第2节 细胞的能量“货币”ATP
课后篇巩固提升
基础巩固
1.一般情况下,生物体的主要能源物质、直接供能物质、储能物质依次是( )
A.糖类 蛋白质 脂肪 B.ATP 糖类 脂肪
C.糖类 ATP 脂肪 D.糖类 ATP 蛋白质
解析:生物体的主要能源物质是糖类,直接供能物质是ATP,储能物质是脂肪和多糖(淀粉、糖原等)。
答案:C
2.下图表示ATP的结构,相关叙述正确的是( )
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.ATP可为胰岛素的分泌直接供能
解析:图中1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位,其中1是磷酸,2是核糖,3表示腺嘌呤,ATP中的A是腺苷,若图中b键断裂后形成的是AMP和2个Pi;胰岛素的分泌为胞吐,需ATP提供能量。
答案:D
3.ATP能直接给细胞的生命活动提供能量。下列生命活动不需要消耗ATP的是( )
A.肌细胞收缩 B.萤火虫发光
C.甘油进入细胞 D.大脑思考
解析:甘油通过自由扩散的形式进入细胞,不需要消耗能量。
答案:C
4.下列有关ATP和ADP转化的叙述,不正确的是( )
①ATPADP+Pi+能量
②ADP+Pi+能量ATP
A.①②反应过程分别与细胞的吸能和放能反应相联系
B.所有生物体内的②过程所需要的能量都来自呼吸作用
C.①和②在活细胞中永无休止地循环进行,保证了生命活动的顺利进行
D.①反应中的“能量”一般不能用于推动②反应的进行
解析:①反应释放的能量用于吸能反应,②反应吸收的能量来自放能反应;绿色植物体内的②过程所需要的能量可以来自光合作用;①和②在活细胞中永无休止地循环为生命活动提供能量;①反应中的“能量”用于各项生命活动,一般不能用于推动②反应的进行。
答案:B
5.科学家研究发现,向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液,刺激肌肉,肌肉不收缩;向同一条肌肉上滴ATP溶液,刺激肌肉,肌肉很快就发生明显的收缩。这说明( )
A.葡萄糖是能源物质
B.ATP不是能源物质
C.葡萄糖是直接能源物质
D.ATP是直接能源物质
解析:根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液,刺激肌肉,肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量;“向同一条肌肉上滴ATP溶液,刺激肌肉,肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是直接能源物质。
答案:D
6.下列有关植物细胞中ATP的结构与合成的叙述,正确的是( )
A.ATP中去掉两个磷酸基团后是DNA的基本组成单位之一
B.加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少,ATP生成增加
C.细胞中的生命活动都需要ATP直接提供能量
D.光下叶肉细胞的线粒体和叶绿体中都有ATP合成
解析:ATP中去掉两个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一,A项错误;加入呼吸抑制剂能抑制ATP生成,ADP增加,ATP生成减少,B项错误;细胞中的绝大多数生命活动需要ATP直接提供能量,C项错误;光下叶肉细胞既进行光合作用,也进行呼吸作用,D项正确。
答案:D
7.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的水解和合成相联系,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.由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合成,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
解析:细胞呼吸是放能反应,A项错误;脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应,B项错误;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项错误;能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通,D项正确。
答案:D
8.下图是腺苷三磷酸的分子结构,请回答下列问题。
(1)ATP的结构简式为 ,图中虚线部分的名称是 。?
(2)一分子ATP可以看作是由 个磷酸分子、 个核糖分子和 个腺嘌呤缩合而成的。?
(3)ATP为主动运输供能的过程实质上就是载体蛋白的 过程。?
(4)ATP水解时释放的能量是生物体进行 、 和 等生命活动所需能量的直接来源。?
答案:(1)A—P~P~P 腺苷 (2)3 1 1 (3)磷酸化 (4)肌细胞收缩 大脑思考 细胞的主动运输
能力提升
1.ATP(甲)是生命活动的直接能源物质,据图判断下列叙述正确的是( )
A.在主动运输过程中,乙的含量会明显增加
B.丙中不含磷酸键,是RNA基本组成单位之一
C.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成
D.甲→乙和乙→丙过程中,起催化作用的酶空间结构相同
解析:图中甲为ATP,乙是ADP,生物体内的ATP和ADP含量非常少,但二者都处于动态平衡状态,所以主动运输过程中,乙的含量不会明显增加;丙是腺嘌呤核糖核苷酸,含有一个磷酸键;丁为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,而戊为Pi,可用于甲的合成;催化甲→乙和乙→丙过程的酶不同。
答案:C
2.下图为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.图1中的A代表的是腺嘌呤,b、c为特殊化学键
B.ATP生成ADP时图1中的c键断裂并释放能量
C.ATP与ADP相互转化过程中物质是可逆的,能量不可逆
D.酶1、酶2具有催化作用,不受其他因素的影响
解析:ATP是由腺苷和三个磷酸基团组成的,腺苷由一分子的腺嘌呤和一分子的核糖组成;酶的催化作用具有高效性、专一性及作用的条件比较温和等特点,所以其发挥作用时要受到温度、酸碱度等其他因素的影响。
答案:D
3.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.④和⑧
C.③和④ D.⑤和⑥
解析: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。故①和④、⑤和⑥“○”中对应的含义最接近。
答案:D
4.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内的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,该现象能够说明( )
①ATP中远离A的磷酸基团容易脱离 ②部分32P标记的ATP是重新合成的 ③ATP是细胞内的直接能源物质 ④该过程中ATP既有合成又有分解
A.①②③④ B.①②③ C.①②④ D.②③④
答案:C
5.ATP是生物体内重要的能源物质。在动物体中发生的反应如下图所示,下列有关叙述不正确的是( )
A.AMP可以作为合成ADP及RNA的原料
B.甲过程中释放的能量可以用于肌肉收缩
C.丁过程中合成ATP所需能量可以来自光合作用和呼吸作用
D.催化乙过程和丙过程的酶肯定不是同一种酶
解析:由图可知,AMP可以形成ADP,AMP是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本组成单位之一,A项正确。甲过程中ATP释放的能量可以用于肌肉收缩,B项正确。在动物体内丁过程形成ATP的能量只能来自呼吸作用,C项错误。催化乙过程和丙过程的酶不是同一种酶,D项正确。
答案:C
6.经研究证实ATP是细胞的能量“货币”。请分析回答问题。
(1)ATP分子结构简式是 。中文名称: 。研究发现,正常成年人剧烈运动状态下每分钟有0.5 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支小玻璃管中,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,如下图所示。这时再将ATP溶液加入其中一支玻璃管中,将葡萄糖溶液加入另一支玻璃管中,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。ATP在生物体内含量很少,但在细胞内ATP与ADP的相互转化十分迅速。(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。(3)分析题意:荧光消失后,加入ATP的一组发出荧光,而加入葡萄糖的一组没有发出荧光,这说明该过程所需的能量由ATP提供,葡萄糖不是生命活动的直接能源;萤火虫尾部发光的意义在于求偶炫耀,便于交尾。
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
课件25张PPT。第2节 细胞的能量“货币”ATP一、ATP是一种高能磷酸化合物 预习反馈
1.ATP的结构简式可表示为A—P~P~P,下列图示能正确表示ATP的是( )解析:ATP的分子结构式可以简写成A—P~P~P,其中A代表腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,P代表磷酸基团,~代表特殊化学键。
答案:A2.下列关于ATP的化学组成的说法,正确的是 ( )
A.ATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、P
B.ATP中的A表示腺嘌呤
C.含有三个特殊化学键
D.含有腺嘌呤和脱氧核糖
解析:组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P;1分子ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成,其中含有两个特殊化学键,A代表腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。
答案:A二、ATP与ADP可以相互转化
1.过程 2.特点
(1)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。[思考]
1.上图中能量①来自哪里呢?
答案:(1)动物、人、真菌和大多数细菌中能量①来自呼吸作用(有机物分解释放的能量);
(2)绿色植物能量①来自光合作用(光能)和呼吸作用。2.请根据上图,写出酶1和酶2催化的反应式。 预习反馈
1.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
解析: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能量,A项错误;ATP—ADP循环,使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中,B项错误;ATP末端的磷酸基团脱离,形成ADP和Pi,同时释放能量,C项正确;ATP分子中含有2个特殊的化学键,远离腺苷的特殊化学键很容易水解,D项错误。
答案:C2.右图表示ATP和ADP之间的转化,据图可以确定( )
A.A为ADP,B为ATP
B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶
D.X1和X2是同一种物质
解析:由图中能量的方向可知,A为ATP,B为ADP;能量1来自ATP中特殊化学键水解所释放的化学能。在动物体内能量2来自有机物氧化分解释放的化学能;在绿色植物体内能量2除来自有机物氧化分解所释放的化学能外,还可来自光合作用吸收的光能。酶1和酶2分别是ATP水解酶和ATP合成酶。X1和X2是同一种物质(Pi)。
答案:D三、ATP的利用
1.ATP是生命活动的直接能源物质
ATP的利用实例:用于细胞的主动运输,肌细胞收缩,细胞内各种吸能反应,大脑思考,生物发电、发光等。
2.ATP是细胞内流通的能量“货币”
(1)吸能反应一般与ATP的水解相联系,由ATP水解提供能量。
(2)放能反应一般与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中流通。预习反馈
1.判断正误。
(1)人体的一切生命活动都需要ATP。( × )
(2)机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATP。 ( × )
(3)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。 ( × )
(4)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。( × )
(5)ATP中的能量可以来源于光能、热能,也可以转化为光能、热能。( × )2.下列关于ATP为主动运输供能的说法,错误的是 ( )
A.Ca2+主动运输的载体蛋白同时也是催化ATP水解的酶
B.ATP为主动运输供能是通过载体蛋白的磷酸化过程实现的
C.载体蛋白的磷酸化是指磷酸基团与载体蛋白相结合
D.载体蛋白磷酸化后导致其空间结构改变,将Ca2+主转运到膜内
答案:D探究点一探究点二ATP的化学组成
问题情景
下图为ATP的结构简图。 探究点一探究点二1.图示a处是哪一种五碳糖?
答案:图示a处五碳糖为“核糖”。
2.图示b、c、d所示化学键是否相同?其中最易断裂和重建的是哪一个?请分析原因。
答案:图示b为普通磷酸键,c、d则为特殊的化学键,由于相邻的两个磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因使末端的磷酸基团具有较高的转移势能,因此末端的磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,因此d处的键最易断裂和重建。
3.图示框e中物质的名称是什么?它与DNA、RNA有何关系?
答案:图示框e中物质的名称为腺嘌呤核糖核苷酸,它是构成RNA的基本单位之一。探究点一探究点二归纳提升
1.ATP的化学组成探究点一探究点二2.ATP、DNA、RNA、核苷酸结构中“A”的含义 (1)ATP结构中的A为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。
(2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。
(3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸,由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。
(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。探究点一探究点二典例剖析
下列关于ATP的叙述,正确的是( )
A.ATP分子中所有化学键都储存着大量的能量,所以被称为高能磷酸化合物
B.腺苷三磷酸可简写为A—P~P—P
C.ATP中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基团中
D.1个ATP分子由1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团组成
解析:ATP分子中含有两个特殊的化学键,具有较高的转移势能,A项错误;腺苷三磷酸可简写为A—P~P~P,B项错误;ATP的能量主要储存在末端磷酸基团上,C项错误;1个ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成,腺苷由腺嘌呤和核糖组成,D项正确。
答案:D探究点一探究点二活学活练
若ATP脱去了两个磷酸基团,该物质就是组成RNA的基本单位之一,其名称为( )
A.腺嘌呤核糖核苷酸
B.鸟嘌呤核糖核苷酸
C.胞嘧啶核糖核苷酸
D.尿嘧啶核糖核苷酸
解析:ATP中文名称叫腺苷三磷酸,结构简式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的化学键断裂,脱掉一分子磷酸后形成ADP,ADP再脱掉一分子磷酸后形成AMP,即腺嘌呤核糖核苷酸,它是构成RNA的基本单位之一。
答案:A探究点一探究点二ATP与ADP的相互转化及ATP的利用
问题情景
1.请完善下表内容。 综上所述,ATP与ADP的相互转化反应不是(填“是”或“不是”)可逆的。探究点一探究点二2.细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界共有的能量供应机制,结合下图分析,ATP与ADP的相互转化与吸能反应和放能反应的联系。答案:吸能反应是需要消耗能量的反应,如主动运输等需要消耗能量的生命活动过程,因此ATP的水解过程总是与吸能反应相联系;放能反应是释放能量的化学反应,如细胞呼吸,通过葡萄糖的氧化分解释放能量,因此ATP的形成总是与放能反应相联系。探究点一探究点二归纳提升
1.书写ATP结构简式避免两种错误:①A—P—P~P;②A~P~P~P。
2.ATP与ADP的相互转化不可逆:ATP与ADP的相互转化,从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。
3.ATP是与能量有关的一种物质,不可等同于能量:ATP是一种高能磷酸化合物,末端磷酸基团脱离时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量。
4.不可误认为细胞中含有大量ATP,事实上,细胞中ATP含量很少,ATP与ADP的转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿,ATP与ADP含量都保持动态平衡。
5.误认为ATP转化为ADP不消耗水:ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”,这一过程需ATP水解酶的催化,同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。探究点一探究点二典例剖析 A.反应向左进行和向右进行时所需的酶是一样的
B.反应向右进行时释放能量,向左进行时储存能量
C.ATP是细胞中所有生命活动的直接供能物质
D.植物细胞和动物细胞发生这个反应的生理过程都一样答案:B 探究点一探究点二活学活练
1.枪乌贼是一种生活在海洋中的软体动物,它有巨大的神经细胞,能不断逆浓度吸收K+。科学家用一种有毒物质使神经细胞中毒,其吸收K+的功能消失。如果注入一种物质,神经细胞又能恢复吸收K+的功能,一直到这种物质消耗完,请分析这种物质是( )
A.淀粉 B.ATP
C.葡萄糖 D.麦芽糖
解析:神经细胞吸收K+是主动运输,主动运输需消耗能量,需要载体蛋白,逆浓度梯度运输。从题干可知这种物质与能量有关,细胞可直接利用的能量是ATP。
答案:B探究点一探究点二2.ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述,错误的是( )
A.ATP的结构简式是A—P~P~P,“A”代表腺苷
B.已知蔗糖合成是吸能反应,则蔗糖合成时伴随着ATP的水解
C.机体在运动时消耗ATP,睡眠时则不消耗ATP
D.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用
解析:ATP的结构式可以简写成A—P~P~P,“A”代表腺苷,A项正确;吸能反应一般与ATP的水解反应相联系,由ATP水解提供能量,B项正确;ATP是生命活动的直接能源物质,睡眠时生命活动并没有停止,也需要消耗能量(ATP),C项错误;根细胞吸收矿质元素离子是通过主动运输方式完成的,需要根细胞呼吸作用生成的ATP提供能量,D项正确。
答案:C
