高考生物一轮复习：第二单元 细胞的代谢（3）ATP在能量代谢中的作用（超级讲义）.docx

第二单元 细胞的代谢（3）ATP在能量代谢中的作用【考点梳理】典例1下列有关ATP说法错误的是（ ）A.ATP分子中特殊的化学键全部断裂后形成的产物中，有些是组成某些酶的基本单位B.细胞内ATP与ADP相互转化的供能机制是生物界的共性C.人剧烈运动时，为满足能量需求，肌细胞中ATP合成速率将明显大于其水解速率D.ATP是细胞中连接C3还原和蛋白质合成等吸能反应的纽带答案：C解析：本题考查ATP的相关知识。ATP断裂2个特殊化学键后可得到腺苷磷酸，又称腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，而某些酶的化学本质是RNA，A正确；ATP是细胞中的直接供能物质，其供能机制是与ADP的相互快速转化，生物界中细胞生物都存在该机制，B正确；人剧烈运动时，能量需求增加，为满足能量需求，ATP的水解速率和合成速率都会加快且相等，C错误；C3还原和蛋白质的合成都是吸能反应，需要ATP供能，D正确。Ø 考点链接ATP的结构和功能1.元素组成：C、H、O、N、P。2.化学组成：1分子腺苷和3分子磷酸基团（或1分子核糖、1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团）3.结构简式：APPP，各符号的含义所示4.功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。例题练习1.下列关于ATP的说法，正确的是（ ）A.ATP中的“A”指的是腺嘌呤B.动物体内的主要储能物质是ATPC.ATP与ADP的相互转化由不同的酶催化完成D.神经递质在突触间隙中的运输需要消耗ATP答案：C解析：ATP中的“A”指的是腺苷，A错误；ATP是直接能源物质，不是储能物质，B错误；酶具有专一性，ATP与ADP的相互转化由不同的酶催化完成，C正确；神经递质在突触间隙中的运输是扩散，不需要消耗ATP，D错误。（多选题）2.如图为ATP分子的结构图,A、 B、C表示相应的结构,、表示化学键。下列叙述不正确的是（ ）A.A表示腺嘌呤，B表示腺苷B.化学键比化学键更容易断开C.化学键的形成所需的能量都来自化学能D.化学键中能量的释放往往与吸能反应相关联答案：ABC解析：图中A表示腺苷，B表示腺嘌呤核糖核苷酸（AMP），C表示ATP（腺苷三磷酸），和表示特殊的化学键，其中更容易断开，A、B不正确；对于植物来说，化学键的形成所需的能量也可以来自光能，C不正确；化学键中能量的释放即ATP的水解，一般与吸能反应相关联，D正确。典例2如图为ATP-ADP循环图解，其中和表示过程。下列叙述正确的是（ ）A.植物细胞在黑暗条件下，过程只发生在线粒体中B.ATP由一个腺苷和两个磷酸基团组成，在细胞中含量很少C.生物体内各种吸能反应所需的能量均来自过程D.在睡眠或运动状态下，人体细胞中的过程和均能达到平衡答案：D解析：本题考查ATP的作用。图中表示ATP的合成过程，植物细胞在黑暗条件下通过细胞呼吸合成ATP，所以过程可发生在细胞质基质和线粒体中，A错误；ATP由一个腺苷和三个磷酸基团组成，在细胞中含量很少，B错误；光合作用的光反应为吸能反应，其能量来源于光能，C错误；在睡眠或运动状态下，人体细胞中的过程和均能达到平衡，即能量的供求能达到平衡，D正确。Ø 考点链接ATP和ADP的转化1.2.图解3.能量的来源和去路（1）光能和有机物中的化学能可以分别在光合作用和细胞呼吸过程中，转化为ATP中的能量。（2）ATP中的能量可以被生物体的各种生命活动直接利用。4.特点（1）正常生活的细胞中，ATP与ADP在时刻不停地相互转化，并且处于动态平衡中。（2）细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性。例题练习1.磷酸肌酸主要储存于动物和人的肌细胞中，是一种高能磷酸化合物，ATP和磷酸肌酸在一定条件下可相互转化。下列叙述错误的是（ ）A.ATP脱去两个磷酸基团后的产物可用于DNA的合成B.磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相联系C.肌肉收缩时，磷酸肌酸的转化可使ATP含量在一定程度上保持稳定D.ATP和ADP的相互转化过程也可以发生在原核细胞中答案：A解析：本题考查ATP的组成及与磷酸肌酸的相互转化。ATP脱去两个磷酸基团后的产物是腺嘌呤核糖核苷酸，可以用于RNA的合成，A错误；由反应式可知，磷酸肌酸和肌酸的相互转化与ATP和ADP的相互转化相联系，B正确；肌肉收缩时所需ATP较多，磷酸肌酸的转化可使细胞中ATP含量在一定程度上保持稳定，C正确；ATP和ADP的相互转化过程在生物界中普遍存在，D正确。（多选题）2.如图表示生物体内发生的两个化学反应，下列相关说法中正确的是（ ）A.ATP与ADP间相互转化的能量供应机制只发生在真核细胞内B.ATP分子水解时，图中所示的化学键最易断裂C.细胞中的吸能反应一般与ATP的合成反应相联系D.图中酶1和酶2的化学本质相同，但是二者的种类不同答案：BD解析：细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，即该过程也可发生在原核细胞内，A错误；ATP分子水解时，远离腺苷的特殊化学键，即题图中所示的化学键最易断裂，B正确；细胞中的吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，放能反应一般与ATP的合成反应相联系，C错误；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，D正确。故选BD。典例3下列生命活动中不需要ATP提供能量的是（ ）A.叶肉细胞内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答案：C解析：叶肉细胞内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正确。Ø 考点链接ATP的利用1.细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的（1）ATP是生物体维持生命活动所需能量的直接来源。ATP水解释放的能量用于各项生命活动时，转化为其他能量形式，如机械能、电能、化学能、光能（如萤火虫的发光）、热能等。（2）细胞分裂、根对矿质元素的吸收、新物质的合成、肌肉收缩、腺体分泌、神经传导和生物发电（如电鳐）等生命活动所需的能量都来自ATP的水解。2.ATP中能量的利用以ATP为Ca2+的主动运输供能为例（1）过程参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性被激活。在载体蛋白这种酶的作用下，ATP末端的磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，并伴随着能量的转移，该过程就是载体蛋白的磷酸化。载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化，使Ca2+的结合位点转向膜外侧，将Ca2+释放到膜外。（2）ATP水解释放的磷酸基团可使蛋白质等分子磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可参与各种化学反应。3.ATP细胞内流通的能量“货币”（1）细胞内小分子物质转化为大分子物质一般都需要消耗能量。即吸能反应一般与ATP的水解反应相联系。（2）细胞内有机物的氧化分解过程一般都伴随着化学能的释放，释放的能量储存在ATP中。即放能反应与ATP的合成相联系。（3）能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“货币”。例题练习1.下列有关细胞内ATP的叙述，正确的是（ ）A.ATP中糖分子与磷酸基团之间连接的键是高能磷酸键B.ATP的合成需要ATP合成酶，ATP合成酶的合成需要ATPC.剧烈运动时，细胞中ATP的含量大量增加以保证能量供应D.改变形状后的肌肉恢复原状的过程常伴随着ATP的水解答案：B解析：一个ATP分子中含有2个高能磷酸键，3个磷酸基团，其中一个磷酸基团直接连接在糖分子上，形成的键不是高能磷酸键，A错误；ATP的合成需要ATP合成酶的催化，ATP合成酶的合成需要ATP提供能量，B正确；ATP在体内含量少，剧烈运动时细胞中ATPADP循环转化加快以保证能量供应，C错误；改变形状后的肌肉恢复原状的过程属于放能反应，细胞内的放能反应一般和ATP的合成有关，D错误。（多选题）2.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。下列相关叙述正确的是（ ）A.萤火虫的发光强度与ATP的含量呈正相关B.荧光素酶通过调节氧化荧光素的形成来使其发光C.萤火虫体内形成ATP所需的能量来自光能和呼吸作用D.萤火虫持续发光的过程中，其体内ATP的含量仍会保持相对稳定答案：AD解析：萤火虫发出的光来自ATP水解所释放的能量，其发光强度与ATP的含量呈正相关，A正确；荧光素酶只起催化作用，不起调节作用，B错误；萤火虫体内形成ATP所需的能量只来自呼吸作用，C错误；萤火虫持续发光的过程中，ATP与ADP的相互转化，是处于动态平衡之中的，故其体内ATP的含量仍会保持相对稳定，D正确。【要点突破】ATP的产生和利用1.ATP的产生动物细胞内产生ATP的途径是呼吸作用，涉及的细胞结构是细胞质基质和线粒体；植物细胞内产生ATP的途径是光合作用和呼吸作用，涉及的细胞结构是叶绿体，细胞质基质和线粒体。2.ATP的利用ATP中的化学能是活跃的化学能，可作为直接能源物质。ATP释放的能量来源于ATP中远离A的高能磷酸键。其中的能量可以转化成各种形式的能量，用于各项生命活动，如：化学能电能：用于大脑思考和神经传导；化学能化学能：用于细胞内的各种吸能反应（物质合成）；化学能机械能：用于肌细胞收缩；化学能电能、光能：用于生物放电、发光。并不是所有的生命活动都需要能量，也不是所有的生命活动的能量都是由ATP提供的。常见的消耗能量的生理过程：主动运输、蛋白质合成、胞吞、胞吐、细胞分裂等。常见的不消耗能量的生理过程：自由扩散、协助扩散、气体交换、渗透作用、蒸腾作用等。易错辨析1.ATP与ADP的相互转化过程中，物质可重复利用，但能量不可循环利用。2.ATP转化为ADP又称ATP的水解反应，这一过程需要酶的催化，同时也需要消耗水。3.ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不能将两者等同起来。4.生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。这种矛盾主要通过ATP和ADP的快速转化来解决。5，在真核细胞内，形成ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP水解反应几乎发生在细胞的各个部位。学科网（北京）股份有限公司