5.2细胞的能量“货币”ATP讲义2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

本高中生物学讲义聚焦细胞的能量“货币”ATP，系统梳理其化学组成（元素、结构式及组分含义）、与ADP的相互转化（过程、条件、能量来源去路）及在生命活动中的作用意义（直接供能、能量转换形式），构建从结构到功能的完整知识支架。 该资料以题型为框架，通过解题知识梳理、典例分析及变式训练，培养学生科学思维（如对比ATP与ADP转化的物质能量关系）和生命观念（物质与能量观），含萤火虫发光等探究实践题。课中辅助教师系统教学，课后助力学生通过过关验收查漏补缺，强化知识应用能力。

第5章 5.2 细胞的能量“货币”ATP 内 容 导 航 题型1 ATP的化学组成和特点 题型2 ATP与ADP相互转化的过程 题型3 ATP在生命活动中的作用和意义 考 点 演 练 题型1 ATP的化学组成和特点 解｜题｜知｜识 1、ATP的组成元素：C、H、O、N、P 2、ATP的结构式及各组分的含义： ATP的结构式可简写成A﹣P～P～P，式中A代表腺苷，T代表3个，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键．通常断裂和合成的是第二个高能磷酸键．一个ATP分子中含有一个腺苷、3个磷酸基团、2个高能磷酸键．ATP的一个高能磷酸键水解，形成ADP（二磷酸腺苷），两个高能磷酸键水解，形成AMP（一磷酸腺苷）．ATP的结构如图所示（虚线框表示腺苷）： 注意：不同化合物中“A”的含义 3、疑难辨析 注意：ATP的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量，所以ATP被称为高能化合物．这种高能化合物在水解时，由于高能磷酸键的断裂，必然释放出大量的能量．这种高能化合物形成时，即高能磷酸键形成时，必然吸收大量的能量． 【典例1】ATP是细胞的直接能源物质，萤火虫发光就是由于ATP中特殊化学键水解释放的能量转变成了光能。如图为ATP的结构式，下列相关叙述正确的是（　　） （注：C1表示碳原子的位置是1号碳，其他同理） A．ATP与ADP是同一种物质的两种不同存在形式 B．ATP末端磷酸基团（Pγ）转移，可为某些反应供能 C．萤火虫发光时，ATP水解2个特殊化学键后的产物是ADP和Pi D．由于剧烈运动需要消耗大量ATP，所以细胞内要储存大量ATP，以减少ATP和ADP的转换 【答案】B 【解答】解：A、ATP与ADP是两种不同的物质，ATP水解去掉末端磷酸基团（Pγ）后生成ADP，A错误； B、γ位的磷酸基团通过特殊化学键与ADP的磷酸基团（Pβ）连接形成ATP，该特殊化学键含很高能量。因此，当ATP末端磷酸基团（Pγ）转移时，特殊化学键断裂，释放的能量可为某些吸能反应供能，B正确； C、ATP水解2个特殊化学键后的产物是AMP和Pi，C错误； D、细胞中ATP与ADP的含量都保持相对稳定，由于剧烈运动需要消耗大量ATP，所以细胞内ATP和ADP的相互转换的速度会加快，D错误。 故选：B。 【变式1】下列关于ATP的叙述，错误的是（　　） A．ATP的结构简式可表示为：A﹣P～P～P B．ATP是一种高能磷酸化合物 C．ATP脱去一个磷酸基团，可作为RNA的组成单位 D．ATP可直接为生命活动提供能量 【答案】C 【解答】解：A、ATP的结构简式为A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键，A正确； B、ATP含有两个高能磷酸键，水解时释放大量能量，是一种高能磷酸化合物，B正确； C、ATP脱去一个磷酸基团后形成ADP（腺苷二磷酸），不是RNA的基本组成单位之一，C错误； D、ATP是细胞的直接能源物质，通过高能磷酸键水解为ADP和Pi释放能量，直接驱动各项生命活动，D正确。 故选：C。 【变式2】ATP可作为一种药物用于辅助治疗肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌炎等疾病。下列关于ATP结构的叙述，错误的是（　　） A．ADP的化学结构比ATP的化学结构要稳定些 B．ATP分子的结构可简写成“A﹣P﹣P～P” C．ATP水解脱去两个磷酸基团后的物质可用于合成RNA D．载体蛋白的磷酸化通常与ATP的水解相联系 【答案】B 【解答】解：A、ATP含有两个特殊化学键，其中远离腺苷的磷酸键易断裂，因此稳定性较低；ADP仅含一个特殊化学键，稳定性相对较高，A正确； B、ATP分子的结构可简写成“A—P～P～P”，其中“A“代表腺苷，“—“为普通化学键，“～“为特殊化学键，B错误； C、ATP由1分子腺苷（腺嘌呤和核糖）和3分子磷酸基团组成，ATP脱去两个磷酸基团后形成腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），是RNA合成的基本单位之一，C正确； D、ATP水解产生的磷酸基团与载体蛋白结合使载体蛋白磷酸化，是主动运输等过程的分子机制，D正确。 故选：B。 【变式3】1997年诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗．博耶和英国的约翰．沃克，以表彰他们在研究三磷酸腺苷如何利用能量进行自身再生方面取得的成就．“三磷酸腺苷”简称“腺三磷”，又叫ATP，是腺嘌呤的衍生物，含有三个相连的磷酸基，末端两个磷酸键分解时伴随有较大内能量变化，是生物体内能量转化的中心物质．回答下列问题： （1）ATP的分子简式是　A﹣P～P～P　 ，其中A代表　腺苷　 ，T代表　三个　 ，P代表　磷酸基　 ，　～　 代表高能磷酸键． （2）写出ADP和ATP相互转变的反应式：　ATPADP+Pi+能量　 ． （3）在动物细胞中，ADP转变成ATP的能量主要来自　呼吸作用　 作用，通常需要分解葡萄糖，消耗　氧　 气；对于植物来说，ADP转变成ATP的能量还可来自　光合作用　 作用．在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于　各种生命活动　 ． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）ATP的结构简式为A﹣P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基，T代表三个，～代表高能磷酸键． （2）ADP和ATP相互转变的反应式：ATPADP+Pi+能量，该反应不是可逆反应，因为其中物质是可逆的，能量不可逆． （3）在动物细胞中，合成ATP的能量来自于呼吸作用，在植物细胞中，合成ATP的能量来自于呼吸作用和光合作用；ATP水解成ADP时释放的能量来自于高能磷酸键，可用于各种生命活动． 故答案为： （1）A﹣P～P～P 腺苷 三个 磷酸基～ （2）ATPADP+Pi+能量 （3）呼吸作用 葡萄糖 氧 光合作用 各种生命活 题型2 ATP与ADP相互转化的过程 解｜题｜知｜识 1、ATP与ADP相互转化的过程 （1）ADP和ATP的关系：ADP是二磷酸腺苷的英文名称缩写，分子式可简写成A﹣P～P．从分子简式中可以看出．ADP比ATP少了一个磷酸基团和个高能磷酸键．ATP的化学性质不稳定．对细胞的正常生活来说．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的． （2）ATP的水解：在有关酶的催化作用下ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解．于是远离A的那个P就脱离开来．形成游离的Pi（磷酸）． （3）ATP的合成：在另一种酶的作用下，ADP接受能量与一个Pi结合转化成ATP．ATP与ADP相互转变的反应是不可逆的，反应式中物质可逆，能量不可逆．ADP和Pi可以循环利用，所以物质可逆；但是形成ATP时所需能量绝不是ATP水解所释放的能量，所以能量不可逆．ADP与ATP相互转化的反应式为： ADP+Pi+能量ATP． 2、ATP的合成和水解比较如下： ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP+Pi+能量→ATP ATP→ADP+Pi+能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能（光合作用），化学能（细胞呼吸） 储存在高能磷酸键中的能量 能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞的需能部位 从表上可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应．但物质是可循环利用的． 【典例1】线粒体是细胞的“动力车间”，其内膜上的ADP/ATP载体（AAC）可通过空间构象变化（c﹣态面向细胞质，m﹣态面向线粒体基质）以1：1的比例逆向交换ADP和ATP，该过程的动力直接来源于电子传递链产生的跨膜质子梯度所形成的膜电位。泡发过久的黑木耳可产生米酵菌酸，其能竞争性结合AAC的ATP结合位点。下列叙述正确的是（　　） A．AAC介导的转运需要ATP水解直接提供能量 B．AAC结合转运ATP时处于构象变化中的c﹣态 C．米酵菌酸中毒时，线粒体基质中ADP/ATP比值下降 D．米酵菌酸通过改变AAC空间构象阻断ATP与ADP交换 【答案】C 【解答】解：A、根据题干信息，AAC逆向交换ADP和ATP的动力直接来源于电子传递链产生的跨膜质子梯度所形成的膜电位，而非ATP水解供能。因此，AAC介导的转运不需要ATP水解直接提供能量，A错误； B、题干指出c﹣态面向细胞质，m﹣态面向线粒体基质。ATP由线粒体基质产生后需运出至细胞质供能，故AAC结合转运ATP时应处于面向线粒体基质的m﹣态，B错误； C、米酵菌酸能竞争性结合AAC的ATP结合位点，会抑制ATP从线粒体基质运出，同时阻碍ADP进入基质。这将导致线粒体基质中ATP积累、ADP减少，ADP/ATP比值下降，C正确； D、米酵菌酸通过竞争性结合AAC的ATP结合位点来阻断ADP与ATP的交换，其作用机制是占据结合位点，而非改变AAC的空间构象，D错误。 故选：C。 【变式1】叶肉细胞中不能合成ATP的部位是（　　） A．线粒体内膜 B．叶绿体的类囊体膜 C．细胞质基质 D．叶绿体基质 【答案】D 【解答】解：A、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，能合成大量的ATP，A错误； B、叶绿体的类囊体膜是光反应的场所，能合成ATP，B错误； C、细胞质基质是细胞呼吸第一阶段的场所，能合成少量的ATP，C错误； D、叶绿体基质是暗反应的场所，不能合成ATP，而且还要消耗ATP，D正确。 故选：D。 【变式2】在细胞信号转导过程中存在一种分子开关机制，即通过蛋白激酶催化ATP水解使靶蛋白磷酸化，通过蛋白磷酸酶的催化作用使靶蛋白去磷酸化，从而调节蛋白质的活性。下列说法正确的是（　　） A．靶蛋白磷酸化时被活化，去磷酸化时失活 B．蛋白激酶为靶蛋白的磷酸化提供活化能 C．靶蛋白磷酸化可以改变蛋白质构象从而改变其活性 D．靶蛋白磷酸化时生成ADP，去磷酸化时合成ATP 【答案】C 【解答】解：A、在细胞信号转导过程中，靶蛋白磷酸化后可能被活化也可能失活，同样去磷酸化也可能被活化或失活，A错误； B、蛋白激酶具有催化作用，原理是降低反应的活化能，而不是提供活化能，B错误； C、靶蛋白磷酸化可以改变蛋白质的构象，从而改变其活性，C正确； D、靶蛋白磷酸化时，消耗ATP，生成ADP，但去磷酸化过程不涉及合成ATP，D错误。 故选：C。 【变式3】在活细胞中，如图循环过程永不停止地进行着，请运用所学的知识，分析完成M和N循环中的有关问题： （1）作为生物体生命活动的直接能源物质是 　M　 （填图中字母），其分子结构简式为 　A﹣P～P～P　 。 （2）在绿色植物体内与①相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、　线粒体　 和 　叶绿体　 中进行的。 （3）A1和A2具有 　催化　 作用，在图中它们的作用分别是 　催化ATP的合成和水解　 。 （4）在正常生命活动中，①②时刻不停地发生，并且处于 　动态平衡　 （状态）之中。 （5）根吸收无机盐离子的过程中，应该进行 　②　 （填序号）过程，能量用于 　主动运输　 。 （6）①②过程在所有生物细胞内都是一样的，体现了生物界的 　统一性　 。 【答案】（1）M A﹣P～P～P （2）线粒体 叶绿体 （3）催化 催化ATP的合成和水解 （4）动态平衡 （5）②主动运输 （6）统一性 【解答】解：（1）由图中物质转化关系可知，M是ATPN是ADP．ATP是生物体生命活动的直接能源物质，ATP是的英文名称缩写三磷酸腺苷，其分子结构简式为A﹣P～P～P。 （2）反应①过程是细胞合成ATP的过程在绿色植物细胞内合成ATP的主要部位是细胞质基质、线粒体和叶绿体。 （3）反应①和②过程中的酶不同，①为合成酶②为水解酶在ATP与ADP的相互转化过程中起催化作用。 （4）在正常生命活动中，①②时刻不停地发生，并且处于动态平衡状态。 （5）根细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。主动运输需消耗细胞代谢所产生的能量，故应进行②过程。 （6））①②过程在所有生物细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性。 故答案为： （1）M A﹣P～P～P （2）线粒体 叶绿体 （3）催化 催化ATP的合成和水解 （4）动态平衡 （5）②主动运输 （6）统一性 题型3 ATP在生命活动中的作用和意义 解｜题｜知｜识 1、ATP在生命活动中的作用和意义： ATP是绝大多数生命活动所需能量的直接来源．生物体内能量的转化和传递过程，ATP是一种关键的物质．ATP是生物体内直接提供可利用能量的物质，是细胞内能量转换的“中转站”．各种形式的能量转换都是以ATP为中心环节的．生物体内由于有各种酶作为生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存在．因此ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动． 这些能量形式主要有以下几种： ①机械能．生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动都在做功．所消耗的就是ATP水解释放出的能．例如．纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、细胞分裂期间染色体的运动等． ②电能．生物体内神经系统传导冲动和某些生物能够产生电流．所消耗的就是电能．电能也是由ATP所提供的能量转换而来的． ③渗透能．如细胞的主动运输逆浓度梯度做功消耗的能量．叫做渗透能．渗透能也是来自ATP． ④化学能．生物体内物质的合成需要化学能．小分子物质合成大分子物质时．必须有直接或间接的能量供应．另外．物质在分解的开始阶段．也需要化学能来活化能量较高的物质．在生物体的物质代谢中．可以说到处都需要由ATP转换的化学能来做功． ⑤光能．如萤火虫用于发光的能量仍然直接来源于ATP． ⑥热能．生物体内的热能．来源于有机物的氧化分解．大部分的热能通过各种途径向外界环境散发，只有小部分热能用于维持细胞或恒温动物的体温．通常情况下．热能的形式往往是细胞能量转换和传递过程中的副产品． 2、ATP的来源和去向归纳 （1）生物体内ATP的来源： ATP来源 反应式 光合作用的光反应 ADP+Pi+能量ATP 化能合成作用 有氧呼吸 无氧呼吸 其它高能化合物转化 （如磷酸肌酸转化） C～P（磷酸肌酸）+ADP﹣﹣→C（肌酸）+ATP （2）生物体内ATP的去向： 【典例1】ATP是细胞的能量“货币”，下列关于ATP的叙述，正确的是（　　） A．细胞内的放能反应与ATP的合成相联系 B．ATP合成所需的能量由磷酸基团提供 C．ATP脱去2个磷酸基团就是DNA的基本单位之一 D．细胞中储存着大量的ATP以满足细胞生命活动的需要 【答案】A 【解答】解：A、细胞内的放能反应（如呼吸作用）释放的能量可用于ATP的合成，二者直接相关联，A正确； B、ATP合成所需能量来自细胞呼吸或光合作用等过程，B错误； C、ATP脱去2个磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，C错误； D、ATP在细胞中含量少且转化迅速，通过ATP与ADP的快速循环满足能量需求，而非大量储存，D错误。 故选：A。 【变式1】如图表示萤火虫尾部细胞发光的机制。据图分析，下列叙述错误的是（　　） A．萤火虫发光过程中发生的能量转换是ATP中化学能→光能 B．发光过程中消耗ATP，萤火虫尾部细胞内ATP含量显著下降 C．荧光素需要接受ATP提供的能量才被激活 D．萤火虫尾部细胞中的ATP主要来自细胞呼吸 【答案】B 【解答】解：A、ATP是直接能源物质，所以萤火虫发光过程中发生的能量转换是ATP中化学能→光能，A正确； B、由于ATP和ADP之间可以相互快速转化，故发荧光不会导致细胞内ATP的含量明显降低，B错误； C、由图可知，荧光素需要接受ATP提供的能量被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光，C正确； D、萤火虫为异养生物，其ATP中的能量主要来自细胞呼吸释放的能量，D正确。 故选：B。 【变式2】执法人员常使用ATP荧光检测仪检测餐饮行业用具的微生物含量。检测原理是荧光素酶能催化被ATP提供能量激活的荧光素发生反应，产生氧化荧光素并发出荧光，且荧光强度与ATP含量成正比。下列说法正确的是（　　） A．ATP是生命活动的直接能源物质，细胞中储存了大量ATP B．荧光素酶适合在常温条件下保存，低温、高温下保质时间变短 C．荧光强度越大，说明检测样品中微生物的数量越少 D．不同活细胞内的ATP含量相近且相对稳定，这是该测定方法的重要前提 【答案】D 【解答】解：A、ATP是生命活动的直接能源物质，但细胞中ATP含量少，通过ATP与ADP的快速转化满足能量需求，并非储存大量ATP，A错误； B、荧光素酶是蛋白质类酶，低温下酶的活性被抑制但结构稳定，可长期保存；高温会破坏酶的空间结构使其失活，因此低温下保质时间更长，高温下更短，B错误； C、荧光强度与ATP含量成正比，微生物数量越多，其细胞内ATP总量越大，荧光强度越强。因此荧光强度越大，说明微生物数量越多，C错误； D、所有活细胞均需ATP供能，且细胞内ATP含量相对稳定，这是通过检测ATP含量间接反映微生物数量的前提，D正确； 故选：D。 【变式3】研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答： （1）神经细胞中的ATP主要来自　呼吸作用　 （生理过程），其结构简式是　A﹣P～P～P　 。 正常成年人安静状态下24小时有40kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是　ATP和ADP相互迅速转化　 。 （2）由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来。最后剩下的是　腺苷　 。 （3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：①科学家用化学物质阻断　典型神经递质在神经细胞间的信息传递　 后，发现靶细胞膜能接受到部分神经信号；②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的　受体　 。 （4）为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24小时。然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次试验后：所得数据如表所示： 实验编号 X物质浓度（ng mL﹣1） 细胞内ATP浓度（nmoL mL﹣1） 细胞死亡百分率 A 0 80 1 B 2 70 3 C 4 50 10 D 8 20 25 E 16 5 70 ①该实验的因变量是　细胞中ATP的浓度和细胞死亡的百分率　 。 ②实验数据表明，该实验因变量之间的联系是　细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加　 。 ③若用混有浓度为2ng mL﹣1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是阻碍消化酶的　合成和分泌　 ，影响消化；妨碍　主动运输　 ，影响营养物质的吸收。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）动物细胞中的ATP来自细胞呼吸，其结构简式是A﹣P～P～P；ATP在生物体内含量很少，但在细胞内ATP与ADP相互迅速转化，用掉多少马上形成多少。 （2）ATP由一个腺苷和三个磷酸基组成，ATP在有关酶的作用下，脱去3个磷酸基团后只剩下A，即腺苷。 （3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。要想知道ATP是否能作为神经细胞间传递信息的信号分子，应先排除典型神经递质的作用，所以科学家的实验设计思路是：①科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现靶细胞膜能接受到部分神经信号；②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体。 （4）①根据实验目的可知，该实验的自变量是X物质的浓度不同，因变量是细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率； ②因变量是细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，因变量之间关系为细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡的百分率增加。 ③若用混有浓度为2ngmL﹣1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是阻碍消化酶的合成和分泌，影响消化；防碍主动运输，影响营养物质的吸收。 故答案为： （1）呼吸作用 A﹣P～P～P ATP和ADP相互迅速转化 （2）腺苷 （3）①典型神经递质在神经细胞间的信息传递 ②受体 （4）①细胞中ATP的浓度和细胞死亡的百分率 ②细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加 ③合成和分泌 主动运输 过 关 验 收 1. 研究人员将32P标记的磷酸注入离体活细胞内，1～2min后迅速分离细胞内的ATP，发现ATP带有放射性。下列分析正确的是（　　） A．注入磷酸后，细胞内ATP的含量会大幅增加 B．ATP中紧邻腺苷的磷酸基团最先被检测到32P标记 C．ATP脱掉三个磷酸基团后，可作为合成RNA的原料 D．细胞中吸能反应增强时，短时间内含32P的磷酸基团会增加 【答案】D 【解答】解：A、注入磷酸后，1～2min后，发现ATP带有放射性，说明此过程中ATP迅速发生着合成和分解反应，ATP的含量基本不变，A错误； B、ATP中远离腺苷的特殊化学键很容易断裂，也很容易形成，因此ATP中远离腺苷的磷酸基团最先被检测到32P标记，B错误； C、ATP 脱掉两个磷酸基团后，剩余的结构是腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成RNA的原料，C错误； D、细胞中吸能反应增强时，ATP的水解速率加快，产生的带有32P的磷酸基团会增多，短时间内含32P 的磷酸基团数量会增加，D正确。 故选：D。 2. Arf家族蛋白参与蛋白质的囊泡运输，它们有两种状态，结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态。GTP和ATP的结构、性质相似，仅是碱基A被G替代。活跃状态的Arf蛋白参与货物蛋白的“招募”和“分选”，保证货物蛋白进入特定囊泡等待运输。下列相关叙述和推测正确的是（　　） A．GTP是由一分子鸟苷和两个磷酸基团结合而成 B．Arf由不活跃状态转化为活跃状态需要消耗能量 C．两种状态Arf蛋白的相互转化需要同种酶的催化 D．运输货物蛋白的囊泡可能来自线粒体或高尔基体 【答案】B 【解答】解：A、根据ATP的结构简式为A﹣P～P～P，GTP是由一分子鸟苷和三个磷酸基团结合而成，A错误； B、Arf结合GDP时为不活跃状态，Arf结合GTP时为活跃状态，GDP转化为GTP消耗能量，因此Arf由不活跃状态转化为活跃状态消耗能量，B正确； C、酶具有专一性，两种状态Arf蛋白的相互转化是不同的化学反应，需要不同酶的催化，C错误； D、根据分泌蛋白的合成与分泌过程可知，运输货物蛋白的囊泡可能来自内质网或高尔基体，D错误。 故选：B。 3. 双脱氧核苷三磷酸（ddNTP）与脱氧核苷三磷酸（dNTP）的结构如图所示，根据所学知识判断下列叙述正确的是（　　） ′ A．若X表示OH，脱掉β位和γ位的磷酸基团，可作为构成DNA的基本单位 B．若X表示OH，脱掉β位和γ位的磷酸基团，可作为构成RNA的基本单位 C．若X表示H，脱掉β位和γ位的磷酸基团，可作为构成DNA的基本单位 D．若X表示H，脱掉β位和γ位的磷酸基团，可作为构成RNA的基本单位 【答案】A 【解答】解：根据ATP的组成和图示结构可知：2′为﹣H，若X表示OH，说明五碳糖为脱氧核糖。则脱掉β位和γ位的磷酸基团后，可作为构成DNA的基本单位。 故选：A。 4. 一分子ATP中，含有的特殊化学键和磷酸基团的数目分别是（　　） A．2和3 B．1和3 C．2和2 D．4和6 【答案】A 【解答】解：ATP的结构式是：A﹣P～P～P。一分子ATP中，含有2个特殊化学键，3个磷酸基团。 故选：A。 5. ATP注射液主要用于心功能不全、脑出血等后遗症的辅助治疗。研究发现ATP可以作为信号分子与中枢及外周神经系统、内脏等多处细胞膜上的受体结合。与自身合成的ATP相比，注射ATP浓度远低于细胞内，几乎不能进入细胞。下列叙述正确的是（　　） A．1个ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团 B．注射ATP主要目的是为神经细胞和内脏等细胞内化学反应提供能量 C．肝细胞中的大部分ATP主要通过有氧呼吸第三阶段在线粒体基质中产生 D．组成神经细胞中的磷脂、DNA、RNA和ATP的化学元素都只有5种 【答案】AD 【解答】解：A、1个ATP分子含有3个磷酸基团以及1个腺苷分子（包括1分子核糖和1分子腺嘌呤），A正确； B、由题可知：ATP注射液几乎不能进入细胞，因此无法为神经细胞和内脏等细胞内的代谢反应供能而发挥治疗作用，B错误； C、肝细胞能进行有氧呼吸，细胞中的ATP主要通过有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上产生，C错误； D、组成神经细胞中的磷脂、DNA、RNA和ATP的化学元素都只有5种，都是C、H、O、N、P，D正确。 故选：AD。 6. 如图是有关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　2　 个高能磷酸键．含有　3　 个磷酸基团，其分子结构简式为　A﹣P～P～P　 ． （2）图中的a、b分别代表　呼吸作用　 、　光合作用　 ． （3）进行①反应时能量用于合成　最外层的高能磷酸键　 ，进行②反应时，释放的能量用于生物的　各项生命活动　 ． （4）①②反应进行时所需要的酶是不一样的，因为酶的催化作用具有　专一性　 性． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）ATP的结构简式为A﹣P～P～P，故1分子ATP中含有2个高能磷酸键，3个磷酸集团，ATP中文名称叫三磷酸腺苷． （2）合成ATP时的能量来源，绿色植物来自于光合作用和呼吸作用的生理过程中，动物和人则来自于进行呼吸作用时有机物的氧化分解，故a、b分别为呼吸作用和光合作用． （3）进行①反应时能量用于合成ATP，ATP的水解反应，释放的能量来自高能磷酸键的断裂释放的能量，用于生物体的各项生命活动． （4）酶具有专一性，故①②反应进行时所需要的酶是不一样的，①代表ATP合成酶，②代表ATP水解酶． 故答案为： （1）2 3 A﹣P～P～P （2）呼吸作用 光合作用 （3）最外层的高能磷酸键 各项生命活动 （4）专一性 7. 如图是ATP与ADP之间的转化图，下列说法正确的是（　　） A．A为ADP，B为ATP B．X1和X2是同一种物质 C．酶1和酶2是同一种酶 D．能量1和能量2来源相同 【答案】B 【解答】解：A、据分析可知，A为ATP，B为ADP，A错误； B、X1和X2都是磷酸，B正确； C、酶1是ATP水解酶，酶2是ATP合成酶，C错误； D、能量1来自于高能磷酸键的断裂，能量2来自于光能或化学能，来源不同，D错误。 故选：B。 8. 下列关于ATP和ADP相互转化的叙述，正确的是（　　） A．ATP和ADP相互转化是一种可逆反应 B．光合作用产生的ATP可以用于植物的各项生命活动 C．在叶绿体中，ADP的移动方向是由类囊体薄膜到叶绿体基质 D．ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质 【答案】D 【解答】解：A、ATP与ADP相互转化过程中所需要的酶、能量的来源和去路不同、反应的场所不完全相同，不是可逆反应，A错误； B、叶绿体合成的ATP只能用于暗反应，在叶绿体基质中发挥作用，不能用于植物的其它各项生命活动，B错误； C、光反应阶段消耗ADP，暗反应阶段产生ADP，故在叶绿体中，ADP的移动方向是由叶绿体基质到类囊体薄膜，C错误； D、ATP中的“A”是指腺苷，是由腺嘌呤和核糖构成，DNA、RNA中的碱基“A”是指腺嘌呤，不是同一物质，D正确。 故选：D。 9. 绿色植物细胞的下列结构或部位中，不能产生ATP的是（　　） A．叶绿体 B．线粒体 C．核糖体 D．细胞质基质 【答案】C 【解答】解：A、叶绿体是光合作用的场所，光合作用的光反应阶段能产生ATP，A正确； B、线粒体是有氧呼吸第二阶段和第三阶段的场所，这两个阶段都能产生ATP，B正确； C、核糖体是合成蛋白质的场所，不能产生ATP，还需要消耗ATP，C错误； D、细胞质基质是细胞呼吸第一阶段的场所，也能产生少量的ATP，D正确。 故选：C。 10. ATP在生物体的生命活动中发挥着重要的作用，下列有关ATP的叙述，不正确的有几项（　　） ①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP； ②若细胞内Na+浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加； ③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质； ④ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量很少； ⑤能进行有氧呼吸的细胞不一定含有线粒体但一定含有相关的酶，可产生ATP； ⑥ATP的形成与细胞中的放能反应相关联，ATP水解时一般不能水解全部的高能磷酸键． A．0项 B．1项 C．2项 D．3项 【答案】A 【解答】解：①人体成熟的红细胞可通过无氧呼吸合成ATP，蛙的红细胞、鸡的红细胞可通过有氧呼吸合成ATP，①正确。 ②若细胞内Na+浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，必需通过主动运输排出Na+，细胞消耗ATP的量增加，②正确。 ③ATP中的“A”是指腺苷，DNA、RNA中的碱基“A”是指腺嘌呤，不是同一物质，③正确。 ④ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量很少，可和ADP迅速转化，④正确。 ⑤能进行有氧呼吸的细胞不一定含有线粒体，如好氧性细菌，但一定含有相关的酶，可产生ATP，⑤正确。 ⑥ATP的形成与细胞中的放能反应相关联，ATP水解后的ADP仍含有一个高能磷酸键，⑥正确。 故选：A。 11. 在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）上而形成ADP。以下有关分析中错误的是（　　） A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着1分子ADP的生成 B．一个ATP分子的三磷酸基团之间有三个特殊的化学键（～） C．ATP分子末端磷酸基团具有较高的转移势能，离开后可得到ADP D．线粒体和叶绿体一样，既可以水解ATP也可以合成ATP 【答案】AB 【解答】解：A、根据题意可知，“腺苷酸激酶能将ATP 分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）上而形成 ADP”，即腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着2分子ADP的生成，A错误； B、ATP分子的结构式可以简写成A—P～P～P，所以一个ATP分子的三磷酸基团之间有两个特殊的化学键（～），B错误； C、ATP的化学性质不稳定，ATP分子末端的磷酸基团具有较高的转移势能，在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A那个特殊化学键很容易水解，ATP就转化成了ADP，C正确； D、光反应（叶绿体的类囊体膜上）可以合成ATP，题意可知，线粒体内可以合成ATP；而叶绿体基质发生暗反应消耗ATP，存在ATP水解，线粒体中存在合成反应，合成反应与ATP水解相联系，故线粒体和叶绿体一样，既可以水解ATP也可以合成ATP，D正确。 故选：AB。 12. 如图表示ATP水解产生ADP的过程。请回答下列问题： （1）图中A表示 　腺嘌呤核苷　 ，P代表 　磷酸基团　 ，ATP如果脱去两个磷酸基团后可作为 　RNA　 （物质）基本结构单位中的一种。 （2）图中①为 　磷酸键　 ；图中②为 　能量　 。 （3）图示过程中未标出的另一种反应物是 　水　 ，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶 　不是　 （填“是”或“不是”）同一种酶。 【答案】（1）腺嘌呤核苷 磷酸基团 RNA （2）磷酸键 能量 （3）水 不是 【解答】解：（1）图中A表示腺嘌呤核苷，由腺嘌呤和核糖组成；P代表磷酸基团；ATP脱去两个磷酸基团为腺苷一磷酸，即腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位。 （2）图中①为磷酸键，这是一种特殊的化学键，容易水解和合成，储存着大量的化学能；图中②为能量。 （3）图示过程中未标出的另一种反应物是水，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶不是同一种酶。 故答案为： （1）腺嘌呤核苷 磷酸基团 RNA （2）磷酸键 能量 （3）水 不是 13. 为研究ATP与同样作为能源物质的葡萄糖对肌肉收缩作用的异同，科学家进行了如下实验：向经过连续收缩产生疲劳的离体蛙腓肠肌上滴加葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一只蛙的另一条收缩疲劳的离体腓肠肌上滴加ATP溶液，静置一段时间后，肌肉能发生明显收缩。该实验结果能说明（　　） A．葡萄糖不是能源物质 B．肌肉收缩需要的能量来自葡萄糖的氧化分解 C．ATP能为肌肉收缩提供能量 D．葡萄糖能通过ATP间接为肌肉收缩提供能量 【答案】C 【解答】解：A、该实验说明ATP是直接能源物质，葡萄糖不是直接能源物质，A错误； B、实验中未涉及肌肉收缩所需能量来自葡萄糖氧化分解的相关验证，无法得出该结论。B错误； C、向疲劳的离体腓肠肌滴加ATP溶液，肌肉能发生明显收缩，说明ATP能为肌肉收缩提供能量。C正确； D、实验中滴加葡萄糖溶液肌肉不收缩，滴加ATP溶液肌肉收缩，不能说明葡萄糖能通过ATP间接为肌肉收缩供能。D错误。 故选：C。 14. 人体细胞内为蛋白质的合成、细胞的分裂等生命活动直接供能的物质是（　　） A．糖原 B．淀粉酶 C．葡萄糖 D．三磷酸腺苷 【答案】D 【解答】解：ATP是生物体的直接能源物质，不管是身体中的吸能反应还是放能反应，都直接有ATP的参与。故为细胞生命活动直接提供能源物质的是ATP，即三磷酸腺苷。 故选：D。 15. ATP是细胞内重要的高能磷酸化合物，对生命活动正常进行具有非常重要的作用，其结构可用如图表示。下列相关叙述错误的是（　　） A．ATP与DNA的元素组成完全相同，但彻底水解后的产物有差别 B．图中③与④的相互转化与细胞内的吸能反应和放能反应相联系，保证了细胞内的能量供应 C．萤火虫发光所需的能量来源于图中“～” D．在细胞的各个部位都同时进行着ATP的水解和合成 【答案】D 【解答】解：A、ATP与DNA的元素组成完全相同，都是C、H、O、N、P，但彻底水解后的产物有差别，ATP彻底水解后的产物有腺嘌呤、核糖和磷酸，DNA彻底水解后的产物有磷酸、脱氧核糖和四种碱基，A正确； B、图中③与④的相互转化与细胞内的吸能反应和放能反应相联系，保证了细胞内的能量供应，B正确； C、萤火虫发光所需的能量来源于图中“～”，C正确； D、在细胞的各个部位都进行着ATP的水解，但ATP的合成场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，D错误。 故选：D。 16. 萤火虫尾部发光，是荧光素接受ATP中的能量后，将化学能转化成光能所致，这个化学能来自图中的哪个化学键（　　） A．②③ B．① C．② D．③ 【答案】D 【解答】解：ATP中的特殊化学键含有大量的能量，远离腺苷的特殊化学键（③）容易断裂释放其中的能量供各种生命活动利用。 故选：D。 17. ATP在中枢神经系统中广泛存在，能够参与星型胶质细胞之间的信息传递过程。ATP从神经细胞轴突末梢的囊泡中释放出来，对神经细胞间的信息交流起到调控作用。下列说法错误的是（　　） A．人体细胞内和细胞外都有ATP的分布 B．ATP既是细胞内携带能量的分子，也是重要的信号分子 C．ATP通过囊泡释放的方式与浓度差无关，也不消耗能量 D．神经细胞的细胞膜上存在接受ATP分子的受体蛋白 【答案】C 【解答】解：A、由于ATP能从神经细胞轴突末梢的囊泡中释放出来，所以人体细胞内和细胞外都有ATP的分布，A正确； B、ATP是细胞生命活动的直接能源物质，又由于ATP对神经细胞间的信息交流起到调控作用，所以ATP既是细胞内携带能量的分子，也是重要的信号分子，B正确； C、ATP通过囊泡释放的方式是胞吐，与浓度差无关，但需要消耗能量，C错误； D、ATP从神经细胞轴突末梢的囊泡中释放出来，对神经细胞间的信息交流起到调控作用，说明神经细胞的细胞膜上存在接受ATP分子的受体蛋白，D正确。 故选：C。 18. 在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。 实验材料：萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干及其他实验所需材料。 （1）实验步骤 ①配制不同浓度的ATP溶液，置于小烧杯中，贴上标签； ②将　荧光器粉末　 分成若干等份，分别放入试管中，贴上标签； ③在每支试管中加入　等量不同浓度的ATP溶液　 ； ④观察发光现象并记录。 （2）实验现象预测及结论 现象预测 结论 a．随ATP浓度升高， 发光现象渐强 荧光强度与ATP浓度 　呈正相关　 b．随ATP浓度升高， 发光现象　逐渐减弱　 荧光强度与ATP浓度 　呈负相关　 c．　发光现象没有变化　 荧光强度与ATP 浓度无关 （3）实验讨论 ①最可能的实验结果是哪一个？　a　 。 ②萤火虫发光是　化学能　 能转变成　光能　 能的过程。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）本实验要探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，故试管中应放入等量的荧光器粉末，自变量为不同浓度的ATP溶液，故在每支试管中加入等量不同浓度的ATP溶液，因变量为萤火虫的发光强度，其他无关变量应相同，并观察发光现象记录实验结果。 （2）预测实验现象时要全面，要预测出可能出现的几种情况，本实验较简单，可根据实验结论预测相应的现象，如果荧光强度与ATP浓度呈正相关，说明随ATP溶液浓度与发光强度成正相关，故答题时可写随ATP溶液浓度升高而逐渐增强，否则相反，如果发光现象没有变化，则说明荧光强度与ATP浓度无关。 （3）最可能的实验结果是a，随ATP溶液浓度升高而逐荧光强度渐增强。萤火虫发光是ATP释放的化学能转变成光能的过程。 故答案为： （1）实验步骤 ②荧光器粉末　③等量不同浓度的ATP溶液 （2）实验现象预测 ①呈正相关 ②逐渐减弱 呈负相关 ③发光现象没有变化 （3）实验讨论 ①a ②化学能 光能 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 5.2 细胞的能量“货币”ATP 内 容 导 航 题型1 ATP的化学组成和特点 题型2 ATP与ADP相互转化的过程 题型3 ATP在生命活动中的作用和意义 考 点 演 练 题型1 ATP的化学组成和特点 解｜题｜知｜识 1、ATP的组成元素：C、H、O、N、P 2、ATP的结构式及各组分的含义： ATP的结构式可简写成A﹣P～P～P，式中A代表腺苷，T代表3个，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键．通常断裂和合成的是第二个高能磷酸键．一个ATP分子中含有一个腺苷、3个磷酸基团、2个高能磷酸键．ATP的一个高能磷酸键水解，形成ADP（二磷酸腺苷），两个高能磷酸键水解，形成AMP（一磷酸腺苷）．ATP的结构如图所示（虚线框表示腺苷）： 注意：不同化合物中“A”的含义 3、疑难辨析 注意：ATP的分子中的高能磷酸键中储存着大量的能量，所以ATP被称为高能化合物．这种高能化合物在水解时，由于高能磷酸键的断裂，必然释放出大量的能量．这种高能化合物形成时，即高能磷酸键形成时，必然吸收大量的能量． 【典例1】ATP是细胞的直接能源物质，萤火虫发光就是由于ATP中特殊化学键水解释放的能量转变成了光能。如图为ATP的结构式，下列相关叙述正确的是（　　） （注：C1表示碳原子的位置是1号碳，其他同理） A．ATP与ADP是同一种物质的两种不同存在形式 B．ATP末端磷酸基团（Pγ）转移，可为某些反应供能 C．萤火虫发光时，ATP水解2个特殊化学键后的产物是ADP和Pi D．由于剧烈运动需要消耗大量ATP，所以细胞内要储存大量ATP，以减少ATP和ADP的转换 【变式1】下列关于ATP的叙述，错误的是（　　） A．ATP的结构简式可表示为：A﹣P～P～P B．ATP是一种高能磷酸化合物 C．ATP脱去一个磷酸基团，可作为RNA的组成单位 D．ATP可直接为生命活动提供能量 【变式2】ATP可作为一种药物用于辅助治疗肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌炎等疾病。下列关于ATP结构的叙述，错误的是（　　） A．ADP的化学结构比ATP的化学结构要稳定些 B．ATP分子的结构可简写成“A﹣P﹣P～P” C．ATP水解脱去两个磷酸基团后的物质可用于合成RNA D．载体蛋白的磷酸化通常与ATP的水解相联系 【变式3】1997年诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗．博耶和英国的约翰．沃克，以表彰他们在研究三磷酸腺苷如何利用能量进行自身再生方面取得的成就．“三磷酸腺苷”简称“腺三磷”，又叫ATP，是腺嘌呤的衍生物，含有三个相连的磷酸基，末端两个磷酸键分解时伴随有较大内能量变化，是生物体内能量转化的中心物质．回答下列问题： （1）ATP的分子简式是　 　 ，其中A代表　 　 ，T代表 　 ，P代表　 　 ，　 代表高能磷酸键． （2）写出ADP和ATP相互转变的反应式：　 　 ． （3）在动物细胞中，ADP转变成ATP的能量主要来自　 　 作用，通常需要分解葡萄糖，消耗　 　 气；对于植物来说，ADP转变成ATP的能量还可来自　 　 作用．在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量直接用于　 　 ． 题型2 ATP与ADP相互转化的过程 解｜题｜知｜识 1、ATP与ADP相互转化的过程 （1）ADP和ATP的关系：ADP是二磷酸腺苷的英文名称缩写，分子式可简写成A﹣P～P．从分子简式中可以看出．ADP比ATP少了一个磷酸基团和个高能磷酸键．ATP的化学性质不稳定．对细胞的正常生活来说．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的． （2）ATP的水解：在有关酶的催化作用下ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解．于是远离A的那个P就脱离开来．形成游离的Pi（磷酸）． （3）ATP的合成：在另一种酶的作用下，ADP接受能量与一个Pi结合转化成ATP．ATP与ADP相互转变的反应是不可逆的，反应式中物质可逆，能量不可逆．ADP和Pi可以循环利用，所以物质可逆；但是形成ATP时所需能量绝不是ATP水解所释放的能量，所以能量不可逆．ADP与ATP相互转化的反应式为： ADP+Pi+能量ATP． 2、ATP的合成和水解比较如下： ATP的合成 ATP的水解 反应式 ADP+Pi+能量→ATP ATP→ADP+Pi+能量 所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶 能量来源 光能（光合作用），化学能（细胞呼吸） 储存在高能磷酸键中的能量 能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动 反应场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞的需能部位 从表上可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应．但物质是可循环利用的． 【典例1】线粒体是细胞的“动力车间”，其内膜上的ADP/ATP载体（AAC）可通过空间构象变化（c﹣态面向细胞质，m﹣态面向线粒体基质）以1：1的比例逆向交换ADP和ATP，该过程的动力直接来源于电子传递链产生的跨膜质子梯度所形成的膜电位。泡发过久的黑木耳可产生米酵菌酸，其能竞争性结合AAC的ATP结合位点。下列叙述正确的是（　　） A．AAC介导的转运需要ATP水解直接提供能量 B．AAC结合转运ATP时处于构象变化中的c﹣态 C．米酵菌酸中毒时，线粒体基质中ADP/ATP比值下降 D．米酵菌酸通过改变AAC空间构象阻断ATP与ADP交换 【变式1】叶肉细胞中不能合成ATP的部位是（　　） A．线粒体内膜 B．叶绿体的类囊体膜 C．细胞质基质 D．叶绿体基质 【变式2】在细胞信号转导过程中存在一种分子开关机制，即通过蛋白激酶催化ATP水解使靶蛋白磷酸化，通过蛋白磷酸酶的催化作用使靶蛋白去磷酸化，从而调节蛋白质的活性。下列说法正确的是（　　） A．靶蛋白磷酸化时被活化，去磷酸化时失活 B．蛋白激酶为靶蛋白的磷酸化提供活化能 C．靶蛋白磷酸化可以改变蛋白质构象从而改变其活性 D．靶蛋白磷酸化时生成ADP，去磷酸化时合成ATP 【变式3】在活细胞中，如图循环过程永不停止地进行着，请运用所学的知识，分析完成M和N循环中的有关问题： （1）作为生物体生命活动的直接能源物质是 　 　 （填图中字母），其分子结构简式为 　 　 。 （2）在绿色植物体内与①相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、　 和 　 　 中进行的。 （3）A1和A2具有 　 　 作用，在图中它们的作用分别是 　 　 。 （4）在正常生命活动中，①②时刻不停地发生，并且处于 　 　 （状态）之中。 （5）根吸收无机盐离子的过程中，应该进行 　 　 （填序号）过程，能量用于 　 　 。 （6）①②过程在所有生物细胞内都是一样的，体现了生物界的 　 　 。 题型3 ATP在生命活动中的作用和意义 解｜题｜知｜识 1、ATP在生命活动中的作用和意义： ATP是绝大多数生命活动所需能量的直接来源．生物体内能量的转化和传递过程，ATP是一种关键的物质．ATP是生物体内直接提供可利用能量的物质，是细胞内能量转换的“中转站”．各种形式的能量转换都是以ATP为中心环节的．生物体内由于有各种酶作为生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存在．因此ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动． 这些能量形式主要有以下几种： ①机械能．生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动都在做功．所消耗的就是ATP水解释放出的能．例如．纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、细胞分裂期间染色体的运动等． ②电能．生物体内神经系统传导冲动和某些生物能够产生电流．所消耗的就是电能．电能也是由ATP所提供的能量转换而来的． ③渗透能．如细胞的主动运输逆浓度梯度做功消耗的能量．叫做渗透能．渗透能也是来自ATP． ④化学能．生物体内物质的合成需要化学能．小分子物质合成大分子物质时．必须有直接或间接的能量供应．另外．物质在分解的开始阶段．也需要化学能来活化能量较高的物质．在生物体的物质代谢中．可以说到处都需要由ATP转换的化学能来做功． ⑤光能．如萤火虫用于发光的能量仍然直接来源于ATP． ⑥热能．生物体内的热能．来源于有机物的氧化分解．大部分的热能通过各种途径向外界环境散发，只有小部分热能用于维持细胞或恒温动物的体温．通常情况下．热能的形式往往是细胞能量转换和传递过程中的副产品． 2、ATP的来源和去向归纳 （1）生物体内ATP的来源： ATP来源 反应式 光合作用的光反应 ADP+Pi+能量ATP 化能合成作用 有氧呼吸 无氧呼吸 其它高能化合物转化 （如磷酸肌酸转化） C～P（磷酸肌酸）+ADP﹣﹣→C（肌酸）+ATP （2）生物体内ATP的去向： 【典例1】ATP是细胞的能量“货币”，下列关于ATP的叙述，正确的是（　　） A．细胞内的放能反应与ATP的合成相联系 B．ATP合成所需的能量由磷酸基团提供 C．ATP脱去2个磷酸基团就是DNA的基本单位之一 D．细胞中储存着大量的ATP以满足细胞生命活动的需要 【变式1】如图表示萤火虫尾部细胞发光的机制。据图分析，下列叙述错误的是（　　） A．萤火虫发光过程中发生的能量转换是ATP中化学能→光能 B．发光过程中消耗ATP，萤火虫尾部细胞内ATP含量显著下降 C．荧光素需要接受ATP提供的能量才被激活 D．萤火虫尾部细胞中的ATP主要来自细胞呼吸 【变式2】执法人员常使用ATP荧光检测仪检测餐饮行业用具的微生物含量。检测原理是荧光素酶能催化被ATP提供能量激活的荧光素发生反应，产生氧化荧光素并发出荧光，且荧光强度与ATP含量成正比。下列说法正确的是（　　） A．ATP是生命活动的直接能源物质，细胞中储存了大量ATP B．荧光素酶适合在常温条件下保存，低温、高温下保质时间变短 C．荧光强度越大，说明检测样品中微生物的数量越少 D．不同活细胞内的ATP含量相近且相对稳定，这是该测定方法的重要前提 【变式3】研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答： （1）神经细胞中的ATP主要来自　 　 （生理过程），其结构简式是　 　 。 正常成年人安静状态下24小时有40kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是　 　 。 （2）由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来。最后剩下的是　 　 。 （3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：①科学家用化学物质阻断　 　 后，发现靶细胞膜能接受到部分神经信号；②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的 　 。 （4）为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24小时。然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次试验后：所得数据如表所示： 实验编号 X物质浓度（ng mL﹣1） 细胞内ATP浓度（nmoL mL﹣1） 细胞死亡百分率 A 0 80 1 B 2 70 3 C 4 50 10 D 8 20 25 E 16 5 70 ①该实验的因变量是　 　 。 ②实验数据表明，该实验因变量之间的联系是　 　 。 ③若用混有浓度为2ng mL﹣1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是阻碍消化酶的　 　 ，影响消化；妨碍　 　 ，影响营养物质的吸收。 过 关 验 收 1. 研究人员将32P标记的磷酸注入离体活细胞内，1～2min后迅速分离细胞内的ATP，发现ATP带有放射性。下列分析正确的是（　　） A．注入磷酸后，细胞内ATP的含量会大幅增加 B．ATP中紧邻腺苷的磷酸基团最先被检测到32P标记 C．ATP脱掉三个磷酸基团后，可作为合成RNA的原料 D．细胞中吸能反应增强时，短时间内含32P的磷酸基团会增加 2. Arf家族蛋白参与蛋白质的囊泡运输，它们有两种状态，结合GDP的不活跃状态和结合GTP的活跃状态。GTP和ATP的结构、性质相似，仅是碱基A被G替代。活跃状态的Arf蛋白参与货物蛋白的“招募”和“分选”，保证货物蛋白进入特定囊泡等待运输。下列相关叙述和推测正确的是（　　） A．GTP是由一分子鸟苷和两个磷酸基团结合而成 B．Arf由不活跃状态转化为活跃状态需要消耗能量 C．两种状态Arf蛋白的相互转化需要同种酶的催化 D．运输货物蛋白的囊泡可能来自线粒体或高尔基体 3. 双脱氧核苷三磷酸（ddNTP）与脱氧核苷三磷酸（dNTP）的结构如图所示，根据所学知识判断下列叙述正确的是（　　） ′ A．若X表示OH，脱掉β位和γ位的磷酸基团，可作为构成DNA的基本单位 B．若X表示OH，脱掉β位和γ位的磷酸基团，可作为构成RNA的基本单位 C．若X表示H，脱掉β位和γ位的磷酸基团，可作为构成DNA的基本单位 D．若X表示H，脱掉β位和γ位的磷酸基团，可作为构成RNA的基本单位 4. 一分子ATP中，含有的特殊化学键和磷酸基团的数目分别是（　　） A．2和3 B．1和3 C．2和2 D．4和6 5. ATP注射液主要用于心功能不全、脑出血等后遗症的辅助治疗。研究发现ATP可以作为信号分子与中枢及外周神经系统、内脏等多处细胞膜上的受体结合。与自身合成的ATP相比，注射ATP浓度远低于细胞内，几乎不能进入细胞。下列叙述正确的是（　　） A．1个ATP分子中含有1分子核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团 B．注射ATP主要目的是为神经细胞和内脏等细胞内化学反应提供能量 C．肝细胞中的大部分ATP主要通过有氧呼吸第三阶段在线粒体基质中产生 D．组成神经细胞中的磷脂、DNA、RNA和ATP的化学元素都只有5种 6. 如图是有关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　 　 个高能磷酸键．含有　 　 个磷酸基团，其分子结构简式为　 ． （2）图中的a、b分别代表　 　 、　 ． （3）进行①反应时能量用于合成　 　 ，进行②反应时，释放的能量用于生物的　 　 ． （4）①②反应进行时所需要的酶是不一样的，因为酶的催化作用具有　 性． 7. 如图是ATP与ADP之间的转化图，下列说法正确的是（　　） A．A为ADP，B为ATP B．X1和X2是同一种物质 C．酶1和酶2是同一种酶 D．能量1和能量2来源相同 8. 下列关于ATP和ADP相互转化的叙述，正确的是（　　） A．ATP和ADP相互转化是一种可逆反应 B．光合作用产生的ATP可以用于植物的各项生命活动 C．在叶绿体中，ADP的移动方向是由类囊体薄膜到叶绿体基质 D．ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质 9. 绿色植物细胞的下列结构或部位中，不能产生ATP的是（　　） A．叶绿体 B．线粒体 C．核糖体 D．细胞质基质 10. ATP在生物体的生命活动中发挥着重要的作用，下列有关ATP的叙述，不正确的有几项（　　） ①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP； ②若细胞内Na+浓度偏高，为维持Na+浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加； ③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质； ④ATP是生物体生命活动的直接供能物质，但在细胞内含量很少； ⑤能进行有氧呼吸的细胞不一定含有线粒体但一定含有相关的酶，可产生ATP； ⑥ATP的形成与细胞中的放能反应相关联，ATP水解时一般不能水解全部的高能磷酸键． A．0项 B．1项 C．2项 D．3项 11. 在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶，它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）上而形成ADP。以下有关分析中错误的是（　　） A．腺苷酸激酶催化1分子ATP分解伴随着1分子ADP的生成 B．一个ATP分子的三磷酸基团之间有三个特殊的化学键（～） C．ATP分子末端磷酸基团具有较高的转移势能，离开后可得到ADP D．线粒体和叶绿体一样，既可以水解ATP也可以合成ATP 12. 如图表示ATP水解产生ADP的过程。请回答下列问题： （1）图中A表示 　 　 ，P代表 　 　 ，ATP如果脱去两个磷酸基团后可作为 　 　 （物质）基本结构单位中的一种。 （2）图中①为 　 　 ；图中②为 　 　 。 （3）图示过程中未标出的另一种反应物是 　 　 ，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶 　 　 （填“是”或“不是”）同一种酶。 13. 为研究ATP与同样作为能源物质的葡萄糖对肌肉收缩作用的异同，科学家进行了如下实验：向经过连续收缩产生疲劳的离体蛙腓肠肌上滴加葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一只蛙的另一条收缩疲劳的离体腓肠肌上滴加ATP溶液，静置一段时间后，肌肉能发生明显收缩。该实验结果能说明（　　） A．葡萄糖不是能源物质 B．肌肉收缩需要的能量来自葡萄糖的氧化分解 C．ATP能为肌肉收缩提供能量 D．葡萄糖能通过ATP间接为肌肉收缩提供能量 14. 人体细胞内为蛋白质的合成、细胞的分裂等生命活动直接供能的物质是（　　） A．糖原 B．淀粉酶 C．葡萄糖 D．三磷酸腺苷 15. ATP是细胞内重要的高能磷酸化合物，对生命活动正常进行具有非常重要的作用，其结构可用如图表示。下列相关叙述错误的是（　　） A．ATP与DNA的元素组成完全相同，但彻底水解后的产物有差别 B．图中③与④的相互转化与细胞内的吸能反应和放能反应相联系，保证了细胞内的能量供应 C．萤火虫发光所需的能量来源于图中“～” D．在细胞的各个部位都同时进行着ATP的水解和合成 16. 萤火虫尾部发光，是荧光素接受ATP中的能量后，将化学能转化成光能所致，这个化学能来自图中的哪个化学键（　　） A．②③ B．① C．② D．③ 17. ATP在中枢神经系统中广泛存在，能够参与星型胶质细胞之间的信息传递过程。ATP从神经细胞轴突末梢的囊泡中释放出来，对神经细胞间的信息交流起到调控作用。下列说法错误的是（　　） A．人体细胞内和细胞外都有ATP的分布 B．ATP既是细胞内携带能量的分子，也是重要的信号分子 C．ATP通过囊泡释放的方式与浓度差无关，也不消耗能量 D．神经细胞的细胞膜上存在接受ATP分子的受体蛋白 18. 在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。 实验材料：萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干及其他实验所需材料。 （1）实验步骤 ①配制不同浓度的ATP溶液，置于小烧杯中，贴上标签； ②将　 　 分成若干等份，分别放入试管中，贴上标签； ③在每支试管中加入　 　 ； ④观察发光现象并记录。 （2）实验现象预测及结论 现象预测 结论 a．随ATP浓度升高， 发光现象渐强 荧光强度与ATP浓度 　呈正相关　 b．随ATP浓度升高， 发光现象　逐渐减弱　 荧光强度与ATP浓度 　呈负相关　 c．　发光现象没有变化　 荧光强度与ATP 浓度无关 （3）实验讨论 ①最可能的实验结果是哪一个？　a　 。 ②萤火虫发光是　 　 能转变成　 　 能的过程。 学科网（北京）股份有限公司 $