資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第5單元 細胞的能量供應和利用
第3課時　細胞的能量“通貨”——ATP
1.簡述ATP的化學組成和結構特點。
2.寫出ATP的分子簡式。
3.解釋ATP在能量代謝中的作用,了解ATP的用途。
4.說出ATP的形成途徑。
5.說明ATP與ADP的相互轉化的過程及意義。
課程重點:1.ATP的化學組成和結構特點及在能量代謝中的作用;2.ATP與ADP的相互轉化及意義。
課程難點:1.ATP與ADP的相互轉化;2.對能量“通貨”的理解。
教學建議:理解能量“通貨”,ATP是直接能源物質,如同“流通的貨幣”,其他的能源物質就如同“銀行卡、大額支票、黃金”等,ATP釋放的能量直接用于生物體各項生命活動。通過圖解,掌握吸能反應和放能反應與ATP的分解和合成的關系。遠離腺苷的高能磷酸鍵的斷裂和生成代表著ADP與ATP之間的迅速轉化,其物質可逆,但能量不可逆,因此,ADP與ATP的相互轉化是不可逆反應。
　　一、ATP的組成和結構
ATP中文名稱為①　三磷酸腺苷　,簡稱為ATP。它由②　腺嘌呤　、③　核糖　、④　磷酸　按一定方式連接組成。
二、ATP分子中的高能磷酸鍵
ATP結構簡式:⑤　A—P~P~P　(“~”表示⑥　高能磷酸鍵　),一分子ATP含⑦　2個高能磷酸鍵　,儲存大量的能量,所以它是各種活細胞內普遍存在的一種高能磷酸化合物。而且ATP分子不穩定,遠離腺苷(A)的⑧　高能磷酸鍵　,在一定的條件下很容易斷裂,而釋放出其中的能量。
三、ATP與ADP的相互轉化
ATP分子不穩定,在一定條件及有關酶的催化作用下,遠離A的⑨　高能磷酸鍵　水解斷裂,形成⑩　二磷酸腺苷　(ADP)和　磷酸　(Pi),同時儲存在這個　高能磷酸鍵　中的能量釋放出來。在另一條件另一種酶的催化作用下,ADP可以接受　能量　,同時與一個　磷酸　結合,從而轉化成ATP。
四、ADP轉化成ATP時所需能量的來源
在ADP轉化成ATP的過程中,對于動物、人、真菌和大多數細菌來說,所需能量均來自細胞進行呼吸作用時　有機物分解　所釋放的能量;對于綠色植物來說,除了依賴呼吸作用所釋放的能量外,還能利用　光能　。
五、ATP的功能與利用
ATP是細胞生命活動所需能量的　直接來源　,人們將它比喻為流通的能量“　通貨　”。細胞分裂生長、細胞對離子的　跨膜運輸　、人體肌細胞收縮、神經　興奮傳導　、生物發電或發光等各項生命活動需消耗的能量都直接源于　ATP　。
1.ATP中的A、T、P依次代表(　　)。
A.胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸基團
B.胸腺嘧啶、三個、磷酸基團
C.腺苷、三個、磷酸基團
D.腺苷、三個、腺嘌呤
【解析】A代表腺苷、T代表三個,P代表磷酸基團。
【答案】C
2.在ATP分子中很容易斷裂又很容易重新生成的化學鍵是(　　)。(如下圖)
APPP
A.②　　　　B.③　　　　C.②③　　　D.①
【解析】ATP的化學性質不穩定。在有關酶的催化作用下,ATP中遠離腺苷的那個高能磷酸鍵很容易水解,生成ADP和磷酸;反過來,在有關酶的催化作用下,ADP又可以接受能量,同時與一個游離的磷酸結合,重新生成ATP。
【答案】B
3.下圖表示ATP轉化為ADP的示意圖,圖中X代表(　　)。
A.H2O B.[H] C.P D.Pi
【答案】D
4.高等植物體內產生ATP的生理過程有(　　)。
A.細胞呼吸、滲透作用 B.細胞呼吸、蒸騰作用
C.光合作用、主動運輸 D.光合作用、細胞呼吸
【解析】生物體內產生ATP是由ADP接受能量,結合一分子磷酸形成的。對于綠色植物來說,ADP轉化成ATP所需要的能量,除了來自細胞呼吸(主要是有氧呼吸)分解有機物釋放出的能量外,還可以來自光合作用。
【答案】D
5.在水深 200 m 的深海處,光線極少,能見度極低。有一種電鰻有特殊的適應性,能通過自身發出高達 5000 V的生物電,擊昏敵人,獲得食物,保護自己。電鰻生物電的直接來源是(　　)。
A.葡萄糖徹底分解 B.氨基酸徹底分解
C.丙酮酸徹底分解 D.三磷酸腺苷的分解
【解析】電鰻放電是一種生命活動,其電能也是由生命活動的直接能源物質ATP水解釋放的能量轉化而來的。葡萄糖、氨基酸、脂肪的氧化分解均能釋放能量,但它們分解所釋放的能量必須儲存在ATP中才能被生物體直接利用。
【答案】D
知識點一:ATP的組成和結構
1.下圖表示ATP的結構,圖中ATP是由什么物質組成的 圖中的高能磷酸鍵指的是什么 共有幾個
答案:ATP是由腺嘌呤、核糖和磷酸按一定的方式連接組成的。圖中的高能磷酸鍵指的是“~”,共有2個。
2.ATP水解和形成的含義是什么
答案:ATP水解和形成,實際上是指ATP分子在不同酶的催化作用下,高能磷酸鍵的斷裂和重新合成,一般是指遠離腺苷的高能磷酸鍵的水解和形成。
3.為什么說ATP是直接的能源物質
答案:因為遠離腺苷的高能磷酸鍵中儲存了大量的能量,并且它很容易斷裂和生成,在斷裂時釋放大量的能量供生物體利用,所以ATP是直接能源物質。
知識總結
ATP是高能磷酸化合物,可從兩方面認識ATP。一方面作為化合物,其結構是由腺嘌呤與核糖組成的腺苷和三個磷酸基團組成的,若腺苷和一個磷酸基團結合則形成一磷酸腺苷AMP,從理論上講,它是RNA的單體之一;若腺苷和兩個磷酸基團結合則形成二磷酸腺苷ADP。另一方面作為直接能源物質,其供能時遠離腺苷的高能磷酸鍵斷裂,釋放出能量供生命活動所需。
例1　“三磷酸腺苷”簡稱“腺三磷”,又叫ATP,是腺嘌呤的衍生物,含有三個相連的磷酸基,末端兩個磷酸鍵分解時伴隨有較大能量變化,是生物體內能量轉化的中心物質?；卮鹣铝袉栴}:
(1)ATP的分子簡式是　　　　　　　　　,其中A代表　　　　　　　　　,T代表　　　　　　　　　　,P代表　　　　　　　　　,　　　代表高能磷酸鍵。
(2)寫出三種下圖表示的結構名稱:　　　　　　　、　　　　　　　、　　　　　　　。
【解析】圖示結構表示由1分子腺嘌呤、1分子核糖和1分子磷酸組成的1分子腺嘌呤核糖核苷酸,又叫一磷酸腺苷或AMP。
【答案】(1)A-P~P~P　腺苷　三個　磷酸基團　~
(2)一磷酸腺苷　AMP　腺嘌呤核糖核苷酸
　 技巧歸納
解題關鍵是理解RNA的單體的基本組成,其中腺嘌呤核糖核苷酸與AMP的組成是一樣的,在此基礎上,再分別理解ADP和ATP的組成。
知識點二:ATP與ADP的相互轉化
1.高等動物、人體和高等植物細胞中形成ATP的場所及生理過程分別是什么
答案:細胞質基質和線粒體中完成的呼吸作用及高等植物細胞的葉綠體中完成的光合作用。
2.ATP與ADP之間的轉化是否可逆 為什么
答案:不可逆。因為反應類型、條件、酶等不同,物質可逆,能量不可逆。
3.ATP與ADP之間的轉化有什么特點及意義 正常情況下,細胞中ATP的含量是否穩定在一定的水平
答案:ATP與ADP之間的轉化十分迅速,對于構成生物體內部穩定的供能環境具有重要意義。細胞中ATP的含量是穩定在一定的水平。
知識總結
ATP與ADP之間的轉化是不可逆反應,其物質可逆,但能量不可逆。能量的變化主要與遠離腺苷的高能磷酸鍵斷裂與重新形成有關。能形成ATP的代謝活動是光合作用和細胞呼吸,但值得注意的是光合作用形成的ATP只用于完成光合作用過程所需,而細胞呼吸形成的ATP可用于需要能量的各項生命活動。ATP與ADP之間的轉化的特點是轉化非常迅速,在一定的時間內轉化量非常大,但ATP在細胞內含量卻很少,ATP和ADP的含量總是處于較低水平(2~10 mmol/L)的動態平衡中。
例2　下圖表示的是ATP和ADP之間的轉化圖,可以確定(　　)。
　　A.A為ADP,B為ATP
B.能量1和能量2來源相同
C.酶1和酶2是同一種酶
D.X1和X2是同一種物質
【解析】本題考查對ATP和ADP之間相互轉化知識的理解和掌握。由圖中能量的方向可以看出,A為ATP,B為ADP;能量1來自ATP中高能磷酸鍵的水解所釋放的化學能,能量2在動物體內來自有機物氧化分解釋放的化學能,在植物體內除來自有機物氧化分解所釋放的化學能外,還可來自光能;酶1和酶2分別是水解酶和合成酶;X1和X2是同一種物質Pi。
【答案】D
　 技巧歸納
ATP與ADP之間的轉化內容可從四方面理解:一是能量變化,掌握轉化過程中能量的來源與去路,理解能量變化的不可逆性;二是物質變化,理解物質變化的可逆性;三是酶的區別;四是ATP與ADP形成的場所不相同。從而最終理解ATP與ADP之間的轉化是不可逆反應。
1.下圖表示ATP的結構,其中表示高能磷酸鍵的是(　　)。
A.①②　　　B.①③　　　C.②③　　　D.③④
【解析】高能磷酸鍵位于磷酸基團之間,圖中①②位置表示高能磷酸鍵。
【答案】A
2.(2014年包頭高一檢測)ATP與ADP相互轉化的反應式書寫正確的是(　　)。
A.ADP+PiATP
B.ATP+PiADP
C.ADP+Pi+能量ATP
D.ATP+Pi+能量ADP
【解析】ADP合成ATP時,需要Pi、酶和能量;ATP分解需要酶,產物是ADP、Pi,而且ATP和ADP可以相互轉化。
【答案】C
3.關于ATP與ADP相互轉化的敘述,正確的是(　　)。
A.物質和能量的變化是可逆的
B.物質和能量的變化均不可逆
C.保證了機體對能量的需求
D.物質變化不可逆,能量變化可逆
【解析】ATP和ADP的相互轉化之所以是不可逆的,其原因是酶不同、能量的來源和去向不同、場所不同,而物質是可以重復使用的,所以ATP是能量“通貨”。
【答案】C
4.下列關于ATP的敘述,錯誤的是(　　)。
A.ATP分子中含有C、H、O、N、P五種元素
B.ATP分子中的“A”指腺嘌呤
C.ATP可以注射,也可以口服
D.ATP轉化為ADP時要消耗水
【解析】ATP分子中的“A”指的是腺苷,由腺嘌呤(A)和核糖組成。
【答案】B
5.下圖是細胞內ATP與ADP相互轉化的示意圖,請據圖作答:
(1)在人體內,圖示左側的“能量”來自于　　　作用;右側的“能量”用于各種生命活動,如(舉一例)　　　　。
(2)在綠色植物體內,圖示左側的“能量”來自于　　　　作用和　　　　作用。
(3)從圖中可知在適宜的溫度和酶的作用下,ADP轉變成ATP時還需要的條件是　　　　　。將ADP轉化為ATP的圖示改寫成反應式的形式:　。
(4)經測定,正常成年人靜止狀態下24 h將有40 kg ATP發生轉化,而細胞內ADP、ATP的總量僅為2~10 mmol/L,為滿足能量需要,生物體內解決這一矛盾的合理途徑是　　　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)呼吸　肌細胞收縮　(2)呼吸　光合　(3)能量和Pi　ADP+Pi+能量ATP　(4)ATP與ADP之間迅速地進行相互轉化
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列有關ATP的結構與功能的敘述中,正確的是(　　)。
A.ATP分子脫去了兩個磷酸基以后的剩余部分就成為DNA的基本組成單位中的一種
B.ATP與ADP的轉化過程是可逆反應
C.ATP稱為高能化合物,是因為第二個磷酸基很容易從ATP上脫離釋放能量
D.催化ATP與ADP相互轉化的酶不同
【解析】ATP分子脫去了兩個磷酸基以后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的基本組成單位中的一種,A錯誤;ATP和ADP的轉化是不可逆的,B錯誤;ATP稱為高能化合物,是因為遠離A的磷酸基很容易從ATP上脫離釋放能量,C錯誤;由于ATP與ADP的轉化發生的場所不同,催化的底物不同,故催化ATP與ADP相互轉化的酶不同。
【答案】D
2.下列關于ATP的說法中,正確的是(　　)。
A.ATP在植物體內與動物體內的來源相同
B.ATP既可以儲存能量,又可以作為生命活動的直接能源物質
C.1 mol ATP完全氧化時釋放2870 kJ的能量
D.ATP中的能量可以來源于光能、熱能,也可以轉化為光能、熱能
【解析】ATP是生物體內的高能磷酸化合物,其高能磷酸鍵能夠儲存大量的活躍化學能,又能為各項生命活動直接供能。形成ATP的生理過程有光合作用和呼吸作用,前者能量來自光能,后者能量來自有機物中儲存的穩定的化學能。1 mol葡萄糖完全氧化分解釋放2870 kJ的能量,能合成 38 mol的ATP。ATP中的能量可來源于光能,但不能來源于熱能。ATP中的活躍化學能可以轉變為光能、熱能、機械能、電能、滲透能等多種形式的能量。
【答案】B
3.將螢火蟲腹部末端的發光器切下,干燥后研成粉末。將粉末裝入試管,滴加蒸餾水,使之混合,則有淡黃色熒光出現,2 min 后,熒光消失了。接著在試管中滴加葡萄糖溶液,熒光不能恢復,如果滴一點ATP溶液,熒光將恢復。下列相關敘述中,錯誤的是(　　)。
A.滴入蒸餾水發出熒光,是由于試管內有熒光物質和ATP
B.熒光消失是由于ATP水解酶的活性降低所致
C.滴加ATP溶液,熒光恢復,說明螢火蟲發出熒光需要消耗ATP
D.滴加葡萄糖溶液,熒光不能恢復,說明葡萄糖不是直接能源
【解析】ATP是直接能源物質,熒光消失是由于ATP消耗完了,而不是ATP水解酶的活性降低。
【答案】B
4.ATP在細胞內的含量及其生成速度(　　)。
A.很多、很快　　　　　B.很少、很慢
C.很多、很慢 D.很少、很快
【解析】 ATP和ADP之間的轉化是迅速的,但它們在細胞內的含量卻是很少的。
【答案】D
5.(2014年銀川高一檢測)ATP(甲)是生命活動的直接能源物質,據圖判斷下列敘述正確的是(　　)。
A.在主動運輸過程中,乙的含量會減少
B.丙中不含磷酸鍵,是RNA基本組成單位之一
C.丁由腺嘌呤和核糖組成,而戊可用于甲的合成
D.甲→乙和乙→丙過程中,起催化作用的酶空間結構相同
【解析】在主動運輸的過程中,乙的含量會增加;丙中也含有磷酸鍵,但不是高能磷酸鍵,丙為腺嘌呤核糖核苷酸;丁由腺嘌呤和核糖組成,戊為磷酸,可用于甲的合成;甲→乙和乙→丙過程中,底物分別是甲和乙,所以底物不同,起催化作用的酶的空間結構也不相同。
【答案】C
6.ATP在細胞中能夠釋放能量和儲存能量,從其化學結構看,原因是(　　)。
①腺苷很容易吸收能量和釋放能量　②第三個高能磷酸鍵很容易斷裂和再結合?、鄣谌齻€磷酸基團很容易從ATP上脫離(即第二個高能磷酸鍵斷裂),使ATP轉變成ADP,同時釋放能量?、蹵DP可以在酶的作用下迅速與一分子磷酸結合,吸收能量形成第二個高能磷酸鍵,使ADP轉變成ATP
A.①③　　　B.②④　　　C.③④　　　D.①④
【解析】解該題,需熟悉ATP的結構簡式A—P~P~P,其中含有兩個高能磷酸鍵,并非三個;在酶的作用下,遠離腺苷的高能磷酸鍵斷裂,形成ADP和Pi,該鍵又可接受能量,加上一分子磷酸重新形成ATP。在這里,高能磷酸鍵的斷裂和再形成,保證了能量的釋放和儲存。
【答案】C
7.(2014年九江高一檢測)某同學對細胞內的葡萄糖、脂肪、ATP進行了如下總結,你認為不合理的是(　　)。
A.葡萄糖是生物體主要的能源物質
B.ATP分子中含有的化學能比葡萄糖的多
C.脂肪的氧化分解能生成ATP,脂肪的合成需消耗ATP
D.ATP在細胞內含量很少,但細胞內ATP和ADP之間的轉化很迅速
【解析】葡萄糖是細胞呼吸最常利用的物質,有生命的燃料之稱。1 mol葡萄糖徹底氧化分解釋放的能量為2870 kJ,ATP中高能磷酸鍵水解時釋放的能量多達30.54 kJ/mol,故1 molATP分子含有的化學能小于葡萄糖的。脂肪作為主要儲能物質,氧化分解釋放的能量,部分用于合成ATP,部分以熱能的形式散失掉;脂肪屬于生物大分子,在合成時需消耗ATP。細胞內ATP和ADP之間的轉化很迅速,保證了細胞能量的持續供應。
【答案】B
8.關于ATP的敘述,錯誤的是(　　)。
A.ATP中含有C、H、O、N、P元素
B.活細胞中ATP與ADP之間的相互轉化時刻發生
C.ATP是生物體生命活動的直接能源物質
D.動植物形成ATP的途徑分別是呼吸作用和光合作用
【解析】動物形成ATP的途徑是呼吸作用,植物形成ATP的途徑是呼吸作用和光合作用。
【答案】D
9.ATP(三磷酸腺苷)是生命活動所需能量的直接來源,故稱之為“能量分子”。發現“能量分子”形成過程的科學家獲得了1997年度的諾貝爾化學獎,ATP的結構如下:
(1)ATP的結構簡式為　　　　　　。
(2)請指出圖中②、③、④所代表內容的名稱:②　　　　　,③　　　　　　,④　　　　　　。
(3)ATP分子中含有兩個P~O高能磷酸鍵,每水解斷開一個P~O鍵,反應可釋放約30.54 kJ能量。高能鍵的斷開與形成過程即是傳遞能量的過程,轉化關系式為:ATPADPAMP,其中反應④為　　　　。
A.釋能反應　　B.吸能反應　　C.水解反應
【解析】(1)由圖中ATP的結構式可寫出其分子式,ATP的結構簡式是A—P~P~P。(2)圖中②是核糖,③是高能磷酸鍵,④是三個磷酸基團。(3)AMP轉化為ADP,需要吸收能量,應為吸能反應。
【答案】(1)A—P~P~P　(2)核糖　高能磷酸鍵　三個磷酸基團　(3)B
10.在某細胞培養液中加入32P標記的磷酸分子,短時間內分離出細胞中的ATP,發現其含量變化不大,但部分ATP的末端Pi已帶上放射性標記,該現象不可能說明(　　)。
A.ATP中遠離A的Pi容易脫離
B.部分32P標記的ATP是重新合成的
C.ATP是細胞內的直接能源物質
D.該過程中ATP既有合成又有分解
【解析】ATP在細胞內的含量很少,但作為生物體內的直接能源物質,ATP與ADP的轉化是非常迅速的,所以加入32P標記的磷酸分子,短時間內分離出細胞中的ATP,其含量變化雖不大,但部分ATP的末端Pi已帶上放射性。本實驗不能說明ATP是細胞內的直接能源物質。
【答案】C
11.下圖中,能正確表示動物組織內ATP的生成量與氧氣供應量之間關系的是(　　)。
　　【解析】在動物細胞內ATP的產生途徑有:磷酸肌酸的轉化、無氧呼吸、有氧呼吸,主要來自有氧呼吸。
【答案】B
12.下圖為生物體的新陳代謝與ATP關系的示意圖,請回答:
(1)海洋中的電鰻有放電現象,其電能是由圖中的　　　　過程釋放的能量轉變而來的;某人感冒發燒,其體溫上升所需要的能量是由圖中　　　　過程釋放出來的。
(2)用圖中的數字依次表示光能轉變為骨骼肌收縮所需能量的過程:　　　　　　。
(3)醫藥商店出售的ATP注射液可治心肌炎。若人體靜脈滴注這種藥物,ATP到達心肌細胞內最少要通過　　　　層細胞膜。
A.1　　　　B.2　　　　C.3　　　　D.4
(4)如果人體在一段時間內不進行體力和腦力勞動,并且體重不變,呼吸作用釋放的能量主要轉變成　　　　。
A.電能 B.熱能 C.機械能 D.滲透能
【解析】ATP注射液被注射進入人體血液中,隨血液循環到達心臟內毛細血管,通過毛細血管管壁(由一層上皮細胞構成,通過2次細胞膜)進入到組織液,再通過心肌細胞膜進入心肌細胞內。
【答案】(1)④　③　(2)①②③④　(3)C　(4)B
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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