2016-2017学年高中生物第4章光合作用和细胞呼吸第1节ATP和酶第1课时生命活动的能量“通货”--ATP学案苏教版必修1

第1节ATP和酶第1课时生命活动的能量“通货”ATP1解释并用图解表示ATP的结构，了解ATP的结构特点。(重点)2举例说明ATP的来源和功能。3结合ATP和ADP的相互转化示意图，概述二者之间的关系。(重、难点)ATP 的 分 子 结 构 及 特 点1全称：腺嘌呤核苷三磷酸。2组成3结构简式：APPP4符号含义5特点ATP末端的高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂。探讨：请分析下列化合物中“A”的含义，这些化合物中“A”是否代表同一物质？提示：(1)中A为腺嘌呤核苷即“腺嘌呤核糖”，(2)、(3)中的A均代表腺嘌呤。探讨：ATP末端的高能磷酸键容易断裂，有什么意义呢？【提示】可迅速释放出能量，满足各种生命活动需要。探讨：ATP水解掉两个磷酸基团和完全水解时，得到的产物相同吗？若不相同，分别有哪些？【提示】不同。ATP水解掉两个磷酸基团得到磷酸和腺嘌呤核糖核苷酸；当其完全水解时得到腺嘌呤、核糖、磷酸。1ATP的分子组成图示(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。(2)结构组成：可以用“1、2、3”来总结，1个腺嘌呤核苷通过2个高能磷酸键与3个磷酸基团结合而成。2ATP结构与功能的关系ATP(APPP)中含有两个高能磷酸键()，其中远离A的那个高能磷酸键容易水解而断裂，释放出大量能量可被直接用于各项生命活动，即ATP是生命活动的直接能源物质。1在下列四种化合物的化学组成中，“”内符号所对应的含义最接近的是() 【导学号：21210024】A和B和C和D和【解析】本题综合考查高中生物课本中几种化合物的化学组成，中“”所对应的含义是腺嘌呤核糖核苷酸，中“”所对应的含义是腺嘌呤，中“”所对应的含义是腺嘌呤脱氧核苷酸，中“”所对应的含义是腺嘌呤核糖核苷酸。【答案】D2如图表示生命活动的直接能源物质ATP的结构式，其中能作为RNA的基本单位的是()ABCD【解析】图中、分别表示腺苷、AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)、ADP和ATP，其中腺嘌呤核糖核苷酸是组成RNA的基本单位之一。【答案】BATP和ADP的相互转化和利用1ATP水解的本质：ATP末端的高能磷酸键断裂。2相互转化示意图3相互转化的意义既为生命活动及时提供能量，又避免一时用不尽的能量白白流失掉。4ATP的利用在生物体内，ATP直接为生物体的各种需能反应提供能量；在能量的转换中，它也起着关键作用。探讨：生物体的各种生命活动都需要能量，因此生物体内储存着很多的ATP，这种说法是否正确？请分析原因。【提示】不正确，生物体活细胞中ATP和ADP在不停地相互转化，这既可避免一时用不尽的能量白白流失掉，又保证了及时供应生命活动所需的能量，因此生物体内并没有储存较多的ATP，ATP在细胞中含量很少。探讨：ATP和ADP相互转化反应式中的酶一样吗？【提示】不一样。ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶，而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。探讨：为什么说ATP是细胞内流通的能量“通货”？【提示】细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是ATP直接提供的。ATP在能量转换中起着关键作用。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。1ATP的形成和利用2分析(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。(2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。(3)ATP在生物体内含量很低，但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。3ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程反应式ATPADPPi能量能量PiADPATP类型水解反应合成反应条件水解酶合成酶场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化放能储能能量来源高能磷酸键呼吸作用、光合作用能量去向用于各项生命活动储存于ATP中(1)ATP能量：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。(2)细胞中ATP的含量并不多：ATP是生命活动的直接能源物质，但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地进行相互转化，这是细胞的能量供应机制。1对“ATPADPPi能量”的叙述中，正确的是() 【导学号：21210025】A过程和过程所需的酶都是一样的B过程的能量供各项生命活动利用，过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C过程和过程时刻发生，处于动态平衡之中DADP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能【解析】过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于呼吸作用中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故A、B项错误。生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确。ATP中的活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP中的活跃化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。【答案】C2(2016青岛高一检测)有关反应式“ATPADPPi能量”的叙述中，错误的是()A肺泡内的气体交换时，不伴随过程的进行B该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的C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均来自于呼吸作用【解析】现将上述四个选项分析如下：选项逐项分析结论A肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过自由扩散实现的，而自由扩散不消耗能量正确B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，是不可逆的正确C生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应和吸能反应之间流通，保证了生命活动的顺利进行正确D对于动物细胞，细胞中的ATP均来自于呼吸作用。但对于绿色植物细胞，ATP的形成除来自呼吸作用外，还来自光合作用错误【答案】D1海洋中的电鳗有放电现象，其电能是由()A有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来的B热能转变而来的C光能转变而来的DATP转变成ADP时释放的化学能转变而来的【解析】电鳗放电是一种生命活动，其电能也是由生命活动的直接能源物质ATP水解释放的能量转化来的。【答案】D2(2014海南高考)下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是()A脂肪B钙离子C糖 DATP【解析】ATP 是细胞内的能量“通货”，细胞生命活动所需能量直接来源于 ATP 水解释放的能量。【答案】D3一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是()A1，2，2B1，2，1C1，3，2D2，3，1【解析】根据ATP的分子结构简式APPP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。【答案】C4下面有关ATP和ADP的叙述中，正确的是()AATP在酶的作用下，可以连续脱下3个Pi，释放大量能量BATP在酶的作用下，可以加上一个Pi，储存能量CATP和ADP的相互转化都需要酶的参与DATP转化为ADP不需要酶参与【解析】ATP分子的结构简式为APPP，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。【答案】C5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)在动物肌细胞中进行反应时，能量来自_。(4)进行反应时能量用于_，进行反应时能量用于_。【解析】本题主要考查ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用。注意从条件、场所、能量来源和去路分析。【答案】(1)2(2)呼吸作用光合作用(3)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能(4)合成ATP各项生命活动课堂小结：网络构建核心回扣1.ATP的结构简式是APPP，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“”代表高能磷酸键。2.ATP与ADP相互转化的反应式是 ATPADPPi能量。3.合成ATP所需的能量可来源于光合作用和呼吸作用。4.ATP是生命活动的直接能源物质。学业分层测评(十一)生命活动的能量“通货”ATP(建议用时：45分钟)学业达标1生物体生命活动需要的根本能源、主要能源、直接能源依次是()脂肪核酸糖类蛋白质ATP太阳光ABCD【解析】此题考查生物体内的能量问题。根本能源是光能，主要能源是糖类，直接能源是ATP，主要储能的物质是脂肪，动物体内重要的储能物质是糖原，植物体内重要的储能物质是淀粉。【答案】C2下列关于ATP分子的叙述，错误的是 ()AATP中含有一个核糖和一个含氮碱基BATP脱去所有高能磷酸键后就是ADPCATP中的两个高能磷酸键储存有大量能量DATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本原料【解析】ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当ATP脱去所有高能磷酸键后就是AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料。【答案】B3ATP中的大量化学能储存在()A腺嘌呤核苷内B磷酸基团内C腺嘌呤核苷和磷酸基团连接键内D高能磷酸键内【解析】ATP是高能化合物，它的分子简式是APPP，其中腺嘌呤核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，并且远离腺嘌呤核苷的那个高能磷酸键内含有更多的能量。【答案】D4ATP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()腺苷很容易吸收能量和释放能量 第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合 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 ADP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ATPABCD【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。【答案】C5(2016温州高二检测)下列有关ATP的叙述，正确的是()A线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所BATP分子由一个腺嘌呤和三个磷酸基团组成C剧烈运动后，体内ATP的含量不会明显下降D小麦根尖分生区细胞通过光合作用和呼吸作用产生ATP【答案】C6如图表示ATP和ADP之间的转化，可以确定()AA为ADP，B为ATPB能量1和能量2来源相同C酶1和酶2是同一种酶DX1和X2是同一种物质【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中远离腺嘌呤核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。【答案】D7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BATP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DATP是生物体生命活动的直接能源物质【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。【答案】D8(2016周口高一期末)萤火虫尾部发光，是荧光素接受了ATP中的能量后，将化学能转化成光能所致，此化学能来自APPP中的哪些磷酸键() 【导学号：21210026】ABCD【解析】 ATP的化学性质不稳定，在有关酶的作用下，ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易水解，且水解时能释放出大量的能量供给生命活动利用。在萤火虫体内，给荧光素提供能量的是远离腺苷的那个高能磷酸键。【答案】D9(2016徐州高一检测)以下是有关生物体内ATP的叙述，其中正确的一项是()AATP与ADP相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的BATP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DATP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迅速顺利地进行【解析】活细胞中不停地进行代谢，所以ATP和ADP的相互转化就会不断地进行。ATP与ADP是两种不同的物质，并且ATP在生物体内含量较低，之所以能满足生命活动的需要就是因为ATP和ADP不断的相互转化。酶是能够保障生物体各项生命活动在常温常压下迅速顺利地进行的必要条件。【答案】A10如图是三磷酸腺苷的分子结构，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)APPP腺苷(2)311(3)高能磷酸键肌肉收缩大脑思考离子的主动运输(其他合理答案也同)能力提升11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()AATP中远离A的P容易脱离B部分32P标记的ATP是重新合成的CATP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【解析】依题干信息“ATP的含量变化不大”，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，故选择C。【答案】C12下列有关ATP的叙述，正确的是()ATP是生物体内储存能量的主要物质ATP的能量主要储存在腺苷和磷酸基之间的化学键中ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解ATP在细胞内的含量很少，但转化速率很快ATP只能在线粒体中生成ATP是可流通的“能量货币”ABCD【解析】生物体内主要的储能物质是脂肪、淀粉、糖原等，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。【答案】B13下列关于ATP和蛋白质的叙述，正确的是 ()AATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”是同一种物质BATP中的能量可来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能C蛋白质的合成过程中，ADP含量会稍有降低D蛋白质的功能特性由其氨基酸种类、数量和空间结构决定【解析】ATP中的“A”是指腺嘌呤核苷，由腺嘌呤与核糖组成，而DNA、RNA中的“A”是指腺嘌呤碱基；蛋白质合成过程消耗能量，ADP含量会增多；蛋白质结构的多样性是由组成它的氨基酸种类、数量、排列顺序和其空间结构决定的。【答案】B14在活细胞中，下图所示循环过程永不停止地进行着，请运用所学知识，分析完成下面ATP与ADP转化中的有关问题：(1)图中B为_，C为_。(2)ATP作为生物体生命活动的_物质，其分子结构简式为_。(3)反应中能量E2的去向有哪些？试举例。_。(4)在动物肌细胞中，进行反应时，能量来自_。(5)反应进行时所需要的酶一样吗？_。为什么？_。【解析】(1)由ATP和ADP的转化图示看出是合成ATP的反应，B代表ATP，是ATP水解为ADP的反应，C为ADP。 (2)ATP是各项生命活动的直接能源，其结构简式为APPP。(3)、(4)ATP水解释放的能量E2来源于远离腺嘌呤核苷的高能磷酸键，用于生物体各项生命活动；如肌肉收缩、神经传导、主动运输等等。(5)反应中酶是不同的，因为它们是两个不同的反应，而且其反应的场所不同。【答案】(1)ATPADP(2)直接能源APPP(3)各项生命活动，如：肌肉收缩、神经传导、主动运输等等；热能散失(4)远离腺嘌呤核苷的高能磷酸键(5)不一样因为是两个不同的反应，且反应的场所不同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)实验步骤配制不同浓度的ATP溶液，置于小烧杯中，贴上标签。将_分成若干等份，分别放入试管中，贴上标签。在每支试管中加入_。观察发光现象并记录。(2)实验现象预测及结论现象预测结论随ATP浓度升高，发光现象渐强荧光强度与ATP浓度_随ATP浓度升高，发光现象_荧光强度与ATP浓度_荧光强度与ATP强度无关(3)实验讨论最可能的实验结果是哪一个？_。萤火虫发光是_能转变成_能的过程。【答案】(1)荧光器粉末等量不同浓度的ATP溶液(2)成正相关渐弱成负相关随ATP浓度升高，发光现象无变化(3)第种结果ATP中活跃的化学光12