。]
13．钙泵是哺乳动物细胞中广泛分布的一种离子泵(载体蛋白)，也称Ca2＋ ATP酶，它能催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，驱动细胞内的Ca2＋泵出细胞。下列相关叙述不正确的是( )
A．钙泵属于ATP水解酶
B．Ca2＋通过钙泵转运出细胞的方式属于主动运输
C．ATP水解释放的磷酸基团可能会使钙泵的空间结构发生变化
D．加入蛋白质变性剂会提高钙泵运输Ca2＋的速率
D [由题干信息可知，钙泵能催化细胞膜内侧的ATP水解，释放出能量，故其属于ATP水解酶，A正确；Ca2＋通过钙泵转运出细胞需要消耗ATP释放的能量，故其运输方式属于主动运输，B正确；ATP水解释放的磷酸基团会使钙泵磷酸化，从而导致其空间结构发生变化，C正确；蛋白质变性剂会使载体蛋白变性失活，加入后会使钙泵运输Ca2＋的速率降低，D错误。]
14．钠钾泵位于动物细胞的细胞膜上，钠钾泵通过磷酸化和去磷酸化过程发生空间结构的变化，导致其与Na＋、K＋的亲和力发生变化(如下图所示)。钠钾泵还具有ATP水解酶的活性。下列有关分析错误的是( )
图1 图2
A．钠钾泵既能协助Na＋、K＋跨膜运输，又能催化ATP水解
B．钠钾泵的磷酸化导致空间结构发生改变，Na＋被排出细胞
C．钠钾泵的去磷酸化过程为K＋运入细胞提供能量
D．钠钾泵有利于维持细胞内外Na＋、K＋的浓度差
C [据图可知，ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵上，导致钠钾泵的空间结构变化，Na＋被排出细胞；胞外的K＋结合上去，其结合能导致磷酸基团释放，恢复钠钾泵的空间结构，如此循环重复。钠钾泵既能作载体，协助Na＋、K＋跨膜运输，又能起酶的功能，催化ATP水解，A项正确；依图1所示，ATP水解后产生ADP和Pi，并释放能量，Pi使钠钾泵磷酸化，同时在能量驱动下运出Na＋，运入K＋，B项正确；K＋运入细胞是逆浓度梯度进行的，需要消耗能量，钠钾泵的去磷酸化只提供了Pi，此过程不能为K＋运入细胞提供能量，C项错误；钠钾泵是逆浓度运输K＋和Na＋，从而维持细胞内外Na＋和K＋的浓度差，D项正确。]
15．经研究证实ATP是细胞的能量“货币”。请分析回答下列问题：
(1)ATP分子结构简式是________。中文名称：____________。研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP 发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是______________________________________________(写方程式，标明条件)。
(2)细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，三个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________。
(3)用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两只小玻璃管中，各加入少量的水，使之混合，可以观察到玻璃管中发出淡黄色荧光。约过15 min荧光消失，如图所示。这时再将ATP溶液加入其中一只玻璃管中，将葡萄糖溶液加入另一只玻璃管中，发现加ATP溶液的玻璃管中发出荧光，而加葡萄糖溶液的玻璃管中不发荧光。
上述对照实验说明：
①萤火虫发光是将________能转变成________能的过程。
②这一过程所需的能量由________提供。
③________不是生命活动的直接能源。
④萤火虫尾部发光的意义在于____________________________________。
[解析] (1)ATP的中文名称是腺苷三磷酸，其结构简式为A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，—代表普通磷酸键，～代表特殊的化学键。ATP在生物体内含量很少，但在细胞内ATP与ADP相互转化十分迅速。(2)ATP由一个腺苷和三个磷酸基团组成，ATP在有关酶的作用下，脱去三个磷酸基团后只剩下A，即腺苷。
[答案] (1)A—P～P～P 腺苷三磷酸 ATPADP＋Pi＋能量 (2)腺苷 (3)①化学 光 ②ATP ③葡萄糖 ④求偶炫耀，便于交尾
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