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第8讲
细胞的能量“货币”ATP
一轮复习
一、ATP的结构和功能
A ______，由________和______构成
P __________
____ 特殊的化学键
－ ____________
②中文名称：_______________
①直接给细胞生命活动提供能量，即ATP是驱动细胞生命活动的_____________。
③分子结构简式 :A—P P P，其中：
腺苷
腺嘌呤
核糖
磷酸基团
～
普通磷酸键
直接能源物质
腺苷三磷酸
远离腺苷的特殊的化学键易水解，释放出能量，也可以接受能量而重新形成
④结构特点：
由结构式可看出，ATP的结构特点
可用“一、二、三”来总结：
腺嘌呤
核糖
一种特殊的化学键
腺苷(A)
磷酸基团
腺嘌呤核糖核苷酸
归纳概括ATP与核苷酸的关系
A–P～P～P
A
A
T
G
C
U
A
G
C
腺苷
腺嘌呤
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
例：P57写出下列图示中“A”代表的含义：
例：ATP是细胞的能量“货币”，细胞内还有与ATP结构类似的 GTP 、 CTP 和 UTP 等高能磷酸化合物。下列有关叙述错误的是 ( )
A.ATP分子能在细胞膜上某些蛋白质的催化下水解
B. CTP 中含有3个磷酸基团，含有 C 、H 、O 、N 、P五种元素
C. GTP 中特殊化学键（高能磷酸键）全部水解后的产物可作为合成DNA分子的原料
D. UTP 的合成常伴随放能反应，而吸能反应不一定伴随 UTP 的水解
例：P57实验室里有萤火虫尾部研磨粉、生理盐水、葡萄糖溶液、ATP溶液，请设计实验证明ATP是直接能源物质。写出实验步骤和实验结果。
实验步骤：_________________________________________________
___________________________________________________________
实验结果：_________________________________________________
将萤火虫尾部研磨粉用生理盐水配制成悬浊液；取两支试管编号为甲、乙，分别加入等量的已配制的悬浊液；向甲试管中加入两滴ATP溶液，向乙试管中加入两滴葡萄糖溶液，在黑暗环境中观察两试管。　观察到甲试管发出荧光，乙试管不发出荧光。
二、ATP与ADP相互转化
细胞质基质、
线粒体、叶绿体
光能
化学能
过程 ATP的水解 ATP的合成
反应式 ATP ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量 ATP
类型 水解反应 合成反应
场所 活细胞内需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体
能量转化 放能——与吸能反应相联系 储能——与放能反应相联系
能量来源 特殊的化学键断裂释放 化学能（呼吸作用）或光能（光合作用）
能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP中
水解酶
合成酶
综上所述：ATP与ADP的相互转化不是一个可逆反应。分析原因：从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量的来源等方面来看是不可逆的。
例：p58如图是ATP与ADP的循环图解，其中①②表示过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A．绿色植物在黑暗条件下，①过程也能发生
B．细胞中的吸能反应一般与②过程相联系
C．与平静状态时相比，剧烈运动时①过程减慢，②过程加快
D．在动物体内，①过程所需的能量均来自细胞进行呼吸作用释放的能量
例：P59研究人员将32P标记的磷酸注入活的离体肝细胞，1～2 min后迅速分离得到细胞内的ATP。结果发现ATP的末端磷酸基团被32P标记，并测得ATP与注入的32P标记磷酸的放射性强度几乎一致。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该实验表明，细胞内全部ADP都转化成ATP
B．32P标记的ATP水解产生的腺苷没有放射性
C．32P在ATP的3个磷酸基团中出现的概率相等
D．ATP与ADP相互转化速度快，且转化主要发生在细胞核内
例：下图表示ATP与ADP的相互转化过程，下列相关叙述错误的是( )
A.图中的M指的是腺嘌呤，N指的是核糖
B.食物为ATP充电指的是呼吸作用分解来自食物中的有机物产能
C.运动时肌肉细胞中ATP的充电速率远高于其放能速率
D.ATP的“充电”和“放能”所需要的酶不同
三、ATP的利用
1．ATP为细胞中绝大多数需能生命活动直接供能
萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶。荧光素接受ATP提供的能量后就被激活，在荧光素酶的催化作用下，荧光素与氧发生化学反应，形成氧化荧光素，并且发出荧光。
荧光素
激活的荧光素
氧化荧光素
荧光
能量
发出
荧光素酶
氧气
萤火虫发光的原理:
生物体内的能源物质
（1）能源物质——糖类、脂肪、ATP等
（2）主要能源物质——糖类
（3）主要储能物质——脂肪
（4）直接能源物质 ——ATP（不是唯一）
（5）植物细胞内的储能物质——淀粉、脂肪
（6）动物细胞内的储能物质——糖原、脂肪
（7）最终能量来源——太阳能
2．ATP供能的原理
(1)ATP为主动运输供能示意图
(2)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
酶活性
末端磷酸基团
能量的转移
空间结构
下列对 ADP+Pi+ 能量 ATP反应式中“能量”相关的叙述，正确的是( )
A.向右反应需要的能量可来自细胞内蛋白质的水解
B.向右反应需要的能量可来自葡萄糖等有机物的氧化分解
C.向左反应产生的能量可用于氧气的吸收
D.向左反应产生的能量可用于细胞对水的吸收
例：p58ATP作为细胞的能量“货币”，是由其分子结构决定的。ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的，这三个磷酸基团从与分子中腺苷基团连接处算起，依次分别称为α、β、γ磷酸基团。下列有关说法正确的是(　　)
A．γ磷酸基团具有较高的转移势能，因此ATP分子中只有磷酸基团能够水解
B．离子泵是一种具有ATP酶活性的载体蛋白，动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输的速率
C．人体在剧烈运动时ATP的合成速度大于分解速度
D．神经元兴奋时，Na＋内流和释放神经递质均需要ATP水解供能
ATP转化为ADP的过程可用下图表示，据图完成下列问题。
（1） 图中的 X 、Y分别是_______________。
H2O、 Pi
（2） 图中的酶是____________（填“ATP合成酶”或“ATP水解酶”）。
ATP水解酶
（3） 图中的能量可以用于下列哪些生命活动。______________
①细胞通过主动运输吸收 K+ ②肌肉收缩 ③蛋白质的分泌 ④萤火虫发光 ⑤大脑思考 ⑥叶肉细胞中蔗糖的合成 ⑦植物细胞的渗透吸水、失水过程 ⑧光合作用的光反应
①②③④⑤⑥
ATP的再生和利用图解
ATP与O2之间的关系模型分析

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