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人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP导学案
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这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP导学案，共10页。学案主要包含了ATP是一种高能磷酸化合物，ATP和ADP可以相互转化，ATP的利用等内容，欢迎下载使用。
必备知识·夯实双基
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1．ATP的名称与简式：
(1)中文名称：！！！ 腺苷三磷酸 ###。
(2)结构简式：！！！ A—P～P～P ###。
(3)符号含义eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(A：！！！ 腺苷 ###\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(！！！ 核糖 ###,腺嘌呤)),P：！！！ 磷酸基团 ###,～：！！！ 特殊的化学键 ###))
2．功能：
ATP是细胞内的一种！！！ 高能磷酸 ###化合物，是驱动细胞生命活动的！！！ 直接能源物质 ###。
二、ATP和ADP可以相互转化
1．过程：
(1)释放能量：ATPeq \(――→,\s\up7(酶))！！！ ADP ###＋Pi＋能量。
(2)储存能量：ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶))！！！ ATP ###。
2．能量的来源及去路：
3．原因及特点：
(1)原因：ATP分子中！！！ 远离A的磷酸基团具有较高的转移势能 ###很容易水解。
(2)特点：时刻不停地发生并且处于！！！ 动态平衡 ###之中。
三、ATP的利用
1．细胞内吸能反应一般与！！！ ATP水解 ###的反应相联系，由！！！ ATP水解 ###提供能量；放能反应一般与！！！ ATP合成 ###的反应相联系，释放的能量储存在！！！ ATP ###中。
2．举例说明有哪些生命活动需要利用ATP：！！！ 细胞的主动运输、胞吞胞吐、各种吸能反应，还可用于生物发光发电、肌肉收缩、大脑思考等生命活动 ###。
3．ATP水解释放的！！！ 磷酸基团 ###使！！！ 蛋白质 ###等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，！！！ 空间结构发生 ###变化，！！！ 活性 ###也被改变，因而可以参与！！！ 各种化学反应 ###。
┃┃活学巧练 ■
(1)ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(＋＋＋＋ × －－－－)
(3)ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(4)ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(5)ATP含有3个特殊化学键，但是只有一个特殊化学键会发生断裂。(＋＋＋＋ × －－－－)
(6)ATP中的A不代表腺嘌呤，当脱去两个磷酸后，形成的物质为RNA的基本单位之一。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(7)酶的催化反应都需要消耗ATP。(＋＋＋＋ × －－－－)
(8)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(9)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。(＋＋＋＋ × －－－－)
(10)消化道内淀粉的水解需要消耗ATP。(＋＋＋＋ × －－－－)
思考：
1．ATP中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？
提示：RNA。
2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？
提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。
3．人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着ATP与ADP的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？
提示：不属于，所需酶及场所和能量来源等不同。
4．ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？
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，能满足生命活动对能量的需要。
5．葡萄糖为什么不能作为能量“货币”？
提示：葡萄糖化学性质较稳定，不能快速分解提供能量。
课内探究·名师点睛
ATP的结构和生理功能
知识点
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。
知识贴士
(1)DNA和RNA的组成中的A表示腺嘌呤这种碱基，而在ATP中A代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。
(2)每个ATP分子中只含有2个特殊化学键(～)，其中只有远离腺苷的特殊化学键易断裂或合成。
┃┃典例剖析 ■
典例1 (2020·山东省潍坊市高一)如图为ATP分子结构式。下列相关叙述错误的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．图中五碳糖为核糖
B．图中虚线框中的基团是腺苷
C．该分子中有2个特殊化学键
D．该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸
解析：ATP中的“A”代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，因此图中五碳糖为核糖，A正确；图中虚线框中的基团是腺嘌呤，B错误；ATP分子中有2个特殊化学键，C正确；ATP分子水解掉两个磷酸基团后，剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。
┃┃变式训练 ■
1．下列关于ATP的叙述，正确的是(＋＋＋＋ C －－－－)
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
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。
ATP与ADP可以相互转化
知识点
1．ATP转化及利用图示
图示1：
图示2：
例：ATP如何为主动运输供能
ATPeq \(―――――――→,\s\up7(Ca2＋主动运输载体))ATP水解eq \(――――――――――→,\s\up7(Pi与载体结合),\s\d5(载体蛋白空间结构改变))Ca2＋释放到膜外
2．解读
(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系。
(2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。
(3)ATP在生物体内含量很少，又不断通过各种生命活动大量消耗，但ATP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡之中。
知识贴士
ATP为生命活动提供的是化学能
ATP是细胞内的直接供能物质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由ATP提供的，如植物对水分的吸收和运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。
┃┃典例剖析 ■
典例2 以下对生物体ATP的叙述中，正确的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．ATP与ADP是同一种物质的两种形态
B．动物细胞中，产生ATP的过程为呼吸作用
C．ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核苷酸
D．ATP和ADP的相互转化是两个完全可逆的过程
解析：ATP(腺苷三磷酸)和ADP(腺苷二磷酸)是两种不同的物质，A错误；细胞呼吸可以产生能量，用于合成ATP，B正确；ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，C错误；ATP和ADP的相互转化，从物质来讲是可逆的，但从能量、场所、酶来讲是不可逆的，D错误。
┃┃变式训练 ■
2．(2021·深圳中学高一检测)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(＋＋＋＋ D －－－－)
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
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。
指点迷津·拨云见日
一、ATP和ADP的相互转化是不可逆的
1．ATP与ADP的相互转化
2．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”。
提示：判断一个化学反应是不是可逆反应，不仅要看反应物和生成物是否相同，还要看反应的条件、场所是否相同。
典例3 以下为ATP和ADP相互转化的示意图，对这一过程的叙述不正确的是(＋＋＋＋ D －－－－)
ATPeq \(,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量
A．存在着能量的释放和储存
B．保证了生命活动的顺利进行
C．持续不断地在生物活细胞中进行
D．此过程物质与能量变化都是可逆的
解析：该反应为ATP与ADP的相互转化，存在着能量的释放和储存，A正确；ATP释放的能量用于各项生命活动，保证了生命活动顺利进行，B正确；体内ATP的含量较少，可与ADP迅速转化，持续不断地在生物活细胞中进行，C正确；此过程物质变化是可逆的，而能量变化是不可逆的，D错误。
二、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。
典例4 (2021·河南省洛阳市高一) 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(＋＋＋＋ D －－－－)
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
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。
解疑答惑
问题探讨⇨P86
1．提示：萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。
2．提示：萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
3．提示：有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。
练习与应用⇨P89
一、概念检测
1．B ATP中含有两个特殊化学键，与腺苷A直接相连的磷酸键为普通磷酸键。
2．D 腺苷三磷酸(ATP)为生物各项生命活动直接提供能量。
3．B ATP是生命活动的直接能源物质，故细胞质和细胞核中都有ATP分布，A正确；ATP来源于光合作用和呼吸作用，故合成ATP所需的能量来源于光能和有机物中的化学能，B错误；ATP可以水解为ADP和磷酸，C正确；人体内ATP的含量并不高，但和ADP的相互转化是永不停息地进行着，故正常细胞中ATP和ADP的比值是相对稳定的，D正确。
4．C 离子通过离子泵的跨膜运输需要载体蛋白和消耗能量，属于主动运输，是逆浓度梯度进行的，A、B错误；动物一氧化碳中毒减少能量的供应，进而会降低离子泵跨膜运输离子的速率，C正确；离子的跨膜运输需要载体蛋白，因此加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。
二、拓展应用
1．提示：吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是ATP水解时所释放的能量。
放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能的形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。
2．提示：在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：①ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖分解释放能量的1/94；②ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能才能被细胞利用。
3．提示：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”——ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。
训练巩固·课堂达标
1．ATP在细胞内的含量及其生成是(＋＋＋＋ D －－－－)
A．很多，很快 B．很少，很慢
C．很多，很慢D．很少，很快
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(＋＋＋＋ C －－－－)
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
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．根据ATP与ADP相互转变的反应条件、能量来源和反应场所的不同，回答下列问题。
(1)ADP转变成ATP时，属于合成反应，需要的酶属于！！！ 合成 ###酶，所需能量是！！！ 太阳 ###能或！！！ 化学 ###能，其合成场所是！！！ 细胞质基质、线粒体和叶绿体 ###。
(2)ATP转变成ADP时，属于水解反应，需要的酶属于！！！ 水解 ###酶，所释放的化学能来自！！！ 特殊化学 ###键，其水解场所是！！！ 每个活细胞内 ###。
(3)化学中可逆反应的特性是：可逆反应是在！！！ 相同 ###条件下同时发生的。因此ATP与ADP可相互转变，而能量则不可逆。
解析：(1)ADP与Pi转变成ATP时，属于合成反应，需要ATP合成酶，合成ATP所需的能量来源有两个，一是太阳能，一是有机物氧化分解释放的化学能。(2)ATP转变成ADP时，属于水解反应，在任何活细胞中都能发生，所释放的化学能来自特殊化学键。(3)化学中可逆反应的特性是：可逆反应是在相同条件下同时发生的。因此ATP与ADP可相互转变，而能量不可逆。
课标要求
核心素养
1．简述ATP的化学组成和特点。
2．简述ATP和ADP的相互转化。
3．解释ATP在能量代谢中的作用。
1．生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。
2．科学思维——分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
知识导图
学霸记忆
1．ATP的结构简式是A－P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表特殊化学键。
2．一个ATP分子中有1个腺苷，3个磷酸基团，其中含有2个特殊化学键。
3．ATP与ADP相互转化的反应式：ATPeq \(,\s\up7(酶1),\s\d5(酶2))ADP＋Pi＋能量。
4．细胞内ATP与ADP的相互转化的能量供应机制是生物界的共性。
5．动物、人、真菌等合成ATP的途径是呼吸作用。
6．绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。
7．ATP是生命活动的直接能源物质。
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
必备知识·夯实双基
一、ATP是一种高能磷酸化合物
1．ATP的名称与简式：
(1)中文名称：！！！ 腺苷三磷酸 ###。
(2)结构简式：！！！ A—P～P～P ###。
(3)符号含义eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(A：！！！ 腺苷 ###\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(！！！ 核糖 ###,腺嘌呤)),P：！！！ 磷酸基团 ###,～：！！！ 特殊的化学键 ###))
2．功能：
ATP是细胞内的一种！！！ 高能磷酸 ###化合物，是驱动细胞生命活动的！！！ 直接能源物质 ###。
二、ATP和ADP可以相互转化
1．过程：
(1)释放能量：ATPeq \(――→,\s\up7(酶))！！！ ADP ###＋Pi＋能量。
(2)储存能量：ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶))！！！ ATP ###。
2．能量的来源及去路：
3．原因及特点：
(1)原因：ATP分子中！！！ 远离A的磷酸基团具有较高的转移势能 ###很容易水解。
(2)特点：时刻不停地发生并且处于！！！ 动态平衡 ###之中。
三、ATP的利用
1．细胞内吸能反应一般与！！！ ATP水解 ###的反应相联系，由！！！ ATP水解 ###提供能量；放能反应一般与！！！ ATP合成 ###的反应相联系，释放的能量储存在！！！ ATP ###中。
2．举例说明有哪些生命活动需要利用ATP：！！！ 细胞的主动运输、胞吞胞吐、各种吸能反应，还可用于生物发光发电、肌肉收缩、大脑思考等生命活动 ###。
3．ATP水解释放的！！！ 磷酸基团 ###使！！！ 蛋白质 ###等分子磷酸化，这在细胞中是常见的。这些分子被磷酸化后，！！！ 空间结构发生 ###变化，！！！ 活性 ###也被改变，因而可以参与！！！ 各种化学反应 ###。
┃┃活学巧练 ■
(1)ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(2)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。(＋＋＋＋ × －－－－)
(3)ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(4)ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(5)ATP含有3个特殊化学键，但是只有一个特殊化学键会发生断裂。(＋＋＋＋ × －－－－)
(6)ATP中的A不代表腺嘌呤，当脱去两个磷酸后，形成的物质为RNA的基本单位之一。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(7)酶的催化反应都需要消耗ATP。(＋＋＋＋ × －－－－)
(8)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(9)活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。(＋＋＋＋ × －－－－)
(10)消化道内淀粉的水解需要消耗ATP。(＋＋＋＋ × －－－－)
思考：
1．ATP中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？
提示：RNA。
2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？
提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。
3．人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着ATP与ADP的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？
提示：不属于，所需酶及场所和能量来源等不同。
4．ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？
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，能满足生命活动对能量的需要。
5．葡萄糖为什么不能作为能量“货币”？
提示：葡萄糖化学性质较稳定，不能快速分解提供能量。
课内探究·名师点睛
ATP的结构和生理功能
知识点
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。
知识贴士
(1)DNA和RNA的组成中的A表示腺嘌呤这种碱基，而在ATP中A代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。
(2)每个ATP分子中只含有2个特殊化学键(～)，其中只有远离腺苷的特殊化学键易断裂或合成。
┃┃典例剖析 ■
典例1 (2020·山东省潍坊市高一)如图为ATP分子结构式。下列相关叙述错误的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．图中五碳糖为核糖
B．图中虚线框中的基团是腺苷
C．该分子中有2个特殊化学键
D．该分子水解掉两个磷酸基团后为核糖核苷酸
解析：ATP中的“A”代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，因此图中五碳糖为核糖，A正确；图中虚线框中的基团是腺嘌呤，B错误；ATP分子中有2个特殊化学键，C正确；ATP分子水解掉两个磷酸基团后，剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。
┃┃变式训练 ■
1．下列关于ATP的叙述，正确的是(＋＋＋＋ C －－－－)
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
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。
ATP与ADP可以相互转化
知识点
1．ATP转化及利用图示
图示1：
图示2：
例：ATP如何为主动运输供能
ATPeq \(―――――――→,\s\up7(Ca2＋主动运输载体))ATP水解eq \(――――――――――→,\s\up7(Pi与载体结合),\s\d5(载体蛋白空间结构改变))Ca2＋释放到膜外
2．解读
(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系。
(2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。
(3)ATP在生物体内含量很少，又不断通过各种生命活动大量消耗，但ATP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡之中。
知识贴士
ATP为生命活动提供的是化学能
ATP是细胞内的直接供能物质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由ATP提供的，如植物对水分的吸收和运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。
┃┃典例剖析 ■
典例2 以下对生物体ATP的叙述中，正确的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．ATP与ADP是同一种物质的两种形态
B．动物细胞中，产生ATP的过程为呼吸作用
C．ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核苷酸
D．ATP和ADP的相互转化是两个完全可逆的过程
解析：ATP(腺苷三磷酸)和ADP(腺苷二磷酸)是两种不同的物质，A错误；细胞呼吸可以产生能量，用于合成ATP，B正确；ATP脱掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，C错误；ATP和ADP的相互转化，从物质来讲是可逆的，但从能量、场所、酶来讲是不可逆的，D错误。
┃┃变式训练 ■
2．(2021·深圳中学高一检测)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(＋＋＋＋ D －－－－)
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
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。
指点迷津·拨云见日
一、ATP和ADP的相互转化是不可逆的
1．ATP与ADP的相互转化
2．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”。
提示：判断一个化学反应是不是可逆反应，不仅要看反应物和生成物是否相同，还要看反应的条件、场所是否相同。
典例3 以下为ATP和ADP相互转化的示意图，对这一过程的叙述不正确的是(＋＋＋＋ D －－－－)
ATPeq \(,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量
A．存在着能量的释放和储存
B．保证了生命活动的顺利进行
C．持续不断地在生物活细胞中进行
D．此过程物质与能量变化都是可逆的
解析：该反应为ATP与ADP的相互转化，存在着能量的释放和储存，A正确；ATP释放的能量用于各项生命活动，保证了生命活动顺利进行，B正确；体内ATP的含量较少，可与ADP迅速转化，持续不断地在生物活细胞中进行，C正确；此过程物质变化是可逆的，而能量变化是不可逆的，D错误。
二、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。
典例4 (2021·河南省洛阳市高一) 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(＋＋＋＋ D －－－－)
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
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。
解疑答惑
问题探讨⇨P86
1．提示：萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。
2．提示：萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。
3．提示：有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。
练习与应用⇨P89
一、概念检测
1．B ATP中含有两个特殊化学键，与腺苷A直接相连的磷酸键为普通磷酸键。
2．D 腺苷三磷酸(ATP)为生物各项生命活动直接提供能量。
3．B ATP是生命活动的直接能源物质，故细胞质和细胞核中都有ATP分布，A正确；ATP来源于光合作用和呼吸作用，故合成ATP所需的能量来源于光能和有机物中的化学能，B错误；ATP可以水解为ADP和磷酸，C正确；人体内ATP的含量并不高，但和ADP的相互转化是永不停息地进行着，故正常细胞中ATP和ADP的比值是相对稳定的，D正确。
4．C 离子通过离子泵的跨膜运输需要载体蛋白和消耗能量，属于主动运输，是逆浓度梯度进行的，A、B错误；动物一氧化碳中毒减少能量的供应，进而会降低离子泵跨膜运输离子的速率，C正确；离子的跨膜运输需要载体蛋白，因此加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。
二、拓展应用
1．提示：吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应。这一反应所需要的能量是ATP水解时所释放的能量。
放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应。这一反应所释放的能量除以热能的形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。
2．提示：在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有以下两个特点：①ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖分解释放能量的1/94；②ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能才能被细胞利用。
3．提示：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”——ATP，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。
训练巩固·课堂达标
1．ATP在细胞内的含量及其生成是(＋＋＋＋ D －－－－)
A．很多，很快 B．很少，很慢
C．很多，很慢D．很少，很快
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(＋＋＋＋ C －－－－)
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
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．根据ATP与ADP相互转变的反应条件、能量来源和反应场所的不同，回答下列问题。
(1)ADP转变成ATP时，属于合成反应，需要的酶属于！！！ 合成 ###酶，所需能量是！！！ 太阳 ###能或！！！ 化学 ###能，其合成场所是！！！ 细胞质基质、线粒体和叶绿体 ###。
(2)ATP转变成ADP时，属于水解反应，需要的酶属于！！！ 水解 ###酶，所释放的化学能来自！！！ 特殊化学 ###键，其水解场所是！！！ 每个活细胞内 ###。
(3)化学中可逆反应的特性是：可逆反应是在！！！ 相同 ###条件下同时发生的。因此ATP与ADP可相互转变，而能量则不可逆。
解析：(1)ADP与Pi转变成ATP时，属于合成反应，需要ATP合成酶，合成ATP所需的能量来源有两个，一是太阳能，一是有机物氧化分解释放的化学能。(2)ATP转变成ADP时，属于水解反应，在任何活细胞中都能发生，所释放的化学能来自特殊化学键。(3)化学中可逆反应的特性是：可逆反应是在相同条件下同时发生的。因此ATP与ADP可相互转变，而能量不可逆。
课标要求
核心素养
1．简述ATP的化学组成和特点。
2．简述ATP和ADP的相互转化。
3．解释ATP在能量代谢中的作用。
1．生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。
2．科学思维——分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
知识导图
学霸记忆
1．ATP的结构简式是A－P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表特殊化学键。
2．一个ATP分子中有1个腺苷，3个磷酸基团，其中含有2个特殊化学键。
3．ATP与ADP相互转化的反应式：ATPeq \(,\s\up7(酶1),\s\d5(酶2))ADP＋Pi＋能量。
4．细胞内ATP与ADP的相互转化的能量供应机制是生物界的共性。
5．动物、人、真菌等合成ATP的途径是呼吸作用。
6．绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。
7．ATP是生命活动的直接能源物质。
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
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