5-2-细胞的能量货币“ATP”-(解析版).docx

5.2 细胞的能量货币“ATP”
核心知识梳理

1． ATP的组成

2．ATP与核苷酸的关系

组成ATP和核苷酸的元素是相同的，都是C、H、O、N、P。ATP中存在一个普通磷酸键和两个特殊化学键。破坏了两个特殊化学键，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。
3．ATP的生理功能
细胞代谢所需的能量绝大多数是由细胞内的ATP直接提供的。ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。
4．ATP的结构与功能的相互关系
(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的磷酸基团很容易脱离与形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。
(2)ATP在供能中处于核心地位，许多能源物质需转化为ATP才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。
5．ATP与ADP的相互转化
反应式
ATP→ADP＋Pi＋能量
能量＋Pi＋ADP→ATP
类型
水解反应
合成反应
条件
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
能量转化
放能
储能
能量来源
磷酸基团的脱离
呼吸作用、光合作用
能量去向
用于各项生命活动
储存于ATP中的特殊化学键中

6．ATP与ADP的转化式的含义
细胞内ATP与ADP的循环过程，并不表示化学上的可逆反应。
(1)从反应条件上看：由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。
(2)从反应场所上看：ATP的合成场所与分解场所不完全相同。
(3)从能量来源上看：二者的能量来源不同。
综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“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”。
7、ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系
ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，如图所示。

(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
(2)DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。
(3)RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。
(4)核苷酸中的A为腺嘌呤。
由此可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。

课后培优练级练

培优第一阶——基础过关练
1．ATP在细胞内的含量及其生成是( )
A．很多，很快　 B．很少，很慢
C．很多，很慢 D．很少，很快
【答案】D
【解析】ATP是生物体中能量的“通用货币”，能够短时间储存能量并将能量迅速应用在生命活动中，因此需要快速生成，以满足生物体内不停的能量需求。ATP含量不大是因为：第一，ATP是体内多种反应的抑制剂，这些反应往往是生成ATP的反应，没有必要大量生成积累；第二，ATP活跃的结构也使其难以长期储存。
2.下面有关ATP和ADP的描述中，正确的一项是( )
A．ATP在酶的作用下，可以连续脱下3个Pi，释放大量能量
B．ATP在酶的作用下，可以加上一个Pi，储存能量
C．ATP和ADP的相互转化都需要酶的参加
D．ATP转化为ADP不需要酶参加
【答案】C
【解析】ATP分子结构简式为A－P～P～P，不可以再加一个Pi；一般情况下，在酶的作用下，ATP可以脱下一个磷酸变成ADP，断裂一个特殊化学键，故A、B项错误；ATP与ADP的相互转化需要不同的酶催化，因此D项也不正确。
3.在如图所示的四种化合物的化学组成中，与圆圈中“A”所对应的名称相符合的是( )

A．①—腺嘌呤核糖核苷酸
B．②—腺苷
C．③—腺嘌呤脱氧核苷酸
D．④—腺嘌呤
【答案】D
【解析】ATP是由腺苷和3个磷酸基团构成的，腺苷是由一分子腺嘌呤和一分子核糖构成，①图中圈出的是ATP中的一分子腺苷，A错误；②图代表DNA，A代表的是腺嘌呤脱氧核苷酸，B错误；③图代表的是RNA，构成RNA的单位之一是腺嘌呤核糖核苷酸，C错误；④图指的是核苷酸，一分子的核苷酸是由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成，所以④图指的是腺嘌呤，D正确。
4．如图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列有关叙述错误的是( )

A．在一个活细胞中，时刻进行着过程①和②
B．过程②可为过程①提供反应物
C．过程①中需要的能量不是过程②释放的
D．维持人体体温的热能主要来自过程②中的能量
【答案】D
【解析】ATP为直接能源物质，在一个活细胞中，时刻进行着ATP与ADP的转化过程，A正确；ATP水解生成的ADP和Pi是ATP合成的反应物，B正确；过程①为ATP的合成过程，需要的能量来自呼吸作用有机物分解所释放的能量或光合作用，C正确；维持人体体温的热能主要来自呼吸作用释放的热能，D错误。
5．下列关于ATP的叙述，正确的是( 　)
A．ATP中的“A”表示腺嘌呤，“T”表示3，“P”表示磷酸基团
B．腺苷三磷酸的结构可简写为A～P—P
C．ATP是细胞内的直接能源物质
D．ATP 和酶一样具有催化作用
【答案】C
【解析】ATP中的“A”表示腺苷，“T”表示3，“P”表示磷酸基团，A错误；腺苷三磷酸的结构可简写为A—P～P～P，B错误；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，C正确；ATP不具有催化作用，D错误。

培优第二阶——拓展培优练
1.基于对ATP结构和功能的理解,下列有关的叙述正确的是 (　　)
A.结构简式是A—P—P～P
B.A表示腺嘌呤脱氧核苷
C.远离腺苷的特殊化学键易水解
D.化学性质稳定,在细胞中含量很少
【答案】C
【解析】ATP的结构简式是A—P～P～P,A错误;A代表腺苷,即腺嘌呤核苷,B错误;远离腺苷的特殊化学键更易水解,C正确;ATP的化学性质不稳定,易水解和合成,D错误。
2.下列过程中能使细胞内ADP的含量增加的是 (　　)
A.水分子进入根毛细胞
B.肺泡中的氧气进入血液
C.肠道中的甘油进入小肠绒毛上皮细胞
D.胰腺细胞分泌胰岛素
【答案】D
【解析】细胞内ADP的含量增加,说明细胞内正在进行ATP的水解反应,释放能量供生命活动所需。水分子、氧气和甘油出入细胞的方式都属于被动运输,不需要消耗能量,胰腺细胞分泌胰岛素属于胞吐过程,需要消耗能量。
3.ATP(甲)是生命活动的直接能源物质,据图判断下列叙述正确的是(　　)

A.在主动运输过程中,乙的含量会减少
B.丙中不含化学键,是RNA的基本组成单位之一
C.丁由腺嘌呤和核糖组成,而戊可用于甲的合成
D.甲→乙和乙→丙过程中,起催化作用的酶空间结构相同
【答案】C
【解析】在主动运输过程中,乙的含量会增加;丙中也含有化学键,丙为腺嘌呤核糖核苷酸;丁由腺嘌呤和核糖组成,戊为磷酸,可用于甲的合成;甲→乙和乙→丙过程中,底物分别是甲和乙,底物不同起催化作用的酶空间结构也不相同。
4.ATP是细胞的能量“通货”,有关说法正确的是(　　)
A.ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解
B.ADP转化为ATP时,只需要Pi和能量
C.所有生物体内ADP转化成ATP所需的能量都来自呼吸作用
D.ATP与ADP在活细胞中无休止地相互转化
【答案】D
【解析】ATP的合成不一定伴随有机物的氧化分解,如光反应产生ATP时无有机物的氧化分解,A错误;ADP转化为ATP时,需要Pi和能量,合成酶的催化,B错误;动物和某些微生物体内ADP转化成ATP所需的能量可来自呼吸作用,植物体内ADP转化成ATP所需的能量可来自呼吸作用和光合作用,C错误;ATP是细胞内的直接能源物质,在细胞内含量很少, ATP与ADP在活细胞中无休止地相互转化满足生命活动所需,D正确。
5.用α、β、γ表示ATP中的三个磷酸基团所处的位置(A-Pα～Pβ～Pγ),下列叙述正确的是 (　　)
A.ATP彻底水解能得到5种不同的化合物
B.ATP的β、γ位磷酸基团脱离,剩余部分可用于合成RNA
C.ATP含有3个特殊化学键,3个磷酸基团
D.ATP的化学性质非常稳定,释放的能量可用于各项生命活动
【答案】B
【解析】ATP彻底水解能得到3种不同的化合物,A错误;ATP的β、γ位磷酸基团脱离,剩余部分为腺嘌呤核糖核苷酸,可用于合成RNA,B正确;ATP含有2个特殊化学键,3个磷酸基团,C错误;ATP的化学性质不稳定,很容易分解,释放的能量可用于各项生命活动,D错误。
6.在生物体内能量的转换和传递中,ATP是一种关键的物质,其分子结构式如图1:

(1)从ATP的分子结构式可知,去掉两个磷酸基团后的剩余部分是__________。 
(2)人体骨骼肌细胞中,ATP的含量仅够剧烈运动时3秒钟内的能量供给,在校运动会上,某同学参加100 m短跑过程中,其肌细胞中ATP相对含量变化如图2所示,试回答:
①由A到B的变化过程中,说明ATP被水解,释放的能量用于____________________。 
②由整个曲线来看,肌细胞中ATP的含量不会降为零,说明________________。 
【答案】(1)腺嘌呤核糖核苷酸
(2)①肌肉收缩等生命活动
②ATP的生成和分解是同时进行的
【解析】(1)ATP分子去掉两个磷酸基团后的剩余部分是一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基(腺嘌呤)组成的化合物,即腺嘌呤核糖核苷酸。(2)ATP是直接供能物质,在剧烈运动时会用于肌肉收缩等生命活动,ATP在细胞内含量少,但可与ADP之间快速相互转化。

培优第三阶——高考沙场点兵
1.（2020北京卷）在口腔上皮细胞中，大量合成ATP的细胞器是（ ）
A. 溶酶体 B. 线粒体 C. 内质网 D. 高尔基体
【答案】B
【解析】口腔上皮细胞属于动物细胞，其中的线粒体能进行有氧呼吸作用的二三阶段。A、溶酶体的作用是分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒和病菌，A错误；B、线粒体中可进行有氧呼吸作用的二三阶段，释放大量能量，合成大量ATP，B正确；C、内质网是蛋白质的加工车间和脂质的合成车间，C错误；D、高尔基体加工、分类和包装由内质网发送来的蛋白质，D错误。故选B。
2.（2019天津卷）下列过程需ATP水解提供能量的是（ ）
A. 唾液淀粉酶水解淀粉
B. 生长素的极性运输
C. 光反应阶段中水在光下分解
D. 乳酸菌无氧呼吸的第二阶段
【答案】B
【解析】本题主要考查细胞中生理活动的相关知识。细胞中蛋白质、淀粉和多糖在酶的作用下水解，无需消耗能量；生长素在幼嫩组织中从形态学上端向形态学下端运输属于极性运输，其方式为主动运输，需要消耗能量；光合作用的光反应阶段，水在光下分解，不需要消耗ATP的能量；无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸分解成酒精和CO2或乳酸，都不消耗能量。唾液淀粉酶水解淀粉，形成麦芽糖，不消耗能量，A错误；.生长素的极性运输是以主动运输的方式，在幼嫩组织中从形态学上端运到形态学下端，需要ATP提供能量，B正确；光反应阶段中水在光下分解，需要光能，不需要ATP功能，C错误；乳酸菌无氧呼吸的第二阶段是丙酮酸变成乳酸，不需要ATP供能，D错误。因此，本题答案选B。