第3章 第1节 第2课时 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物必修第一册（苏教版）

本高中生物学讲义聚焦“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”核心知识点，以“结构-转化-功能”为学习支架，先系统梳理ATP的名称、简式、结构特点（含1个腺苷、3个磷酸基团、2个磷酐键）及功能，再阐述ATP与ADP的动态转化（反应式、能量来源与去向），最终关联ATP在生命活动中的具体利用，构建完整知识脉络。 资料特色突出：通过辨析题（如纠正“ATP是唯一能源物质”误区）、对比表格（明晰ATP与DNA中“A”“T”含义差异）及思考题（如30个腺苷与60个磷酸基团最多组成ATP数量计算），培养科学思维与生命观念（物质与能量观），课中辅助教师引导学生主动探究，课后借助例题解析与拓展内容（生物体内能源物质分类），帮助学生查漏补缺，强化理解。

第2课时　ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 课标要求 解释ATP是驱动生命活动的直接能源物质。 知识点一　ATP的结构和功能 1．ATP的名称与简式 ATP 2．特点 (1)含量少：细胞中ATP分子的含量很低。 (2)不稳定：ATP分子中的磷酐键很容易断裂，当其分子末端的磷酐键断裂后，ATP转为ADP，并进一步形成游离的Pi(HPO)。 3．ATP的功能 是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质。 1．ATP是一种储能磷酸化合物，含有三个容易断裂的磷酐键。(×) 提示：ATP分子中只含有二个磷酐键。 2．1个ATP分子中含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。(×) 提示：1个ATP分子中含有1个腺嘌呤核苷(由一分子核糖和一分子腺嘌呤组成)和3个磷酸基团。 3．ATP是细胞内唯一的能源物质，可以为绝大多数的生命活动直接提供能量。(×) 提示：细胞中许多物质都储存着能量，如葡萄糖、淀粉、糖原、脂肪、蛋白质等，但这些物质氧化分解释放的能量不能直接用于生命活动。ATP是细胞内的直接能源物质。 1．ATP的结构及特点 (1)图中①②③④代表的物质分别是什么？ 提示　①腺嘌呤核糖核苷酸；②腺嘌呤核苷(即腺苷A)；③ADP；④ATP (2)据图分析，若1分子ATP完全水解，可得到的物质是什么？ 提示　1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸 (3)探讨ATP中的“A”“T”与组成DNA分子的“A”“T”的含义。 A T ATP 腺苷 三 DNA 腺嘌呤 胸腺嘧啶 2.ATP结构中的数量关系 (1)每个ATP分子含有的磷酸键个数和种类分别是什么？ 提示　3个；2个磷酐键和1个普通磷酸键 (2)从数量上看，ATP分子中腺苷、磷酸基团的比例关系是1∶3。 (3)30个腺苷和60个磷酸基团最多能组成ATP的个数是多少个？ 提示　20个 1．ATP的元素组成与结构 2．ATP与核苷酸的关系 [提醒] (1)ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。 (2)ATP(A－P～P～P)中含有两个磷酐键(～)，其中远离A的磷酐键容易水解而断裂。在这个过程中，ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的基团是一个磷酐基(－PO)，而不是磷酸基(－OPO)。 1．ATP分子的结构可简写成A—P～P～P，下列相关叙述正确的是(　　) A．A代表腺嘌呤，T代表三，P代表磷酸基团 B．“～”表示磷酐键，其断裂时需要吸收能量 C．ATP是通过转移磷酸基(—OPO)提供能量的 D．ATP是通过磷酐键断裂，直接释放大量能量的 解析　“A”代表腺苷，A错误；“～”代表磷酐键，其断裂时需要先吸收能量使ATP分子处于活跃状态，然后在转变成ADP和Pi的过程中释放能量，B正确；ATP是通过转移磷酰基(—PO)提供能量的，而不是磷酸基(—OPO)，C错误；ATP分子水解，末端的磷酐键断裂，通过基团(—PO)的转移提供能量，D错误。 答案　B 2．ATP是细胞的能量“货币”，如图所示为ATP的分子结构，a、b、c表示相应的结构，①②表示化学键。下列相关叙述错误的是(　　) A．ATP并不是细胞中所有需要能量的生命活动的唯一直接供能物质 B．图中①②对应的磷酐键都断裂后形成的产物是构成RNA的基本单位之一 C．GTP与ATP结构相似，GTP含有的糖为核糖，其中的“G”叫鸟苷 D．ATP水解产生的能量用于满足各项生命活动，如蔗糖的水解 解析　ATP并不是细胞中所有需要能量的生命活动的唯一直接供能物质，细胞中还有GTP、CTP等直接供能物质，A正确；图中①②对应的磷酐键都断裂后形成的产物是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一，B正确；GTP是三磷酸鸟苷，与ATP结构相似，GTP含有的糖为核糖，其中的“G”叫鸟苷，C正确；蔗糖的水解不消耗能量，D错误。 答案　D [拓展] 生物体内的能源物质 (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)最终能源：太阳能。 知识点二　ATP和ADP可以相互转化及ATP的利用 1．ATP与ADP的相互转化 (1)反应式 ATPADP＋Pi＋能量 (2)转化的原因及特点 ①原因：ATP分子中远离A的磷酐键很容易断裂。 ②特点 a．时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。 b．ATP与ADP的相互转化既能及时且持续地为生命活动提供能量，又能避免能量的浪费。 (3)合成ATP的能量来源：细胞呼吸、光合作用等生物化学反应。 2．ATP的利用 (1)ATP的利用实例 (2)ATP是驱动细胞内各种生命活动的通用能量货币 糖类、脂肪、蛋白质等有机物氧化分解释放的能量可以用于ADP转化为ATP的反应并储存在ATP中，再通过ATP转化为ADP的反应满足生物体生命活动对能量的需求。 1．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(×) 提示：ATP与ADP的相互转化使得ATP始终维持相对恒定的水平。 2．ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。(√) 3．ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，这样既能及时且持续地为生命活动提供能量，又能避免能量浪费。(√) 4．ATP可直接为生物体的各种生命活动提供能量。(√) 5．人在寒冷时，代谢会加快，则细胞产生ATP的量增加。(√) 1．ATP与ADP的相互转化 分析ATP和ADP相互转化示意图及ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，回答下列问题： (1)ATP合成 ①所需的酶：合成酶。 ②能量来源：动物细胞合成ATP时能量来源：细胞呼吸； 植物细胞合成ATP时能量来源：细胞呼吸和光合作用。 (2)ATP水解 ①所需的酶：水解酶。 ②ATP水解时释放的能量来源和能量去向。 能量来源：远离A的磷酐键断裂，通过基团转移提供能量。 能量去向：为各项生命活动提供能量。 (3)ATP与ADP的相互转化过程中物质和能量是否可以循环利用？ 提示　物质可以。ADP、Pi和H2O是可以循环利用的。但是能量不可以。ATP水解转化成ADP时释放的能量供各种生命活动利用，不能再重复利用。 2．ATP与ADP间的相互转化过程不可逆 综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应理解为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。 ATP和ADP的相互转化 反应式 ATP→ADP＋Pi＋能量 ADP＋Pi＋能量→ATP 类型 水解反应 合成反应 酶 水解酶 合成酶 场所 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 能量来源 远离A的磷酐键断裂，通过基团转移提供能量 细胞呼吸、光合作用 能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP中 1．如图为ATP与ADP相互转化过程示意图，下列有关叙述正确的是(　　) A．过程①为ATP的水解过程 B．过程②往往同时伴随着放能反应 C．过程①中的能量可来自细胞呼吸 D．ATP与ADP相互转化是人体特有的 解析　过程①为ADP接受能量，同时与Pi结合，重新形成ATP的过程，A错误；过程②为ATP水解释放能量，常常伴随着吸能反应，B错误；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，D错误。 答案　C 2．(多选)下列有关人体细胞内ATP的叙述，正确的是(　　) A．处在寒冷环境中时，细胞产生ATP的速率增大 B．运动时，细胞内产生ATP的速率远大于产生ADP的速率 C．剧烈运动时，肌肉细胞水解ATP的速率迅速增加 D．饥饿时，细胞内产生ADP的速率远大于产生ATP的速率 解析　在任何状态下，ATP与ADP的相互转化均处于动态平衡之中，即细胞产生ADP的速率基本等于产生ATP的速率，B、D错误；处在寒冷环境中时，人体细胞代谢增强以维持体温恒定，细胞产生 ATP的速率增大，A正确；剧烈运动时需要的能量增多，肌肉细胞水解 ATP的速率迅速增加，C正确。 答案　AC [提醒] (1)ATP是生物体进行生命活动的直接能源物质，储存在ATP中的化学能可以转化为光能、电能、机械能、化学能等。 (2)常见的消耗能量的生理过程：主动运输、蛋白质合成、胞吞、胞吐、细胞分裂等。 (3)常见的不消耗能量的生理过程：自由扩散、协助扩散、气体交换、渗透作用等。 1．一分子ATP中，含有腺苷、磷酸基团和磷酐键的数目依次是(　　) A．1、2、2 B．2、3、2 C．1、3、2 D．1、3、3 解析　ATP的结构简式是A－P～P～P，其中“A”表示腺嘌呤核苷(简称腺苷)，“P”代表磷酸基团，“～”代表容易断裂的磷酐键。 答案　C 2．ATP在细胞内的含量及其转化速度分别是(　　) A．很多；很快 B．很少；很慢 C．很多；很慢 D．很少；很快 解析　ATP的化学性质很不稳定，在酶的催化下，ATP中远离腺苷的磷酐键容易断裂，生成ADP。细胞中ATP的含量是很少的，但是ATP的转化速度是很快的。 答案　D 3．ATP转化为ADP可表示为下图所示过程，式中a和b分别代表 A．H2O、[H] B．Pi、H2O C．H2O、Pi D．能量、Pi 解析　ATP在水解时，末端的磷酐键断裂后，ATP转化为ADP，并进一步形成游离的Pi，这个过程可以通过基团(－PO)提供能量。 答案　C 4．动物体细胞内ATP水解所释放的能量不可能用于(　　) A．物质的吸收 B．物质的合成 C．有机物的氧化分解 D．肌肉收缩 解析　有机物的氧化分解释放能量。 答案　C 5．下图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题： (1)1分子ATP中含有________个磷酯键。 (2)c中的能量用于_______________________________________________________。 (3)图中的a、b分别代表的生理过程为____________、________________。 解析　(1)1分子ATP中含有2个磷酐键。(2)c是ATP释放出来的能量，是用于各项生命活动的能量。(3)动物和人能产生ATP的是呼吸作用，而绿色植物能通过呼吸作用和光合作用产生ATP，所以b是呼吸作用，a是光合作用。 答案　(1)2　(2)各项生命活动　(3)细胞呼吸　光合作用 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$