1、第2课时 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质题组一概念结论速判1.基于对ATP的理解,判断下列观点的正误:(1)“能量”就是指ATP,ATP就是“能量”。 ()分析:ATP是直接能源物质,磷酐键里储存了能量。(2)ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很低,ATP与ADP时刻不停地进行相互转化。 ()(3)ATP可为许多生命活动提供能量。 ()(4)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。 ()分析:淀粉水解过程中不产生ATP。(5)含有2个磷酐键的ATP是RNA的基本组成单位之一。 ()分析:不含磷酐键的AMP是RNA的基本组成单位之一。(6)DNA与ATP中所含元素的种类相同
2、。 ()题组二ATP的结构和功能2.(2019江苏学考真题)ATP分子的结构简式可表示为A-PPP,其中P代表 ()A.腺嘌呤 B.腺苷C.核糖 D.磷酸基团【解析】选D。P代表磷酸基团。3.如图是ATP的结构示意图,图中标号与名称对应正确的是 ()A脱氧核糖B磷酐键C腺苷DRNA【解析】选B。应为核糖;是磷酐键;代表腺嘌呤;代表腺嘌呤核糖核苷酸。题组三ATP与ADP可以相互转化4.如图表示生物体内发生的两个化学反应,请判断下列相关说法正确的是 ()A.ATP分子水解时,图中所示的化学键最易断裂B.图中酶1和酶2的化学本质相同,但是两者的种类不同C.细胞中的需能反应一般与ATP的合成相联系D.
3、ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内【解析】选B。ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,ATP水解时,磷酐键最易断裂,A错误。图中酶1为ATP水解酶,酶2为ATP合成酶,两者种类不同,但化学本质均为蛋白质,B正确。细胞中的需能反应所需的能量由ATP水解提供,而放能反应则与ATP的合成相联系,C错误。细胞内ATP与ADP间相互转化的能量供应机制是生物界的共性之一,也存在于原核细胞中,D错误。 【误区警示】ATP与ADP的相互转化,并非简单的可逆反应:从物质方面来看是可逆的,从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。 题组四ATP的利用5.萤火虫腹部的发光器由部分组织细胞构成
4、,离体的发光器会逐渐失去发光能力。将发光器研磨液分为两组,分别滴加等体积的ATP溶液和葡萄糖溶液后,ATP组立即重新发出荧光,葡萄糖组重新发出荧光的时间滞后。下列叙述不正确的是 ()A.发光器离体后细胞内能源物质逐渐耗尽B.实验结果说明ATP是直接的能源物质C.实验结果说明葡萄糖不能作为能源物质D.有机物中的化学能可转化为光能【解析】选C。发光器由部分组织细胞构成,发光器离体后细胞内能源物质逐渐耗尽,A正确;实验结果说明发光器发光所需的能量是由ATP直接提供的,B正确;实验结果说明葡萄糖不是发光器发光的直接能源物质,但是不能说明葡萄糖不能作为能源物质,C错误;有机物中的化学能可转化为光能,D错
5、误。【补偿训练】(2021天津高一检测)下列生理过程中,需要消耗ATP的有 ()细胞通过主动运输吸收K+肌肉收缩蛋白质的分泌萤火虫发光大脑思考叶肉细胞中蔗糖的合成植物细胞的渗透吸水、失水过程A.B.C. D.【解析】选C。ATP是生物体的直接能源物质,需要能量的反应一般都需要消耗ATP,如主动运输、肌肉收缩、蛋白质的分泌、萤火虫发光等。大脑思考时,ATP中的能量转化为电能。合成蔗糖时,ATP中的能量转化成化学能。渗透吸水、失水过程不消耗能量。6.请根据如图反应式回答:(1)上述反应从左向右进行时,能量来自,用于。(2)上述反应从右向左进行时,能量被储存在中。 (3)在动物和人体内,ADP转化为
6、ATP时所需的能量主要来自;在绿色植物体内,所需的能量既可来自,也可来自。(4)ATP分子的中文全称是,其结构简式中A代表的是,ATP分子中含的糖是。ATP分子脱掉两个磷酸基团后的结构名称是(与RNA有关)。 【解析】(1)题述反应从左向右进行时,表示ATP的水解,能量来自ATP末端的磷酐键,用于许多生命活动。(2)题述反应从右向左进行时,表示ATP的合成,能量储存于ATP末端的磷酐键中。(3)在动物和人体内,形成ATP的过程为细胞呼吸,故ADP转化为ATP时所需的能量主要来自细胞呼吸;在绿色植物体内,形成ATP的过程包括光合作用和细胞呼吸,故所需的能量来自光合作用和细胞呼吸。(4)ATP是腺
7、苷三磷酸的简称,结构简式为A-PPP,其中A表示腺苷,由腺嘌呤和核糖组成;ATP分子脱掉两个磷酸基团后的结构名称是腺嘌呤核糖核苷酸,可以作为RNA合成的原料。答案:(1)ATP末端的磷酐键许多生命活动(2)ATP末端的磷酐键(3)细胞呼吸细胞呼吸光合作用(4)腺苷三磷酸腺苷核糖腺嘌呤核糖核苷酸答案速填:A-PPP直接细胞呼吸光合一、选择题(共9题,每题4分,共36分)1.(2021天津高一检测)ATP是细胞的能量货币,以下叙述不正确的是 ()A.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能B.细胞代谢可在温和条件下快速发生是因为ATP和ADP之间的快速转化C.小麦根尖细胞内合成ATP的
8、能量来自根细胞进行细胞呼吸所释放的能量D.萤火虫尾部发光过程中除了荧光素、ATP,还离不开荧光素酶的参与【解析】选B。ATP是直接能源物质,细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的,A正确;细胞代谢可在温和条件下快速发生是因为酶的催化作用需要在温和条件下进行,B错误;小麦根尖细胞内合成ATP的能量来自根尖细胞呼吸产生的能量,C正确;萤火虫发光细胞中的荧光素在荧光素酶的催化下并接受ATP供能后,才可以转化即可发出荧光,D正确。【补偿训练】ATP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 ()A.纤维素 B.核酸C.脂肪 D.蛋白质【解析】选B。ATP中含有C、H、O、
9、N、P 五种元素,纤维素和脂肪只含有C、H、O 三种元素,蛋白质含有C、H、O、N等元素。2.如图是ATP中部分化学键逐级水解的过程图。据图判断,有关叙述正确的是 ()A.大肠杆菌体内ATP甲过程发生在线粒体中B.催化丙乙甲过程的酶与酶3、酶2相同C.酶1、酶2和酶3催化的反应均伴有能量释放,且乙丙释放的能量最少D.物质丙是构成RNA的基本组成物质之一【解析】选C。大肠杆菌是原核生物,细胞中没有线粒体,A错误;酶具有专一性,酶2和酶3分别是催化甲乙和乙丙的酶,催化丙乙甲过程的酶是另一种酶,它们不相同,B错误;酶1、酶2催化的是特殊的化学键断裂,释放大量能量,酶3催化的是普通化学键断裂,断裂时释
10、放的能量最少,C正确;物质丙为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成),物质乙为腺嘌呤核糖核苷酸,物质乙是构成RNA的基本组成物质之一,D错误。3.ATP是细胞的能量“货币”,假如当其他条件均满足时,现有20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数及所含有的磷酐键的个数分别是 ()A.20个和60个B.20个和40个C.40个和60个 D.40个和40个【解析】选B。根据题意分析,1个ATP包含1个腺苷和3个磷酸,而1个ATP分子中又包含着2个磷酐键,所以20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数及所含有的磷酐键的个数分别是20个和40个。4.如图为ATP-ADP循环的示意图。下列叙述正确的是 ()A
11、.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成B.能量只能来自有机物中的化学能C.反应中ATP的磷酐键都断裂D.能量可用于肌肉收缩【解析】选D。ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成,A错误;合成ATP能量可来源于光合作用和细胞呼吸,即来源于光能和化学能,B错误;反应ATP水解中,一般是ATP末端的磷酐键断裂,C错误;能量来源于ATP水解,可用于除暗反应外的许多生命活动,包括肌肉收缩,D正确。【补偿训练】某书法家脑出血后导致右侧肢体偏瘫,为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AT
12、P制剂【解析】选D。ATP是人体生命活动的直接能源物质。在生活中,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。5.(2021徐州高一检测)下列有关ATP的叙述,不正确的是 ()A.人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATPB.ATP中的能量可以来源于光能、化学能,也可以转化为光能和化学能C.ATP是生命活动的直接能源物质,其中两个磷酐键都易断裂、易形成D.ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一物质【解析】选C。人体成熟的红细胞无线粒体,只能进行无氧呼吸,所以即使在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生少量能量合成ATP
13、,A正确;ATP中的能量可以来源于光能(绿色植物的光合作用)、化学能(呼吸作用有机物的氧化分解),ATP中活跃的化学能也可以转化为光能(萤火虫发光)、化学能(细胞内小分子物质合成大分子物质),B正确;ATP是细胞内的直接能源物质,在有关酶的催化作用下ATP末端的磷酐键容易断裂也容易形成,C错误;ATP中的“A”指的是腺苷,腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成,而RNA中的碱基“A”指的是含氮碱基腺嘌呤,所以表示的不是同一物质,D正确。6.科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素,其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能,传递给负责能量生产的组织细胞,而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫体内的ATP生成量将会增加,黑暗时蚜
14、虫体内的ATP含量会下降。下列有关叙述正确的是 ()A.蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自细胞呼吸B.类胡萝卜素的含量不仅会影响蚜虫的体色,还会影响蚜虫个体的生存机会C.蚜虫做同一强度的运动时,阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样D.蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多,说明其体内的ATP含量不稳定【解析】选B。由题干信息可知,蚜虫合成ATP所需能量还可来自类胡萝卜素吸收的光能,A错误;由题干信息可知,类胡萝卜素可以吸收、传递光能,影响ATP的合成量,因此类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会,B正确;蚜虫做同一强度的运动时消耗ATP的量是一样的,C错误;蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多,但
15、白天ATP消耗量也比黑暗时多,ATP含量处于动态平衡中,故蚜虫体内的ATP含量稳定,D错误。7.科学家从动物的胰脏中分离到一类低相对分子质量的蛋白质(Ub),能对细胞中的异常蛋白(靶蛋白)贴上“标签”,被贴标签的靶蛋白随即被蛋白酶水解,其过程如图所示,相关说法错误的是 ()A.Ub为靶蛋白贴标签的过程需要消耗能量B.Ub在靶蛋白水解过程中起到催化的作用C.AMP是RNA的基本组成单位之一,AMP分子不含有磷酐键D.靶蛋白水解过程与人消化道内蛋白质水解过程不同【解析】选B。Ub与靶蛋白的结合过程需要消耗ATP,A正确;Ub在靶蛋白水解过程中起到“标签”的作用,而不是催化作用,B错误;ATP由一分
16、子核糖、一分子腺嘌呤、三分子磷酸构成,含有两个磷酐键,脱去两分子磷酸形成的AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)不含磷酐键,C正确;靶蛋白水解过程需要消耗ATP,人消化道内蛋白质水解过程不需要消耗ATP,D正确。8.(多选)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的末端P已带上放射性标记,该现象能够说明 ()A.ATP末端的磷酐键容易断裂B.部分32P标记的ATP是重新合成的C.ATP是细胞内的直接能源物质D.该过程中ATP既有合成又有水解【解析】选A、B、D。实验发现ATP的末端P带上放射性标记,说明ATP末端磷酐键容易断裂,A正确;放射性标
17、记来自培养液中加入32P标记的磷酸分子,说明32P标记的ATP是重新合成的,B正确;本实验不能证明ATP是直接的能源物质,C错误;32P标记的ATP是重新合成的,且ATP的总量变化不大,说明存在ATP的水解,D正确。【误区警示】本题的知识点是ATP的合成和水解过程,对ATP与ADP相互转化过程的理解是解题的关键,其中ATP是细胞内的直接能源物质这句话是正确的,但是本实验不能证明这样结论,该选项往往因对题干要求解析不细而误选。9.(易错题)(多选)ATP是腺苷的衍生物,如图是ATP的分子结构图,下列有关叙述错误的是 ()A.ATP分子的结构简式可表示为APPPB.ATP的水解,主要是指图中处的水
18、解C.图中虚线部分的名称是腺苷D.图中处的化学键断裂,ATP转化为ADP【解析】选B、D。ATP分子的结构简式表示为APPP;ATP水解实际上是指ATP分子中处的水解;腺苷是由腺嘌呤和核糖连接而成的,图中虚线部分为腺苷;ATP水解时,末端的磷酸基团脱离下来,即处的化学键断裂,ATP转化为ADP。二、非选择题(共14分)10.经研究证实ATP是细胞的通用能量货币。请分析回答问题。(1)研究发现,正常成年人剧烈运动状态下每分钟有0.5 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的浓度仅为210 mmolL-1,为满足能量需要,人体解决这一矛盾的合理途径是(写方程式,标明条件)。(2)细胞间隙中的
19、ATP在有关酶的作用下,三个磷酸基团逐个脱离下来,最后剩下的是。(3)用小刀将数十只萤火虫的发光器割下,干燥后研成粉末状,取两等份分别装入两支小玻璃管中,进行了如图所示实验。 上述实验说明:萤火虫发光是将能转变成能的过程。这一过程所需的能量由提供。不是生命活动的直接能源。萤火虫尾部发光的意义在于。【解析】(1)ATP在生物体内含量很低,但在细胞内ATP与ADP的相互转化十分迅速,具体的反应式如下:ATPADP+Pi+能量。(2)ATP由一个腺苷和三个磷酸基团组成。ATP在有关酶的作用下,脱去三个磷酸基团后只剩下A,即腺苷。(3)萤火虫发光是将化学能转变成光能的过程。分析题意:荧光消失后,加入A
20、TP的一组发出荧光,而加入葡萄糖的一组没有发出荧光,这说明该过程所需的能量由ATP提供,葡萄糖不是生命活动的直接能源;萤火虫尾部发光的意义在于求偶炫耀,便于交尾。答案:(1)ATPADP+Pi+能量(2)腺苷(3)化学光ATP葡萄糖求偶炫耀,便于交尾ATP合酶是一种功能复杂的蛋白质,与生物膜结合后能催化ATP的合成,其作用机理如图所示。请据图回答:(1)生物膜结构的基本支架是,在真核细胞中,该酶主要分布于(填生物膜名称)。(2)分析此图可知H+跨越该膜的运输方式是,判断的依据是。(3)ATP 在细胞内的作用是;推测好氧细菌细胞的上存在该酶,理由是。(4)科学家发现,一种化学结构与ATP相似的物
21、质GTP(鸟苷三磷酸)也能为细胞的生命活动提供能量,请从化学结构的角度解释GTP也可以供能的原因:。【解析】(1)ATP合酶与生物膜结合后能催化ATP 的合成,因此在真核细胞中、该酶主要分布于线粒体内膜、类囊体膜上。(2)H+通过ATP合酶从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧,不消耗ATP,因此H+跨越该膜的运输方式是协助扩散。(3)该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成,而好氧细菌的膜结构只有细胞质膜。(4)GTP也可以供能的原因是其含有两个磷酐键,末端的磷酐键容易水解断裂,释放能量。答案:(1)磷脂双分子层线粒体内膜、类囊体膜(2)协助扩散顺浓度梯度,需载体蛋白协助且不消耗能量(3)驱动细胞生命活动的直接能源物质细胞质膜因为该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成,而好氧细菌的膜结构只有细胞质膜(4)含有两个磷酐键,末端的磷酐键容易水解断裂,释放能量1.情境分析:(1)联系生活:利用ATP合成机理为载体。(2)设置生活情境:好氧性细菌的酶存在的部位。2.核心素养:(1)科学思维:通过分析图形,考查学生分析综合能力。(2)生命观念:通过ATP合成机理图形的分析,形成物质与能量观。3.解题助手:(1)熟悉ATP的功能:是驱动细胞生物活动的直接能源物质。(2)用类比推理法分析ATP与GTP的结构与功能。