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3.1.2生命活动需要酶和能源物质
基础巩固
一、ATP 是驱动细胞生命活动的直接能源物质
1.ATP 的结构：ATP 的中文名称是______，其结构简式是______，其中 A 代表______，P 代表______，~ 代表______。ATP 分子中大量的能量就储存在______中。
2.ATP 与 ADP 的相互转化：在有关酶的催化作用下，ATP 分子中______的那个高能磷酸键很容易水解，远离 A 的那个 P 就脱离开来，形成游离的 Pi（磷酸），同时释放出大量的能量，ATP 就转化成______（二磷酸腺苷）；在有关酶的催化作用下，ADP 可以接受能量，同时与一个游离的 Pi 结合，重新形成______。
3.ATP 的功能：ATP 是细胞生命活动的______能源物质，在细胞中，能量通过 ATP 分子在______反应和______反应之间流通。吸能反应一般与 ATP 的______相联系，由 ATP 水解提供能量；放能反应一般与 ATP 的______相联系，释放的能量储存在 ATP 中。
强化提升
1.下列有关ATP的叙述，错误的是( )
A.ATP中的A代表腺苷 B.ATP与ADP可以互相转化
C.ATP中含有3个特殊化学键 D.ATP是细胞内的直接能源物质
2.下列关于ATP的叙述错误的是( )
A.ATP中的“A”组成元素是C、H、O
B.ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化而改变结构
C.细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性
D.ATP的合成过程往往与放能反应相关联
3.ATP的结构如下图所示，①②③表示组成ATP的物质或基团，④⑤表示化学键。下列叙述正确的是( )
A.ATP是生命活动的直接能源 B.⑤的断裂常伴随着其他放能反应
C.③为腺苷 D.④比⑤更不稳定
4.下图为ATP与ADP相互转化的关系图，下列叙述正确的是( )
A.ATP中的“A”表示腺嘌呤，含2个高能磷酸键
B.图中能量①可以是光能，能量②可以转化为化学能
C.人在剧烈运动时，图中反应①的速率比反应②的大
D.叶肉细胞中，反应①仅发生在叶绿体内
5.ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。下列叙述正确的是( )
A.细胞中的生命活动都需要ATP直接提供能量
B.细胞内ATP的合成与水解过程中能量来源相同
C.细胞内ATP的合成需要酶，酶的合成也需要ATP
D.海水鱼将体内的盐排到海水的过程中，ATP含量会显著减少
6.下列有关人体细胞中ATP的叙述，错误的是( )
A.ATP由1个腺苷、1个核糖和3个磷酸基团构成
B.有些酶的元素组成与ATP相同
C.ATP是细胞中放能反应与吸能反应的纽带
D.ATP的合成需要酶的催化，酶的合成也需要ATP供能
7.细胞的生命活动离不开能量的供应。糖类、脂肪和ATP等都是细胞内的能源物质。下列有关这几种能源物质的说法，正确的是( )
A.糖类是主要的能源物质，细胞中的糖类都可以被水解
B.糖类、脂肪和ATP都可以为生命活动直接提供能量
C.ADP能与磷酸基团结合，该过程常伴随着放能反应
D.剧烈运动时，骨骼肌中的ATP合成速率小于水解速率
8.“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。”我国唐大诗人杜牧用诗句描绘了一幅美丽的夜景图。诗中的萤火虫发光于能量的转化有关。下图为ATP和ADP之间相互转化的示意图。回答下列问题：
（1）图中被称为细胞能量“货币”的物质是______。
（2）ATP的结构可以简写成______（填“A-P~P”或“A-P~P~P”）。
（3）酶1和酶2______（填“是”或“不是”）同一种酶。酶1能催化ATP的水解，而不能催化ATP的合成，这体现了酶具有______（填“高效性”或“专一性”）。
（4）对于绿色植物来说，在ADP转化成ATP的过程中，所需的能量既可来自光能，也可以来自______所释放的能量。
拓展拔高
1.生命活动如果没有酶则没有活力，没有ATP则没有动力。下列关于酶和ATP的叙述，正确的是( )
A.产生ATP的过程一定需要酶，消耗能量的过程也一定需要酶
B.酶和ATP的结构和功能不同，所以它们的元素组成也不可能相同
C.人体中的酶和ATP均产生于细胞内，但产生的具体场所不同
D.无氧呼吸的每个阶段都需要酶，且都有ATP产生
2.腺苷三磷酸是一种高能磷酸化合物，下列有关该化合物的叙述，错误的是( )
A.一个ATP分子中含有两个特殊的化学键
B.ATP水解释放的磷酸基团可以与其他分子结合
C.细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D.ATP与ADP的转化时刻不停，并且处于动态平衡之中
3.ATP可为代谢提供能量，也参与RNA的合成，ATP结构如图所示，图中～表示高能磷酸键，下列叙述错误的是( )
A.ATP转化为ADP可为离子的主动运输提供能量
B.用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA
C.β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键不能在细胞核中断裂
D.光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键
4.如图为ATP结构简图，ATP中的1个高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54KJ/mol。有关ATP的叙述正确的是( )
A.ATP由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B.ATP水解所产生的磷酸可以再利用
C.ATP完全水解后释放的能量是61.08KJ/mol
D.断裂2个高能磷酸键后的物质是DNA的基本单位之一
5.下列关于细胞中ATP与ADP相互转化的叙述，错误的是( )
A.真核细胞和原核细胞均能合成ATP
B.人体细胞中，合成ATP的能量可来自于糖类和脂肪
C.蛋白质合成旺盛的细胞中，ATP的合成速率小于水解速率
D.ATP与ADP相互转化过程，能量的来源和去向不同，可同时发生在同一场所
6.ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。下列说法错误的是( )
A.1molATP储存的能量比1mol葡萄糖储存的能量少
B.细胞内的许多吸能反应与ATP的合成相联系
C.细胞内ATP的合成和水解都需要酶的催化
D.ATP与ADP的快速转化保证了细胞对能量的需求
7.ATP荧光检测仪是基于萤火虫发光原理（如图所示）设计的仪器，它可以通过快速检测ATP的含量以确定样品中微生物的数量，用于判断卫生状况。下列有关说法正确的是( )
A.该检测仪的使用原理体现了生物界的统一性
B.荧光素转变为荧光素酰腺苷酸是一个放能反应
C.检测结果中荧光的强度很高说明该微生物细胞中一直存在大量ATP
D.反应过程中形成的AMP是一种高能磷酸化合物
8.ATP是细胞内重要的化合物，对生命活动的正常进行具有非常重要的作用，其结构如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.图中①为腺苷
B.图中②是DNA的基本单位之一
C.萤火虫发光所需的能量来源于图中的“~”
D.图中③和④的相互转化保证了细胞内的能量供应
9.下图表示生物体内发生的两个化学反应，请判断下列相关说法中正确的是( )
A.ATP分子水解时，图中所示的化学键③④最易断裂
B.图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同
C.细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系
D.ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内
10.在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质，其分子结构简式如图1所示：
（1）从ATP的分子结构简式可知，去掉两个磷酸基团后的剩余部分是____________。
（2）人体骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动时三秒钟内的能量供给。在校运动会上，某同学参加100m短跑过程中，其肌细胞中ATP相对含量变化如图2所示，试回答由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明____________。
（3）某同学进行一项实验，目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象，说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。
①必须待离体肌肉自身的____________消耗之后，才能进行实验。
②在程序上，采取自身前后对照的方法，先滴加____________（选填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”），观察____________与否以后，再滴加____________选填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”）。
③如果将上述顺序颠倒一下，实验结果是否可靠？____________原因是____________。
答案以及解析
基础巩固
1.三磷酸腺苷；A - P~P~P；腺苷；磷酸基团；高能磷酸键；高能磷酸键
2.远离 A；ADP；ATP
3.直接；吸能；放能；水解；合成
强化提升
1.答案：C
解析：A、ATP中的A代表腺苷，A正确；
B、ATP在活细胞中的含量很少，ATP与ADP可迅速互相转化，因其中的特殊的化学键很容易水解和合成，水解时释放出大量能量，供生命活动利用，故ATP被喻为生物体的“能量货币”，B正确；
C、ATP的结构式是A-P~P~P，由此可知ATP中含有2个特殊化学键，C错误；
D、ATP是细胞内直接提供可利用能量的物质，D正确。
故选C。
2.答案：A
解析：A、ATP中的“A”组成元素是C、H、O、N，A错误；
B、主动运输过程中，ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的磷酸基团可与载体蛋白结合，使载体蛋白质磷酸化，从而改变结构，B正确；
C、细胞中绝大多数的需要能量的生命活动都由ATP直接供应，细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性，C正确；
D、ATP的合成过程往往与放能反应相关联，ATP水解与吸能反应相关联，D正确。
故选A。
3.答案：A
解析：A、ATP的水解过程就是释放能量的过程，ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，A正确；
B、ATP是高能磷酸化合物，ATP分子远离A的那个特殊化学键很容易水解，于是远离A的那个磷酸基团就脱离开来，形成游离的Pi，同时释放出大量的能量，因此⑤的断裂常伴随着其他吸能反应，B错误；
C、腺苷是由腺嘌呤和核糖组成的，③为腺嘌呤，C错误；
D、ATP分子中远离A的那个特殊化学键更不稳定，即比④更不稳定，D错误。
故选A。
4.答案：B
解析：A、ATP中的“A”表示腺苷，ATP含2个高能磷酸键，A错误；
B、图中能量①可以是光能，植物可以将光能转变为ATP的化学能，ATP水解释放的能量②可以转化为化学能，B正确；
C、机体进行剧烈运动时，反应②的速率不能显著大于反应①的速率，因为ATP与ADP在生物体内处于动态平衡，C错误；
D、叶肉细胞中，反应①ATP的合成可以发生在叶绿体内的类囊体膜进行的光反应中，也可以发生在细胞溶胶和线粒体进行的细胞呼吸中，D错误。
故选B。
5.答案：C
解析：A、细胞中需能的化学反应需要ATP直接或间接提供能量，A错误；
B、细胞内ATP的合成过程中能量的来源有：细胞呼吸和光合作用，而ATP水解过程中能量来源是ATP中特殊化学键水解释放出的能量，能量来源不同，B错误；
C、细胞内ATP的合成需要ATP合成酶，酶的合成过程也需要ATP提供能量，C正确；
D、生物体内ATP的含量处于动态平衡中，所以海水鱼将体内的盐排到海水的过程中，ATP含量不会显著减少，D错误。
故选C。
6.答案：A
解析：A、1分子ATP由三分子磷酸基团、1分子腺嘌呤和1分子核糖组成，A错误；
B、大多数酶是蛋白质，少部分是RNA，RNA的元素组成也是C、H、O、N、P与ATP相同，B正确；
C、ATP的水解总是和吸能反应相联系，ATP的合成总是和放能反应相联系，所以ATP是细胞中放能反应与吸能反应的纽带，C正确；
D、ATP的合成需要ATP合成酶的催化，酶的合成是吸能反应，需要ATP供能，D正确。
故选A。
7.答案：C
解析：A、细胞中的糖类有多糖、二糖、单糖，单糖不能被水解，A错误；
B、ATP可以为生命活动直接提供能量，糖类、脂肪等有机物中储存的是稳定的化学能，B错误；
C、ADP能与磷酸基团结合，合成ATP，需要能量，因此该过程常伴随着放能反应，C正确；
D、剧烈运动时机体仍保持稳态，所以ATP合成速率和ATP水解速率基本相等，D错误。
故选C。
8.答案：（1）ATP
（2）A－P~P~P
（3）不是；专一性
（4）细胞呼吸
解析：（1）ATP是绝大多数生命活动所需能量的直接来源，是能量流动的通货，图中被称为细胞能量“货币”的物质是ATP。
（2）ATP含有2个特殊化学键，3个磷酸基团，其结构简式是A－P~P~P。
（3）酶1催化ATP水解，酶2催化ATP的合成，酶具有专一性，二者不是同一种酶。酶1能催化ATP的水解，而不能催化ATP的合成，这体现了酶具有专一性。
（4）对于绿色植物来说，在ADP转化成ATP的过程中，所需的能量既可来自光能，也可以来自细胞呼吸释放的能量。
拓展拔高
1.答案：C
解析：产生 ATP的过程需要 ATP合成酶的催化，消耗能量的过程不一定需要酶的参与，例如在协同转运过程中，物质主动运输需要消耗得能量为另一物质浓度梯度产生的电化学势能提供，此过程不需要酶的参与，A错误；酶的化学本质是蛋白质或RNA，RNA的组成元素是C、H、O、N、P，ATP的组成元素也是C、H、O、N、P，B错误；人体中的酶化学本质为蛋白质或RNA，在核糖体或细胞核中合成，ATP产生场所为细胞质基质和线粒体，C正确；无氧呼吸的两个阶段都需要酶参与，但只在第一阶段产生少量ATP，第二阶段不产生ATP，D错误。
2.答案：C
解析：A、ATP的结构简式是A-P~P~P，一个ATP分子中含有两个特殊的化学键，A正确；
B、当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合，使其他分子磷酸化，从而使后者发生变化，B正确；
C、细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系，吸能反应与ATP的水解相联系，C错误；
D、对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的，细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，D正确。
故选C。
3.答案：C
解析：A、ATP为直接能源物质，γ位磷酸基团脱离ATP形成ADP的过程释放能量，可为离子主动运输提供能量，A正确；
B、ATP分子水解两个高能磷酸键后，得到RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，故用α位32P标记的ATP可以合成带有32P的RNA，B正确；
C、ATP可在细胞核中发挥作用，如为rRNA合成提供能量，故β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键能在细胞核中断裂，C错误；
D、光合作用光反应，可将光能转化活跃的化学能储存于ATP的高能磷酸键中，故光合作用可将光能转化为化学能储存于β和γ位磷酸基团之间的高能磷酸键，D正确。
故选C。
4.答案：B
解析：A、ATP由1个腺嘌呤、1个核糖和3个磷酸基团组成，A错误；
B、ATP与ADP相互转化时，ATP水解所产生的磷酸可以用于和ADP结合形成ATP,可以再利用，B正确；
C、1个ATP分子中含有两个高能磷酸键和一个普通化学键，2个高能磷酸键含有的能量是2×30.54kJ/mol=61.08kJ/mol,普通化学键中含有的能量少于30.54kJ/mol,所以1molATP中所有磷酸键储存的化学能大于61.08kJ/mol,ATP完全水解后释放的能量大于61.08KJ/mol,C错误；
D、断裂2个高能磷酸键后的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，D错误。故选B。
5.答案：C
解析：A、真核细胞和原核细胞均能合成ATP，A正确；
B、人体细胞中，合成ATP的能量可来自于糖类和脂肪，B正确；
C、蛋白质合成旺盛的细胞中，ATP的合成速率等于水解速率，C错误；
D、ATP与ADP相互转化过程，能量的来源和去向不同，可同时发生在同一场所，D正确。
故选C。
6.答案：B
解析：ATP的水解释放能量，许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，B错误。
7.答案：A
解析：A、该检测仪的使用原理中运用了ATP的合成水解过程，所有生物细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性，A正确；
B、荧光素转化为荧光素酰腺苷酸的过程需要消耗ATP,是一个吸能反应，B错误；
C、细胞内储存的ATP很少，C错误；
D、ATP是一种高能磷酸化合物，是脱掉两个磷酸基团后的产物AMP,AMP不含有高能磷酸键(特殊化学键),不是高能磷酸化合物，D错误。
8.答案：B
解析：由于含有核糖,故图中②是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本单位之一,B错误;
9.答案：B
解析：A、ATP分子水解时，图中所示的化学键④最易断裂，并释放出大量的能量，A错误；
B、图中酶1和酶2的化学本质相同，都是蛋白质，但是二者的种类不同，酶1是ATP水解酶，酶2是ATP合成酶，B正确；
C、细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系，吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，C错误；
D、ATP与ADP间相互转化的能量供应机制发生在一切细胞内，D错误。
故选B。
10.答案：（1）腺嘌呤核糖核苷酸
（2）ATP的生成和分解是同时进行的
（3）ATP；葡萄糖溶液；肌肉收缩；ATP溶液；结果不可靠如果外源ATP尚未耗尽，会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象，造成葡萄糖也被肌肉直接利用的假象。
解析：（1）ATP分子去掉两个磷酸基团后的剩余部分是一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基（腺嘌呤）组成的化合物，即腺嘌呤核糖核苷酸。（2）肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明ATP的生成和分解是同时进行的，ATP和ADP在体内迅速转化。（3）①必须待离体肌肉自身的ATP消耗之后，才能进行实验，排除原有ATP对实验结果的影响。②在程序上，采取自身前后对照的方法，先滴加葡萄糖溶液，观察肌肉收缩与否以后，再滴加ATP溶液，目的是验证ATP才是直接能源物质。③如果将上述顺序颠倒，实验结果不可靠，原因是如果外源ATP尚未耗尽，会出现滴加葡萄糖溶液肌肉也会收缩的现象，造成葡萄糖也被肌肉直接利用的假象。

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