1、第2節(jié)細(xì)胞的能量“貨幣”ATP核 心 素 養(yǎng) 解 讀1.生命觀念運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，說出ATP的結(jié)構(gòu)與功能。2科學(xué)思維采用比較與分類，說明動、植物合成ATP的來源不同；通過螢火蟲發(fā)光現(xiàn)象的研究，解釋轉(zhuǎn)基因植物“熒光樹”發(fā)光的原理。知 識 網(wǎng) 絡(luò)晨讀必背1.ATP分子的結(jié)構(gòu)可以簡寫成APPP，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。2ATP分子末端的磷酸基團(tuán)有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢，也就是具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。1 mol ATP水解釋放的能量高達(dá)30.54 kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。3ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中的。4ADP轉(zhuǎn)

2、化成ATP的過程中所需的能量，對于綠色植物來說，既可以來自光能，也可以來自呼吸作用所釋放的能量；對于動物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌來說，均來自細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用時有機(jī)物分解所釋放的能量。5許多吸能反應(yīng)與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量。許多放能反應(yīng)與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中，用來為吸能反應(yīng)直接供能。能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。6細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動，都是由ATP直接提供能量的，如大腦思考、電鰩發(fā)電和物質(zhì)的主動運(yùn)輸都需要消耗ATP。 一、ATP是一種高能磷酸化合物1中文名稱：腺苷三磷酸。2作用：ATP是驅(qū)動細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì)。3結(jié)

3、構(gòu)簡式：APPP。二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化1轉(zhuǎn)化過程合成ATP的反應(yīng)式：ADPPi能量 eq o(,sup7(酶) ATP。2原因及特點(diǎn)（1）原因：ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個特殊的化學(xué)鍵很容易斷裂。（2）特點(diǎn)：時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中。三、ATP的利用1ATP的利用實(shí)例：大腦思考、主動運(yùn)輸、耗能反應(yīng)。2ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”（1）化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與ATP的關(guān)系。放能反應(yīng)：一般與ATP合成相聯(lián)系。吸能反應(yīng)：一般與ATP水解相聯(lián)系。（2）能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間流通。（1）糖類、脂肪和ATP中都儲存著能量，均可以直接為生命活動提供能量。（）（2）“能量

4、”就是指ATP, ATP就是“能量”。（）（3）ATP在細(xì)胞內(nèi)含量并不高，活細(xì)胞都能產(chǎn)生ATP，也都會消耗ATP 。（）（4）ATP失去末端兩個磷酸基團(tuán)以后的剩余部分可為RNA的合成提供原料。（）（5）劇烈運(yùn)動的過程中，細(xì)胞中的ATP會顯著減少。（）（6）ATP的合成常伴隨著細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)。（）（7）ATP中的能量可以來源于光能、化學(xué)能，也可以轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能。（）（8）ATP與ADP的快速轉(zhuǎn)化，使細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)能在常溫常壓下快速進(jìn)行。（）（9）原核細(xì)胞、真核細(xì)胞內(nèi)都有ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化機(jī)制。（） 結(jié)合ATP的結(jié)構(gòu)式回答下列問題：1ATP的組成元素是什么？提示：C、H、O、N、P。2

5、ATP中的“A”與堿基中的“A”是同一種物質(zhì)嗎？提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷（腺嘌呤核糖）；在堿基中，“A”代表腺嘌呤。3圖中分別代表什么？提示：代表腺苷，代表AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，代表ADP，代表ATP，代表一種特殊的化學(xué)鍵。4從結(jié)構(gòu)和功能觀角度分析，ATP分子的結(jié)構(gòu)是怎樣保證ATP數(shù)量的相對穩(wěn)定和能量的持續(xù)供應(yīng)的？提示：ATP末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢能，水解過程釋放能量。在有關(guān)酶作用下，ADP可以接受能量，與Pi結(jié)合重新形成ATP。1ATP的組成與結(jié)構(gòu)2ATP與核苷酸的關(guān)系3不同化合物中“A”的辨析化合物結(jié)構(gòu)簡式“A”含義共同點(diǎn)ATP腺苷（由腺嘌呤和核糖組成）所有“A

6、”的共同點(diǎn)是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脫氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤4.生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)（1）能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。（2）主要能源物質(zhì)：糖類。（3）儲能物質(zhì)：脂肪、淀粉（植物細(xì)胞）、糖原（動物細(xì)胞）。（4）主要儲能物質(zhì)：脂肪。（5）直接能源物質(zhì)：ATP。（6）最終能量來源：太陽能。精典例題1如圖為ATP的結(jié)構(gòu)示意圖，a、b、c表示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，表示化學(xué)鍵。下列敘述錯誤的是（）AATP是腺苷三磷酸的英文名稱縮寫，合成所需能量由磷酸提供BATP徹底水解可生成3種有機(jī)物C化學(xué)鍵斷開時所釋放的能量高達(dá)30.54 kJ/molDATP是高能磷酸化合物，末端的磷酸基團(tuán)具有較

7、高的轉(zhuǎn)移勢能【解析】ATP是腺苷三磷酸的英文名稱縮寫，其合成所需能量由光合作用和呼吸作用提供，A錯誤；ATP徹底水解可生成腺嘌呤、核糖、磷酸3種有機(jī)物，B正確；化學(xué)鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，易斷裂，斷裂時釋放大量能量，能量高達(dá)30.54 kJ/mol，C正確；ATP是高能磷酸化合物，末端的磷酸基團(tuán)具有較高的轉(zhuǎn)移勢能，容易脫離，D正確。故選A?！敬鸢浮緼 1ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量是很少的，如成年人細(xì)胞內(nèi)ADP和ATP的總量僅為210 mg，而一個正常成年人在靜止?fàn)顟B(tài)下24 h將有40 kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。為滿足能量需要，分析生物體是如何解決這一矛盾的？提示：ATP與ADP在細(xì)胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化是十分迅速

8、的，且物質(zhì)可以重復(fù)利用，因此，能滿足生命活動對能量的需要。2結(jié)合ATP與ADP的轉(zhuǎn)化圖解進(jìn)行分析，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過程是否是可逆反應(yīng)？（從反應(yīng)條件、能量來源和去向、反應(yīng)進(jìn)行的場所分析）提示：不是。ATP合成的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體及葉綠體，能量來源是化學(xué)能或光能，去向是形成ATP，條件是ATP合成酶；ATP水解的場所是各種需能部位，能量來源于特殊的化學(xué)鍵，去向是用于各項(xiàng)生命活動，條件是ATP水解酶。3.下圖是ATP為主動運(yùn)輸供能示意圖，結(jié)合下圖回答下列問題：（1）運(yùn)載Ca2的載體蛋白具有什么功能？（2）載體蛋白磷酸化的原因和結(jié)果是什么？提示：（1）運(yùn)輸、催化。（2）ATP釋放的磷酸基

9、團(tuán)與載體蛋白結(jié)合，使載體蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，Ca2釋放到膜外。1ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化2ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化的比較項(xiàng)目ATP的合成ATP的水解反應(yīng)式ADPPi能量 eq o(,sup7(酶) ATPATP eq o(,sup7(酶) ADPPi能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來源光能（光合作用）、化學(xué)能（呼吸作用）特殊的化學(xué)鍵中的能量能量去路形成特殊的化學(xué)鍵用于各項(xiàng)生命活動反應(yīng)場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位結(jié)論ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化時，反應(yīng)所需要的酶、能量的來源和去路、反應(yīng)的場所不同，因此二者的轉(zhuǎn)化不是可逆的，從兩者相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式來看，“物質(zhì)是可逆的，但能量不可

10、逆”精典例題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CATP中的“A”與RNA中的堿基A含義相同DATP釋放的能量可以使某些蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變【解析】分析可知，圖中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量，A正確；該反應(yīng)式是ADP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A代表堿基腺嘌呤，兩者含義不相同，C錯誤；ATP是直接能源物質(zhì)，ATP釋放的能量可以使某些蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)空間結(jié)構(gòu)的形成過程也需要消耗能量，D正確。

11、故選C。【答案】C 1ATP是一種高能磷酸化合物，其中最容易脫離下來，挾能量與其他分子結(jié)合的是（B）A腺苷B末端的磷酸基團(tuán)C緊鄰腺苷的磷酸基團(tuán)D中間的磷酸基團(tuán)解析：ATP水解時，最容易脫離下來的是末端的磷酸基團(tuán)，該磷酸基團(tuán)能挾能量與其他分子結(jié)合，B正確。2下圖是ATP的結(jié)構(gòu)示意圖，其中表示化學(xué)鍵。下列敘述正確的是（D）A肌肉收縮時，和斷裂釋放能量可使肌肉能量減少，形狀改變BATP結(jié)構(gòu)中的脫氧核糖連著三個磷酸基團(tuán)CATP中的A表示堿基腺嘌呤D和都斷裂后所形成的產(chǎn)物中有RNA的基本組成單位解析：肌肉收縮時需消耗能量，ATP水解釋放能量，即斷裂釋放能量，可使肌肉中的能量增加，形狀改變，A錯誤；ATP

12、結(jié)構(gòu)中的五碳糖為核糖，B錯誤；ATP中的A表示腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，C錯誤；和都斷裂后所形成的產(chǎn)物中有腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本組成單位，D正確。故選D。3在下列四種化合物的化學(xué)組成中，“”中所對應(yīng)的含義最接近的是（D） A BC D解析：根據(jù)分析可知：和“”中所對應(yīng)的含義都是腺嘌呤核糖核苷酸，中“”所對應(yīng)的含義是腺嘌呤，中“”所對應(yīng)的含義是腺嘌呤脫氧核苷酸，和“”中所對應(yīng)的含義都是腺苷，D正確。故選D。4下列關(guān)于ATP的敘述，不正確的是（B）A組成ATP的元素有C、H、O、N、PBATP水解供能時生成一個腺苷和三個磷酸C形成ATP時能量可來自光能和化學(xué)能D分解ATP時產(chǎn)生的能量可轉(zhuǎn)

13、化為光能和化學(xué)能解析：ATP的結(jié)構(gòu)簡式是APPP，組成ATP的化學(xué)元素包括C、H、O、N、P，A正確；ATP水解供能時生成一個ADP和一個磷酸，B錯誤；形成ATP時能量來自呼吸作用或光合作用，即可來自光能和化學(xué)能，C正確；分解ATP時產(chǎn)生的能量可用于各項(xiàng)生命活動，可轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能，D正確。故選B。5下圖為ATP的結(jié)構(gòu)示意圖。下列相關(guān)敘述中，正確的是（D）A細(xì)胞中所有需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量BATP水解通常斷裂的是圖中C圖中表示腺苷D圖中是構(gòu)成RNA的基本組成單位之一解析：ATP是細(xì)胞的直接能源物質(zhì)，但是不是唯一的直接能源物質(zhì)，還有CTP、GTP等，因此，細(xì)胞中所有需要能量

14、的生命活動主要是由ATP直接提供能量的，A錯誤；ATP水解通常斷裂的是圖中遠(yuǎn)離腺苷的特殊化學(xué)鍵，B錯誤；圖中是腺嘌呤，C錯誤；中含有的五碳糖是核糖，為腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本組成單位之一，D正確。故選D。 6ATP可通過多種途徑產(chǎn)生，如圖所示。以下說法錯誤的是（D）Aa過程表示細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用時有機(jī)物分解釋放能量Bb過程表示光合作用時利用了光能CATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化保證了生命活動所需能量的持續(xù)供應(yīng)D在物質(zhì)和能量上都可成為可逆反應(yīng)解析：分析可知，a表示細(xì)胞呼吸，細(xì)胞呼吸時有機(jī)物氧化分解，釋放能量，A正確。b表示光合作用，光合作用是利用太陽光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)變形成有機(jī)物，B正確。AD

15、P和ATP在活細(xì)胞中保持動態(tài)平衡，ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化保證了生命活動所需能量的持續(xù)供應(yīng)，C正確。ATP的合成與分解不能稱為可逆反應(yīng)，原因是催化兩反應(yīng)的催化劑不同，分別為ATP合成酶和ATP水解酶；ATP在呼吸作用過程中產(chǎn)生，在生物體內(nèi)各項(xiàng)生命活動中被利用，物質(zhì)可逆，但能量是不可逆的，D錯誤。故選D。7下列關(guān)于吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的敘述，正確的是（A）A吸能反應(yīng)中產(chǎn)物分子中的勢能比反應(yīng)物分子中的勢能高B細(xì)胞呼吸是吸能反應(yīng)C光合作用是植物細(xì)胞中唯一的吸能反應(yīng)D吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)完全獨(dú)立解析：在吸能反應(yīng)中產(chǎn)物分子中的勢能比反應(yīng)物分子的勢能高，A正確；細(xì)胞呼吸是氧化分解有機(jī)物，釋放能量，屬于放能反應(yīng)

16、，B錯誤；光合作用過程吸收光能，屬于吸能反應(yīng)，但并非是植物細(xì)胞中唯一的吸能反應(yīng)，如主動運(yùn)輸?shù)纫矊儆谖芊磻?yīng)，C錯誤；吸能反應(yīng)一般與ATP的分解相聯(lián)系，放能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，故吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間的紐帶就是ATP，二者并非完全獨(dú)立，D錯誤。故選A。8如圖表示ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，下列相關(guān)說法正確的是（D）A能量消耗增大時，細(xì)胞中的ATP明顯減少，ADP增多B該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，酶1與酶2為同種酶CATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化，能量E可以重新為ATP的合成供能D豚鼠胰腺細(xì)胞合成分泌蛋白的過程需要ATP直接供能解析：能量消耗增大時，ATP和ADP的轉(zhuǎn)化加快，但ATP和ADP的含量基

17、本不變，A錯誤；酶1是ATP水解酶，酶2是ATP合成酶，兩種酶種類不同，圖示反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)，B錯誤；細(xì)胞內(nèi)ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的共性，但ATP合成所需的能量不能來自能量E，C錯誤；ATP是直接能源物質(zhì)，豚鼠胰腺細(xì)胞合成分泌蛋白的過程需要ATP直接供能，D正確。故選D。9如圖所示為某些蛋白質(zhì)可以發(fā)生磷酸化和去磷酸化過程，參與細(xì)胞信號傳遞。下列敘述錯誤的是（C）A蛋白質(zhì)磷酸化后空間結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變B蛋白質(zhì)的磷酸化屬于吸能反應(yīng)C蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化過程中的相關(guān)物質(zhì)與能量都可以重復(fù)利用D細(xì)胞內(nèi)ATP含量不足可能會影響細(xì)胞信號傳遞解析：蛋白質(zhì)的活性與空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，蛋白質(zhì)磷酸

18、化變成有活性的蛋白質(zhì)，空間結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，A正確；據(jù)題圖可知，蛋白質(zhì)磷酸化過程伴隨著ATP的水解，ATP水解釋放能量，故該過程屬于吸能反應(yīng)，B正確；由題圖可知，ATP在信號傳遞過程中提供了能量和磷酸基團(tuán)，蛋白質(zhì)完成磷酸化之后變成了ADP，不能重復(fù)利用，C錯誤；據(jù)題圖可知，在蛋白質(zhì)的磷酸化和去磷酸化過程中伴隨著ATP的水解，而蛋白質(zhì)的磷酸化和去磷酸化可參與細(xì)胞信號傳遞，故細(xì)胞內(nèi)ATP含量不足可能會影響細(xì)胞信號傳遞，D正確。故選C。10據(jù)下圖判斷，有關(guān)敘述錯誤的是（D）A從甲ATP的過程所需的酶與酶1不同B乙中不含特殊的化學(xué)鍵，是RNA基本組成單位之一C丙物質(zhì)為腺苷，丁可用于某些脂質(zhì)的合成DATP

19、為生命活動提供能量時需要酶1，或酶2，或酶3的催化解析：由甲ATP的過程為ADP合成ATP的過程，即ATP的形成，此過程所需的酶是ATP合成酶，而酶1為ATP水解酶，A正確；乙物質(zhì)為ATP斷裂掉兩個特殊的化學(xué)鍵之后形成的物質(zhì)，形成AMP即腺嘌呤核糖核苷酸，為RNA的基本組成單位之一，B正確；丙為腺苷“A”，其組成包括腺嘌呤和核糖，丁為磷酸，可用于磷脂的合成，C正確；ATP轉(zhuǎn)化為ADP時為生物體的各項(xiàng)生命活動提供能量，一般是遠(yuǎn)離腺苷的磷酸基團(tuán)被水解，所以ATP為生命活動提供能量時需要酶1，D錯誤。故選D。111997年，諾貝爾化學(xué)獎的一半授予了美國的保羅博耶和英國的約翰沃克，以表彰他們在研究腺苷

20、三磷酸如何利用能量進(jìn)行自身再生方面取得的成就?！跋佘杖姿帷焙喎QATP，是腺嘌呤的衍生物，含有三個相連的磷酸基團(tuán)，末端兩個特殊的化學(xué)鍵分解時伴隨有較大能量變化，是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化的中心物質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：（1）ATP的分子簡式是APPP，其中A代表腺苷，T代表三個，P代表磷酸基團(tuán)，代表特殊的化學(xué)鍵。（2）寫出ADP和ATP相互轉(zhuǎn)變的反應(yīng)式：ATP eq o(KN*,sup7(酶1),sdo5(酶2) ADPPi能量。（3）在動物細(xì)胞中，ADP轉(zhuǎn)變成ATP的能量主要來自呼吸作用，通常需要分解葡萄糖等有機(jī)物，消耗氧氣；對于植物來說，ADP轉(zhuǎn)變成ATP的能量還可以來自光合作用。在生物體內(nèi)，ATP水解

21、生成ADP時，釋放的能量直接用于各項(xiàng)生命活動。解析：（1）ATP的結(jié)構(gòu)簡式為APPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，T代表三個，代表特殊的化學(xué)鍵。（2）ATP與ADP相互轉(zhuǎn)變的反應(yīng)式為ATP eq o(KN*,sup7(酶1),sdo5(酶2) ADPPi能量。（3）在動物細(xì)胞中，合成ATP的能量來自呼吸作用，通常需要分解葡萄糖等有機(jī)物，消耗氧氣；在植物細(xì)胞中，合成ATP的能量來自呼吸作用和光合作用；ATP水解成ADP時釋放的能量來自特殊的化學(xué)鍵，可用于各種生命活動。與ATP產(chǎn)生量有關(guān)的曲線辨析（1）甲圖表示ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系。A點(diǎn)表示無氧條件下，細(xì)胞可通過無氧呼吸分解有機(jī)物，產(chǎn)

22、生少量ATP。AB段表示隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強(qiáng)，通過有氧呼吸分解有機(jī)物釋放的能量增多，ATP的產(chǎn)生量隨之增加。BC段表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。（2）乙圖可表示哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中ATP來自無氧呼吸，與O2無關(guān)。下圖中能正確表示動物細(xì)胞內(nèi)ATP生成量與氧氣供給量之間的關(guān)系的是（） eq o(sup7(),sdo5(A) eq o(sup7(),sdo5(B) eq o(sup7(),sdo5(C) eq o(sup7(),sdo5(D) 【解析】動物細(xì)胞內(nèi)ATP產(chǎn)生于細(xì)胞呼吸。當(dāng)氧氣供給量為零時，動物細(xì)胞可通過無氧呼吸產(chǎn)生少量的ATP；當(dāng)氧氣供給量大于零時，在一定范圍內(nèi)，隨氧氣供給量的逐漸增多，有氧呼吸逐漸加強(qiáng)，ATP生成量逐漸增多，超過一定范圍后，有氧呼吸的強(qiáng)度不再隨氧氣供給量的增加而增加，ATP生成量在達(dá)到最大值時，保持相對穩(wěn)定。綜上分析，B項(xiàng)正