资源简介

第三章　　细胞的代谢
第一节　ATP是细胞内的“能量通货”
　解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
　1.通过对ATP的结构和功能分析,构建ATP的结构模型,形成生命的物质与能量观。
　2.认同ATP在吸能反应与放能反应转化时的纽带作用,能够对相关的生产实践内容做出科学的解释与判断,培养科学思维能力和社会责任意识。
一、ATP是细胞生命活动的直接能源
1.ATP的中文名称为腺苷三磷酸。
2.ATP中的能量形式为化学能。
3.ATP的结构
①表示磷酸基团;②表示高能磷酸键;③表示核糖;④表示腺嘌呤;③与④组成的结构为
腺苷。
ATP的结构简式:A—P～P～P。
4.ATP的特点:转化率非常高、储存量小;连接2个磷酸基团之间的磷酸键稳定性较差,
水解时可以释放出大量的能量。
(1)在野外可以看到萤火虫一闪一闪的亮光,这种光所用的能量直接来自ATP而非葡萄糖。(　√　)
(2)ATP的组成元素为C、H、O、N、P,其中“A”代表腺嘌呤,“P”代表磷酸基团。(　×　)
提示:ATP中的“A”代表腺苷,由腺嘌呤和核糖组成。
二、细胞内ATP与ADP保持动态平衡
1.ATP的分布及含量
ATP广泛分布在细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶等结构中,但含量很低。
2.ATP在细胞中易于水解
3.ATP在细胞中易于再生
4.ATPADP循环
(1)概念。
通过ATP的合成和水解,使放能反应所释放的能量用于吸能反应,此过程被称为
ATPADP循环。
(2)特点。
ATPADP循环速度很快,细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平。
(3)功能。
ATP是细胞中普遍使用的能量载体,在细胞内的能量转换和利用中起着关键作用,有细胞中的“能量通货”之称。
(1)ATP的水解和合成反应是可逆反应。(　×　)
提示:ATP的合成和ATP的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应场所方面都不尽相同,因此ATP和ADP的相互转化并不是可逆反应,但物质可重复利用。
(2)在安静状态下和运动状态下ATP的消耗量不同,说明在运动状态下ATP更容易水解。(　×　)
提示:在安静状态下和运动状态下ATP的消耗量不同,只能说明两种状态下ATP的再生速度不同,不能说明在运动状态下ATP更容易水解。
(3)ATP合成所需的能量一般来自吸能反应,ATP分解所释放的能量一般会用于放能反应。(　×　)
提示:ATP合成所需的能量一般来自放能反应,ATP分解所释放的能量一般会用于吸能
反应。
(4)ATP是生物体内唯一的直接能源物质。(　×　)
提示:在某些条件下还有UTP、GTP、CTP等。
(5)放能反应释放的能量都储存到ATP中。(　×　)
提示:部分能量以热能的形式散失。
一、ATP的结构与功能
[典例1-1](杭州北斗联盟高一期中)下图是ATP的结构示意图。下列有关叙述正确的是(　B　)
A.图中①在ATP中有4种类型
B.核糖核酸中也含有图中的②成分
C.ATP水解时④⑤基团随机断开
D.图示①②③是构成DNA的单体
解析:①为腺嘌呤,在ATP中只有一种,A错误;②为核糖,核糖核酸的基本单位是核糖核苷酸,是由核糖、磷酸和含氮碱基组成的,B正确;ATP水解时⑤基团最先断开,形成ADP,C错误;图示①②③为腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一,D错误。
[典例1-2](嘉兴八校联考高一期中改编)下图是腺苷三磷酸的结构示意图。下列有关叙述错误的是(　B　)
A.腺苷三磷酸的结构简式为A—P～P～P
B.腺苷三磷酸是细胞生命活动的主要承载者
C.腺苷三磷酸含有C、H、O、N、P五种元素
D.三个腺苷三磷酸中含有6个高能磷酸键
解析:蛋白质是细胞生命活动的主要承载者,ATP是细胞内的直接能源物质,B错误。
1.ATP的结构模型与解读
2.不同化合物中“A”的含义
二、ATPADP循环与细胞内的能量变化
[典例2-1]下图为人体细胞的ATPADP循环示意图。下列有关叙述与事实相符的是(　B　)
A.反应①需要水作为底物
B.在ATPADP循环中Pi可重复利用
C.人在饥饿状态下,ATP的含量显著下降
D.细胞通过反应①和反应②实现能量的循环利用
解析:反应①是ATP的合成过程,该过程不需要水作底物,A不符合题意;在ATPADP循环中Pi可重复利用,B符合题意;ATP在体内的含量很少,但由于ATP和ADP的转化在时刻不停地进行,故人在饥饿状态下,ATP的含量也不会显著下降,C不符合题意;通过反应①和反应②可实现ADP和ATP含量的动态平衡,但能量不能循环利用,D不符合题意。
[典例2-2]下列关于吸能反应与放能反应的叙述,正确的是(　A　)
A.肌肉收缩既是吸能反应,又是放能反应
B.人体剧烈活动加强,ATP的含量增加
C.吸能反应所需的能量只能来自放能反应
D.光合作用是绿色植物细胞中最重要的放能反应
解析:肌肉收缩过程中,ATP先使肌肉中的能量增加,改变形状,这是吸能反应,然后肌肉做功,失去能量,恢复原状,这是放能反应,A正确;人体剧烈活动加强,ATP的含量基本不变,B错误;光合作用过程吸收光能,属于吸能反应,该反应需要的能量不是来自放能反应,而是来自光能,C、D错误。
ATP在吸能反应与放能反应中起到纽带作用
1.1929年,费斯克(Cyrus Fiske)和洛曼(Karl Lohmann)分别在肌肉中发现了一种焦磷酸盐与腺苷酸联系的化合物。1935年,洛曼进一步确定了这种化合物为腺苷三磷酸。下图表示腺苷三磷酸(ATP)的分子结构。
(1)腺苷是由图中①②组成的(写出序号)。
(2)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸。
(3)若ATP完全水解,会得到腺嘌呤、核糖、磷酸(基团)。
2.蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关,分子开关的机理如下图所示。形成有活性的蛋白是一个磷酸化的过程。即“开”的过程,形成无活性的蛋白是一个去磷酸化的过程,即“关”的过程。
分子开关可能是通过改变蛋白质的空间结构来实现“开”和“关”的。蛋白质磷酸化是一个吸能反应的过程,与ATP的水解相联系;蛋白质去磷酸化是一个放能反应的过程。第三章　　细胞的代谢
第一节　ATP是细胞内的“能量通货”
　解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
　1.通过对ATP的结构和功能分析,构建ATP的结构模型,形成生命的物质与能量观。
　2.认同ATP在吸能反应与放能反应转化时的纽带作用,能够对相关的生产实践内容做出科学的解释与判断,培养科学思维能力和社会责任意识。
一、ATP是细胞生命活动的直接能源
1.ATP的中文名称为 。
2.ATP中的能量形式为 。
3.ATP的结构
①表示 ;②表示 ;③表示 ;④表示 ;③与④组成的结构为
。
ATP的结构简式:A—P～P～P。
4.ATP的特点:转化率 、储存量小;连接2个磷酸基团之间的磷酸键 ,
。
(1)在野外可以看到萤火虫一闪一闪的亮光,这种光所用的能量直接来自ATP而非葡萄糖。(　√　)
(2)ATP的组成元素为C、H、O、N、P,其中“A”代表腺嘌呤,“P”代表磷酸基团。(　×　)
二、细胞内ATP与ADP保持动态平衡
1.ATP的分布及含量
ATP广泛分布在 等结构中,但含量很低。
2.ATP在细胞中易于水解
3.ATP在细胞中易于再生
4.ATPADP循环
(1)概念。
通过ATP的合成和水解,使放能反应所释放的能量用于吸能反应,此过程被称为
。
(2)特点。
ATPADP循环速度 ,细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平。
(3)功能。
ATP是细胞中普遍使用的 载体,在细胞内的能量转换和利用中起着关键作用,有细胞中的“能量通货”之称。
(1)ATP的水解和合成反应是可逆反应。(　×　)
(2)在安静状态下和运动状态下ATP的消耗量不同,说明在运动状态下ATP更容易水解。(　×　)
(3)ATP合成所需的能量一般来自吸能反应,ATP分解所释放的能量一般会用于放能反应。(　×　)
反应。
(4)ATP是生物体内唯一的直接能源物质。(　×　)
(5)放能反应释放的能量都储存到ATP中。(　×　)
一、ATP的结构与功能
[典例1-1](杭州北斗联盟高一期中)下图是ATP的结构示意图。下列有关叙述正确的是(　B　)
A.图中①在ATP中有4种类型
B.核糖核酸中也含有图中的②成分
C.ATP水解时④⑤基团随机断开
D.图示①②③是构成DNA的单体
[典例1-2](嘉兴八校联考高一期中改编)下图是腺苷三磷酸的结构示意图。下列有关叙述错误的是(　B　)
A.腺苷三磷酸的结构简式为A—P～P～P
B.腺苷三磷酸是细胞生命活动的主要承载者
C.腺苷三磷酸含有C、H、O、N、P五种元素
D.三个腺苷三磷酸中含有6个高能磷酸键
1.ATP的结构模型与解读
2.不同化合物中“A”的含义
二、ATPADP循环与细胞内的能量变化
[典例2-1]下图为人体细胞的ATPADP循环示意图。下列有关叙述与事实相符的是(　B　)
A.反应①需要水作为底物
B.在ATPADP循环中Pi可重复利用
C.人在饥饿状态下,ATP的含量显著下降
D.细胞通过反应①和反应②实现能量的循环利用
[典例2-2]下列关于吸能反应与放能反应的叙述,正确的是(　A　)
A.肌肉收缩既是吸能反应,又是放能反应
B.人体剧烈活动加强,ATP的含量增加
C.吸能反应所需的能量只能来自放能反应
D.光合作用是绿色植物细胞中最重要的放能反应
ATP在吸能反应与放能反应中起到纽带作用
1.1929年,费斯克(Cyrus Fiske)和洛曼(Karl Lohmann)分别在肌肉中发现了一种焦磷酸盐与腺苷酸联系的化合物。1935年,洛曼进一步确定了这种化合物为腺苷三磷酸。下图表示腺苷三磷酸(ATP)的分子结构。
(1)腺苷是由图中 组成的(写出序号)。
(2)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是 。
(3)若ATP完全水解,会得到 、 、 。
2.蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关,分子开关的机理如下图所示。形成有活性的蛋白是一个磷酸化的过程。即“开”的过程,形成无活性的蛋白是一个去磷酸化的过程,即“关”的过程。
分子开关可能是通过改变蛋白质的 来实现“开”和“关”的。蛋白质磷酸化是一个 的过程,与ATP的水解相联系;蛋白质去磷酸化是一个 的过程。第一节　ATP是细胞内的“能量通货”
素养测练
对点达标练
知识点1　ATP是细胞生命活动的直接能源
1.(台州八校联盟高一期中)海萤是生活在海湾里的一种浮游生物,为荧光动物。海萤的身体内有一种叫发光腺的构造,受海浪拍打等刺激时,该构造内的荧光素在荧光素酶的作用下,会产生浅蓝色的光,该过程需要消耗ATP。海萤发光过程中的直接能源物质是( )
A.葡萄糖 B.油脂
C.ATP D.荧光素酶
2.下图为ATP的结构示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.一分子该物质中含有三个磷酸基团和两个高能磷酸键
B.①和②组成腺苷
C.该物质中④最容易断裂
D.ATP水解掉两个磷酸基团后的产物是DNA的基本组成单位之一
3.(金华高一期末)下图①②③为三种物质的结构示意图。下列叙述错误的是( )
①
②
③
A.三者都含有C、H、O
B.三者都含有五碳糖
C.三者都含有磷酸基团
D.三者都能在线粒体中找到
4.(台州山海协作体高一期中)鸟嘌呤(G)和腺嘌呤( )一样可以形成三磷酸化核苷,简称为GTP。GTP和ATP都属于细胞内的高能磷酸化合物,两者的结构和功能也类似。在GTP酶的催化作用下,GTP会转化为GDP,并释放能量。下列推测正确的是( )
A.每个GTP由1个脱氧核糖、1个鸟嘌呤和3个磷酸基团组成
B.GTP所有的磷酸基团脱落后是RNA的基本单位之一
C.GTP在细胞内的含量很多,且易于合成和水解
D.ATP和GTP可能分工不同,用于不同的吸能反应
知识点2　细胞内ATP与ADP保持动态平衡
5.(“七彩阳光”联盟高一期中)ATP是细胞内的“能量通货”。下列关于人体细胞中ATP的说法,正确的是( )
A.剧烈运动时,人体含有大量ATP
B.ATP中含有三个磷酸基团和三个高能磷酸键
C.组成ATP的腺苷由腺嘌呤和脱氧核糖组成
D.ATP的合成速率基本等于其分解速率
6.下图是酵母菌细胞中ATPADP循环图。下列叙述正确的是( )
A.②过程中有两个高能磷酸键断裂
B.①过程可以发生在线粒体中
C.②过程提供的能量可转化为光能和机械能
D.ATPADP循环使细胞储存了大量的ATP
阅读下列材料,回答下面7～8小题。
　　某同学进行一项实验:对刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌,先滴加葡萄糖溶液,观察现象;再滴加ATP,观察现象。ATP分子的结构式如图1,图2为ATP转化为ADP的示意图。
图1
图2
7.根据图示分析,下列说法错误的是( )
A.ATP与ADP的相互转化是可逆的
B.图2中的X是Pi(磷酸)
C.图2中的能量可用于萤火虫的发光
D.图1水解掉两个高能磷酸键剩下的部分是组成RNA的基本单位之一
C正确;若ATP的两个高能磷酸键都发生断裂,则形成AMP,即腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,D正确。
8.根据上述实验分析,下列叙述错误的是( )
A.必须待离体肌肉自身的ATP消耗之后,才能进行实验
B.本实验中采用的是自身对照
C.如果将滴加溶液的顺序颠倒一下,实验结果依然可靠
D.本实验的结论是ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源
9.下图表示ATP的结构及合成与水解反应。下列相关叙述正确的是( )
图1
图2
A.图2反应向右进行时,图1中b、c化学键连续断裂释放出能量和磷酸基团
B.ATP与ADP的相互转化迅速,细胞中储存大量ATP以满足对能量的需求
C.叶肉细胞中图2反应向左进行时,所需的能量可以是化学能,也可以是光能
D.ATP脱去一个磷酸基团后形成的腺嘌呤脱氧核苷酸可参与RNA的合成
C正确;ATP脱去两个磷酸基团后形成的腺嘌呤核糖核苷酸可参与RNA的合成,D错误。
10.(台州八校高一期中)在生物体内能量的转换和传递中,ATP是一种关键的物质,其分子结构式如图1所示,其中数字①～⑤表示组成ATP的相关化学基团。图2为ATP与ADP的相互转化图解。请据图回答下列问题:
图1
图2
(1)ATP的中文名称为　　　　　　,一个ATP分子含有　　　　个高能磷酸键。
(2)图1中,若将标记的32P注入活细胞内,随后迅速分离细胞内的ATP,测定其放射性,会发现ATP中磷酸基团　　 　(填“③”“④”或“⑤”)很快就会被32P标记,但是ATP的含量基本不变,该过程利用了　　　　 　　的研究方法。
(3)图2中,过程②往往与　　　 　反应相关联。在绿色植物细胞中,能量Q1的来源有　　　　　　　　　　　(填生理作用)。
综合提升练
(杭州联考高一期中)根据材料,完成11～12小题。
资料1:萤火虫发光的原理是活化的荧光素分子接受ATP水解为AMP和PPi(焦磷酸,由两分子磷酸构成)释放的能量后,再经过一系列的酶促反应发出荧光。
资料2:氨基酸在合成蛋白质前需要活化,即氨基酸与ATP水解产生的AMP结合,形成氨酰AMP。活化的具体过程如图所示。
11.下列有关AMP的叙述,错误的是( )
A.AMP是DNA的基本单位之一
B.AMP不含高能磷酸键
C.AMP比ADP少一个磷酸基团
D.AMP水解可产生一分子腺苷和一分子磷酸
A错误,D正确;ADP是ATP丢失一个磷酸基团形成的,AMP是ATP断裂两个高能磷酸键形成的,AMP比ADP少一个磷酸基团,因此不含高能磷酸键,B、C正确。
12.依据上述材料,下列叙述正确的是( )
A.图示的反应为可逆反应
B.氨基酸活化过程中有肽键的形成
C.增加AMP的含量,萤火虫的发光强度会变强
D.形成一分子二肽至少要消耗两分子ATP
AMP不供能,C错误;形成一分子二肽需要两个氨基酸脱水缩合,根据反应式至少要消耗两分子ATP,D正确。
13.对于精子鞭毛运动机制的最好解释是“滑动微管模型”。这一学说的主要内容:鞭毛的动力蛋白的头部与相邻二联管的B管接触,促进动力蛋白结合的ATP水解,并释放ADP和Pi;随着动力蛋白的头部构象改变,使头部及相邻二联管向正极滑动,在相邻二联管间产生弯曲力;头部结合新的ATP,使其离开相邻B管;ATP水解,动力蛋白头部的角度复原;带有ADP和Pi的动力蛋白的头部与相邻二联管B管上的另一位点结合,开始下一个循环。下列叙述正确的是( )
A.动力蛋白的头部构象改变不会引起其功能的变化
B.该循环速度越快,ATP的消耗越多,ATP的水解速度大于合成速度
C.动力蛋白头部角度的复原与ATP水解释放的磷酸基团使其分子磷酸化有关
D.精子形成过程中需要进行变形阶段丢失一些细胞器,所以其ATP的形成与线粒体无关
14.ATP可将蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,从而推动细胞内系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法不正确的是( )
A.ATP推动细胞做功,存在吸能反应与放能反应的过程
B.磷酸化的蛋白质做功,失去的能量主要用于再生ATP
C.ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应
D.肌肉在收缩过程中,肌肉中的能量先增加后减少
15.科研人员为验证“蛙的腓肠肌收缩所需的直接能源物质是ATP,而不是葡萄糖”,设计了如图实验装置。
(1)实验步骤:
①剥取蛙的腓肠肌,制备如图所示的两套实验装置,编号为甲、乙。
②连续刺激腓肠肌,　　　　　　　　　　　　。
③向装置甲的腓肠肌上滴加适量的适宜浓度的葡萄糖溶液,　　　　　　　　　　　　,立即对坐骨神经施加适宜强度的电刺激。
(2)实验结果:
　。
(3)实验结论:蛙的腓肠肌收缩所需的直接能源物质是ATP,而不是葡萄糖。
(4)问题分析:若甲、乙两组的实验结果相同,可能的原因是


　。 第一节　ATP是细胞内的“能量通货”
素养测练
对点达标练
知识点1　ATP是细胞生命活动的直接能源
1.(台州八校联盟高一期中)海萤是生活在海湾里的一种浮游生物,为荧光动物。海萤的身体内有一种叫发光腺的构造,受海浪拍打等刺激时,该构造内的荧光素在荧光素酶的作用下,会产生浅蓝色的光,该过程需要消耗ATP。海萤发光过程中的直接能源物质是(　C　)
A.葡萄糖 B.油脂
C.ATP D.荧光素酶
2.下图为ATP的结构示意图。下列有关叙述错误的是(　D　)
A.一分子该物质中含有三个磷酸基团和两个高能磷酸键
B.①和②组成腺苷
C.该物质中④最容易断裂
D.ATP水解掉两个磷酸基团后的产物是DNA的基本组成单位之一
解析:由图可知,一分子该物质(ATP)中含有三个磷酸基团和两个高能磷酸键,A正确;腺苷由1分子①(腺嘌呤)和1分子②(核糖)组成,B正确;④为远离腺苷的高能磷酸键,该键最容易断裂,C正确;ATP水解掉两个磷酸基团后的产物是RNA的基本组成单位之一,D错误。
3.(金华高一期末)下图①②③为三种物质的结构示意图。下列叙述错误的是(　B　)
①
②
③
A.三者都含有C、H、O
B.三者都含有五碳糖
C.三者都含有磷酸基团
D.三者都能在线粒体中找到
解析:由图可知,①表示磷脂分子,②表示腺苷三磷酸,③是核糖核苷酸,三者都包含了C、H、O,且都存在磷酸基团,磷脂是构成膜的组成成分,能在线粒体中找到,在线粒体中能够生成ATP且含有RNA,因此三者都能在线粒体中找到,但是磷脂没有五碳糖,B错误。
4.(台州山海协作体高一期中)鸟嘌呤(G)和腺嘌呤(A)一样可以形成三磷酸化核苷,简称为GTP。GTP和ATP都属于细胞内的高能磷酸化合物,两者的结构和功能也类似。在GTP酶的催化作用下,GTP会转化为GDP,并释放能量。下列推测正确的是(　D　)
A.每个GTP由1个脱氧核糖、1个鸟嘌呤和3个磷酸基团组成
B.GTP所有的磷酸基团脱落后是RNA的基本单位之一
C.GTP在细胞内的含量很多,且易于合成和水解
D.ATP和GTP可能分工不同,用于不同的吸能反应
解析:根据题意可知,GTP的结构与ATP类似,故每个GTP由1个核糖、1个鸟嘌呤和3个磷酸基团组成,A错误;GTP的磷酸基团脱落两个后是鸟嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本单位之一,B错误;GTP与ATP的功能也类似,故在细胞内的含量很少,但GTP与GDP的转化迅速,能够满足生命活动所需的能量,与ATP可能分工不同,C错误、D正确。
知识点2　细胞内ATP与ADP保持动态平衡
5.(“七彩阳光”联盟高一期中)ATP是细胞内的“能量通货”。下列关于人体细胞中ATP的说法,正确的是(　D　)
A.剧烈运动时,人体含有大量ATP
B.ATP中含有三个磷酸基团和三个高能磷酸键
C.组成ATP的腺苷由腺嘌呤和脱氧核糖组成
D.ATP的合成速率基本等于其分解速率
解析:ATP在细胞内的含量很少且保持基本平衡,但利用非常多,主要通过ATP和ADP的快速相互转化实现,A错误;ATP中含有三个磷酸基团和两个高能磷酸键,B错误;组成ATP的腺苷由腺嘌呤和核糖组成,C错误。
6.下图是酵母菌细胞中ATPADP循环图。下列叙述正确的是(　B　)
A.②过程中有两个高能磷酸键断裂
B.①过程可以发生在线粒体中
C.②过程提供的能量可转化为光能和机械能
D.ATPADP循环使细胞储存了大量的ATP
解析:由图可知,②过程是ATP的水解,只有距离腺苷最远端的一个高能磷酸键断裂,A错误;①过程是ATP的合成,酵母菌细胞中有线粒体可进行需氧呼吸,ATP的合成可以发生在线粒体中,B正确;ATP在酵母菌细胞中不会转化为光能,C错误;细胞中的ATP含量很少,ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡中,D错误。
阅读下列材料,回答下面7～8小题。
　　某同学进行一项实验:对刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌,先滴加葡萄糖溶液,观察现象;再滴加ATP,观察现象。ATP分子的结构式如图1,图2为ATP转化为ADP的示意图。
图1
图2
7.根据图示分析,下列说法错误的是(　A　)
A.ATP与ADP的相互转化是可逆的
B.图2中的X是Pi(磷酸)
C.图2中的能量可用于萤火虫的发光
D.图1水解掉两个高能磷酸键剩下的部分是组成RNA的基本单位之一
解析:由于能量来源和所需的酶不同,细胞内的ATP与ADP的相互转化是不可逆的,A错误;ATP的结构简式为A—P～P～P,其中“—”为普通磷酸键,“～”为高能磷酸键,“A”为腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,离腺苷较远的高能磷酸键易发生断裂,从而形成ADP,故图2中的X是Pi,B正确;ATP为细胞生命活动的直接能源物质,故图2中的能量可用于萤火虫的发光,
C正确;若ATP的两个高能磷酸键都发生断裂,则形成AMP,即腺嘌呤核糖核苷酸,是组成RNA的基本单位之一,D正确。
8.根据上述实验分析,下列叙述错误的是(　C　)
A.必须待离体肌肉自身的ATP消耗之后,才能进行实验
B.本实验中采用的是自身对照
C.如果将滴加溶液的顺序颠倒一下,实验结果依然可靠
D.本实验的结论是ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源
解析:必须待离体肌肉自身的ATP消耗之后,才能进行实验,以排除原有ATP对实验结果的影响,A正确;在程序上,先滴加葡萄糖溶液,观察肌肉是否收缩以后,再滴加ATP溶液,这是采取自身前后对照的方法,B正确;如果将滴加溶液的顺序颠倒,实验结果不可靠,原因是外源ATP尚未耗尽时,会出现滴加葡萄糖溶液后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,C错误;先滴加葡萄糖溶液,肌肉不收缩,再滴加ATP溶液,肌肉收缩,说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源,D正确。
9.下图表示ATP的结构及合成与水解反应。下列相关叙述正确的是(　C　)
图1
图2
A.图2反应向右进行时,图1中b、c化学键连续断裂释放出能量和磷酸基团
B.ATP与ADP的相互转化迅速,细胞中储存大量ATP以满足对能量的需求
C.叶肉细胞中图2反应向左进行时,所需的能量可以是化学能,也可以是光能
D.ATP脱去一个磷酸基团后形成的腺嘌呤脱氧核苷酸可参与RNA的合成
解析:图2反应向右进行时,图1中c化学键断裂释放出能量和磷酸基团,A错误;ATP与ADP的相互转化迅速,细胞中ATP含量很少,不能大量储存,B错误;叶肉细胞中图2反应向左进行时,所需的能量可以是细胞呼吸释放的化学能,也可以是光合作用吸收的光能,
C正确;ATP脱去两个磷酸基团后形成的腺嘌呤核糖核苷酸可参与RNA的合成,D错误。
10.(台州八校高一期中)在生物体内能量的转换和传递中,ATP是一种关键的物质,其分子结构式如图1所示,其中数字①～⑤表示组成ATP的相关化学基团。图2为ATP与ADP的相互转化图解。请据图回答下列问题:
图1
图2
(1)ATP的中文名称为　　　　　　,一个ATP分子含有　　　　个高能磷酸键。
(2)图1中,若将标记的32P注入活细胞内,随后迅速分离细胞内的ATP,测定其放射性,会发现ATP中磷酸基团　　 　(填“③”“④”或“⑤”)很快就会被32P标记,但是ATP的含量基本不变,该过程利用了　　　　 　　的研究方法。
(3)图2中,过程②往往与　　　 　反应相关联。在绿色植物细胞中,能量Q1的来源有　　　　　　　　　　　(填生理作用)。
答案:(1)腺苷三磷酸　两　(2)⑤　同位素示踪(或同位素标记)
(3)吸能　光合作用和呼吸作用
综合提升练
(杭州联考高一期中)根据材料,完成11～12小题。
资料1:萤火虫发光的原理是活化的荧光素分子接受ATP水解为AMP和PPi(焦磷酸,由两分子磷酸构成)释放的能量后,再经过一系列的酶促反应发出荧光。
资料2:氨基酸在合成蛋白质前需要活化,即氨基酸与ATP水解产生的AMP结合,形成氨酰AMP。活化的具体过程如图所示。
11.下列有关AMP的叙述,错误的是(　A　)
A.AMP是DNA的基本单位之一
B.AMP不含高能磷酸键
C.AMP比ADP少一个磷酸基团
D.AMP水解可产生一分子腺苷和一分子磷酸
解析:AMP含有一分子腺嘌呤、一分子核糖、一分子磷酸,它是RNA的基本单位之一,
A错误,D正确;ADP是ATP丢失一个磷酸基团形成的,AMP是ATP断裂两个高能磷酸键形成的,AMP比ADP少一个磷酸基团,因此不含高能磷酸键,B、C正确。
12.依据上述材料,下列叙述正确的是(　D　)
A.图示的反应为可逆反应
B.氨基酸活化过程中有肽键的形成
C.增加AMP的含量,萤火虫的发光强度会变强
D.形成一分子二肽至少要消耗两分子ATP
解析:图示过程的两个反应所需的酶不相同,不是可逆反应,A错误;肽键是氨基酸之间脱水缩合形成的,B错误;萤火虫发光是由ATP水解放能,再经过一系列的酶促反应发出荧光的,
AMP不供能,C错误;形成一分子二肽需要两个氨基酸脱水缩合,根据反应式至少要消耗两分子ATP,D正确。
13.对于精子鞭毛运动机制的最好解释是“滑动微管模型”。这一学说的主要内容:鞭毛的动力蛋白的头部与相邻二联管的B管接触,促进动力蛋白结合的ATP水解,并释放ADP和Pi;随着动力蛋白的头部构象改变,使头部及相邻二联管向正极滑动,在相邻二联管间产生弯曲力;头部结合新的ATP,使其离开相邻B管;ATP水解,动力蛋白头部的角度复原;带有ADP和Pi的动力蛋白的头部与相邻二联管B管上的另一位点结合,开始下一个循环。下列叙述正确的是(　C　)
A.动力蛋白的头部构象改变不会引起其功能的变化
B.该循环速度越快,ATP的消耗越多,ATP的水解速度大于合成速度
C.动力蛋白头部角度的复原与ATP水解释放的磷酸基团使其分子磷酸化有关
D.精子形成过程中需要进行变形阶段丢失一些细胞器,所以其ATP的形成与线粒体无关
解析:根据结构功能观,动力蛋白的头部构象改变会引起其功能发生变化,A错误;ATP在细胞内的含量很少,ATP与ADP在细胞中能快速转化,活细胞中ATP末端磷酸基团的周转是极其迅速的,其水解速度与合成速度相对平衡,B错误;根据“动力蛋白的头部的角度复原;带有ADP和Pi的动力蛋白的头部与相邻二联管B管上的另一位点结合,开始下一个循环”可知,动力蛋白头部角度的复原与ATP水解释放的磷酸基团使其分子磷酸化有关,C正确;精子形成过程中需要进行变形阶段丢失一些细胞器的过程与细胞膜的变化有关,该过程需要消耗能量,主要由线粒体合成ATP,所以其ATP的形成与线粒体有关,D错误。
14.ATP可将蛋白质磷酸化,磷酸化的蛋白质会改变形状做功,从而推动细胞内系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法不正确的是(　B　)
A.ATP推动细胞做功,存在吸能反应与放能反应的过程
B.磷酸化的蛋白质做功,失去的能量主要用于再生ATP
C.ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应
D.肌肉在收缩过程中,肌肉中的能量先增加后减少
解析:分析图示可知,ATP推动细胞做功,首先需要ATP水解释放能量,这是一种放能反应,能量用于蛋白质的磷酸化(吸能反应),磷酸化的蛋白质通过做功释放能量,这是一种放能反应,通过两者的结合推动细胞做功,A、C正确;磷酸化的蛋白质做功是一种放能反应,所释放的能量基本上以热能的形式散失,合成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸和光合作用,B错误;通过上述作用机理可推知,肌肉收缩过程中,ATP先使肌肉中的能量增加,改变形状,这是吸能反应,然后肌肉做功,失去能量,恢复原状,这是放能反应,D正确。
15.科研人员为验证“蛙的腓肠肌收缩所需的直接能源物质是ATP,而不是葡萄糖”,设计了如图实验装置。
(1)实验步骤:
①剥取蛙的腓肠肌,制备如图所示的两套实验装置,编号为甲、乙。
②连续刺激腓肠肌,　　　　　　　　　　　　。
③向装置甲的腓肠肌上滴加适量的适宜浓度的葡萄糖溶液,　　　　　　　　　　　　,立即对坐骨神经施加适宜强度的电刺激。
(2)实验结果:
　。
(3)实验结论:蛙的腓肠肌收缩所需的直接能源物质是ATP,而不是葡萄糖。
(4)问题分析:若甲、乙两组的实验结果相同,可能的原因是


　。
解析:(1)实验步骤:②需要连续刺激腓肠肌,直至不再发生反应,从而消耗掉其中原有的能源物质。③本实验的自变量是能源的种类,即葡萄糖和ATP,并且无关变量需要保持相同且适宜,因此需要向装置乙的腓肠肌上滴加等量的适宜浓度的ATP溶液。(2)实验结果:由于直接能源物质是ATP,而不是葡萄糖,因此甲组腓肠肌不收缩,指针不偏转;乙组腓肠肌收缩,指针偏转。(3)实验结论:蛙的腓肠肌收缩所需的直接能源物质是ATP,而不是葡萄糖。(4)问题分析:若甲、乙两组的实验结果相同,可能是由于滴加溶液前腓肠肌细胞内存有一定量的ATP或滴加溶液较长时间后才对坐骨神经施加电刺激。
答案:(1)②直至不再发生反应　③向装置乙的腓肠肌上滴加等量的适宜浓度的ATP溶液　(2)甲组腓肠肌不收缩,指针不偏转;乙组腓肠肌收缩,指针偏转
(4)滴加溶液前腓肠肌细胞内存有一定量的ATP或滴加溶液较长时间后才对坐骨神经施加电刺激(共24张PPT)
第三章 细胞的代谢
第一节
是细胞内的“能量通货”
课程标准
解释 是驱动细胞生命活动的直接能源物质。
素养定位
1.通过对的结构和功能分析，构建 的结构模型，形成生命的物质
与能量观。
2.认同 在吸能反应与放能反应转化时的纽带作用，能够对相关的生产
实践内容做出科学的解释与判断，培养科学思维能力和社会责任意识。
读教材·相信我能行
一、 是细胞生命活动的直接能源
1. 的中文名称为____________。
2. 中的能量形式为________。
腺苷三磷酸
化学能
3. 的结构
①表示__________；②表示________
_____；③表示______；④表示
__________；③与④组成的结构为______。
4. 的特点：转化率________、储存量小；连接2个磷酸基团之间的磷
磷酸基团
高能磷
酸键
核糖
腺嘌呤
腺苷
非常高
酸键____________，_____________________________。
的结构简式： 。
稳定性较差
水解时可以释放出大量的能量
思维点拨
（1）在野外可以看到萤火虫一闪一闪的亮光，这种光所用的能量直接来
自 而非葡萄糖。( )
√
（2）的组成元素为C、、、、，其中“A”代表腺嘌呤，“ ”代
表磷酸基团。( )
×
提示： 中的“A”代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
二、细胞内与 保持动态平衡
1. 的分布及含量
广泛分布在__________________________________等结构中，但含量很低。
2. 在细胞中易于水解
细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶
3.在细胞中易于再生
4. 循环
（1）概念。
通过 的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程
被称为________________。
（2）特点。
循环速度______，细胞内 的含量能够维持在相对稳定的水平。
（3）功能。
是细胞中普遍使用的______载体，在细胞内的能量转换和利用中起着
关键作用，有细胞中的“能量通货”之称。
循环
很快
能量
思维点拨
（1） 的水解和合成反应是可逆反应。( )
×
提示：的合成和 的水解在所需的酶、能量来源、能量去路和反应
场所方面都不尽相同，因此和 的相互转化并不是可逆反应，但物
质可重复利用。
（2）在安静状态下和运动状态下 的消耗量不同，说明在运动状态下
更容易水解。( )
×
提示：在安静状态下和运动状态下 的消耗量不同，只能说明两种状态
下的再生速度不同，不能说明在运动状态下 更容易水解。
（3）合成所需的能量一般来自吸能反应， 分解所释放的能量一
般会用于放能反应。( )
×
提示：合成所需的能量一般来自放能反应， 分解所释放的能量一
般会用于吸能反应。
（4） 是生物体内唯一的直接能源物质。( )
×
提示：在某些条件下还有、、 等。
（5）放能反应释放的能量都储存到 中。( )
×
提示：部分能量以热能的形式散失。
攻难点·让我更出色
一、 的结构与功能
［典例1-1］ （杭州北斗联盟高一期
中）下图是 的结构示意图。下列
有关叙述正确的是( )
B
A.图中①在 中有4种类型 B.核糖核酸中也含有图中的②成分
C.水解时④⑤基团随机断开 D.图示①②③是构成 的单体
解析：①为腺嘌呤，在 中只有一种，A错误；②为核糖，核糖核酸的
基本单位是核糖核苷酸，是由核糖、磷酸和含氮碱基组成的，B正确；
水解时⑤基团最先断开，形成 ，C错误；图示①②③为腺嘌呤核
糖核苷酸，是构成 的基本单位之一，D错误。
［典例1-2］ （嘉兴八校联考高一期中改编）下图是腺苷三磷酸的结构示
意图。下列有关叙述错误的是( )
B
A.腺苷三磷酸的结构简式为
B.腺苷三磷酸是细胞生命活动的主要承载者
C.腺苷三磷酸含有C、、、、 五种元素
D.三个腺苷三磷酸中含有6个高能磷酸键
解析：蛋白质是细胞生命活动的主要承载者， 是细胞内的直接能源物
质，B错误。
拓展提升
1.的结构模型与解读
2.不同化合物中“A”的含义
二、 循环与细胞内的能量变化
［典例2-1］ 下图为人体细胞的
循环示意图。下列有关叙述与事实相符的是
( )
B
A.反应①需要水作为底物
B.在循环中 可重复利用
C.人在饥饿状态下， 的含量显著下降
D.细胞通过反应①和反应②实现能量的循环利用
解析：反应①是 的合成过程，该过程不需要水作底物，A不符合题意；
在循环中可重复利用，B符合题意； 在体内的含量很少，
但由于和的转化在时刻不停地进行，故人在饥饿状态下， 的
含量也不会显著下降，C不符合题意；通过反应①和反应②可实现 和
含量的动态平衡，但能量不能循环利用，D不符合题意。
［典例2-2］ 下列关于吸能反应与放能反应的叙述，正确的是( )
A
A.肌肉收缩既是吸能反应，又是放能反应
B.人体剧烈活动加强， 的含量增加
C.吸能反应所需的能量只能来自放能反应
D.光合作用是绿色植物细胞中最重要的放能反应
解析：肌肉收缩过程中， 先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸
能反应，然后肌肉做功，失去能量，恢复原状，这是放能反应，A正确；
人体剧烈活动加强， 的含量基本不变，B错误；光合作用过程吸收光
能，属于吸能反应，该反应需要的能量不是来自放能反应，而是来自光能，
C、D错误。
拓展提升
在吸能反应与放能反应中起到纽带作用
链生活·实践我在行
1.1929年，费斯克 和洛
曼 分别在肌肉中发
现了一种焦磷酸盐与腺苷酸联系的化
合物。1935年，洛曼进一步确定了这
（1）腺苷是由图中______组成的（写出序号）。
（2） 分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是__________________。
（3）若 完全水解，会得到________、______、______________。
①②
腺嘌呤核糖核苷酸
腺嘌呤
核糖
磷酸（基团）
种化合物为腺苷三磷酸。下图表示腺苷三磷酸 的分子结构。
2.蛋白质的磷酸化与去磷酸化被比喻为一种分子开关，分子开关的机理如
下图所示。形成有活性的蛋白是一个磷酸化的过程。即“开”的过程，形成
无活性的蛋白是一个去磷酸化的过程，即“关”的过程。
分子开关可能是通过改变蛋白质的__________来实现“开”和“关”的。蛋白
质磷酸化是一个__________的过程，与 的水解相联系；蛋白质去磷酸
化是一个__________的过程。
空间结构
吸能反应
放能反应

展开更多......

收起↑