第2节 细胞的能量“货币”ATP (教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版 新题型）

第2节　细胞的能量“货币”ATP [课标内容]　1.说出ATP的结构。2.阐述ATP与ADP之间的相互转化。3.举例说明ATP在细胞代谢中的作用。 一、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,“~”代表特殊的化学键。 2.ATP的特点 (1)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。 (2)高能量:ATP水解释放的能量高达30.54 kJ/mol,是细胞内的一种高能磷酸化合物。 3.功能 ATP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。 (1)ATP是细胞内主要的能源物质。(×) (2)ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成。(×) (3)ATP是高能磷酸化合物,含3个特殊化学键,其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能。(×) 探究　根据ATP结构式思考下列问题: (1)图中①②③的结构分别是什么? 提示　腺嘌呤、核糖、磷酸基团。 (2)腺苷是由图中哪些结构组成的?ATP的组成元素有哪些? 提示　①②。ATP的组成元素为C、H、O、N、P。 (3)ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗? 提示　不是。在ATP中,“A”代表腺苷(腺嘌呤+核糖);在碱基中,“A”代表腺嘌呤。 (4)若ATP完全水解,会得到哪些成分? 提示　腺嘌呤、核糖、磷酸。 (5)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质? 提示　腺嘌呤核糖核苷酸。 1.ATP是腺嘌呤核苷的衍生物,如图是ATP的分子结构图,下列有关叙述错误的是(　　) A.ATP分子的结构简式可表示为A-P~P~P B.ATP的水解,主要是指图中②处的水解 C.图中虚线部分的名称是腺苷 D.图中①处的化学键断裂,ATP转化为ADP 解析　ATP的结构简式可表示为A-P~P~P;ATP水解实际上是指ATP分子中特殊化学键的水解,主要是远离A的特殊化学键的水解;腺苷是由腺嘌呤和核糖连接而成的,题图中虚线部分为腺苷;ATP水解时,远离A的特殊化学键易断裂,即②处的化学键断裂。 答案　D 2.实验研究表明,向经过连续收缩发生疲劳的离体肌肉上滴加葡萄糖溶液,肌肉不收缩;向同一条肌肉上滴加ATP溶液,静置一段时间后,肌肉能发生明显收缩。这说明(　　) A.葡萄糖是能源物质 B.ATP是直接能源物质 C.葡萄糖是直接能源物质 D.ATP不是能源物质 解析　根据题意“向经过连续收缩发生疲劳的离体肌肉上滴加葡萄糖溶液,肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量;“向同一条肌肉上滴加ATP溶液,静置一段时间后,肌肉能发生明显收缩”说明ATP是直接能源物质,故选B。 答案　B 二、ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用 　 1.ATP与ADP之间的相互转化 2.ATP的利用 (1)实例。 如图所示: (2)ATP为主动运输供能的机理。 ①酶活性被激活: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,其酶活性就被激活,将ATP水解。 ②载体蛋白的磷酸化:ATP水解时,脱离下来的末端磷酸基团与载体蛋白结合,这一过程伴随着能量的转移,即载体蛋白的磷酸化。 ③Ca2+被释放:载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化,使Ca2+的结合位点转向膜外侧,将Ca2+释放到膜外。 (3)ATP是细胞内流通的能量“货币”。 ①吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,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,用来为吸能反应直接供能。 ③能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。 (1)吸能反应伴随着ATP的合成,放能反应伴随着ATP的水解。(×) (2)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×) (3)载体蛋白磷酸化不会使其空间结构发生变化。(×) 探究　ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应?请完善下表并得出结论。 反应 ATPADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量ATP 反应类型 水解反应 合成反应 酶的类型 水解酶 合成酶 场所 活细胞所有部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等 能量来源 特殊化学键中的化学能 有机物中的化学能、光能 能量去向 用于各项生命活动 储存于特殊化学键中 结论:物质是可逆的,能量是不可逆的,酶也不相同,因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。 生物体内的能源物质总结 (1)能源物质:糖类、脂肪、蛋白质、ATP。 (2)主要能源物质:糖类。 (3)储能物质:脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。 (4)主要储能物质:脂肪。 (5)直接能源物质:ATP。 (6)最终能量来源:太阳能。 1.对“ATP ADP+Pi+能量”的叙述,正确的是(　　) A.①过程和②过程所需的酶相同 B.①过程的能量供各项生命活动利用,②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解 C.①过程和②过程时刻发生,处于动态平衡之中 D.ATP中的能量可来源于光能、热能,也可以转化为光能、热能 解析　①过程为水解酶催化的水解反应,②过程为合成酶催化的合成反应;①过程释放的能量可供各项生命活动利用,②过程的能量来自呼吸作用分解糖类等有机物释放的能量,在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能;生物体内ATP的水解与合成时刻发生,处于动态平衡之中;ATP中的活跃化学能可来源于光能,但不能来源于热能,ATP中的活跃化学能可以转化为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能。 答案　C 2.下列有关ATP的叙述错误的是(　　) A.ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求 B.图中两次ATP的水解,后者能量可用于各项生命活动 C.图中两次合成ATP,前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生 D.ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成 解析　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,保证了机体对能量的需求,A项正确;题图中两次ATP的水解,前者能量储存在有机物中,后者能量可用于各项生命活动,B项正确;题图中两次合成ATP,前者ATP的合成是通过光合作用,所需能量来源于光能,在人体细胞中不会发生,C项正确;一分子ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成,D项错误。 答案　D 　 1.ATP分子结构简式和18个ATP所具有的磷酸键数目分别是(　　) A.A—P~P~P和36个 B.A—P—P~P和18个 C.A~P~P~P和36个 D.A—P~P~P和54个 解析　一个ATP分子中含有三个磷酸基团,两个特殊化学键,18个ATP分子含有3×18=54(个)磷酸键,D项正确。 答案　D 2.如图表示ATP的结构,下列相关叙述正确的是(　　) 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.组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P 解析　b键断裂后形成AMP和2个Pi;题图中3是腺嘌呤,ATP中的字母A表示腺苷;由一分子磷酸、一分子核糖和一分子腺嘌呤组成RNA的基本单位之一。 答案　D 3.如图是ATP与ADP之间的转化图,由此可确定 (　　) A.N为ATP,M为ADP B.能量1和能量2来源相同 C.X1和X2是同一种物质 D.酶1和酶2是同一种酶 解析　M生成N的过程释放能量,所以M为ATP,N为ADP,A项错误;能量1来源于ATP中特殊化学键中的能量,用于各项生命活动,能量2是光能或化学能,所以能量1和能量2的来源是不同的,B项错误;X1和X2都是磷酸基团,C项正确;酶1和酶2一个是水解酶一个是合成酶,D项错误。 答案　C 4.如图是腺嘌呤核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　　　　个磷酸基团、　　　　个核糖分子和　　　　个腺嘌呤缩合而成的。  (3)ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的　　　　　水解,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。  解析　(1)ATP的结构简式为A—P~P~P,题图中虚线部分的名称是腺苷。(2)ATP的结构简式中的“A”代表腺苷,是由核糖和腺嘌呤组成,“P”代表磷酸基团,“~”代表特殊化学键,“T”表示3个。可见,一分子ATP可以看作是由3个磷酸基团、1个核糖分子和1个腺嘌呤缩合而成的。(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的特殊化学键水解,水解时释放的能量是生物体进行肌肉收缩、大脑思考、物质的主动运输、电鳐发电、物质合成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)特殊化学键　肌肉收缩　大脑思考　物质的主动运输 学科网（北京）股份有限公司 $$