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第二节 细胞的能量通货-ATP
一、ATP 的性质和结构
1.全名：三磷酸腺苷
2.分子结构：A—P~P~P（其中A 代表腺苷，P 代表磷酸基团，~代表高能磷酸
键）
3.组成元素：C、H、O、N、P
4.化学性质：ATP 可以水解，水解时高能磷酸键断裂释放大量能量，所以说ATP
是细胞内的一种高能磷酸化合物。
【习题一】
ATP 被喻为生物体的“能量货币”，为生命活动直接提供能量．图是ATP 的结构
示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．①表示腺苷
B．②表示脱氧核糖
C．③断裂后释放的能量最多
D．④是高能磷酸键
【分析】图中①表示腺嘌呤，②表示核糖，③是普通磷酸键，④是高能磷酸键．
ATP 的结构简式是 A-P～P～P，其中 A 代表腺苷，T 是三的意思，P 代表磷
酸基团．ATP 和ADP 的转化过程中，能量来源不同：ATP 水解释放的能量，来
自高能磷酸键的化学能，并用于生命活动；合成ATP 的能量来自呼吸作用或光
合作用．场所不同：ATP 水解在细胞的各处．ATP 合成在线粒体，叶绿体，细
胞质基质．
【解答】解：A、①表示腺嘌呤，A 错误；
B、②表示核糖，B 错误；
C、③是普通磷酸键，释放能量较少，④是高能磷酸键，释放的能量较多，C 错
误；
D、④是高能磷酸键，断裂时释放的能量较多，D 正确。
故选：D。
【习题二】
ATP 是细胞内绝大多数生命活动的直接能源物质．下列有关ATP 叙述正确的是
（ ）
A．ATP 的结构简式为A-P-P〜P
B．ATP 中的A 表示腺嘌呤核苷
C．每个ATP 分子中含有两个磷酸基团
D．只有细胞呼吸过程才能合成ATP
【分析】1、ATP 的结构式可简写成A-P～P～P，式中A 代表腺苷，T 代表3 个，
P 代表磷酸基团，～代表高能磷酸键．
2、合成ATP 途径：细胞呼吸和光合作用．
【解答】解：A、ATP 的结构简式为A-P〜P〜P，A 错误；
B、ATP 中的A 表示腺嘌呤核苷，B 正确；
C、每个ATP 分子中含有3 个磷酸基团，C 错误；
D、能合成ATP 的生理过程除了细胞呼吸还有光合作用，D 错误。
故选：B。
二、ATP 和ADP 的相互转化
对于细胞的正常生活来说，ATP 与ADP 的这种相互转化，是时刻不停地发生并
处于动态平衡中。
【习题三】
如图为细胞中ATP 与ADP 相互转化示意图。下列相关叙述正确的是（ ）
A．催化①、②过程的酶的功能及合成场所不同
B．②过程释放的能量来自于ATP 分子中腺苷与磷酸基连接化学键的断裂
C．①、②过程均可在线粒体、叶绿体中发生
D．根据图示可知，ATP 与ADP 之间的转化属于可逆反应
【分析】分析题图可知，该图是ATP 与ADP 的相互转化过程，①过程是ADP
与Pi 合成ATP 的过程，②过程是ATP 水解产生ADP 和Pi，同时释放能量的过
程。
【解答】解：A、①②过程酶的合成场所都是核糖体，A 错误；
B、②过程是ATP 水解，释放的能量来自高能磷酸键，B 错误；
C、线粒体、叶绿体中均可发生ATP 的合成与水解过程，C 正确；
D、ATP 与ADP 之间的转化不是可逆反应，是两个反应，因为酶不同，场所不
同，D 错误。
故选：C。
【习题四】
ATP 是生物体内重要的能源物质，如图是ATP 和ADP、AMP 之间的转化关系，
下列有关叙述错误的是（ ）
A．ATP、ADP、AMP 和核糖体中都含有核糖
B．甲过程中释放的能量可用于C3 还原或细胞分裂
C．催化乙和丙过程的酶应该是同一种酶
D．部分酶的组成元素与ATP 的组成元素相同
【分析】ATP 中文名称叫三磷酸腺苷，结构简式A-P～P～P，其中A 代表腺苷
P 代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。ATP 和ADP 转化过程中1、酶不同：酶
甲是水解酶，酶丁是合成酶；2、能量来源不同：ATP 水解释放的能量，来自高
能磷酸键的化学能，并用于生命活动；合成ATP 的能量来自呼吸作用或光合作
用；3、场所不同：ATP 水解在细胞的各处。ATP 合成在线粒体，叶绿体，细胞
质基质。
【解答】解：A、ATP 中的A 代表腺苷，腺苷=腺嘌呤+核糖，ATP、ADP、AMP
都含有核糖，核糖体由rRNA 和蛋白质组成，而RNA 中也含有核糖，A 正确；
B、甲过程为ATP 的水解，释放的能量可用于C3 还原或细胞分裂，B 正确；
C、酶具有专一性，催化乙和丙过程的酶应该是不同种酶，C 错误；
D、ATP 的组成元素为C、H、O、N、P，部分酶的成分是RNA，RNA 的组成元
素也是C、H、O、N、P，D 正确。
故选：C。
【习题五】
ATP 分子在细胞内能够释放能量，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靠近腺苷的磷酸基团很容易从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ADP
④ADP 可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP
转变成ATP．
A．①③ B．②④ C．①④ D．③④
【分析】ATP 是生物体直接的能源物质，ATP 的结构式为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，如果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；生物体合成ATP 的生理过程有光合作用和呼
吸作用．
【解答】解：①二磷酸腺苷很容易吸收能量和储存能量，并非腺苷，①错误；
②远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP 上脱离和结合，②错误；
③远离腺苷的磷酸基团很容易从ATP 上脱离，使ATP 转变成ADP，③正确；
④ADP 可以迅速地与磷酸基团结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP
转变成ATP，④正确。
故选：D。
三、ATP 的利用
1.用于细胞的主动运输（钙、镁离子通过主动运输进入番茄细胞时需要消耗能
量）
2.用于肌细胞收缩
3.用于细胞内各种吸能反应
4.用于大脑思考
总结：ATP 的能量用于各项生命活动。
【习题六】
下列生理过程中需ATP 提供能量的是（ ）
A．叶肉细胞合成的蔗糖运输到果实
B．静息状态下神经细胞K+外流
C．葡萄糖分子进入红细胞
D．植物细胞的质壁分离与复原
【分析】ATP 是一种含有高能磷酸键的有机化合物，它的大量化学能就储存在
高能磷酸键中．ATP 水解释放能量断裂的是末端的那个高能磷酸键．ATP 是生
命活动能量的直接来源，但本身在体内含量并不高．ATP 水解时释放的能量是
生物体进行肌肉运动、生物电、细胞分裂、胞吐胞吞和主动运输等生命活动所
需能量的直接来源，自由扩散和协助扩散不需要消耗能量．
【解答】解：A、叶肉细胞合成的蔗糖运输到果实消耗ATP，A 正确；
B、静息状态下神经细胞K+外流属于协助扩散，不消耗ATP，B 错误；
C、淀粉酶催化淀粉水解的过程不消耗ATP，C 错误；
D、植物细胞的质壁分离与复原中水的吸收属于自由扩散，不消耗ATP，D 错误。
故选：A。
【习题七】
下列生命活动中不需要ATP 提供能量的是（ ）
A．淀粉酶催化淀粉水解为麦芽糖
B．吞噬细胞吞噬病原体的过程
C．细胞中由氨基酸合成新的肽链
D．叶绿体基质中三碳化合物的还原
【分析】1、ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，细胞内的生命活动大都需要
ATP 为其直接提供能量；
2、质跨膜运输的方式分为自由扩散、协助扩散和主动运输，自由扩散不需要载
体和能量，协助扩散需要载体不需要能量，自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯
度运输，主动运输既需要载体也需要能量，是逆浓度梯度运输．
3、胞吞和胞吐属于非跨膜运输，需要消耗能量，分泌蛋白质的分泌过程属于胞
吐过程．
【解答】解：A、淀粉酶催化淀粉水解为麦芽糖的过程不消耗ATP，A 正确；
B、吞噬细胞吞噬病原体的过程为胞吞过程，需消耗ATP，B 错误；
C、细胞中由氨基酸合成新的肽链需消耗ATP，C 错误；
D、叶绿体基质中三碳化合物的还原需消耗ATP，D 错误。
故选：A。
四、生物体内的能源物质
主要能源物质：糖类
储能物质：脂肪
直接能源物质：ATP
最终能源：太阳能
【习题八】
下面各项中，不正确的是（ ）
A．生物生命活动所需的能量直接由ATP 提供
B．生命活动如：肌肉收缩、神经传导、细胞分裂、生长发育等都需要能量
C．糖类是提供生命活动的直接能量
D．生命活动最终的能量来自太阳
【分析】ATP 的结构式可简写成A-P～P～P，式中A 代表腺苷，T 代表3 个，P
代表磷酸基团，～代表高能磷酸键．通常断裂和合成的是第二个高能磷酸键．
一个ATP 分子中含有一个腺苷、3 个磷酸基团、2 个高能磷酸键．ATP 的一个高
能磷酸键水解，形成ADP（二磷酸腺苷），两个高能磷酸键水解，形成AMP
（一磷酸腺苷）．
【解答】解：AC、ATP 是直接能源物质，A 正确、C 错误；
B、肌肉收缩、神经传导、细胞分裂、生长发育等都需要ATP 提供能量，B 正确；
D、生命活动所需要的能量归根结底来自太阳，D 正确。
故选：C。
