课时分层作业(16)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
C C A B A D B B ABD
10．(除标注外，每空2分，共11分)(1)协助扩散(1分) 顺浓度梯度，需载体蛋白协助且不消耗能量 (2)生命活动的直接能源物质 细胞膜(1分) 因为该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，而好氧细菌的膜结构只有细胞膜 (3)催化和运输(1分) (4)GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂，释放能量
1．C [ATP分子的结构式可以简写成A－P～P～P，A错误；生物体内ATP的含量较少，B错误；吸能反应一般伴随ATP的水解，放能反应一般伴随ATP的合成，C正确；ATP水解供能时，远离腺苷的那个特殊化学键会发生断裂，并不是磷酸基团间的特殊化学键都断裂，D错误。]
2．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要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．A [ATP分子结构简式中的“A”表示腺苷，包括腺嘌呤和核糖，A错误；放能反应一般伴随着ATP合成，释放的能量储存在ATP末端的那个特殊的化学键中，B正确；ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团与蛋白质结合，使蛋白质发生磷酸化，从而使其空间结构发生变化，C正确；剧烈运动时，ATP消耗增多，ATP的合成也会相应增多，即细胞中ATP的合成与水解处于相对平衡状态，D正确。]
4．B [光合作用可将光能转化为ATP中活跃的化学能，A错误；ATP分子水解两个特殊化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为RNA合成提供能量，故α和β位磷酸基团之间的特殊化学键能在细胞核中断裂，C错误；ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，协助扩散不需要能量，D错误。]
5．A [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，即具有较高的转移势能，使ATP容易水解，A正确，D错误；由图可知B为ADP，含有一个特殊化学键，C为腺嘌呤核糖核苷酸，可以作为RNA(部分酶化学本质为RNA)的原料，B错误；B(ADP)在b酶作用下需通过断裂一个特殊化学键后转移磷酸基团而水解形成C，C错误。]
6．D [ATP与ADP之间相互转化，时刻不停地发生且处于动态平衡之中，因此b～c段既有ATP的合成，也有ATP的水解，D错误。]
7．B [ATP是生命活动直接的能源物质，主动运输过程中需要的能量一般由ATP水解提供，A正确；载体蛋白可能发生磷酸化，其空间结构发生改变，B错误；ATP中，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，C正确；主动运输过程中，载体蛋白一般具有催化ATP水解的酶活性，有利于为主动运输提供能量，D正确。]
8．B [萤火虫的发光器粉末中可能存在能源物质，先加水使其发出荧光的目的是排除发光器中残留能量的干扰，A正确；对比两组结果可知葡萄糖不能使发光器发出荧光，说明葡萄糖不是细胞可以直接利用的能源物质，B错误；水作为良好溶剂，可以溶解发光器粉末和ATP、葡萄糖，使其充分接触，这对于发光反应具有重要作用，C正确；发光器粉末中含有荧光素酶，在低温和适宜pH条件下保存，可以保证发光器粉末中的荧光素酶等物质保持较高的活性，D正确。]
9．ABD [磷酸肌酸(C～P)是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的还多，因此可推测与一般人相比，运动员肌细胞磷酸肌酸的含量较多，A错误；细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP，因此人在剧烈运动时，肌细胞内磷酸肌酸的数量会发生变化，但由于磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到 ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)，因此肌细胞内磷酸肌酸的数量不会剧烈变化，B错误；根据反应式可知，细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP，因此磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP，C正确；磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)，因此磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的合成，D错误。]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。
知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物
1．ATP的结构
(1)中文名称：腺苷三磷酸。
(2)结构简式：A—P～P～P。
(3)符号含义：A代表腺苷，P代表磷酸基团，“～”代表一种特殊的化学键。
2．ATP的特点
(1)不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得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。
(2)高能量：1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。
3．ATP的功能
ATP能够直接给细胞生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
4．ATP的供能机理：ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
ATP分子去掉远离A端的两个磷酸基团后，剩余部分是什么物质？
提示：腺嘌呤核糖核苷酸。
基于对ATP的结构及功能的认识，判断下列表述是否正确。
1．ATP含有3个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤。 (×)
提示：ATP结构组成中的五碳糖为核糖。
2．ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。 (√)
3．ATP水解的过程就是释放能量的过程。 (√)
4．糖类、脂肪中储存的化学能，不能直接给细胞生命活动提供能量。 (√)
分析ATP的结构及特点
1929年，费斯克和罗曼分别在肌肉中发现了一种焦磷酸盐与腺苷酸联系的化合物。1934年，罗曼又发现，1份这种化合物会被分解成1份腺苷一磷酸(AMP)和2份磷酸(Pi)。1935年，罗曼进一步确定了这种化合物的分子结构为腺苷三磷酸。1948年，托德首次用化学方法人工合成了ATP。下图是ATP的结构式，图中α、β、γ分别表示ATP中的三个磷酸基团。
1．ATP的元素组成是什么？
提示：C、H、O、N、P。
2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？
提示：不是。ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而碱基中的“A”为腺嘌呤。
3．若β位和γ位的磷酸基团都从ATP脱离，形成的物质与核酸有何关系？
提示：形成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一。
4．为什么ATP中远离A端的特殊化学键不稳定？ATP怎样实现能量的转移？
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。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
5．写出ATP水解的反应式。
提示：ATPADP＋Pi(磷酸)＋能量。
6．ATP完全水解的产物有哪些？
提示：ATP完全水解的产物有腺嘌呤、核糖、磷酸。
[深化归纳]
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的基本组成单位之一。
(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．巧记能源物质的三个“一”与一个“二”
1．ATP是细胞的直接能源物质，如图为ATP的结构式(注：C1表示碳原子的位置是1号碳，其他同理)，下列相关叙述正确的是( )
A．ATP断裂两个“～”后，是某些酶的基本组成单位
B．ATP末端磷酸基团(Pγ)转移，可与放能反应相联系
C．ATP中的五碳糖是核糖，与脱氧核糖的区别在C3
D．ATP是腺苷三磷酸的缩写，其中A为腺嘌呤
A [ ATP断裂两个“～”后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位，酶的化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA，A正确；ATP末端磷酸基团转移，往往伴随着能量的释放，可与吸能反应相联系，B错误；ATP中的五碳糖是核糖，核糖与脱氧核糖的区别在于C2上，核糖的C2上是羟基，脱氧核糖的 C2上是氢，C错误；ATP是腺苷三磷酸的缩写，其中A 为腺苷，D错误。]
2．cAMP是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的，是细胞内的一种信号分子，其结构组成如图所示，下列表述中正确的是( )
A．X的名称是腺苷
B．每个cAMP中含有2个特殊的化学键
C．ATP脱去2个磷酸基团后可以成为RNA的基本单位
D．cAMP与DNA的元素种类不相同
C [X的名称是腺嘌呤，A错误；每个cAMP中不含特殊的化学键，B错误；ATP脱去2个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位，C正确；cAMP与DNA的元素种类相同，均为C、H、O、N、P，D错误。]
对ATP认识的误区
(1)ATP在细胞中含量很少而不是很多。
(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的化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特殊的化学键中。
知识点2 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
1．ATP与ADP可以相互转化
(1)图中字母A、B代表的物质分别是磷酸、ADP。
(2)能量1的来源
①绿色植物：光合作用和呼吸作用。
②动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用。
(3)写出ATP合成的反应式：ADP＋Pi＋能量ATP。
2．转化特点
(1)ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。
(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，这体现了生物界的统一性。
3．ATP的利用
(1)ATP的利用
1．(P89小字内容)萤火虫尾部发光的原理是萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素。
2．(P89拓展应用)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“货币”，这说明了生物界的统一性。
(2)ATP为主动运输供能的机理
4．ATP是细胞内流通的能量“货币”
(1)许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。
(2)许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。
(3)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
从Ca2+的转运过程看，Ca2+的载体蛋白具有哪些作用？
提示：催化ATP水解，运输Ca2+。
基于对ATP和ADP的相互转化及ATP的利用的认识，判断下列表述是否正确。
1．ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。 (√)
2．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡。 (×)
提示：ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生，并处于动态平衡之中，人在饥饿时也是如此。
3．根细胞产生ATP的生理过程为呼吸作用和光合作用。 (×)
提示：根细胞产生ATP的生理过程不包括光合作用。
4．ATP释放的能量可用于细胞吸收胆固醇。 (×)
提示：细胞吸收胆固醇是通过自由扩散进行的，不消耗能量。
5．胞吞需ATP水解时释放的能量。 (√)
分析ATP与ADP之间的相互转化
1．ATP与ADP间的相互转化是细胞内的供能机制，其过程如图所示。
(1)A1和A2分别起什么作用？
提示：A1催化ATP的合成，是ATP合成酶；A2催化ATP的水解，是ATP水解酶。
(2)ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？
提示：不可逆。ATP转化为ADP和ADP转化为ATP时所需要的酶是不同的，反应场所不完全相同，在该转化过程中物质是重复利用的，能量不可逆。
2．ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g，而一个正常成年人在静止状态下24 h，将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的。
提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。
[深化归纳]
ATP与ADP相互转化过程的比较
3．下图表示ATP与ADP相互转化的能量供应机制。下列相关叙述错误的是( )
A．图中的“N”处为核糖，c处的磷酸基团具有较高的转移势能
B．图中能量1可以来自光能，能量2可转化成光能
C．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
D．许多放能反应往往与过程②相联系，许多吸能反应往往与过程①相联系
D [图中的“N”处为核糖，c处的磷酸基团具有较高的转移势能，A正确；能量1来自光能和化学能，能量2可以转化成光能、化学能和热能等能量形式，B正确；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，是生物界具有统一性的表现之一，C正确；许多吸能反应往往与过程②相联系，许多放能反应往往与过程①相联系，D错误。]
4．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。下列说法正确的是( )
A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解作为构建DNA分子的单体
B．蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会积累ADP和磷酸分子
C．蛋白磷酸酶为蛋白质的去磷酸化过程提供化学反应的活化能
D．在蛋白激酶的作用下Ca2+载体蛋白的空间结构发生变化，Ca2+逆浓度梯度释放出细胞
D [伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解形成腺嘌呤核糖核苷酸，是构建RNA分子的单体，A错误；蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解产生的磷酸分子转移到蛋白质上，变成有活性的蛋白质，ADP和ATP转化迅速，ADP不会积累，B错误；酶通过降低化学反应的活化能提高化学反应速率，而不是为化学反应提供能量，C错误；Ca2+逆浓度梯度释放出细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶的作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白变成有活性载体蛋白，空间结构发生变化，D正确。]
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，～代表一种特殊的化学键。
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，体现了生物界的统一性。
4．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。
5．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1．(链接P86相关信息)下图是ATP的分子结构简式，下列叙述错误的是 ( )
A．甲是腺苷，乙是脱氧核糖
B．丁代表一种特殊的化学键，其连接的末端磷酸基团具有较高的转移势能
C．ATP的组成元素有C、H、O、N、P
D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”不是同一种物质
A [由题图可知，甲是腺嘌呤，乙是核糖，A错误；丁代表一种特殊的化学键，这种化学键不稳定，所连接的末端磷酸基团具有较高的转移势能，B正确；ATP的组成元素有C、H、O、N、P，C正确；ATP中的“A”代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，而构成RNA中的碱基“A”是腺嘌呤，二者不是同一种物质，D正确。]
2．(链接P89概念检测T3)ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于ATP的叙述，错误的是 ( )
A．活细胞均可合成ATP
B．ATP合成所需的能量由磷酸提供
C．细胞中的ATP不稳定，容易水解
D．正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
B [对于绿色植物来说，ATP合成所需的能量既可以来自光能，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合成所需的能量来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。]
3．(链接P89概念检测T4)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是 ( )
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子泵的空间结构在此过程中不发生改变
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．降低温度不会降低离子泵跨膜运输离子的速率
C [离子通过离子泵的跨膜运输需要载体蛋白且消耗能量，属于主动运输，A错误；离子泵是一种载体蛋白，其空间结构在物质运输过程中会发生改变，B错误；动物一氧化碳中毒会减少能量的供应，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率，C正确；温度会影响呼吸酶的活性和细胞膜上分子的运动，因此降低温度会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。]
4．(链接P88图5-7)下图是ATP为主动运输供能示意图，以下说法不合理的是( )
A．该载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变
B．参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种催化ATP水解的酶
C．ATP在酶的作用下水解时，脱离的磷酸基团挟能量与该载体蛋白结合
D．由于ATP分子中磷酸基团的相互吸引，因此ATP的结构非常稳定
D [由图可知，该载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变，将Ca2+运输至另一侧，A合理；参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，酶活性就被激活了，B合理；ATP在酶的作用下水解时，脱离的磷酸基团挟能量与该载体蛋白结合，即载体蛋白的磷酸化，C合理；ATP分子中由于相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得ATP的结构非常不稳定，D不合理。]
5．如图是ATP与ADP相互转化示意图，①②表示过程，M表示物质。回答下列问题：
(1)ATP的中文名称为______________，图中M是________。
(2)ATP水解的实质是ATP分子中______________________的水解。
(3)在绿色植物体内为图中①提供能量的生理过程是______________________。
(4)①②反应不是可逆反应，原因是_______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________(至少答出两条)。
[解析] (1)ATP的中文名称为腺苷三磷酸，结构式简写为A—P～P～P，图中M是磷酸(以Pi表示)。(2)ATP水解的实质是ATP分子中远离腺苷的特殊的化学键的水解。(3)过程①为ATP的合成过程，绿色植物体内能进行光合作用和细胞呼吸产生ATP，故为图中①提供能量的生理过程是光合作用、细胞呼吸。(4)①ATP的合成过程和②ATP的水解过程是两个不同的反应，催化反应的酶的种类不同，能量来源也不同，故①②反应不是可逆反应。
[答案] (1)腺苷三磷酸 磷酸(或Pi) (2)远离腺苷的特殊的化学键 (3)光合作用、细胞呼吸 (4)①和②是两个不同的反应，催化反应的酶的种类不同，能量来源也不同
课时分层作业(16) 细胞的能量“货币”ATP
题组一 ATP的结构与功能
1．下列关于ATP的叙述正确的是( )
A．ATP分子的结构简式可表示为A—T—P～P～P
B．生物体内存有大量的ATP用以维持生命活动
C．吸能反应一般与ATP水解反应相联系
D．ATP水解供能时磷酸基团间的特殊化学键都断裂
C [ATP分子的结构式可以简写成A－P～P～P，A错误；生物体内ATP的含量较少，B错误；吸能反应一般伴随ATP的水解，放能反应一般伴随ATP的合成，C正确；ATP水解供能时，远离腺苷的那个特殊化学键会发生断裂，并不是磷酸基团间的特殊化学键都断裂，D错误。]
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要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．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。下列相关叙述错误的是 ( )
A．ATP分子结构简式中的“A”表示腺嘌呤
B．放能反应与ATP的合成相联系
C．ATP水解产生的磷酸基团可使蛋白质因磷酸化而发生空间结构的改变
D．剧烈运动时，细胞中ATP的合成与水解处于相对平衡状态
A [ATP分子结构简式中的“A”表示腺苷，包括腺嘌呤和核糖，A错误；放能反应一般伴随着ATP合成，释放的能量储存在ATP末端的那个特殊的化学键中，B正确；ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团与蛋白质结合，使蛋白质发生磷酸化，从而使其空间结构发生变化，C正确；剧烈运动时，ATP消耗增多，ATP的合成也会相应增多，即细胞中ATP的合成与水解处于相对平衡状态，D正确。]
4．ATP可为代谢提供能量，也可为RNA的合成提供原料，ATP结构如图所示，图中“～”表示特殊化学键，下列叙述正确的是( )
A．光合作用可将光能转化为ATP
B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C．α和β位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂
D．ATP转化为ADP可为离子的协助扩散提供能量
B [光合作用可将光能转化为ATP中活跃的化学能，A错误；ATP分子水解两个特殊化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为RNA合成提供能量，故α和β位磷酸基团之间的特殊化学键能在细胞核中断裂，C错误；ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，协助扩散不需要能量，D错误。]
题组二 ATP与ADP的相互转化及ATP的利用
5．下面表示ATP在细胞内的转化过程，a、b、c代表酶，A、B、C代表化合物。下列相关叙述正确的是( )
AB＋PiC＋Pi
A．由于两个相邻的磷酸基团带负电荷而相互排斥等原因，使ATP容易水解
B．B中没有特殊化学键，C是合成某些酶的原料
C．B在b酶作用下通过直接转移磷酸基团而水解形成C
D．ATP结构不稳定的原因是P构成的骨架没有C构成的骨架稳定
A [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，即具有较高的转移势能，使ATP容易水解，A正确，D错误；由图可知B为ADP，含有一个特殊化学键，C为腺嘌呤核糖核苷酸，可以作为RNA(部分酶化学本质为RNA)的原料，B错误；B(ADP)在b酶作用下需通过断裂一个特殊化学键后转移磷酸基团而水解形成C，C错误。]
6．人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A．a～b段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩这一吸能反应
B．b～c段ATP相对含量上升的能量来源是细胞呼吸
C．短跑时，运动员的肌肉细胞中ATP与ADP之间相互转化速率加快
D．b～c段只有ATP的合成，没有ATP的水解
D [ATP与ADP之间相互转化，时刻不停地发生且处于动态平衡之中，因此b～c段既有ATP的合成，也有ATP的水解，D错误。]
7．主动运输是一种既需能量又需载体蛋白的跨膜运输方式。下列相关叙述错误的是( )
A．主动运输过程中需要的能量由ATP水解提供
B．载体蛋白可能发生磷酸化，但空间结构不改变
C．ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能
D．主动运输过程中，载体蛋白一般具有催化ATP水解的酶活性
B [ATP是生命活动直接的能源物质，主动运输过程中需要的能量一般由ATP水解提供，A正确；载体蛋白可能发生磷酸化，其空间结构发生改变，B错误；ATP中，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，C正确；主动运输过程中，载体蛋白一般具有催化ATP水解的酶活性，有利于为主动运输提供能量，D正确。]
8．萤火虫发光机理在于尾部部分细胞内存在的荧光素，在荧光素酶和能量的作用下与氧发生化学反应，发出荧光，取萤火虫的发光器研磨粉末做下图所示实验。下列叙述错误的是( )
A．先加水使其发出荧光的目的是排除发光器中残留能量的干扰
B．对比两组结果可知葡萄糖不能使发光器发出荧光，说明葡萄糖不是能源物质
C．观察实验现象发现水作为良好溶剂对于发光反应具有重要作用
D．为保证实验效果，提前制备的发光器粉末需要放在低温和适宜pH条件下保存
B [萤火虫的发光器粉末中可能存在能源物质，先加水使其发出荧光的目的是排除发光器中残留能量的干扰，A正确；对比两组结果可知葡萄糖不能使发光器发出荧光，说明葡萄糖不是细胞可以直接利用的能源物质，B错误；水作为良好溶剂，可以溶解发光器粉末和ATP、葡萄糖，使其充分接触，这对于发光反应具有重要作用，C正确；发光器粉末中含有荧光素酶，在低温和适宜pH条件下保存，可以保证发光器粉末中的荧光素酶等物质保持较高的活性，D正确。]
9．(不定项)磷酸肌酸(C～P)是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的还多。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到 ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)。细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP。ATP和磷酸肌酸相互转化的过程如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
磷酸肌酸(C～P)＋ADP ATP＋肌酸(C)
A．与运动员相比，一般人肌细胞磷酸肌酸的含量较多
B．人在剧烈运动时，肌细胞内磷酸肌酸的数量会剧烈变化
C．磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP
D．磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的水解
ABD [磷酸肌酸(C～P)是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的还多，因此可推测与一般人相比，运动员肌细胞磷酸肌酸的含量较多，A错误；细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP，因此人在剧烈运动时，肌细胞内磷酸肌酸的数量会发生变化，但由于磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到 ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)，因此肌细胞内磷酸肌酸的数量不会剧烈变化，B错误；根据反应式可知，细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP，因此磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP，C正确；磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)，因此磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的合成，D错误。]
10．(11分)细胞正常生命活动与酶和ATP密切相关。如图是在ATP合成酶的作用下细胞内合成ATP的过程示意图。回答下列问题：
(1)分析此图可知H＋跨越该膜的运输方式是________，判断的依据是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)ATP在细胞内的作用是______________________________；推测好氧细菌细胞的________上存在该酶，理由是______________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)图中H＋顺浓度通过ATP合成酶时，伴随着ATP的合成，说明ATP合成酶作为一种重要的膜蛋白兼具__________的功能。
(4)科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质——GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)分析此图可知：H＋跨越该膜的过程中是顺浓度梯度进行的，需要载体(ATP合成酶)的协助且不消耗能量，其运输方式是协助扩散。(2)ATP在细胞内的作用是生命活动的直接能源物质；由于该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，好氧细菌能进行有氧呼吸产生ATP，而好氧细菌的膜结构只有细胞膜，故推测好氧细菌细胞的细胞膜上存在该酶。(3)由图示可知，H＋顺浓度通过ATP合成酶，说明此酶具有运输功能，同时该酶也可以催化ATP的合成。(4)由于GTP(鸟苷三磷酸)含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的特殊的化学键容易水解断裂，其化学结构与ATP相似的物质，故GTP也能为细胞的生命活动提供能量。
[答案] (除标注外，每空2分，共11分)(1)协助扩散(1分) 顺浓度梯度，需载体蛋白协助且不消耗能量 (2)生命活动的直接能源物质 细胞膜(1分) 因为该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，而好氧细菌的膜结构只有细胞膜 (3)催化和运输(1分) (4)GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂，释放能量
(教师用书独具)
1．相对于细胞外液而言，大部分动物细胞内部的Na＋浓度很低，而K＋浓度很高，细胞通过主动地泵出Na＋和泵入K＋，来维持这种浓度差异。运输这两种离子跨膜的是钠钾泵，运输过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．钠钾泵的化学本质是蛋白质，且具有ATP水解酶的作用
B．在转运Na＋和K＋的过程中，钠钾泵的空间结构会发生变化
C．钠钾泵既能运输Na＋又能运输K＋，所以没有特异性
D．低温、低氧会影响钠钾泵运输钠钾离子
C [钠钾泵的化学本质是蛋白质，据图可知钠钾泵能水解ATP，故具有ATP水解酶的作用，A正确；钠钾泵在转运Na＋和K＋的过程中，会发生磷酸化和去磷酸化，空间结构都会发生变化，B正确；钠钾泵运输Na＋和K＋都依靠特异性的空间结构，具有特异性，C错误；钠钾泵运输钠钾离子属于主动运输，需要消耗能量，低温、低氧会影响呼吸作用，使能量释放减少，因此低温、低氧会影响钠钾泵运输钠钾离子，D正确。]
2．细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP三种腺苷磷酸之间的关系式来表示，称为能荷。能荷＝([ATP]＋1/2[ADP])/([ATP]＋[ADP]＋[AMP])。[ATP]＋[ADP]＋[AMP]指总腺苷酸系统(ATP、ADP和AMP的总和)的浓度；[ATP]＋1/2[ADP]指ATP及相当ATP的浓度。高能荷时，ATP生成过程被抑制，ATP的利用过程被激发；低能荷时，其效应相反。下列相关叙述正确的是( )
A．ATP中的“A”代表腺苷，远离“A”的两个磷酸基团具有相同的转移势能
B．用32P标记的AMP，可以作为标记DNA的基本组成单位
C．活细胞代谢过程中，能荷值不会持续趋向于“0”或“1”
D．人体红细胞和小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程都会引起细胞能荷减小
C [ATP中的“A”代表腺苷，远离“A”的末端磷酸基团具有较高的转移势能，A错误；用32P标记的AMP，可以作为标记RNA的基本组成单位，B错误；当细胞内的所有腺苷酸充分磷酸化为ATP，其能荷值最大为1，当细胞内所有腺苷酸去磷酸化为AMP时，能荷值为0，据此推测能荷数值的变动范围在0～1之间，能荷值不会持续趋向于“0”或“1”，C正确；人体红细胞吸收葡萄糖的过程是协助扩散，不消耗ATP，不会导致细胞能荷减小，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程，消耗ATP，会引起细胞能荷减小，D错误。]
3．下列有关ATP的叙述错误的是( )
A．ATP的合成与分解需要不同酶的催化
B．ATP的化学元素组成和RNA相同，ATP中的腺苷包括脱氧核糖与腺嘌呤
C．图中两次ATP的合成，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生
D．图中两次ATP的水解，后者释放的能量可用于各项生命活动
B [每一种酶只能催化一种或一类化学反应，ATP的合成与分解是不同反应，需要不同的酶催化，A正确；ATP的化学元素组成和RNA相同，ATP中的腺苷包括核糖与腺嘌呤，B错误；人体细胞不能进行光合作用，图中两次ATP的合成，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生，C正确；图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者释放的能量可用于各项生命活动，D正确。]
21世纪教育网(www.21cnjy.com)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。
知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物
1．ATP的结构
(1)中文名称：__________。
(2)结构简式：__________。
(3)符号含义：A代表________，P代表________，“～”代表____________________。
2．ATP的特点
(1)不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得____________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________。
(2)高能量：1 mol ATP水解释放的能量高达________ kJ，所以说ATP是一种_____________________________________________________________________。
3．ATP的功能
ATP能够直接给细胞生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的____________。
4．ATP的供能机理：ATP在________的作用下水解时，脱离下来的____________挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
ATP分子去掉远离A端的两个磷酸基团后，剩余部分是什么物质？
基于对ATP的结构及功能的认识，判断下列表述是否正确。
1．ATP含有3个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤。 ( )
2．ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。 ( )
3．ATP水解的过程就是释放能量的过程。 ( )
4．糖类、脂肪中储存的化学能，不能直接给细胞生命活动提供能量。 ( )
分析ATP的结构及特点
1929年，费斯克和罗曼分别在肌肉中发现了一种焦磷酸盐与腺苷酸联系的化合物。1934年，罗曼又发现，1份这种化合物会被分解成1份腺苷一磷酸(AMP)和2份磷酸(Pi)。1935年，罗曼进一步确定了这种化合物的分子结构为腺苷三磷酸。1948年，托德首次用化学方法人工合成了ATP。下图是ATP的结构式，图中α、β、γ分别表示ATP中的三个磷酸基团。
1．ATP的元素组成是什么？
2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？
3．若β位和γ位的磷酸基团都从ATP脱离，形成的物质与核酸有何关系？
4．为什么ATP中远离A端的特殊化学键不稳定？ATP怎样实现能量的转移？
5．写出ATP水解的反应式。
6．ATP完全水解的产物有哪些？
[深化归纳]
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的基本组成单位之一。
(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．巧记能源物质的三个“一”与一个“二”
1．ATP是细胞的直接能源物质，如图为ATP的结构式(注：C1表示碳原子的位置是1号碳，其他同理)，下列相关叙述正确的是( )
A．ATP断裂两个“～”后，是某些酶的基本组成单位
B．ATP末端磷酸基团(Pγ)转移，可与放能反应相联系
C．ATP中的五碳糖是核糖，与脱氧核糖的区别在C3
D．ATP是腺苷三磷酸的缩写，其中A为腺嘌呤
2．cAMP是由ATP脱去2个磷酸基团后环化而成的，是细胞内的一种信号分子，其结构组成如图所示，下列表述中正确的是( )
A．X的名称是腺苷
B．每个cAMP中含有2个特殊的化学键
C．ATP脱去2个磷酸基团后可以成为RNA的基本单位
D．cAMP与DNA的元素种类不相同
对ATP认识的误区
(1)ATP在细胞中含量很少而不是很多。
(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的化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特殊的化学键中。
知识点2 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
1．ATP与ADP可以相互转化
(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：________。
(3)写出ATP合成的反应式：_______________________________________。
2．转化特点
(1)ATP与ADP的相互转化________地发生并且处于________之中。
(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，这体现了生物界的________。
3．ATP的利用
(1)ATP的利用
1．(P89小字内容)萤火虫尾部发光的原理是萤火虫尾部的发光细胞中含有________________，在________提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素。
2．(P89拓展应用)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“货币”，这说明了____________。
(2)ATP为主动运输供能的机理
4．ATP是细胞内流通的能量“货币”
(1)许多吸能反应与________的反应相联系，由ATP水解提供能量。
(2)许多放能反应与________相联系，释放的能量储存在ATP中。
(3)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
从Ca2+的转运过程看，Ca2+的载体蛋白具有哪些作用？
基于对ATP和ADP的相互转化及ATP的利用的认识，判断下列表述是否正确。
1．ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。 ( )
2．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡。 ( )
3．根细胞产生ATP的生理过程为呼吸作用和光合作用。 ( )
4．ATP释放的能量可用于细胞吸收胆固醇。 ( )
5．胞吞需ATP水解时释放的能量。 ( )
分析ATP与ADP之间的相互转化
1．ATP与ADP间的相互转化是细胞内的供能机制，其过程如图所示。
(1)A1和A2分别起什么作用？
(2)ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？
2．ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到 1 g，而一个正常成年人在静止状态下24 h，将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的。
[深化归纳]
ATP与ADP相互转化过程的比较
3．下图表示ATP与ADP相互转化的能量供应机制。下列相关叙述错误的是( )
A．图中的“N”处为核糖，c处的磷酸基团具有较高的转移势能
B．图中能量1可以来自光能，能量2可转化成光能
C．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
D．许多放能反应往往与过程②相联系，许多吸能反应往往与过程①相联系
4．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。下列说法正确的是( )
A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解作为构建DNA分子的单体
B．蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会积累ADP和磷酸分子
C．蛋白磷酸酶为蛋白质的去磷酸化过程提供化学反应的活化能
D．在蛋白激酶的作用下Ca2+载体蛋白的空间结构发生变化，Ca2+逆浓度梯度释放出细胞
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，～代表一种特殊的化学键。
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，体现了生物界的统一性。
4．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。
5．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
1．(链接P86相关信息)下图是ATP的分子结构简式，下列叙述错误的是 ( )
A．甲是腺苷，乙是脱氧核糖
B．丁代表一种特殊的化学键，其连接的末端磷酸基团具有较高的转移势能
C．ATP的组成元素有C、H、O、N、P
D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”不是同一种物质
2．(链接P89概念检测T3)ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于ATP的叙述，错误的是 ( )
A．活细胞均可合成ATP
B．ATP合成所需的能量由磷酸提供
C．细胞中的ATP不稳定，容易水解
D．正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
3．(链接P89概念检测T4)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是 ( )
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子泵的空间结构在此过程中不发生改变
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．降低温度不会降低离子泵跨膜运输离子的速率
4．(链接P88图5-7)下图是ATP为主动运输供能示意图，以下说法不合理的是( )
A．该载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变
B．参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种催化ATP水解的酶
C．ATP在酶的作用下水解时，脱离的磷酸基团挟能量与该载体蛋白结合
D．由于ATP分子中磷酸基团的相互吸引，因此ATP的结构非常稳定
5．如图是ATP与ADP相互转化示意图，①②表示过程，M表示物质。回答下列问题：
(1)ATP的中文名称为________________，图中M是________。
(2)ATP水解的实质是ATP分子中______________________的水解。
(3)在绿色植物体内为图中①提供能量的生理过程是______________________。
(4)①②反应不是可逆反应，原因是______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________(至少答出两条)。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共85张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第2节 细胞的能量“货币”ATP
课标
要求
解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
知识点1 ATP是一种高能磷酸化合物
1．ATP的结构
(1)中文名称：_______________。
(2)结构简式：_____________。
(3)符号含义：A代表______，P代表____________，“～”代表________________________。
腺苷三磷酸
A—P～P～P
腺苷
磷酸基团
一种特殊的化学键
2．ATP的特点
(1)不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥，使得__________________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____________。
(2)高能量：1 mol ATP水解释放的能量高达_______ kJ，所以说ATP是一种________________。
末端磷酸基团
转移势能
30.54
高能磷酸化合物
3．ATP的功能
ATP能够直接给细胞生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的______________。
4．ATP的供能机理：ATP在___的作用下水解时，脱离下来的_______________挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化
直接能源物质
酶
末端磷酸基团
ATP分子去掉远离A端的两个磷酸基团后，剩余部分是什么物质？
提示：腺嘌呤核糖核苷酸。
基于对ATP的结构及功能的认识，判断下列表述是否正确。
1．ATP含有3个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤。 ( )
提示：ATP结构组成中的五碳糖为核糖。
2．ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。 ( )
3．ATP水解的过程就是释放能量的过程。 ( )
4．糖类、脂肪中储存的化学能，不能直接给细胞生命活动提供能量。 ( )
×
√
√
√
任务一 分析ATP的结构及特点
1929年，费斯克和罗曼分别在肌肉中发现了一种焦磷酸盐与腺苷酸联系的化合物。1934年，罗曼又发现，1份这种化合物会被分解成1份腺苷一磷酸(AMP)和2份磷酸(Pi)。1935年，罗曼进一步确定了这种化合物的分子结构为腺苷三磷酸。1948年，托德首次用化学方法人工合成了ATP。下图是ATP的结构式，图中α、β、γ分别表示ATP中的三个磷酸基团。
1．ATP的元素组成是什么？
提示：C、H、O、N、P。
2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？
提示：不是。ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而碱基中的“A”为腺嘌呤。
3．若β位和γ位的磷酸基团都从ATP脱离，形成的物质与核酸有何关系？
提示：形成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一。
4．为什么ATP中远离A端的特殊化学键不稳定？ATP怎样实现能量的转移？
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。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变化。
5．写出ATP水解的反应式。
6．ATP完全水解的产物有哪些？
提示：ATP完全水解的产物有腺嘌呤、核糖、磷酸。
[深化归纳]
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的基本组成单位之一。
(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．巧记能源物质的三个“一”与一个“二”
√
1．ATP是细胞的直接能源物质，如图为ATP的结构式(注：C1表示碳原子的位置是1号碳，其他同理)，下列相关叙述正确的是( )
A．ATP断裂两个“～”后，是某些酶的基本组成单位
B．ATP末端磷酸基团(Pγ)转移，可与放能反应相联系
C．ATP中的五碳糖是核糖，与脱氧核糖的区别在C3
D．ATP是腺苷三磷酸的缩写，其中A为腺嘌呤
A [ ATP断裂两个“～”后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位，酶的化学本质绝大多数是蛋白质，少数是RNA，A正确；ATP末端磷酸基团转移，往往伴随着能量的释放，可与吸能反应相联系，B错误；ATP中的五碳糖是核糖，核糖与脱氧核糖的区别在于C2上，核糖的C2上是羟基，脱氧核糖的 C2上是氢，C错误；ATP是腺苷三磷酸的缩写，其中A 为腺苷，D错误。]
√
2．cAMP是由ATP脱去两个磷酸基团后环化而成的，是细胞内的一种信号分子，其结构组成如图所示，下列表述中正确的是( )
A．X的名称是腺苷
B．每个cAMP中含有2个特殊的化学键
C．ATP脱去2个磷酸基团后可以成为RNA的基本单位
D．cAMP与DNA的元素种类不相同
C [X的名称是腺嘌呤，A错误；每个cAMP中不含特殊的化学键，B错误；ATP脱去2个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位，C正确；cAMP与DNA的元素种类相同，均为C、H、O、N、P，D错误。]
易错提醒 对ATP认识的误区
(1)ATP在细胞中含量很少而不是很多。
(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的化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特殊的化学键中。
知识点2 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
1．ATP与ADP可以相互转化
(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：____________。
(3)写出ATP合成的反应式：________________________。
磷酸
ADP
光合作用和呼吸作用
呼吸作用
2．转化特点
(1)ATP与ADP的相互转化__________地发生并且处于__________之中。
(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，这体现了生物界的_________。
时刻不停
动态平衡
统一性
3．ATP的利用
(1)ATP的利用
主动运输
物质
思考
合成
1．(P89小字内容)萤火虫尾部发光的原理是萤火虫尾部的发光细胞中含有________________，在________提供能量的前提下，荧光素酶可催化荧光素转化为能发出荧光的氧化荧光素。
2．(P89拓展应用)在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“货币”，这说明了_______________。
荧光素和荧光素酶
ATP
生物界的统一性
(2)ATP为主动运输供能的机理
催化ATP水解
磷酸基团
磷酸化
4．ATP是细胞内流通的能量“货币”
(1)许多吸能反应与_________的反应相联系，由ATP水解提供能量。
(2)许多放能反应与____________相联系，释放的能量储存在ATP中。
(3)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
ATP水解
ATP的合成
从Ca2+的转运过程看，Ca2+的载体蛋白具有哪些作用？
提示：催化ATP水解，运输Ca2+。
基于对ATP和ADP的相互转化及ATP的利用的认识，判断下列表述是否正确。
1．ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。 ( )
2．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡。 ( )
提示：ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生，并处于动态平衡之中，人在饥饿时也是如此。
×
√
3．根细胞产生ATP的生理过程为呼吸作用和光合作用。 ( )
提示：根细胞产生ATP的生理过程不包括光合作用。
4．ATP释放的能量可用于细胞吸收胆固醇。 ( )
提示：细胞吸收胆固醇是通过自由扩散进行的，不消耗能量。
5．胞吞需ATP水解时释放的能量。 ( )
×
√
×
任务二 分析ATP与ADP之间的相互转化
1．ATP与ADP间的相互转化是细胞内的供能机制，其过程如图所示。
(1)A1和A2分别起什么作用？
提示：A1催化ATP的合成，是ATP合成酶；A2催化ATP的水解，是ATP水解酶。
(2)ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？
提示：不可逆。ATP转化为ADP和ADP转化为ATP时所需要的酶是不同的，反应场所不完全相同，在该转化过程中物质是重复利用的，能量不可逆。
2．ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g，而一个正常成年人在静止状态下24 h，将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的。
提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。
[深化归纳]
ATP与ADP相互转化过程的比较
3．下图表示ATP与ADP相互转化的能量供应机制。下列相关叙述错误的是( )
A．图中的“N”处为核糖，c处的磷酸基团具有较高的转移势能
B．图中能量1可以来自光能，能量2可转化成光能
C．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
D．许多放能反应往往与过程②相联系，许多吸能反应往往与过程①相联系
√
D [图中的“N”处为核糖，c处的磷酸基团具有较高的转移势能，A正确；能量1来自光能和化学能，能量2可以转化成光能、化学能和热能等能量形式，B正确；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，是生物界具有统一性的表现之一，C正确；许多吸能反应往往与过程②相联系，许多放能反应往往与过程①相联系，D错误。]
√
4．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。下列说法正确的是( )
A．伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解作为构建DNA分子的单体
B．蛋白质被磷酸化激活的过程中，周围环境中会积累ADP和磷酸分子
C．蛋白磷酸酶为蛋白质的去磷酸化过程提供化学反应的活化能
D．在蛋白激酶的作用下Ca2+载体蛋白的空间结构发生变化，Ca2+逆浓度梯度释放出细胞
D [伴随蛋白质磷酸化形成的ADP可进一步水解形成腺嘌呤核糖核苷酸，是构建RNA分子的单体，A错误；蛋白质被磷酸化激活的过程中，ATP水解产生的磷酸分子转移到蛋白质上，变成有活性的蛋白质，ADP和ATP转化迅速，ADP不会积累，B错误；酶通过降低化学反应的活化能提高化学反应速率，而不是为化学反应提供能量，C错误；Ca2+逆浓度梯度释放出细胞需要能量和载体蛋白，因此需要蛋白激酶的作用使ATP水解供能，同时无活性载体蛋白变成有活性载体蛋白，空间结构发生变化，D正确。]
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，
～代表一种特殊的化学键。
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，体现了生物界的统一性。
4．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。
5．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
课堂检测 素养测评
1．(链接P86相关信息)下图是ATP的分子结构简式，下列叙述错误的是 ( )
A．甲是腺苷，乙是脱氧核糖
B．丁代表一种特殊的化学键，其连接的末端磷酸基团具有较高的转移势能
C．ATP的组成元素有C、H、O、N、P
D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”不是同一种物质
√
A [由题图可知，甲是腺嘌呤，乙是核糖，A错误；丁代表一种特殊的化学键，这种化学键不稳定，所连接的末端磷酸基团具有较高的转移势能，B正确；ATP的组成元素有C、H、O、N、P，C正确；ATP中的“A”代表腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，而构成RNA中的碱基“A”是腺嘌呤，二者不是同一种物质，D正确。]
√
2．(链接P89概念检测T3)ATP是细胞生命活动的直接能源物质，下面关于ATP的叙述，错误的是 ( )
A．活细胞均可合成ATP
B．ATP合成所需的能量由磷酸提供
C．细胞中的ATP不稳定，容易水解
D．正常细胞中ATP与ADP的比值相对稳定
B [对于绿色植物来说，ATP合成所需的能量既可以来自光能，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合成所需的能量来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。]
√
3．(链接P89概念检测T4)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是
( )
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子泵的空间结构在此过程中不发生改变
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．降低温度不会降低离子泵跨膜运输离子的速率
C [离子通过离子泵的跨膜运输需要载体蛋白且消耗能量，属于主动运输，A错误；离子泵是一种载体蛋白，其空间结构在物质运输过程中会发生改变，B错误；动物一氧化碳中毒会减少能量的供应，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率，C正确；温度会影响呼吸酶的活性和细胞膜上分子的运动，因此降低温度会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。]
4．(链接P88图5-7)下图是ATP为主动运输供能示意图，以下说法不合理的是( )
A．该载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变
B．参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种催化ATP水解的酶
C．ATP在酶的作用下水解时，脱离的磷酸基团挟能量与该载体蛋白结合
D．由于ATP分子中磷酸基团的相互吸引，因此ATP的结构非常稳定
√
D [由图可知，该载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变，将Ca2+运输至另一侧，A合理；参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，酶活性就被激活了，B合理；ATP在酶的作用下水解时，脱离的磷酸基团挟能量与该载体蛋白结合，即载体蛋白的磷酸化，C合理；ATP分子中由于相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得ATP的结构非常不稳定，D不合理。]
5．如图是ATP与ADP相互转化示意图，①②表示过程，M表示物质。回答下列问题：
(1)ATP的中文名称为______________，图中M是__________。
(2)ATP水解的实质是ATP分子中______________________的水解。
腺苷三磷酸
磷酸(或Pi)
远离腺苷的特殊的化学键
(3)在绿色植物体内为图中①提供能量的生理过程是______________________。
(4)①②反应不是可逆反应，原因是____________________________
____________________________________至少答出两条)。
光合作用、细胞呼吸
①和②是两个不同的反应，催化反应的酶的种类不同，能量来源也不同
[解析] (1)ATP的中文名称为腺苷三磷酸，结构式简写为A—P～P～P，图中M是磷酸(以Pi表示)。(2)ATP水解的实质是ATP分子中远离腺苷的特殊的化学键的水解。(3)过程①为ATP的合成过程，绿色植物体内能进行光合作用和细胞呼吸产生ATP，故为图中①提供能量的生理过程是光合作用、细胞呼吸。(4)①ATP的合成过程和②ATP的水解过程是两个不同的反应，催化反应的酶的种类不同，能量来源也不同，故①②反应不是可逆反应。
课时分层作业(16) 细胞的能量“货币”ATP
题号
1
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√
题组一 ATP的结构与功能
1．下列关于ATP的叙述正确的是( )
A．ATP分子的结构简式可表示为A—T—P～P～P
B．生物体内存有大量的ATP用以维持生命活动
C．吸能反应一般与ATP水解反应相联系
D．ATP水解供能时磷酸基团间的特殊化学键都断裂
题号
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C [ATP分子的结构式可以简写成A－P～P～P，A错误；生物体内ATP的含量较少，B错误；吸能反应一般伴随ATP的水解，放能反应一般伴随ATP的合成，C正确；ATP水解供能时，远离腺苷的那个特殊化学键会发生断裂，并不是磷酸基团间的特殊化学键都断裂，D错误。]
题号
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√
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
题号
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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要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。]
题号
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√
3．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。下列相关叙述错误的是 ( )
A．ATP分子结构简式中的“A”表示腺嘌呤
B．放能反应与ATP的合成相联系
C．ATP水解产生的磷酸基团可使蛋白质因磷酸化而发生空间结构的改变
D．剧烈运动时，细胞中ATP的合成与水解处于相对平衡状态
题号
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A [ATP分子结构简式中的“A”表示腺苷，包括腺嘌呤和核糖，A错误；放能反应一般伴随着ATP合成，释放的能量储存在ATP末端的那个特殊的化学键中，B正确；ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团与蛋白质结合，使蛋白质发生磷酸化，从而使其空间结构发生变化，C正确；剧烈运动时，ATP消耗增多，ATP的合成也会相应增多，即细胞中ATP的合成与水解处于相对平衡状态，D正确。]
题号
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√
4．ATP可为代谢提供能量，也可为RNA的合成提供原料，ATP结构如图所示，图中“～”表示特殊化学键，下列叙述正确的是( )
A．光合作用可将光能转化为ATP
B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C．α和β位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂
D．ATP转化为ADP可为离子的协助扩散提供能量
题号
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B [光合作用可将光能转化为ATP中活跃的化学能，A错误；ATP分子水解两个特殊化学键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为RNA合成提供能量，故α和β位磷酸基团之间的特殊化学键能在细胞核中断裂，C错误；ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，协助扩散不需要能量，D错误。]
题号
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A [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，即具有较高的转移势能，使ATP容易水解，A正确，D错误；由图可知B为ADP，含有一个特殊化学键，C为腺嘌呤核糖核苷酸，可以作为RNA(部分酶化学本质为RNA)的原料，B错误；B(ADP)在b酶作用下需通过断裂一个特殊化学键后转移磷酸基团而水解形成C，C错误。]
题号
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6．人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A．a～b段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩这一吸能反应
B．b～c段ATP相对含量上升的能量来源是细胞呼吸
C．短跑时，运动员的肌肉细胞中ATP与ADP之间相互转化速率加快
D．b～c段只有ATP的合成，没有ATP的水解
√
题号
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D [ATP与ADP之间相互转化，时刻不停地发生且处于动态平衡之中，因此b～c段既有ATP的合成，也有ATP的水解，D错误。]
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√
7．主动运输是一种既需能量又需载体蛋白的跨膜运输方式。下列相关叙述错误的是( )
A．主动运输过程中需要的能量由ATP水解提供
B．载体蛋白可能发生磷酸化，但空间结构不改变
C．ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能
D．主动运输过程中，载体蛋白一般具有催化ATP水解的酶活性
题号
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B [ATP是生命活动直接的能源物质，主动运输过程中需要的能量一般由ATP水解提供，A正确；载体蛋白可能发生磷酸化，其空间结构发生改变，B错误；ATP中，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，C正确；主动运输过程中，载体蛋白一般具有催化ATP水解的酶活性，有利于为主动运输提供能量，D正确。]
题号
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8．萤火虫发光机理在于尾部部分细胞内存在的荧光素，在荧光素酶和能量的作用下与氧发生化学反应，发出荧光，取萤火虫的发光器研磨粉末做下图所示实验。下列叙述错误的是( )
A．先加水使其发出荧光的目的是排除发光器中残留能量的干扰
B．对比两组结果可知葡萄糖不能使发光器发出荧光，说明葡萄糖不是能源物质
C．观察实验现象发现水作为良好溶剂对于发光反应具有重要作用
D．为保证实验效果，提前制备的发光器粉末需要放在低温和适宜pH条件下保存
题号
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√
题号
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B [萤火虫的发光器粉末中可能存在能源物质，先加水使其发出荧光的目的是排除发光器中残留能量的干扰，A正确；对比两组结果可知葡萄糖不能使发光器发出荧光，说明葡萄糖不是细胞可以直接利用的能源物质，B错误；水作为良好溶剂，可以溶解发光器粉末和ATP、葡萄糖，使其充分接触，这对于发光反应具有重要作用，C正确；发光器粉末中含有荧光素酶，在低温和适宜pH条件下保存，可以保证发光器粉末中的荧光素酶等物质保持较高的活性，D正确。]
题号
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9．(不定项)磷酸肌酸(C～P)是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的还多。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到 ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)。细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP。ATP和磷酸肌酸相互转化的过程如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
磷酸肌酸(C～P)＋ADP ATP＋肌酸(C)
A．与运动员相比，一般人肌细胞磷酸肌酸的含量较多
B．人在剧烈运动时，肌细胞内磷酸肌酸的数量会剧烈变化
C．磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP
D．磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的水解
题号
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√
√
√
题号
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ABD [磷酸肌酸(C～P)是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的还多，因此可推测与一般人相比，运动员肌细胞磷酸肌酸的含量较多，A错误；细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP，因此人在剧烈运动时，肌细胞内磷酸肌酸的数量会发生变化，但由于磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到 ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)，因此肌细胞内磷酸肌酸的数量不会剧烈变化，B错误；根据反应式可知，细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP，因此磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP，C正确；磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)，因此磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的合成，D错误。]
题号
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10．(11分)细胞正常生命活动与酶和ATP密切相关。如图是在ATP合成酶的作用下细胞内合成ATP的过程示意图。回答下列问题：
题号
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(1)分析此图可知H＋跨越该膜的运输方式是_____________，判断的依据是_________________________________________。
(2)ATP在细胞内的作用是______________________________；推测好氧细菌细胞的____________上存在该酶，理由是______________
_________________________________________________________。
协助扩散(1分)
顺浓度梯度，需载体蛋白协助且不消耗能量
生命活动的直接能源物质
细胞膜(1分)
因为该酶与生物
膜结合后能催化ATP的合成，而好氧细菌的膜结构只有细胞膜
题号
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(3)图中H＋顺浓度通过ATP合成酶时，伴随着ATP的合成，说明ATP合成酶作为一种重要的膜蛋白兼具_________________的功能。
(4)科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质——GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释 GTP也可以供能的原因：____________________________________
____________________________________。
催化和运输(1分)
GTP含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的特殊化学键容易水解断裂，释放能量
题号
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[解析] (1)分析此图可知：H＋跨越该膜的过程中是顺浓度梯度进行的，需要载体(ATP合成酶)的协助且不消耗能量，其运输方式是协助扩散。(2)ATP在细胞内的作用是生命活动的直接能源物质；由于该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，好氧细菌能进行有氧呼吸产生ATP，而好氧细菌的膜结构只有细胞膜，故推测好氧细菌细胞的细胞膜上存在该酶。(3)由图示可知，H＋顺浓度通过ATP合成酶，说明此酶具有运输功能，同时该酶也可以催化ATP的合成。(4)由于GTP(鸟苷三磷酸)含有两个特殊的化学键，远离鸟苷的特殊的化学键容易水解断裂，其化学结构与ATP相似的物质，故GTP也能为细胞的生命活动提供能量。
(教师用书独具)
1．相对于细胞外液而言，大部分动物细胞内部的Na＋浓度很低，而K＋浓度很高，细胞通过主动地泵出Na＋和泵入K＋，来维持这种浓度差异。运输这两种离子跨膜的是钠钾泵，运输过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．钠钾泵的化学本质是蛋白质，且具有ATP水解酶的作用
B．在转运Na＋和K＋的过程中，钠钾泵的空间结构会发生变化
C．钠钾泵既能运输Na＋又能运输K＋，所以没有特异性
D．低温、低氧会影响钠钾泵运输钠钾离子
√
C [钠钾泵的化学本质是蛋白质，据图可知钠钾泵能水解ATP，故具有ATP水解酶的作用，A正确；钠钾泵在转运Na＋和K＋的过程中，会发生磷酸化和去磷酸化，空间结构都会发生变化，B正确；钠钾泵运输Na＋和K＋都依靠特异性的空间结构，具有特异性，C错误；钠钾泵运输钠钾离子属于主动运输，需要消耗能量，低温、低氧会影响呼吸作用，使能量释放减少，因此低温、低氧会影响钠钾泵运输钠钾离子，D正确。]
2．细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP三种腺苷磷酸之间的关系式来表示，称为能荷。能荷＝([ATP]＋1/2[ADP])/([ATP]＋[ADP]＋[AMP])。[ATP]＋[ADP]＋[AMP]指总腺苷酸系统(ATP、ADP和AMP的总和)的浓度；[ATP]＋1/2[ADP]指ATP及相当ATP的浓度。高能荷时，ATP生成过程被抑制，ATP的利用过程被激发；低能荷时，其效应相反。下列相关叙述正确的是( )
A．ATP中的“A”代表腺苷，远离“A”的两个磷酸基团具有相同的转移势能
B．用32P标记的AMP，可以作为标记DNA的基本组成单位
C．活细胞代谢过程中，能荷值不会持续趋向于“0”或“1”
D．人体红细胞和小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程都会引起细胞能荷减小
√
C [ATP中的“A”代表腺苷，远离“A”的末端磷酸基团具有较高的转移势能，A错误；用32P标记的AMP，可以作为标记RNA的基本组成单位，B错误；当细胞内的所有腺苷酸充分磷酸化为ATP，其能荷值最大为1，当细胞内所有腺苷酸去磷酸化为AMP时，能荷值为0，据此推测能荷数值的变动范围在0～1之间，能荷值不会持续趋向于“0”或“1”，C正确；人体红细胞吸收葡萄糖的过程是协助扩散，不消耗ATP，不会导致细胞能荷减小，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程，消耗ATP，会引起细胞能荷减小，D错误。]
3．下列有关ATP的叙述错误的是( )
A．ATP的合成与分解需要不同酶的催化
B．ATP的化学元素组成和RNA相同，ATP中的腺苷包括脱氧核糖与腺嘌呤
C．图中两次ATP的合成，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生
D．图中两次ATP的水解，后者释放的能量可用于各项生命活动
√
B [每一种酶只能催化一种或一类化学反应，ATP的合成与分解是不同反应，需要不同的酶催化，A正确；ATP的化学元素组成和RNA相同，ATP中的腺苷包括核糖与腺嘌呤，B错误；人体细胞不能进行光合作用，图中两次ATP的合成，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生，C正确；图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者释放的能量可用于各项生命活动，D正确。]课时分层作业(16) 细胞的能量“货币”ATP
(本套共10小题，共30分。第1～8小题，每小题2分；第9小题3分；第10小题11分。)
题组一 ATP的结构与功能
1．下列关于ATP的叙述正确的是( )
A．ATP分子的结构简式可表示为A—T—P～P～P
B．生物体内存有大量的ATP用以维持生命活动
C．吸能反应一般与ATP水解反应相联系
D．ATP水解供能时磷酸基团间的特殊化学键都断裂
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．能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。下列相关叙述错误的是 ( )
A．ATP分子结构简式中的“A”表示腺嘌呤
B．放能反应与ATP的合成相联系
C．ATP水解产生的磷酸基团可使蛋白质因磷酸化而发生空间结构的改变
D．剧烈运动时，细胞中ATP的合成与水解处于相对平衡状态
4．ATP可为代谢提供能量，也可为RNA的合成提供原料，ATP结构如图所示，图中“～”表示特殊化学键，下列叙述正确的是( )
A．光合作用可将光能转化为ATP
B．用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C．α和β位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂
D．ATP转化为ADP可为离子的协助扩散提供能量
题组二 ATP与ADP的相互转化及ATP的利用
5．下面表示ATP在细胞内的转化过程，a、b、c代表酶，A、B、C代表化合物。下列相关叙述正确的是( )
AB＋PiC＋Pi
A．由于两个相邻的磷酸基团带负电荷而相互排斥等原因，使ATP容易水解
B．B中没有特殊化学键，C是合成某些酶的原料
C．B在b酶作用下通过直接转移磷酸基团而水解形成C
D．ATP结构不稳定的原因是P构成的骨架没有C构成的骨架稳定
6．人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A．a～b段ATP水解释放的能量主要用于肌肉收缩这一吸能反应
B．b～c段ATP相对含量上升的能量来源是细胞呼吸
C．短跑时，运动员的肌肉细胞中ATP与ADP之间相互转化速率加快
D．b～c段只有ATP的合成，没有ATP的水解
7．主动运输是一种既需能量又需载体蛋白的跨膜运输方式。下列相关叙述错误的是( )
A．主动运输过程中需要的能量由ATP水解提供
B．载体蛋白可能发生磷酸化，但空间结构不改变
C．ATP水解过程中，末端磷酸基团具有较高的转移势能
D．主动运输过程中，载体蛋白一般具有催化ATP水解的酶活性
8．萤火虫发光机理在于尾部部分细胞内存在的荧光素，在荧光素酶和能量的作用下与氧发生化学反应，发出荧光，取萤火虫的发光器研磨粉末做下图所示实验。下列叙述错误的是( )
A．先加水使其发出荧光的目的是排除发光器中残留能量的干扰
B．对比两组结果可知葡萄糖不能使发光器发出荧光，说明葡萄糖不是能源物质
C．观察实验现象发现水作为良好溶剂对于发光反应具有重要作用
D．为保证实验效果，提前制备的发光器粉末需要放在低温和适宜pH条件下保存
9．(不定项)磷酸肌酸(C～P)是动物和人的肌肉或其他兴奋性组织中的一种高能磷酸化合物，其分解释放的能量比ATP水解释放的还多。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基团转移到 ADP分子上，从而生成ATP和肌酸(C)。细胞中的肌酸积累时，会被ATP磷酸化而生成磷酸肌酸和ADP。ATP和磷酸肌酸相互转化的过程如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
磷酸肌酸(C～P)＋ADP ATP＋肌酸(C)
A．与运动员相比，一般人肌细胞磷酸肌酸的含量较多
B．人在剧烈运动时，肌细胞内磷酸肌酸的数量会剧烈变化
C．磷酸肌酸分子中的磷酸基团可来自ATP
D．磷酸肌酸去磷酸化时会伴随着ATP的水解
10．(11分)细胞正常生命活动与酶和ATP密切相关。如图是在ATP合成酶的作用下细胞内合成ATP的过程示意图。回答下列问题：
(1)分析此图可知H＋跨越该膜的运输方式是________，判断的依据是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)ATP在细胞内的作用是______________________________；推测好氧细菌细胞的________上存在该酶，理由是_______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)图中H＋顺浓度通过ATP合成酶时，伴随着ATP的合成，说明ATP合成酶作为一种重要的膜蛋白兼具______________的功能。
(4)科学家发现，一种化学结构与ATP相似的物质——GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量，请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
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