第5章

細胞的能量供應和利用第2節(jié)

細胞的能量“貨幣”ATP課前篇

自主預習課堂篇

分點突破課后篇

課時分層訓練課前篇

自主預習一、ATP是一種高能磷酸化合物1.名稱和簡式:2.結(jié)構(gòu)特點:（1）具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥等原因，使得這種化學鍵__________，末端磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結(jié)合的趨勢。（2）水解釋放能量。當ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結(jié)合，從而使后者發(fā)生變化。

不穩(wěn)定30.54二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化

2.轉(zhuǎn)化特點：（1）時刻不停地發(fā)生并且處于____________之中。（2）ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應機制，在所有生物的細胞內(nèi)都是一樣的，這體現(xiàn)了生物界的__________。腺苷二磷酸

能量動態(tài)平衡統(tǒng)一性3.能量來源：（1）對于綠色植物來說，既可以來自光能，也可以來自____________所釋放的能量。（2）對于動物、人、真菌和大多數(shù)細菌來說，均來自細胞進行____________時有機物分解所釋放的能量。呼吸作用呼吸作用三、ATP的作用1.ATP利用的實例。細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的，如大腦________、電鰩________和物質(zhì)的主動運輸都需要消耗ATP。2.ATP為主動運輸供能的過程。

（2）在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端____________脫離下來與載體蛋白結(jié)合，這一過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)移，這就是載體蛋白的__________。思考發(fā)電ATP水解磷酸基團磷酸化

空間結(jié)構(gòu)3.分子磷酸化。ATP水解釋放的____________使蛋白質(zhì)等分子磷酸化，這在細胞中是常見的。這些分子被磷酸化后，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，________也被改變，因而可以參與各種化學反應。磷酸基團活性4.吸能反應、放能反應與ATP的聯(lián)系。（1）吸能反應和放能反應。細胞內(nèi)的化學反應可以分成吸能反應和放能反應兩大類。前者是需要________能量的，如蛋白質(zhì)的合成等；后者是________能量的，如葡萄糖的氧化分解等。吸收釋放（2）與ATP的聯(lián)系。許多________反應與ATP水解的反應相聯(lián)系，由ATP水解提供能量；許多________反應與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中，用來為吸能反應直接供能。（3）能量“貨幣”。能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間________。正是由于細胞內(nèi)具有ATP這種能量“貨幣”，才能及時而持續(xù)地滿足細胞________________對能量的需求。吸能放能流通各項生命活動預習反饋下列有關(guān)說法中，正確的是___________________。（填序號）（1）ATP含有3個特殊的化學鍵，但是只有一個特殊的化學鍵會發(fā)生斷裂。（2）ATP中的A不代表腺嘌呤，當再脫去兩個磷酸根后，形成的物質(zhì)為RNA的基本單位之一。（3）人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡。（4）ATP在細胞內(nèi)含量并不高，活細胞都能產(chǎn)生ATP，也都會消耗ATP。（5）酶的催化反應都需要消耗ATP。（6）ATP水解釋放的能量可用于細胞內(nèi)的吸能反應。（7）活細胞內(nèi)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化只能單向進行。（2）（4）（6）課堂篇

分點突破考點一

ATP的化學組成和結(jié)構(gòu)特點1.ATP的功能。ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。2.ATP的結(jié)構(gòu)。

（2）ATP的分子組成：

（4）ATP的供能原理：

【典例1】

下圖表示與ATP相關(guān)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，下列分析中正確的是(

)

D

名師提醒ATP的結(jié)構(gòu)和數(shù)量關(guān)系（1）ATP結(jié)構(gòu)：①1分子ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基團構(gòu)成。②ATP=腺苷+磷酸；腺苷=腺嘌呤+核糖。（2）ATP結(jié)構(gòu)中的數(shù)量關(guān)系：①ATP分子中有兩個特殊的化學鍵，其中遠離A的那個特殊的化學鍵容易斷裂，釋放能量。②腺苷和磷酸基團數(shù)量關(guān)系為1:3。考點二

ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化1.轉(zhuǎn)化基礎(chǔ):（1）ADP比ATP穩(wěn)定。

2.ATP的水解：3.ATP的合成：4.ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。（1）反應式：（2）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化并非簡單的可逆反應：從物質(zhì)方面來看是可逆的，從酶、反應進行的場所、能量等方面來看是不可逆的。（3）ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應機制，在所有生物的細胞內(nèi)都是一樣的，這體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。【典例2】

生物體內(nèi)能量代謝中ATP的合成和利用過程如圖所示。下列說法錯誤的是(

)C

[解析]

動植物體內(nèi)都能進行呼吸作用，從而為ATP的合成提供能量，A正確;①過程是ATP的合成，②過程是ATP的水解，所需的酶和場所不相同，B正確;ATP合成過程中吸收的能量形式主要有光能、有機物中的化學能；ATP水解過程中釋放的能量用于生物體的各項生命活動，能量的形式很多，有電能、光能、機械能等，C錯誤;ATP是高能磷酸化合物，化學性質(zhì)不穩(wěn)定，在活細胞中含量很少，但轉(zhuǎn)化速度很快，D正確。課后篇

課時分層訓練【基礎(chǔ)通關(guān)練】單選題1.ATP的結(jié)構(gòu)示意圖如下，①③表示組成ATP的物質(zhì)或基團，②④表示化學鍵。下列有關(guān)敘述正確的是(

)D

2.ATP之所以能作為能量的直接來源是因為(

)A.ATP在細胞內(nèi)數(shù)量很多B.ATP中的特殊化學鍵儲存的能量多且很不穩(wěn)定C.ATP中的特殊化學鍵很穩(wěn)定D.ATP是生物體內(nèi)唯一可以釋放能量的化合物B[解析]

ATP之所以能作為能量的直接來源是因為ATP中的特殊化學鍵儲存的能量多且很不穩(wěn)定，ATP中遠離腺苷的那個特殊化學鍵極容易水解，以保證能量及時供應；ATP中遠離腺苷的那個特殊化學鍵極容易形成，以保證能量相對穩(wěn)定和能量持續(xù)供應。故選B。

D[解析]

植物中合成ATP的能量來自呼吸作用和光合作用。植物呼吸作用所分解的有機物不可能是糖原，因為它是動物所特有的。故選D。4.高等植物體內(nèi)產(chǎn)生ATP的生理過程有(

)A.光合作用、主動運輸

B.細胞呼吸、蒸騰作用C.細胞呼吸、滲透作用

D.光合作用、細胞呼吸D[解析]

高等動物體內(nèi)產(chǎn)生ATP的過程僅有細胞呼吸，而高等植物產(chǎn)生ATP的過程有光合作用和細胞呼吸。故選D。5.下列關(guān)于ATP的敘述錯誤的是(

)A.動物細胞中合成ATP所需的能量來自糖類等能源物質(zhì)中的化學能B.植物細胞中合成ATP所需的能量全部來自光應固定的太陽能C.溫度的突然變化會影響ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的速率D.細胞呼吸過程產(chǎn)生的ATP是驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)B[解析]

植物細胞中合成ATP所需的能量來自于光合作用和呼吸作用；ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化需要酶的參與，而酶的活性受溫度影響，因此，溫度變化會影響ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的速率。故選B。

C

7.ATP能直接給細胞的生命活動提供能量。下列生命活動中，不需要消耗ATP的是(

)A.肌細胞收縮

B.螢火蟲發(fā)光

C.甘油進入細胞

D.大腦思考C[解析]

甘油進入細胞的方式為自由擴散，不消耗ATP。故選C。【素養(yǎng)提升練】單選題8.在ATP與DNA、RNA、核苷酸的結(jié)構(gòu)中都有“A”，如圖圓圈中的“A”依次表示(

)A.腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤、腺苷B.腺嘌呤、腺嘌呤脫氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤C.腺苷、腺嘌呤脫氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤D.腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤脫氧核苷酸、腺嘌呤C[解析]

由圖可知：圖①中的A為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成；圖②中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成；圖③中的A為腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸組成；圖④中的A為腺嘌呤。故選C。

C

10.細胞內(nèi)有些化學反應是需要吸收能量的，有些是釋放能量的，這些過程一般與ATP的水解和合成相聯(lián)系，下列說法正確的是(

)A.植物體內(nèi)的細胞呼吸伴隨著ATP的合成，是吸能反應B.由氨基酸脫水縮合形成蛋白質(zhì)的過程需要消耗ATP，是放能反應C.放能反應一般伴隨著ADP形成，吸能反應一般伴隨著ATP合成D.能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通D[解析]

細胞呼吸是放能反應；脫水縮合形成蛋白質(zhì)的過程是吸能反應；吸能反應一般伴隨著ATP的水解，放能反應一般伴隨著ATP的合成；能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。故選D。非選擇題

（1）

作為生物體生命活動直接能源物質(zhì)的是_____（填圖中字母），其分子結(jié)構(gòu)簡式為________________，在②過程中，是由于____________________鍵斷裂而釋放出能量。

（2）

在綠色植物體內(nèi)①過程是在細胞內(nèi)的細胞質(zhì)基質(zhì)、__________和__________中進行的。線粒體葉綠體[解析]

反應①過程是細胞合成ATP的過程，在綠色植物細胞內(nèi)合成ATP的主要部位是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。

催化催化ATP的合成和水解

（4）

在呼吸作用中，應該進行______（填圖中序號）過程，能量來自______________________________。①

糖類等有機物分解釋放的能量[解析]

呼吸作用過程中應該進行的是①過程（即ATP的合成），所需能量來自有機物的分解釋放的能量。（5）

根吸收無機鹽離子過程中，應該進行______過程（填圖中序號），能量用于____________。②

主動運輸[解析]

根細胞吸收無機鹽離子的方式是主動運輸。主動運輸需消耗代謝所產(chǎn)生的能量，故應進行②過程。12.請回答下列有關(guān)ATP的問題：

肌肉收縮等生命活動呼吸作用

ATP的生成和水解是同時進行的

（2）

純凈的ATP呈白色粉末狀，能夠溶于水，作為一種藥物常用于輔助治療肌肉萎縮、腦溢血后遺癥、心肌炎等疾病。ATP片劑可以口服，注射液可供肌肉注射或靜脈滴注。據(jù)此，你認為在人體消化道中__________（填“存在”或“不存在”）ATP水解酶；ATP的藥用效果是__________________________。不存在直接為生命活動提供能量[解析]

ATP片劑可以口服，說明在人體消化道中不存在ATP水解酶，否則口服后會被水解而不能發(fā)揮作用；ATP可以直接為生命活動提供能量。（3）

某同學進行一項實驗，目的是觀察ATP可使離體的、剛剛喪失收縮功能的新鮮骨骼肌產(chǎn)生收縮這一現(xiàn)象，說明ATP是肌肉收縮所需能量的直接來源。①

實驗中，必須待離體肌肉自身的________消耗之后，才能進行實驗。ATP②

在程序上，采取自身前后對照的方法：先滴加______________（填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”），觀察____________與否以后，再滴加____________（填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”）。葡萄糖溶液肌肉收縮ATP溶液③

如果將上述實驗順序顛倒，實驗結(jié)果是否可靠，并說明原因：____________________________________________________________________________________________________________