2019高中生物第5章第2节细胞的能量“通货”__ATP教案新人教版必修.pdf

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1、细胞的能量“通货”ATP细胞的能量“通货”ATP 一、ATP 的结构与特点 1ATP 的结构 (1)ATP 的中文名称：三磷酸腺苷。 (2)根据 ATP 分子结构简式，写出其中字母所代表的含义。 A：腺苷，T：三个，P：磷酸基团，：高能磷酸键。 2结构特点 (1)ATP 是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。 (2)ATP 化学性质不稳定：在有关酶的作用下，远离腺苷的高能磷酸键易水解，释放出 大量能量。 3ATP 的功能 直接给细胞的生命活动提供能量。 二、ATP 和 ADP 之间的相互转化 2相互转化特点 (1)ATP 和 ADP 相互转化时刻不停地发生，且处于动态平衡之中。 (

2、2)ATP 和 ADP 相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。 3合成 ATP 的能量来源 (1)动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用。 (2)绿色植物：呼吸作用、光合作用。 4ATP 释放的能量来源：ATP 中远离腺苷的高能磷酸键。 三、ATP 的利用 1实例 2ATP 是细胞内流通的能量“通货” (1)吸能反应一般与 ATP 的水解相联系。 (2)放能反应一般与 ATP 的合成相联系。 (3)能量通过 ATP 在吸能和放能反应之间循环流通。 一、ATP 分子结构 阅读教材 P88 第一、二自然段，观察左栏相关信息，回答下列问题： 1ATP 的元素组成有哪些？ 提示：C、H、O、N、P。

3、2ATP 分子是怎样储存能量的？ 提示：主要通过两个高能磷酸键储存能量。 3ATP 分子在酶的作用下水解掉两分子磷酸后形成的物质是什么？利用图示表示出其 结构。 提示：腺嘌呤核糖核苷酸；图示如下： 二、ATP 和 ADP 之间的相互转化 1教材问题探讨分析 仔细阅读教材 P88P89 相关文字，观察图 55、56 思考并讨论下列问题： (1)ATP 分子具有什么特点？ 提示：远离腺苷的高能磷酸键易水解和重建。 (2)ATP 在细胞内能大量储存吗？它是怎样来满足细胞生命活动对能量需求的？ 提示：不能。通过 ATP 与 ADP 时刻不停地发生相互转化提供了稳定的能量供应机制。 2判断下列说法是否正

4、确 (1)ATP 与 ADP 之间的相互转化过程中的能量来源是相同的。() (2)ATP 和 ADP 相互转化的反应是一个可逆反应。() (3)所有生物细胞内 ATP 合成所需要的能量都来自于细胞呼吸分解有机物所释放的能 量。() 三、ATP 的利用 判断下列说法是否正确 1细胞内的化学反应都是吸能反应。() 2能量是通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间循环流通的。() ATP 与 ADP 的相互转化 1图示 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

5、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 特别提醒 (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

6、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。 例 1 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 ADP CATP 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 B 例 2

7、 在活细胞中， 下列循环过程永不停止地进行着， 请运用所学的知识， 分析完成 M 和 N 循环中的有关问题： (1)作 为 生 物 体 生 命 活 动 的 直 接 能 源 物 质 是 _， 其 分 子 结 构 简 式 为 _， 在过程中，是由于_键断裂而释放出能量。 (2)在绿色植物体内与相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、_和 _中进行的。 (3)A1和 A2具有 作用， 在图中它们的作用分别是_。 (4)在呼吸作用中，应该进行_过程，能量来自_。 (5)根吸收无机盐离子过程中，应该进行_过程，能量用于_。 解析 (1)由图中物质转化关系可知，M 是 ATP，N 是 ADP。ATP 是生命

8、活动的直接能 源物质，ATP 水解时远离 A 的那个高能磷酸键易断裂。ATP 的水解和合成分别是由水解酶和 合成酶催化。(2)反应过程是细胞合成 ATP 的过程，在绿色植物细胞内合成 ATP 的主要部 位是细胞质基质、线粒体和叶绿体。(3)反应和过程中的酶不同，为合成酶，为水 解酶，在 ATP 与 ADP 的相互转化过程中起催化作用。(4)呼吸作用过程中应该进行的是过 程(即 ATP 的合成)，所需能量来自有机物的分解释放的能量。(5)根细胞吸收无机盐离子的 方式是主动运输。主动运输需消耗代谢所产生的能量，故应进行过程。 答案 (1)M APPP 远离 A 的高能磷酸 (2)线粒体 叶绿体 (

9、3)催化 催 化 ATP 的合成和水解 (4) 糖类等有机物分解释放的能量 (5) 主动运输 生物体内的能源物质总结 (1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP； (2)主要能源物质：糖类； (3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)； (4)主要储能物质：脂肪； (5)直接能源物质：ATP； (6)最终能量来源：太阳能。 网络构建 填充：APPP ATPADPPi(磷酸)能量 能量直接来源 酶 酶 关键语句 1ATP 的结构简式是 APPP，其中“A”代表腺苷，“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

10、磷酸键。 3ATP 与 ADP 相互转化的反应式是 ATPADPPi能量 酶 酶 4细胞内 ATP 与 ADP 的相互转化是生物界的共性。 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。 1ATP 的结构简式可以简写成( ) AAPPP BAPPP CAPPP DAPPP 解析：选 B ATP 的结构简式是腺苷与第一个磷酸基团通过普通化学键连接，三个磷酸 之间是通过两个高能磷酸键连接的。 2海洋中的鮟鱇鱼有发光现象，其光能由( ) A电能转变而来 BATP 转化成 ADP 时释放的化学能转变而来 C

11、热能转变而来 D有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来 解析：选 B 生物各项生命活动所需要的直接能源来自于 ATP 的水解释放。 3下面是 ATP 在酶的作用下水解后的产物及释放能量，表述正确的是( ) AAPPPi能量 BAPPPi能量 CAPPPi能量 DAPPPi能量 解析：选 A ATP 在酶的作用下水解生成 ADP 和磷酸，同时释放出能量。ATP 水解时， 远离腺苷的高能磷酸键断裂， 失去一分子磷酸， 生成的 ADP 中有一个普通化学键和一个高能 磷酸键。 4下列对 ATP 的叙述中，错误的是( ) A远离 A 的高能磷酸键容易水解 B只在光合作用中产生 CATP 和 ADP 可以

12、相互转化 D生命活动的直接供能物质 解析：选 B ATP 分子中，远离腺苷的高能磷酸键易水解断裂，释放出能量；细胞内通 过 ATP 与 ADP 快速相互转化，提供了稳定的供能环境 ； ATP 是生物生命活动的直接能源物质 ； ATP 在呼吸作用和光合作用过程中都能合成。 5ATP 在细胞内的含量及其生成速度分别为( ) A很多、很快 B很少、很慢 C很多、很慢 D很少、很快 解析：选 D ATP 在细胞内含量很少，通过 ATP 与 ADP 迅速的相互转化提供稳定的供能 环境。 6如图是有关 ADP 转化成 ATP 时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题： (1)1 分子 ATP 中含有_

13、个高能磷酸键。 (2)图中的 a、b 代表的生理过程分别是_、_。 (3)若动物和人产生的能量可以用于 c，则 c 指_。 (4)在 动 物 肌 细 胞 中 ， 进 行 反 应 时 ， 释 放 的 能 量 来 自 _。 (5)反应进行时所需要的酶_(选填“相同”或“不同”)，原因是 _。 解析 ： (1)每个 ATP 分子中三个磷酸基团之间形成了 2 个高能磷酸键。(2)图中 a 表示动 植物都能进行的产能过程即呼吸作用， 绿色植物还能通过光合作用产能， 所以 b 为光合作用。 (3)c 过程是指 ATP 水解产生的能量，它用于各项生命活动。(4)动物肌细胞中，过程产生 的能量来自于 ATP

14、中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。(5)反应中酶是不同的，因为它是 两个不同的反应且酶具专一性，而且其作用的场所不同。 答案：(1)2 (2)呼吸作用 光合作用 (3)生命活动 (4)远离腺苷的高能磷酸键中的 化学能 (5)不同 和是两个不同的反应，而酶具有专一性 (时间：25 分钟；满分：50 分) 一、选择题(每小题 3 分，共 24 分) 1若 ATP 脱去了两个磷酸基团，该物质就是组成 RNA 的基本单位之一，其名称及所含 的高能磷酸键数目为( ) A腺嘌呤核糖核苷酸，0 B鸟嘌呤核糖核苷酸，1 C胞嘧啶核糖核苷酸，0 D尿嘧啶核糖核苷酸，1 解析：选 A ATP 分子含有 3 个磷酸基团

15、，2 个高能磷酸键。ATP 水解时，远离“A”的 那个高能磷酸键断裂，脱去一个磷酸基团形成 ADP。ADP 分子中含有 2 个磷酸基团，一个高 能磷酸键。ADP 分子脱去一个磷酸基团时，伴随着一个高能磷酸键的断裂，因此，ADP 分子 脱去一个磷酸基团后形成的化合物中高能磷酸键的数目为零。 形成的化合物为腺嘌呤核糖核 苷酸。 2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。这说明( ) A葡萄糖是能源物质 BATP 是能源物质 C葡萄糖是直接能源物质 DATP 是直接能源物质 解析：选 D 向刚刚失去收缩功能的

16、离体肌肉上滴加 ATP 溶液，肌肉很快出现明显的收 缩，而滴加葡萄糖溶液则不出现收缩现象，说明 ATP 是直接能源物质，而葡萄糖不是。 3在绿色植物进行“ADPPi能量ATP”的反应中，参与反应的能量不可能来 酶 源于( ) A淀粉 B葡萄糖 C光 D糖原 解析：选 D 植物中能量来自呼吸作用和光合作用。植物呼吸作用所分解的有机物不可 能是糖原，因为它是动物所特有的。 41 个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m，其中 40%用于 ADP 转化为 ATP，若 1 个高能 磷酸键所含能量为n，则 1 个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生 ATP 分子数为( ) A2m/5n B2n/5m Cn/5m Dm/5

17、n 解析 ： 选 A ADP 转化为 ATP，形成了 1 个高能磷酸键，1 个葡萄糖分子有氧呼吸释放能 量为m，其中 40%用于 ADP 转化为 ATP，产生的 ATP 分子数为。 m 40% n 2m 5n 5ATP 中任何高能磷酸键水解后均可放能 30.54 kJ/mol，那么，1 mol ATP 中所有磷酸 键储存的化学能为( ) A30.54 kJ/mol B61.08 kJ/mol C91.62 kJ/mol D介于 61.08 kJ/mol 与 91.62 kJ/mol 之间 解析：选 D ATP 分子中含有两个高能磷酸键和一个普通化学键，2 个高能磷酸键含有 的能量是 230.5

18、4 kJ/mol61.08 kJ/mol，普通化学键中含有的能量少于 30.54 kJ/mol， 所 以 1 mol ATP 中所有磷酸键储存的化学能介于 61.08 kJ/mol 与 91.62 kJ/mol 之间。 6ATP 是细胞内的能量“通货” 。下列关于 ATP 的说法中，错误的有几项( ) 细胞中的吸能反应一般与 ATP 的合成相联系 线粒体是蓝藻和黑藻细胞产生 ATP 的主要场所 1 个 ATP 分子由 1 个腺嘌呤和 3 个磷酸基团组成 ATP 在植物、动物和微生物体内的来源均相同 A2 项 B3 项 C4 项 D1 项 解析：选 C 细胞中的吸能反应一般与 ATP 的水解相联

19、系；蓝藻是原核细胞生物，没有 线粒体；ATP 分子由 1 分子腺苷和 3 个磷酸基团组成；不同生物体内的 ATP 来源不同，动物 和绝大多数细菌通过呼吸作用合成 ATP，植物的呼吸作用和光合作用都能合成 ATP。在细胞 中合成 ATP 的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体，ATP 水解的场所非常广泛，所有消耗能 量的结构都是 ATP 水解的场所。 7下列关于 ATP 的叙述不正确的是( ) A动物细胞中合成 ATP 所需的能量来自糖类等能源物质中的化学能 B植物细胞中合成 ATP 所需的能量全部来自光反应固定的太阳能 C温度的突然变化会影响 ATP 与 ADP 相互转化的速率 D细胞呼吸过程产生

20、的 ATP 是供应细胞生命活动的直接能源 解析：选 B 植物细胞中合成 ATP 所需的能量来自于光合作用和呼吸作用。 8生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次是( ) A太阳能、糖类、ATP BATP、糖类、脂肪 CATP、脂肪、太阳能 DATP、糖类、太阳能 解析：选 D 生物体内生命活动的直接能源物质是 ATP，主要能源物质是糖类，最终的 能源物质是太阳能。 二、非选择题(共 26 分) 9(12 分)人的骨骼肌细胞中 ATP 的含量只能维持剧烈运动 3 s 以内的能量供应。某运 动员在参加短跑比赛过程中， 肌肉细胞中 ATP 的相对含量随时间变化如图所示。 请据图

21、回答 下列问题： (1)ab 的变化过程，ATP 被水解，释放的能量用于 _。 (2)bc 过程中， ATP 含量增加， 说明_加强， 释放更多的能量， 供 ADP 合成 ATP， 补充消耗的 ATP。 (3)从 整 个 曲 线 看 ， 肌 细 胞 中 ATP 的 含 量 不 会 下 降 为 零 ， 说 明 _ _。 解析：(1)根据题干信息和曲线可知，肌细胞中的 ATP 在 3 s 内含量下降，说明 ATP 水 解释放出能量供肌肉收缩利用。(2)曲线的 bc 过程中，ATP 含量增加，说明了在运动过程 中，细胞呼吸加强，ATP 的合成增多，补充能量的供应。(3)细胞内 ATP 和 ADP 之

22、间相互转 化十分迅速，维持稳定的供能机制。 答案：(1)肌肉收缩等生命活动 (2)细胞呼吸 (3)ATP 在细胞内含量虽少，但与 ADP 之间的相互转化却十分迅速， 使细胞内的 ATP 的含量总是处于动态平衡之中， 构成生物体内 部的稳定供能环境 10(14 分)科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神 经纤维里注入微量的放射性同位素 24Na，不久检测到神经纤维周围溶液中存在24Na。如果在 神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和 ATP，测得神经纤维周围溶液中 24Na 的量变化如图所示，则： (1)据图可知，加入某药物后，溶液中 24Na 的量_； 而加入 ATP 后

23、，溶液中24Na 的量_。 (2)由此可见，神经纤维排出 24Na 需要消耗_，通过细胞膜的方式是 _。 (3)某药物的作用机理是_。 (4)若将图中纵坐标改为“细胞中 24Na 的量” ，请画出相应的曲线以表示细胞中24Na 量 的变化(注入神经纤维中 24Na 的总量为 2)。 解析：分析曲线可知，纵坐标表示溶液中 24Na 的含量变化。由题干信息可知，向枪乌 贼的神经纤维内注入 24Na 后，能在溶液中检测到24Na，说明神经纤维向外排放24Na，且加入 某药物后，24Na 停止排放，再加入 ATP，24Na 又恢复向外排放，一方面说明了 24Na 通过细胞 膜需要消耗 ATP，为主动运输，另一方面也可推断出某药物通过抑制 ATP 的合成从而阻断了 24Na 的外流。 答案 ： (1)不变 增加 (2)ATP 主动运输 (3)抑制了 ATP 的合成(或阻碍了细胞呼吸) (4)如图