高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用综合与测试学案

第2节　细胞的能量“货币”ATP

1.通过对ATP化学组成和结构特点的学习,认同ATP的结构与其功能相适应的观点。

2.通过对ATP和ADP相互转化进行模型构建,能归纳、概述ATP形成所需能量的主要来源及意义。

3.通过对生活实例的讨论分析,能解释“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”的原因。

新知探究一　ATP是一种高能磷酸化合物

活动:如图是ATP的组成,据图分析,讨论,回答下列问题。

问题(1):ATP的组成元素有哪些?含有几个磷酸基团?图中①②③④分别表示什么?

提示:C、H、O、N、P。3个。①代表腺苷;②代表腺苷一磷酸(AMP);③代表腺苷二磷酸(ADP);④代表腺苷三磷酸(ATP)。

问题(2):ATP中的“A”“T”和DNA中的碱基“A”“T”含义相同吗?请说明。

提示: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中的碱基“A”指腺嘌呤,“T”指胸腺嘧啶。

问题(3):ATP彻底水解会得到哪些成分?

提示:ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。

问题(4):ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质?利用图示表示出其结构。ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系?

提示:ATP去掉2个磷酸基团后形成的结构是腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一,图示如下:

问题(5):ATP中的特殊化学键有几个?为什么不稳定?

提示:2个。不稳定是因为两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥。

ATP的结构和功能

(1)结构简式

ATP的全称为腺苷三磷酸。其结构简式是A—P～P～P,其中“A”代表腺苷,“P”代表磷酸基团,“～”代表一种特殊的化学键。

(2)特点

ATP不稳定的原因是ATP中两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥,使得这种化学键不稳定,末端磷酸基团具有较高的转移势能。

(3)功能

ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

(2)若将ATP中核糖换成脱氧核糖,ATP将变成dATP(脱氧腺苷三磷酸,d表示脱氧),同样还存在dCTP、dGTP、dTTP。

1.如图为ATP分子结构式。下列相关叙述正确的是(　A　)

A.ATP的组成元素有C、H、O、N、P

B.图中五碳糖为脱氧核糖

C.1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成

D.靠近A的磷酸基团有较高的转移势能

解析:ATP的组成元素有C、H、O、N、P;题图中五碳糖为核糖;1个ATP分子由1个腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)和3个磷酸基团组成;末端的磷酸基团有较高的转移势能。

2.生物体内的高能磷酸化合物有多种,它们的结构和功能类似,但是具体用途有一定差异(如表)。下列相关推论最合理的是(　A　)

A.蛋白质的合成可由GTP或ATP直接供能

B.GTP分子中所有特殊的化学键断裂后,可得到鸟苷

C.UTP分子水解掉1个磷酸基团后,可作为RNA的基本单位之一

D.CTP在有脂肪和磷脂合成的场所含量很高

解析:ATP是细胞内的能量“货币”,因此蛋白质的合成可由GTP或ATP直接供能;GTP分子中所有特殊化学键断裂后,可得到鸟嘌呤核糖核苷酸;UTP分子水解掉2个磷酸基团后,可作为组成RNA的基本单位之一;CTP供能的机制与ATP相同,在有脂肪和磷脂合成的场所含量不会很高。

新知探究二　ATP与ADP可以相互转化

资料1:肌肉收缩的直接能源物质是ATP。人体在安静状态时,肌肉内储存的ATP含量只能供肌肉收缩1～3 s所需。

资料2:一个人在剧烈运动状态下,每分钟约有0.5 kg的ATP分解释放能量,供运动所需。一个成年人在安静的状态下,24 h内竟有40 kg的ATP被水解。

问题(1):人体中ATP的含量有什么特点?

提示:含量少。

问题(2):在剧烈运动时需要的大量能量,是依赖ATP含量升高还是ATP和ADP的快速转化?

提示:依赖于ATP和ADP之间的快速转化。

ATP特点

(1)高能量:ATP水解释放的能量高达30.54 kJ/mol,是细胞内的一种高能磷酸化合物。

(2)不稳定:ATP分子中远离A的那个特殊的化学键很容易水解,释放能量。

(3)含量少:ATP在细胞内含量很少,但转化是十分迅速的。

活动:在活细胞中,如图中的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。

问题(3):在人体细胞和绿色植物的叶肉细胞内,与①相应的生理活动有哪些?场所有哪些?

提示:人体细胞——呼吸作用,细胞质基质和线粒体。叶肉细胞——光合作用和细胞呼吸,叶绿体、细胞质基质、线粒体。

问题(4):A1和A2分别起什么作用?二者相同吗?

提示:催化;二者不相同。A1催化ATP的合成,是合成酶;A2催化ATP的水解,是水解酶。

问题(5):动物细胞中,能量E1的来源是什么?②中能量E2的去向有哪些?

提示:主要来自呼吸作用有机物分解所释放的化学能。用于生物的各项生命活动。

问题(6):ATP与ADP之间的相互转化是否可逆?为什么?

提示:不可逆,反应类型、条件、酶等不同,物质可逆,能量不可逆。

(1)ATP与ADP相互转化的过程及能量来源图解:

(2)ATP与ADP转化的特点:

①ATP与ADP的这种相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。

②ATP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,这体现了生物界的统一性。

ATP与ADP的相互转化比较
 

3.如图表示ATP与ADP相互转化的过程,下列有关ATP合成和水解的说法,正确的是(　B　)

A.物质和能量都是可逆的 B.物质可逆,能量不可逆

C.酶1和酶2是同一种酶 D.发生的场所完全相同

解析:物质可逆,能量不可逆;酶1是水解酶,酶2是合成酶;发生的场所不完全相同,如光合作用中光反应产生ATP,暗反应消耗ATP,场所不同。

4.ATP合成酶是合成ATP所需要的酶,分子结构由凸出于膜外的亲水性头部和嵌入膜内的疏水性尾部组成。当H+顺浓度梯度穿过ATP合成酶时,该酶能催化ADP与Pi形成ATP。下列关于ATP合成酶的分析,错误的是(　C　)

A.ATP合成酶在线粒体、叶绿体内都有分布

B.ATP合成酶既具有催化作用,同时也具有运输作用

C.ATP和ADP的相互转化过程都需要ATP合成酶的催化

D.ATP合成酶催化ADP和Pi形成ATP时,伴随着能量的储存

解析:线粒体、叶绿体中都有ATP的合成,含有ATP合成酶;从“ATP合成酶是合成ATP所需要的酶”可知,ATP合成酶具有催化作用,从“当H+顺浓度梯度穿过ATP合成酶”可推测,ATP合成酶具有运输作用;酶具有专一性,ATP水解为ADP需要ATP水解酶的催化,ADP合成ATP需要ATP合成酶的催化;ATP中特殊的化学键中储存着能量,因此形成ATP时伴随着能量的储存。

新知探究三　ATP的利用

活动:阅读教材P88～89,思考,讨论,回答下列问题。

问题(1):ATP水解释放的能量有哪些方面的应用?举例说明。

提示:渗透能——主动运输;电能——生物发电;机械能——肌细胞收缩;化学能——蔗糖的合成;光能——萤火虫发光;热能——人体体温维持等。

问题(2):ATP如何为主动运输提供能量?

提示:①参与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就激活该酶,将ATP水解。②ATP水解释放的磷酸基团与载体蛋白结合即载体蛋白的磷酸化。③载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化,将Ca2+释放到膜外。

问题(3):吸能反应、放能反应与ATP有怎样的关系?

提示:吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量。放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP特殊的化学键(～)中。

(1)常见的消耗与不消耗能量的生理过程

①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。

②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。

(2)ATP是细胞内流通的能量“货币”

①吸能反应一般与ATP水解的反应相联系,由ATP水解提供能量。

②放能反应一般与ATP的合成相联系,释放的能量储存在ATP中。

③能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。

5.海洋中电鳗有放电现象,其电能的直接来源是(　D　)

A.由热能转变而来

B.有机物氧化分解释放的化学能转变而来

C.由光能转变而来

D.由ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来

解析:热能无法被生物所利用;有机物中的能量需经过氧化分解,储存到ATP中,才能够直接用于生命活动;电鳗不能利用光能;海洋中的电鳗有放电的现象,其电能的直接来源是ATP,ATP水解时释放的化学能转变成电能。

6.某同学对细胞内的葡萄糖、脂肪、ATP进行了如下总结,你认为合理的是(　C　)

A.细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的

B.ATP和葡萄糖一样可以直接为生命活动提供能量

C.脂肪的氧化分解能生成ATP,脂肪的合成需消耗ATP

D.细胞内储存有大量的ATP,为生命活动提供能量

解析:细胞中的生命活动所需要的能量,并不都是由ATP直接提供的,GTP、CTP、UTP等也能为细胞的生命活动直接供能;ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质,葡萄糖是生命活动的主要能源物质,不能直接为生命活动提供能量;脂肪的氧化分解是放能反应,能生成ATP,脂肪的合成是吸能反应,需消耗ATP;细胞内储存的ATP很少,但ATP和ADP之间的转化很迅速,ATP能为生命活动提供能量。

[科学实验探究情境]

 20世纪50年代后期某科学家提出:酶负责通过细胞膜运送分子。该科学家在蟹神经细胞膜上发现了钠钾ATP酶。束缚于细胞膜的钠钾ATP酶被外部的钾和内部的钠所激活。酶将钠泵出细胞并将钾泵入细胞,从而维持相对于周围外部环境的细胞内部的高钾浓度和低钠浓度。

探究:(1)钠钾ATP酶化学本质是什么?

提示:蛋白质。

(2)钠钾ATP酶的作用是什么?

提示:运输钠钾离子和催化ATP水解。

课堂小结

随堂反馈

1.下列有关ATP的叙述,错误的是(　C　)

A.ATP的元素组成与DNA相同

B.ATP分子组成中含有糖类

C.ATP依次水解掉三个磷酸基团的过程释放的能量相等

D.ATP与ADP相互转化的能量供应机制,体现了生物界的统一性

解析:ATP的元素组成与DNA相同,均为C、H、O、N、P;ATP分子组成中含有核糖;ATP分子组成中,连接两个磷酸基团之间的特殊化学键储存的能量多,腺苷与磷酸基团之间的普通化学键中所含能量少,因此ATP依次水解掉三个磷酸基团的过程释放的能量有差异;ATP与ADP相互转化的能量供应机制普遍存在于原核生物与真核生物中,体现了生物界的统一性。

2.如图表示的是ATP与ADP之间的相互转化,据图可以确定(　D　)

A.M代表ADP,N代表ATP

B.能量1和能量2来源相同

C.酶1和酶2代表同一种酶

D.X1和X2代表同一种物质

解析:由题图中能量的方向可以看出,M代表ATP,N代表ADP;能量1来自ATP中远离腺苷的特殊的化学键水解所释放的化学能,能量2来源于细胞呼吸中有机物的氧化分解所释放的能量或植物光合作用所吸收的光能;酶1和酶2分别催化ATP水解和ATP合成,代表不同的酶;X1和X2均为磷酸基团(Pi),代表同一种物质。

3.钠钾泵是一种专一性的载体蛋白,该蛋白既可催化ATP水解又能促进Na+、K+的转运。每消耗1 mmol ATP能将3 mmol的Na+泵出细胞,将2 mmol K+泵入细胞内。如图为细胞膜部分结构与功能的示意图,依据此图做出的判断错误的是(　C　)

A.细胞膜上的钠钾泵具有运输和催化的功能

B.细胞内K+从细胞内流向细胞外可不消耗ATP

C.钠钾泵持续运输的过程会导致ADP的大量积累

D.钠钾泵的存在说明载体蛋白对离子运输具有选择性

解析:细胞膜上的钠钾泵同时具有运输钠离子、钾离子和催化ATP水解的功能;细胞内钾离子外流和细胞外钠离子内流均为顺浓度梯度的协助扩散,不消耗ATP;钠钾泵持续运输的过程,消耗ATP,但ATP与ADP之间的转换非常迅速,ADP不会大量积累;钠钾泵只能运输钠离子和钾离子,说明载体蛋白对离子运输具有选择性。

4.人体细胞进行正常的生命活动,每天需要水解200～300 mol ATP,但人体细胞中ATP的总量只有约0.1 mol。下列有关ATP的叙述错误的是(　C　)

A.ATP由一个腺苷与三个磷酸基团组成

B.ATP水解成ADP释放的能量来自远离腺苷的特殊的化学键

C.ATP释放能量往往与某些放能反应相关联

D.ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求

解析:ATP的中文名称是腺苷三磷酸,由一个腺苷与三个磷酸基团组成;ATP水解成ADP释放的能量来自远离腺苷的那个特殊的化学键断裂;ATP水解释放能量,往往与吸能反应相关联;生物体内ATP的含量很少,但ATP和ADP相互转化的速度很快,这可以保证机体对能量的需求。

5.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)若动物和人等产生的能量可以用于c,则c指　　　　　　　。 

(4)①②反应进行时所需要的酶　　　　(填“相同”或“不同”),原因是　。 

解析:(1)每个ATP分子中3个磷酸基团之间通过2个特殊的化学键连接。

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

(3)c过程是指各项生命活动。

(4)反应①②中酶是不同的,因为它们是两个不同的反应,而酶具有专一性。

答案:(1)2　(2)呼吸作用　光合作用　(3)各项生命活动　(4)不同　①和②是两个不同的反应,而酶具有专一性

选题测控导航表

1.ATP是细胞内的直接能源物质,其分子的结构可简写为APPP(①～③表示化学键)。下列关于ATP的叙述正确的是(　B　)

A.ATP中有两个带负电荷的磷酸基团

B.化学键③最易断裂并释放大量的能量

C.ATP在生命活动旺盛的细胞中含量多

D.只有化学键③是特殊化学键

解析:ATP中含有三个带负电荷的磷酸基团;③是远离腺苷的特殊化学键,容易发生断裂;ATP在细胞中的含量少,但和ADP的转化速度很快;②③是特殊化学键。

2.在线粒体的内外膜间隙中存在着一类标志酶——腺苷酸激酶,它能将ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,结果产生(　B　)

A.一分子AMP和一分子ADP

B.两分子ADP

C.一分子ATP和一分子ADP

D.一分子ADP

解析:ATP分子末端的磷酸基团转移至腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)上,即ATP分子(含3个磷酸基团)转化为ADP(含2个磷酸基团),AMP(含1个磷酸基团)结合磷酸转化为ADP(含2个磷酸基团)。

3.分析ATP与ADP相互转化示意图,下列有关说法正确的是(　B　)

A.图中Pi代表磷酸,B为ADP,C为ATP

B.在B→C的反应中,产生的E2来源于特殊的化学键的断裂释放出的能量

C.E1不是物质,对于人、动物、真菌、植物和细菌来说,E1来自细胞

呼吸

D.C→B与B→C都可以伴随着放能反应和吸能反应

解析:图中Pi代表磷酸,B为ATP,C为ADP;B→C过程为ATP的水解过程,释放的能量来源于特殊化学键的断裂;E1是合成ATP所需要的能量,对于植物来说,能量来自细胞呼吸或光能;在ATP与ADP的相互转化过程中,一般来说,ATP的合成伴随着放能反应,ATP的水解伴随着吸能反应。

4.ATP和ADP可以相互转化,下面有关的描述中,正确的是(　C　)

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参与

D.在ATP与ADP的相互转化反应中,物质和能量都是可逆的

解析:ATP在ATP水解酶的作用下只能脱去一个磷酸基团;ATP不能再加上磷酸;ATP水解需要ATP水解酶的催化,ATP合成需要ATP合成酶的催化;在ATP与ADP相互转化过程中能量是不可逆的。

5.ATP分子在细胞内能够储存能量和释放能量,从结构上看,其原因是(　B　)

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分子中的磷酸基团带负电荷而相互排斥　④ADP可以迅速地与磷酸基团结合,吸收能量形成高能磷酸键,使ADP转变成ATP

A.①③ B.③④ C.②④ D.①④

解析:ATP中的磷酸基团带负电荷而相互排斥,从而使特殊化学键容易断裂,末端磷酸基团容易脱离,即具有较高的转移势能,③正确;ADP可以迅速地与磷酸基团结合,吸收能量形成特殊化学键,使ADP转变成 ATP,④正确。

6.科学家研究发现,向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加葡萄糖溶液,肌肉不收缩;向同一肌肉上滴加ATP溶液,肌肉很快就发生收缩。这说明(　D　)

A.葡萄糖是能源物质

B.ATP是主要能源物质

C.葡萄糖是直接能源物质

D.ATP是直接能源物质

解析:向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加ATP溶液,肌肉很快发生收缩,而滴加葡萄糖溶液则不出现收缩现象,说明ATP是直接能源物质,而葡萄糖不是。

7.生物的生命活动需要能量,下列有关能量的表述,正确的是(　D　)

A.正常情况下,生物体的最终能量来源、主要能源物质、储能物质、直接能源物质分别是光能、糖类、蛋白质、ATP

B.消化道内蛋白质的消化会使ADP含量增加

C.细胞膜主动运输消耗的能量一般不是由ATP水解提供的

D.每克脂肪氧化分解释放的能量多于每克糖原氧化分解释放的能量

解析:正常情况下,生物体的最终能量来源、主要能源物质、储能物质、直接能源物质分别是太阳能、糖类、脂肪、ATP;消化道内蛋白质的消化是在消化酶的作用下进行的,不消耗ATP,所以不会使ADP含量增加;细胞膜主动运输消耗的能量是由ATP水解提供的;脂肪的C、H比例高于糖类,因此每克脂肪氧化分解释放的能量多于每克糖原氧化分解释放的能量。

8.据图判断,下列有关叙述错误的是(　D　)

A.甲→ATP的过程所需的酶与酶1不同

B.乙中不含特殊的化学键,是RNA基本组成单位之一

C.丙物质为腺苷,丁可用于某些脂质的合成

D.ATP为生命活动提供能量需要经过图示的整个过程

解析:甲表示ADP,乙表示AMP,丙表示腺苷,丁表示无机磷酸Pi,甲→ATP的过程所需的酶与酶1不同;乙中不含特殊的化学键,是RNA基本组成单位之一;丙物质为腺苷,丁可用于磷脂的合成;ATP为生命活动提供能量主要经过图示的ATP→甲过程。

9.如图是腺苷三磷酸的分子结构,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。 

解析:(1)ATP的结构简式为A—P～P～P,图中虚线部分的名称是腺苷(腺嘌呤核苷)。

(2)ATP的结构简式中的A代表腺苷,由核糖和腺嘌呤组成,P代表磷酸基团,～代表特殊的化学键,T表示3个。可见,一分子ATP可以看作是由3个磷酸分子、1个核糖分子和1个腺嘌呤缩合而成的。

(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的特殊的化学键水解,水解时释放的能量是生物体进行肌肉收缩、大脑思考、离子的主动运输、生物的发电和发光、吸能反应等生命活动所需能量的直接来源。

答案:(1)A—P～P～P　腺苷(腺嘌呤核苷)　(2)3　1　1　(3)特殊的化学键　肌肉收缩　大脑思考　离子的主动运输(其他合理答案也

可以)

10.腌制的腊肉中往往含有大量的细菌,可利用“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:

①将腊肉研磨后离心处理,取一定量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;②记录发光强度并计算ATP含量;③测算出细菌数量。分析并回答下列问题。

(1)荧光素接受细菌细胞中　　　　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且发出荧光。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含量成　　　　(填“正比”或“反比”)。 

(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换形式是　　　　能→　　　　能。生物细胞中ATP的水解一般与　　　　　　(填“吸能反应”或“放能反应”)相联系。 

(3)研究人员用不同条件处理荧光素酶后,测定酶浓度与发光强度的关系如图所示。若要节省荧光素酶的用量,可以使用　　　　处理;高温和Hg2+处理后酶活性　　　　(填“可以”或“不可以”)恢复;Hg2+处理后酶活性降低可能是因为　                          。 

解析:(1)ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。荧光素接受ATP提供的能量,在荧光素酶的催化下,形成氧化荧光素并且发出荧光,其发光强度与ATP的含量成正比,每个细菌细胞中ATP含量大致相同且相对稳定,所以根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量。

(2)“荧光素—荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是化学能转变为光能;放能反应一般与ATP的合成相联系,吸能反应一般与ATP的水解相联系。

(3)分析题图曲线可知,用Mg2+处理后,在较低浓度荧光素酶的条件下就能达到较高的发光强度,因此使用Mg2+处理,能够节省荧光素酶的用量。高温和Hg2+处理,均会破坏荧光素酶的空间结构,导致酶活性不可以恢复。可见,Hg2+处理后酶活性降低可能是因为Hg2+破坏了酶的空间结构。

答案:(1)ATP　正比

(2)化学　光　吸能反应

(3)Mg2+　不可以　Hg2+破坏了酶的空间结构

11.当其他条件均满足时,20个腺苷和90个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的特殊的化学键个数是(　B　)

A.20个和30个 B.20个和40个

C.40个和40个 D.30个和60个

解析:一个ATP分子中含一个腺苷和三个磷酸基团,20个腺苷和 90个磷酸最多可以组成20个ATP,这20个ATP分子中所含的特殊的化学键个数是20×2=40(个)。

12.在某细胞培养液中加入被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末端的P已带上放射性标记(32P),该现象能够说明　(　C　)

①ATP中远离A的P容易脱落

②部分被32P标记的ATP是重新合成的

③ATP是细胞内的直接能源物质

④该过程中ATP既有合成又有水解

A.①②③④ B.①②③

C.①②④    D.②③④

解析:在这个实验前后ATP的含量变化不大,说明ATP在细胞中是不断地被消耗并不断地合成的,因此含量基本不会发生太大的改变。因为部分ATP末端的P被标记(32P),说明这部分ATP是新合成的;同时只有末端的P被标记(32P),说明ATP的水解和合成过程就是远离A的P脱落和连接的过程。题干中没有涉及能量,不能说明ATP是直接能源

物质。

13.下列关于酶和ATP相互关系的叙述中,错误的是(　A　)

A.酶需要ATP提供能量才能发挥作用

B.ATP的合成需要酶的催化

C.酶的合成伴随着ATP的水解

D.某些酶的元素组成与ATP相同

解析:酶是生物催化剂,通过降低化学反应的活化能而发挥作用;ATP的合成需要ATP合成酶催化;酶的化学本质是蛋白质或RNA,蛋白质或RNA的合成均需要ATP供能,即伴随着ATP的水解;酶的化学本质若是RNA,则其元素组成与ATP相同,都是C、H、O、N、P。

14.细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP直接供能,下列叙述正确的是(　D　)

A.ATP合成酶通过为ADP供能和降低活化能来催化ATP的合成

B.ATP在细胞中大量储存以保证生命活动对能量的需求

C.马拉松运动中,骨骼肌细胞内ATP的水解速率大于合成速率

D.细胞中的能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通

解析:ATP合成酶通过降低活化能来催化ATP的合成;细胞中ATP的含量并不多,但ATP与ADP之间能迅速转化以保证生命活动对能量的需求;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,所以马拉松运动中,骨骼肌细胞内ATP的水解速率与合成速率处于动态平衡之中;细胞中的能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通。

15.在自然界中生物的发光现象普遍存在,生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。

实验材料:萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末、ATP粉末、蒸馏水、大小相同的小烧杯若干、大小相同的试管若干、标签纸若干及其他实验所需材料。

(1)实验步骤:

①配制不同浓度的ATP溶液,置于小烧杯中,贴上标签。

②将　　　　　　　　　　　　分成若干等份,分别放入试管中,贴上标签。 

③在每支试管中加入　                                  。 

④观察发光现象并记录。

(2)实验现象预测及结论:

(3)实验讨论:

a.最可能的实验结果是(2)中哪一种?　　　  　。 

b.萤火虫发光是　　　　　　　　能转化成　　　能的过程。 

解析:(1)为了探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系,自变量为ATP浓度,因变量为发光强度。首先应配制不同浓度的ATP溶液,随后将萤火虫的荧光器晒干后研成的粉末分成若干等份,分别放入试管中,在每支试管中加入等量不同浓度的ATP溶液。观察不同浓度的ATP溶液中荧光器粉末的发光情况。

(2)实验现象有三种可能:①随ATP溶液浓度升高,发光现象渐强,说明荧光强度与ATP浓度呈正相关;②随ATP溶液浓度升高,发光现象渐弱,说明荧光强度与ATP浓度呈负相关;③随ATP浓度升高,发光现象无变化,说明荧光强度与ATP浓度无关。

(3)由于ATP是驱动生命活动的直接能源物质,所以实验最可能的结果是第①种;萤火虫发光是ATP中活跃的化学能转化成光能的过程。

答案:(1)②荧光器粉末　③等量不同浓度的ATP溶液 (2)①呈正相关　②渐弱　呈负相关　③随ATP浓度升高,发光现象无变化  (3)a.第①种　b.ATP中活跃的化学　光