全国通用版2018-2019版高中生物第五章细胞的能量供应和利用第2节细胞的能量“通货”学案新人教版必修1 .doc

第2节细胞的能量“通货”ATP学习目标1.说出ATP的结构。2.阐述ATP与ADP之间的相互转化。3.举例说明ATP在细胞代谢中的作用。一、ATP的结构与功能1ATP的名称与简式ATP2特点(1)高能量：ATP水解释放的能量多达30.54kJ/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的那个高能磷酸键很容易水解，释放能量。(3)ATP在细胞内含量很少，但转化是十分迅速的。3ATP的功能是细胞生命活动的直接能源物质。归纳总结(1)ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。(2)ATP的结构特点可总结为“一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团”。(3)ATP脱去一个磷酸基团成为ADP，再脱去一个磷酸基团就成为RNA的基本单位之一腺嘌呤核糖核苷酸。例1(2017辽宁期末)下列有关ATP的叙述，错误的是()AATP的元素组成是C、H、O、N、PBATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成RNA的基本单位之一CATP中的“A”是指腺嘌呤DATP的高能磷酸键中储存着大量的能量答案C解析ATP的中文名称是三磷酸腺苷，结构式可简写为APPP，A代表腺苷，代表高能磷酸键，高能磷酸键中储存着大量的能量；ATP断裂了所有高能磷酸键后是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。例2ATP分子在细胞内能释放能量、储存能量，从结构上看(以腺苷为基点)，其原因是()腺苷很容易吸收和释放能量第三个高能磷酸键极容易断裂和形成第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化为ADPADP可以迅速与磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转化为ATPA BC D答案C解析从ATP的分子结构简式可知，ATP分子中含有2个高能磷酸键。当在酶作用下水解时，远离腺苷A的那个高能磷酸键(第二个高能磷酸键)断裂，形成ADP和Pi(磷酸)，并将储存的能量释放出来；当细胞内ATP含量过少时，ADP在另一种酶的作用下，接受能量，与一个磷酸结合，从而转化成ATP，此时接受的那部分能量则储存在远离腺苷(A)的那个高能磷酸键中，该键在一定条件下很容易断裂或重新形成，从而保证了细胞能量的持续供应。二、ATP和ADP的相互转化及ATP的利用1ATP与ADP的相互转化反应式ATP酶ADPPi能量ADPPi能量酶 ATP场所生物体的需能部位细胞质基质、线粒体、叶绿体物质变化水解反应合成反应能量变化释放能量吸收能量能量来源高能磷酸键细胞呼吸、光合作用特点时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中总反应式：ATPADPPi能量特别提醒ATP和ADP相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此二者的转化不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看，“物质是可逆的，但能量不可逆”。2ATP的利用(1)利用ATP的实例(2)ATP是细胞内流通的能量“通货”化学反应中的能量变化与ATP的关系能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。特别提醒(1)ATP是生物体进行生命活动的直接能源物质，储存在ATP中的化学能可以转化为光能、电能、机械能、化学能等。(2)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。(3)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。例3关于“ATPADPPi能量”的叙述中，正确的是()AATP与ADP是同一种物质的两种形态B过程和过程发生的场所是一样的C细胞内ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应DADP、ATP的相互转化，使细胞内的ATP含量处于动态平衡之中答案D解析ATP、ADP是两种不同的物质；过程发生在细胞内需能部位，而过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位。ATP含量很少但在细胞内转化迅速。例4ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是()A线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用B物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATPC细胞中由氨基酸合成新的肽链需要ATP提供能量D植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于细胞呼吸答案B解析细胞核无法进行细胞呼吸，其需要的ATP主要由线粒体提供，A项正确；协助扩散需要载体蛋白的参与，但不消耗能量，B项错误；蛋白质的合成需要ATP提供能量，C项正确；植物根细胞吸收矿质元素离子的方式是主动运输，其消耗的能量来自细胞呼吸产生的ATP，D项正确。1下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。(1)ATP含有3个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂()(2)ATP中的A不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸基团后，形成的物质为RNA的基本单位之一()(3)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡()(4)ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP()(5)酶的合成需要ATP供能，此ATP来自于光合作用和细胞呼吸()(6)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2下图表示与ATP相关的部分结构示意图，下列分析中正确的是()A.a表示ADP，与ATP相比少了一个磷酸基团Bb表示腺嘌呤核苷，是ATP中“A”代表的含义Cc表示腺嘌呤核糖核苷酸，它是构成RNA的基本单位Dd表示ATP，是生物体的直接供能物质答案D解析a是由核糖和腺嘌呤组成的腺苷，要比ATP少了三个磷酸基团，A项错误；b表示的是RNA的基本单位之一腺嘌呤核糖核苷酸，而ATP中“A”的含义是腺苷，B项错误；c表示ATP失去一个磷酸基团的产物ADP，而非RNA的基本单位，C项错误；d表示ATP，是生物体的直接供能物质，D项正确。3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既有合成又有水解答案C解析短时间内ATP的末端“P”被标记，说明远离“A”的“P”容易脱离与重新合成；ATP含量变化不大，但有新的ATP生成，所以ATP既有水解也有合成；题干中的实验未涉及ATP的利用，所以不能说明ATP是直接能源物质。4动物体细胞内ATP水解所释放的能量不可能用于()A物质的吸收 B物质的合成C有机物的氧化分解 D肌肉收缩答案C解析有机物的氧化分解释放能量。5如图所示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，进行反应时，能量来自_。(5)反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？_。(6)进行反应时能量用于_，进行反应时能量用于_，由此可见能量是_，物质是_。答案(1)2(2)细胞呼吸光合作用(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，因为和是两个不同的反应，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APPP，故1分子ATP中含有2个高能磷酸键。(2)合成ATP时，绿色植物需要的能量来自于光合作用和细胞呼吸，动物和人需要的能量则来自于进行细胞呼吸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)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，不同的反应，所需酶的种类也不同。(6)反应为ATP的合成反应，其能量储存在ATP中。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，但能量是不可逆的。对点训练题组一ATP的结构和功能1ATP的结构简式可表示为APPP，下列图示能正确表示ATP的是()A.B.C.D.答案A解析ATP的分子结构式可以简写成APPP，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P代表磷酸基团，代表高能磷酸键。2关于ATP的化学组成的说法中，正确的是()AATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、PBATP中的A表示腺嘌呤C含有三个高能磷酸键D含有腺嘌呤和脱氧核糖答案A解析组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P；1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成ATP，其中含有两个高能磷酸键，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。3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，刺激肌肉不收缩；向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩。这说明()A葡萄糖是能源物质BATP不是能源物质C葡萄糖是直接能源物质DATP是直接能源物质答案D解析根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液，刺激肌肉不收缩”说明葡萄糖不能直接提供能量；“向同一条肌肉上滴ATP溶液，刺激肌肉很快就发生明显的收缩”说明ATP是直接能源物质。4(2017成都高一质检)1分子ADP含有腺苷、磷酸基团和高能磷酸键的数目依次是()A1、2、2 B1、2、1C2、1、2 D2、1、1答案B解析ADP是二磷酸腺苷，它的分子式可以简写成APP，从分子式中可以看出ADP比ATP少了一个磷酸基团和一个高能磷酸键，关于ATP、ADP、AMP的关系可以表示如下图：题组二ATP与ADP的相互转化5下列有关“ATPADPPi能量”的叙述中，正确的是()A反应向左进行和向右进行时所需的酶是一样的B反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量C两个过程是可逆反应D植物细胞和动物细胞中发生这种反应的生理过程都一样答案B解析生物体进行的“ATPADPPi能量”的过程和“ADPPi能量ATP”的过程是两个截然不同的生理过程，它们发生的场所、所需的酶是不同的，所以两个过程不是可逆反应，故A、C项错误；植物细胞可以通过光合作用产生ATP和消耗ATP，也可以通过细胞呼吸产生ATP，而动物细胞不能进行光合作用，故D项错误。6如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是()A过程不需要酶的催化B过程发生高能磷酸键的断裂C过程所需能量只能来自化学能D过程放出的能量可以用于过程答案B解析过程是ATP的合成，需要ATP合成酶的催化，A项错误；过程是ATP的水解，远离腺苷的高能磷酸键断裂，B项正确；过程所需能量可以来自光合作用和细胞呼吸，即可来自光能和化学能，C项错误；过程放出的能量用于各项生命活动，不能用于ATP的合成，D项错误。7ATP形成ADP时最先断裂的是()A腺苷与磷酸的结合键B两个高能磷酸键C靠近腺苷的那个高能磷酸键D远离腺苷的那个高能磷酸键答案D解析ATP分解为ADP的过程中，最先断裂的是远离腺苷的那个高能磷酸键。8如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法中不正确的是()A图1中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键BATP生成ADP时图1中的c键断裂并释放能量CATP与ADP相互转化过程中物质是可逆的，能量不可逆D酶1、酶2具有催化作用，不受其他因素的影响答案D解析ATP是由腺苷和三个磷酸基团组成的，腺苷由一分子的腺嘌呤和一分子的核糖组成；酶的催化作用具有高效性、专一性及作用的条件比较温和等特点，所以其发挥作用时要受到温度、酸碱度等其他因素的影响。题组三ATP的利用9人体中哪些过程不会使细胞中ADP的含量增加()肠道中葡萄糖变为血糖血红蛋白变为氧合血红蛋白葡萄糖进入红细胞K进入肾小管的上皮细胞A BC D答案C解析肠道中葡萄糖变为血糖即吸收葡萄糖的过程，运输方式为主动运输，需消耗能量；K进入肾小管上皮细胞属于主动运输，消耗能量，使ADP含量增加；氧气进入红细胞属于自由扩散，不消耗能量，与血红蛋白的结合也不需能量；葡萄糖进入红细胞属于协助扩散，不消耗能量。10下列有关ATP的叙述中，正确的是()A线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所BATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成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细胞呼吸产生ATP答案C解析蓝藻细胞中无线粒体；ATP分子由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成；小麦根尖细胞不能进行光合作用。11细胞内有些化学反应是需要吸收能量的，有些是释放能量的，这些过程一般与ATP的水解和合成相联系，请判断下列说法正确的是()A植物体内的细胞呼吸伴随着ATP的合成，是吸能反应B由氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程需要消耗ATP，是放能反应C放能反应一般伴随着ADP合成，吸能反应一般伴随着ATP合成D能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通答案D解析细胞呼吸是放能反应，A项错误；脱水缩合形成蛋白质的过程是吸能反应，B项错误；吸能反应一般伴随着ATP的水解，放能反应一般伴随着ATP的合成，C项错误；能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，D项正确。12下列生命活动中不需要ATP提供能量的是()A叶肉细胞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解析叶肉细胞合成的糖(如葡萄糖)通过主动运输进入果实细胞，需要ATP；吞噬细胞吞噬病原体依赖膜的流动性，需要ATP提供能量；在适宜的温度、pH条件下，淀粉酶催化淀粉水解，此过程不需要ATP提供能量；氨基酸在核糖体上脱水缩合形成肽链需要ATP提供的能量。综合强化13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)高能磷酸键肌细胞收缩大脑思考细胞的主动运输14在活细胞中，下图所示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：(1)ATP作为生物体生命活动的_物质，其分子结构简式为_，在过程中，是由_键的断裂而释放出能量。(2)A1和A2具有_作用，在图中它们的作用分别是促进_。(3)根吸收无机盐离子的过程中，应该进行_过程，能量用于_。答案(1)直接能源APPP远离腺苷A的那个高能磷酸(2)催化ATP的合成和水解(3)主动运输解析ATP是生命活动的直接能源物质，ATP在水解时远离腺苷A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。无机盐离子的吸收过程中ATP转化成ADP，释放的能量用于无机盐离子吸收过程中的主动运输。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：实验现象预测实验结论随ATP溶液浓度升高，发光现象渐强荧光强度与ATP浓度_随ATP溶液浓度升高，发光现象_荧光强度与ATP浓度_荧光强度与ATP浓度无关(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)成正比渐弱成反比随ATP浓度升高，发光现象无变化(3)a.第种bATP中活跃的化学光解析(1)为了探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，首先应配制不同浓度的ATP溶液，随后将荧光器晒干后研成的粉末放入上述溶液中，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：随ATP溶液浓度升高，发光现象渐强，说明荧光强度与ATP浓度成正比；随ATP溶液浓度升高，发光现象渐弱，说明荧光强度与ATP浓度成反比；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是生命活动的直接能源物质，所以实验最可能的结果是第种；萤火虫发光是ATP中活跃的化学能转变成光能的过程。