第2节 细胞的能量“货币”ATP
【学习目标】
1．依据ATP的分子简式，说出ATP的化学组成和特点； 2.根据ATP与ADP的相互转化，解释ATP在细胞生命活动中的作用。
聚焦·学案一 ATP是一种高能磷酸化合物
[学案设计]
(一)从三个角度深化理解ATP
1．ATP的结构
(1)中文名称： 。
(2)结构简式： 。
(3)图解ATP的分子组成
2．ATP的特点
(1)高能量： ATP水解释放的能量高达30.54 kJ/mol，所以ATP是一种 。
(2)能量易释放
3．ATP的功能
ATP能够直接为细胞生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的 。
微点拨：ATP≠ 能量，ATP是直接能源物质，但不是唯一的，生物体内还存在CTP、GTP、UTP等直接能源物质。
(二)归纳辨析不同化合物中“A”的含义
化合物 结构简式 “A”的含义 共同点
ATP 腺苷(由腺嘌呤和核糖组成) 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸
RNA 腺嘌呤核糖核苷酸
核苷酸 腺嘌呤
[迁移训练]
1．概念理解判断
(1)ATP是细胞内主要的能源物质。( )
(2)ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成。( )
(3)ATP分子含2个特殊的化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能。( )
2．下列关于ATP分子的叙述，正确的是( )
A．A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团
B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
C．1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量，这些能量来自两个特殊化学键的断裂
D．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
3．下图表示与ATP相关的部分结构示意图，下列分析正确的是( )
A．a表示ADP，与ATP相比少了一个磷酸
B．b表示腺苷，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的基本单位之一
D．d表示ATP，是生物体的直接能源物质
聚焦·学案二 ATP与ADP之间的相互转化和ATP的利用
[学案设计]
(一)从不同角度理解ATP与ADP之间相互转化
1．相互转化过程图解
(1)图中字母A、B代表的物质分别是 、 。
(2)能量1的来源
①绿色植物： 。
②动物、人、真菌和大多数细菌： 。
2．ATP与ADP间的相互转化过程不可逆
微点拨：ATP和ADP相互转化的过程应理解为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。
3．ATP与ADP转化的特点
(1)对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处在 之中的。
(2)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，这体现了 。
(二)实例分析ATP的利用
|探|究|学|习|
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP。下图是ATP为主动运输供能示意图。
(1)为满足生命活动的需要，细胞 (填“需要”或“不需要”)储存大量ATP，细胞的供能机制是 。
(2)由甲→乙过程中，ATP转化为ADP，磷酸基团的去向及其作用是什么？
(3)从Ca2＋的转运过程看，Ca2＋的载体蛋白有什么作用？
(4)下列过程需要ATP水解提供能量的是 (填编号)。
①主动运输 ②生物发光、发电
③肌肉收缩 ④淀粉合成 ⑤大脑思考
⑥根细胞吸收水分
|认|知|生|成|
1．ATP的利用实例及供能机理
实例 肌肉收缩；大脑思考；电鳐发电；物质合成；物质的
供能机理 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子 ，导致其 发生变化， 也被改变，因而可以参与特定的化学反应
2．实例——ATP为主动运输供能的机理
3．ATP是细胞内流通的能量“货币”
吸能反应一般与ATP水解相联系，放能反应一般与ATP合成相联系，能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通。示意图如下
微点拨：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直接能源物质：ATP。
⑤最终能量来源：太阳能。
[迁移训练]
1．概念理解判断
(1)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解。( )
(2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( )
(3)载体蛋白磷酸化会使其空间结构发生变化。( )
(4)细胞中所有需要能量的生命活动都由ATP直接供应。( )
2．(教材P87“图5-4”发掘训练)下图为ATP与ADP相互转化的示意图。在ADP转化为ATP的过程中需要能量，对于高等动物来说，该过程所需能量来自( )
A．光合作用 B．呼吸作用
C．自由扩散 D．主动运输
3．(教材P87“图5-5”发掘训练)下图是ATP和ADP相互转化的示意图，①②表示酶。有关叙述错误的是( )
A．细胞中ATP的含量不多，但可以不断生成
B．①②表示的酶不是同一种酶
C．ATP和ADP相互转化是可逆反应
D．图中所示的“能量”可用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动
4．以下是萤火虫体内细胞能量代谢中ATP与ADP相互转化的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．①过程的能量来源是光能和呼吸作用释放的能量
B．②过程所释放的Pi和能量可以用于过程①
C．细胞中的许多吸能反应与②过程相联系
D．正在发光的萤火虫②过程反应速率明显大于①过程
5．一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子，载体分子对一定的离子有专一的结合部位，载体的活化需要ATP，其转运离子的情况如下图。
下列相关叙述错误的是( )
A．生物膜的功能与膜上载体蛋白、酶等蛋白质的种类和数量有关
B．载体蛋白通过改变构象，只转运与自身结合部位相适应的分子或离子
C．磷酸激酶和磷酸酯酶分别催化ATP水解和合成
D．未活化的载体蛋白在磷酸激酶和ATP的作用下可再度磷酸化而活化
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊化学键容易水解的原因。
2．ATP是驱动细胞生命活动的 。ATP与ADP的相互转化体现了生物界的统一性的理由是
。
三、综合检测反馈
1．下列关于ATP的叙述，正确的是( )
A．ATP中相邻的磷酸基团之间相互吸引，具有较高的转移势能
B．人体细胞中合成ATP所需要的能量只能来自呼吸作用
C．身体饥饿时说明体内ATP大量减少，需要补充能量
D．许多吸能反应伴随ATP合成，放能反应伴随ATP水解
2.放线菌是一种原核生物，其可产生寡霉素。寡霉素可专一性改变线粒体内膜上ATP合酶(一种催化ATP合成的酶)的结构，使该酶失去活性。据此推测，下列相关叙述正确的是( )
A．ATP能作为细胞生命活动的直接能源物质，是因为细胞中含有大量ATP
B．人剧烈运动时，体内ATP的合成速率大于安静状态时ATP的合成速率
C．寡霉素可抑制放线菌细胞内需要能量的代谢过程
D．ATP是构成RNA的基本单位之一
3．研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记的磷酸放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是( )
A．上述32P标记的ATP水解产生的ADP没有放射性
B．肝细胞内能够迅速产生并积累较多的ATP
C．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成了ATP
D．细胞中放能反应增强时，游离的32P标记的磷酸会短时间增加
4．图1表示ATP的分子结构，图2表示ATP ADP循环，下列有关叙述正确的是( )
A．ATP是高能磷酸化合物，图1中的②③④是特殊的化学键
B．图1中的①、图2中的a、c分别代表腺嘌呤、腺苷、脱氧核糖
C．图2中的过程b是放能反应，过程d吸收的能量可来源于光能和化学能
D．图2中的过程b、d循环速度很快，使细胞内含有大量ATP以满足生命活动所需
5．腺苷三磷酸简称ATP，是一种高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质，结合以下材料回答问题：
材料一：在含有放射性同位素的培养基中，培养洋葱不同部位的细胞，短时间内就检测到细胞中的ATP有放射性。
材料二：磷酸肌酸(C～P)是人体肌肉细胞中的一种高能磷酸化合物。经测定，在100米赛跑中，开始阶段肌肉细胞内C～P含量迅速下降，肌酸(C)含量迅速上升，而肌肉细胞内ATP含量变化不大。
材料三：将若干只萤火虫尾部的发光器剪下，待其熄灭后研成粉末，随机等量加入4支试管中，并向4支试管中分别加入等量的葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液、生理盐水，观察到只有加入了ATP溶液的试管发出荧光。
(1)据材料推测，培养基中的放射性同位素最可能是________(用字母表示)元素，用*代表含放射性同位素的原子，则含有放射性标记的ATP结构简式可写为__________，培养的是洋葱的管状叶细胞，则其产生ATP的生理过程有______________________。
(2)百米赛跑是一项快速耗能的剧烈运动，从材料二可推测肌肉细胞中磷酸肌酸转化为肌酸是______(填“吸能”或“放能”)反应，伴随着ATP的______。已知磷酸肌酸能在肌酸酶的催化下，将磷酸基团转移到ADP分子上，磷酸肌酸________(填“能”或“不能”)直接为细胞的生命活动提供能量。
(3)材料三中实验的目的为____________________________________________________，待萤火虫尾部发光器熄灭后再研磨加入各种溶液的原因是_____________________________
__________________________________________。
第2节 细胞的能量“货币”ATP
[学案设计]
(一)1.(1)腺苷三磷酸 (2)A—P～P～P 核糖 磷酸基团
特殊的化学键 2.(1)高能磷酸化合物
(2)负电荷 特殊化学键 末端磷酸基团 3.直接能源物质
[迁移训练]
1．(1)× (2)× (3)√
2．选B ATP分子的结构简式为A—P～P～P，其中的A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，T表示三个(磷酸基团)，可见，ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素，A、D错误，B正确；1 mol ATP水解释放出30.54 kJ的能量，这些能量来自远离“腺苷”的那个特殊化学键的断裂，C错误。
3．选D a由一分子核糖和一分子腺嘌呤组成，称为腺苷，A错误；b表示腺嘌呤核糖核苷酸，ATP中“A”代表腺苷，B错误；c表示腺苷二磷酸(ADP)，C错误；d表示腺苷三磷酸(ATP)，是生物体的直接能源物质，D正确。
[学案设计]
(一)1.(1)Pi ADP (2)①光合作用和呼吸作用 ②呼吸作用
3．(1)动态平衡 (2)生物界的统一性
(二)探究学习：(1)不需要 ATP与ADP相互转化
(2)提示：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与特定的化学反应。
(3)提示：参与主动运输转运Ca2＋的载体蛋白有两种作用，一是运输作用，结合Ca2＋进行跨膜运输；二是催化作用，能催化ATP水解。
(4)①②③④⑤
认知生成：1.主动运输 磷酸化 空间结构 活性
2．酶活性 末端磷酸基团 能量的转移 空间结构
[迁移训练]
1．(1)× (2)× (3)√ (4)×
2．选B 在ADP转化成ATP的过程中所需要的能量：对于绿色植物来说，既可以来自光合作用吸收的光能，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，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量，A错误，B正确；自由扩散是顺浓度梯度的跨膜运输，主动运输是需要消耗ATP的逆浓度梯度的跨膜运输，C、D错误。
3．选C 细胞中ATP的含量不多，主要靠ATP和ADP之间快速转化，以保证及时供能，A正确；①表示ATP水解酶，②表示ATP合成酶，B正确；ATP的合成与水解，能量的来源与去向不同，酶不同等，所以ATP和ADP相互转化不是可逆反应，C错误；图中ATP水解释放的能量可用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动，D正确。
4．选C ①是ATP的合成过程，该过程所需的能量来源是光能和呼吸作用释放的能量，但是题干说是萤火虫，动物不能直接利用光能，A错误；②过程释放的能量可以转化为多种形式，供生命活动需要，但不可用于过程①，B错误；②是ATP的水解，该过程可释放能量，细胞中的许多吸能反应与②过程相联系，C正确；生物体内ATP的合成和分解处于动态平衡之中，②过程反应速率和①过程基本相等，D错误。
5．选C 蛋白质是生命活动的主要承担者，则生物膜的功能与膜上载体蛋白、酶等蛋白质的种类和数量有关，A正确。载体蛋白具有专一性，载体蛋白通过改变构象，只转运与自身结合部位相适应的分子或离子，B正确。据图分析，磷酸激酶的作用是在ATP和底物之间起催化作用，将一个磷酸基团转移到载体蛋白上；磷酸酯酶是在未活化载体与底物之间起催化作用，使载体—离子复合物脱去Pi和离子成为未活化载体，并不能催化ATP合成，C错误。图示未活化的载体蛋白，在磷酸激酶的催化下，可获得ATP转移的磷酸基团，而再度活化，D正确。
二、融通科学思维
1．提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊化学键容易水解。
2．直接能源物质 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
三、综合检测反馈
1．选B ATP中相邻的磷酸基团之间相互排斥，具有较高的转移势能，A错误；人体细胞只能通过呼吸作用合成ATP，B正确；对于正常机体来说，体内ATP与ADP时刻不停地相互转化，ATP不会大量减少，C错误；许多吸能反应伴随ATP水解，放能反应伴随ATP合成，D错误。
2．选B ATP能作为细胞生命活动的直接能源物质，是因为细胞内ATP与ADP能迅速转化，直接为细胞生命活动提供能量，而不是含量高，A错误；人剧烈运动时，需要ATP快速水解释放能量，细胞内ATP与ADP转化速度加快，因此体内ATP的合成速率大于安静状态时ATP的合成速率，B正确；放线菌是原核生物，没有线粒体，寡霉素不作用于放线菌，C错误；ATP断裂两个“～”化学键后为腺嘌呤核糖核苷酸，其是构成RNA的基本单位之一，D错误。
3．选A 据题意可知，ATP的末端磷酸基团被32P标记，已知ATP水解产生ADP的过程脱去了末端的磷酸基团，故32P标记的ATP水解产生的ADP没有放射性，A正确；细胞内ATP的含量较少，但是ATP与ADP之间的快速转化时刻不停地发生，使两者处于动态平衡中，B错误；该实验只分离了细胞内的ATP，不能说明细胞内全部ADP都转化成了ATP，C错误；细胞中放能反应增强时，ATP的合成会加快，游离的32P标记的磷酸会短时间减少，D错误。
4．选C ATP是高能磷酸化合物，图1中的③④是特殊的化学键，②不是特殊的化学键，A错误。图1中的①、图2中的a、c分别代表腺嘌呤、腺嘌呤、核糖，B错误。图2中的过程b是ATP的水解过程，会释放出特殊的化学键断裂释放的能量，是放能反应；过程d是合成ATP的过程，吸收的能量可来源于光能和化学能，C正确。细胞内ATP的含量很少，图2中的过程b、d循环速度很快，以满足生命活动所需，D错误。
5．解析：(1)ATP是生命活动能量的直接来源，其结构简式是A—P～P～P，用*代表放射性同位素的原子，则含有放射性标记的ATP结构简式可写为A—P～P～*P；ATP在体内含量并不高，需要在ATP与ADP之间不断转化，因此短时间内就检测到细胞中的ATP有放射性，培养基中带有放射性同位素的元素最可能是P元素。洋葱的管状叶既有线粒体也有叶绿体，产生ATP的生理过程有光合作用和呼吸作用。(2)在100米赛跑中，开始阶段肌肉细胞内磷酸肌酸(C～P)含量迅速下降，肌酸(C)含量迅速上升，可推测肌肉细胞中磷酸肌酸转化为肌酸是放能反应，伴随着ATP的合成。ATP是生命活动能量的直接来源，磷酸肌酸不能直接为细胞的生命活动提供能量。(3)见答案。
答案：(1)P A—P～P～*P 光合作用和呼吸作用 (2)放能 合成 不能 (3)探究驱动细胞生命活动的直接能源物质 消耗尽发光器中原有的ATP，避免对实验结果产生干扰(共80张PPT)
第2节
细胞的能量“货币”ATP
学习目标
1．依据ATP的分子简式，说出ATP的化学组成和特点；
2．根据ATP与ADP的相互转化，解释ATP在细胞生命活动中的作用。
CONTENTS
目录
1
2
3
4
聚焦·学案一 ATP是一种高能磷酸化合物
聚焦·学案二 ATP与ADP之间的相互转化和ATP的利用
课时跟踪检测
随堂小结 ——即时回顾与评价
NO.1
聚焦·学案一 ATP是一种高能
磷酸化合物
学案设计
(一)从三个角度深化理解ATP
1．ATP的结构
(1)中文名称：______________。
(2)结构简式：______________。
腺苷三磷酸
A—P～P～P
核糖
磷酸基团
特殊的化学键
(3)图解ATP的分子组成
2．ATP的特点
(1)高能量： ATP水解释放的能量高达30.54 kJ/mol，所以ATP是一种__________________。
(2)能量易释放
高能磷酸化合物
3．ATP的功能
ATP能够直接为细胞生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的_______________。
微点拨：ATP≠ 能量，ATP是直接能源物质，但不是唯一的，生物体内还存在CTP、GTP、UTP等直接能源物质。
直接能源物质
(二)归纳辨析不同化合物中“A”的含义
化合物 结构简式 “A”的含义 共同点
ATP 腺苷(由腺嘌呤和核糖组成) 所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤
DNA 腺嘌呤脱氧核苷酸 RNA 腺嘌呤核糖核苷酸 核苷酸 腺嘌呤
迁移训练
1．概念理解判断
(1)ATP是细胞内主要的能源物质。 ( )
(2)ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成。 ( )
(3)ATP分子含2个特殊的化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 ( )
×
×
√
2．下列关于ATP分子的叙述，正确的是( )
A．A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团
B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
C．1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量，这些能量来自两个特殊化学键的断裂
D．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
√
解析：ATP分子的结构简式为A—P～P～P，其中的A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，T表示三个(磷酸基团)，可见，ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素，A、D错误，B正确；1 mol ATP水解释放出30.54 kJ的能量，这些能量来自远离“腺苷”的那个特殊化学键的断裂，C错误。
3.下图表示与ATP相关的部分结构示意图，下列分析正确的是( )
A．a表示ADP，与ATP相比少了一个磷酸
B．b表示腺苷，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的基本单位之一
D．d表示ATP，是生物体的直接能源物质
√
解析：a由一分子核糖和一分子腺嘌呤组成，称为腺苷，A错误；b表示腺嘌呤核糖核苷酸，ATP中“A”代表腺苷，B错误；c表示腺苷二磷酸(ADP)，C错误；d表示腺苷三磷酸(ATP)，是生物体的直接能源物质，D正确。
NO.2
聚焦·学案二 ATP与ADP之间的
相互转化和ATP的利用
学案设计
(一)从不同角度理解ATP与ADP之间相互转化
1．相互转化过程图解
(1)图中字母A、B代表的物质分别是____、_______。
(2)能量1的来源
①绿色植物：______________________。
②动物、人、真菌和大多数细菌：____________。
Pi
ADP
光合作用和呼吸作用
呼吸作用
2．ATP与ADP间的相互转化过程不可逆
微点拨：ATP和ADP相互转化的过程应理解为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。
3．ATP与ADP转化的特点
(1)对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种相互转化，是时刻不停地发生并且处在__________之中的。
(2)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，这体现了__________________。
动态平衡
生物界的统一性
(二)实例分析ATP的利用
|探|究|学|习|
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的，如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP。下图是ATP为主动运输供能示意图。
(1)为满足生命活动的需要，细胞_______(填“需要”或“不需要”)储存大量ATP，细胞的供能机制是______________________。
(2)由甲→乙过程中，ATP转化为ADP，磷酸基团的去向及其作用是什么？
提示：ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与特定的化学反应。
不需要
ATP与ADP相互转化
(3)从Ca2＋的转运过程看，Ca2＋的载体蛋白有什么作用？
提示：参与主动运输转运Ca2＋的载体蛋白有两种作用，一是运输作用，结合Ca2＋进行跨膜运输；二是催化作用，能催化ATP水解。
(4)下列过程需要ATP水解提供能量的是_____________(填编号)。
①主动运输 ②生物发光、发电 ③肌肉收缩 ④淀粉合成 ⑤大脑思考 ⑥根细胞吸收水分
①②③④⑤
|认|知|生|成|
1．ATP的利用实例及供能机理
实例 肌肉收缩；大脑思考；电鳐发电；物质合成；物质的_________
供能机理 ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子_________，导致其__________发生变化，______也被改变，因而可以参与特定的化学反应
主动运输
磷酸化
空间结构
活性
2.实例——ATP为主动运输供能的机理
3．ATP是细胞内流通的能量“货币”
吸能反应一般与ATP水解相联系，放能反应一般与ATP合成相联系，能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通。示意图如下
微点拨：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直接能源物质：ATP。
⑤最终能量来源：太阳能。
迁移训练
1．概念理解判断
(1)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解。 ( )
(2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。 ( )
(3)载体蛋白磷酸化会使其空间结构发生变化。 ( )
(4)细胞中所有需要能量的生命活动都由ATP直接供应。 ( )
×
×
√
×
2．(教材P87“图5-4”发掘训练)下图为ATP与ADP相互转化的示意图。在ADP转化为ATP的过程中需要能量，对于高等动物来说，该过程所需能量来自( )
A．光合作用 B．呼吸作用
C．自由扩散 D．主动运输
√
解析：在ADP转化成ATP的过程中所需要的能量：对于绿色植物来说，既可以来自光合作用吸收的光能，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，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量，A错误，B正确；自由扩散是顺浓度梯度的跨膜运输，主动运输是需要消耗ATP的逆浓度梯度的跨膜运输，C、D错误。
3．(教材P87“图5-5”发掘训练)下图是ATP和ADP相互转化的示意图，①②表示酶。有关叙述错误的是( )
A．细胞中ATP的含量不多，但可以不断生成
B．①②表示的酶不是同一种酶
C．ATP和ADP相互转化是可逆反应
D．图中所示的“能量”可用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动
√
解析：细胞中ATP的含量不多，主要靠ATP和ADP之间快速转化，以保证及时供能，A正确；①表示ATP水解酶，②表示ATP合成酶，B正确；ATP的合成与水解，能量的来源与去向不同，酶不同等，所以ATP和ADP相互转化不是可逆反应，C错误；图中ATP水解释放的能量可用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动，D正确。
4．以下是萤火虫体内细胞能量代谢中ATP与ADP相互转化的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．①过程的能量来源是光能和呼吸作用释放的能量
B．②过程所释放的Pi和能量可以用于过程①
C．细胞中的许多吸能反应与②过程相联系
D．正在发光的萤火虫②过程反应速率明显大于①过程
√
解析：①是ATP的合成过程，该过程所需的能量来源是光能和呼吸作用释放的能量，但是题干说是萤火虫，动物不能直接利用光能，A错误；②过程释放的能量可以转化为多种形式，供生命活动需要，但不可用于过程①，B错误；②是ATP的水解，该过程可释放能量，细胞中的许多吸能反应与②过程相联系，C正确；生物体内ATP的合成和分解处于动态平衡之中，②过程反应速率和①过程基本相等，D错误。
5．一般认为生物膜上存在一些能携带离子通过膜的载体分子，载体分子对一定的离子有专一的结合部位，载体的活化需要ATP，其转运离子的情况如下图。
下列相关叙述错误的是( )
A．生物膜的功能与膜上载体蛋白、酶等蛋白质的种类和数量有关
B．载体蛋白通过改变构象，只转运与自身结合部位相适应的分子或离子
C．磷酸激酶和磷酸酯酶分别催化ATP水解和合成
D．未活化的载体蛋白在磷酸激酶和ATP的作用下可再度磷酸化而活化
√
解析：蛋白质是生命活动的主要承担者，则生物膜的功能与膜上载体蛋白、酶等蛋白质的种类和数量有关，A正确。载体蛋白具有专一性，载体蛋白通过改变构象，只转运与自身结合部位相适应的分子或离子，B正确。据图分析，磷酸激酶的作用是在ATP和底物之间起催化作用，将一个磷酸基团转移到载体蛋白上；磷酸酯酶是在未活化载体与底物之间起催化作用，使载体—离子复合物脱去Pi和离子成为未活化载体，并不能催化ATP合成，C错误。图示未活化的载体蛋白，在磷酸激酶的催化下，可获得ATP转移的磷酸基团，而再度活化，D正确。
随堂小结 ——即时回顾与评价
NO.3
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1．ATP中含有3个磷酸基团，磷酸基团带有负电荷。请从电荷间的相互作用角度解释ATP分子中远离腺苷的那个特殊化学键容易水解的原因。
提示：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种特殊化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，因而远离腺苷的那个特殊化学键容易水解。
2．ATP是驱动细胞生命活动的________________。ATP与ADP的相互转化体现了生物界的统一性的理由是__________________________
_________________________________________。
直接能源物质
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
三、综合检测反馈
√
1．下列关于ATP的叙述，正确的是( )
A．ATP中相邻的磷酸基团之间相互吸引，具有较高的转移势能
B．人体细胞中合成ATP所需要的能量只能来自呼吸作用
C．身体饥饿时说明体内ATP大量减少，需要补充能量
D．许多吸能反应伴随ATP合成，放能反应伴随ATP水解
解析：ATP中相邻的磷酸基团之间相互排斥，具有较高的转移势能，A错误；人体细胞只能通过呼吸作用合成ATP，B正确；对于正常机体来说，体内ATP与ADP时刻不停地相互转化，ATP不会大量减少，C错误；许多吸能反应伴随ATP水解，放能反应伴随ATP合成，D错误。
2．放线菌是一种原核生物，其可产生寡霉素。寡霉素可专一性改变线粒体内膜上ATP合酶(一种催化ATP合成的酶)的结构，使该酶失去活性。据此推测，下列相关叙述正确的是( )
A．ATP能作为细胞生命活动的直接能源物质，是因为细胞中含有大量ATP
B．人剧烈运动时，体内ATP的合成速率大于安静状态时ATP的合成速率
C．寡霉素可抑制放线菌细胞内需要能量的代谢过程
D．ATP是构成RNA的基本单位之一
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解析：ATP能作为细胞生命活动的直接能源物质，是因为细胞内ATP与ADP能迅速转化，直接为细胞生命活动提供能量，而不是含量高，A错误；人剧烈运动时，需要ATP快速水解释放能量，细胞内ATP与ADP转化速度加快，因此体内ATP的合成速率大于安静状态时ATP的合成速率，B正确；放线菌是原核生物，没有线粒体，寡霉素不作用于放线菌，C错误；ATP断裂两个“～”化学键后为腺嘌呤核糖核苷酸，其是构成RNA的基本单位之一，D错误。
3．研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记的磷酸放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是( )
A．上述32P标记的ATP水解产生的ADP没有放射性
B．肝细胞内能够迅速产生并积累较多的ATP
C．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成了ATP
D．细胞中放能反应增强时，游离的32P标记的磷酸会短时间增加
√
解析：据题意可知，ATP的末端磷酸基团被32P标记，已知ATP水解产生ADP的过程脱去了末端的磷酸基团，故32P标记的ATP水解产生的ADP没有放射性，A正确；细胞内ATP的含量较少，但是ATP与ADP之间的快速转化时刻不停地发生，使两者处于动态平衡中，B错误；该实验只分离了细胞内的ATP，不能说明细胞内全部ADP都转化成了ATP，C错误；细胞中放能反应增强时，ATP的合成会加快，游离的32P标记的磷酸会短时间减少，D错误。
4．图1表示ATP的分子结构，图2表示ATP-ADP循环，下列有关叙述正确的是( )
A．ATP是高能磷酸化合物，图1中的②③④是特殊的化学键
B．图1中的①、图2中的a、c分别代表腺嘌呤、腺苷、脱氧核糖
C．图2中的过程b是放能反应，过程d吸收的能量可来源于光能和化学能
D．图2中的过程b、d循环速度很快，使细胞内含有大量ATP以满足生命活动所需
√
解析：ATP是高能磷酸化合物，图1中的③④是特殊的化学键，②不是特殊的化学键，A错误。图1中的①、图2中的a、c分别代表腺嘌呤、腺嘌呤、核糖，B错误。图2中的过程b是ATP的水解过程，会释放出特殊的化学键断裂释放的能量，是放能反应；过程d是合成ATP的过程，吸收的能量可来源于光能和化学能，C正确。细胞内ATP的含量很少，图2中的过程b、d循环速度很快，以满足生命活动所需，D错误。
5．腺苷三磷酸简称ATP，是一种高能磷酸化合物，是驱动细胞生命活动的直接能源物质，结合以下材料回答问题：
材料一：在含有放射性同位素的培养基中，培养洋葱不同部位的细胞，短时间内就检测到细胞中的ATP有放射性。
材料二：磷酸肌酸(C～P)是人体肌肉细胞中的一种高能磷酸化合物。经测定，在100米赛跑中，开始阶段肌肉细胞内C～P含量迅速下降，肌酸(C)含量迅速上升，而肌肉细胞内ATP含量变化不大。
材料三：将若干只萤火虫尾部的发光器剪下，待其熄灭后研成粉末，随机等量加入4支试管中，并向4支试管中分别加入等量的葡萄糖溶液、脂肪溶液、ATP溶液、生理盐水，观察到只有加入了ATP溶液的试管发出荧光。
(1)据材料推测，培养基中的放射性同位素最可能是________(用字母表示)元素，用*代表含放射性同位素的原子，则含有放射性标记的ATP结构简式可写为__________，培养的是洋葱的管状叶细胞，则其产生ATP的生理过程有______________________。
(2)百米赛跑是一项快速耗能的剧烈运动，从材料二可推测肌肉细胞中磷酸肌酸转化为肌酸是______(填“吸能”或“放能”)反应，伴随着ATP的______。已知磷酸肌酸能在肌酸酶的催化下，将磷酸基团转移到ADP分子上，磷酸肌酸________(填“能”或“不能”)直接为细胞的生命活动提供能量。
(3)材料三中实验的目的为______________________________，待萤火虫尾部发光器熄灭后再研磨加入各种溶液的原因是_______________
__________________________________________________________。
解析：(1)ATP是生命活动能量的直接来源，其结构简式是A—P～P～P，用*代表放射性同位素的原子，则含有放射性标记的ATP结构简式可写为A—P～P～*P；ATP在体内含量并不高，需要在ATP与ADP之间不断转化，因此短时间内就检测到细胞中的ATP有放射性，培养基中带有放射性同位素的元素最可能是P元素。洋葱的管状叶既有线粒体也有叶绿体，产生ATP的生理过程有光合作用和呼吸作用。(2)在100米赛跑中，开始阶段肌肉细胞内磷酸肌酸(C～P)含量迅速下降，肌酸(C)含量迅速上升，可推测肌肉细胞中磷酸肌酸转化为肌酸是放能反应，伴随着ATP的合成。ATP是生命活动能量的直接来源，磷酸肌酸不能直接为细胞的生命活动提供能量。(3)见答案。
答案：(1)P A—P～P～*P 光合作用和呼吸作用 (2)放能 合成 不能 (3)探究驱动细胞生命活动的直接能源物质 消耗尽发光器中原有的 ATP，避免对实验结果产生干扰
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A级 强基固本
1．ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列关于ATP的叙述，错误的是( )
A．ATP可水解为ADP和磷酸
B．正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
C．生物体中ADP转化成ATP所需能量均来自细胞呼吸
D．ATP水解释放的磷酸基团使某些分子的空间结构发生改变
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解析：ATP中远离腺苷的特殊的化学键容易断裂，故ATP可以水解为ADP和磷酸，A正确；细胞中的ATP含量很少，但是ATP与ADP相互转化非常迅速，因此正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定，B正确；生物体中ADP转化成ATP所需能量可来自细胞呼吸和光合作用，C错误；ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与特定的化学反应，D正确。
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2．ATP(A—Pα～Pβ～Pγ)和dATP(脱氧腺苷三磷酸，dA—Pα～Pβ～Pγ)都是高能磷酸化合物。下列有关这两种化合物的叙述，正确的是( )
A．两者都含有三个磷酸基团和三个特殊的化学键
B．组成两者的含氮碱基相同，但五碳糖不相同
C．ATP的α位磷酸基团具有较高的转移势能
D．dATP脱去β和γ位磷酸基团后是组成RNA的基本单位
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解析：两者都含有三个磷酸基团和两个特殊的化学键，A错误。组成ATP的含氮碱基是腺嘌呤，五碳糖是核糖；组成dATP的含氮碱基是腺嘌呤，五碳糖是脱氧核糖，B正确。ATP的γ位磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能，C错误。dATP脱去β和γ位磷酸基团后是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，是组成DNA的基本单位，D错误。
3．肌球蛋白能够催化ATP水解而脱去末端磷酸基团，同时也能催化GTP、CTP等水解，将化学能转化为机械能，从而产生各种形式的运动。下列有关叙述错误的是( )
A．肌球蛋白可为肌肉的运动提供能量
B．肌球蛋白参与的活动与吸能反应相关联
C．ATP水解酶抑制剂可抑制肌肉的运动
D．GTP和CTP可作为生命活动的直接能源物质
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解析：肌球蛋白能够催化ATP水解而脱去末端磷酸基团，相当于ATP水解酶，是起催化作用的有机物，不提供能量，A错误；肌球蛋白参与的活动与ATP的水解相联系，因此与吸能反应相关联，B正确；ATP水解酶抑制剂能够抑制ATP的水解，因而肌肉的运动会受到抑制，C正确；GTP、CTP与ATP一样，末端都含有具有较高转移势能的磷酸基团，所以它们也可以为生命活动直接供能，D正确。
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4．ATP药物在心血管内科的应用非常广泛，其能改善脑、心脏等器官的能量代谢，且效果较好。ATP药物分为ATP片剂和ATP注射液，ATP片剂可以口服，ATP注射液可供肌肉注射或静脉滴注。下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A．代谢旺盛的细胞中，ATP的水解速率大于合成速率
B．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
C．ATP水解形成ADP时所释放的能量可用于主动运输
D．ATP合成所需的能量可来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释
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解析：代谢旺盛的细胞中，ATP的量依然是相对稳定的，因为细胞内的ATP和ADP时刻不停地发生相互转化且处于动态平衡之中，A错误；吸能反应和ATP的水解相关联，放能反应和ATP的合成相关联，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”，B正确；主动运输需消耗ATP水解产生的能量，C正确；ATP合成所需的能量可来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量，植物还可以来自光能，D正确。
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5．下图是关于ATP逐步水解的简图，图中甲表示ATP，下列叙述错误的是( )
A．ATP中的“A”与碱基中的“A”代表的含义不同
B．在ATP依次水解三个磷酸基团的过程中均产生较高的转移势能
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同
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解析：ATP中的“A”代表腺苷，碱基中的“A”代表腺嘌呤，两者含义不同，A正确；由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能，所以水解第三个磷酸基团时并不能产生较高的转移势能，B错误；丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，戊为磷酸基团，可用于甲(ATP)的合成，C正确；甲→乙→丙→丁过程中，水解的底物不同，起催化作用的酶空间结构不同，D正确。
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6．蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
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A．ATP中的A由腺嘌呤和脱氧核糖构成，且A中含有可转移的磷酸基团
B．蛋白质接受磷酸基团被激活，短时间内周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累
C．蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生颜色反应
D．蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应
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解析：ATP中的A由腺嘌呤和核糖构成，ATP中含有可转移的磷酸基团，A错误；分析题图可知，蛋白质被磷酸化激活的过程中，蛋白质需要连接一个磷酸分子，所以短时间内周围环境中会有ADP的积累，不会有磷酸分子的积累，B错误；蛋白质去磷酸化后，肽键并没有断裂，能与双缩脲试剂发生颜色反应，C错误；蛋白质的磷酸化和去磷酸化中能量是不可逆的，且酶的种类不同，因此不属于可逆反应，D正确。
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7．马达蛋白能结合并催化ATP水解，利用其中末端磷酸基团的转移势能沿着细胞骨架定向行走，进而将其所携带的细胞器或大分子物质送到特定位置，马达蛋白每“行走一步”需要消耗一分子ATP。下列叙述正确的是( )
A．马达蛋白能识别ATP分子和细胞骨架
B．马达蛋白同时具有ATP合成酶与水解酶的活性
C．ATP依次水解三个磷酸基团均产生较高的转移势能
D．代谢旺盛的细胞中ATP的水解速率远大于合成速率
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解析：马达蛋白能结合并催化ATP水解，利用其中末端磷酸基团的转移势能沿着细胞骨架定向行走，则马达蛋白能识别ATP分子和细胞骨架，A正确；分析题意可知，马达蛋白能催化ATP水解，故马达蛋白具有ATP水解酶的活性，但不能催化ATP合成，故不具有ATP合成酶的活性，B错误；ATP水解第三个磷酸基团时不能产生较高的转移势能，C错误；细胞代谢旺盛时，ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高，两者处于动态平衡状态，D错误。
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8．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。下列有关分析错误的是( )
A．腺苷酸激酶催化1分子ATP水解伴随着2分子ADP的生成
B．腺苷酸激酶催化该反应一般与放能反应相联系
C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关
D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着特殊化学键的断裂与形成
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解析：ATP分子含3个磷酸基团，ADP含2个磷酸基团，AMP含1个磷酸基团，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脱掉末端的磷酸基团，转化成ADP，同时将该磷酸基团转移至AMP上形成1分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP水解伴随着2分子ADP的生成，A正确；腺苷酸激酶催化该反应会释放能量，因此腺苷酸激酶催化该反应一般与吸能反应相联系，B错误；腺苷酸激酶能促进ATP的水解，故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关，C正确；腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着特殊化学键的断裂与形成，D正确。
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9．(16分)在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质，其分子组成如下图：
(1)图中①②的名称分别是__________、________。④⑤之间的特殊化学键具有较高的能量的原因是_______________________________
___________________________________________________________
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(2)若③④之间与④⑤之间的特殊化学键断裂，产生的产物有__________________和两个磷酸。
(3)经测定，正常成年人静止状态下24 h约有40 kg ATP发生水解，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是________________________________
____________________________________________________________。
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(4)人的骨骼肌细胞中ATP含量仅能满足剧烈运动时三秒钟以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中，骨骼肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示，请据图回答：
①a→b的变化过程说明ATP被水解，此过程释放的能量用于________________________。
②b→c过程中ATP含量增加说明________等能源物质氧化分解加强，释放更多能量供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足，b→c过程中________(填“存在”或“不存在”)ATP的水解。
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解析：(1)ATP中磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的A是腺苷，是由一分子①(腺嘌呤)和一分子②(核糖)组成的。④⑤之间是特殊化学键，由于两个磷酸基团都带有负电荷，相互排斥，从而使远离腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能。(2)若③④之间与④⑤之间的特殊化学键断裂，则生成腺嘌呤核糖核苷酸和两个磷酸。(3)ATP为直接能源物质，但在细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，含量不高，但ATP与ADP可以迅速转化，以满足机体对能量的需求。
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(4)①图示a→b变化过程中ATP含量降低，是因为ATP被水解，释放的能量用于肌肉收缩等生命活动。②b→c过程中，ATP含量增加，说明细胞呼吸加强，葡萄糖等能源物质氧化分解加强，由ADP转化生成的ATP增多。ATP和ADP之间不断地进行转化，所以b→c过程中存在ATP的水解。
答案：(1)腺嘌呤 核糖 ④⑤两个磷酸基团都带有负电荷，相互排斥，从而使远离腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能 (2)腺嘌呤核糖核苷酸 (3)ATP和ADP可以快速地相互转化 (4)①肌肉收缩等生命活动 ②葡萄糖 存在
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B级 发展提能
10．激酶一般是指催化高能供体分子(如ATP)上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，底物分子通过磷酸基团的转移获得能量而被激活，所以很多激酶需要从ATP中转移磷酸基团。最大的激酶族群是蛋白激酶，蛋白激酶作用于特定的蛋白质，并改变其活性。下列相关叙述错误的是( )
A．蛋白激酶与其底物分子的组成元素基本相同
B．蛋白激酶所催化的化学反应往往是吸能反应
C．底物分子被磷酸化后可能变得更容易发生反应
D．蛋白激酶可以通过磷酸化为化学反应提供能量
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解析：蛋白激酶与其底物(酶)的组成元素基本相同，都是C、H、O、N等，A正确；分析题意可知，激酶是可以催化高能供体分子(如ATP)上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，该过程ATP等高能供体分子会水解释放能量，故蛋白激酶所催化的化学反应往往是吸能反应，B正确；底物分子被磷酸化后结构会发生改变，可能变得更容易发生反应，C正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，D错误。
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11．为了探究肌肉收缩时的直接能源物质是ATP还是葡萄糖，某学习小组的同学利用新鲜的骨骼肌标本做了以下实验：①选取三个新鲜的相同的骨骼肌标本，分别标记为A、B、C。②给A、B、C骨骼肌分别施加适宜的电刺激，直至骨骼肌不再收缩。③给A标本滴加适量的生理盐水，给B标本滴加等量的ATP溶液，给C标本滴加等量的葡萄糖溶液。④给A、B、C标本同时施加适宜的电刺激，观察骨骼肌标本是否收缩。下列说法不正确的是( )
A．给骨骼肌施加第一次电刺激的目的是测定骨骼肌中是否存在ATP
B．给骨骼肌施加第二次电刺激的目的是观察骨骼肌是否收缩
C．如果C标本收缩，A、B标本不收缩，则说明葡萄糖是直接能源物质
D．如果B标本收缩，A、C标本不收缩，则说明ATP是直接能源物质
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解析：骨骼肌细胞中存在ATP和葡萄糖，给骨骼肌施加第一次电刺激的目的是耗尽骨骼肌中的能量，使骨骼肌不再收缩，A错误。给骨骼肌施加第二次电刺激的目的是观察骨骼肌是否发生收缩现象，骨骼肌能否发生收缩与直接能源物质有关，如果ATP是直接能源物质，滴加ATP溶液的骨骼肌就会收缩，其他两个标本不收缩；如果葡萄糖是直接能源物质，滴加葡萄糖溶液的骨骼肌就会收缩，其他两个标本不收缩，B、C、D正确。课时跟踪检测(十六) 细胞的能量“货币”ATP
A级 强基固本
1．ATP是细胞生命活动的直接能源物质。下列关于ATP的叙述，错误的是( )
A．ATP可水解为ADP和磷酸
B．正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
C．生物体中ADP转化成ATP所需能量均来自细胞呼吸
D．ATP水解释放的磷酸基团使某些分子的空间结构发生改变
2．ATP(A—Pα～Pβ～Pγ)和dATP(脱氧腺苷三磷酸，dA—Pα～Pβ～Pγ)都是高能磷酸化合物。下列有关这两种化合物的叙述，正确的是( )
A．两者都含有三个磷酸基团和三个特殊的化学键
B．组成两者的含氮碱基相同，但五碳糖不相同
C．ATP的α位磷酸基团具有较高的转移势能
D．dATP脱去β和γ位磷酸基团后是组成RNA的基本单位
3．肌球蛋白能够催化ATP水解而脱去末端磷酸基团，同时也能催化GTP、CTP等水解，将化学能转化为机械能，从而产生各种形式的运动。下列有关叙述错误的是( )
A．肌球蛋白可为肌肉的运动提供能量
B．肌球蛋白参与的活动与吸能反应相关联
C．ATP水解酶抑制剂可抑制肌肉的运动
D．GTP和CTP可作为生命活动的直接能源物质
4．ATP药物在心血管内科的应用非常广泛，其能改善脑、心脏等器官的能量代谢，且效果较好。ATP药物分为ATP片剂和ATP注射液，ATP片剂可以口服，ATP注射液可供肌肉注射或静脉滴注。下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A．代谢旺盛的细胞中，ATP的水解速率大于合成速率
B．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
C．ATP水解形成ADP时所释放的能量可用于主动运输
D．ATP合成所需的能量可来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量
5．下图是关于ATP逐步水解的简图，图中甲表示ATP，下列叙述错误的是( )
A．ATP中的“A”与碱基中的“A”代表的含义不同
B．在ATP依次水解三个磷酸基团的过程中均产生较高的转移势能
C．丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成
D．甲→乙→丙→丁过程中，起催化作用的酶空间结构不同
6．蛋白质分子的磷酸化和去磷酸化与其活性的关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A．ATP中的A由腺嘌呤和脱氧核糖构成，且A中含有可转移的磷酸基团
B．蛋白质接受磷酸基团被激活，短时间内周围环境中会有ADP和磷酸分子的积累
C．蛋白质去磷酸化后与双缩脲试剂不再发生颜色反应
D．蛋白质的磷酸化和去磷酸化不属于可逆反应
7．马达蛋白能结合并催化ATP水解，利用其中末端磷酸基团的转移势能沿着细胞骨架定向行走，进而将其所携带的细胞器或大分子物质送到特定位置，马达蛋白每“行走一步”需要消耗一分子ATP。下列叙述正确的是( )
A．马达蛋白能识别ATP分子和细胞骨架
B．马达蛋白同时具有ATP合成酶与水解酶的活性
C．ATP依次水解三个磷酸基团均产生较高的转移势能
D．代谢旺盛的细胞中ATP的水解速率远大于合成速率
8．在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP。下列有关分析错误的是( )
A．腺苷酸激酶催化1分子ATP水解伴随着2分子ADP的生成
B．腺苷酸激酶催化该反应一般与放能反应相联系
C．腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关
D．腺苷酸激酶发挥作用时伴随着特殊化学键的断裂与形成
9.
得分
(16分)在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质，其分子组成如下图：
(1)图中①②的名称分别是__________、________。④⑤之间的特殊化学键具有较高的能量的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若③④之间与④⑤之间的特殊化学键断裂，产生的产物有__________________和两个磷酸。
(3)经测定，正常成年人静止状态下24 h约有40 kg ATP发生水解，而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是__________________________________________________________________________。
(4)人的骨骼肌细胞中ATP含量仅能满足剧烈运动时三秒钟以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中，骨骼肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示，请据图回答：
①a→b的变化过程说明ATP被水解，此过程释放的能量用于______________________。
②b→c过程中ATP含量增加说明________等能源物质氧化分解加强，释放更多能量供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足，b→c过程中________(填“存在”或“不存在”)ATP的水解。
B级 发展提能
10．激酶一般是指催化高能供体分子(如ATP)上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，底物分子通过磷酸基团的转移获得能量而被激活，所以很多激酶需要从ATP中转移磷酸基团。最大的激酶族群是蛋白激酶，蛋白激酶作用于特定的蛋白质，并改变其活性。下列相关叙述错误的是( )
A．蛋白激酶与其底物分子的组成元素基本相同
B．蛋白激酶所催化的化学反应往往是吸能反应
C．底物分子被磷酸化后可能变得更容易发生反应
D．蛋白激酶可以通过磷酸化为化学反应提供能量
11．为了探究肌肉收缩时的直接能源物质是ATP还是葡萄糖，某学习小组的同学利用新鲜的骨骼肌标本做了以下实验：①选取三个新鲜的相同的骨骼肌标本，分别标记为A、B、C。②给A、B、C骨骼肌分别施加适宜的电刺激，直至骨骼肌不再收缩。③给A标本滴加适量的生理盐水，给B标本滴加等量的ATP溶液，给C标本滴加等量的葡萄糖溶液。④给A、B、C标本同时施加适宜的电刺激，观察骨骼肌标本是否收缩。下列说法不正确的是( )
A．给骨骼肌施加第一次电刺激的目的是测定骨骼肌中是否存在ATP
B．给骨骼肌施加第二次电刺激的目的是观察骨骼肌是否收缩
C．如果C标本收缩，A、B标本不收缩，则说明葡萄糖是直接能源物质
D．如果B标本收缩，A、C标本不收缩，则说明ATP是直接能源物质
课时跟踪检测(十六)
1．选C ATP中远离腺苷的特殊的化学键容易断裂，故ATP可以水解为ADP和磷酸，A正确；细胞中的ATP含量很少，但是ATP与ADP相互转化非常迅速，因此正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定，B正确；生物体中ADP转化成ATP所需能量可来自细胞呼吸和光合作用，C错误；ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与特定的化学反应，D正确。
2．选B 两者都含有三个磷酸基团和两个特殊的化学键，A错误。组成ATP的含氮碱基是腺嘌呤，五碳糖是核糖；组成dATP的含氮碱基是腺嘌呤，五碳糖是脱氧核糖，B正确。ATP的γ位磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能，C错误。dATP脱去β和γ位磷酸基团后是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，是组成DNA的基本单位，D错误。
3．选A 肌球蛋白能够催化ATP水解而脱去末端磷酸基团，相当于ATP水解酶，是起催化作用的有机物，不提供能量，A错误；肌球蛋白参与的活动与ATP的水解相联系，因此与吸能反应相关联，B正确；ATP水解酶抑制剂能够抑制ATP的水解，因而肌肉的运动会受到抑制，C正确；GTP、CTP与ATP一样，末端都含有具有较高转移势能的磷酸基团，所以它们也可以为生命活动直接供能，D正确。
4．选A 代谢旺盛的细胞中，ATP的量依然是相对稳定的，因为细胞内的ATP和ADP时刻不停地发生相互转化且处于动态平衡之中，A错误；吸能反应和ATP的水解相关联，放能反应和ATP的合成相关联，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”，B正确；主动运输需消耗ATP水解产生的能量，C正确；ATP合成所需的能量可来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量，植物还可以来自光能，D正确。
5．选B ATP中的“A”代表腺苷，碱基中的“A”代表腺嘌呤，两者含义不同，A正确；由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能，所以水解第三个磷酸基团时并不能产生较高的转移势能，B错误；丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，戊为磷酸基团，可用于甲(ATP)的合成，C正确；甲→乙→丙→丁过程中，水解的底物不同，起催化作用的酶空间结构不同，D正确。
6．选D ATP中的A由腺嘌呤和核糖构成，ATP中含有可转移的磷酸基团，A错误；分析题图可知，蛋白质被磷酸化激活的过程中，蛋白质需要连接一个磷酸分子，所以短时间内周围环境中会有ADP的积累，不会有磷酸分子的积累，B错误；蛋白质去磷酸化后，肽键并没有断裂，能与双缩脲试剂发生颜色反应，C错误；蛋白质的磷酸化和去磷酸化中能量是不可逆的，且酶的种类不同，因此不属于可逆反应，D正确。
7．选A 马达蛋白能结合并催化ATP水解，利用其中末端磷酸基团的转移势能沿着细胞骨架定向行走，则马达蛋白能识别ATP分子和细胞骨架，A正确；分析题意可知，马达蛋白能催化ATP水解，故马达蛋白具有ATP水解酶的活性，但不能催化ATP合成，故不具有ATP合成酶的活性，B错误；ATP水解第三个磷酸基团时不能产生较高的转移势能，C错误；细胞代谢旺盛时，ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高，两者处于动态平衡状态，D错误。
8．选B ATP分子含3个磷酸基团，ADP含2个磷酸基团，AMP含1个磷酸基团，腺苷酸激酶能催化1分子ATP脱掉末端的磷酸基团，转化成ADP，同时将该磷酸基团转移至AMP上形成1分子ADP，因此腺苷酸激酶催化1分子ATP水解伴随着2分子ADP的生成，A正确；腺苷酸激酶催化该反应会释放能量，因此腺苷酸激酶催化该反应一般与吸能反应相联系，B错误；腺苷酸激酶能促进ATP的水解，故腺苷酸激酶与细胞内ATP与ADP的平衡维持有关，C正确；腺苷酸激酶能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上而形成ADP，故腺苷酸激酶发挥作用时伴随着特殊化学键的断裂与形成，D正确。
9．解析：(1)ATP中磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的A是腺苷，是由一分子①(腺嘌呤)和一分子②(核糖)组成的。④⑤之间是特殊化学键，由于两个磷酸基团都带有负电荷，相互排斥，从而使远离腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能。(2)若③④之间与④⑤之间的特殊化学键断裂，则生成腺嘌呤核糖核苷酸和两个磷酸。(3)ATP为直接能源物质，但在细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，含量不高，但ATP与ADP可以迅速转化，以满足机体对能量的需求。(4)①图示a→b变化过程中ATP含量降低，是因为ATP被水解，释放的能量用于肌肉收缩等生命活动。②b→c过程中，ATP含量增加，说明细胞呼吸加强，葡萄糖等能源物质氧化分解加强，由ADP转化生成的ATP增多。ATP和ADP之间不断地进行转化，所以b→c过程中存在ATP的水解。
答案：(1)腺嘌呤 核糖 ④⑤两个磷酸基团都带有负电荷，相互排斥，从而使远离腺苷的磷酸基团具有较高的转移势能 (2)腺嘌呤核糖核苷酸 (3)ATP和ADP可以快速地相互转化 (4)①肌肉收缩等生命活动 ②葡萄糖 存在
10．选D 蛋白激酶与其底物(酶)的组成元素基本相同，都是C、H、O、N等，A正确；分析题意可知，激酶是可以催化高能供体分子(如ATP)上的磷酸基团转移至底物分子上的一类蛋白质，该过程ATP等高能供体分子会水解释放能量，故蛋白激酶所催化的化学反应往往是吸能反应，B正确；底物分子被磷酸化后结构会发生改变，可能变得更容易发生反应，C正确；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供能量，D错误。
11．选A 骨骼肌细胞中存在ATP和葡萄糖，给骨骼肌施加第一次电刺激的目的是耗尽骨骼肌中的能量，使骨骼肌不再收缩，A错误。给骨骼肌施加第二次电刺激的目的是观察骨骼肌是否发生收缩现象，骨骼肌能否发生收缩与直接能源物质有关，如果ATP是直接能源物质，滴加ATP溶液的骨骼肌就会收缩，其他两个标本不收缩；如果葡萄糖是直接能源物质，滴加葡萄糖溶液的骨骼肌就会收缩，其他两个标本不收缩，B、C、D正确。
