高中生物第3章细胞中能量的转换和利用第1节第课时ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质

ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
（建议用时：40分钟)
题组一ATP的结构和功能
1．下列关于细胞生命活动的能量货币-—ATP的叙述，正确的是(）
A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸
B．ATP中末端的磷酐键易水解
C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—P
D．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定
B[ATP中的“T”代表三；ATP的结构简式可表示为A—P～P～P；细胞中ATP的含量少，化学性质活跃。

］
2．下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（）
A．叶肉细胞合成的糖运输到果实
B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖
D．细胞中由氨基酸合成新的肽链
C[叶肉细胞合成的糖运输到果实、吞噬细胞吞噬病原体的过程、细胞中由氨基酸合成新的肽链均需消耗细胞代谢产生的能量,而淀粉酶催化淀粉水解为葡萄糖发生在消化道内，不消耗
能量，C符合题意.］
3．下列各项与ATP有关的叙述中，正确的是（)
A．ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基团之间的化学键中B．甘油进入小肠绒毛上皮细胞会使胞内ADP的含量增加
C．ATP在细胞内含量很少,但转化速率很快
D．颤蓝细菌细胞内ATP产生的主要场所是线粒体
C[ATP的能量主要储存在磷酐键中，A错误;甘油进入小肠绒毛上皮细胞属于简单扩散，不消耗ATP，故不会使胞内ADP 的含量增加，B错误；ATP在细胞内含量很少，但转化速率很快，消耗后可迅速产生，C正确；颤蓝细菌细胞为原核细胞，无线粒体，D错误。

]
4．ATP分子在细胞内能够释放能量和储存能量，从结构上看，其原因是()
①腺苷很容易吸收能量和释放能量②三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合③远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP 上脱离，使ATP转变成ADP④ADP可以迅速地与磷酸基团结合,吸收能量形成末端的磷酐键，使ADP转变成ATP A．①③B．③④
C．②④D．①④
B[从ATP的结构简式A-P~P～P可知,分子中含有两个磷酐键。

腺苷不能吸收能量和释放能量，①错误；第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离和结合，②错误；在酶的作用下，远离腺苷A的磷酸基团很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP，③正确；ADP可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成末端的磷酐键，使ADP转变成ATP，④正确。

故选B.］
5．ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

请回答下列问题：
（1）ATP的中文名称是____________，细胞中的需能反应一般与ATP的________（填“合成”或“水解")反应相关联。

（2）ATP是通过________为生命活动提供能量的，而且转移的基团是一个________,而不是________。

(3)细胞中ATP的主要来源是__________________；活细胞中产生ATP的共同场所是____________。

（4)利用“荧光素—荧光素酶生物发光法”对市场上腊肉中的细菌含量进行检测的步骤如下：
第一步，将腊肉研磨后进行离心处理，取一定量的上清液放入分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应;
第二步，记录发光强度并计算ATP的含量；
第三步,测算细菌数量。

①荧光素接受ATP提供的能量后被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并发出荧光。

②根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP的含量呈________(填“正相关”或“负相关”）。

③根据ATP的含量进而测算出细菌数量的依据是每个细菌细胞中，ATP的含量______________________________________________________ ___。

［解析](1)ATP的中文名称是腺苷三磷酸，结构简式为A—P～P～P,其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表磷酐键，水解时远离A的磷酐键先断裂,为生命活动提供能量。

ATP的合成一般与放能反应相关联，ATP的水解一般与需能反应相关联。

（2)ATP是通过基团转移而不是简单的水解提供能量的，ATP转移的是一个磷酰基（－PO错误!),而不是磷酸基（－OPO错误!)。

（3）细胞中ATP的主要来源有光合作用和细胞呼吸；动物细胞产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，植物叶肉细胞内合成ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，原核细胞中合成ATP
的场所是细胞质基质,可见细胞质基质是活细胞产生ATP的共同场所。

(4）②由题意可知，氧化荧光素发出荧光，而氧化荧光素的形成需要ATP提供能量，因此发光强度与ATP的含量呈正相关，进而可以根据发光强度计算出生物组织中ATP的含量。

③每个细菌细胞中,ATP的含量大致相同且相对稳定，故可根据ATP的含量测算出细菌数量。

［答案]（1）腺苷三磷酸水解
(2）基团转移磷酰基（－PO错误!)磷酸基（－OPO错误!)
（3)光合作用和细胞呼吸细胞质基质
(4)②正相关③大致相同且相对稳定(相对稳定）
题组二ATP与ADP的相互转化
6．(多选)下列有关酶和ATP的叙述，正确的是(）
A．绝大多数酶合成的场所是核糖体
B．葡萄糖进入小肠上皮细胞时会使胞内ADP的含量增加C．ATP的合成一定需要酶，酶的催化作用都需要ATP供能D．哺乳动物成熟的红细胞产生ATP不消耗氧气
ABD［大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA，因此绝大多数酶合成的场所是核糖体，部分酶的合成场所是细胞核,A正确；葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是主动运输,需要消耗能量,因此
会使胞内ADP的含量增加，B正确；ATP在合成时一定需要酶的催化，但酶发挥催化作用时不一定需要ATP供能，C错误;哺乳动物成熟红细胞无线粒体，只能通过无氧呼吸产生ATP，D正确. ]
7．人在激烈运动的状态下，每分钟约有1。

5 kg的ATP转化成ADP。

下列叙述错误的是()
A．ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性
B．细胞内ATP与ADP的相互转化是可逆反应
C．ATP水解时，转移的基团是一个磷酰基（－PO错误!）
D．活细胞中，ATP与ADP的相互转化时刻不停地进行
B［ATP与ADP相互转化的能量供应机制在所有生物的细胞内都是一样的，体现了生物界的统一性，A正确；在ATP和ADP 的相互转化过程中，物质是可逆的,能量是不可逆的,因此反应不是可逆反应，B错误；ATP水解时,转移的基团是一个磷酰基(－PO2－，3),而不是磷酸基(－OPO错误!），C正确；活细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，D正确。

]
8．ATP是细胞生命活动的能量货币，下列关于ATP的叙述中,不正确的是（）
A．ATP在细胞内需要量很大,但是含量很少
B．所有生物的细胞合成ATP所需要的能量都来自细胞呼吸C．细胞内ATP和ADP的相互转化,能避免能量的浪费
D．相同质量的脂肪彻底氧化分解合成的ATP比糖类彻底氧化分解合成的ATP多
B[ATP是细胞的直接能源物质，ATP在细胞内需要量很大，但是含量很少，A选项正确；细胞内ATP和ADP的相互转化，既能及时且持续地为生命活动提供能量,又能避免能量的浪费，C 选项正确;脂肪含H的比例高于糖类，相同质量的脂肪彻底氧化分解产生的能量比相同质量的糖类高,因此合成的ATP多,D选项正确.］
9．ATP是细胞生命活动的能量货币，下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式.下列说法不正确的是（）
A．ATP是生命活动的直接能源物质，图1中的A代表腺苷B．图2中进行过程①时，图1中的c键断裂,通过基团转移提供能量
C．图2中的①②若表示某种物质，则①②能降低化学反应的活化能
D．绿色植物叶肉细胞中，图2中过程②可以发生在线粒体、叶绿体以及细胞质基质中
A［ATP是生命活动的直接能源物质，图1中的A代表腺嘌呤，A错误;图2中的过程①表示ATP水解，ATP水解时，图1中磷酐键c断裂并释放能量，B正确;图2中的①②若表示某种物质，则①②分别表示ATP水解酶、ATP合成酶，①②两种酶能降低化学反应的活化能，C正确；图2中的过程②表示ATP 的合成，其合成途径有光合作用与细胞呼吸，因此在绿色植物叶肉细胞中，图2中的过程②可以发生在线粒体、叶绿体以及细胞质基质中，D正确。

］
10．如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：
（1）1分子ATP中含有________个特殊的化学键.
(2)图中的a、b代表的生理过程分别是__________、__________.
(3）若动物和人产生的能量可以用于c，则c指_____。

（4）在动物肌细胞中，进行②反应时，释放的能量来自______________________________________________________ ______________。

(5）进行①②反应时所需要的酶________（填“相同”或“不同"),原因是______________________________________________________ _____________。

(6）进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于________________，由此可见在ATP与ADP的相互转化中能量是________，物质是________.
［解析]（1）每个ATP分子中三个磷酸基团之间形成了2个磷酐键。

(2)图中a表示动植物都能进行的产能过程即细胞呼吸，绿色植物还能通过光合作用产能，所以b为光合作用。

(3)ATP 水解产生的能量用于各项生命活动，即c。

（4)动物肌细胞中，②过程产生的能量来自ATP末端磷酐键中的化学能。

（5）反应①②中酶是不同的，因为它是两个不同的反应且酶具专一性，而且其作用的场所不同。

(6）①反应为ATP的合成反应，其能量储存在ATP中.②反应为ATP的水解反应,释放的能量用于生物体的各项生命活动。

在ATP与ADP的相互转化中，物质是可
逆的，但能量不可逆。

[答案］（1）2(2）细胞呼吸光合作用
(3）绝大多数生命活动
（4)末端磷酐键中的化学能
（5)不同①和②是两个不同的反应,而酶具有专一性
（6）合成ATP绝大多数生命活动不可逆的可逆的
11．下列有关ATP的叙述，不正确的是（)
A．绿色植物体内合成的ATP可来自光合作用、细胞呼吸
B．ATP转化成ADP的过程中需要酶的参与
C．ATP的组成中与脂肪酶相同的元素只有C、H、O
D．正常细胞中ATP与ADP之间的转化处于动态平衡
C［绿色植物细胞既能进行光合作用，又能进行细胞呼吸，合成的ATP来自光合作用和细胞呼吸，A项正确；ATP转化成ADP的过程中需要ATP水解酶的参与，B项正确；ATP的组成元素是C、H、O、N、P，脂肪酶的化学本质是蛋白质，主要组成元素是C、H、O、N,所以二者的组成中相同的元素是C、H、O、N，C项错误;正常细胞中ATP与ADP之间的转化是时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中的，D项正确。

］
12．下列有关反应式“ATP ADP＋Pi＋能量"的叙述中，错误的是（)
A．肺泡内的气体交换时，不伴随①过程的进行
B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的
C．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行D．细胞中所有ATP均来自细胞呼吸
D［肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过简单扩散实现的，而简单扩散不消耗能量；在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，但能量来源不同，是不可逆的；生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应①和需能反应②之间流通，保证了生命活动的顺利进行；对于动物细胞，细胞中的ATP均来自细胞呼吸,但对于绿色植物细胞,ATP的形成除来自细胞呼吸外，还来自光合作用。

]
13．钙泵是哺乳动物细胞中广泛分布的一种离子泵（载体蛋白)，也称Ca2＋。

ATP酶,它能催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量,驱动细胞内的Ca2＋泵出细胞。

下列相关叙述不正确的是（)
A．钙泵属于ATP水解酶
B．Ca2＋通过钙泵转运出细胞的方式属于主动运输
C．ATP水解释放的磷酸基团可能会使钙泵的空间结构发生变化
D．加入蛋白质变性剂会提高钙泵运输Ca2＋的速率
D［由题干信息可知，钙泵能催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，故其属于ATP水解酶,A正确；Ca2＋通过钙泵转运出细胞需要消耗ATP释放的能量，故其运输方式属于主动运输，B正确；ATP水解释放的磷酸基团会使钙泵磷酸化，从而导致其空间结构发生变化,C正确;蛋白质变性剂会使载体蛋白变性失活，加入后会使钙泵运输Ca2＋的速率降低,D错误。

] 14．下图1为ATP的分子结构图，图2为ATP与ADP相互转化过程图。

下列有关叙述正确的是（)
A．图1中的A为腺嘌呤，B为腺苷
B．图1中的化学键①在图2中很容易形成或断裂
C．图2中过程Ⅱ所需的能量都来自于细胞内有机物的氧化分解
D．图2中催化过程Ⅰ和过程Ⅱ的酶肯定不是同一种酶
D［图1中的A为腺苷,B为腺嘌呤核糖核苷酸,A错误；图1中的磷酐②在图2中很容易形成或断裂，B错误;图2中过程Ⅱ所需的能量可以来自于细胞内有机物的氧化分解，也可以来自于光能，C错误；ATP和ADP转化过程中酶不同：酶Ⅰ是水解酶,酶Ⅱ是合成酶，D正确。

]
15．为探究ATP的生理作用,科学工作者做了如下实验：
步骤一：剪下长约1 cm、宽约0。

5 cm的一小条新鲜的蛙腓肠肌,放在盛有质量浓度为0.65 g·dL－1的NaCl溶液（浓度与蛙细胞外液的浓度相当）的培养皿中。

步骤二:在载玻片的中央滴2滴质量浓度为0。

65 g·dL－1的NaCl 溶液,用玻璃分针挑取该腓肠肌,放在载玻片上的NaCl溶液中，并且使肌肉呈直线状。

步骤三：将载玻片放在坐标纸上,测量并记录肌肉的长度。

用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉疲劳不能收缩为止.
步骤四：向刚丧失收缩功能的肌肉上滴1滴某种溶液，用铜锌叉刺激肌肉2～3次，测量并记录其长度。

测量结果为肌肉长度不变。

步骤五:用吸水纸吸去肌肉上的溶液，再向肌肉上滴1滴另一种溶液,用铜锌叉刺激肌肉2～3次，测量并记录其长度.测量结
果为肌肉长度变短。

请分析回答下列问题：
（1）步骤二中,滴加NaCl溶液的目的是__________________ _____________________________________________________ _。

(2）步骤三中,用铜锌叉间歇刺激肌肉，直到肌肉不能收缩为止，是为了_____________________________________________ ________________________。

（3)步骤四、步骤五中所滴加的溶液，分别是ATP溶液和葡萄糖溶液中的哪一种？__________________________________ __________________________。

如果将步骤四和步骤五中使用的溶液对调，则会影响实验结果,因为________________________________________________ ________________________。

（4）实验结论是_____________________________________ _____________。

[解析]（1）滴加质量浓度为0。

65 g·dL－1的NaCl溶液的目的是使肌肉保持正常的生理状态.(2)用铜锌叉间歇刺激肌肉,直到肌肉不能收缩为止，是为了耗尽肌肉细胞内的ATP,避免影响
后面的实验，保证单一变量。

(3)步骤四用葡萄糖溶液，步骤五用ATP溶液.若先使用ATP溶液，则不能确定ATP是否消耗完毕.（4)实验说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源，而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源.
［答案](1)使肌肉保持正常的生理状态
（2)耗尽肌肉细胞内的ATP
（3）步骤四用葡萄糖溶液，步骤五用ATP溶液ATP未消耗完毕，不能确定哪种物质使疲劳肌肉恢复收缩能力（或不能确定哪种物质是肌肉收缩所需能量的直接来源）
(4)ATP能使疲劳肌肉恢复收缩能力（而葡萄糖不能使疲劳肌肉恢复收缩能力）或ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源（而葡萄糖不是肌肉收缩所需能量的直接来源)
混淆不同物质中A所代表的含义
16．在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是()
A．①和② B．①和③
C．③和④D．⑤和⑥
D[根据题意知，“○”中所对应的含义分别为：①腺嘌呤核糖核苷酸，②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸,④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷,⑥腺苷。

①和④、⑤和⑥“○"中对应的含义最接近，故选D.］。