5-2 細(xì)胞的能量“貨幣”ATP（學(xué)生版）-高一生物同步講義（人教2019必修1）

5.2細(xì)胞的能量“貨幣”ATP目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航1.通過對(duì)ATP化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的學(xué)習(xí)，認(rèn)同ATP的結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)。2.通過對(duì)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化進(jìn)行模型構(gòu)建，能歸納、概述ATP形成所需能量的主要來源及意義。3.通過對(duì)生活實(shí)例的討論、分析，能解釋“ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)”的原因。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01ATP是一種高能化合物ATP是腺苷三磷酸的英文名稱縮寫。ATP分子的結(jié)構(gòu)可以簡寫成A—P?P?P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，?代表一種特殊的化學(xué)鍵。由于末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢(shì)能，當(dāng)ATP在酶的作用下水解時(shí)，脫離下來的末端磷酸基團(tuán)挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。知識(shí)點(diǎn)02ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的意義對(duì)細(xì)胞的正常生活來說，這種相互轉(zhuǎn)化，是時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。保證細(xì)胞的能量供應(yīng)。能量來源或去路Pi的去路或來源綠色植物用于合成ATP的能量來自光能和來自呼吸作用釋放的能量，動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌呼吸作用釋放的能量。與許多放能反應(yīng)相聯(lián)系。轉(zhuǎn)移給其他分子或成為游離的磷酸細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的。與許多放能反應(yīng)相聯(lián)系。細(xì)胞內(nèi)的磷酸（Pi）知識(shí)點(diǎn)03ATP的利用1.ATP水解釋放的能量可用于大腦思考、生物發(fā)電、主動(dòng)運(yùn)輸、物質(zhì)合成、肌肉收縮等。ATP水解釋放的能量使蛋白質(zhì)分子磷酸化，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，活性改變，從而參與各種化學(xué)反應(yīng)。2.吸能反應(yīng)一般與ATP的水解相聯(lián)系，需要ATP水解酶的催化，同時(shí)也消耗水；放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系。能力拓展能力拓展考法01ATP的化學(xué)結(jié)構(gòu)ATP的化學(xué)結(jié)構(gòu)（1）腺嘌呤含C、H、O、N，核糖含C、H、O，磷酸基團(tuán)含H、O、P，故ATP元素組成為C、H、O、N、P五種元素。（2）ATP的中文名稱叫三磷酸腺苷，一分子ATP由一個(gè)腺苷（一分子腺嘌呤，一分子核糖），三個(gè)磷酸基團(tuán)組成。（3）ATP的分子結(jié)構(gòu)簡式為A—P～P～P，特殊化學(xué)鍵鍵只存在于磷酸基與磷酸基之間，腺苷與磷酸基之間為普通化學(xué)鍵。（4）離“A”腺苷最遠(yuǎn)端的特殊化學(xué)鍵更活躍，最容易斷裂釋放出能量，也最容易重新形成而儲(chǔ)存能量?！镜淅?】ATP被喻為生物體的“能量貨幣”，為生命活動(dòng)直接提供能量。下圖是ATP的結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述正確的是（）A．①表示腺苷 B．②表示脫氧核糖C．③易發(fā)生斷裂和再生 D．④是一種特殊的化學(xué)鍵【答案】D【解析】①表示腺嘌呤，A錯(cuò)誤；②表示核糖，B錯(cuò)誤；③是普通化學(xué)鍵，不易發(fā)生斷裂和再生，C錯(cuò)誤；④是一種特殊的化學(xué)鍵，易發(fā)生斷裂和再生，D正確?？挤?2ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)換ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化【特別提醒】①ATP在生物體內(nèi)含量少，但轉(zhuǎn)化十分迅速，從而使細(xì)胞中的ATP與ADP的轉(zhuǎn)化總是處于一種動(dòng)態(tài)平衡中。②ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中，物質(zhì)可重復(fù)利用，但能量不可循環(huán)利用，它們不是可逆反應(yīng)。③ATP轉(zhuǎn)化為ADP又稱“ATP的水解反應(yīng)”，這一過程需要酶的催化，同時(shí)也消耗水。④ATP不等同于能量：ATP是一種高能磷酸化合物，是一種與能量有關(guān)的物質(zhì)，不能將二者等同起來。⑤生命活動(dòng)需要消耗大量能量，但細(xì)胞中ATP含量很少。由于ADP、Pi等可重復(fù)利用，只要提供能量(光能或化學(xué)能)，生物體就可不斷合成ATP，滿足生物體的需要。⑥吸能反應(yīng)一般與ATP的水解反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲(chǔ)存在ATP中。【典例2】如圖是ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的過程，下列敘述不正確的是（）A．圖中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量 B．反應(yīng)式中，物質(zhì)可逆，能量不可逆 C．ATP中的“A”與RNA中的堿基A含義相同 D．ATP中的能量較活躍，易于釋放【答案】C【解析】根據(jù)以上分析已知，圖中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量，A正確；該反應(yīng)式是ATP與ATP的相互轉(zhuǎn)化，其中物質(zhì)是可逆的，而能量是不可逆的，B正確；ATP中的“A”代表腺苷，而RNA中的堿基A代表腺嘌呤，C錯(cuò)誤；ATP是直接能源物質(zhì)，其中高能磷酸鍵中含有的能量較為活躍，很容易釋放，D正確?？挤?3不同物質(zhì)結(jié)構(gòu)中“A”的含義①四個(gè)圖中的共同點(diǎn)是化學(xué)元素組成相同，均為C、H、O、N、P，且都含有一個(gè)腺嘌呤含氮堿基。②四個(gè)圖中“A”的含義是不同的：ATP中的“A”為腺苷，DNA中的“A”為腺嘌呤脫氧核糖核苷酸，RNA中的“A”為腺嘌呤核糖核苷酸，而核苷酸中的“A”僅為含氮堿基腺嘌呤。③在A—P～P～P中去掉后面兩個(gè)磷酸基，余下的部分“A—P”即為組成RNA的四種基本單位之一：腺嘌呤核糖核苷酸?！镜淅?】在下列六種化合物的化學(xué)組成中，“○”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近的是A．①和②

B．①和③C．③和④

D．⑤和⑥【答案】D【解析】圖中“○”的含義分別是：①表示腺嘌呤核糖核苷酸、②表示堿基腺嘌呤、③表示腺嘌呤脫氧核苷酸、④表示腺嘌呤核糖核苷酸、⑤表示腺苷、⑥表示腺苷。“○”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近的是①和④、⑤和⑥。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1.肌細(xì)胞收縮所需要的能量直接來自（）A．肌糖原水解為葡萄糖 B．葡萄糖氧化分解C．葡萄糖合成肌糖原 D．ATP的高能磷酸鍵斷裂2．人體細(xì)胞內(nèi)能發(fā)生ATP向ADP轉(zhuǎn)化的細(xì)胞器是（）A．核糖體B．內(nèi)質(zhì)網(wǎng)C．高爾基體D．以上都可以3.海洋中的鮟鱇魚有發(fā)光現(xiàn)象，其光能由()A．電能轉(zhuǎn)變而來B．ATP轉(zhuǎn)化成ADP時(shí)釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)變而來C．熱能轉(zhuǎn)變而來D．有機(jī)物進(jìn)行氧化分解釋放的機(jī)械能轉(zhuǎn)變而來4.下列關(guān)于ATP分子的敘述錯(cuò)誤的是()A．ATP中含有一個(gè)核糖和一個(gè)含氮堿基B．ATP脫去所有高能磷酸鍵后就是ADPC．ATP中的兩個(gè)高能磷酸鍵儲(chǔ)存有大量能量D．ATP斷裂了所有高能磷酸鍵后可作為合成核糖核酸的基本原料5.下列關(guān)于ATP的敘述不正確的是()A．動(dòng)物細(xì)胞中合成ATP所需的能量來自糖類等能源物質(zhì)中的化學(xué)能B．植物細(xì)胞中合成ATP所需的能量全部來自光反應(yīng)固定的太陽能C．溫度的突然變化會(huì)影響ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的速率D．細(xì)胞呼吸過程產(chǎn)生的ATP是供應(yīng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源6.如圖①②代表物質(zhì)M、N間的相互轉(zhuǎn)化過程，則()A．螢火蟲體內(nèi)的能量c可來源于光能B．吸能反應(yīng)一般和物質(zhì)M的合成相聯(lián)系C．能量d用于過程①時(shí)大部分以熱能形式散失D．M、N間的相互轉(zhuǎn)化是生物界共有的能量供應(yīng)機(jī)制題組B能力提升練7.下列有關(guān)酶和ATP的敘述，錯(cuò)誤的是（）A．酶具有催化作用的原因是酶能為反應(yīng)過程供能B．氨基酸脫水縮合的過程能使ADP含量增加C．高溫、強(qiáng)酸強(qiáng)堿會(huì)破壞淀粉酶的空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致失活D．ATP分子由腺嘌呤、核糖和磷酸組成8．磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下將自身的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP分子中來合成ATP（A—P～P～P）。研究者對(duì)蛙的肌肉組織進(jìn)行短暫電刺激，檢測(cè)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組（肌肉組織用肌酸激酶阻斷劑處理）肌肉收縮前后ATP和ADP的含量，結(jié)果如下表所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下列有關(guān)分析正確的是（）磷酸腺苷對(duì)照組/（10-6mol·g-1）實(shí)驗(yàn)組/（10-6mol·g-1）收縮前收縮后收縮前收縮后ATP1．301．301．300．75ADP0．600．600．600．95A．對(duì)照組中的肌肉組織細(xì)胞中無ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化B．實(shí)驗(yàn)組中的肌肉組織細(xì)胞中有ATP分解但無ATP合成C．對(duì)照組中的磷酸肌酸可以維持ATP含量的相對(duì)穩(wěn)定D．實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)表明部分生命活動(dòng)利用了靠近A的磷酸鍵9.在某細(xì)胞培養(yǎng)液中加入32P標(biāo)記的磷酸分子，短時(shí)間內(nèi)分離出細(xì)胞的ATP，發(fā)現(xiàn)其含量變化不大，但部分ATP的末端磷酸基團(tuán)已帶上放射性標(biāo)記，該現(xiàn)象不能說明()A．ATP中遠(yuǎn)離A的磷酸基團(tuán)容易脫離B．部分32P標(biāo)記的ATP是重新合成的C．ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)D．該過程中ATP既有合成又有分解10.下圖表示生物體內(nèi)發(fā)生的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng),請(qǐng)判斷下列相關(guān)說法中正確的是()A.ATP分子水解時(shí),圖中所示的化學(xué)鍵③④最易斷裂B.圖中酶1和酶2的化學(xué)本質(zhì)相同,但是二者的種類不同C.細(xì)胞中的吸能反應(yīng)一般與ATP的合成反應(yīng)相聯(lián)系D.ATP與ADP間相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制只發(fā)生在真核細(xì)胞內(nèi)11.下圖是三磷酸腺苷的分子結(jié)構(gòu)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：（1）每1分子的ATP是由__________________組成的。ATP中的A表示____________。圖中方框中的物質(zhì)名稱是____________。ATP的分子結(jié)構(gòu)簡式可以寫成____________。（2）把螢火蟲的尾部組織取下，過一段時(shí)間熒光就消失了。如果滴一滴ATP溶液，熒光將恢復(fù)，這說明螢火蟲發(fā)出熒光所需能量是____________轉(zhuǎn)化的，可以用反應(yīng)式____________表示。（3）當(dāng)人體處于寒冷環(huán)境中時(shí)，骨骼肌會(huì)出現(xiàn)不自主的戰(zhàn)栗，這時(shí)大量消耗的直接能源物質(zhì)是()A．ATPB．肌糖原C．磷酸 D．葡萄糖12.科學(xué)家在研究鈉通過細(xì)胞膜的運(yùn)輸方式時(shí)，做了下述實(shí)驗(yàn)：先向槍烏賊神經(jīng)纖維里注入微量的放射性同位素24Na，不久檢測(cè)到神經(jīng)纖維周圍溶液中存在24Na。如果在神經(jīng)纖維膜外溶液中先后加入某藥物和ATP，測(cè)得神經(jīng)纖維周圍溶液中24Na的量變化如圖所示，則：（1）據(jù)圖可知，加入某藥物后，溶液中24Na的量________；而加入ATP后，溶液中24Na的量________________。（2）由此可見，神經(jīng)纖維排出24Na需要消耗________，通過細(xì)胞膜的方式是______________________。（3）某藥物的作用機(jī)理是_______________________________________。（4）若將圖中縱坐標(biāo)改為“細(xì)胞中24Na的量”，請(qǐng)畫出相應(yīng)的曲線以表示細(xì)胞中24Na量的變化(注入神經(jīng)纖維中24Na的總量為2)。題組C培優(yōu)拔尖練13.（2018浙江卷）ATP是細(xì)胞中的能量通貨，下列敘述正確的是（）A．ATP中的能量均來自細(xì)胞呼吸釋放的能量B．ATP-ADP循環(huán)使得細(xì)胞儲(chǔ)存了大量的ATPC．ATP水解形成ADP時(shí)釋放能量和磷酸基團(tuán)D．ATP分子中的2個(gè)高能磷酸鍵不易斷裂水解14.（2016海南卷）下列有關(guān)植物細(xì)胞能量代謝的敘述，正確的是A.含有兩個(gè)高能磷酸鍵的ATP是DNA的基本組成單位之一B.加入呼吸抑制劑可使細(xì)胞中ADP生成減少，ATP生成增加C.無氧條件下，丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭倪^程中伴隨有ATP的合成D.光下葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體中都有ATP合成15.核苷三磷酸(NTP)包括ATP、GTP、UTP、CTP等;脫氧核苷三磷酸(dNTP,d表示脫氧)包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究發(fā)現(xiàn)dNTP可作為DNA合成的原料。下列敘述正確的是()A.dNTP和NTP的區(qū)別體現(xiàn)在五碳糖的種類不同B.dNTP含有2個(gè)高能磷酸鍵,可為DNA復(fù)制提供能量C.DNA復(fù)制時(shí)需dATP、dTTP含量越多,則DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定D.真核細(xì)胞分裂時(shí),胞內(nèi)dNTP都進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)參與DNA的復(fù)制16.(2016·全國Ⅰ卷,節(jié)選)在有關(guān)DNA分子的研究中,常用32P來標(biāo)記DNA分子。用α、β和γ表