5-2-細(xì)胞的能量貨幣“ATP”-(解析版)

5.2細(xì)胞的能量貨幣“ATP”核心知識(shí)梳理核心知識(shí)梳理ATP的組成2．ATP與核苷酸的關(guān)系組成ATP和核苷酸的元素是相同的，都是C、H、O、N、P。ATP中存在一個(gè)普通磷酸鍵和兩個(gè)特殊化學(xué)鍵。破壞了兩個(gè)特殊化學(xué)鍵，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。3．ATP的生理功能細(xì)胞代謝所需的能量絕大多數(shù)是由細(xì)胞內(nèi)的ATP直接提供的。ATP是細(xì)胞代謝所需能量的直接來(lái)源。4．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)離腺苷的磷酸基團(tuán)很容易脫離與形成，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)需轉(zhuǎn)化為ATP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。5．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)式ATP→ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADP→ATP類型水解反應(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)化放能儲(chǔ)能能量來(lái)源磷酸基團(tuán)的脫離呼吸作用、光合作用能量去向用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于ATP中的特殊化學(xué)鍵中6．ATP與ADP的轉(zhuǎn)化式的含義細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的循環(huán)過(guò)程，并不表示化學(xué)上的可逆反應(yīng)。(1)從反應(yīng)條件上看：由于酶具有專一性，因此，二者反應(yīng)條件不同。(2)從反應(yīng)場(chǎng)所上看：ATP的合成場(chǎng)所與分解場(chǎng)所不完全相同。(3)從能量來(lái)源上看：二者的能量來(lái)源不同。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”。7、ATP與DNA、RNA、核苷酸的聯(lián)系A(chǔ)TP與DNA、RNA、核苷酸的結(jié)構(gòu)中都含有“A”，但在不同物質(zhì)中“A”表示的含義不同，如圖所示。(1)ATP中的A為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。(2)DNA分子中的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。(3)RNA分子中的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。(4)核苷酸中的A為腺嘌呤。由此可見(jiàn)，它們的共同點(diǎn)是都含有腺嘌呤。課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級(jí)練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量及其生成是()A．很多，很快 B．很少，很慢C．很多，很慢 D．很少，很快【答案】D【解析】ATP是生物體中能量的“通用貨幣”，能夠短時(shí)間儲(chǔ)存能量并將能量迅速應(yīng)用在生命活動(dòng)中，因此需要快速生成，以滿足生物體內(nèi)不停的能量需求。ATP含量不大是因?yàn)椋旱谝?，ATP是體內(nèi)多種反應(yīng)的抑制劑，這些反應(yīng)往往是生成ATP的反應(yīng)，沒(méi)有必要大量生成積累；第二，ATP活躍的結(jié)構(gòu)也使其難以長(zhǎng)期儲(chǔ)存。2.下面有關(guān)ATP和ADP的描述中，正確的一項(xiàng)是()A．ATP在酶的作用下，可以連續(xù)脫下3個(gè)Pi，釋放大量能量B．ATP在酶的作用下，可以加上一個(gè)Pi，儲(chǔ)存能量C．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化都需要酶的參加D．ATP轉(zhuǎn)化為ADP不需要酶參加【答案】C【解析】ATP分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A－P～P～P，不可以再加一個(gè)Pi；一般情況下，在酶的作用下，ATP可以脫下一個(gè)磷酸變成ADP，斷裂一個(gè)特殊化學(xué)鍵，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化需要不同的酶催化，因此D項(xiàng)也不正確。3.在如圖所示的四種化合物的化學(xué)組成中，與圓圈中“A”所對(duì)應(yīng)的名稱相符合的是()A．①—腺嘌呤核糖核苷酸B．②—腺苷C．③—腺嘌呤脫氧核苷酸D．④—腺嘌呤【答案】D【解析】ATP是由腺苷和3個(gè)磷酸基團(tuán)構(gòu)成的，腺苷是由一分子腺嘌呤和一分子核糖構(gòu)成，①圖中圈出的是ATP中的一分子腺苷，A錯(cuò)誤；②圖代表DNA，A代表的是腺嘌呤脫氧核苷酸，B錯(cuò)誤；③圖代表的是RNA，構(gòu)成RNA的單位之一是腺嘌呤核糖核苷酸，C錯(cuò)誤；④圖指的是核苷酸，一分子的核苷酸是由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮堿基組成，所以④圖指的是腺嘌呤，D正確。4．如圖為細(xì)胞中ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．在一個(gè)活細(xì)胞中，時(shí)刻進(jìn)行著過(guò)程①和②B．過(guò)程②可為過(guò)程①提供反應(yīng)物C．過(guò)程①中需要的能量不是過(guò)程②釋放的D．維持人體體溫的熱能主要來(lái)自過(guò)程②中的能量【答案】D【解析】ATP為直接能源物質(zhì)，在一個(gè)活細(xì)胞中，時(shí)刻進(jìn)行著ATP與ADP的轉(zhuǎn)化過(guò)程，A正確；ATP水解生成的ADP和Pi是ATP合成的反應(yīng)物，B正確；過(guò)程①為ATP的合成過(guò)程，需要的能量來(lái)自呼吸作用有機(jī)物分解所釋放的能量或光合作用，C正確；維持人體體溫的熱能主要來(lái)自呼吸作用釋放的熱能，D錯(cuò)誤。5．下列關(guān)于ATP的敘述，正確的是()A．ATP中的“A”表示腺嘌呤，“T”表示3，“P”表示磷酸基團(tuán)B．腺苷三磷酸的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)寫(xiě)為A～P—PC．ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)D．ATP和酶一樣具有催化作用【答案】C【解析】ATP中的“A”表示腺苷，“T”表示3，“P”表示磷酸基團(tuán)，A錯(cuò)誤；腺苷三磷酸的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)寫(xiě)為A—P～P～P，B錯(cuò)誤；ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，C正確；ATP不具有催化作用，D錯(cuò)誤。培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練1.基于對(duì)ATP結(jié)構(gòu)和功能的理解,下列有關(guān)的敘述正確的是 ()A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A—P—P～PB.A表示腺嘌呤脫氧核苷C.遠(yuǎn)離腺苷的特殊化學(xué)鍵易水解D.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在細(xì)胞中含量很少【答案】C【解析】ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A—P～P～P,A錯(cuò)誤;A代表腺苷,即腺嘌呤核苷,B錯(cuò)誤;遠(yuǎn)離腺苷的特殊化學(xué)鍵更易水解,C正確;ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,易水解和合成,D錯(cuò)誤。2.下列過(guò)程中能使細(xì)胞內(nèi)ADP的含量增加的是 ()A.水分子進(jìn)入根毛細(xì)胞B.肺泡中的氧氣進(jìn)入血液C.腸道中的甘油進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞D.胰腺細(xì)胞分泌胰島素【答案】D【解析】細(xì)胞內(nèi)ADP的含量增加,說(shuō)明細(xì)胞內(nèi)正在進(jìn)行ATP的水解反應(yīng),釋放能量供生命活動(dòng)所需。水分子、氧氣和甘油出入細(xì)胞的方式都屬于被動(dòng)運(yùn)輸,不需要消耗能量,胰腺細(xì)胞分泌胰島素屬于胞吐過(guò)程,需要消耗能量。3.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)減少B.丙中不含化學(xué)鍵,是RNA的基本組成單位之一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【答案】C【解析】在主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中,乙的含量會(huì)增加;丙中也含有化學(xué)鍵,丙為腺嘌呤核糖核苷酸;丁由腺嘌呤和核糖組成,戊為磷酸,可用于甲的合成;甲→乙和乙→丙過(guò)程中,底物分別是甲和乙,底物不同起催化作用的酶空間結(jié)構(gòu)也不相同。4.ATP是細(xì)胞的能量“通貨”,有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.ATP的合成總是伴隨有機(jī)物的氧化分解B.ADP轉(zhuǎn)化為ATP時(shí),只需要Pi和能量C.所有生物體內(nèi)ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需的能量都來(lái)自呼吸作用D.ATP與ADP在活細(xì)胞中無(wú)休止地相互轉(zhuǎn)化【答案】D【解析】ATP的合成不一定伴隨有機(jī)物的氧化分解,如光反應(yīng)產(chǎn)生ATP時(shí)無(wú)有機(jī)物的氧化分解,A錯(cuò)誤;ADP轉(zhuǎn)化為ATP時(shí),需要Pi和能量,合成酶的催化,B錯(cuò)誤;動(dòng)物和某些微生物體內(nèi)ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需的能量可來(lái)自呼吸作用,植物體內(nèi)ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需的能量可來(lái)自呼吸作用和光合作用,C錯(cuò)誤;ATP是細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì),在細(xì)胞內(nèi)含量很少,ATP與ADP在活細(xì)胞中無(wú)休止地相互轉(zhuǎn)化滿足生命活動(dòng)所需,D正確。5.用α、β、γ表示ATP中的三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A-Pα～Pβ～Pγ),下列敘述正確的是 ()A.ATP徹底水解能得到5種不同的化合物B.ATP的β、γ位磷酸基團(tuán)脫離,剩余部分可用于合成RNAC.ATP含有3個(gè)特殊化學(xué)鍵,3個(gè)磷酸基團(tuán)D.ATP的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,釋放的能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng)【答案】B【解析】ATP徹底水解能得到3種不同的化合物,A錯(cuò)誤;ATP的β、γ位磷酸基團(tuán)脫離,剩余部分為腺嘌呤核糖核苷酸,可用于合成RNA,B正確;ATP含有2個(gè)特殊化學(xué)鍵,3個(gè)磷酸基團(tuán),C錯(cuò)誤;ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,很容易分解,釋放的能量可用于各項(xiàng)生命活動(dòng),D錯(cuò)誤。6.在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞中,ATP是一種關(guān)鍵的物質(zhì),其分子結(jié)構(gòu)式如圖1:(1)從ATP的分子結(jié)構(gòu)式可知,去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的剩余部分是__________。

(2)人體骨骼肌細(xì)胞中,ATP的含量?jī)H夠劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)3秒鐘內(nèi)的能量供給,在校運(yùn)動(dòng)會(huì)上,某同學(xué)參加100m短跑過(guò)程中,其肌細(xì)胞中ATP相對(duì)含量變化如圖2所示,試回答:①由A到B的變化過(guò)程中,說(shuō)明ATP被水解,釋放的能量用于____________________。

②由整個(gè)曲線來(lái)看,肌細(xì)胞中ATP的含量不會(huì)降為零,說(shuō)明________________。

【答案】(1)腺嘌呤核糖核苷酸(2)①肌肉收縮等生命活動(dòng)②ATP的生成和分解是同時(shí)進(jìn)行的【解析】(1)ATP分子去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后的剩余部分是一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮堿基(腺嘌呤)組成的化合物,即腺嘌呤核糖核苷酸。(2)ATP是直接供能物質(zhì),在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)用于肌肉收縮等生命活動(dòng),ATP在細(xì)胞內(nèi)含量少,但可與ADP之間快速相互轉(zhuǎn)化。培優(yōu)第三階——高考沙場(chǎng)點(diǎn)兵1.（2020北京卷）在口腔上皮細(xì)胞中，大量合成ATP的細(xì)胞器是（）A.溶酶體 B.線粒體 C.內(nèi)質(zhì)網(wǎng) D.高爾基體【答案】B【解析】口腔上皮細(xì)胞屬于動(dòng)物細(xì)胞，其中的線粒體能進(jìn)行有氧呼吸作用的二三階段。A、溶酶體的作用是分解衰老損傷的細(xì)胞器，吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒和病菌，A錯(cuò)誤；B、線粒體中可進(jìn)行有氧呼吸作用的二三階段，釋放大量能量，合成大量ATP，B正確；C、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)的加工車間和脂質(zhì)的合成車間，C錯(cuò)誤；D、高爾基體加工、分類和包裝由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)送來(lái)的蛋白質(zhì)，D錯(cuò)誤。故選B。2.（2019天津卷）下列過(guò)程需ATP水解提供能量的是（）A.唾液淀粉酶水解淀粉B.生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸C.光反應(yīng)階段中水在光下分解D.乳酸菌無(wú)氧呼吸的第二階段【答案】B【解析】本題主要考查細(xì)胞中生理活動(dòng)的相關(guān)知識(shí)。細(xì)胞中蛋白質(zhì)、淀粉和多糖在酶的作用下水解，無(wú)需消耗能量；生長(zhǎng)素在幼嫩組織中從形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸屬于極性運(yùn)輸，其方式為主動(dòng)運(yùn)輸，需要消