2018-2019学年高中生物 第5章 第2节 细胞的能量“通货”——ATP教学案（含解析）新人教版必修1.doc

细胞的能量“通货”ATP1.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。2一个ATP分子中有1个腺苷，3个磷酸基团，其中含有2个高能磷酸键。3ATP与ADP相互转化的反应式：ATPADP+Pi+能量。4细胞内ATP与ADP的相互转化的能量供应机制是生物界的共性。5动物、人、真菌等合成ATP的途径是呼吸作用。6绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。7ATP是生命活动的直接能源物质。一、ATP的结构和功能1ATP的结构填图2ATP的功能ATP是生命活动的直接能源物质，能够直接为生命活动提供能量。二、ATP与ADP的相互转化1相互转化的过程及能量来源填图2转化的原因及特点(1)原因：ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解。(2)特点：时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。三、ATP的利用1ATP利用的实例填图 2ATP是细胞内流通的能量“通货”(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系：吸能反应：一般与ATP的水解相联系放能反应：一般与ATP的合成相联系(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。1判断下列有关叙述的正误(1)ATP是高能磷酸化合物，只含有3个高能磷酸键()(2)细胞内储存有大量的ATP，为生命活动提供能量()(3)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性()(4)细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的()2ATP的结构简式为()AAPPPBAPPPCAPPP DAPPP解析：选AATP是三磷酸腺苷的英文缩写，结构简式为APPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表高能磷酸键。3ATP在一定条件下很容易断裂和重新形成的化学键是()AA与P之间的磷酸键B前两个P之间的高能磷酸键C离A较近的那个高能磷酸键D远离A的那个高能磷酸键解析：选DATP分子中远离腺苷的那个高能磷酸键易断裂，也容易重新形成。4ATP转化为ADP可表示如下，式中X代表()AH2OBHCPDPi解析：选D转化中没有H2O和H的生成；式中X表示磷酸(Pi)。1ATP的元素组成与结构2ATP与核苷酸的关系组成ATP和核苷酸的元素是相同的，都是C、H、O、N、P。ATP中存在一个普通磷酸键和两个高能磷酸键。破坏了两个高能磷酸键，剩余的部分就是一分子的腺嘌呤核糖核苷酸。3ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP在供能中处于核心地位，许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。思考探究(1)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？腺嘌呤核糖核苷酸。(2)ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。(3)若ATP完全水解，会得到哪些成分？腺嘌呤、核糖、磷酸。题组冲关1下列关于ATP的叙述，正确的是()AATP与DNA、RNA中的五碳糖相同BATP分子中，其相邻的两个磷酸基团之间的化学键称为高能磷酸键CATP分子水解去掉两个磷酸基团后变成腺嘌呤脱氧核苷酸DATP分子由1分子腺嘌呤和3分子磷酸基团组成解析：选BATP与RNA中含有核糖，而DNA中含有脱氧核糖；ATP中共含有两个高能磷酸键，位于磷酸基团之间；ATP分子除去两个磷酸分子之后的结构称为腺嘌呤核糖核苷酸；ATP分子是由1分子腺苷和3分子磷酸基团组成的。2ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如图是ATP的分子结构图，下列有关叙述错误的是()AATP分子的结构简式可表示为APPPBATP的水解，主要是指图中处的水解C图中虚线部分的名称是腺苷D图中处的化学键断裂，ATP转化为ADP解析：选DATP的结构简式表示为APPP；ATP水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解，主要是远离A的高能磷酸键的水解；腺苷是由腺嘌呤和核糖连接而成的，图中虚线部分为腺苷；ATP水解时，远离A的高能磷酸键易断裂，即处的化学键断裂。1ATP的转化及相关图示(1)图示1：。(2)图示2：(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。2ATP与ADP的相互转化分析反应式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吸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中综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。名师点拨ATP为生命活动提供的是化学能ATP是细胞内的直接供能物质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由ATP提供的，如植物对水分的吸收和运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。题组冲关3对“”的叙述，正确的是()A过程和过程所需的酶相同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DATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能解析：选C过程为水解酶催化的水解反应，过程为合成酶催化的合成反应；过程释放的能量可供各项生命活动利用，过程的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；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中；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。4ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，据图判断下列叙述正确的是()A在主动运输过程中，乙的含量会明显增加B丙中不含磷酸键，是RNA基本组成单位之一C丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成D甲乙和乙丙过程中，起催化作用的酶空间结构相同解析：选C图中甲为ATP，乙是ADP，生物体内的ATP和ADP含量非常少，但二者都处于动态平衡状态，所以主动运输过程中，乙的含量不会明显增加；丙是腺嘌呤核糖核苷酸，含有一个磷酸键；丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成；催化甲乙和乙丙过程的酶不同。一、选择题1有人把ATP比作细胞的能量“通货”，说明ATP是细胞生命活动的()A直接能源B储备能源C间接能源 D主要能源解析：选AATP是细胞生命活动的直接能源。2ATP分子的结构简式和15个ATP所具有的高能磷酸键数目分别是()AAPPP、16个 BAPPP、45个CAPPP、30个 DAPPP、16个解析：选CATP分子的结构简式是APPP，一个ATP中有2个高能磷酸键，所以15个ATP有30个高能磷酸键。3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呼吸作用产生ATP解析：选C蓝藻是原核生物，无线粒体。ATP分子由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成。小麦根尖分生区细胞无叶绿体，不能进行光合作用。ATP不断合成、消耗，其含量保持动态平衡。4如图表示生命活动的直接能源物质ATP的结构简式，其中能作为RNA的基本单位的是()ABCD解析：选B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。5ATP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ATPA BC D解析：选CATP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。6.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过程不能发生在线粒体中D过程不能发生在叶绿体中解析：选B过程表示合成ATP，需要ATP合成酶的催化；过程表示ATP的水解，远离腺苷的高能磷酸键断裂；过程主要发生在线粒体中；过程可以发生在叶绿体的基质中。7下列过程中能使细胞内ADP增加的是()A水分子进入根毛细胞B肺泡中的氧气进入血液C肠道中的甘油进入小肠绒毛上皮细胞D胰腺细胞分泌胰岛素解析：选D细胞内ADP增加，说明细胞内正在进行ATP的水解反应，释放能量供生命活动所需。水分子、氧气和甘油出入细胞的方式都属于自由扩散，不需要消耗能量，胰腺细胞分泌胰岛素属于细胞合成并分泌蛋白的过程，整个过程需要消耗能量。二、非选择题8请回答下列有关ATP的问题：(1)人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如图所示。图中ab的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于_；bc过程中，ATP含量增加说明_加强，释放更多_，供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明_。(2)纯净的ATP呈白色粉末状，能够溶于水，作为一种药物常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。ATP片剂可以口服，注射液可供肌肉注射或静脉滴注。据此，你认为在人体消化道中_(填“存在”或“不存在”)ATP水解酶；ATP的药用效果是_；生物体内合成ATP的生理过程有_、_。解析：(1)由题图可知，03 s内ATP含量下降是由于短跑过程中肌肉收缩等生命活动过程消耗ATP，而bc过程中，ATP含量增加是由于细胞呼吸产生的能量一部分形成ATP。生物体内ATP的含量很少，但能通过和ADP的相互转化维持含量的动态平衡，所以肌细胞中ATP的含量不会降为零。(2)由题干“ATP片剂可以口服”可知，消化道内没有使ATP水解的酶。由题干ATP可以治疗的相关疾病判断，ATP的药效是直接为生命活动提供能量。生物体内合成ATP的生理过程包括光合作用、呼吸作用。答案：(1)肌肉收缩等生命活动呼吸作用能量ATP的生成和分解是同时进行的(2)不存在直接为生命活动提供能量光合作用呼吸作用一、选择题1如图表示ATP的结构，相关叙述正确的是()Ab键断裂后形成ADP和PiB图中的3表示ATP中的字母AC由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位D组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P解析：选D图中3是腺嘌呤，b键断裂后形成AMP和2个Pi。2如图表示ATP与ADP之间的转化图，下列分析错误的是()AA为ATP，B为ADPB能量1和能量2来源不同C酶1和酶2是同一种酶DC1和C2是同一种物质解析：选C在水解酶的作用下，ATP远离A的那个磷酸基团脱离形成磷酸，同时储存的能量释放出来，ATP转化成ADP; 在另一种酶的催化作用下，ADP可以吸收能量，与磷酸结合形成ATP。分析图示可知，A为ATP，B为ADP，C1、C2都为磷酸。3在细胞培养液中加入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()A此过程中既有ATP合成又有ATP分解B被32P标记的ATP是重新合成的CATP是细胞内的直接能源物质DATP中远离腺苷的磷酸基团易脱离解析：选CATP和ADP相互转化，保证了细胞内ATP含量的相对稳定，并且维持动态平衡。此现象不能说明ATP是细胞内的直接能源物质。4如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列叙述错误的是()A图甲中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键BATP生成ADP时图甲中的c键断裂并释放能量CATP与ADP相互转化过程中物质可逆，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解析：选DATP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；酶具有催化作用，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。5科学家发现某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能吸收光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还决定蚜虫的体色。阳光下蚜虫的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫的ATP生成量会下降。下列有关叙述正确的是()A正常情况下蚜虫在黑暗中合成ATP时会伴随着O2的消耗B蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自呼吸作用C蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样D蚜虫ATP生成量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定解析：选A由题干信息可知，蚜虫合成ATP所需能量还可来自类胡萝卜素吸收的光能；蚜虫做同一强度的运动消耗ATP的量是一样的。6ATP荧光仪是专门设计用于快速检测微生物数量的测试仪器，其工作原理是ATP的含量与活细胞的活性、种类和数量成一定的比例关系。ATP可以和虫荧光素作用而发出生物光，光的强度和微生物的数量成一定的比例关系，其反应式如下：下列有关ATP及ATP荧光仪工作原理的叙述，错误的是()A检测过程中ATP内的化学能转变成光能B荧光的强度能反映微生物的数量CATP释放能量需要酶的参与D微生物体内ATP的产生都需要氧气的参与解析：选D不同种类的微生物产生ATP的条件不同，厌氧微生物产生ATP就不需要氧气的参与，若有氧气存在，其代谢反而受到抑制，ATP的产生量会减少。二、非选择题7如图表示ATP水解产生ADP的过程。请回答下面的问题：(1)图中A表示_，P代表_，ATP脱去2个磷酸基团后可作为_(物质)基本结构单位中的一种。(2)图中为_，其中蕴藏着_。(3)图中为_的过程，其作用是_。(4)图示过程中未标出的另一种反应物是_，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶_(填“是”或“不是”)同一种酶。答案：(1)腺苷磷酸基团RNA(2)高能磷酸键大量化学能(3)高能磷酸键水解释放能量为生命活动提供能量(4)水不是8.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、标签纸若干等其他实验所需材料。(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：最可能的实验结果是(2)中哪一种？_。萤火虫发光是_能转变成_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，首先应配制不同浓度的ATP溶液，随后将等量的荧光器晒干后研成的粉末放入上述溶液中，观察不同浓度ATP溶液中粉末的发光情况。(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)实验最可能的结果是(2)中的第种，萤火虫发光是ATP中的化学能转变成光能的过程。答案：(1)荧光器粉末等量不同浓度的ATP溶液(2)成正比(呈正相关)渐弱成反比(呈负相关)随ATP浓度升高，发光现象无变化(3)第种ATP中的化学光