还剩9页未读，
继续阅读
所属成套资源：人教版 (新课标)生物必修1《分子与细胞》：同步练习
成套系列资料，整套一键下载
高中生物第2节 细胞的能量“通货”──ATP随堂练习题
展开
这是一份高中生物第2节 细胞的能量“通货”──ATP随堂练习题，共12页。
[重难点击] ATP和ADP的相互转化及其意义。
一 ATP的分子结构
ATP是生命活动的直接能源物质，下面是ATP的结构简图，结合该图分析：
1.结构简式：ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其中A代表腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，T代表“3”， P代表磷酸基团，其结构简式是A－P～P～P，其中“－”代表普通化学键，“～”代表高能磷酸键。
小贴士 ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。
2.结构特点
(1)高能量：水解自由能在20.92 kJ/ml以上的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。在有关酶的催化作用下，ATP水解释放的能量多达30.54kJ/ml。所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
(2)不稳定：在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，释放能量。
3.ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？
答案 ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。
4.ATP中的“A”、“T”和组成DNA中的“A”、“T”含义相同吗？
答案 不同。ATP中的“A”指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”的含义是“3”。DNA中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。
5.ATP彻底水解会得到哪些成分？
答案 ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。
归纳提炼
活学活用
1.如图为ATP分子的结构简式，水解时释放能量最多的键是( )
A.a B.b C.c D.d
答案 A
解析 1分子ATP由1个腺苷和3个磷酸基团构成，其内含有两个高能磷酸键。ATP中存在的高能磷酸键，包括a处的化学键，而且a处的磷酸键最活泼，既容易断裂而释放出大量能量，也容易形成而储存大量的能量。
二 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
ATP为生命活动提供能量离不开与ADP的相互转化。下图表示ATP和ADP的相互转化过程，请完善该图并分析：
1.ATP和ADP的相互转化
(1)转化过程
①在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，于是，远离A的那个P就脱离开来，形成游离的Pi(磷酸)，同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP；反应式：ATPeq \(――→,\s\up7(酶Ⅰ))ADP＋Pi＋能量。
②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ATP。反应式：ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶Ⅱ))ATP。
(2)有人说ATP和ADP相互转化的过程是个可逆反应，这种说法合适吗？通过下面的分析来解答：
①从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶Ⅰ属于水解酶；而合成ATP是一种合成反应，催化该反应的酶Ⅱ属于合成酶。由酶的专一性可知，上述反应的酶是不相同(相同、不相同)的。
②从反应场所上看：ATP合成的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所比较广泛，消耗能量的部位一般都有ATP的分解。因此，其合成与分解的场所不完全相同。
③从能量上看：ATP水解的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各项生命活动利用，不能再由Pi和ADP形成ATP而储存；而合成ATP的能量主要是有机物中的化学能和太阳能，因此，反应中的能量流向是不可逆(可逆、不可逆)的。
综上所述，ATP和ADP相互转化的过程不是(是、不是)可逆反应。
(3)ADP合成ATP时所需要的能量来源
①动物、人和大多数微生物：来自细胞呼吸作用时有机物分解释放的能量。
②绿色植物：来自呼吸作用和光合作用。
小贴士 ATP和ADP的相互转化过程可以概括为“物质是可逆的，能量是不可逆的，酶是不相同的，场所是不完全相同的”。
2.ATP的利用
(1)利用途径：从教材图5－7可知，ATP被用于各项生命活动。如：细胞的主动运输，生物发电、发光，肌细胞收缩，大脑思考等都需要ATP提供能量。另外，细胞内各种吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系。
(2)ATP在细胞中的含量并不多，为什么能为生命活动提供大量的能量？
答案 ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，所以可以为生命活动提供直接能源，也使细胞内ATP的含量总处于动态平衡之中。
归纳提炼
细胞的能源物质归纳
活学活用
2.关于“ATPeq \(,\s\up7(酶),\s\d5(酶))ADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是( )
A.物质和能量都是可逆的
B.物质和能量都是不可逆的
C.物质可逆，能量不可逆
D.物质不可逆，能量可逆
答案 C
解析 ATP与ADP相互转化的反应并不是可逆反应。但是我们不能单纯地利用化学上的观点来判断该反应是否是可逆的，因为ATP与ADP在活细胞中永无休止地进行循环，该反应能够明确地表示二者在一定条件下的循环过程，所以该循环使ATP不会因能量的不断消耗而用尽，从而保证了生命活动的顺利进行。
3.ATP在细胞内的含量及其生成速度分别为( )
A.很多、很快 B.很少、很慢
C.很多、很慢 D.很少、很快
答案 D
解析 细胞内的ATP含量很少，但转化迅速，一直保持动态平衡。
当堂检测
1.当品尝各种美味佳肴时，你不得不感谢三磷酸腺苷(ATP)这种化学物质。新的研究显示，ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用。据以上信息我们不能推出的结论是( )
A.ATP与能量供应有关
B.作为信息分子的ATP不能提供能量
C.ATP也可作为信息传递分子
D.神经细胞膜外表面可能有ATP的受体
答案 B
解析 ATP是直接供能物质，而新的研究表明ATP在味道信息传递中起关键作用，说明ATP还可以作为信息传递分子，在神经细胞膜上有其受体来接受ATP中的相关信息。
2.正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结构退化消失，但保留了大量线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所需的( )
A.乙醇 B.ATP
C.胰岛素 D.淀粉
答案 B
解析 线粒体是产生ATP的主要场所。
3.枪乌贼是一种生活在海洋中的软体动物，它有巨大的神经细胞，这种神经细胞能像红细胞一样，不断吸收K＋。科学家用一种有毒物质使神经细胞中毒，其吸收K＋的功能就消失。如果注入一种物质，神经细胞又能恢复吸收K＋的功能，一直到这种物质消耗完，请分析这种物质是什么( )
A.淀粉 B.ATP
C.葡萄糖 D.麦芽糖
答案 B
解析 细胞吸收离子是主动运输，主动运输需消耗能量，需要载体蛋白，浓度梯度一般由低到高，从题目中可知与K＋浓度无关，载体蛋白存在于细胞膜上，所以与载体蛋白也无关，所以只能与能量有关，有毒物质抑制了细胞的呼吸作用，没有能量供应，而加入一种物质后，恢复了吸收K＋的功能，可直接利用的能量是ATP，所以选B。
4.下列关于ATP的说法中，不正确的是( )
A.参与ATP组成的化学元素包括C、H、O、N、P
B.衣藻和黑藻细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体
C.ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
D.ATP在植物、动物和微生物体内的来源相同
答案 D
解析 衣藻和黑藻细胞都属于真核细胞，且能够进行光合作用，产生ATP的场所有细胞质基质、叶绿体和线粒体。光合作用生成的ATP，能量来源于光能，呼吸作用生成的ATP，能量来源于化学能，ATP作为生命活动的直接能源物质，可以转化成光能、电能、机械能和化学能等各种形式的能。ATP在植物、动物和微生物体内的来源不同，都有呼吸作用，但植物细胞中还有光合作用。
5.下图表示ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图完成下列问题：
(1)1分子ATP中含有______个高能磷酸键。
(2)图中的a、b分别代表____________、____________。
(3)c指__________________________________________________________________。
(4)在动物肌细胞中，进行②反应时，能量来自________________________________
________________________________________________________________________。
(5)①②反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？
________________________________________________________________________。
(6)进行①反应时能量用于_______________，进行②反应时能量用于_______________，由此可见能量是____________，物质是____________。
答案 (1)2 (2)呼吸作用 光合作用 (3)生命活动 (4)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能 (5)不一样，因为①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性 (6)合成ATP 各项生命活动 不可逆的 可逆的
解析 (1)ATP的结构简式为A—P～P～P，故1分子ATP中含有2个高能磷酸键。(2)合成ATP时的能量来源，绿色植物来自于光合作用和呼吸作用的生理过程中，动物和人则来自于进行呼吸作用时有机物的氧化分解。(3)ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。(4)②反应为ATP的水解反应，释放的能量来自于储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能。(5)由于酶具有专一性，对于不同的反应，所需酶的种类也不同。(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。
40分钟课时作业
基础过关
知识点一 ATP的分子结构
1.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是( )
A.1,2,2 B.1,2,1
C.1,3,2 D.2,3,1
答案 C
解析 根据ATP的分子结构简式A—P～P～P可知，ATP中含有高能磷酸键2个，是第二和第三个磷酸键，含有的磷酸基团是3个，只有1个腺苷。
2.如果测得1个高能磷酸键的化学能是8P，那么ATP中的磷酸键能应该是( )
A.8P B.8P～16P
C.16P～24P D.24P
答案 C
解析 1个ATP中有2个高能磷酸键和1个低能磷酸键，所以其键能应在16P与24P之间。
3.ATP中的大量化学能储存在( )
A.腺苷内
B.磷酸基团内
C.腺苷和磷酸基团连接键内
D.高能磷酸键内
答案 D
解析 ATP是高能化合物，它的分子结构简式是：A－P～P～P，其中腺苷与磷酸之间的结合键(－)不是高能磷酸键；高能磷酸键内含有较高的能量，ATP分子中的大量化学能就储存在高能磷酸键内，并且远离腺苷的那个高能磷酸键内含有更多的能量。
知识点二 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
4.下面有关ATP和ADP的叙述中，正确的是( )
A.ATP在酶的作用下，可以连续脱下3个Pi，释放大量能量
B.ATP在酶的作用下，可以加上一个Pi，储存能量
C.ATP和ADP的相互转化都需要酶的参与
D.ATP转化为ADP不需要酶的参与
答案 C
解析 ATP分子的结构简式为A－P～P～P，不可以再加一个Pi；在酶的作用下，ATP可以脱下一个磷酸基团变为ADP，断裂一个高能磷酸键，故A、B项错误；ATP与ADP的相互转化需要不同的酶催化，因此D项也不正确。
5.在人体细胞内同时存在两个过程：ATPeq \(,\s\up7(①),\s\d5(②))ADP＋Pi＋能量，下列关于①过程和②过程中能量的叙述，正确的是( )
A.①过程和②过程中的能量均来自糖类等有机物的氧化分解
B.①过程和②过程中的能量均供人体各项生命活动直接利用
C.①过程的能量供人体各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解
D.①过程的能量来自于糖类等有机物氧化分解，②过程的能量供人体各项生命活动利用
答案 C
解析 人体细胞中，ATP水解后释放的能量用于各项生命活动的进行；而生成ATP的能量主要来自有机物的氧化分解。
6.ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合 ③第三个磷酸基团(远离腺苷的那个)很容易从ATP上脱离，使ATP转化为ADP，同时释放能量 ④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，使ADP转变成ATP
A.①③ B.②④ C.③④ D.①④
答案 C
解析 ATP含有三个磷酸基团，一个普通化学键、两个高能磷酸键，ATP水解时第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)断裂，储存在高能磷酸键中的能量释放出来，ATP转化为ADP。在有关酶的催化下，ADP与Pi结合，吸收能量，又可形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，ADP又转化为ATP。
7.以下是对生物体内ATP的有关叙述，其中正确的是( )
A.ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的
B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C.生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D.ATP与ADP的相互转化，使生物体内各项化学反应能在常温常压下快速顺利地进行
答案 A
解析 ATP与ADP并不是同一种物质；ATP在细胞中含量很少；酶的催化作用使各种化学反应快速顺利地进行。
8.科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩现象。这种现象说明了( )
A.葡萄糖是生物体生命活动的能源物质
B.ATP是生物体生命活动的能源物质
C.葡萄糖是生物体生命活动的直接能源物质
D.ATP是生物体生命活动的直接能源物质
答案 D
解析 题干所述现象表明葡萄糖不能直接供给生命活动能量而ATP可以，说明ATP是生物体生命活动的直接能源物质。
能力提升
9.如图表示ATP和ADP之间的转化，可以确定( )
A.A为ADP，B为ATP
B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶
D.X1和X2是同一种物质
答案 D
解析 由图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP，能量1来自ATP中远离腺苷的高能磷酸键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除了来自有机物氧化分解所释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2分别是水解酶和合成酶；X1和X2是同一种物质Pi。
10.用小刀将数只萤火虫的发光器割下，使其干燥后研成粉末。取两支试管，分别标上甲、乙，各加入2 mL水和等量的萤火虫发光器研磨粉末，结果发现两支试管中均有短时间的黄色荧光出现。一段时间后黄色荧光消失，再分别进行处理后出现的结果如下图：
由此分析得出的正确结论是( )
A.葡萄糖不是直接能源物质
B.葡萄糖氧化分解可产生ATP
C.ATP是直接能源物质
D.A项和C项
答案 D
解析 两者对照可以说明ATP是直接能源物质，虽然葡萄糖中含有一定的能量，但是不能被萤火虫发光器研磨粉利用，所以葡萄糖不是直接能源物质。
11.下列有关ATP的叙述，正确的是( )
①ATP是生物体内储存能量的主要物质 ②ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基之间的化学键中 ③ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解 ④ATP在细胞内的含量很少，但转化速率很快 ⑤ATP只能在线粒体中生成 ⑥ATP是可流通的“能量货币”
A.①②④ B.③④⑥
C.③⑤⑥ D.③④⑤
答案 B
解析 生物体内主要的储能物质是脂肪而不是ATP，ATP分子的能量储存在磷酸基与磷酸基之间的高能磷酸键中。在生命活动需要消耗能量时，ATP分子水解断开远离腺苷的高能磷酸键，释放能量用于各项生命活动。但由于ATP在细胞内的含量很少，需要随时消耗随时产生，因此它在细胞内的转化速率很快，而且能在生命活动过程中随用随取，就像细胞内的一种“能量货币”。细胞内产生ATP的场所除线粒体外，还有细胞质基质和叶绿体等。
12.在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能说明( )
A.ATP中远离A的P容易脱离
B.部分32P标记的ATP是重新合成的
C.ATP是细胞内的直接能源物质
D.该过程中ATP既有合成又有分解
答案 C
解析 依题干信息“ATP的含量据变化不大”，说明该过程中ATP既有合成又有分解；依“部分ATP的末端P已带上放射性标记”，说明ATP中远离A的P容易脱离，且32P参与了ATP的重新合成，故选C项。
13.下列关于ATP的叙述，错误的是( )
A.ATP中含有糖
B.动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的，说明了生物界具有统一性
C.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
D.ATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成了RNA的基本组成单位
答案 C
解析 ATP是生物的直接供能物质，它由1个腺苷和3个磷酸基团组成，若去掉两个磷酸基团则形成腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本组成单位。
14.如图是三磷酸腺苷(ATP)的分子结构，请回答下列问题：
(1)ATP的结构简式为________________，图中虚线部分的名称是________。
(2)一分子ATP可以看作是由________个磷酸分子、________个核糖分子和________个腺嘌呤缩合而成的。
(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的________水解，水解时释放的能量是生物体进行________、________和______________等生命活动所需能量的直接来源。
答案 (1)A－P～P～P 腺苷 (2)3 1 1 (3)高能磷酸键 肌肉收缩 大脑思考 离子的主动运输
15.在活细胞中，下图中循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题：
(1)ATP作为生物体生命活动的_____________物质，其分子结构简式为_____________，在②过程中，是由于________________________键的断裂而释放出能量。
(2)在绿色植物细胞内，与①相应的生理活动主要是在细胞内的__________________、__________________、__________________中进行。
(3)A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)①中能量E1的来源有哪些？②中能量E2的去向有哪些？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)直接能源 A—P～P～P 远离腺苷的高能磷酸 (2)细胞质基质 线粒体 叶绿体 (3)A2起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶；A1起催化作用，催化ATP的合成，是合成酶。二者不相同 (4)植物细胞中能量E1来自于光合作用过程中利用的光能和呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量，动物细胞中的能量E1来自于呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。②中能量E2的去向是转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能、渗透能等
解析 ATP是生命活动的直接能源物质，ATP在水解时远离腺苷的那个高能磷酸键断裂。ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。绿色植物细胞产生ATP的部位主要是细胞质基质、线粒体、叶绿体。在光合作用和呼吸作用的过程中，ADP可转化为ATP，所需的能量分别来自光能和糖类等有机物氧化分解释放的能量；ATP水解后，能量转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能、渗透能等。
个性拓展
16.某生物兴趣小组的同学设计了如下实验：
实验材料和用具：
取自同一只蛙的两块活的腓肠肌、任氏液(两栖动物的生理盐水)、0.3 g/mL的葡萄糖溶液、ATP溶液、铜锌叉(可用来刺激肌肉)、载玻片、镊子等。
实验步骤：
Ⅰ.用镊子将蛙的两块离体腓肠肌分别转移至滴有任氏液的载玻片上，并编号为A、B，然后用铜锌叉刺激离体肌肉，两块肌肉都出现了收缩现象。
Ⅱ.用铜锌叉间歇刺激肌肉A、B，直至肌肉都不再收缩为止。
Ⅲ.向丧失收缩功能的肌肉A上滴几滴0.3 g/mL的葡萄糖溶液，同时向丧失收缩功能的肌肉B上滴加等量的ATP溶液。
Ⅳ.然后用铜锌叉分别刺激两块肌肉A、B，观察肌肉A、B的收缩状况。
Ⅴ.实验结果：肌肉A没有出现收缩现象，肌肉B出现收缩现象。
分析实验，回答问题：
(1)该实验的目的是______________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ的处理目的是__________________________________________________。
(3)该实验的结论是______________________________________________________。
答案 (1)验证ATP是直接供能物质(探究直接供能物质是ATP还是葡萄糖) (2)消耗掉肌肉中原有的能量
(3)ATP是直接供能物质(ATP是直接供能物质，葡萄糖不是)
解析 由题干信息可知，该实验的目的是验证直接能源物质是ATP还是葡萄糖。比较项目
物质
原因
直接能源物质
ATP
水解释放的能量直接用于各种生命活动
主要能源物质
糖类
生命活动需要的能量大约70%由糖类提供
主要储能物质
脂肪
1 g脂肪储备的能量是同等质量糖类和蛋白质的两倍多
最终能量来源
太阳能
地球上所有生物需要的能量都直接或者间接来自植物的光合作用固定的太阳能
[重难点击] ATP和ADP的相互转化及其意义。
一 ATP的分子结构
ATP是生命活动的直接能源物质，下面是ATP的结构简图，结合该图分析：
1.结构简式：ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其中A代表腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)，T代表“3”， P代表磷酸基团，其结构简式是A－P～P～P，其中“－”代表普通化学键，“～”代表高能磷酸键。
小贴士 ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。
2.结构特点
(1)高能量：水解自由能在20.92 kJ/ml以上的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。在有关酶的催化作用下，ATP水解释放的能量多达30.54kJ/ml。所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。
(2)不稳定：在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，释放能量。
3.ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？
答案 ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。
4.ATP中的“A”、“T”和组成DNA中的“A”、“T”含义相同吗？
答案 不同。ATP中的“A”指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”的含义是“3”。DNA中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。
5.ATP彻底水解会得到哪些成分？
答案 ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。
归纳提炼
活学活用
1.如图为ATP分子的结构简式，水解时释放能量最多的键是( )
A.a B.b C.c D.d
答案 A
解析 1分子ATP由1个腺苷和3个磷酸基团构成，其内含有两个高能磷酸键。ATP中存在的高能磷酸键，包括a处的化学键，而且a处的磷酸键最活泼，既容易断裂而释放出大量能量，也容易形成而储存大量的能量。
二 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
ATP为生命活动提供能量离不开与ADP的相互转化。下图表示ATP和ADP的相互转化过程，请完善该图并分析：
1.ATP和ADP的相互转化
(1)转化过程
①在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，于是，远离A的那个P就脱离开来，形成游离的Pi(磷酸)，同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP；反应式：ATPeq \(――→,\s\up7(酶Ⅰ))ADP＋Pi＋能量。
②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ATP。反应式：ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up7(酶Ⅱ))ATP。
(2)有人说ATP和ADP相互转化的过程是个可逆反应，这种说法合适吗？通过下面的分析来解答：
①从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶Ⅰ属于水解酶；而合成ATP是一种合成反应，催化该反应的酶Ⅱ属于合成酶。由酶的专一性可知，上述反应的酶是不相同(相同、不相同)的。
②从反应场所上看：ATP合成的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所比较广泛，消耗能量的部位一般都有ATP的分解。因此，其合成与分解的场所不完全相同。
③从能量上看：ATP水解的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各项生命活动利用，不能再由Pi和ADP形成ATP而储存；而合成ATP的能量主要是有机物中的化学能和太阳能，因此，反应中的能量流向是不可逆(可逆、不可逆)的。
综上所述，ATP和ADP相互转化的过程不是(是、不是)可逆反应。
(3)ADP合成ATP时所需要的能量来源
①动物、人和大多数微生物：来自细胞呼吸作用时有机物分解释放的能量。
②绿色植物：来自呼吸作用和光合作用。
小贴士 ATP和ADP的相互转化过程可以概括为“物质是可逆的，能量是不可逆的，酶是不相同的，场所是不完全相同的”。
2.ATP的利用
(1)利用途径：从教材图5－7可知，ATP被用于各项生命活动。如：细胞的主动运输，生物发电、发光，肌细胞收缩，大脑思考等都需要ATP提供能量。另外，细胞内各种吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系。
(2)ATP在细胞中的含量并不多，为什么能为生命活动提供大量的能量？
答案 ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，所以可以为生命活动提供直接能源，也使细胞内ATP的含量总处于动态平衡之中。
归纳提炼
细胞的能源物质归纳
活学活用
2.关于“ATPeq \(,\s\up7(酶),\s\d5(酶))ADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是( )
A.物质和能量都是可逆的
B.物质和能量都是不可逆的
C.物质可逆，能量不可逆
D.物质不可逆，能量可逆
答案 C
解析 ATP与ADP相互转化的反应并不是可逆反应。但是我们不能单纯地利用化学上的观点来判断该反应是否是可逆的，因为ATP与ADP在活细胞中永无休止地进行循环，该反应能够明确地表示二者在一定条件下的循环过程，所以该循环使ATP不会因能量的不断消耗而用尽，从而保证了生命活动的顺利进行。
3.ATP在细胞内的含量及其生成速度分别为( )
A.很多、很快 B.很少、很慢
C.很多、很慢 D.很少、很快
答案 D
解析 细胞内的ATP含量很少，但转化迅速，一直保持动态平衡。
当堂检测
1.当品尝各种美味佳肴时，你不得不感谢三磷酸腺苷(ATP)这种化学物质。新的研究显示，ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用。据以上信息我们不能推出的结论是( )
A.ATP与能量供应有关
B.作为信息分子的ATP不能提供能量
C.ATP也可作为信息传递分子
D.神经细胞膜外表面可能有ATP的受体
答案 B
解析 ATP是直接供能物质，而新的研究表明ATP在味道信息传递中起关键作用，说明ATP还可以作为信息传递分子，在神经细胞膜上有其受体来接受ATP中的相关信息。
2.正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结构退化消失，但保留了大量线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所需的( )
A.乙醇 B.ATP
C.胰岛素 D.淀粉
答案 B
解析 线粒体是产生ATP的主要场所。
3.枪乌贼是一种生活在海洋中的软体动物，它有巨大的神经细胞，这种神经细胞能像红细胞一样，不断吸收K＋。科学家用一种有毒物质使神经细胞中毒，其吸收K＋的功能就消失。如果注入一种物质，神经细胞又能恢复吸收K＋的功能，一直到这种物质消耗完，请分析这种物质是什么( )
A.淀粉 B.ATP
C.葡萄糖 D.麦芽糖
答案 B
解析 细胞吸收离子是主动运输，主动运输需消耗能量，需要载体蛋白，浓度梯度一般由低到高，从题目中可知与K＋浓度无关，载体蛋白存在于细胞膜上，所以与载体蛋白也无关，所以只能与能量有关，有毒物质抑制了细胞的呼吸作用，没有能量供应，而加入一种物质后，恢复了吸收K＋的功能，可直接利用的能量是ATP，所以选B。
4.下列关于ATP的说法中，不正确的是( )
A.参与ATP组成的化学元素包括C、H、O、N、P
B.衣藻和黑藻细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体
C.ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
D.ATP在植物、动物和微生物体内的来源相同
答案 D
解析 衣藻和黑藻细胞都属于真核细胞，且能够进行光合作用，产生ATP的场所有细胞质基质、叶绿体和线粒体。光合作用生成的ATP，能量来源于光能，呼吸作用生成的ATP，能量来源于化学能，ATP作为生命活动的直接能源物质，可以转化成光能、电能、机械能和化学能等各种形式的能。ATP在植物、动物和微生物体内的来源不同，都有呼吸作用，但植物细胞中还有光合作用。
5.下图表示ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图完成下列问题：
(1)1分子ATP中含有______个高能磷酸键。
(2)图中的a、b分别代表____________、____________。
(3)c指__________________________________________________________________。
(4)在动物肌细胞中，进行②反应时，能量来自________________________________
________________________________________________________________________。
(5)①②反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？
________________________________________________________________________。
(6)进行①反应时能量用于_______________，进行②反应时能量用于_______________，由此可见能量是____________，物质是____________。
答案 (1)2 (2)呼吸作用 光合作用 (3)生命活动 (4)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能 (5)不一样，因为①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性 (6)合成ATP 各项生命活动 不可逆的 可逆的
解析 (1)ATP的结构简式为A—P～P～P，故1分子ATP中含有2个高能磷酸键。(2)合成ATP时的能量来源，绿色植物来自于光合作用和呼吸作用的生理过程中，动物和人则来自于进行呼吸作用时有机物的氧化分解。(3)ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。(4)②反应为ATP的水解反应，释放的能量来自于储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能。(5)由于酶具有专一性，对于不同的反应，所需酶的种类也不同。(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。
40分钟课时作业
基础过关
知识点一 ATP的分子结构
1.一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是( )
A.1,2,2 B.1,2,1
C.1,3,2 D.2,3,1
答案 C
解析 根据ATP的分子结构简式A—P～P～P可知，ATP中含有高能磷酸键2个，是第二和第三个磷酸键，含有的磷酸基团是3个，只有1个腺苷。
2.如果测得1个高能磷酸键的化学能是8P，那么ATP中的磷酸键能应该是( )
A.8P B.8P～16P
C.16P～24P D.24P
答案 C
解析 1个ATP中有2个高能磷酸键和1个低能磷酸键，所以其键能应在16P与24P之间。
3.ATP中的大量化学能储存在( )
A.腺苷内
B.磷酸基团内
C.腺苷和磷酸基团连接键内
D.高能磷酸键内
答案 D
解析 ATP是高能化合物，它的分子结构简式是：A－P～P～P，其中腺苷与磷酸之间的结合键(－)不是高能磷酸键；高能磷酸键内含有较高的能量，ATP分子中的大量化学能就储存在高能磷酸键内，并且远离腺苷的那个高能磷酸键内含有更多的能量。
知识点二 ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
4.下面有关ATP和ADP的叙述中，正确的是( )
A.ATP在酶的作用下，可以连续脱下3个Pi，释放大量能量
B.ATP在酶的作用下，可以加上一个Pi，储存能量
C.ATP和ADP的相互转化都需要酶的参与
D.ATP转化为ADP不需要酶的参与
答案 C
解析 ATP分子的结构简式为A－P～P～P，不可以再加一个Pi；在酶的作用下，ATP可以脱下一个磷酸基团变为ADP，断裂一个高能磷酸键，故A、B项错误；ATP与ADP的相互转化需要不同的酶催化，因此D项也不正确。
5.在人体细胞内同时存在两个过程：ATPeq \(,\s\up7(①),\s\d5(②))ADP＋Pi＋能量，下列关于①过程和②过程中能量的叙述，正确的是( )
A.①过程和②过程中的能量均来自糖类等有机物的氧化分解
B.①过程和②过程中的能量均供人体各项生命活动直接利用
C.①过程的能量供人体各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解
D.①过程的能量来自于糖类等有机物氧化分解，②过程的能量供人体各项生命活动利用
答案 C
解析 人体细胞中，ATP水解后释放的能量用于各项生命活动的进行；而生成ATP的能量主要来自有机物的氧化分解。
6.ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是( )
①腺苷很容易吸收能量和释放能量 ②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合 ③第三个磷酸基团(远离腺苷的那个)很容易从ATP上脱离，使ATP转化为ADP，同时释放能量 ④ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，使ADP转变成ATP
A.①③ B.②④ C.③④ D.①④
答案 C
解析 ATP含有三个磷酸基团，一个普通化学键、两个高能磷酸键，ATP水解时第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)断裂，储存在高能磷酸键中的能量释放出来，ATP转化为ADP。在有关酶的催化下，ADP与Pi结合，吸收能量，又可形成第二个高能磷酸键(远离腺苷的那个)，ADP又转化为ATP。
7.以下是对生物体内ATP的有关叙述，其中正确的是( )
A.ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的
B.ATP与ADP是同一种物质的两种形态
C.生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D.ATP与ADP的相互转化，使生物体内各项化学反应能在常温常压下快速顺利地进行
答案 A
解析 ATP与ADP并不是同一种物质；ATP在细胞中含量很少；酶的催化作用使各种化学反应快速顺利地进行。
8.科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，肌肉很快就发生明显的收缩现象。这种现象说明了( )
A.葡萄糖是生物体生命活动的能源物质
B.ATP是生物体生命活动的能源物质
C.葡萄糖是生物体生命活动的直接能源物质
D.ATP是生物体生命活动的直接能源物质
答案 D
解析 题干所述现象表明葡萄糖不能直接供给生命活动能量而ATP可以，说明ATP是生物体生命活动的直接能源物质。
能力提升
9.如图表示ATP和ADP之间的转化，可以确定( )
A.A为ADP，B为ATP
B.能量1和能量2来源相同
C.酶1和酶2是同一种酶
D.X1和X2是同一种物质
答案 D
解析 由图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP，能量1来自ATP中远离腺苷的高能磷酸键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除了来自有机物氧化分解所释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2分别是水解酶和合成酶；X1和X2是同一种物质Pi。
10.用小刀将数只萤火虫的发光器割下，使其干燥后研成粉末。取两支试管，分别标上甲、乙，各加入2 mL水和等量的萤火虫发光器研磨粉末，结果发现两支试管中均有短时间的黄色荧光出现。一段时间后黄色荧光消失，再分别进行处理后出现的结果如下图：
由此分析得出的正确结论是( )
A.葡萄糖不是直接能源物质
B.葡萄糖氧化分解可产生ATP
C.ATP是直接能源物质
D.A项和C项
答案 D
解析 两者对照可以说明ATP是直接能源物质，虽然葡萄糖中含有一定的能量，但是不能被萤火虫发光器研磨粉利用，所以葡萄糖不是直接能源物质。
11.下列有关ATP的叙述，正确的是( )
①ATP是生物体内储存能量的主要物质 ②ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基之间的化学键中 ③ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解 ④ATP在细胞内的含量很少，但转化速率很快 ⑤ATP只能在线粒体中生成 ⑥ATP是可流通的“能量货币”
A.①②④ B.③④⑥
C.③⑤⑥ D.③④⑤
答案 B
解析 生物体内主要的储能物质是脂肪而不是ATP，ATP分子的能量储存在磷酸基与磷酸基之间的高能磷酸键中。在生命活动需要消耗能量时，ATP分子水解断开远离腺苷的高能磷酸键，释放能量用于各项生命活动。但由于ATP在细胞内的含量很少，需要随时消耗随时产生，因此它在细胞内的转化速率很快，而且能在生命活动过程中随用随取，就像细胞内的一种“能量货币”。细胞内产生ATP的场所除线粒体外，还有细胞质基质和叶绿体等。
12.在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能说明( )
A.ATP中远离A的P容易脱离
B.部分32P标记的ATP是重新合成的
C.ATP是细胞内的直接能源物质
D.该过程中ATP既有合成又有分解
答案 C
解析 依题干信息“ATP的含量据变化不大”，说明该过程中ATP既有合成又有分解；依“部分ATP的末端P已带上放射性标记”，说明ATP中远离A的P容易脱离，且32P参与了ATP的重新合成，故选C项。
13.下列关于ATP的叙述，错误的是( )
A.ATP中含有糖
B.动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的，说明了生物界具有统一性
C.ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
D.ATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成了RNA的基本组成单位
答案 C
解析 ATP是生物的直接供能物质，它由1个腺苷和3个磷酸基团组成，若去掉两个磷酸基团则形成腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本组成单位。
14.如图是三磷酸腺苷(ATP)的分子结构，请回答下列问题：
(1)ATP的结构简式为________________，图中虚线部分的名称是________。
(2)一分子ATP可以看作是由________个磷酸分子、________个核糖分子和________个腺嘌呤缩合而成的。
(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的________水解，水解时释放的能量是生物体进行________、________和______________等生命活动所需能量的直接来源。
答案 (1)A－P～P～P 腺苷 (2)3 1 1 (3)高能磷酸键 肌肉收缩 大脑思考 离子的主动运输
15.在活细胞中，下图中循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题：
(1)ATP作为生物体生命活动的_____________物质，其分子结构简式为_____________，在②过程中，是由于________________________键的断裂而释放出能量。
(2)在绿色植物细胞内，与①相应的生理活动主要是在细胞内的__________________、__________________、__________________中进行。
(3)A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)①中能量E1的来源有哪些？②中能量E2的去向有哪些？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)直接能源 A—P～P～P 远离腺苷的高能磷酸 (2)细胞质基质 线粒体 叶绿体 (3)A2起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶；A1起催化作用，催化ATP的合成，是合成酶。二者不相同 (4)植物细胞中能量E1来自于光合作用过程中利用的光能和呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量，动物细胞中的能量E1来自于呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。②中能量E2的去向是转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能、渗透能等
解析 ATP是生命活动的直接能源物质，ATP在水解时远离腺苷的那个高能磷酸键断裂。ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。绿色植物细胞产生ATP的部位主要是细胞质基质、线粒体、叶绿体。在光合作用和呼吸作用的过程中，ADP可转化为ATP，所需的能量分别来自光能和糖类等有机物氧化分解释放的能量；ATP水解后，能量转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能、渗透能等。
个性拓展
16.某生物兴趣小组的同学设计了如下实验：
实验材料和用具：
取自同一只蛙的两块活的腓肠肌、任氏液(两栖动物的生理盐水)、0.3 g/mL的葡萄糖溶液、ATP溶液、铜锌叉(可用来刺激肌肉)、载玻片、镊子等。
实验步骤：
Ⅰ.用镊子将蛙的两块离体腓肠肌分别转移至滴有任氏液的载玻片上，并编号为A、B，然后用铜锌叉刺激离体肌肉，两块肌肉都出现了收缩现象。
Ⅱ.用铜锌叉间歇刺激肌肉A、B，直至肌肉都不再收缩为止。
Ⅲ.向丧失收缩功能的肌肉A上滴几滴0.3 g/mL的葡萄糖溶液，同时向丧失收缩功能的肌肉B上滴加等量的ATP溶液。
Ⅳ.然后用铜锌叉分别刺激两块肌肉A、B，观察肌肉A、B的收缩状况。
Ⅴ.实验结果：肌肉A没有出现收缩现象，肌肉B出现收缩现象。
分析实验，回答问题：
(1)该实验的目的是______________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ的处理目的是__________________________________________________。
(3)该实验的结论是______________________________________________________。
答案 (1)验证ATP是直接供能物质(探究直接供能物质是ATP还是葡萄糖) (2)消耗掉肌肉中原有的能量
(3)ATP是直接供能物质(ATP是直接供能物质，葡萄糖不是)
解析 由题干信息可知，该实验的目的是验证直接能源物质是ATP还是葡萄糖。比较项目
物质
原因
直接能源物质
ATP
水解释放的能量直接用于各种生命活动
主要能源物质
糖类
生命活动需要的能量大约70%由糖类提供
主要储能物质
脂肪
1 g脂肪储备的能量是同等质量糖类和蛋白质的两倍多
最终能量来源
太阳能
地球上所有生物需要的能量都直接或者间接来自植物的光合作用固定的太阳能
相关试卷
人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP课后测评： 这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的能量“货币”ATP课后测评，文件包含52细胞的能量“通货”ATP练习1解析版docx、52细胞的能量“通货”ATP练习1原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共11页， 欢迎下载使用。
2020-2021学年第2节 细胞的能量“货币”ATP同步达标检测题： 这是一份2020-2021学年第2节 细胞的能量“货币”ATP同步达标检测题，共3页。试卷主要包含了下列有关ATP的叙述,正确的是等内容，欢迎下载使用。
高考生物一轮对点训练：4-3 细胞的能量“通货”——ATP a Word版含解析： 这是一份高考生物一轮对点训练：4-3 细胞的能量“通货”——ATP a Word版含解析，共3页。
