第一节
ATP是细胞内的“能量通货”
知识清单
一、ATP是细胞生命活动的直接能源
1.
腺苷三磷酸（adenosine
triphosphate，ATP）是生命活动的____________________。
2.
ATP可以作为生命活动的直接能源与其分子结构特点有关。ATP是由1个____________、1个________________和3个____________________组成的。核糖是一种五碳糖（C5H10O5），腺嘌呤是一种含氮碱基。核糖与腺嘌呤结合成的基团称____________。腺苷与3个磷酸基团组成________________________。3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在糖分子上，其余2个则相继连接在前一个磷酸基团上。连接2个磷酸基团之间的磷酸键稳定性较________，水解时可以释放出大量的能量，被称为________________________，以“________”表示。
二、细胞内ATP与ADP保持动态平衡
1.
在活细胞中，ATP广泛分布在________________、________________、________________、细胞溶胶等结构中，但含量很____________。
2.
ATP在细胞中易于____________。1个ATP分子含有____________个高能磷酸键，在____________的作用下，____________腺苷的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸（____________），释放出1个磷酸，同时释放________________。ATP水解时释放出的能量可以被____________利用，如肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中许多其他____________________的活动。
3.
ATP在细胞中易于____________。在另一种____________的作用下，ADP和1个磷酸结合重新形成ATP，在这个过程中____________的能量以________________________的形式储存起来。
4.
通过ATP的____________和____________，使____________反应所释放的能量用于____________反应，此过程被称为________________________________。细胞中ATP－ADP循环速度很____________，细胞内ATP的含量能够维持在相对____________的水平。
5.
ATP是细胞中普遍使用的____________________，在细胞内能量转换和利用中起着关键作用。ATP所含能量不多，像小额钞票一样，便于流通使用，所以又有细胞中的“____________________”之称。
三、ATP合成酶在合成ATP过程中的作用机理
1.
ATP合成酶和细胞呼吸有关，说明细胞呼吸、糖的氧化等与产生____________有关。
2.
ATP合成酶____________部分是ATP合成酶催化功能区域。
3.
F1的结构像圆轮，其外层由3个____________和3个____________亚基间隔而成。在ATP合成的过程中，β亚基以三种不同的____________状态使ADP与磷酸结合形成ATP并释放出来。对每个β亚基而言，处于第一种构象时，ADP和磷酸____________；在第二种构象时，生成的ATP与亚基____________________；当β亚基呈第三种构象时，ATP被____________，并回复到第一种构象。这样，3个β亚基的构象不断轮流变化，每一循环放出一个ATP分子。
4.
由于____________和________________阐明了ATP合成酶在合成ATP过程中的作用机理，他们于1997年获得了诺贝尔化学奖。
课时速练（限时8分钟）
1.
ATP分子的结构简式和18个ATP分子所具有的高能磷酸键数目分别为（
）
A.
A－P－P～P和18个
B.
A－P～P～P和36个
C.
A～P～P和36个
D.
A～P～P～P和56个
2.
三磷酸腺苷又叫ATP，下列关于ATP的叙述，错误的是（
）
A.
ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
B.
ATP分子中的“A”指腺苷
C.
ATP可以注射，但不可以口服
D.
ATP转化为ADP时要消耗水
3.
如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法正确的一组是（
）
①图1中的A代表的是腺嘌呤；②图1中的b、c代表高能磷酸键；③图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量；④图2中当肌肉收缩过程中，ATP与ADP的转化都进行
A.
①②④
B.
②③④
C.
①②③④
D.
①③④
4.
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.
人体在睡眠时不消耗ATP
B.
人体在运动时消耗ATP
C.
在剧烈运动时，肌细胞产生ATP的速率增加
D.
ATP分子由1个腺嘌呤核糖核苷酸和2个磷酸基团组成
5.
ATP是细胞内放能反应和吸能反应的纽带，1
mol
ATP水解，能释放30.54
kJ的能量。下列关于ATP的叙述中，正确的是（
）
A.
细胞的放能反应一般与ATP水解的反应相关联
B.
细胞的吸能反应一般与ATP合成的反应相关联
C.
1
mol
ATP的高能磷酸键中共含有30.54
kJ的能量
D.
细胞的正常生活中ATP的含量能保持动态平衡
第一节
ATP是细胞内的“能量通货”
知识清单
一、1.
直接能源
2.
核糖
腺嘌呤
磷酸基团
腺苷
腺苷三磷酸
差
高能磷酸键
～
二、1.
细胞核
线粒体
叶绿体
低
2.
水解
2
酶
远离
ADP
能量
细胞
消耗能量
3.
再生
酶
吸收
高能磷酸键
4.
合成
水解
放能
吸能
ATP－ADP循环
快
稳定
5.
能量载体
能量通货
三、1.
ATP
2.
F1
3.
α
β
构象
结合
松散结合
释放
4.
博耶
沃克尔
课时速练
1.
B
2.
C
3.
C
4.
A
5.
D第一节
ATP是细胞内的“能量通货”
基础达标（限时15分钟）
1.
下列关于ATP分子的叙述正确的是（ ）
A.
ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
B.
A表示腺嘌呤，P表示磷酸
C.
生物体内ATP水解，释放出的能量一定来自于靠近A的高能磷酸键
D.
T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
2.
下列关于ATP的叙述，错误的是（ ）
A.
细胞内普遍使用的能量载体是ATP
B.
ATP水解产生的能量可用于吸能反应
C.
机体内会储存大量ATP
D.
ATP水解为ADP时，释放一个磷酸基团并释放能量
3.
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，刺激肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激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
4.
ATP转化为ADP可用下图表示，图中X代表（ ）
A.
H2O
B.
［H］
C.
P
D.
Pi
5.如图是ATP和ADP相互转化的过程，下列叙述不正确的是（ ）
A.
图中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量
B.
反应式中，物质可逆，能量不可逆
C.
ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同
D.
ATP中的能量较活跃，易于释放
6.
对刚制成的牛蛙坐骨神经—腓肠肌离体标本连续电刺激5分钟后，腓肠肌收缩强度减小，然后将标本浸在某种溶液1分钟后再给予相同电刺激，腓肠肌收缩强度基本恢复，请问该溶液最可能的是（ ）
A.
淀粉溶液
B.
蔗糖溶液
C.
乳糖溶液
D.
ATP溶液
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，请判断下列说法正确的是（ ）
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
8.
ATP合成酶是亚基F1和F0的复合体，其中F1位于某些细胞器的膜外基质中，具有酶活性；F0嵌在膜的磷脂双分子层中，为H+通道，当膜外高浓度的H+冲入膜内时能为ATP的合成提供能量。下列叙述错误的是（ ）
A.
ATP合成酶F0部分是ATP合成酶催化功能区域
B.
ATP合成酶可存在于线粒体内膜上
C.
ATP合成酶的化学本质是蛋白质，在生物体的能量代谢中起重要作用
D.
高温使F1和F0分离后，F1不能催化ATP的合成
素养提升（限时5分钟）
9.
在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质，其分子结构式如下：
（1）从ATP的分子结构式可知，去掉两个磷酸基团后的剩余部分是____________________________________。
（3）某同学进行一项实验，目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象，说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。
①必须待离体肌肉自身的____________消耗之后，才能进行实验。
②在程序上，采取自身前后对照的方法，先滴加________________________（填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”），观察____________________与否以后，再滴加____________________（填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”）。
③如果将上述顺序颠倒一下，实验结果是否可靠？________________________，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
基础达标
1.
A
【解析】ATP的组成元素为C、H、O、N、P，A正确；ATP中的A代表腺苷，P代表磷酸，B错误；ATP中存在两个高能磷酸键，远离A的那一个更容易断裂，释放出其中的能量，C错误；ATP中的T代表3个，D错误。
2.
C
【解析】细胞内普遍使用的能量载体是ATP，A正确；ATP水解产生的能量可用于吸能反应，B正确；机体内含有少量的ATP，C错误；ATP水解为ADP时，释放一个磷酸基团并释放能量，D正确。
3.
D
【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，刺激肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是直接能源物质。
4.
D
【解析】根据ATP的水解的方程式可以看出：ATP的水解除生成ADP、能量外，还有磷酸的生成，故X为磷酸。在ATP反应中Pi是磷酸的缩写，表示游离的磷酸，不是磷酸根。ATP中的P表示的磷酸根，或是磷酸基团，结合状态的，而不是磷酸。
5.
C
【解析】根据以上分析已知，图中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量，A正确；该反应式是ATP与ATP的相互转化，其中物质是可逆的，而能量是不可逆的，B正确；ATP中的“A”代表腺苷，而RNA中的碱基A代表腺嘌呤，C错误；ATP是直接能源物质，其中高能磷酸键中含有的能量较为活跃，很容易释放，D正确。
6.
D
【解析】淀粉是植物多糖，不能为腓肠肌收缩供能，A错误；蔗糖是植物二糖，不能为腓肠肌收缩供能，B错误；乳糖是动物二糖，不能为腓肠肌收缩直接供能，C错误；ATP是细胞生命活动的直接能源物质，可以为腓肠肌收缩直接供能，D正确。
7.
D
【解析】细胞呼吸是放能反应，A错误；脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应，B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错误；能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，D正确。
8.
A
【解析】ATP合成酶F1部分是ATP合成酶催化功能区域A错误；1994年沃克尔测定了线粒体膜上ATP合成酶F1部分的空间构象，B正确；ATP合成酶的化学本质是蛋白质，具有催化合成ATP的作用，在生物体能量代谢中起重要作用，C正确；高温使F1和F0分离后，破坏了ATP合成酶的结构，ATP合酶失活，F1不能催化ATP的合成，D正确。
素养提升
9.
（1）腺嘌呤核糖核苷酸
（2）①ATP
②葡萄糖溶液
肌肉收缩
ATP溶液
③结果不可靠
如果外源ATP尚未耗尽，会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象，造成葡萄糖也能被肌肉直接利用的假象
【解析】（1）ATP分子去掉两个磷酸基团后的剩余部分是一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基（腺嘌呤）组成的化合物，即腺嘌呤核糖核苷酸。
（2）由于实验的目的是证明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源，所以实验时应以是否提供ATP为自变量，但实验前必须要耗尽肌肉自身原有的ATP，同时要注意实验步骤的先后顺序，否则会影响实验结果的准确性。
