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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教案设计
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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教案设计，共12页。教案主要包含了ATP的结构与功能，ATP和ADP的相互转化，ATP的利用等内容，欢迎下载使用。
一、ATP的结构与功能
1.ATP的名称与简式
ATPeq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(中文名称：三磷酸腺苷,结构简式：A—P～P～P,符号含义\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,～：一种特殊的化学键))))
2.ATP的特点
(1)高能量：1 ml ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，是一种高能磷酸化合物。
(2)能量易释放：分子末端磷酸基团含较高的转移势能，易脱离，释放能量。
3.ATP的功能
是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
(1)ATP含有3个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤( )
(2)ATP脱掉两个磷酸基团后就是ADP( )
(3)ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中( )
答案 (1)× (2)× (3)√
下图是ATP的组成，据图分析：
1.ATP的组成元素有哪些？含有几个磷酸基团？
提示 ATP的组成元素为C、H、O、N、P；含有3个磷酸基团。
2.ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？
提示 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。
3.ATP彻底水解会得到哪些成分？
提示 ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。
特别提醒 对ATP认识的误区
(1)ATP的普通磷酸键和特殊化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特殊化学键中。
(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，所以不可将ATP与能量等同。
二、ATP和ADP的相互转化
1.ATP的水解与合成
2.ADP的化学性质比ATP稳定，且生物体内ADP转化成ATP的过程是十分迅速的。
3.ATP与ADP的转化关系式：ATPeq \(,\s\up7(酶Ⅰ),\s\d5(酶Ⅱ))ADP＋Pi＋能量。
4.ATP与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，这体现了生物界的统一性。
(1)ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应( )
(2)ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP( )
(3)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡( )
答案 (1)√ (2)√ (3)×
在活细胞中，下图中的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.A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？
提示 A1催化ATP的合成，是ATP合成酶；A2催化ATP的水解，是ATP水解酶。二者不相同。
2.动物细胞中，能量E1的来源是什么？
提示 来源是呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量。
3.②中能量E2的作用是什么？
提示 为生物体的各项生命活动提供能源。
4.综上所述，你认为ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？
提示 不可逆。ATP转化成ADP和ADP转化为ATP时所需要的酶是不同的，反应场所不完全相同，在该转化过程中物质是重复利用的，能量不可逆。
三、ATP的利用
1.ATP的利用实例
2.ATP的供能机理
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，导致其空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
3.ATP是细胞内流通的能量“通货”
(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(吸能反应：一般与ATP的水解相联系，由ATP提供水解能量,放能反应：一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中))
(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
(1)酶的催化反应都需要消耗ATP( )
(2)人在安静状态下不消耗ATP( )
(3)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( )
答案 (1)× (2)× (3)√
1.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。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。图中a→b的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于_____________；b→c过程中，ATP含量增加说明___________加强，释放更多__________，供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明___________________________________________。
提示 肌肉收缩等生命活动 细胞呼吸 能量 ATP的生成和分解是同时进行的
2.ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g，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。
1.(2019·临沂高一检测)如图为ATP分子结构式，下列相关叙述错误的是( )
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1个核糖
D.该分子水解掉2个磷酸基团后为核糖核苷酸
答案 B
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1个核糖，C正确；ATP分子水解掉2个磷酸基团后，剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。
2.(2018·辽宁实验中学高一期末)下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A.ATP的元素组成是C、H、O、N、P
B.ATP脱掉两个磷酸基团后可作为合成RNA的基本单位之一
C.ATP中的“A”是指腺嘌呤
D.ATP的特殊化学键中储存着大量的能量
答案 C
3.关于“ATPeq \(,\s\up7(酶①),\s\d5(酶②))ADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是( )
A.ATP与ADP的相互转化是可逆反应
B.①过程和②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
D.ADP与ATP的相互转化，使细胞内的ATP含量处于动态平衡之中
答案 D
解析 ATP与ADP相互转化过程中所需要的酶、能量的来源和去路不同、反应的场所不完全相同，不是可逆反应，A错误；①过程发生在细胞内需能部位，而②过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位，B错误；ATP含量很少但在细胞内转化迅速，C错误。
4.(2019·深圳中学高一检测)下图为细胞中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能量，D错误。
5.(2018·江西宜春奉新一中月考)下列生理过程中，需要消耗ATP的有( )
①细胞通过主动运输吸收K＋ ②肌肉收缩 ③蛋白质的分泌 ④萤火虫发光 ⑤大脑思考 ⑥叶肉细胞中蔗糖的合成 ⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程
A.①②③④⑤⑥⑦ B.①②④⑤⑥
C.①②③④⑤⑥ D.①②④⑤⑦
答案 C
解析 ATP是生物体内的直接能源物质，需要能量的反应一般都需要消耗ATP，如主动运输、肌肉收缩、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。细胞的渗透吸水、失水过程不需要消耗能量。
6.如图为ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：
(1)1分子ATP中含有________个磷酸基团。
(2)图中的a、b分别代表____________、____________。
(3)c指________________。
(4)①②反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？
________________________________________________________________________。
(5)进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于____________，由此可见能量是________________，物质是________________。
答案 (1)3 (2)呼吸作用 光合作用 (3)各项生命活动 (4)不一样，因为①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性 (5)合成ATP 各项生命活动 不可逆的 可逆的
解析 (1)ATP的结构简式为A—P～P～P，故1分子ATP中含有3个磷酸基团。
(2)合成ATP时，绿色植物需要的能量来自光合作用和呼吸作用，动物和人需要的能量则来自细胞进行呼吸作用时有机物的氧化分解。
(3)ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。
(4)由于酶具有专一性，不同的反应，所需酶的种类也不同。
(5)①反应为ATP的合成反应，其能量储存在ATP中。②反应为ATP的水解反应，释放的能量用于生物体的各项生命活动。在ATP与ADP的相互转化中，物质是可逆的，但能量是不可逆的。
题组一 ATP的结构和功能
1.ATP的结构简式可表示为A—P～P～P，下列图示能正确表示ATP的是( )
A.
B.
C.
D.
答案 A
解析 ATP的分子结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊化学键。
2.下列有关ATP的叙述，不正确的是( )
A.ATP分子结构简式中的“A”代表腺嘌呤，“～”代表一种特殊化学键
B.ATP中含有两个特殊化学键
C.肌肉收缩需要消耗ATP
D.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
答案 A
解析 在ATP分子结构简式A—P～P～P中，“A”代表腺苷，“～”代表一种特殊化学键，A项错误；ATP中有两个特殊化学键，B项正确；肌肉收缩需要消耗ATP，C项正确；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，D项正确。
3.科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，刺激肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩。这说明( )
A.葡萄糖是能源物质 B.ATP不是能源物质
C.葡萄糖是直接能源物质 D.ATP是直接能源物质
答案 D
解析 根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，刺激肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量；“向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
题组二 ATP与ADP的相互转化
4.(2018·北京丰台区期末)如图表示的是ATP和ADP之间的转化，可以确定( )
A.M为ADP，N为ATP
B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶
D.X1和X2是同一种物质
答案 D
解析 由题图中能量的方向可以看出，M为ATP，N为ADP，A错误；能量1来自ATP中储存的化学能，能量2在植物体内除来自有机物氧化分解释放的化学能外，还可来自光能，B错误；酶1和酶2是催化不同反应的两种酶，C错误；X1和X2是同一种物质Pi，D正确。
5.(2018·福建福州一中高一上月考)下列关于生物体内ATP的叙述，正确的是( )
A.在活细胞中，ATP与ADP的相互转化是永无休止的
B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C.生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D.ATP与ADP的相互转化过程不受温度影响
答案 A
解析 活细胞中不停地进行代谢，所以ATP和ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，A正确；ATP与ADP是两种不同的物质，并且ATP在生物体内含量较低，之所以能满足各项生命活动的需要是因为ATP和ADP不停地相互转化，B、C错误；温度会影响酶的活性，进而影响ATP与ADP的相互转化，D错误。
6.(2019·常州质检)下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中正确的是( )
A.ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂
B.图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同
C.细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D.ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
答案 B
解析 ATP水解时，远离A的特殊化学键④最易断裂，A项错误；图中酶1为ATP水解酶，酶2为ATP合成酶，二者种类不同，但二者的化学本质均为蛋白质，B项正确；细胞中的吸能反应所需的能量由ATP水解提供，而放能反应则与ATP的合成反应相联系，C项错误；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项错误。
7.(2018·厦门高一检测)下列ATP适合作为直接能源物质的理由不正确的是( )
A.ATP与ADP的相互转化时刻不停地进行
B.ATP分子在细胞中含量高
C.ATP分子中的能量较活跃，易于释放
D.ATP是一种高能磷酸化合物
答案 B
解析 ATP属于高能磷酸化合物，其含有的能量高且活跃，易于释放，且ATP与ADP间存在相互转化，可维持细胞中ATP含量的相对稳定，所以ATP适合作为直接能源物质。ATP在细胞中的含量并不高，但是ATP与ADP之间可以迅速地进行相互转化。
题组三 ATP的利用
8.(2018·江西南昌一中月考)细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的分解和合成相联系，请判断下列说法正确的是( )
A.植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成，是吸能反应
B.由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP，是放能反应
C.放能反应一般伴随着ADP产生，吸能反应一般伴随着ATP合成
D.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
答案 D
解析 细胞呼吸是放能反应，A错误；脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应，B错误；吸能反应一般伴随着ATP的水解，放能反应一般伴随着ATP的合成，C错误；能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，D正确。
9.(2018·湖南长沙高一期末)若要探究ATP能否使一离体的新鲜骨骼肌发生收缩，下列不符合实验要求的是( )
A.可滴加生理盐水作为对照
B.待肌肉本身的ATP消耗完后再进行实验
C.先滴加生理盐水观察，然后滴加ATP溶液
D.先滴加ATP溶液观察，然后滴加生理盐水
答案 D
解析 生理盐水可维持骨骼肌细胞正常的渗透压，A符合实验要求；待肌肉本身的ATP消耗完后再进行实验，可排除原有ATP对实验的干扰，B符合实验要求；按照实验设计的对照原则，应该在肌肉细胞没有ATP时补充ATP观察骨骼肌收缩情况，实验采用自身对照，即先滴加生理盐水发现骨骼肌不发生收缩，再滴加ATP溶液发现骨骼肌发生收缩，则可证明ATP能使一离体的新鲜骨骼肌发生收缩，C符合实验要求，D不符合实验要求。
10.下列生理过程伴随着形状改变，其中不一定需要ATP供能的是( )
A.在胰岛素分泌过程中细胞膜的形状发生改变
B.载体蛋白协助运输葡萄糖过程中形状发生改变
C.在打篮球等运动过程中骨骼肌发生收缩
D.植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离后自动复原
答案 B
解析 胰岛素分泌到细胞外的过程属于胞吐，需要ATP供能，A不符合题意；载体蛋白运输葡萄糖时可能不需要ATP，如葡萄糖通过协助扩散进入哺乳动物成熟的红细胞，B符合题意；在打篮球等运动过程中，骨骼肌的收缩需要消耗ATP，C不符合题意；植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离后，会通过主动运输吸收K＋和NOeq \\al(－,3)，使得细胞液浓度增大，细胞会吸水而自动复原，主动运输过程需要ATP供能，D不符合题意。
11.(2018·河北保定定兴三中高一上月考)如图是ATP和ADP相互转化的过程，下列叙述不正确的是( )
A.图中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量
B.反应式中，物质可逆，能量不可逆
C.ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同
D.ATP中的能量较活跃，易于释放
答案 C
解析 ATP中的“A”代表腺苷，包括腺嘌呤和核糖，与RNA中的碱基A不同，C错误。
12.(2019·辽宁沈阳育才中学高一检测)如图能体现人在100 m跑步后细胞中ATP含量变化的是( )
答案 B
解析 人在100 m跑步过程中需要消耗大量ATP，跑步结束后，细胞中ATP含量会降低，由于ATP与ADP间存在相互转化，为维持细胞中ATP含量的相对稳定，ATP合成的速率增大，导致ATP含量上升，故B项符合要求。
13.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________个磷酸基团、__________个核糖分子和____________个腺嘌呤缩合而成的。
(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中末端的__________脱离，ATP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)A—P～P～P 腺苷 (2)3 1 1 (3)磷酸基团 肌肉收缩 大脑思考 主动运输
14.分析ATP与ADP相互转化的示意图(如图所示)，回答下列问题：
(1)图中Pi代表磷酸，则B为________，C为________。
(2)E1和E2不是物质，E1的来源是__________________，E2的来源是_________________。
(3)人体肌肉细胞的收缩与图中________过程有关。
答案 (1)ATP ADP (2)光能或呼吸作用所释放的能量 ATP中的末端磷酸基团脱离所释放的能量 (3)B→C
解析 (1)在ATP和ADP的相互转化过程中，ATP水解产生Pi，合成则需要Pi，通过分析图示可判断出B为ATP，C为ADP。
(2)光能或呼吸作用所释放的能量可用于形成ATP。ATP水解时，ATP中末端磷酸基团脱离释放能量。
(3)肌肉收缩是耗能过程，由ATP直接供能，与图中B→C过程有关。
15.(2019·福建福州二中期末)ATP是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质，回答下列问题：
(1)ATP的合成一般与________(填“吸能”或“放能”)反应相关联。生物体对ATP的需求较大，但细胞内ATP的含量较少，细胞能满足生物体对ATP的需求的主要原因是__________。
(2)绿色植物叶肉细胞内合成ATP的途径有___________________________________。
(3)利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉的含菌多少进行检测，步骤如下：
第一步：将腊肉进行一定的处理后放入发光仪(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；
第二步：记录发光强度并计算ATP含量；
第三步：测算出细菌数量。
①荧光素接受________提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。
②根据发光强度可以计算出ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成________(填“正比”或“反比”)。
③根据ATP含量可大致测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中ATP含量___________。
答案 (1)放能 ATP与ADP的转化速率较快 (2)呼吸作用、光合作用 (3)①ATP ②正比 ③大致相同且相对稳定
解析 (1)ATP的合成需要消耗能量，故一般与放能反应相关联。生物体对ATP的需求较大，但细胞内ATP的含量较少，因为ATP与ADP的转化速率较快，ATP消耗后可迅速产生，所以可以满足生物体对ATP的需求。(2)绿色植物叶肉细胞内合成ATP的途径有光合作用和呼吸作用。(3)①荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。②荧光素在荧光素酶和ATP等物质的参与下可进行反应发出荧光，发光强度与ATP的含量成正比，所以根据发光强度可以计算出ATP的含量。③每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定，故可根据ATP含量大致测算出细菌数量。反应式
ATPeq \(―→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量
ADP＋Pi＋能量eq \(―→,\s\up7(酶))ATP
场所
生物体的需能部位
细胞质基质、线粒体、叶绿体
反应类型
水解反应
合成反应
能量变化
释放能量
吸收能量
能量来源
分子末端的磷酸基团脱离时释放的能量
呼吸作用所释放的能量、光能
特点
时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中
一、ATP的结构与功能
1.ATP的名称与简式
ATPeq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(中文名称：三磷酸腺苷,结构简式：A—P～P～P,符号含义\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,～：一种特殊的化学键))))
2.ATP的特点
(1)高能量：1 ml ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，是一种高能磷酸化合物。
(2)能量易释放：分子末端磷酸基团含较高的转移势能，易脱离，释放能量。
3.ATP的功能
是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
(1)ATP含有3个磷酸基团、一个脱氧核糖、一个腺嘌呤( )
(2)ATP脱掉两个磷酸基团后就是ADP( )
(3)ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中( )
答案 (1)× (2)× (3)√
下图是ATP的组成，据图分析：
1.ATP的组成元素有哪些？含有几个磷酸基团？
提示 ATP的组成元素为C、H、O、N、P；含有3个磷酸基团。
2.ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？
提示 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。
3.ATP彻底水解会得到哪些成分？
提示 ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。
特别提醒 对ATP认识的误区
(1)ATP的普通磷酸键和特殊化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特殊化学键中。
(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，所以不可将ATP与能量等同。
二、ATP和ADP的相互转化
1.ATP的水解与合成
2.ADP的化学性质比ATP稳定，且生物体内ADP转化成ATP的过程是十分迅速的。
3.ATP与ADP的转化关系式：ATPeq \(,\s\up7(酶Ⅰ),\s\d5(酶Ⅱ))ADP＋Pi＋能量。
4.ATP与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，这体现了生物界的统一性。
(1)ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应( )
(2)ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP( )
(3)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的相互转化难以达到动态平衡( )
答案 (1)√ (2)√ (3)×
在活细胞中，下图中的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.A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？
提示 A1催化ATP的合成，是ATP合成酶；A2催化ATP的水解，是ATP水解酶。二者不相同。
2.动物细胞中，能量E1的来源是什么？
提示 来源是呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量。
3.②中能量E2的作用是什么？
提示 为生物体的各项生命活动提供能源。
4.综上所述，你认为ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？
提示 不可逆。ATP转化成ADP和ADP转化为ATP时所需要的酶是不同的，反应场所不完全相同，在该转化过程中物质是重复利用的，能量不可逆。
三、ATP的利用
1.ATP的利用实例
2.ATP的供能机理
ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，导致其空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参与各种化学反应。
3.ATP是细胞内流通的能量“通货”
(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(吸能反应：一般与ATP的水解相联系，由ATP提供水解能量,放能反应：一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中))
(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
(1)酶的催化反应都需要消耗ATP( )
(2)人在安静状态下不消耗ATP( )
(3)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( )
答案 (1)× (2)× (3)√
1.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。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。图中a→b的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于_____________；b→c过程中，ATP含量增加说明___________加强，释放更多__________，供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明___________________________________________。
提示 肌肉收缩等生命活动 细胞呼吸 能量 ATP的生成和分解是同时进行的
2.ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1 g，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。
1.(2019·临沂高一检测)如图为ATP分子结构式，下列相关叙述错误的是( )
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1个核糖
D.该分子水解掉2个磷酸基团后为核糖核苷酸
答案 B
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1个核糖，C正确；ATP分子水解掉2个磷酸基团后，剩余的部分是腺嘌呤核糖核苷酸，D正确。
2.(2018·辽宁实验中学高一期末)下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A.ATP的元素组成是C、H、O、N、P
B.ATP脱掉两个磷酸基团后可作为合成RNA的基本单位之一
C.ATP中的“A”是指腺嘌呤
D.ATP的特殊化学键中储存着大量的能量
答案 C
3.关于“ATPeq \(,\s\up7(酶①),\s\d5(酶②))ADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是( )
A.ATP与ADP的相互转化是可逆反应
B.①过程和②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
D.ADP与ATP的相互转化，使细胞内的ATP含量处于动态平衡之中
答案 D
解析 ATP与ADP相互转化过程中所需要的酶、能量的来源和去路不同、反应的场所不完全相同，不是可逆反应，A错误；①过程发生在细胞内需能部位，而②过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位，B错误；ATP含量很少但在细胞内转化迅速，C错误。
4.(2019·深圳中学高一检测)下图为细胞中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能量，D错误。
5.(2018·江西宜春奉新一中月考)下列生理过程中，需要消耗ATP的有( )
①细胞通过主动运输吸收K＋ ②肌肉收缩 ③蛋白质的分泌 ④萤火虫发光 ⑤大脑思考 ⑥叶肉细胞中蔗糖的合成 ⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程
A.①②③④⑤⑥⑦ B.①②④⑤⑥
C.①②③④⑤⑥ D.①②④⑤⑦
答案 C
解析 ATP是生物体内的直接能源物质，需要能量的反应一般都需要消耗ATP，如主动运输、肌肉收缩、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。细胞的渗透吸水、失水过程不需要消耗能量。
6.如图为ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：
(1)1分子ATP中含有________个磷酸基团。
(2)图中的a、b分别代表____________、____________。
(3)c指________________。
(4)①②反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？
________________________________________________________________________。
(5)进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于____________，由此可见能量是________________，物质是________________。
答案 (1)3 (2)呼吸作用 光合作用 (3)各项生命活动 (4)不一样，因为①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性 (5)合成ATP 各项生命活动 不可逆的 可逆的
解析 (1)ATP的结构简式为A—P～P～P，故1分子ATP中含有3个磷酸基团。
(2)合成ATP时，绿色植物需要的能量来自光合作用和呼吸作用，动物和人需要的能量则来自细胞进行呼吸作用时有机物的氧化分解。
(3)ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。
(4)由于酶具有专一性，不同的反应，所需酶的种类也不同。
(5)①反应为ATP的合成反应，其能量储存在ATP中。②反应为ATP的水解反应，释放的能量用于生物体的各项生命活动。在ATP与ADP的相互转化中，物质是可逆的，但能量是不可逆的。
题组一 ATP的结构和功能
1.ATP的结构简式可表示为A—P～P～P，下列图示能正确表示ATP的是( )
A.
B.
C.
D.
答案 A
解析 ATP的分子结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P代表磷酸基团，～代表一种特殊化学键。
2.下列有关ATP的叙述，不正确的是( )
A.ATP分子结构简式中的“A”代表腺嘌呤，“～”代表一种特殊化学键
B.ATP中含有两个特殊化学键
C.肌肉收缩需要消耗ATP
D.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
答案 A
解析 在ATP分子结构简式A—P～P～P中，“A”代表腺苷，“～”代表一种特殊化学键，A项错误；ATP中有两个特殊化学键，B项正确；肌肉收缩需要消耗ATP，C项正确；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，D项正确。
3.科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，刺激肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩。这说明( )
A.葡萄糖是能源物质 B.ATP不是能源物质
C.葡萄糖是直接能源物质 D.ATP是直接能源物质
答案 D
解析 根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，刺激肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量；“向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
题组二 ATP与ADP的相互转化
4.(2018·北京丰台区期末)如图表示的是ATP和ADP之间的转化，可以确定( )
A.M为ADP，N为ATP
B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶
D.X1和X2是同一种物质
答案 D
解析 由题图中能量的方向可以看出，M为ATP，N为ADP，A错误；能量1来自ATP中储存的化学能，能量2在植物体内除来自有机物氧化分解释放的化学能外，还可来自光能，B错误；酶1和酶2是催化不同反应的两种酶，C错误；X1和X2是同一种物质Pi，D正确。
5.(2018·福建福州一中高一上月考)下列关于生物体内ATP的叙述，正确的是( )
A.在活细胞中，ATP与ADP的相互转化是永无休止的
B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C.生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D.ATP与ADP的相互转化过程不受温度影响
答案 A
解析 活细胞中不停地进行代谢，所以ATP和ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，A正确；ATP与ADP是两种不同的物质，并且ATP在生物体内含量较低，之所以能满足各项生命活动的需要是因为ATP和ADP不停地相互转化，B、C错误；温度会影响酶的活性，进而影响ATP与ADP的相互转化，D错误。
6.(2019·常州质检)下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中正确的是( )
A.ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂
B.图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同
C.细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D.ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
答案 B
解析 ATP水解时，远离A的特殊化学键④最易断裂，A项错误；图中酶1为ATP水解酶，酶2为ATP合成酶，二者种类不同，但二者的化学本质均为蛋白质，B项正确；细胞中的吸能反应所需的能量由ATP水解提供，而放能反应则与ATP的合成反应相联系，C项错误；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项错误。
7.(2018·厦门高一检测)下列ATP适合作为直接能源物质的理由不正确的是( )
A.ATP与ADP的相互转化时刻不停地进行
B.ATP分子在细胞中含量高
C.ATP分子中的能量较活跃，易于释放
D.ATP是一种高能磷酸化合物
答案 B
解析 ATP属于高能磷酸化合物，其含有的能量高且活跃，易于释放，且ATP与ADP间存在相互转化，可维持细胞中ATP含量的相对稳定，所以ATP适合作为直接能源物质。ATP在细胞中的含量并不高，但是ATP与ADP之间可以迅速地进行相互转化。
题组三 ATP的利用
8.(2018·江西南昌一中月考)细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的分解和合成相联系，请判断下列说法正确的是( )
A.植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成，是吸能反应
B.由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP，是放能反应
C.放能反应一般伴随着ADP产生，吸能反应一般伴随着ATP合成
D.能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通
答案 D
解析 细胞呼吸是放能反应，A错误；脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应，B错误；吸能反应一般伴随着ATP的水解，放能反应一般伴随着ATP的合成，C错误；能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，D正确。
9.(2018·湖南长沙高一期末)若要探究ATP能否使一离体的新鲜骨骼肌发生收缩，下列不符合实验要求的是( )
A.可滴加生理盐水作为对照
B.待肌肉本身的ATP消耗完后再进行实验
C.先滴加生理盐水观察，然后滴加ATP溶液
D.先滴加ATP溶液观察，然后滴加生理盐水
答案 D
解析 生理盐水可维持骨骼肌细胞正常的渗透压，A符合实验要求；待肌肉本身的ATP消耗完后再进行实验，可排除原有ATP对实验的干扰，B符合实验要求；按照实验设计的对照原则，应该在肌肉细胞没有ATP时补充ATP观察骨骼肌收缩情况，实验采用自身对照，即先滴加生理盐水发现骨骼肌不发生收缩，再滴加ATP溶液发现骨骼肌发生收缩，则可证明ATP能使一离体的新鲜骨骼肌发生收缩，C符合实验要求，D不符合实验要求。
10.下列生理过程伴随着形状改变，其中不一定需要ATP供能的是( )
A.在胰岛素分泌过程中细胞膜的形状发生改变
B.载体蛋白协助运输葡萄糖过程中形状发生改变
C.在打篮球等运动过程中骨骼肌发生收缩
D.植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离后自动复原
答案 B
解析 胰岛素分泌到细胞外的过程属于胞吐，需要ATP供能，A不符合题意；载体蛋白运输葡萄糖时可能不需要ATP，如葡萄糖通过协助扩散进入哺乳动物成熟的红细胞，B符合题意；在打篮球等运动过程中，骨骼肌的收缩需要消耗ATP，C不符合题意；植物细胞在KNO3溶液中发生质壁分离后，会通过主动运输吸收K＋和NOeq \\al(－,3)，使得细胞液浓度增大，细胞会吸水而自动复原，主动运输过程需要ATP供能，D不符合题意。
11.(2018·河北保定定兴三中高一上月考)如图是ATP和ADP相互转化的过程，下列叙述不正确的是( )
A.图中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量
B.反应式中，物质可逆，能量不可逆
C.ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同
D.ATP中的能量较活跃，易于释放
答案 C
解析 ATP中的“A”代表腺苷，包括腺嘌呤和核糖，与RNA中的碱基A不同，C错误。
12.(2019·辽宁沈阳育才中学高一检测)如图能体现人在100 m跑步后细胞中ATP含量变化的是( )
答案 B
解析 人在100 m跑步过程中需要消耗大量ATP，跑步结束后，细胞中ATP含量会降低，由于ATP与ADP间存在相互转化，为维持细胞中ATP含量的相对稳定，ATP合成的速率增大，导致ATP含量上升，故B项符合要求。
13.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________个磷酸基团、__________个核糖分子和____________个腺嘌呤缩合而成的。
(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中末端的__________脱离，ATP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)A—P～P～P 腺苷 (2)3 1 1 (3)磷酸基团 肌肉收缩 大脑思考 主动运输
14.分析ATP与ADP相互转化的示意图(如图所示)，回答下列问题：
(1)图中Pi代表磷酸，则B为________，C为________。
(2)E1和E2不是物质，E1的来源是__________________，E2的来源是_________________。
(3)人体肌肉细胞的收缩与图中________过程有关。
答案 (1)ATP ADP (2)光能或呼吸作用所释放的能量 ATP中的末端磷酸基团脱离所释放的能量 (3)B→C
解析 (1)在ATP和ADP的相互转化过程中，ATP水解产生Pi，合成则需要Pi，通过分析图示可判断出B为ATP，C为ADP。
(2)光能或呼吸作用所释放的能量可用于形成ATP。ATP水解时，ATP中末端磷酸基团脱离释放能量。
(3)肌肉收缩是耗能过程，由ATP直接供能，与图中B→C过程有关。
15.(2019·福建福州二中期末)ATP是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质，回答下列问题：
(1)ATP的合成一般与________(填“吸能”或“放能”)反应相关联。生物体对ATP的需求较大，但细胞内ATP的含量较少，细胞能满足生物体对ATP的需求的主要原因是__________。
(2)绿色植物叶肉细胞内合成ATP的途径有___________________________________。
(3)利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉的含菌多少进行检测，步骤如下：
第一步：将腊肉进行一定的处理后放入发光仪(测定发光强度的仪器)反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；
第二步：记录发光强度并计算ATP含量；
第三步：测算出细菌数量。
①荧光素接受________提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。
②根据发光强度可以计算出ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成________(填“正比”或“反比”)。
③根据ATP含量可大致测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中ATP含量___________。
答案 (1)放能 ATP与ADP的转化速率较快 (2)呼吸作用、光合作用 (3)①ATP ②正比 ③大致相同且相对稳定
解析 (1)ATP的合成需要消耗能量，故一般与放能反应相关联。生物体对ATP的需求较大，但细胞内ATP的含量较少，因为ATP与ADP的转化速率较快，ATP消耗后可迅速产生，所以可以满足生物体对ATP的需求。(2)绿色植物叶肉细胞内合成ATP的途径有光合作用和呼吸作用。(3)①荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。②荧光素在荧光素酶和ATP等物质的参与下可进行反应发出荧光，发光强度与ATP的含量成正比，所以根据发光强度可以计算出ATP的含量。③每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定，故可根据ATP含量大致测算出细菌数量。反应式
ATPeq \(―→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量
ADP＋Pi＋能量eq \(―→,\s\up7(酶))ATP
场所
生物体的需能部位
细胞质基质、线粒体、叶绿体
反应类型
水解反应
合成反应
能量变化
释放能量
吸收能量
能量来源
分子末端的磷酸基团脱离时释放的能量
呼吸作用所释放的能量、光能
特点
时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中
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