5.2 细胞的能量“货币”ATP （Word学生用书）-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中生物必修一（人教版）

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（中文名称、结构简式及符号含义）、高能磷酸化合物特点（不稳定、高能量），以及与ADP的相互转化机制和在生命活动中的能量供应功能，通过微思考、判断题及归纳总结构建学习支架。 资料亮点在于设计32P标记实验探究ATP化学键断裂特性，通过比较辨析不同化合物中“A”的含义，结合萤火虫发光等实例深化理解，培养科学思维与探究实践能力，渗透物质与能量观。课中辅助教师引导学生主动探究，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第2节　细胞的能量“货币”ATP 1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点。 2.根据ATP与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用。 3.通过比较与分类，说明动植物合成ATP所需能量的来源不同。 知识点一　ATP是一种高能磷酸化合物 1.ATP的结构 （1）中文名称：　　　　　　。 （2）结构简式：　　　　　　。 （3）符号含义：A代表　　　　，P代表　　　　　　，～代表一种　　　　　　　　。 【微思考】　腺苷由哪两部分组成？一个ATP分子中有几个磷酸基团？有几个特殊的化学键？元素组成是什么？ 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：1 mol ATP水解释放的能量高达　　　　　　 kJ，是细胞内的一种　　　　　　　　。 3.ATP的功能：ATP能够直接为生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的　　　　　　　　　　　　。 （1）ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成。（　　） （2）ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊的化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能。（　　） （3）ATP脱去所有特殊的化学键后就是ADP。（　　） 探究　ATP的结构 　α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ），现有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记ATP的γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。 （1）从实验结果可知ATP中哪一个化学键更容易断裂？为什么？ （2）如果β位和γ位的磷酸基团都从ATP脱离，形成的物质名称是什么？它与核酸有何关系？ （3）ATP中的“A”“T”和组成DNA中的“A”“T”含义相同吗？ 归纳总结 1.ATP的分子组成 2.不同化合物中“A”的辨析 1.下列关于ATP分子的叙述，正确的是（　　） A.A表示腺嘌呤，P表示磷酸基团 B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 C.1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自两个特殊化学键的断裂 D.T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似 2.科学家发现，小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放ATP的多少有关。下列有关ATP的叙述，正确的是（　　） A.图中的A代表腺苷，b、c为特殊的化学键 B.a是构成DNA的基本单位之一 C.ATP是生物体内的储能物质 D.ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质 知识点二　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）ATP的利用 （2）实例——ATP为主动运输供能的机理 （3）ATP是细胞内流通的能量“货币” ①吸能反应一般与　　　　　　的反应相联系，由ATP水解提供能量。 ②放能反应一般与　　　　　　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　　　　　　在吸能反应和放能反应之间流通。 1.（教材P89“小字部分”）萤火虫尾部发光的原理是萤火虫尾部的发光细胞中含有　　　　　　　　　　　　　　，在ATP提供能量的前提下，荧光素酶可催化　　　　　　　　转化为能发出荧光的　　　　　　。 2.（教材P89“拓展应用”3）在植物、动物、细菌和真菌的细胞内，都以ATP作为能量“货币”，这说明了　　　　　　　　　　。 （1）细胞内储存有大量的ATP，为生命活动提供能量。（　　） （2）ATP水解时，两个特殊的化学键都断裂，生成ADP和Pi。（　　） （3）细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的。（　　） （4）吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解。（　　） （5）载体蛋白磷酸化不会使其空间结构发生变化。（　　） 探究　ATP的合成和利用 材料1　 将用32P标记的磷酸加入细胞培养液，并在短时间内快速分离出细胞的ATP，结果ATP浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带有放射性标记。 材料2　ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g，而一个正常成年人在静止状态下24 h，将约有40 kg的ATP发生转化。 材料3　ATP为生命活动提供能量离不开与ADP的相互转化。下图表示ATP和ADP的相互转化过程。 （1）材料1中，细胞内的ATP只有末端磷酸基团带有放射性标记，该现象说明了什么？ （2）阅读材料2相关内容，分析生物体为满足能量的需要，是如何解决这一矛盾的？ （3）材料3中能量1来源的生理过程。 ①绿色植物：　　　　　　　　　　　　　　。 ②动物、人、真菌和大多数细菌：　　　　　　。 （4）由材料3的图解，写出ATP与ADP相互转化的反应式。 （5）下列过程需要ATP水解提供能量的是　　　　　　（填编号）。 ①物质的主动运输　②电鳐发电　③肌肉收缩　④蛋白质合成　⑤大脑思考　⑥根细胞吸收水分 归纳总结 1.ATP与ADP相互转化过程的比较 2.ATP是细胞内流通的能量“货币” （1）吸能反应一般与ATP水解相联系；放能反应一般与ATP合成相联系，示意图如下： （2）能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通。 1.（2025·江苏南通检测）如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是（　　） A.过程①不需要酶的催化 B.过程②发生末端磷酸基团离开ATP的反应 C.过程①所需能量只能来自化学能 D.过程②放出的能量可以用于过程① 2.（2026·山东东营月考）下图为细胞内普遍存在的分子开关调节机制，磷酸化与去磷酸化使各种靶蛋白处于“开启”或“关闭”的状态。下列说法正确的是（　　） A.一分子ATP由一分子核糖，一分子腺苷和三分子磷酸基团组成 B.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性 C.载体蛋白磷酸化会使其空间结构发生变化且伴随着能量转移 D.蛋白质磷酸化的过程往往是一个放能反应的过程 1.下列物质中，能够直接为细胞生命活动提供能量的是（　　） A.A—P～P～P B.A—P C.葡萄糖 D.ATP水解酶 2.（2025·吉林江城中学期中）ATP是一种高能磷酸化合物，其中最容易脱离下来，挟能量与其他分子结合的是（　　） A.腺苷 B.末端的磷酸基团 C.紧邻腺苷的磷酸基团 D.中间的磷酸基团 3.ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示特殊化学键，下列叙述错误的是（　　） A.ATP 转化为ADP可为离子的跨膜主动运输提供能量 B.推测用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA C.β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键不能在细胞核中断裂 D.呼吸作用可将有机物中化学能储存于β和γ位之间的特殊化学键 4.（2026·江苏盐城月考）下图甲表示ADP，在转变为物质乙的过程中，需要提供（　　） ①腺苷　②磷酸　③酶　④能量 A.①③④ B.②③④ C.①②④ D.①②③④ 5.（2026·陕西咸阳月考）萤火虫尾部发光器的发光原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A.发出荧光过程中能量传递及转化的顺序是：ATP→激活的荧光素→荧光素酶→光能 B.荧光素被激活的过程是吸能反应，与ATP的水解相关联 C.萤火虫尾部发光器能持续发光是因为细胞内储存了大量ATP D.ATP是由三分子磷酸、一分子核糖和一分子腺苷组成 完成课后作业　第5章　第2节 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节　细胞的能量“货币”ATP 知识点一 主干梳理 1.（1）腺苷三磷酸　（2）A—P～P～P　（3）腺苷　磷酸基团　特殊的化学键 微思考　提示：腺苷由腺嘌呤和核糖组成，一个ATP分子中有3个磷酸基团，有2个特殊的化学键，元素组成C、H、O、N、P。 2.负电荷　特殊的化学键　末端磷酸基团　（2）30.54　高能磷酸化合物 3.直接能源物质 概念辨析 （1）×　提示：ATP由1个腺苷和3个磷酸基团构成。 （2）×　提示：ATP是高能磷酸化合物，含2个特殊的化学键。 （3）×　提示：ATP脱去所有特殊的化学键后是AMP。 重难探究 （1）提示：β位与γ位磷酸基团之间的化学键更容易断裂。因为ATP中两个相邻的磷酸基团带有负电荷而相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的磷酸基团具有较高的转移势能。 （2）提示：如果β位和γ位的磷酸基团都从ATP脱离，形成的物质为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一。 （3）提示：不同。ATP中的“A”指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”即tri，含义是三。DNA中的“A”只是指腺嘌呤；“T”是指胸腺嘧啶。 即学即练 1.B　ATP分子的结构简式为A—P～P～P，其中的A代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊的化学键，T表示三个（磷酸基团），可见，ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素，A、D错误，B正确；1 mol ATP水解，释放出30.54 kJ的能量来自远离“腺苷”的那个特殊化学键的断裂，C错误。 2.D　图中A代表的是腺嘌呤，A错误；a是组成RNA的基本单位之一，B错误；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，不是储能物质，C错误；ATP中的“A”代表腺苷；构成RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤，D正确。 知识点二 主干梳理 1.􀀁末端磷酸基团　􀀂Pi　􀀃ATP　􀀄ADP　􀀅能量　􀀆光能 􀀇呼吸作用　􀀈呼吸作用　􀀉动态平衡　生物界的统一性 2.（1）􀀁主动运输　􀀂磷酸化　􀀃空间结构　􀀄活性 （2）􀀁酶活性　􀀂末端磷酸基团　􀀃能量转移　􀀄空间结构 （3）①ATP水解　②ATP的合成　③ATP分子 边角叩问 1.荧光素和荧光素酶　荧光素　氧化荧光素 2.生物界的统一性 概念辨析 （1）×　提示：ATP不能大量储存。 （2）×　提示：ATP水解时，远离腺苷的那个特殊的化学键断裂，生成ADP和Pi。 （3）×　提示：细胞中的生命活动所需要的能量除由ATP直接提供外，还可由GTP、CTP等提供。 （4）×　提示：吸能反应伴随着ATP的水解，放能反应伴随着ATP的合成。 （5）×　提示：载体蛋白磷酸化伴随着其空间结构的变化。 重难探究 （1）提示：ATP中的末端磷酸基团容易水解和重新生成。 （2）提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生物体对能量的需要。 （3）①光合作用和呼吸作用　②呼吸作用 （4）提示：ATPADP＋Pi＋能量。 （5）①②③④⑤ 即学即练 1.B　过程①②均需要酶的催化，A错误；过程②是ATP的水解，即末端磷酸基团离开ATP的反应，B正确；过程①所需能量来源可以是光能或化学能，C错误；过程②释放的能量可用于各项生命活动，但不能用于合成ATP，D错误。 2.C　ATP的化学组成是一分子腺苷和三分子磷酸基团，A错误；ATP水解释放的磷酸分子可与靶蛋白结合使其磷酸化，磷酸化可能使靶蛋白处于 “开启” 或 “关闭” 状态（并非一定激活其活性），B错误；载体蛋白属于蛋白质，磷酸化会改变其空间结构；同时，ATP水解释放的能量伴随磷酸基团转移到载体蛋白上，因此该过程伴随着能量转移，C正确；蛋白质磷酸化过程是一个吸能反应，与ATP的水解相联系，D错误。 【随堂热练】 1.A　能够直接为细胞生命活动提供能量的是ATP，结构式为A—P～P～P，A正确，B、C、D错误。 2.B　ATP水解时，最容易脱离下来的是末端的磷酸基团，该磷酸基团能挟能量与其他分子结合，B符合题意。 3.C　ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子的跨膜主动运输提供能量，A正确；ATP分子水解两个特殊化学键后，得到RNA的基本单位之一腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键能在细胞核中断裂，C错误；呼吸作用分解有机物，可将有机物中化学能转化为活跃的化学能储存于ATP的特殊化学键中，故呼吸作用可将有机物中化学能转化为活跃的化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的特殊化学键，D正确。 4.B　图中甲物质为ADP，乙物质为ATP，ADP转化为ATP时需要酶、能量和磷酸，即②③④，B正确，A、C、D错误。 5.B　据图可知，由荧光素形成氧化荧光素的过程，消耗ATP，释放光能，说明发生了由化学能到光能的转化，但图中的荧光素酶作用是催化，ATP中的能量未传导至荧光素酶，A错误；由图可以看出荧光素被激活的过程是吸能反应，ATP的水解释放能量，与ATP的水解相关联，B正确； ATP是细胞中的直接能源物质，但其在细胞中含量较少，C错误；ATP是由三分子磷酸、一分子核糖和一分子腺嘌呤组成，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $