資源簡介

《細胞的能量供應和利用》
“ATP”章節重點歸納&典例示范
【基礎歸納】
【ATP的組成及結構】
ATP 的組成
元素組成：由C、H、O、N、P 5 種元素組成，與核酸的元素組成相同。
ATP 的結構（如圖所示）
結構簡式
A—P ～ P ～ P
【特別提醒】
（1）ATP 脫去一個磷酸基團后成為ADP，再脫去一個磷酸基團就成為RNA 的基本組成單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，簡稱AMP（也叫一磷酸腺苷）。
（2）ATP ≠能量，ATP 是一種物質，不是能量。在ATP 的化學鍵中儲存著能量。
ATP 的結構特點
不穩定：在有關酶的催化作用下，末端磷酸基團會離開ATP與其他分子結合，從而釋放能量，供生命活動需要，也容易形成而儲存能量。
高能量： ATP 是一種不穩定的高能磷酸化合物。
ATP 與DNA、RNA、核苷酸的聯系
ATP 與 DNA、RNA、核苷酸的結構中都含有“A”，但 在不同物質中“A”表示的含義不同，如圖所示。
ATP 中的A 為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成。
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。
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。
核苷酸中的A 為腺嘌呤。
典例示范
在如下圖所示四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. ②和③　C. ③和④　D. ①和④
【答案】D
下圖表示 ATP 的結構簡圖。據圖分析錯誤的是 （ ）
圖中 A 代表的是腺嘌呤　
B. 圖中 b、c 代表的是一種特殊的化學鍵
C. 水解時 c 鍵更容易斷裂　　
D. 圖中 a 內的五碳糖是脫氧核糖
【答案】D
ATP 是細胞的能量“通貨”。下列有關 ATP的敘述，正確的是 （　　）
ATP 含有 C、 H、O、 N、P 元素
B. ATP 中的 A 代表腺嘌呤
C. ATP 中含有三個特殊的化學鍵
D. ATP 中的 T 代表胸腺嘧啶
【答案】A
ATP 是直接為細胞生命活動提供能量的有機物。關于ATP 的敘述，錯誤的是（　　）
A. 酒精發酵過程中有ATP 生成
B. ATP 可為物質跨膜運輸提供能量
C. ATP 中高能磷酸鍵（特殊的化學鍵）水解可釋放能量
D. ATP 由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成
【答案】D
在有關DNA 分子的研究中，常用32P 來標記DNA 分子。用α、β 和γ 表示ATP 或dATP（d 表示脫氧）上三個磷酸基團所處的位置（A—Pα ～ Pβ ～ Pγ 或dA—Pα ～ Pβ ～ Pγ）。回答下列問題：
（1）某種酶可以催化ATP 的一個磷酸基團轉移到DNA 末端上，同時產生ADP。如果要用該酶把32P 標記到DNA 末端上，那么帶有32P 的磷酸基團應在ATP 的
　　　　（填“α”“β”或“γ”）位上。
（2）若用帶有32P 的dATP 作為DNA 生物合成的原料，將32P 標記到新合成的DNA 分子上，則帶有32P 的磷酸基團應在dATP 的 　　　 　（填“α”“β”或“γ”）位上。
【答案】（1）γ　（2）α
【ATP的利用】
ATP 水解釋放能量的用途
電能：神經系統中神經沖動的傳導，產生生物電。
滲透能：細胞的主動運輸需要的能量。
化學能：生物體內物質的合成需要的能量，如蛋白質的合成。
光能：螢火蟲發光需要的能量。
熱能：有機物氧化分解釋放的能量，一部分變成熱能。
怎樣理解 ATP 是細胞的能量“通貨”？
能量通過ATP 分子在吸能反應和放能反應之間利用和形成。因此，可以形象地把ATP 比喻成細胞內的能量“通貨”。
怎樣理解 ATP是細胞內“取之不盡”的直接 能源物質？
ATP 是一種不穩定的化合物，在細胞內的含量很少。ATP 和ADP 在細胞內能迅速轉化，ATP 水解直接為生命活動提供能量，產生ADP 和Pi，ADP 和Pi 接受細胞代謝（主要是呼吸作用）產生的能量迅速合成ATP。
典例示范
下列生命活動中不需要 ATP 提供能量的是（　　）
A. 葉肉細胞合成的糖運輸到果實
B. 吞噬細胞吞噬病原體的過程
C. 淀粉酶催化淀粉水解為葡萄糖
D. 細胞中由氨基酸合成新的肽鏈
【答案】C
下列有關 ATP 的敘述，正確的是 （　）
A. ATP 轉化成 ADP 的過程會產生水
B. 細胞內的吸能反應一般與 ATP 的水解相聯系
C. 1 分子 ATP 徹底水解后得到 3 分子磷酸、1 分子腺苷
D. 細胞中所有需要能量的生命活動都由 ATP 直接供能
【答案】B
下列關于 ATP 的敘述，正確的是 （　）
A. ATP 脫去 2 分子磷酸的剩余部分是構成DNA 分子的基本單位之一
B. 植物只能通過光合作用合成 ATP
C. 大腦在思考問題時，伴隨著 ATP 與ADP 的相互轉化
D. 長期不進食的病人，細胞中 ATP 與ADP的含量難以達到動態平衡
【答案】C
1. 細胞內ATP 的含量總是處于動態的平衡中，這對生物的意義是（　　）
A. 構成了生物體內穩定的供能環境
B. 保證了生物體內的能量供應
C. 使生物體內的能量不至于流失
D. 保證了生物體總是處于生長狀態
【答案】B
在人的骨骼肌細胞中，ATP 的含量僅夠劇烈運動時3 s 以內的能量供給。某運動員參加短跑比賽過程中，ATP 的相對含量隨時間的變化如圖 所示，請據圖回答下列問題。
（1）B → C 過程中，ATP 含量增加，說明 　 加強，釋放出更多的能量，供ADP 合成ATP 使用，以補充細胞中的ATP。
（2）從整條曲線來看，肌細胞中ATP 的含量不會降為零，說明 　　　　　　。
【答案】（1）呼吸作用　（2）ATP 的合成和分解是同時進行的
【ATP與ADP的相互轉化】
ATP 水解釋放能量
ATP 合成儲存能量
過程
ATP 與 ADP 的相互轉化
反應式： ATP ADP+Pi+ 能量。
相互轉化的特點
1. ATP 和ADP 的相互轉化時刻不停地發生且處于動態平衡之中。
2. 細胞內ATP 和ADP 相互轉化的能量供應機制是生物界的共性。
【特別提示】 　
ATP 在細胞內的含量很少，但ATP 與ADP 在細胞內的相互轉化十分迅速，使細胞內ATP 的含量保持相對穩定。
典例示范
下圖中甲是生命活動的直接能源物質，下列敘述正確的是（ ）
A. 在人體細胞進行主動運輸的過程中，乙的含量會明顯增加
B. 丁由腺嘌呤和脫氧核糖組成，而戊可用于甲的合成
C. 丙是 RNA 基本組成單位之一
D. 黑暗條件下，植物細胞中不可以發生乙→甲過程
【答案】 C
下圖中 1 為 ATP 的結構簡圖，2 為 ATP 與ADP 相互轉化的關系式。以下說法錯誤的是 （　）
圖 1 中的 A 與 ATP 分子中的 A 為同一種物質
B. 圖 2 中反應向右進行時，圖 1 中的 c 斷裂并釋放能量
C. 酶 1 和酶 2 的作用機理都是降低化學反應所需的活化能
D. ATP 與 ADP 的快速相互轉化依賴于酶的高效性
【答案】 A
下圖是ATP 與ADP 之間的轉化圖，由此可確定（　　）
A. A 為ADP，B 為ATP
B. 能量1 和能量2 來源相同
C. 酶1 和酶2 是同一種酶
D. X1 和X2 是同一種物質
【答案】 D
下列有關“ATPADP+Pi + 能量”的敘述，正確的是（　　）
A. 反應向左進行和向右進行時所需的酶是一樣的
B. 反應向右進行時釋放能量，向左進行時儲存能量
C. 整個反應是一個動態平衡的過程
D. 植物細胞和動物細胞中發生這種反應的生理過程都一樣
【答案】B
【知識拓展】
【ATP與ADP轉化過程不可逆】
項目 ATP 的合成 ATP 的水解
產生場所 僅具有分泌功能的細胞才能產生 活細胞（不考慮哺乳動物成熟的紅細胞等）都能產生
反應式 ADP+Pi+ 能量ATP ATPADP+Pi+ 能量
所需酶 ATP 合成酶 ATP 水解酶
能量來源 光能（光合作用）、化學能（呼吸作用） 高能磷酸鍵中的能量
能量去路 形成高能磷酸鍵 用于各項生命活動
反應場所 細胞質基質、線粒體、葉綠體 生物體的需能部位
結論 ATP 和ADP 相互轉化時，反應所需要的酶、能量的來源和去路、反應的場所不同，因此兩者的轉化不是可逆的，從兩者相互轉化的反應式來看，物質是可逆的， 但能量是不可逆的
【思維誤區】
誤認為細胞中含有大量ATP
生命活動需要消耗大量能量，但細胞中ATP 含量很少。由于ADP、Pi 等可重復利用，只要提供能量（光能或化學能），生物體就可以不斷合成ATP，滿足生物體生命活動的需要。
【特別提示】
判斷一個化學反應是不是可逆反應，不僅要看反應物和產物是否相同，還要看反應的條件、場所是否相同。
典例示范
下圖表示生物體內發生的兩個化學反應，請判斷下列相關說法中正確的是（　　）
A. ATP 分子水解時，圖中所示的化學鍵③④最易斷裂
B. 圖中酶1 和酶2 的化學本質相同，但是兩者的種類不同
C. 細胞中的吸能反應一般與ATP 的合成相聯系
D. ATP 與ADP 間相互轉化的能量供應機制只發生在真核細胞內
【答案】B
【各類能源物質及關系】
能源物質類型
各類能源物質之間的關系（如圖）

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