ATP結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)化詳解  重難點題型分值重點ATP的結(jié)構(gòu)和功能選擇題、非選擇題2-3ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化難點ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化吸能反應、放能反應與ATP水解和合成的關(guān)系不同能源物質(zhì)的比較 一、ATP的結(jié)構(gòu)與功能1. ATP的結(jié)構(gòu)以及特點（1）問題探討：ATP的組成元素有哪幾種？和哪種生物大分子的元素組成相同？提示：C、H、O、N、P，和核酸的元素組成相同。易錯點撥：ATP、DNA、RNA中A代表的含義：（2）ATP的結(jié)構(gòu)簡式：A—P～P～P注意：ATP中的“—”為普通化學鍵、“～”為高能磷酸鍵，兩者都含有能量，后者含有的能量多。（3）結(jié)構(gòu)特點：ATP中的高能磷酸鍵不穩(wěn)定，末端的磷酸基團具有較高的轉(zhuǎn)移勢能，在ATP酶的作用下，遠離腺苷的高能磷酸鍵易水解，釋放出其中的能量。2. ATP的功能驅(qū)動細胞生命活動的直接能源物質(zhì)，用于主動運輸、物質(zhì)合成、大腦思考、肌肉收縮等。 二、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化1. ATP的水解：需要水解酶的參與。2. ATP的合成：需要ATP合成酶的參與。 問題探討：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆的嗎？分析原因。提示：ATP的水解及合成兩個過程是不可逆的。 （1）反應條件不同，ATP水解需要水解酶，而ATP合成需要合成酶；（2）反應中能量來源和去向不同，ATP水解中釋放的能量來自ATP高能磷酸鍵斷裂，然后用于各種生命活動，如主動運輸?shù)?，?/span>ATP 合成中需要的能量來自光合作用中捕獲的光能或者呼吸作用中有機物釋放的化學能，在形成ATP時儲存在高能磷酸鍵中；（3）反應場所不同，ATP水解發(fā)生在生物的任何活的體細胞中，而ATP合成主要發(fā)生在植物的葉綠體、動物的線粒體及細胞質(zhì)基質(zhì)中。由以上分析可知，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、進行的場所、能量方面來看是不可逆的。3. ATP在生物體內(nèi)的存在特點ATP是活細胞內(nèi)一種特殊的能量載體，在細胞內(nèi)的含量很少，但是，ATP與ADP在細胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化十分迅速，并且， ATP的消耗與再生的速度是相對平衡的，使ATP與ADP的含量總處于動態(tài)平衡中，這對于構(gòu)成細胞內(nèi)穩(wěn)定的供能環(huán)境具有十分重要的意義，并且這種供能機制在所有細胞都是一樣的，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。簡單記憶：ATP與ADP的轉(zhuǎn)化快，含量低，且含量相對穩(wěn)定。 三、ATP產(chǎn)生量與O2供給量的關(guān)系圖分析圖中A點表示在無氧條件下，細胞可通過無氧呼吸分解有機物，產(chǎn)生少量ATP；AB段表示隨著氧氣供給量的增加，有氧呼吸明顯增強，ATP的產(chǎn)生量逐漸增多；BC段表示氧氣供給量超過一定范圍后，ATP的產(chǎn)生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。問題探討：若用上圖模式表示哺乳動物成熟紅細胞中ATP產(chǎn)生量與O2供給量關(guān)系，應如何繪制？提示：哺乳動物成熟的紅細胞只能進行無氧呼吸，ATP的產(chǎn)生量與氧氣濃度無關(guān)。如圖： 四、不同能源物質(zhì)的比較細胞內(nèi)的能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)；主要的能源物質(zhì)：糖類；最好的儲能物質(zhì)：脂肪；最終能源來源：光能或太陽能；直接能源物質(zhì)：ATP。記憶技巧：糖類、脂肪等有機物中的能量很多，但不能被細胞直接利用，相當于“存折”，穩(wěn)定的化學能只有轉(zhuǎn)化成ATP中活躍的化學能，相當于“現(xiàn)金”，才能被細胞直接利用。因此，ATP就是能直接為細胞提供能量的“貨幣”，即直接的能量來源。 例題1  如圖是ATP中磷酸鍵逐級水解的過程圖。據(jù)下圖判斷，有關(guān)敘述正確的是（　　）A. 甲為ADP，大腸桿菌體內(nèi)ATP→甲過程發(fā)生在線粒體中B. 催化ATP→甲過程的酶1與酶2、酶3相同，且具有高效性C. 酶1、酶2和酶3催化的反應均伴有能量釋放，且乙→丙釋放的能量最少D. 物質(zhì)丙是構(gòu)成RNA的基本組成物質(zhì)之一，其中含有的五碳糖為核糖答案：C解析：本題主要考查ATP的水解過程，難度中等。圖中甲為ADP，大腸桿菌是原核生物，細胞中沒有線粒體，A錯誤；酶具有專一性，酶2和酶3分別是催化甲→乙和乙→丙的酶，催化ATP→甲過程的是另一種酶，它們不相同，但都有高效性，B錯誤；ATP水解的物質(zhì)丙為腺苷（由腺嘌呤和核糖組成），物質(zhì)乙為腺嘌呤核糖核苷酸，物質(zhì)乙是構(gòu)成RNA的基本組成物質(zhì)之一，D錯誤。 例題2  下面是生物界中能量通貨——ATP的“循環(huán)”示意圖。相關(guān)敘述正確的是（　　）A. 組成圖中“M”和“N”的元素與動植物體內(nèi)重要儲能物質(zhì)的組成元素相同B. 圖中①過程消耗的能量1可來自光能，②過程釋放的能量2可轉(zhuǎn)化成光能C. 圖中“能量2”能為葡萄糖進入人成熟的紅細胞直接提供能量D. 代謝旺盛的細胞內(nèi)ATP含量較多，代謝緩慢的細胞內(nèi)ADP含量較多答案：B解析：本題主要考查ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，難度較大。圖中“M”指的是腺嘌呤，“N”指的是核糖，前者含有氮元素，脂肪是動植物體內(nèi)的重要儲能物質(zhì)，不含氮元素，A錯誤；葡萄糖進入人成熟的紅細胞的跨膜運輸方式為協(xié)助擴散，而協(xié)助擴散不消耗能量，C錯誤；ATP含量在細胞內(nèi)處于動態(tài)平衡狀態(tài)，代謝旺盛和代謝緩慢的細胞內(nèi)ATP與ADP之間“循環(huán)”的快慢有差別，而不是含量方面有差別，D錯誤。 （答題時間：30分鐘）1. 下列有關(guān)ATP概念的敘述正確的是（　　）①ATP是生物體內(nèi)主要的儲存能量的物質(zhì)②ATP的能量主要儲存在腺苷和磷酸基團之間的化學鍵中③ATP水解一般指ATP分子中高能磷酸鍵的水解④ATP在細胞內(nèi)的含量很少，但轉(zhuǎn)化速度很快    ⑤ATP只能在線粒體中生成⑥ATP是可流通的“能量貨幣”A. ①②④ B. ③④⑥ C. ③⑤⑥ D. ③④⑤2. ATP是細胞生命活動的直接能源物質(zhì)。下列關(guān)于ATP的敘述，正確的是（    ）A. A代表腺嘌呤和脫氧核糖結(jié)合成的部分B. T表示一個ATP分子中有三個高能磷酸鍵C. 合成ATP的場所一定不能進行ATP的水解D. 所有細胞都有ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應機制3. 一般情況下，生物體的主要能源物質(zhì)、直接能源物質(zhì)、儲備能源物質(zhì)及最終能源依次是（　  ）A. 太陽能、糖類、脂肪、蛋白質(zhì) B. ATP、糖類、脂肪、太陽能C. 糖類、ATP、脂肪、太陽能 D. 糖類、ATP、淀粉、太陽能4. ATP是細胞的能量“通貨”。下列關(guān)于ATP的說法中，正確的是（    ）A. 細胞中的吸能反應一般與ATP的合成相聯(lián)系B. 1個ATP分子由1個腺嘌呤和3個磷酸基團組成C. ATP在植物、動物和微生物體內(nèi)的來源均相同D. ATP水解所產(chǎn)生的能量來自ATP中高能磷酸鍵斷裂所釋放的能量5. 圖中甲代表ATP，下列有關(guān)敘述正確的是（　　）A. 在主動運輸過程中，乙的含量會明顯減少B. 甲→乙和乙→丙過程中，其催化作用的酶空間結(jié)構(gòu)相同C. 丙是RNA基本組成單位之一，其中不含磷酸基團D. 丁由腺嘌呤和核糖組成，而戊可用于甲的合成6. 在下列幾種化合物的化學組成中，“○”中所對應的含義最接近的是（    ）A. ①和②                   B. ①和③C. ③和④                   D. ⑤和⑥7. 螢火蟲有發(fā)光細胞，在發(fā)光細胞中有螢光素和熒光素酶。熒光素能在熒光素酶的催化下消耗ATP，并與氧氣發(fā)生反應而發(fā)光。該過程中ATP中水解釋放的能量有95%的轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽铝杏嘘P(guān)ATP的敘述中正確的是（    ）A. 在含有熒光素和熒光素酶的溶液中加入葡萄糖也可發(fā)光B. ATP是由腺嘌呤磷酸等單體組成的高分子化合物C. ATP水解釋放的能量可用于細胞內(nèi)各種吸能反應D. 人在饑餓時，細胞中ATP和ADP的含量難以達到動態(tài)平衡8. 生物體內(nèi)能量代謝中ATP的合成和利用過程如圖所示。以下說法正確的是（    ）A. 動植物都在不斷地進行呼吸作用，從而為①過程不斷提供能量B. ①過程和②過程的進行是不斷在進行的，因此二者構(gòu)成可逆反應C. c表示吸收的能量，包括光能、熱能、機械能、化學能等D. d表示釋放的能量，說明ATP的水解往往與放能反應相聯(lián)系9. 如圖為ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的圖解，請據(jù)圖回答：（1）圖中①為___________，②應為___________。（2）ATP分子的結(jié)構(gòu)簡式是___________，能量儲存在。（3）寫出ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應式：___________。（4）對于動物和人來說，ADP轉(zhuǎn)變成ATP時，所需的能量主要來自___________；對于綠色植物來說，ADP轉(zhuǎn)變成ATP時，所需能量主要來自___________和___________。10. ATP是細胞內(nèi)生命活動的直接能源物質(zhì)，回答下列問題：（1）ATP的合成一般與________反應相關(guān)聯(lián)，生物體對ATP的需求較大，細胞內(nèi)ATP的含量________（填“較多”或“較少”），能滿足生物體對ATP的需求的主要原因是_____________。（2）植物葉肉細胞內(nèi)合成ATP的場所有____________________________________。（3）利用“熒光素—熒光素酶生物發(fā)光法”對市場中臘肉含細菌多少進行檢測，步驟如下：第一步：將臘肉研磨后離心處理，取一定量上清液放入分光光度計（測定發(fā)光強度的儀器）反應室內(nèi)，加入適量的熒光素和熒光素酶，在適宜條件下進行反應；第二步：記錄發(fā)光強度并計算ATP含量；第三步：測算出細菌數(shù)量。①熒光素接受_____提供的能量后就被激活，在熒光素酶的作用下形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。②根據(jù)發(fā)光強度可以計算出生物組織中ATP的含量，原因是發(fā)光強度與ATP含量成________（填“正比”或“反比”）。③根據(jù)ATP含量進而測算出細菌數(shù)量的依據(jù)是每個細菌細胞中ATP含量________________。
1. B  解析：本題考查ATP的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特點、形成、功能等知識，難度較大。生物體內(nèi)主要的貯能物質(zhì)是脂肪，①錯誤；ATP的能量主要儲存在磷酸基團和磷酸基團之間的高能磷酸鍵中，②錯誤；ATP的高能磷酸鍵含有大量能量，ATP水解一般指高能磷酸鍵的水解，③正確；ATP在細胞內(nèi)含量很少，但ATP與ADP之間的轉(zhuǎn)化十分迅速，④正確；ATP可在線粒體、葉綠體和細胞質(zhì)基質(zhì)中生成，⑤錯誤；ATP是細胞中直接能源物質(zhì)，有“能量貨幣”之稱，⑥正確；故正確的有③④⑥，B正確。2. D  解析：本題考查ATP的結(jié)構(gòu)和ATP、ADP的相互轉(zhuǎn)化，難度中等。ATP中的“A”代表腺苷，是腺嘌呤和核糖結(jié)合成的部分，A錯誤；T表示一個ATP分子中有三個磷酸基團，B錯誤；合成ATP的場所也能進行ATP的水解，C錯誤；細胞中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應機制是生物界的共性，D正確。3. C  解析：本題考查不同能源物質(zhì)的區(qū)分，難度中等。主要的能源物質(zhì)是糖類，A錯誤；ATP不是主要的能源物質(zhì)，B錯誤；一般情況下，生物體的糖類是主要能源物質(zhì)、ATP是直接能源物質(zhì)、脂肪是儲備能源物質(zhì)及最終能源是綠色植物固定的太陽能，C正確；淀粉不是最好儲備能源的物質(zhì)，D錯誤。4. D  解析：本題考查ATP的結(jié)構(gòu)、來源以及吸能反應與ATP的關(guān)系，難度中等。細胞中的吸能反應一般與ATP的水解相聯(lián)系，A錯誤；1個ATP分子由1個腺苷和3個磷酸基團組成，B錯誤；ATP在植物中的來源是呼吸作用和光合作用，而動物和微生物體內(nèi)的來源于呼吸作用，C錯誤；ATP 的結(jié)構(gòu)簡式是 A-P～P～P，～代表高能磷酸鍵，ATP水解所產(chǎn)生的能量來自ATP中高能磷酸鍵斷裂所釋放的能量，D正確。5. D  解析：本題考查ATP的水解，難度中等。甲是ATP，乙是ADP，丙為腺嘌呤核糖核苷酸。在主動運輸過程中，ATP水解為ADP和Pi，貯存在遠離腺苷的高能磷酸鍵中的能量被釋放出來，用于主動運輸，但因細胞中ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中，因此乙的含量不會明顯變化，A錯誤；甲→乙和乙→丙過程，是在不同酶的催化下完成的，因此催化這兩種過程的酶的空間結(jié)構(gòu)不同，B錯誤；丙是RNA基本組成單位之一，其中含有磷酸基團，C錯誤；丁是腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，戊為磷酸，可用于甲的合成，D正確。6. D  解析：本題考查ATP與核酸結(jié)構(gòu)的比較，難度中等。根據(jù)題意知，“○”中所對應的含義分別為：①一磷酸腺苷AMP，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脫氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷，⑥腺苷，D正確。7. C  解析：本題考查ATP的結(jié)構(gòu)、利用、轉(zhuǎn)化等知識，難度中等。熒光素在熒光素酶的作用下消耗的是ATP，葡萄糖中的能量不能直接被利用，A錯誤；ATP 是由磷酸、核糖和腺嘌呤組成的小分子化合物，但含有能量多，為高能磷酸化合物，B錯誤；ATP水解釋放的能量可用于細胞內(nèi)的吸能反應，C正確；人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量仍然保持動態(tài)平衡，D錯誤。8. A  解析：本題考查ATP的合成和利用，難度中等。動植物的呼吸作用可以為①合成ATP提供能量，A正確；①合成ATP和②水解ATP不可逆，B錯誤；c表示吸收的能量，包括光能、化學能，不包括熱能，C錯誤；ATP的水解常伴隨著吸能反應，D錯誤。9.（1）ATP釋放的能量ATP合成吸收的能量（2）A﹣P～P～P各個化學鍵中（3）ATPADP+P2+能量（4） 呼吸作用呼吸作用光合作用解析：本題考查ATP的結(jié)構(gòu)簡式、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化、ATP的合成，難度中等。（1）分析題圖可知，①是ATP水解過程中釋放的能量，②是ATP合成過程中吸收的能量。（2）ATP的結(jié)構(gòu)簡式是A-P～P～P。ATP分子大量的化學能儲存在高能磷酸鍵（～）中，部分能量在其他的化學鍵中。（3）ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化反應式：。（4）動物細胞ATP合成的能量來源是呼吸作用，植物細胞ATP合成的能量來源是光合作用和呼吸作用。10. （1）放能  較少  ATP與ADP的轉(zhuǎn)化速率較快  （2）細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體（3）①ATP  ②正比  ③大致相同且相對穩(wěn)定解析：本題考查ATP與ADP的轉(zhuǎn)化、與ATP相關(guān)的實驗設(shè)計，難度較大。（1）ATP的合成一般與放能反應相關(guān)聯(lián)，如呼吸作用釋放能量，同時合成ATP；ATP在生物體內(nèi)的含量很少，但可以通過與ADP相互轉(zhuǎn)化，滿足機體生命活動的需要。（2）植物葉肉細胞既能進行光合作用，又能進行呼吸作用，故合成ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。（3）ATP是直接能源物質(zhì)，可激活熒光素；ATP含量越多，被激活的熒光素越多，發(fā)光越強，即發(fā)光強度與ATP含量成正比；每個細菌的代謝強度基本相同，所產(chǎn)生的ATP含量也大致相同且相對穩(wěn)定。 

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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》電子課本

第2節(jié) 細胞的能量“貨幣”ATP

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細胞》

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