1、第2节细胞的能量“通货”ATP学习导航1.分析ATP的分子结构，了解ATP的结构特点。2.结合ATP和ADP的相互转化示意图，概述二者之间的关系。3.结合教材图示，举例说明ATP的利用。重难点击ATP和ADP的相互转化及其意义。课堂导入方式一：“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这首情景交融的诗作秋夕。可是大家想过没有：(1)萤火虫为什么要发光呢？(吸引异性来交尾)；(2)萤火虫的发光需要能量吗？(需要)；(3)我们知道，糖类、脂肪和蛋白质都储存着能量，这些物质能为萤火虫发光直接提供能量吗？(不能)。研究表明能为萤火虫发光直接提供能量的是A
2、TP，这节课我们就来了解ATP。方式二：纯净的ATP是一种白色粉末，能溶入水，ATP片剂可以口服，注射液可静脉注射或肌肉注射，主要用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。这节课我们就来了解ATP的有关知识。一、ATP的结构与功能1中文名称：三磷酸腺苷。2结构简式：APPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表高能磷酸键。3特点(1)高能量：水解时释放的能量在20.92 kJ/mol以上的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。在有关酶的催化作用下，ATP水解释放的能量多达30.54kJ/mol。所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。(2)不稳定：在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那
3、个高能磷酸键很容易水解，释放能量。(3)ATP在细胞内含量很少，但转化是十分迅速的。合作探究1ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？答案ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。2ATP中的“A”、“T”和组成DNA中的 “A”、“T”含义相同吗？答案不同。ATP中的“A”指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”的含义是“3”。DNA中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。3ATP彻底水解会得到哪些成分？答案ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。1关于ATP的化学组成的说法中，正确的是()AATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、PBATP中的A表
4、示腺嘌呤C含有三个高能磷酸键D含有腺嘌呤和脱氧核糖答案A解析组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P。1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成ATP，其中含有两个高能磷酸键，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。一题多变判断正误：(1)ATP中含有C、H、O、N、P五种元素()(2)动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的，说明了生物界具有统一性()(3)一个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成()(4)ATP是生命活动的直接能源物质()答案(1)(2)(3)(4)2如图所示为ATP分子的结构示意图，其中水解时释放能量最多的键是()Aa Bb Cc Dd答案A解析1分子ATP由1
5、个腺苷和3个磷酸基团构成，其内含有两个高能磷酸键。ATP中存在的高能磷酸键，包括a处的化学键，而且a处的磷酸键最活泼，既容易断裂而释放出大量能量，也容易形成而储存大量的能量。ATP的结构特点可用“一、二、三”来记忆，即一个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷酸基团。二、ATP和ADP的相互转化以及ATP的利用1相互转化过程(1)释放能量：ATP ADPPi能量。(2)储存能量：ADPPi能量 ATP。(3)相互转化特点：时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中。2形成ATP的能量来源(1)动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用所释放的能量。(2)绿色植物：光合作用和呼吸作用所释放的能量。3ATP的利用(1)
6、利用ATP的实例(2)ATP是细胞内流通的能量“通货”化学反应中的能量变化与ATP的关系能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通的。合作探究1在活细胞中，下图中循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题：(1)在绿色植物的叶肉细胞内，与相应的生理活动有哪些？答案光合作用和细胞呼吸。(2)A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？答案二者不相同。A1催化ATP的合成，是合成酶；A2催化ATP的水解，是水解酶。(3)动物细胞中，能量E1的来源是什么？答案来自于呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。(4)中能量E2的去向
7、有哪些？答案转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动。2用小刀将数只萤火虫的发光器割下，使其干燥后研成粉末。取两支试管，分别标上甲、乙，各加入2 mL水和等量的萤火虫发光器研磨粉末，结果发现两支试管中均有短时间的黄色荧光出现。一段时间后黄色荧光消失，再分别进行处理后出现的结果如下图：由此你能得出什么结论？答案葡萄糖不是直接能源物质，ATP是直接能源物质。3关于“ATPADPPi能量”的叙述中，正确的是()AATP与ADP是同一种物质的两种形态B过程和过程发生的场所是一样的C细胞内ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应DADP、ATP的相互转化，使细胞内的ATP含量处于动态
8、平衡之中答案D解析ATP、ADP是两种不同的物质；过程发生在细胞内需能部位，而过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位。ATP含量很少但在细胞内转化迅速。一题多变判断正误：(1)ATP脱去2分子磷酸的剩余部分是构成DNA分子的基本单位之一()(2)绿色植物只在叶绿体中产生ATP()(3)大脑在思考问题时，伴随着ATP与ADP的相互转化()答案(1)(2)(3)1ATP转化为ADP可表示为下图，式中a和b分别代表()AH2O、H BPi、H2OCH2O、Pi D能量、Pi答案C解析ATP在水解时，远离A的那个磷酸基团就脱离下来，形成Pi，同时释放能量。2高等绿色植物体内产生ATP的生理过程有(
9、)A细胞呼吸、渗透作用 B细胞呼吸、蒸腾作用C光合作用、主动运输 D光合作用、细胞呼吸答案D解析生物体内产生的ATP是由ADP接受能量并结合一分子磷酸形成的。对于高等绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需要的能量除了来自细胞呼吸(主要是有氧呼吸)分解有机物释放出的能量外，还可以来自光合作用。3下列生理过程中不需要消耗ATP的是()A在核糖体上合成血红蛋白B在肺泡表面进行气体交换C小肠吸收氨基酸D神经冲动的传导答案B解析在肺泡表面进行气体交换时，气体进出细胞的方式是自由扩散，不需要消耗能量。4在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的
10、末端“P”已带上放射性标记，该现象不能说明()AATP中远离“A”的“P”容易脱离B部分32P标记的ATP是重新合成的CATP是细胞内的直接能源物质D该过程中ATP既有合成又有分解答案C解析短时间内ATP的末端“P”被标记，说明远离“A”的“P”容易脱离与重新合成；ATP含量变化不大，但有新的ATP生成，所以ATP有消耗也有合成；题干中的实验未涉及ATP的利用，所以不能说明ATP是直接能源物质。5如图是三磷酸腺苷的分子结构，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_个磷酸分子、_个核糖分子和_个腺嘌呤缩合而成的。(3)ATP水解为ADP
11、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。答案(1)APPP腺苷(2)311(3)高能磷酸键肌肉收缩大脑思考离子的主动运输基础过关1下列关于ATP的表述，正确的是()AATP包括一分子的腺嘌呤和三个磷酸基团BATP和葡萄糖都是生命活动的直接能源C因为生命不能缺少能量，所以ATP可以在细胞内大量储存D某些疾病可以利用ATP作为药物进行辅助治疗答案D解析ATP可以作为药物辅助治疗某些疾病，如心肌炎。2如果测得1个高能磷酸键的化学能是8P，那么ATP中的磷酸键能是()A8P B8P16PC16P24P D24P答案C解析1个ATP中有2个高能
12、磷酸键和1个普通磷酸键，所以其键能应在16P与24P之间。3下列有关ATP的叙述，正确的是()A线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所BATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成C剧烈运动后，体内ATP的含量不会明显下降D小麦根尖分生区细胞通过光合作用和呼吸作用产生ATP答案C解析蓝藻细胞中无线粒体；ATP分子由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成；小麦根尖细胞不能进行光合作用。4ATP在细胞内的含量及其形成速度分别为()A很多、很快 B很少、很慢C很多、很慢 D很少、很快答案D解析细胞内的ATP含量很少，但转化迅速，一直保持动态平衡。5ATP中含有的化学元素与下面哪种物质含有的化学元素种类相同()
13、A纤维素 B核酸C脂肪 D蛋白质答案B解析ATP与核酸均由C、H、O、N、P五种元素组成。6下列有关“ATPADPPi能量”、“ADPPi能量ATP”反应的叙述中，正确的是()A在活细胞中永无休止地进行，保证了生命活动的顺利进行B所有生物体内的过程所需要的能量都来自于呼吸作用C当细胞吸收钾离子时不消耗ATPDATP与ADP相互转化的过程中，物质和能量的变化都是可逆的答案A解析过程所需能量还可来自光合作用；K的吸收为主动运输，消耗ATP；ATP与ADP的相互转化中，物质可逆，能量不可逆。7ATP分子在细胞内能释放能量、储存能量，从结构上看(以腺苷为基点)，其原因是()腺苷很容易吸收和释放能量第三
14、个高能磷酸键极容易断裂和形成第三个磷酸很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化为ADPADP可以迅速与磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转化为ATPA BC D答案C解析从ATP的分子结构简式可知，ATP分子中含有2个高能磷酸键。当在酶作用下水解时，远离腺苷A的那个高能磷酸键(第二个高能磷酸键)断裂，形成ADP和Pi(磷酸)，并将储存的能量释放出来；当细胞内ATP含量过少时，ADP在另一种酶的作用下，接受能量，与一个磷酸结合，从而转化成ATP，此时接受的那部分能量则储存在远离腺苷(A)的那个高能磷酸键中，该键在一定条件下很容易断裂或重新形成，从而保证了细胞能量的持
15、续供应。8关于新陈代谢与酶、ATP的关系，下列描述不正确的是()A酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性B酶、ATP都与新陈代谢密切相关，但两者的合成毫无关系CATP是保证新陈代谢正常进行的能源物质D酶能促使新陈代谢正常进行答案B解析酶、ATP是与新陈代谢密切相关的两类化合物，它们共同保证和促使新陈代谢正常进行。酶、ATP两类化合物性质虽不同，但两者的合成紧密相关，酶的合成需要ATP的供能，ATP的合成需要酶的催化。酶是蛋白质或RNA类物质，它们的合成与生物的遗传物质有关，因而具有物种差异性；不同生物体内ATP的有机结构是相同的，因而ATP不具有物种差异性。9在200 m的深海，光线极
16、少，能见度极低，有一种电鳗有特殊的适应性，能通过自身发出高达5 000 V的生物电，击昏敌害，获取食物，保护自己。电鳗生物电能的直接来源是()A葡萄糖彻底分解 B氨基酸彻底分解C丙酮酸彻底分解 D三磷酸腺苷的分解答案D解析生物体生命活动所需要的能量主要来源于葡萄糖的氧化分解，葡萄糖氧化分解产生的能量有一小部分转化为ATP中活跃的化学能，大部分以热能的形式散失。只有贮存于ATP中的能量才能直接用于各项生命活动，如细胞分裂、生物电等。电鳗用于转化为电能的直接能源是ATP。10某人脑溢血后导致右侧肢体偏瘫，为尽快改善患者的新陈代谢，尽快恢复其右手书写能力，在治疗时可用下列哪种方法辅助治疗()A静脉滴
17、注葡萄糖溶液 B口服钙片C服用多种维生素液 D肌肉注射ATP制剂答案D解析ATP是人体生命活动的直接能源物质。在实际生活中，常作为一种药品，有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩，心肌炎等疾病。能力提升11ATP是与能量代谢关系最为密切的化合物，请回答下列有关ATP的问题：(1)写出在能量代谢过程中，ATP释放和储存能量的反应式：_。(2)在动物细胞内形成ATP所需要的能量主要来自_作用，在动物细胞的_(结构)中能合成ATP。(3)如果ATP分子去掉两个磷酸基团，则成为一磷酸腺苷，它是构成_的基本单位之一。(4)用三种符号分别表示磷酸、核糖与腺嘌呤，试写出这三种分子在A
18、TP中的连接方式_。答案(1)(2)呼吸线粒体和细胞质基质(3)RNA(4)解析ATP的结构简式为APPP，水解去掉两个磷酸基团后成为腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。动物细胞生命活动所需要的能量绝大多数来自线粒体。12下面是ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图完成下列问题：(1)1分子ATP中含有_个高能磷酸键。(2)图中的a、b分别代表_、_。(3)c指_。(4)在动物肌细胞中，进行反应时，能量来自_。(5)反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？_。(6)进行反应时能量用于_，进行反应时能量用于_。由此可见，能量是_，物质是_。答案(1)2(2)呼吸作用光合作用(3
19、)各项生命活动(4)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能(5)不一样。因为和是两个不同的反应，而酶具有专一性(6)合成ATP各项生命活动不可逆的可逆的13人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中ATP的相对含量随时间的变化如图所示，请据图回答下面的问题：(1)AB的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于_。(2)BC过程中，ATP含量增加，说明_加强，释放出更多的能量，供ADP形成ATP使用，以补充细胞中ATP含量的不足。(3)从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明_。答案(1)肌肉收缩等生命活动(2)细胞呼吸(3)ATP的合
20、成和分解是同时进行的解析ATP是生物体各项生命活动所需能量的直接来源，可为人体肌肉收缩直接提供能量。当ATP由于消耗而大量减少时，肌肉细胞的细胞呼吸加强，以合成ATP供人利用，正是由于ATP与ADP无休止地相互转化，才使细胞内的ATP不会用尽，保证了人体生命活动的顺利进行。走进高考14(2015海南卷，3改编)ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是()AATP中含有3个磷酸基团BATP可为物质跨膜运输提供能量CATP中高能磷酸键水解可释放能量DATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成答案D解析ATP中含有3个磷酸基团，A正确；ATP可以用于细胞的主动运输，如：Ca2、Mg2通过主动运输进入番茄细胞时要消耗能量，B正确；ATP中的高能磷酸键中储存着大量能量，ATP水解时，高能磷酸键断裂，大量的能量会释放出来，C正确；ATP的结构简式由腺嘌呤、核糖、三个磷酸基团组成，所以D错误。15(2014海南卷，10)下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是()A脂肪 B钙离子 C糖 DATP答案D解析ATP是细胞生命活动的直接供能物质，故选D。