第2节 细胞的能量“货币”ATP

第2节细胞的能量“货币”ATP学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.依据ATP的分子简式说出ATP的化学组成和特点2.根据ATP与ADP的相互转化解释ATP在细胞生命活动中的作用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，“～”代表特殊的化学键2.ATP与ADP相互转化的能量供应机制在所有生物的细胞内都一样3.动物、人、真菌和大多数细菌等合成ATP的途径是通过呼吸作用4.绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用5.许多吸能反应与ATP的水解相联系，许多放能反应与ATP的合成相联系【主干知识梳理】一、ATP的结构与功能1．ATP的结构(1)中文名称：___________。(2)结构简式：____________。(3)符号含义：A代表____，P代表_________，“～”代表_____________。腺苷三磷酸A—P～P～P磷酸基团特殊的化学键腺苷2．ATP的特点(1)不稳定：_____________有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的__________。(2)高能量：ATP水解释放的能量高达_____

kJ/mol，是细胞内的一种________________。3．ATP的功能ATP能够直接为生命活动提供能量，是驱动细胞生命活动的_____________。末端磷酸基团转移势能30.54高能磷酸化合物直接能源物质二、ATP和ADP之间的相互转化1．相互转化的反应式：_________________________________________________________。

2．相互转化的特点(1)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生，且处于_________之中。(2)ATP和ADP相互转化的_________机制，在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的_______。3．合成ATP的能量来源(1)绿色植物：_________、_________。(2)动物、人、真菌和大多数细菌等：_________。动态平衡能量供应统一性呼吸作用光合作用呼吸作用三、ATP的利用1．ATP利用的实例2．ATP供能的原理ATP水解释放的_________使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，_________发生变化，_____也被改变，因而可以参与各种化学反应。磷酸基团空间结构活性3．ATP是细胞内流通的能量“货币”(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系：

(2)能量通过_________在吸能反应和放能反应之间流通。ATP分子【教材微点发掘】1．ATP是生命活动的直接能源物质，结合教材第86页《相关信息》和下图，回答下列问题：(1)ATP是___________的英文名称缩写，其结构简式是____________，其中A代表腺苷，T代表___，表示含有3个磷酸基团，P代表________，“—”代表普通化学键，“～”代表____________。由此可见ATP主要通过_________________储存能量。(2)ATP的组成元素有________________。若ATP完全水解，会得到_____________________(填成分)。腺苷三磷酸A—P～P～P三磷酸基团两个特殊的化学键特殊的化学键C、H、O、N、P腺嘌呤、核糖和磷酸2．下图(参见教材第88页图5­7)为ATP为主动运输供能示意图，请按照过程顺序排列_______________。(用箭头和图号表示)图1→图3→图2概念体系新知探究(一)

ATP分子的结构【拓展·深化】1．ATP的元素组成与结构2．不同化合物中“A”的辨析化合物结构简式“A”含义共同点ATP腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)所有“A”的共同点是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脱氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤【典题·例析】[典例1]天宫二号与神舟十一号飞船成功对接，宇航员在轨完成“太空养蚕”，如图表示太空蚕——“秋丰白玉”体内发生的两个化学反应。下列相关说法正确的是

(

)A．ATP分子中的A是由脱氧核糖和腺嘌呤组成的B．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能C．细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系D．乳酸菌细胞中不会发生图中ATP与ADP间相互转化的能量供应机制[解析]

ATP分子中的A是由核糖和腺嘌呤组成的，A错误；光合作用过程中合成ATP的能量来源于光能，呼吸作用过程中合成ATP能量来源于化学能，ATP水解释放的能量也可以转化成光能(如萤火虫发光)和化学能(如合成蛋白质)，B正确；细胞中的吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，C错误；乳酸菌细胞中会发生题图中ATP与ADP间相互转化的能量供应机制，D错误。[答案]

B[典例2]在下列四种化合物的化学组成中，大圆圈中所对应的含义最接近的是

(

)A．①和②

B．①和④C．③和④

D．②和④[解析]

①④中大圆圈都表示腺嘌呤核糖核苷酸，②中A表示腺嘌呤，③中A表示腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。故选B。[答案]

B归纳拓展ATP与核糖核苷酸的关系组成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的化学键。破坏了两个特殊的化学键，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。【应用·体验】1．下列关于细胞的能量“货币”——ATP的叙述，正确

的是

(

)A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸B．ATP中远离“A”的特殊的化学键易水解C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—PD．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定解析：ATP中的“T”代表三个(磷酸基团)，A错误；ATP中远离“A”的特殊的化学键易水解，B正确；ATP的结构简式可表示为A—P～P～P，C错误；细胞中ATP的含量少，但其化学性质活跃，D错误。答案：B

2．如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是

(

)A．b键断裂后形成ADP和PiB．图中的3表示ATP中的字母AC．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位D．组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P解析：a键断裂后形成ADP和Pi，A错误；图中3表示腺嘌呤，2与3结合为腺苷，即ATP中的A，B错误；由1、2、3各一分子形成的物质是组成RNA的基本单位之一，C错误；ATP的组成元素为C、H、O、N、P，D正确。答案：D

新知探究(二)

ATP和ADP的相互转化及ATP的利用【探究·深化】[问题驱动]

ATP为生命活动提供能量离不开与ADP的相互转化。下图表示ATP和ADP的相互转化过程，请结合该图分析：

1．写出ATP与ADP相互转化的反应式：__________________________。2．转化的过程分析(1)ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP(A—P～P～P)分子中_______的那个特殊的化学键容易断裂，远离A的那个磷酸基团就脱离下来，形成游离的____(磷酸)，同时，储存在这个特殊的化学键中的_____释放出来，ATP就转化成ADP(分子简式：__________)。(2)在有关酶的催化作用下，ADP可以接受______，同时与一个游离的___结合，重新形成ATP。(3)ATP水解释放的能量是储存在______________内的化学能，释放出来后供_____________利用；合成ATP的能量主要来源于呼吸作用分解的______中的化学能和光合作用吸收的_____。远离APi能量A—P～P能量Pi特殊的化学键各项生命活动有机物光能3．下列过程需要ATP水解提供能量的是___________。①主动运输②生物发光、发电③肌肉收缩④淀粉合成⑤大脑思考⑥根细胞吸收水分①②③④⑤[重难点拨]

1．ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程项目ATP的合成ATP的水解反应式酶的类型ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能(光合作用)、化学能(细胞呼吸)储存在特殊的化学键中的能量能量去路储存于形成的特殊的化学键中用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位2．细胞的能源物质归纳(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。(2)主要能源物质：糖类。(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。(4)主要储能物质：脂肪。(5)直接能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。【典题·例析】[典例1]对

的叙述，正确的是

(

)A．①过程和②过程所需的酶都是一样的B．①过程的能量可供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能[解析]

①过程为水解酶催化的水解反应，②过程为合成酶催化的合成反应，A错误；①过程释放的能量可供各项生命活动利用，②过程的能量可来自呼吸作用分解糖类等有机物释放的能量，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，B错误；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C正确；ATP中的活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能，ATP中的活跃化学能可以转化为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能，D错误。[答案]

C[典例2]下列有关ATP的叙述错误的是

(

)A．ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求B．图中两次ATP的水解，后者能量可用于各项生命活动C．图中两次合成ATP，前者能量来源于光能且在人体细胞中不会发生D．ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成[解析]细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，保证了机体对能量的需求，A项正确；题图中两次ATP的水解，前者能量储存在有机物中，后者能量可用于各项生命活动，B项正确；图中两次合成ATP，前者ATP的合成是通过光合作用，所需能量来源于光能，在人体细胞中不会发生，C项正确；一分子ATP由3个磷酸基团和1个腺苷(由腺嘌呤和核糖结合而成)构成，D项错误。[答案]

D【应用·体验】1．ATP是细胞内的能量“货币”。下列关于ATP的说法中，错误的有(

)①细胞中的吸能反应一般与ATP的合成相联系

②线粒体是蓝细菌和黑藻细胞产生ATP的主要场所

③ATP和ADP相互转化的反应是一个可逆反应

④ATP在植物、动物和微生物体内的来源均相同A．2项

B．3项C．4项

D．1项解析：细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相联系，①错误；蓝细菌是原核生物，没有线粒体，②错误；ATP与ADP相互转化的反应不是一个可逆反应，

③错误；不同生物体内的ATP来源不同，动物和绝大多数细菌通过呼吸作用合成ATP，植物的呼吸作用和光合作用都能合成ATP，④错误。故选C。答案：C

2．ATP－ADP循环的示意图如下。下列叙述正确的是(

)A．能量①只能来自化学能B．蛋白质的合成过程需要反应①供能C．反应②中ATP中的特殊的化学键都断裂D．能量②可用于人体细胞吸收氨基酸解析：能量①可来自光能、化学能，A错误；蛋白质的合成需要ATP提供能量，即需要反应②供能，B错误；ATP的结构简式为A—P～P～P，含有2个特殊的化学键，反应②中有一个特殊的化学键断裂，C错误；人体细胞吸收氨基酸为主动运输过程，需要反应②提供能量，D正确。答案：D

科学视野——生命活动的直接能源物质ATP是生命活动最主要的直接能源物质，但不是唯一的直接能源物质，除ATP外，还有UTP、GTP和CTP。UTP是由一个尿嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的；GTP是由一个鸟嘌呤、一个核糖、三个磷酸连接而成的；CTP是由一个胞嘧啶、一个核糖、三个磷酸连接而成的。每个分子去掉两个磷酸后都是构成RNA的基本单位，它们的关系如下图所示：这四种物质中，其中ATP是生物体的直接能源物质，就是说你在运动，吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质时都会消耗ATP，ATP是能量“货币”。GTP可用于合成蛋白质，CTP可用于合成脂质，UTP可用于合成多糖。另外，ATP中的核糖若改变为脱氧核糖，就转变为dATP(脱氧腺苷三磷酸)。【素养评价】1．ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们彻底水解的产物只有碱基不同，下列相关叙述错误的是

(

)A．ATP是细胞内唯一的直接能源物质B．一分子GTP中有2个特殊的化学键和1个普通磷酸键C．CTP中的“C”是由胞嘧啶和核糖构成的D．UTP彻底水解的产物有尿嘧啶、磷酸和核糖解析：ATP是细胞内的直接能源物质，但不是唯一的，少数由GTP、CTP和UTP提供能量，A错误；GTP结构与ATP相似，故一分子GTP中有2个特殊的化学键和1个普通磷酸键，B正确；CTP中的“C”是由胞嘧啶和核糖构成的，C正确；UTP彻底水解的产物有尿嘧啶、磷酸和核糖，D正确。答案：A

2．ATP是细胞代谢过程中的重要化合物，细胞内还有与ATP结构类似的GTP、CTP、UTP等高能磷酸化合物。下列有关叙述错误的是

(

)A．放能反应常伴随ATP等的合成，而吸能反应不一定伴随ATP等的水解B．人体的需能反应都伴随着体内贮存的ATP的水解C．ATP和UTP等分子特殊的化学键全部断裂后的产物可能是某些酶的基本组成单位D．与AT