第2节 细胞的能量“通货”——ATP
?达标练习
1．有关ATP的说法不正确的是( )
A．ATP的结构可以简写成A－P～P～P
B．高能磷酸键水解时能释放出大量的能量
C．在细胞中含量很少，但是ATP与ADP相互转化十分迅速
D．植物体内形成ATP所需的能量只能来自于光合作用
答案：D
2．ATP是细胞的能量“通货”，下列有关ATP的叙述正确的是( )
A．三磷酸腺苷是生命活动的直接能源物质，其结构简式为ATP
B．蓝藻内产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体以及叶绿体
C．植物细胞产生的ATP，均可用于一切生命活动
D．ATP水解失去2个磷酸基团后，剩余部分是RNA的组成单位之一
答案：D
3．直接供给人体肌肉收缩所需能量的物质是( )
A．葡萄糖 B．脂肪
C．蛋白质 D．三磷酸腺苷
答案：D
4．生物体内生命活动所需直接能源物质和主要能源物质依次是( )
A．葡萄糖、ATP B．糖原、脂肪
C．ATP、糖类 D．糖类、脂肪
答案：C
5．关于ATP ADP＋Pi＋能量的反应式叙述中，不正确的是( )
A．上述过程存在能量的释放和贮存
B．生物体内ADP转变成ATP所需的能量均来自呼吸作用
C．这一反应无休止地在活细胞中进行
D．这一过程保证了生命活动的顺利进行
答案：B
6．当其他条件均可满足时，20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数和所有ATP分子中所含的高能磷酸键个数是( )
A．20个和30个 B．20个和40个
C．40个和40个 D．40个和60个
解析：每个ATP分子含有1个腺苷，3个磷酸基团，2个高能磷酸键。所以20个腺苷和60个磷酸共可以组成20个ATP，共含40个高能磷酸键。
答案：B
?提升练习
7．(易错题)(多选)下列关于ATP的叙述，正确的是( )
A．细胞质和细胞核中都有ATP分布
B．ATP水解释放的能量也可直接用于重新合成ATP
C．ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸
D．正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
解析：ATP是细胞生命活动的直接能源物质，细胞质基质和线粒体中可以合成ATP，细胞核可以消耗ATP；ATP水解释放的能量可以用于各项生命活动，但不能用于直接合成新的ATP；ATP可以水解为一磷酸腺苷(腺嘌呤核糖核苷酸)和两个磷酸。
答案：ACD
8．(多选)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，该现象可以说明( )
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
解析：部分ATP末端P已带上放射性标记，说明有ATP的形成；ATP含量变化不大，是因为ATP被利用的同时有ATP的形成。ATP被利用是远离A的磷酸基团脱离。
答案：ABD
9．如下图表示ATP水解产生ADP的过程，请回答下面的问题：
(1)图中A表示________，由一分子腺嘌呤和一分子核糖组成；P代表________。如果ATP脱去两个磷酸基团后可作为________基本结构单位中的一种。
答案：腺苷 磷酸基团 RNA
(2)图中①为________，其中蕴藏着________。
答案：高能磷酸键 大量的化学能
(3)图中②为________________________的过程，其作用是________________________________________________________________________。
答案：高能磷酸键水解释放能量 为细胞各项生命活动提供能量
(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________同一种酶，后者在高等植物细胞中主要分布在_____________________中。
答案：水 不是 叶绿体的类囊体、细胞质基质和线粒体
课件32张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“通货”——ATP1.简述ATP的化学组成、结构简式和特点。(重点)
2.分析ATP与ADP之间的相互转化。(重、难点)
3.解释ATP在能量代谢中的作用。
自主
学习一、ATP的结构与特点
1．ATP的结构
(1)ATP的中文名称：____________。
(2)根据ATP分子结构简式，写出其中字母所代表的含义。
A：______，T：______，P：________，～：____________。
三磷酸腺苷腺苷三个 磷酸基团高能磷酸键2．结构特点
(1)ATP是细胞内的一种__________化合物，含有________高能磷酸键。
(2)ATP化学性质不稳定：在有关酶的作用下，________________________易水解，释放出大量能量。
3．ATP的功能
直接给细胞的生命活动提供________。
高能磷酸两个 远离腺苷的高能磷酸键能量二、ATP和ADP之间的相互转化
(1)相互转化的反应式：________________________________________________________________________。
(2)相互转化特点：
①ATP和ADP相互转化时刻不停地发生，且处于__________之中。
②ATP和ADP相互转化的__________机制，是生物界的共性。
(3)合成ATP的能量来源：
①动物、人、真菌和大多数细菌：________。
②绿色植物：__________、________。
动态平衡能量供应呼吸作用呼吸作用光合作用 (4)ATP释放的能量来源：ATP中远离腺苷的____________。
三、ATP的利用
1．实例
高能磷酸键主动运输 收缩 发光 思考吸能反应2．ATP是细胞内流通的能量“通货”
(1)吸能反应一般与__________相联系。
(2)放能反应一般与__________相联系。
(3)能量通过ATP在________和________反应之间循环流通。
ATP的水解ATP的合成 吸能 放能要点
探究一、ATP的化学组成和特点
1．ATP的结构及功能
(1)ATP的分子组成及特点。
(2)ATP的结构特点。
①组成特点：一分子ATP含一个腺苷和三个磷酸基团。
②高能磷酸键：一分子ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易水解和重新形成。
1．ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。
2．DNA和RNA的组成中的A表示腺嘌呤这种碱基，而在ATP中A代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。
3．ATP的生理功能。
细胞代谢所需的能量是由细胞内的ATP直接提供的。ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。
特别
提醒4．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中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，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，其他能源物质只有转化为ATP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。
2．在动植物细胞中形成ATP的途径不完全相同
植物叶肉细胞中含有叶绿体和线粒体，可以通过光合作用和呼吸作用形成ATP，而动物细胞中只含有线粒体，只能通过呼吸作用形成ATP。
3．细胞内的几种能源物质
很多物质都可以为细胞的生活提供能量，细胞内储存能量的物质有糖类、脂肪、蛋白质等。细胞内消耗能源物质的顺序是：糖类、脂肪、蛋白质。一般情况下生物体内细胞利用的能源物质是糖类，而且糖类中的能量需要分解释放传递给ATP，转变成活跃的化学能，才能供给各种生命活动利用，从而解决能量的“稳定储存”和“灵活利用”的矛盾。因此，细胞内主要的能源物质是糖类，良好的储能物质是脂肪，直接的能源物质是ATP。ATP是细胞内的能量“通货”。
ATP产生量与O2供给量之间的关系曲线，如下图。
特别
提醒 (1)在无氧条件下，可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
(2)随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，ATP 产生量随之增加，但当O2供应量达到一定值后，ATP产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。
二、ATP与ADP的相互转化
(1)相互转化图示：
(2)分析：
①光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。
②主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。
③ATP在生物体内含量很低，但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。
(3)ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程：
1．在细胞中，1 mol葡萄糖彻底氧化后，所释放出的能量为2 870 kJ，高能磷酸键水解时释放的能量为30.54 kJ/mol。故1分子葡萄糖所含的能量约是1分子ATP所含能量的94倍(指ATP转化为ADP时释放的能量)。
2．糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。因此，ATP是细胞的能量“通货”。
3．不要因为ATP是细胞中的直接能源物质就误认为细胞中的ATP含量很高，细胞内ATP的含量并不高，ATP可以与ADP迅速地相互转化，满足机体的能量需要。
特别
提醒题型1 ATP和ADP可以相互转化
例1 下列关于 能量的反应式的叙述，正确的是( )
A．物质可逆，能量不可逆
B．能量可逆，物质不可逆
C．两者均可逆
D．生物体内ADP转化成ATP的能量都来自呼吸作用
名师点睛：在分析ATP与ADP相互转化时，要注意与之相关的概念的辨析：能量的释放、转移和利用，物质可逆、能量不可逆，合成所需要的能量和ATP水解释放的能量性质是不同的。
解析：ADP和Pi是合成ATP的原料，也是ATP分解的产物，故从转换式中的物质来看是可逆的。而从能量方面来分析，ATP合成所需要的能量主要来自生物体呼吸作用所释放出来的一部分能量，绿色植物还可来自叶绿体色素吸收的太阳能；而ATP分解，由高能磷酸键断裂释放出的能量用于各项生命活动。可见物质可逆，能量不可逆。
答案：A变式
训练1．ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合 ③第三个磷酸基团(远离腺苷的那个)很容易从ATP上脱离，使ATP转化为ADP，同时释放能量 ④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键远离腺苷的那个，使ADP转变成ATP
A．①③ B．②④ C．③④ D．①④
答案：C
题型2 ATP的利用 例2下列生命现象中不伴有ATP消耗的是( )
A．神经冲动的传导
B．含羞草受到刺激小叶合拢
C．葡萄糖在小肠中被吸收
D．根尖生长点细胞有丝分裂
名师点睛：ATP主要为细胞的主动运输(如Ca2＋、Mg2＋通过主动运输进入番茄细胞时要消耗能量)，生物发电(如电鳐)、发光，肌肉收缩，大脑思考等提供能量。 解析：含羞草受到刺激小叶合拢是由分布在叶片中的水分布改变而引起的，而水的运输方式是自由扩散，不需要ATP。神经冲动的传导是电能，葡萄糖在小肠中被吸收是渗透能，根尖生长点细胞有丝分裂是化学能，都由ATP转化而来。
答案：B变式
训练2．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个小玻璃瓶中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃瓶中发出淡黄色荧光，经过15 min荧光消失。这时，再将ATP溶液加入其中一个玻璃瓶中，将葡萄糖溶液加入另一个玻璃瓶中，可观察到加ATP溶液的玻璃瓶中有荧光出现，而加葡萄糖溶液的玻璃瓶中没有荧光出现(如下图)。
(1)干燥后研成粉末状的物质含有__________________________________________________。
(2)两个玻璃瓶最后的实验现象说明__________________________________________________。
(3)写出萤火虫发光过程中能量的转化形式_________________________________________________。
ATP萤火虫的荧光是由ATP释放的能量转化而成的ATP中的化学能转化成光能本课总结
一、知识归纳二、要点回顾
1．ATP的结构与其功能相适应。
2．ATP中能量的利用与转化。
