人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP优秀课时作业

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1.依据ATP的分子简式，说出ATP的化学组和特点。
2.依据 ATP与ADP之间的相互转化，解释ATP在细胞生命活动中的作用
目标一、 ATP是一种高能磷酸化合物
1. 中文名称：①腺苷三磷酸。
2. 结构简式：A—P∼P∼P ，其中A代表②腺苷，P 代表③磷酸基团，∼ 代表④一种特殊的化学键。
3. 结构特点
（1）不稳定：由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得特殊的化学键不稳定，ATP 是一种不稳定的⑤高能磷酸化合物。
（2）高能量：在有关酶的催化作用下，ATP 末端的特殊
4.生理功能：驱动细胞生命活动的直接能源物质。
5.判断下列相关表述的正误
(1)ATP是细胞内主要的能源物质( × )
(2)ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团构成( × )
(3)ATP是高能磷酸化合物，含3个特殊化学键，其中末端的磷酸基团具有较高的转移势能( × )
任务一 分析ATP的结构及特点
1．辨析ATP中的A代表腺嘌呤吗？
资料1 如图为ATP结构式：
(1)图中①②③的结构分别代表什么？
提示 ①：腺嘌呤；②：核糖；③：磷酸基团。
(2)腺苷是由图中哪些结构组成的？
提示 ①②。
2．辨析ATP中的两个特殊化学键都断裂吗？
资料2 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？
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)写出ATP水解的反应式。
提示 ATPeq \(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi(磷酸)＋能量。
(3)为什么说ATP是一种高能磷酸化合物(一般将水解时释放20.92 kJ/ml及以上能量的化合物叫作高能化合物)?
提示 因为1 ml ATP水解释放的能量高达30.54 kJ。
(4)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？
提示 腺嘌呤核糖核苷酸。
1．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，其结构可用下图表示。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
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“A”表示的不是同一种物质
目标二、 ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用
（一）ATP与ADP之间的相互转化
1.转化过程:
(1)图中字母A、B代表的物质分别是磷酸、ADP。
(2)能量1的来源:
①绿色植物:光合作用和呼吸作用。
②动物、人、真菌和大多数细菌:呼吸作用。
(3)写出ATP合成的反应式:ADP+Pi+能量ATP。
2.转化特点:
(1)ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生,且处于动态平衡之中。
(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制,在所有生物的细胞内都是一样的,体现了生物界的统一性。
（二）ATP的利用
1.ATP的利用:细胞中绝大多数的生命活动都是由ATP直接提供能量的,如大脑思考、主动运输等。
2.ATP是细胞内流通的能量“货币”:
(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系。
①放能反应:一般与ATP的合成相联系。
②吸能反应:一般与ATP的水解相联系。
(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
3.判断下列相关表述的正误
(1)吸能反应伴随着ATP的合成，放能反应伴随着ATP的水解( × )
(2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡( × )
(3)载体蛋白磷酸化不会使其空间结构发生变化( × )
任务二 ATP与ADP之间的相互转化
1．研究显示，一个成年人一天在静止状态下所消耗的ATP约有40 kg；在剧烈运动的状态下，每分钟约有0.5 kg的ATP转化为ADP。成人体内ATP总量约2～10 mg，在安静状态下，肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1～2 s。ATP含量很少，但需求量很大，ATP如何持续供能？请据资料回答下列问题：
资料 磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物，它能在肌酸激酶的催化下将自身的磷酸基团转移到ADP分子中来合成ATP。研究者对蛙的肌肉组织进行短暂电刺激，检测对照组和实验组(肌肉组织用肌酸激酶阻断剂处理)肌肉收缩前后ATP和ADP的含量，结果如表所示。
(1)为什么对照组ATP和ADP含量没有变化，实验组ATP含量减少，ADP含量上升？
提示 肌肉收缩会消耗ATP生成ADP，对照组中由于存在肌酸激酶，所以ADP在酶的作用下可以重新生成ATP，而实验组由于缺乏肌酸激酶，ADP不能生成ATP，所以对照组ATP和ADP含量没有变化，实验组ATP含量减少，ADP含量上升。
(2)请写出ATP合成的反应式。
提示 ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶))ATP。
2．ATP和ADP的相互转化是否是可逆反应？请完善下表并得出结论。
结论： 。
3．请完善能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通的模型图。
1．ATP与ADP的转化关系如图，其中①和②为反应过程，③表示某化学键，下列叙述正确的是( )
A．过程①是合成反应
B．过程②的能量来源可以不同
C．过程①和②需要的是同一种酶
D．细胞内所有的吸能反应均由ATP供能
2．ATP是一种非常重要的化合物，它是细胞的能量“货币”，其结构简式为A—P～P～P。ATP的水解可以为物质的主动运输供能，下图是ATP为主动运输供能的示意图。下列有关叙述错误的是( )
A．ATP中离A最远的两个磷酸基团被水解后，剩余部分是组成RNA的一种基本单位
B．参与Ca2＋主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶
C．在运输Ca2＋的载体蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随能量的转移
D．由图可知，细胞中Ca2＋的跨膜运输是由ATP水解提供能量的主动运输，而ATP水解总是跟放能反应有关
拓展延伸 长句特训 与高考接轨
1.研究发现ATP 是一种高能磷酸化合物，分子内含有较高的转移势能，因此可以直接为生命活动提供能量。若1分子ATP 完全水解，得到的成分有1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团。
2.（教材P87正文信息）人体内ATP 的含量很少，但在剧烈运动时，每分钟约有0.5 kg 的ATP 转化成ADP ，以供运动之需，但人体内ATP 总含量并没有太大变化，请分析原因。ATP 与ADP 时刻不停地发生快速转化，并且处于动态平衡之中。
腺苷磷酸
对照组/(10－5 ml·g－1)
实验组/(10－5 ml·g－1)
收缩前
收缩后
收缩前
收缩后
ATP
1.30
1.30
1.30
0.75
ADP
0.60
0.60
0.60
0.95
反应
ATPeq \(――→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量
ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶))ATP
反应类型
水解反应
合成反应
酶的类型
场所
活细胞所有部位
线粒体、叶绿体、细胞质基质等
能量来源
能量去向