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第2節(jié)　細(xì)胞的能量“貨幣”ATP
課前自主預(yù)習(xí)案


一、ATP是一種高能磷酸化合物
1．ATP的結(jié)構(gòu)[填圖]

2．ATP的功能
ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，能夠直接為生命活動(dòng)提供能量。
【巧學(xué)助記】　巧用數(shù)字記憶ATP的結(jié)構(gòu)

二、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化
1．相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程及能量來(lái)源[填圖]


2．轉(zhuǎn)化的原因及特點(diǎn)
(1)原因：ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵很容易水解。
(2)特點(diǎn)：時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。
三、ATP的利用
1．ATP利用的實(shí)例[填圖]

2．ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”
(1)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與ATP的關(guān)系：
吸能反應(yīng)：一般與ATP的水解相聯(lián)系
放能反應(yīng)：一般與ATP的合成相聯(lián)系
(2)能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。


1.判斷下列有關(guān)敘述的正誤
(1)ATP是高能磷酸化合物，只含有3個(gè)高能磷酸鍵(　　)
(2)細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存有大量的ATP，為生命活動(dòng)提供能量(　　)
(3)細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性(　　)
(4)細(xì)胞中的生命活動(dòng)所需要的能量都是由ATP直接提供的(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2．ATP轉(zhuǎn)化為ADP可表示如下，式中X代表(　　)

A．H2O B．[H] C．P D．Pi
解析：轉(zhuǎn)化中沒(méi)有H2O和[H]的生成；式中X表示磷酸(Pi)。
答案：D

課堂互動(dòng)探究案
【課程標(biāo)準(zhǔn)】
解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)
【素養(yǎng)達(dá)成】
1．分析ATP的分子結(jié)構(gòu)，了解ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(科學(xué)思維)
2．結(jié)合ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化示意圖，概述二者之間的關(guān)系。(生命觀念)
3．結(jié)合教材圖示，舉例說(shuō)明ATP的利用。(社會(huì)責(zé)任)


“銀燭秋光冷畫(huà)屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽牛織女星。”大家非常熟悉唐朝詩(shī)人杜牧這首情景交融的詩(shī)作《秋夕》。可是大家想過(guò)沒(méi)有：
(1)螢火蟲(chóng)為什么要發(fā)光呢？
(2)螢火蟲(chóng)的發(fā)光需要能量嗎？
(3)我們知道，糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)都儲(chǔ)存著能量。這些物質(zhì)能為螢火蟲(chóng)發(fā)光直接提供能量嗎？


探究點(diǎn)一　ATP是一種高能磷酸化合物
【師問(wèn)導(dǎo)學(xué)】
下圖是ATP的組成，據(jù)圖分析：

1．ATP的組成元素有哪些？含有幾個(gè)磷酸基團(tuán)？幾個(gè)高能磷酸鍵？
答案：ATP的組成元素為C、H、O、N、P。含有3個(gè)磷酸基團(tuán)。2個(gè)高能磷酸鍵。
2．ATP中的“A”、“T”和組成DNA中的“A”、“T”含義相同嗎？
答案：不同。ATP中的“A”指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”的含義是3。DNA中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。

【智涂筆記】
1．ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可用“一、二、三”來(lái)總結(jié)，即一個(gè)腺苷、二個(gè)高能磷酸鍵、三個(gè)磷酸基團(tuán)。
2．幾種化合物中“A”含義的區(qū)別


【師說(shuō)核心】
1．ATP的元素組成與結(jié)構(gòu)

2．ATP的結(jié)構(gòu)與功能的相互關(guān)系
(1)ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)保證了細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的能量供應(yīng)庫(kù)。ATP中遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵容易水解和形成，可保證ATP數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定和能量的持續(xù)供應(yīng)。
(2)ATP在供能中處于核心地位，許多能源物質(zhì)中的能量需轉(zhuǎn)移到ATP中才能為生命活動(dòng)供能。在生命活動(dòng)中，ATP中的能量可轉(zhuǎn)化為不同形式的能量。3.ATP徹底水解會(huì)得到哪些成分？
答案：ATP徹底水解會(huì)得到腺嘌呤、核糖和磷酸。
4．ATP分子去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的剩余部分是什么物質(zhì)？利用圖示表示出其結(jié)構(gòu)。ATP和RNA在組成成分上有怎樣的聯(lián)系？
答案：ATP去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后形成的結(jié)構(gòu)是腺嘌呤核糖核苷酸，圖示如下：
，其結(jié)構(gòu)是構(gòu)成RNA的基本單位之一。

【檢測(cè)反饋】
1．(合格必考)ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和15個(gè)ATP所具有的高能磷酸鍵數(shù)目分別是(　　)
A．A－P－P～P、16個(gè) B．A－P～P～P、45個(gè)
C．A－P～P～P、30個(gè) D．A～P～P～P、16個(gè)
解析：ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A－P～P～P，一個(gè)ATP中有2個(gè)高能磷酸鍵，所以15個(gè)ATP有30個(gè)高能磷酸鍵。
答案：C
2．(合格必考)ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如圖是ATP的分子結(jié)構(gòu)圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)

A．ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A－P～P～P
B．ATP的水解，主要是指圖中②處的水解
C．圖中虛線部分的名稱(chēng)是腺苷
D．圖中①處的化學(xué)鍵斷裂，ATP轉(zhuǎn)化為ADP
解析：ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示為A－P～P～P；ATP水解實(shí)際上是指ATP分子中高能磷酸鍵的水解，主要是遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵的水解；腺苷是由腺嘌呤和核糖連接而成的，圖中虛線部分為腺苷；ATP水解時(shí)，遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵易斷裂，即②處的化學(xué)鍵斷裂，ATP轉(zhuǎn)化為ADP。
答案：D
3．(等級(jí)選考)在某細(xì)胞培養(yǎng)液中加入32P標(biāo)記的磷酸分子，短時(shí)間內(nèi)分離出細(xì)胞中的ATP，發(fā)現(xiàn)其含量變化不大，但部分ATP的末端磷酸基團(tuán)已帶上放射性標(biāo)記，該現(xiàn)象能夠說(shuō)明的是(　　)
①ATP中遠(yuǎn)離腺苷的磷酸基團(tuán)容易水解?、?2P標(biāo)記的ATP是新合成的?、跘TP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)　④該過(guò)程中ATP既有合成又有分解
A．①②③④ B．①②④ C．①②③ D．②③④
解析：本題主要考查了ATP的結(jié)構(gòu)及特性，分析如下：

題干中沒(méi)有信息支持“ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)”的觀點(diǎn)。
答案：B
4．(等級(jí)選考)[2019·北京西城高一期末]實(shí)驗(yàn)研究表明，向經(jīng)過(guò)連續(xù)收縮發(fā)生疲勞的離體肌肉上滴加葡萄糖溶液，肌肉不收縮；向同一條肌肉上滴加ATP溶液，靜置一段時(shí)間后，肌肉能發(fā)生明顯收縮。這表明(　　)
A．葡萄糖是能源物質(zhì) B．ATP是直接能源物質(zhì)
C．葡萄糖是直接能源物質(zhì) D．ATP不是能源物質(zhì)
解析：根據(jù)題意“向經(jīng)過(guò)連續(xù)收縮發(fā)生疲勞的離體肌肉上滴加葡萄糖溶液，肌肉不收縮”說(shuō)明葡萄糖不能直接提供能量；“向同一條肌肉上滴加ATP溶液，靜置一段時(shí)間后，肌肉能發(fā)生明顯收縮”說(shuō)明ATP是直接能源物質(zhì)，故選B。
答案：B
探究點(diǎn)二　ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用
【師問(wèn)導(dǎo)學(xué)】
在活細(xì)胞中，下圖中的循環(huán)過(guò)程永不停止地進(jìn)行著。請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析回答ATP與ADP循環(huán)中的有關(guān)問(wèn)題：

1．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程：ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定。在有關(guān)酶的催化作用下ATP分子中________的那個(gè)高能磷酸鍵容易斷裂，于是遠(yuǎn)離A的那個(gè)P就脫離開(kāi)來(lái)，形成游離的__________(磷酸)；同時(shí)，儲(chǔ)存在這個(gè)高能磷酸鍵中的__________釋放出來(lái)，ATP就轉(zhuǎn)化成ADP。在有關(guān)酶的催化作用下，ADP可以接受__________，同時(shí)與一個(gè)游離的__________結(jié)合，重新形成ATP。
答案：遠(yuǎn)離A　Pi　能量　能量　Pi
2．有人說(shuō)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程是個(gè)可逆反應(yīng)。這種說(shuō)法合適嗎？通過(guò)下面的分析來(lái)解答：
(1)從反應(yīng)條件上看：ATP的分解是一種________反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶Ⅰ屬于__________酶；而ATP的合成是一種________反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶Ⅱ?qū)儆赺_______酶。由酶的專(zhuān)一性可知，上述反應(yīng)的條件是________(相同、不相同)的。
(2)從ATP合成與分解的場(chǎng)所上看：ATP合成的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、________和________；而ATP分解的場(chǎng)所有________(使主動(dòng)運(yùn)輸消耗的能量)、________(DNA復(fù)制和RNA合成所消耗的能量)等，因此，其合成與分解的場(chǎng)所________________________________________________________________________。
(3)從能量上看：ATP水解的能量是儲(chǔ)存在________內(nèi)的化學(xué)能，釋放出來(lái)后供________利用，不能再由Pi和ADP形成ATP而儲(chǔ)存；而合成ATP的能量主要是________中的化學(xué)能和________，因此，反應(yīng)中的能量流向是________(可逆、不可逆)的。
綜上所述，ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程________(是、不是)可逆反應(yīng)。
答案：(1)水解　水解　合成　合成　不相同　(2)線粒體　葉綠體　細(xì)胞膜　細(xì)胞核　不盡相同　(3)高能磷酸鍵　各項(xiàng)生命活動(dòng)　有機(jī)物　太陽(yáng)能　不可逆　不是
3．在綠色植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)，與①相應(yīng)的生理活動(dòng)有哪些？
答案：光合作用和細(xì)胞呼吸。
4．A1和A2分別起什么作用？二者相同嗎？
答案：二者不相同。A1催化ATP的合成，是ATP合成酶；A2催化ATP的水解，是ATP水解酶。
5．動(dòng)物細(xì)胞中，能量E1的來(lái)源是什么？
答案：來(lái)自于呼吸作用中糖類(lèi)等有機(jī)物氧化分解釋放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。
6．②中能量E2的去向有哪些？
答案：轉(zhuǎn)化為其他各種形式的能量，用于生物的各項(xiàng)生命活動(dòng)。

【智涂筆記】
[特別提醒]
1．ATP≠能量：ATP是一種高能磷酸化合物，是與能量有關(guān)的一種物質(zhì)，不能將兩者等同起來(lái)。
2．細(xì)胞中ATP的含量并不多：ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，但它在細(xì)胞中的含量很少。ATP與ADP時(shí)刻不停地進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，這是細(xì)胞的能量供應(yīng)機(jī)制。
3．ATP為生命活動(dòng)提供的是化學(xué)能
ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接供能物質(zhì)，但并非所有的生命活動(dòng)所需的能量都是由ATP提供的，如植物對(duì)水分的吸收和運(yùn)輸，其動(dòng)力來(lái)自葉片蒸騰作用產(chǎn)生的拉力。
4．生物體中與能量有關(guān)的物質(zhì)
(1)直接能源物質(zhì)——ATP。
(2)主要的能源物質(zhì)——糖類(lèi)。
(3)主要的儲(chǔ)能物質(zhì)——脂肪。
(4)植物特有的儲(chǔ)能物質(zhì)——淀粉。
(5)動(dòng)物特有的儲(chǔ)能物質(zhì)——糖原。
(6)最終能量來(lái)源——太陽(yáng)能。

【師說(shuō)核心】
1．ATP的轉(zhuǎn)化及相關(guān)圖示
(1)圖示1：ATPADP＋Pi＋能量。
(2)圖示2：

(3)ATP在生物體內(nèi)含量很低，但是ATP與ADP在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化十分迅速，從而使細(xì)胞內(nèi)ATP的含量總是處于動(dòng)態(tài)平衡中。
2．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化分析
反應(yīng)式
ATP→ADP＋Pi＋能量
能量＋Pi＋ADP→ATP
類(lèi)型
水解反應(yīng)
合成反應(yīng)
條件
水解酶
合成酶
場(chǎng)所
活細(xì)胞內(nèi)多種場(chǎng)所
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體
能量轉(zhuǎn)化
放能
吸能
能量來(lái)源
高能磷酸鍵
呼吸作用、光合作用
能量去向
用于各項(xiàng)生命活動(dòng)
儲(chǔ)存于ATP中
綜上所述，ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程應(yīng)判斷為“物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的”或解釋為“物質(zhì)是可以循環(huán)利用的，能量是不能循環(huán)的”。
3．ATP是能量的貨幣
ATP為細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)直接提供能量。例如，在主動(dòng)運(yùn)輸中，ATP水解后磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到載體上并使其活化，提高了載體的自由能水平，從而驅(qū)動(dòng)載體主動(dòng)運(yùn)輸特定物質(zhì)，運(yùn)輸完成后釋放磷酸基團(tuán)(圖a)，隨后載體恢復(fù)原狀。細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有些是需要吸收能量的，吸能反應(yīng)常常與ATP水解的反應(yīng)相聯(lián)系，由ATP水解提供能量，如蔗糖的合成(圖b)。

ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)
在細(xì)胞內(nèi)部，釋放能量和消耗能量的過(guò)程通常在不同部位發(fā)生。ATP這樣的載能分子，能夠?qū)⒛芰繌姆拍芊磻?yīng)發(fā)生的部位轉(zhuǎn)移到吸能反應(yīng)發(fā)生的部位。綠色植物在光合作用過(guò)程中捕獲光能，用于處于低能狀態(tài)的CO2和H2O合成高能狀態(tài)的有機(jī)物；有機(jī)物在生物的細(xì)胞呼吸過(guò)程中氧化分解，釋放能量用于細(xì)胞的各項(xiàng)耗能活動(dòng)：這些過(guò)程都離不開(kāi)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化(如圖)。

ATP是細(xì)胞中吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)的紐帶
由于ATP分子結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，細(xì)胞中絕大多數(shù)生命活動(dòng)都是由ATP直接提供能量的。因此，ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。可以形象地把ATP比作細(xì)胞內(nèi)流通的能量“貨幣”。正是由于細(xì)胞內(nèi)具有ATP這種能量“貨幣”，細(xì)胞才能及時(shí)而持續(xù)地滿(mǎn)足各項(xiàng)生命活動(dòng)對(duì)能量的需求。

【檢測(cè)反饋】
1．(合格必考)有人把ATP比作細(xì)胞的能量“貨幣”，說(shuō)明ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)的(　　)
A．直接能源 B．儲(chǔ)備能源
C．間接能源 D．主要能源
解析：ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源。
答案：A
2．(合格必考)ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量及其生成速度分別為(　　)
A．很多、很快 B．很少、很慢
C．很多、很慢 D．很少、很快
解析：ATP在細(xì)胞內(nèi)含量很少，通過(guò)ATP與ADP迅速的相互轉(zhuǎn)化提供穩(wěn)定的供能環(huán)境。
答案：D
3．(合格必考)ATP(甲)是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，據(jù)圖判斷下列敘述正確的是(　　)

A．在主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，乙的含量會(huì)明顯增加
B．丙中不含磷酸鍵，是RNA基本組成單位之一
C．丁由腺嘌呤和核糖組成，而戊可用于甲的合成
D．甲→乙和乙→丙過(guò)程中，起催化作用的酶空間結(jié)構(gòu)相同
解析：圖中甲為ATP，乙是ADP，生物體內(nèi)的ATP和ADP含量非常少，但二者都處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，所以主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，乙的含量不會(huì)明顯增加；丙是腺嘌呤核糖核苷酸，含有一個(gè)磷酸鍵；丁為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，而戊可用于甲的合成；催化甲→乙和乙→丙過(guò)程的酶不同。
答案：C
4．(等級(jí)選考)[2019·北京西城高一期末]如圖為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的示意圖，請(qǐng)回答：
C＋Pi＋EB
(1)圖中Pi表示磷酸，E表示能量，則B為_(kāi)_______，C為_(kāi)_______。
(2)在人和動(dòng)物體內(nèi)E來(lái)自________；與動(dòng)物相比，綠色植物體內(nèi)還可以來(lái)自________。
(3)根據(jù)分析，A1是________酶，A2是________酶。
解析：據(jù)圖分析，圖示為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的示意圖，則圖中C為ADP，E為能量，B為ATP，A1和A2分別表示ATP合成酶和水解酶。(1)根據(jù)以上分析可知，圖中B為ATP，C為ADP。(2)圖中E為ATP合成的能量來(lái)源，在人和動(dòng)物體內(nèi)來(lái)自呼吸作用，在綠色植物體內(nèi)還可以來(lái)自于光合作用。(3)根據(jù)以上分析可知，A1是ATP合成酶，A2是ATP水解酶。
答案：(1)ATP　ADP　(2)細(xì)胞呼吸　光合作用　(3)ATP合成　ATP水解

【網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)】


【主干落實(shí)】
1．ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A－P～P～P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基團(tuán)，“～”代表高能磷酸鍵。
2．一個(gè)ATP分子中有1個(gè)腺苷，3個(gè)磷酸基團(tuán)，其中含有2個(gè)高能磷酸鍵。
3．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式是ATPADP＋Pi＋能量。
4．細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是生物界的共性。
5．動(dòng)物、人、真菌等合成ATP的途徑是呼吸作用。
6．綠色植物合成ATP的途徑是光合作用和呼吸作用。
7．ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。

課后分層檢測(cè)案16　細(xì)胞的能量“貨幣”ATP
授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)159頁(yè)

【合格考全員做】(學(xué)業(yè)水平一、二)
1．ATP在一定條件下很容易斷裂和重新形成的化學(xué)鍵是(　　)
A．A與P之間的磷酸鍵
B．前兩個(gè)P之間的高能磷酸鍵
C．離A較近的那個(gè)高能磷酸鍵
D．遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵
解析：ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A—P～P～P，共有兩個(gè)高能磷酸鍵，其中遠(yuǎn)離腺苷A的那個(gè)高能磷酸鍵很容易斷裂和重建。
答案：D
2．在綠色植物進(jìn)行“ADP＋Pi＋能量ATP”的反應(yīng)中，參與反應(yīng)的能量不可能來(lái)源于(　　)
A．淀粉 B．葡萄糖 C．光 D．糖原
解析：植物中合成ATP的能量來(lái)自呼吸作用和光合作用。植物呼吸作用所分解的有機(jī)物不可能是糖原，因?yàn)樗莿?dòng)物所特有的。
答案：D
3．生物體內(nèi)進(jìn)行生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)、主要能源物質(zhì)和最終能源依次是(　　)
A．太陽(yáng)能、糖類(lèi)、ATP B．ATP、糖類(lèi)、脂肪
C．ATP、脂肪、太陽(yáng)能 D．ATP、糖類(lèi)、太陽(yáng)能
解析：生物體內(nèi)生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)是ATP，主要能源物質(zhì)是糖類(lèi)，最終的能源物質(zhì)是太陽(yáng)能。
答案：D
4．高等植物體內(nèi)產(chǎn)生ATP的生理過(guò)程有(　　)
A．光合作用，主動(dòng)運(yùn)輸 B．細(xì)胞呼吸，蒸騰作用
C．細(xì)胞呼吸，滲透作用 D．光合作用，細(xì)胞呼吸
解析：高等動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生ATP的過(guò)程僅有細(xì)胞呼吸，而高等植物產(chǎn)生ATP的過(guò)程有光合作用和細(xì)胞呼吸。
答案：D
5．分析未進(jìn)食的白鼠細(xì)胞內(nèi)ADP與ATP的含量比，若發(fā)現(xiàn)ADP的含量偏高時(shí)(　　)
A．表示此細(xì)胞能量充足
B．表示此細(xì)胞內(nèi)葡萄糖多被用以合成糖原
C．表示此細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖氧化分解將加快
D．表示此細(xì)胞缺少能量
解析：由反應(yīng)式ATPADP＋Pi＋能量可知，當(dāng)體內(nèi)ADP含量偏高時(shí)，一定是ATP分解釋放能量用于生命活動(dòng)，也就證明此時(shí)細(xì)胞內(nèi)缺少能量。所以A項(xiàng)可排除；B項(xiàng)中“葡萄糖多被用以合成糖原”是在能量過(guò)剩時(shí)，與題目相矛盾，也可排除；C項(xiàng)中，若葡萄糖氧化分解加快，能量就會(huì)較充足，ATP會(huì)偏高也可排除。
答案：D


6.ATP轉(zhuǎn)化為ADP的過(guò)程可用如圖表示，式中X和Y分別代表(　　)
A．H2O、[H]
B．Pi、H2O
C．H2O、Pi
D．能量、Pi
解析：ATP在水解時(shí)，遠(yuǎn)離A的那個(gè)磷酸基團(tuán)就脫離下來(lái)，形成Pi，同時(shí)釋放能量。
答案：C
7．下列對(duì)ATP的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　)
A．遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵容易水解
B．只在光合作用中產(chǎn)生
C．ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化
D．生命活動(dòng)的直接供能物質(zhì)
解析：ATP分子中，遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵易水解斷裂，釋放出能量；細(xì)胞內(nèi)通過(guò)ATP與ADP快速相互轉(zhuǎn)化，提供了穩(wěn)定的供能環(huán)境；ATP是生物生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)；ATP在呼吸作用和光合作用過(guò)程中都能合成。
答案：B


8.在活細(xì)胞中，右側(cè)循環(huán)過(guò)程永不停止地進(jìn)行著，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，分析完成M和N循環(huán)中的有關(guān)問(wèn)題：
(1)作為生物體生命活動(dòng)直接能源物質(zhì)的是______，其分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______________________________________________________________________，
在②過(guò)程中，是由于______________________鍵斷裂而釋放出能量。
(2)在綠色植物體內(nèi)與①相應(yīng)的生理活動(dòng)是在細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、________和________中進(jìn)行的。
(3)A1和A2具有________作用，在圖中它們的作用分別是______________________。
(4)在呼吸作用中，應(yīng)該進(jìn)行________過(guò)程，能量來(lái)自______________________。
(5)根吸收無(wú)機(jī)鹽離子過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行________過(guò)程，能量用于______________________。
解析：(1)由圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，M是ATP，N是ADP。ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，ATP水解時(shí)遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵易斷裂。ATP的水解和合成分別是由水解酶和合成酶催化。(2)反應(yīng)①過(guò)程是細(xì)胞合成ATP的過(guò)程，在綠色植物細(xì)胞內(nèi)合成ATP的主要部位是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。(3)反應(yīng)①和②過(guò)程中的酶不同，①為合成酶，②為水解酶，在ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中起催化作用。(4)呼吸作用過(guò)程中應(yīng)該進(jìn)行的是①過(guò)程(即ATP的合成)，所需能量來(lái)自有機(jī)物分解釋放的能量。(5)根細(xì)胞吸收無(wú)機(jī)鹽離子的方式是主動(dòng)運(yùn)輸。主動(dòng)運(yùn)輸需消耗代謝所產(chǎn)生的能量，故應(yīng)進(jìn)行②過(guò)程。
答案：
(1)M　A－P～P～P　遠(yuǎn)離A的高能磷酸
(2)線粒體　葉綠體　
(3)催化　催化ATP的合成和水解　
(4)①　糖類(lèi)等有機(jī)物分解釋放的能量　
(5)②　主動(dòng)運(yùn)輸
9．[2019·北京西城高一期末]白色念珠菌是存在于人體上呼吸道和腸道粘膜中的真菌，當(dāng)機(jī)體免疫功能下降時(shí)，菌絲大量生長(zhǎng)，侵入細(xì)胞引起疾病。V蛋白具有ATP酶活性，對(duì)菌絲形成有重要作用。為研究藥物 D(一種ATP酶抑制劑)的作用，科研人員進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。
(1)白色念珠菌與大腸桿菌在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上最主要的區(qū)別是白色念珠菌具有________。ATP 分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________，V蛋白將ATP水解為ADP時(shí)，儲(chǔ)存在ATP分子________中的能量被釋放出來(lái)，同時(shí)產(chǎn)生無(wú)機(jī)磷。
(2)為研究不同濃度藥物D對(duì)V蛋白的作用，科研人員將V蛋白與反應(yīng)緩沖液混合，實(shí)驗(yàn)組加入用DMSO溶解的不同濃度的藥物D溶液，室溫孵育10 min之后向反應(yīng)體系中加入ATP溶液，室溫反應(yīng)30 min。再向反應(yīng)體系中加入孔雀綠試劑(可與無(wú)機(jī)磷反應(yīng)呈現(xiàn)綠色)，定量分析反應(yīng)體系的綠色深淺，得到如圖所示結(jié)果。

①本實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的綠色深淺，可反映出________，從而得到V蛋白活性。
②本實(shí)驗(yàn)以對(duì)照組數(shù)據(jù)作為V蛋白活性相對(duì)值 1，對(duì)照組的處理是將V蛋白與反應(yīng)緩沖液混合，加入等量DMSO溶液，室溫孵育10 min，向反應(yīng)體系中加入ATP溶液，室溫反應(yīng)30 min。
③實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明________________________________。
解析：由原核細(xì)胞構(gòu)成的生物叫原核生物，由真核細(xì)胞構(gòu)成的生物叫真核生物；原核細(xì)胞與真核細(xì)胞相比，最大的區(qū)別是原核細(xì)胞沒(méi)有被核膜包被的成形的細(xì)胞核，沒(méi)有核膜、核仁和染色體，原核細(xì)胞只有核糖體一種細(xì)胞器，但原核生物含有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)等結(jié)構(gòu)，也含有核酸和蛋白質(zhì)等物質(zhì)。ATP又叫三磷酸腺苷，簡(jiǎn)稱(chēng)為ATP，其結(jié)構(gòu)式是A－P～P～P，其中A－表示腺苷、T－表示三個(gè)、P－表示磷酸基團(tuán)，“～”表示高能磷酸鍵；ATP是一種含有高能磷酸鍵的有機(jī)化合物，是生命活動(dòng)能量的直接來(lái)源，它的大量化學(xué)能就儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中，ATP水解釋放的能量來(lái)自末端的那個(gè)高能磷酸鍵的斷裂，合成ATP所需能量來(lái)源于光合作用和呼吸作用，其場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體和線粒體。(1)根據(jù)題干信息可知，白色念珠菌是存在于人體上呼吸道和腸道粘膜中的真菌，屬于真核生物，而大腸桿菌屬于原核生物，兩者的主要區(qū)別是原核生物的細(xì)胞中沒(méi)有核膜包圍的成形的細(xì)胞核；ATP 分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A－P～P～P，V蛋白將ATP水解為ADP時(shí)，儲(chǔ)存在ATP分子高能磷酸鍵中的能量被釋放出來(lái)，同時(shí)產(chǎn)生無(wú)機(jī)磷。(2)①根據(jù)題干信息可知，向反應(yīng)體系中加入的孔雀綠試劑可與無(wú)機(jī)磷反應(yīng)呈現(xiàn)綠色，而無(wú)機(jī)磷是ATP水解為ADP時(shí)產(chǎn)生的，因此本實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的綠色深淺，可反映出ATP水解無(wú)機(jī)磷的生成量，從而得到V蛋白活性。③據(jù)圖分析，隨著藥物D濃度的增加，V蛋白活性的相對(duì)值先緩慢下降，后快速降低，說(shuō)明藥物D能抑制V蛋白的活性，且隨藥物D濃度增加，抑制作用增強(qiáng)。
答案：
(1)核膜包圍的細(xì)胞核　A－P～P～P　高能磷酸鍵
(2)①ATP水解無(wú)機(jī)磷的生成量(或生成物生成量)
③藥物D能抑制V蛋白的活性，且隨藥物D濃度增加，抑制作用增強(qiáng)
【等級(jí)考選學(xué)做】(學(xué)業(yè)水平三、四)
10．n分子的ATP中含有的高能磷酸鍵、磷酸基團(tuán)、核糖的數(shù)目分別為(　　)
A．n、3n、n B．2n、3n、0 C．2n、3n、n D．2n、2n、n
解析：1分子ATP中含有2個(gè)高能磷酸鍵，3個(gè)磷酸基團(tuán)，1分子核糖，故n分子ATP中所含高能磷酸鍵、磷酸基團(tuán)及核糖數(shù)目分別為2n、3n、n。
答案：C
11．下列四項(xiàng)中，哪項(xiàng)能正確表示運(yùn)動(dòng)員比賽時(shí)其肌細(xì)胞中ATP的變化(縱軸表示細(xì)胞中的ATP含量，橫軸表示時(shí)間)(　　)

解析：比賽時(shí)首先要消耗ATP，但體內(nèi)ATP含量很少，其能量供應(yīng)有限，所以有減少趨勢(shì)，利用后可由ADP迅速轉(zhuǎn)化，隨著ATP的再生，其含量又會(huì)進(jìn)一步增加，故變化趨勢(shì)為先降低，后升高，B正確。
答案：B
12．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些蚜蟲(chóng)能合成類(lèi)胡蘿卜素，其體內(nèi)的類(lèi)胡蘿卜素不僅能吸收光能，傳遞給負(fù)責(zé)能量生產(chǎn)的組織細(xì)胞，而且還決定蚜蟲(chóng)的體色。陽(yáng)光下蚜蟲(chóng)的ATP生成量將會(huì)增加，黑暗時(shí)蚜蟲(chóng)的ATP生成量會(huì)下降。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．正常情況下蚜蟲(chóng)在黑暗中合成ATP時(shí)會(huì)伴隨著O2的消耗
B．蚜蟲(chóng)合成ATP時(shí)所需能量?jī)H僅來(lái)自呼吸作用
C．蚜蟲(chóng)做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，陽(yáng)光下和黑暗中的ATP消耗量不一樣
D．蚜蟲(chóng)ATP生成量在陽(yáng)光下比黑暗時(shí)多，說(shuō)明其體內(nèi)的ATP含量不穩(wěn)定
解析：黑暗中蚜蟲(chóng)合成ATP的生理過(guò)程是呼吸作用，伴隨著氧氣的消耗，A正確；蚜蟲(chóng)合成ATP時(shí)需要的能量不僅來(lái)自光能，還來(lái)自呼吸作用釋放的化學(xué)能，B錯(cuò)誤；蚜蟲(chóng)做同一強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，消耗的ATP只來(lái)自于呼吸作用，故在陽(yáng)光下和黑暗中的ATP消耗量相同，C錯(cuò)誤；蚜蟲(chóng)ATP含量在陽(yáng)光下比黑暗時(shí)多，但消耗也增加，處于動(dòng)態(tài)平衡中，故體內(nèi)的ATP含量處于穩(wěn)定狀態(tài)，D錯(cuò)誤。
答案：A
13．ATP熒光儀是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于快速檢測(cè)微生物數(shù)量的測(cè)試儀器，其工作原理是ATP的含量與活細(xì)胞的活性、種類(lèi)和數(shù)量成一定的比例關(guān)系。ATP可以和蟲(chóng)熒光素作用而發(fā)出生物光，光的強(qiáng)度和微生物的數(shù)量成一定的比例關(guān)系，其反應(yīng)式如下：

下列有關(guān)ATP及ATP熒光儀工作原理的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A．檢測(cè)過(guò)程中ATP內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能
B．熒光的強(qiáng)度能反映微生物的數(shù)量
C．ATP釋放能量需要酶的參與
D．微生物體內(nèi)ATP的產(chǎn)生都需要氧氣的參與
解析：不同種類(lèi)的微生物產(chǎn)生ATP的條件不同，厭氧微生物產(chǎn)生ATP就不需要氧氣的參與，若有氧氣存在，其代謝反而受到抑制，ATP的產(chǎn)生量會(huì)減少。
答案：D
14．ATP在細(xì)胞中能夠釋放能量和儲(chǔ)存能量，從其化學(xué)結(jié)構(gòu)看，原因是(　　)
①腺苷很容易吸收能量和釋放能量?、诘谌齻€(gè)高能磷酸鍵很容易斷裂和再結(jié)合　③第三個(gè)磷酸基團(tuán)(遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè))很容易從ATP上脫離，使ATP轉(zhuǎn)化為ADP，同時(shí)釋放能量　④ADP可以在酶的作用下迅速與一分子磷酸結(jié)合，吸收能量形成第二個(gè)高能磷酸鍵(遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè))，使ADP轉(zhuǎn)變成ATP
A．①③ B．②④
C．③④ D．①④
解析：二磷酸腺苷很容易吸收能量和儲(chǔ)存能量，并非腺苷，①錯(cuò)誤；ATP的離腺苷較遠(yuǎn)的高能磷酸鍵易發(fā)生斷裂和再形成，只含有2個(gè)高能磷酸鍵，②錯(cuò)誤；離腺苷較遠(yuǎn)的高能磷酸鍵易發(fā)生斷裂，從而形成ADP，同時(shí)釋放能量，③正確；ADP可以在酶的作用下迅速與一分子磷酸結(jié)合，吸收能量形成第二個(gè)高能磷酸鍵，使ADP轉(zhuǎn)變成ATP，④正確，故答案為C。
答案：C


15.如圖為細(xì)胞中ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．過(guò)程①不需要酶的催化
B．過(guò)程②發(fā)生高能磷酸鍵的斷裂
C．過(guò)程①不能發(fā)生在線粒體中
D．過(guò)程②不能發(fā)生在葉綠體中
解析：過(guò)程①表示合成ATP，需要ATP合成酶的催化；過(guò)程②表示ATP的水解，遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵斷裂；過(guò)程①主要發(fā)生在線粒體中；過(guò)程②可以發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中。
答案：B
16．在自然界中生物的發(fā)光現(xiàn)象普遍存在，生物通過(guò)細(xì)胞的生化反應(yīng)而發(fā)光。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究螢火蟲(chóng)的發(fā)光強(qiáng)度與ATP濃度的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)材料：螢火蟲(chóng)的熒光器曬干后研成的粉末、ATP粉末、蒸餾水、大小相同的小燒杯若干、大小相同的試管若干、標(biāo)簽紙若干及其他實(shí)驗(yàn)所需材料。
(1)實(shí)驗(yàn)步驟
①配制不同濃度的ATP溶液，置于小燒杯中，貼上標(biāo)簽；
②將________分成若干等份，分別放入試管中，貼上標(biāo)簽；
③在每支試管中加入______________________________________________________；
④觀察發(fā)光現(xiàn)象并記錄。
(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)測(cè)及結(jié)論
現(xiàn)象預(yù)測(cè)
結(jié)論
①發(fā)光現(xiàn)象隨ATP濃度升高而增強(qiáng)
①熒光強(qiáng)度與ATP濃度________
②發(fā)光現(xiàn)象隨ATP濃度升高而________
②熒光強(qiáng)度與ATP濃度________
③________________
③熒光強(qiáng)度與ATP濃度無(wú)關(guān)
(3)實(shí)驗(yàn)討論
①最可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是哪一個(gè)？________。
②螢火蟲(chóng)發(fā)光是________能轉(zhuǎn)變成________能的過(guò)程。
解析：本題為探究性實(shí)驗(yàn)，為了探究螢火蟲(chóng)發(fā)光強(qiáng)度與ATP濃度關(guān)系，首先需要配制一系列不同濃度的ATP溶液，隨后將等量的熒光器曬干后研制的粉末放入上述溶液中，觀察不同濃度的ATP溶液中粉末發(fā)光情況，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有三種可能：①隨ATP濃度增大，發(fā)光現(xiàn)象增強(qiáng)；②隨ATP濃度增大，發(fā)光現(xiàn)象減弱；③隨ATP濃度增大，發(fā)光現(xiàn)象不變。實(shí)驗(yàn)最可能的結(jié)果是①，螢火蟲(chóng)發(fā)光過(guò)程是ATP中活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿倪^(guò)程。
答案：
(1)②熒光器粉末?、鄣攘坎煌瑵舛鹊腁TP溶液
(2)①成正比?、跍p弱　成反比　③在不同濃度的ATP溶液中發(fā)光現(xiàn)象沒(méi)有差別
(3)①第①種結(jié)果?、贏TP中活躍的化學(xué)　光

【素養(yǎng)養(yǎng)成練】
17．[2019·豐臺(tái)高一期末]腌制的臘肉往往含有大量的細(xì)菌，可利用“熒光素—熒光素酶生物發(fā)光法”對(duì)市場(chǎng)上臘肉中的細(xì)菌含量進(jìn)行檢測(cè)：①將臘肉研磨后離心處理，取一定量上清液放入分光光度計(jì)(測(cè)定發(fā)光強(qiáng)度的儀器)反應(yīng)室內(nèi)，加入適量的熒光素和熒光素酶，在適宜條件下進(jìn)行反應(yīng)；②記錄發(fā)光強(qiáng)度并計(jì)算ATP含量；③測(cè)算出細(xì)菌數(shù)量。分析并回答下列問(wèn)題：
(1)熒光素接受細(xì)菌細(xì)胞中________提供的能量后被激活，在熒光素酶的作用下形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度可以計(jì)算出生物組織中ATP的含量，原因是發(fā)光強(qiáng)度與ATP含量成________(正比/反比)。
(2)“熒光素—熒光素酶生物發(fā)光法”中涉及的能量轉(zhuǎn)換的形式是________能→________能。生物細(xì)胞中ATP的水解一般與________(吸能反應(yīng)/放能反應(yīng))相聯(lián)系。
(3)研究人員用不同條件處理熒光素酶后，測(cè)定酶濃度與發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系如圖所示。若要節(jié)省熒光素酶的用量，可以使用________處理；高溫和Hg2＋處理后酶活性________(可以/不可以)恢復(fù)；Hg2＋處理后酶活性降低可能是因?yàn)?br /> ________________________________________________________________________。

解析：
(1)ATP是生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源。熒光素接受ATP提供的能量，在熒光素酶的催化下，形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光，其發(fā)光強(qiáng)度與ATP的含量成正比，每個(gè)細(xì)菌細(xì)胞中ATP含量大致相同且相對(duì)穩(wěn)定，所以根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度可以計(jì)算出生物組織中ATP的含量。
(2)“熒光素－熒光素酶生物發(fā)光法”中涉及的能量轉(zhuǎn)換是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽环拍芊磻?yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系，吸能反應(yīng)一般與ATP的水解相聯(lián)系。
(3)分析曲線圖可知：用Mg2＋處理后，在較低熒光素酶濃度的條件下就能達(dá)到較高的發(fā)光強(qiáng)度，因此使用Mg2＋處理，能夠節(jié)省熒光素酶的用量。高溫和Hg2＋處理后，均會(huì)破壞熒光素酶的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致酶活性不可以恢復(fù)。可見(jiàn)，Hg2＋處理后酶活性降低可能是因?yàn)镠g2＋破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)。
答案：(1)ATP　正比　(2)化學(xué)　光　吸能反應(yīng)　(3)Mg2＋　不可以　Hg2＋破壞了酶的空間結(jié)構(gòu)

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