(共54张PPT)
第一节 生命活动需要酶和能源物质
第2课时 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
第三章 细胞中能量的转换和利用
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
糖类
脂肪
蛋白质
氧化分解
ATP
腺苷三磷酸
A—P～P～P
腺嘌呤核苷
三
磷酸基团
磷酐键
磷酐键
ADP
Pi
基团转移
磷酰基
很低
ADP＋Pi
ATP
光合作用、细胞呼吸
ATP
ADP＋Pi
磷酰基
直接能源
发育
生殖
能量货币
糖类
ATP
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
我仰
h
团结守纪勤学春
简式：A-PP~P
ATP的
结构
ATP的作用：直接能源物质
磷酐键
反应式：ATP
摩头ADP+
酶Ⅱ
ATP
细胞呼吸、光合作用等
P(磷酸基团)+能量
ATP与ADP的相互转化
ATP形成的能量来源第2课时 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
解释为什么ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。 1.生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。2.科学思维——分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
一、ATP的分子结构及特点
1．能源物质
糖类、脂肪和蛋白质都富含能量。这些物质氧化分解释放的能量中有一部分用于产生ATP。
2．ATP的名称与简式
(1)中文名称：腺苷三磷酸。
(2)结构简式：A—P～P～P。
(3)符号含义
3．ATP的特点
(1)由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得磷酐键容易断裂。ATP分子末端的磷酐键断裂后，ATP转化为ADP(腺苷二磷酸)和游离的Pi(HPO)。
(2)ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的基团是一个磷酰基( PO)，而不是磷酸基( OPO)。
(3)ATP在细胞内含量很低，但转化十分迅速。
二、ATP和ADP的相互转化和作用
1．ATP和ADP的相互转化
(1)ATP的合成反应
①反应式：ADP＋Pi＋能量1ATP。
②图中“能量1”为光合作用、细胞呼吸产生的能量。
(2)ATP的水解反应
①反应式：ATPADP＋Pi＋能量2。
②图中“能量2”为通过磷酰基转移提供的能量。
2．ATP的功能
(1)ATP是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质。如生长、发育、运动和生殖。
(2)ATP是驱动细胞中各种生命活动的通用能量货币。糖类等有机物氧化分解释放的能量不能直接用于生命活动，需要转化为ATP中的能量才能满足生命活动的需求。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．ATP是腺苷三磷酸，分子结构中含有三个磷酐键。 ( )
2．ATP中的“A”与核酸中的碱基“A”是同一种物质。 ( )
3．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速。
( )
4．ATP水解时，两个磷酐键都断裂，生成ADP和Pi。 ( )
5．细胞内ATP和ADP的相互转化，可以为细胞提供所需的ATP。 ( )
6．在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都与ATP密切相关。 ( )
提示：1．× ATP分子中含有两个磷酐键。
2．× ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，DNA和RNA中的碱基“A”是腺嘌呤。
3．√
4．× ATP分子末端的磷酐键断裂后形成ADP和Pi。
5．√ 6．√
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”表示两个磷酐键，“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中末端磷酐键易断裂和形成，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．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)重要储能物质：脂肪。
(5)直接能源物质：ATP。
(6)最终能量来源：太阳能。
1．(2022·江苏宿迁期末)下列关于ATP的描述，正确的是( )
A．ATP分子的组成元素是C、H、O、P
B．①代表磷酐键，可用“～”表示
C．②代表ATP中的“A”，表示腺嘌呤
D．ATP水解转移的基团是 OPO
B [由ATP分子的结构式可知，其组成元素是C、H、O、N、P，A错误；①代表磷酐键，可用“～”表示，B正确；②代表ATP中的“A”，表示腺嘌呤核苷(简称腺苷)，C错误；ATP水解转移的基团是 PO(磷酰基)，而不是 OPO(磷酸基)，D错误。]
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正确；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错误；由题意可知，细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内部分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错误；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错误。]
对ATP认识的误区
(1)ATP的普通磷酸键和磷酐键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于磷酐键中。
(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，因此不可将ATP与能量等同。
ATP与ADP的相互转化及利用
1．ATP和ADP的相互转化过程
(1)关系式：ATPADP＋Pi＋能量
(2)过程
(3)意义：ATP水解释放的能量供细胞生命活动利用。
2．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合酶 ATP酶
能量来源 光合作用、细胞呼吸等生物化学反应中产生的能量 末端磷酐键断裂，通过基团(－PO)转移提供能量
能量去路 形成末端的磷酐键 用于生长、发育、运动和生殖等许多生命活动
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是不可逆的，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：ATP是一种不稳定的化合物，在细胞内的含量很少。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。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．如图为ADP与ATP的相互转化关系图，相关说法错误的是( )
A．ATP与ADP的相互转化是物质可逆、能量不可逆的过程
B．ATP中含两个磷酐键，ADP中不含磷酐键
C．反应①和反应②分别需ATP合酶、ATP酶催化
D．反应①所需能量主要来自光合作用吸收的光能及细胞呼吸释放的化学能
B [ATP与ADP的相互转化中物质是可逆的，因能量来源不同，能量是不可逆的，A正确；ATP末端的磷酐键断裂形成ADP，ATP中含两个磷酐键，ADP中含有一个磷酐键，B错误；反应①和反应②所需的酶不同，分别需ATP合酶、ATP酶催化，C正确；反应①(ATP合成)所需能量主要来自光合作用吸收的光能及细胞呼吸释放的化学能，D正确。]
4．(2022·江苏盐城响水中学月考改编)下列有关ATP与ADP相互转化的叙述，错误的是( )
A．小麦叶肉细胞中ATP酶的合成伴随着ATP的水解
B．水稻根细胞吸收无机盐离子过程中，伴随着ADP的生成
C．光照条件下，蓝藻细胞中ATP来自光合作用
D．ATP与ADP相互转化的能量供应机制能及时且持续地为生命活动提供能量
C [小麦叶肉细胞中ATP酶的合成消耗能量，伴随着ATP的水解，A正确；水稻根细胞吸收无机盐离子过程是主动运输，消耗能量，伴随着ADP的生成，B正确；蓝藻能进行光反应和细胞呼吸，光照条件下通过这两个过程合成ATP，C错误；ATP与ADP的相互转化既能为细胞提供所需的ATP，又能使ATP维持相对恒定的水平，从而可及时且持续地为生命活动提供能量，D正确。]
智能生物药物成为治疗癌症等难以攻克疾病的首选，其中ATP控制的药物递送系统通常用靶向ATP的适体作为“生物闸门”来实现药物的按需快速释放，近些年，一系列的材料已经证明在细胞内高含量ATP条件下可以释放治疗药物。
通过材料分析知：一些材料已经证明在细胞内高含量ATP条件下，由ATP控制的药物传递系统可通过靶向ATP的适体快速释放治疗药物，由此形成社会责任和科学思维的学科素养。
(1)文中“一系列的材料”可以是蛋白质纳米管，可用来包裹、保护药物，根据ATP、蛋白质的结构和功能推测ATP在药物释放中所起的作用。(社会责任)
提示：ATP水解释放的能量可使蛋白质纳米管结构发生改变，从而释放药物。
(2)ATP控制的药物递送系统是否实现了药物的定向运输？(科学思维)
提示：没有。只是实现了药物的按需释放。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”表示磷酐键。2.ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADP＋Pi＋能量。3.细胞内ATP和ADP的相互转化，一方面为细胞提供所需的ATP，另一方面使ATP仍然维持相对恒定的水平。4.合成ATP的途径包括光合作用和细胞呼吸。5.ATP是生命活动的直接能源物质。6.在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都和ATP密切相关。
1．下列关于ATP分子的叙述，错误的是( )
A．ATP中含有一个核糖和一个含氮碱基
B．ATP脱去所有磷酐键后就是ADP
C．ATP中的两个磷酐键储存有大量能量
D．ATP断裂了所有磷酐键后可作为合成核糖核酸的基本原料
B [ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤，当ATP脱去所有磷酐键后就是AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料，A、C、D正确，B错误。]
2．如图是ATP和ADP相互转化的过程，下列叙述错误的是( )
A．图中甲代表ADP，丙代表ATP，乙代表能量
B．真、原核细胞中均可以发生ATP和ADP的相互转化过程
C．ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同
D．ATP中的能量可以转化为光能和化学能
C [分析题图可知，甲代表ADP，丙代表ATP，乙代表能量，A正确；ATP是真、原核细胞生命活动的直接能源物质，真、原核细胞中均可发生ATP与ADP的相互转化过程，B正确；ATP中的“A”代表腺苷，RNA中的碱基A代表腺嘌呤，C错误；ATP中的能量可以在不同生理活动中转化为不同的能量形式，如在萤火虫发光部位可以转化为光能，在有机物的合成中可以转化为稳定的化学能等，D正确。]
3．当其他条件均可满足时，20个腺苷和60个磷酸基团最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的磷酐键个数分别是( )
A．20个和30个 B．20个和40个
C．40个和40个 D．40个和60个
B [一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个磷酐键。20个腺苷，对应60个磷酸基团，即只能形成20个ATP分子，共含有40个磷酐键。]
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，其中两个磷酐键都易断裂、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(细胞呼吸有机物的氧化分解)，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磷酐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，所以表示的不是同一物质，D正确。]
5．1997年诺贝尔化学奖的一半授予了保罗·博耶和约翰·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的元素组成是____________，若用15N标记ATP，将会在________(填化学结构)中出现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合成为ATP所需的能量来自________、________等生物化学反应中产生的能量，所以ATP是细胞内的________。
[解析] (1)ATP的名称是腺苷三磷酸，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需能反应；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)需能 光合作用 细胞呼吸 能量货
10课时分层作业(13) ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
题组一 ATP的结构和功能
1．(多选)如图表示ATP的结构，下列相关说法错误的是( )
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
ABC [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。]
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符合题意。]
3．下列各项与ATP有关的叙述中，正确的是( )
A．ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中
B．甘油进入小肠绒毛上皮细胞会使胞内ADP的含量增加
C．ATP在细胞内含量很少，但转化速率很快
D．颤蓝细菌细胞内ATP产生的主要场所是线粒体
C [ATP的能量主要储存在磷酐键中，A错误；甘油进入小肠绒毛上皮细胞属于简单扩散，不消耗ATP，故不会使胞内ADP的含量增加，B错误；ATP在细胞内含量很少，但转化速率很快，消耗后可迅速产生，C正确；颤蓝细菌细胞为原核细胞，无线粒体，D错误。]
4．ATP分子在细胞内能够释放能量和储存能量，从结构上看，其原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合 ③远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP ④ADP可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成末端的磷酐键，使ADP转变成ATP
A．①③ B．③④
C．②④ D．①④
B [从ATP的结构简式A—P～P～P可知，分子中含有两个磷酐键。腺苷不能吸收能量和释放能量，①错误；第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合，②错误；在酶的作用下，远离腺苷A的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP，③正确；ADP可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成末端的磷酐键，使ADP转变成ATP，④正确。故选B。]
5．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____________，细胞中的需能反应一般与ATP的________(填“合成”或“水解”)反应相关联。
(2)ATP是通过________为生命活动提供能量的，而且转移的基团是一个________，而不是________。
(3)细胞中ATP的主要来源是______________________；活细胞中产生ATP的共同场所是____________。
(4)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，～代表磷酐键，水解时远离A的磷酐键断裂，为生命活动提供能量。ATP的合成一般与放能反应相关联，ATP的水解一般与需能反应相关联。(2)ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的是一个磷酰基(－PO)，而不是磷酸基(－OPO)。(3)细胞中ATP的主要来源有光合作用和细胞呼吸；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。(4)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)基团转移 磷酰基(－PO) 磷酸基(－OPO)
(3)光合作用和细胞呼吸 细胞质基质
(4)②正相关 ③大致相同且相对稳定(相对稳定)
题组二 ATP与ADP的相互转化
6．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。]
7．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。]
8．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细胞呼吸
C．细胞呼吸释放的能量中，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选项正确；绿色植物合成ATP所需要的能量还可以来自光合作用，B选项错误；细胞呼吸释放的能量中，通过热能散失的能量多于储存在ATP中的能量，C选项正确；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选项正确。]
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酶、ATP合酶，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细胞呼吸，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细胞呼吸，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)各项生命活动 (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．在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是( )
A．①和② B．①和③ C．③和④ D．⑤和⑥
D [根据题意知，“○”中所对应的含义分别为：①腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷。①和④、⑤和⑥“○”中对应的含义最接近，故选D。]
12．下列有关反应式“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，错误的是( )
A．肺泡内的气体交换时，不伴随①过程的进行
B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的
C．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行
D．细胞中所有ATP均来自细胞呼吸
D [肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过简单扩散实现的，而简单扩散不消耗能量；在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，但能量来源不同，是不可逆的；生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应①和需能反应②之间流通，保证了生命活动的顺利进行；对于动物细胞，细胞中的ATP均来自细胞呼吸，但对于绿色植物细胞，ATP的形成除来自细胞呼吸外，还来自光合作用。]
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，钙泵能催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，故其属于ATP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．图1为ATP的分子结构图，图2为ATP与ADP相互转化过程图。下列有关叙述正确的是( )
A．图1中的A为腺嘌呤，B为腺苷
B．图1中的化学键①在图2中很容易形成或断裂
C．图2中过程Ⅱ所需的能量都来自细胞内有机物的氧化分解
D．图2中催化过程Ⅰ和过程Ⅱ的酶肯定不是同一种酶
D [图1中的A为腺苷，B为腺嘌呤核糖核苷酸，A错误；图1中的磷酐键②在图2中很容易形成或断裂，B错误；图2中过程Ⅱ所需的能量可以来自细胞内有机物的氧化分解，也可以来自光能，C错误；ATP和ADP转化过程中酶不同：酶Ⅰ是ATP酶，酶Ⅱ是ATP合酶，D正确。]
15．为探究ATP的生理作用，科学工作者做了如下实验：
步骤一：剪下长约1 cm、宽约0.5 cm的一小条新鲜的蛙腓肠肌，放在盛有质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液(浓度与蛙细胞外液的浓度相当)的培养皿中。
步骤二：在载玻片的中央滴2滴质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液，用玻璃分针挑取该腓肠肌，放在载玻片上的NaCl溶液中，并且使肌肉呈直线状。
步骤三：将载玻片放在坐标纸上，测量并记录肌肉的长度。用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉疲劳不能收缩为止。
步骤四：向刚丧失收缩功能的肌肉上滴1滴某种溶液，用铜锌叉刺激肌肉2～3次，测量并记录其长度。测量结果为肌肉长度不变。
步骤五：用吸水纸吸去肌肉上的溶液，再向肌肉上滴1滴另一种溶液，用铜锌叉刺激肌肉2～3次，测量并记录其长度。测量结果为肌肉长度变短。
请分析回答下列问题：
(1)步骤二中，滴加NaCl溶液的目的是_________________________。
(2)步骤三中，用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉不能收缩为止，是为了______________________________________________________________。
(3)步骤四、步骤五中所滴加的溶液，分别是ATP溶液和葡萄糖溶液中的哪一种？____________________________________________________________。
如果将步骤四和步骤五中使用的溶液对调，则会影响实验结果，因为______________________________________________________________。
(4)实验结论是_______________________________________________。
[解析] (1)滴加质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液的目的是使肌肉保持正常的生理状态。(2)用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉不能收缩为止，是为了耗尽肌肉细胞内的ATP，避免影响后面的实验，保证单一变量。(3)步骤四用葡萄糖溶液，步骤五用ATP溶液。若先使用ATP溶液，则不能确定ATP是否消耗完毕。(4)实验说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源，而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源。
[答案] (1)使肌肉保持正常的生理状态
(2)耗尽肌肉细胞内的ATP
(3)步骤四用葡萄糖溶液，步骤五用ATP溶液 ATP未消耗完毕，不能确定哪种物质使疲劳肌肉恢复收缩能力(或不能确定哪种物质是肌肉收缩所需能量的直接来源)
(4)ATP能使疲劳肌肉恢复收缩能力(而葡萄糖不能使疲劳肌肉恢复收缩能力)或ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源(而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源)
8课时分层作业(13) ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
题组一 ATP的结构和功能
1．(多选)如图表示ATP的结构，下列相关说法错误的是( )
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
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
3．下列各项与ATP有关的叙述中，正确的是( )
A．ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中
B．甘油进入小肠绒毛上皮细胞会使胞内ADP的含量增加
C．ATP在细胞内含量很少，但转化速率很快
D．颤蓝细菌细胞内ATP产生的主要场所是线粒体
4．ATP分子在细胞内能够释放能量和储存能量，从结构上看，其原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合 ③远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP ④ADP可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成末端的磷酐键，使ADP转变成ATP
A．①③ B．③④
C．②④ D．①④
5．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____________，细胞中的需能反应一般与ATP的________(填“合成”或“水解”)反应相关联。
(2)ATP是通过________为生命活动提供能量的，而且转移的基团是一个________，而不是________。
(3)细胞中ATP的主要来源是______________________；活细胞中产生ATP的共同场所是____________。
(4)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__________________________________。
题组二 ATP与ADP的相互转化
6．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
7．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
8．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细胞呼吸
C．细胞呼吸释放的能量中，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比糖类彻底氧化分解合成的ATP多
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
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________。
11．在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是( )
A．①和② B．①和③ C．③和④ D．⑤和⑥
12．下列有关反应式“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，错误的是( )
A．肺泡内的气体交换时，不伴随①过程的进行
B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的
C．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行
D．细胞中所有ATP均来自细胞呼吸
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
14．图1为ATP的分子结构图，图2为ATP与ADP相互转化过程图。下列有关叙述正确的是( )
A．图1中的A为腺嘌呤，B为腺苷
B．图1中的化学键①在图2中很容易形成或断裂
C．图2中过程Ⅱ所需的能量都来自细胞内有机物的氧化分解
D．图2中催化过程Ⅰ和过程Ⅱ的酶肯定不是同一种酶
15．为探究ATP的生理作用，科学工作者做了如下实验：
步骤一：剪下长约1 cm、宽约0.5 cm的一小条新鲜的蛙腓肠肌，放在盛有质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液(浓度与蛙细胞外液的浓度相当)的培养皿中。
步骤二：在载玻片的中央滴2滴质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液，用玻璃分针挑取该腓肠肌，放在载玻片上的NaCl溶液中，并且使肌肉呈直线状。
步骤三：将载玻片放在坐标纸上，测量并记录肌肉的长度。用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉疲劳不能收缩为止。
步骤四：向刚丧失收缩功能的肌肉上滴1滴某种溶液，用铜锌叉刺激肌肉2～3次，测量并记录其长度。测量结果为肌肉长度不变。
步骤五：用吸水纸吸去肌肉上的溶液，再向肌肉上滴1滴另一种溶液，用铜锌叉刺激肌肉2～3次，测量并记录其长度。测量结果为肌肉长度变短。
请分析回答下列问题：
(1)步骤二中，滴加NaCl溶液的目的是_________________________。
(2)步骤三中，用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉不能收缩为止，是为了______________________________________________________________。
(3)步骤四、步骤五中所滴加的溶液，分别是ATP溶液和葡萄糖溶液中的哪一种？____________________________________________________________。
如果将步骤四和步骤五中使用的溶液对调，则会影响实验结果，因为______________________________________________________________。
(4)实验结论是_______________________________________________。
8
