5.2細胞的能量貨幣“ATP”學習目標學習目標課程標準學習目標1.生命觀念一一結構與功能觀：說明ATP在細胞生命活動中的作用與其結構特點的關系。物質與能量觀：闡明ATP是生命活動的直接供能物質，是生命系統中物質和能量的直觀體現。進化與適應觀：說明ATP作為能量通貨是生物界新陳代謝的特點之一，體現了生物界的統一性。2.科學思維一一歸納與概括：結合ATP的結構特點，了解吸能反應和放能反應與ATP的水解和合成之間的關系。模型與建模：結合ATP和ADP的相互轉化模型，認識ATP在細胞中作為能量“通貨”的原因。1.根據ATP分子簡式說出ATP的化學組成和特點。2.根據ATP和ADP的相互轉化，解釋ATP在細胞生命活動中的作用。002教材詳解溫馨提示：請先預習通讀課本（一）基礎知識梳理識必備1．生物生命活動的能量最終來源是，主要能源物質是，是驅動細胞生命活動的直接能源物質。2．ATP是的英文名稱縮寫。ATP分子的結構可以簡寫成，其中A代表，由一分子的和一分子組成，P代表，～代表一種特殊的化學鍵，A—P可代表。(注：ATP初步水解得(A－P～P)和；繼續水解得(A－P)和；徹底水解得、和。水解的程度與酶的種類相關)3．對于動物、人、真菌和大多數細菌來說，產生ATP的生理過程是，場所是和；對于綠色植物來說，產生ATP的生理作用是，場所是。4．ATP在細胞中含量，轉化，含量處于動態平衡。5．細胞內的化學反應有些是需要吸收能量的，有些是釋放能量的。反應一般與的反應相聯系，由ATP提供能量；放能反應一般與相聯系，釋放的能量儲存在ATP中。（二）課前聚焦抓重點1、為什么說ATP是細胞的能量“貨幣”？2、ATP與ADP是怎樣相互轉化的？有什么意義？3、細胞中哪些生命活動需要ATP提供能量？003知識精講知識點01ATP是一種高能磷酸化合物1.元素組成：C,H,O,N,P2.中文名稱：腺苷三磷酸3.結構簡式：A—P～P～P“—”代表普通化學鍵“～”代表一種特殊的化學鍵AAPPPAAPPP～～腺嘌呤核糖腺嘌呤核糖三個磷酸基團腺苷(腺苷(A)腺苷三磷酸(ATP)腺苷三磷酸(ATP)4.結構特點不穩定：由于兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥等原因，使得“～”這種化學鍵不穩定，末端磷酸基團有一種離開ATP而與其他分子結合的趨勢，也就是具有較高的轉移勢能。當ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸集團挾能量與其他分子結合，從而使后者發生變化5.功能：ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。6.其他高能磷酸化合物：ACP,AGP,AUP,磷酸肌酸知識點02ATP和ADP可以相互轉化1.轉化過程：ATP的合成與分解（雖然物質相同，但酶不同，能量來源不同，所以兩個反應不可逆）項目ATP的合成ATP的水解反應式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋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(細胞呼吸)儲存在特殊化學鍵中的能量能量去路儲存在特殊化學鍵中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2.相互轉化特點(1)ATP在細胞內的含量很少。(2)ATP和ADP相互轉化是時刻不停地發生且處于動態平衡之中的。(3)ATP和ADP相互轉化的能量供應機制體現了生物界的統一性。知識點03ATP的利用1.吸能反應一般與ATP水解的反應相聯系，由ATP水解提供能量。放能反應一般與ATP的合成相聯系，釋放的能量儲存在ATP中。2.主動運輸、胞吞、胞吐、生物發電、生物發光、肌細胞收縮、物質合成、大腦思考所需能量的直接來源都是ATP。3.主動運輸（1）參與Ca2+主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶。當膜內側的Ca2+與其相應位點結合時，其酶活性就被激活了。（2）在載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨著能量的轉移，這就是載體蛋白的磷酸化。（3）載體蛋白磷酸化導致其空間結構發生變化，使Ca2+的結合位點轉向膜外側，將Ca2+釋放到膜外。ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這在細胞中是常見的。這些分子被磷酸化后，空間結構發生變化，活性也被改變，因而可以參加各種化學反應。004考點突破考法01ATP是一種高能磷酸化合物知識點：1．ATP與核苷酸的關系(1)元素組成：ATP是由C、H、O、N、P五種元素組成的，這與核酸的元素組成是相同的。(2)AMP是RNA的基本組成單位之一。2．各類能源物質的區別(1)ATP——驅動細胞生命活動的直接能源物質。(2)太陽能——生物體進行各項生命活動的最終能源。(3)糖類——生物體進行各項生命活動的主要能源物質。(4)脂肪——生物體內良好的儲能物質。(5)糖原——只存在于動物細胞中的儲能物質。(6)淀粉——只存在于植物細胞中的儲能物質。(7)糖類、脂肪、蛋白質——生物體內的三大能源物質，供能先后順序一般是糖類、脂肪、蛋白質。[易錯提醒](1)ATP≠能量。ATP中遠離腺苷的特殊的化學鍵斷裂時能夠釋放出多達30.54kJ/mol的能量，所以ATP是與能量有關的一種物質，不能將兩者等同。(2)每個ATP分子中只含有2個特殊的化學鍵(～)，其中只有遠離腺苷的特殊的化學鍵易斷裂或合成?！绢}型示例1】下列關于ATP的敘述，正確的是()A．ATP中的五碳糖與DNA、RNA中的五碳糖相同B．ATP分子中，其相鄰的兩個磷酸基團之間的化學鍵為特殊的化學鍵C．ATP分子水解去掉兩個磷酸基團后變成腺嘌呤脫氧核苷酸D．ATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基團組成考法02ATP和ADP可以相互轉化知識點：1．ATP和ADP轉化過程分析(1)圖示(2)分析①光合作用和呼吸作用等放能反應與ATP的合成相聯系，將能量儲存在ATP中。②主動運輸等吸能反應與ATP的水解相聯系，所以ATP是直接能源物質。③ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，在所有生物的細胞內都是一樣的，這體現了生物界的統一性。2．與ATP產生量有關的曲線辨析(1)甲圖表示ATP產生量與O2供給量的關系①A點表示無氧條件下，細胞可通過無氧呼吸分解有機物，產生少量ATP。②AB段表示隨O2供給量增多，有氧呼吸明顯加強，通過有氧呼吸分解有機物釋放的能量增多，ATP的產生量隨之增加。③BC段表示O2供給量超過一定范圍后，ATP的產生量不再增加，此時的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。(2)乙圖可表示哺乳動物成熟的紅細胞中ATP來自無氧呼吸，與O2無關。[易錯提醒](1)常見的消耗能量的生理過程：主動運輸、胞吞和胞吐、蛋白質合成、細胞分裂等。(2)常見的不消耗能量的生理過程：自由擴散、協助擴散、氣體交換、滲透作用、蒸騰作用等。【題型示例2】下圖中能正確表示動物細胞內ATP生成量與O2供給量之間的關系的是()考法03ATP的利用知識點：1.細胞中絕大多數需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的。2.ATP供能機制ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結構發生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學反應。3.ATP是細胞內流通的能量“貨幣”吸能反應：是需要吸收能量的，如蛋白質合成等。與吸能反應：是需要吸收能量的，如蛋白質合成等。與ATP的水解相聯系，由ATP水解提供能量細胞內的放能反應放能反應：是釋放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。與ATP的合成相聯系，釋放的能量儲存在ATP中(2)ATP是細胞內流通的能量“貨幣”能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通，及時而持續地滿足細胞各項生命活動對能量的需求?！绢}型示例3】天宮二號與神舟十一號飛船成功對接，宇航員在軌完成“太空養蠶”。下圖表示太空蠶——“秋豐白玉”體內發生的兩個化學反應，請判斷下列相關說法正確的是()A．ATP中的“A”由脫氧核糖和腺嘌呤組成B．ATP中的能量可以來源于化學能，也可以轉化為化學能C．細胞中的吸能反應一般與ATP的合成反應相聯系D．乳酸菌細胞中不存在圖中ATP與ADP間相互轉化的能量供應機制005歸納總結1．ATP的結構簡式是A—P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團，～代表一種特殊的化學鍵。2．一個ATP分子中有一個腺苷，三個磷酸基團，其中含有兩個特殊的化學鍵。3．ATP與ADP相互轉化的反應式是ATPeq\o(,\s\up7(酶1),\s\do5(酶2))ADP＋Pi＋能量。4．細胞內ATP與ADP的相互轉化是生物界的共性。5．動物、人、真菌和大多數細菌等合成ATP時所需能量的主要來源是細胞進行呼吸作用時有機物分解所釋放的能量。6．綠色植物合成ATP時所需能量的主要來源是光能和呼吸作用釋放的能量00601強化提升1、下列生理過程中，一定需要消耗ATP的有()①細胞吸收葡萄糖②肌肉收縮③蛋白質的分泌④螢火蟲發光⑤大腦思考⑥葉肉細胞中蔗糖的合成⑦植物細胞的滲透吸水、失水過程A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②③④⑤⑥C．②③④⑤⑥ D．①②④⑤⑦2、下圖是ATP合成與分解示意圖，下列敘述錯誤的是()A．“②”表示特殊的化學鍵B．能量2可直接被細胞利用C．能量1可由有機物氧化分解提供D．能量2來自①②的斷裂3．ATP是一種非常重要的化合物，它是細胞的能量“貨幣”，其結構簡式為A—P～P～P。ATP的水解可以為物質的主動運輸供能，下圖是ATP為主動運輸供能的示意圖。下列有關敘述錯誤的是()A．ATP中離“A”最遠的兩個磷酸基團被水解后，剩余部分是組成RNA的一種基本單位B．參與Ca2＋主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶C．在運輸Ca2＋的載體蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨能量的轉移D．由圖可知，細胞中Ca2＋的跨膜運輸是由ATP水解提供能量的主動運輸，而ATP水解總是跟放能反應有關4．ATP可將蛋白質磷酸化，磷酸化的蛋白質會改變形狀做功，從而推動細胞內系列反應的進行(機理如下圖所示)。下列說法不正確的是()A．ATP推動細胞做功，存在吸能反應與放能反應過程B．磷酸化的蛋白質做功釋放的能量基本上以熱能形式散失C．ATP水解與磷酸化的蛋白質做功均屬于吸能反應D．肌肉在收縮過程中，肌肉中的能量先增加后減少5．ATP是細胞內的能量“貨幣”。下列關于ATP的說法，正確的是()A．ATP合成所需的能量由磷酸提供B．細胞質和細胞核中都有ATP的分布C．ATP和蛋白質的元素組成是相同的D．ATP分子中所有化學鍵都儲存著大量的能量，所以被稱為高能磷酸化合物6．在下列四種化合物的化學組成中，與“A”所對應的名稱相符合的是()A．①——腺嘌呤核糖核苷酸B．②——腺嘌呤C．③——腺嘌呤脫氧核糖核苷酸D．④——腺苷7．ATP是細胞代謝過程中的重要化合物，細胞內還有與ATP結構類似的GTP、CTP、UTP等高能磷酸化合物。下列有關敘述錯誤的是()A．放能反應常伴隨ATP等的合成B．人體的吸能反應都伴隨著體內儲存的ATP的水解C．ATP和UTP等分子特殊的化學鍵全部斷裂后的產物可能是某些酶的基本組成單位D．與ATP相同，GTP、CTP、UTP分子中均含有2個特殊的化學鍵8．螢火蟲尾部的發光細胞中含有熒光素和熒光素酶，熒光素接受ATP提供的能量后就被激活。在熒光素酶的作用下，激活的熒光素與氧發生化學反應，形成氧化熒光素并且發出熒光。下列相關敘述正確的是()A．螢火蟲的發光強度與ATP的含量呈負相關B．熒光素酶通過調節氧化熒光素的形成而使其發光C．螢火蟲體內ATP的形成所需的能量來自光能和呼吸作用D．螢火蟲持續發光的過程中，體內ATP的含量仍會保持相對穩定9．下圖是細胞內ATP與ADP相互轉化的示意圖。請據圖回答下列問題：(1)ATP的中文名稱是________________。圖中的物質M、N分別是________、________。(2)物質甲和乙都是________。人、動植物細胞和細菌細胞中，由ADP轉化為ATP所需的能量都可來自________(生理過程)。(3)細胞內進行過程①②均需要酶的催化。這兩個過程所需要的酶____________(填“相同”或“不同”)。原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。10．在生物體內能量的轉換和傳遞中，ATP是一種關鍵的物質，其分子結構式如下。回答下列問題：(1)從ATP的分子結構式可知，去掉兩個磷酸基團后的剩余部分是___________________________________________________________________。(2)人體骨骼肌細胞中，ATP的含量僅夠劇烈運動時三秒鐘內的能量供給。在校運動會上，某同學參加100m短跑過程中，其肌細胞中ATP相對含量變化如圖2所示，試回答：①由A到B的變化過程中，說明ATP被水解，釋放的能量用于_____________________________________________________________________。②由整個曲線來看，肌細胞中ATP的含量不會降為零，說明___________________________________________________________________。(3)某同學進行一項實驗，目的是觀察ATP可使離體的、剛剛喪失收縮功能的新鮮骨骼肌產生收縮這一現象，說明ATP是肌肉收縮所需能量的直接來源。①必須待離體肌肉自身的__________消耗之后，才能進行實驗。②在程序上，采取自身前后對照的方法，先滴加________________(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)，觀察______________與否以后，再滴加___________________________________________________________________(填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”)。③如果將②中順序顛倒一下，實驗結果是否可靠？________。原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。11．腺苷酸激酶(AK)是生物體內普遍存在的一種單體酶，廣泛存在于微生物、植物和動物體內，在維持細胞能量平衡中起重要作用。AK存在于線粒體內、外膜間隙，可耐100℃高溫而不失活，AK催化的反應為MgATP2－＋AMP2－eq\o(→,\s\up7(AK))MgADP－＋ADP3－。下列敘述錯誤的是()A．AK能專一性地將ATP分子末端的磷酸基團轉移至AMP上形成ADPB．AK經胰蛋白酶處理會失活，它能直接為ADP的合成提供能量C．AK的熱穩定性與其分子的特定空間結構有密不可分的關系D．AMP轉化為ADP沒有破壞ATP與ADP相互轉化的能量供應機制12．科學家發現某些蚜蟲能合成類胡蘿卜素，其體內的類胡蘿卜素不僅能吸收光能，傳遞給負責能量生產的組織細胞，而且還決定蚜蟲的體色。陽光下蚜蟲體內的ATP生成量將會增加，黑暗時蚜蟲體內的ATP含量會下降。下列有關敘述正確的是()A．蚜蟲合成ATP時所需能量僅僅來自細胞呼吸B．類胡蘿卜素的含量不僅會影響蚜蟲的體色，還會影響蚜蟲個體的生存機會C．蚜蟲做同一強度的運動時，陽光下和黑暗中的ATP消耗量不一樣D．蚜蟲體內ATP含量在陽光下比黑暗時多，說明其體內的ATP含量不穩定13．熒光素可在熒光素酶和ATP的參與下激活發出熒光，利用“熒光素—熒光素酶生物發光法”可以檢測熟制食品中細菌含量。下圖是研究人員應用該方法在不同處理條件下檢測食品中細菌含量時的實驗結果。下列相關敘述錯誤的是()A．在熒光素—熒光素酶生物發光反應中化學能轉換為光能B．利用上述方法檢測時，發光反應所需ATP來自細菌的細胞質基質C．常溫條件下，檢測時加入Mg2＋可節省熒光素酶的用量D．若提高Hg2＋的濃度，可使反應速度加快，發光強度增加14．“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天階夜色涼如水，臥看牽?？椗恰！弊屛覀冎販靥拼娙硕拍吝@情景交融的詩句。螢火蟲發光的相關化學變化如下圖所示，下列有關敘述不正確的是()A．催化熒光素氧化反應的酶與催化ATP水解的酶不是同一種酶B．螢火蟲腹部后端(發光器官)細胞內含有大量的ATP，以保證其正常發光C．螢火蟲發光的過程實現了ATP中的化學能向光能的轉化D．熒光素發熒光的化學反應是吸能反應，該過程伴隨著ATP的水解15．科學家用含不同濃度NaF的水溶液喂養小白鼠，一段時間后，培養并測量小白鼠紅細胞代謝產熱量及細胞內的ATP濃度，分別獲得產熱量曲線和細胞內的ATP濃度數據如下。下列分析錯誤的是()NaF濃度/(10－4g·mL－1)ATP濃度/(10－4mol·L－1)A組02.97B組502.