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1、第1节生命活动的直接能源ATP1.一切生命活动都离不开能量。糖类是为生命活动提供能量的主要能源物质，ATP是生物体的直接能源物质。21个ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基组成，含有2个高能磷酸键，其中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易断裂，释放出其中的化学能。3ATP中能量的储存和释放，是通过ATP与ADP的相互转化来实现的，细胞内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化。ATP的生理功能自读教材夯基础1ATP是生命活动的直接能源物质(1)原因：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP直接提供能量。(2)实例：用于有机物合成、细胞分泌、肌肉收缩和兴奋传导等生命活动。2ATP是细胞内流通的“能量货币”(
2、1)合成代谢一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。(2)分解代谢一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。(3)能量通过ATP分子在合成代谢和分解代谢之间进行周转。跟随名师解疑难细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能的 需能的生命活动 需能的生命活动ATPATP中的化学能可以直接转化成其他各种形式的能，用于各项生命活动。这些能量的形式主要有以下6种：(1)渗透能：细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能来自ATP。(2)机械能：细胞内各种结构的运动都是在做机械运动，所消耗的就是机械能。例如，肌细胞的收缩、
3、草履虫纤毛的摆动、精子尾部的摆动、有丝分裂期间染色体的运动、腺细胞对分泌物的分泌等，都是由ATP提供能量来完来的。(3)电能：大脑的思考，神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。电能是由ATP提供的能量转化而成的。(4)化学能：细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。(5)光能：生物体用于发光的能量直接来自ATP，如萤火虫的发光。(6)热能：通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。此外，ATP释放的能量中，一部分能量也能用于动物体温的提升和维持。1下列植物的生理活动中，
4、不消耗ATP的是()A根毛细胞吸收水分 B小肠上皮细胞吸收氨基酸C根细胞吸收无机盐 D分生区细胞的分裂解析：根毛细胞是渗透吸水，不消耗能量。答案：A2据测定，世界著名重量级拳王霍利菲尔德平均每次出拳的力量高达200磅，能引起如此之高的拳击力量的直接供能物质是()A人体细胞内的ATPB人体细胞内的葡萄糖C人体细胞内的脂肪 D人体细胞内的蛋白质解析：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP直接提供能量。答案：AATP的分子简式 自读教材夯基础(1)中文名称：三磷酸腺苷。(2)结构简式：APPP。(3)符号含义：符号AP含义腺苷磷酸基普通化学键高能磷酸键(4)结构特点：ATP是细胞内的一种高能磷酸
5、化合物，含有两个高能磷酸键。ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，远离腺苷的高能磷酸键易水解，释放出大量能量。(5)功能：直接给细胞生命活动提供能量。跟随名师解疑难1ATP的分子组成及特点2ATP的结构特点(1)组成特点：一分子ATP含一个腺苷和三个磷酸基。(2)高能磷酸键：一分子ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易水解和重新形成。关键一点ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷酸基。3ATP的生理功能细胞代谢所需的能量是由细胞内的ATP直接提供的。ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。4ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构
6、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，其他能源物质只有转化为ATP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。3“高能磷酸键”中的“高能”是指该键()A键能高 B活化能高C水解释放的能量多 DA、B、C都是解析：ATP为高能磷酸化合物，其含有的高能量主要贮存在高能磷酸键中，而这个高能磷酸键是指在水解时释放的能量高。答案：C4ATP中大量化学能储存在()A腺苷内 B磷酸基内C腺苷和磷酸基连接的键内 D高能磷酸键内解析：ATP是高能磷酸化合物，其
7、分子简式为APPP，其中腺苷与磷酸基之间的化学键不是高能磷酸键，远离腺苷的两个是高能磷酸键。ATP的大量化学能就储存在高能磷酸键中。答案：DATP的储能和放能过程自读教材夯基础(1)相互转化反应式：ATPADPPi能量。(2)ATP合成的能量来源：动物、人、真菌及大多数细菌：呼吸作用。绿色植物：光合作用、呼吸作用。(3)ATP释放的能量来源：ATP中远离A的高能磷酸键。(4)相互转化特点：ATP和ADP相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中。ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。跟随名师解疑难1ATP水解释放能量(1)反应式：ATPADPPi能量。(2)能量来源：ATP中远离
8、腺苷的高能磷酸键的断裂。(3)能量去路：用于各种需能的生命活动。(4)反应场所：活细胞内的多种场所(如细胞膜、细胞质基质和细胞核等)。2ATP合成储存能量(1)反应式：ADPPi能量ATP。(2)能量来源：绿色植物、动物、人、真菌和大多数细菌呼吸作用分解有机物释放的能量。绿色植物光合作用吸收转化的光能。(3)能量去路：ATP中高能磷酸键的形成。(4)反应场所：叶绿体、线粒体和胞质溶胶。3ATP和ADP相互转化的意义ATP在细胞内含量很少，由于ATP和ADP之间在细胞内相互转化十分迅速，使细胞内ATP含量总是处于动态平衡之中。5在生物体内，ATP与ADP是可以相互转变的。对这种转变的叙述，错误的
9、是()AATP转变成ADP时，释放能量BADP转变成ATP时，需要能量C这一转变过程需要酶参与D这一转变过程说明物质与能量代谢都是可逆的解析：ATP与ADP的相互转变都需要酶的催化，而且是两种不同的酶。ATP转变成ADP时，释放能量，供生命活动利用；ADP转变成ATP时，需要能量。两者之间的相互转变不是可逆反应，物质可逆而能量不可逆。答案：D6ATP是生物体内的高能化合物。人和动物的生命活动所需要的ATP主要通过_作用释放的能量来合成。植物体内ADP转化成ATP所需要的能量主要来自_作用和_作用。ATP中_水解，释放能量用于生命活动。解析：植物叶肉细胞中含有叶绿体和线粒体，可以通过光合作用和细
10、胞呼吸形成ATP，而动物细胞中只含有线粒体，只能通过呼吸作用形成ATP。答案：呼吸光合呼吸高能磷酸键ATP的生理功能例1用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两个小玻璃瓶中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃瓶中发出淡黄色荧光，经过15 min荧光消失。这时，再将ATP溶液加入其中一个玻璃瓶中，将葡萄糖溶液加入另一个玻璃瓶中，可观察到加ATP溶液的玻璃瓶中有荧光出现，而加葡萄糖溶液的玻璃瓶中没有荧光出现(如下图)。(1)干燥后研成粉末状的物质含有_。(2)两个玻璃瓶最后的实验现象说明_。(3)写出萤火虫发光过程中能量的转化形式_。解析ATP是生物体内的直接能源物
11、质，它释放的能量可以直接转化成光能、电能、机械能等。答案(1)ATP(2)萤火虫的荧光是由ATP释放的能量转化而成的(3)ATP中的化学能转化成光能1在下列生理活动中，不能使ADP增加的是()A植物细胞发生质壁分离B抗体的合成与分泌C肌肉细胞吸收KD正常人在一般情况下，原尿中含有一定量的葡萄糖，而尿液中却没有解析：不能使ADP增加，即不消耗ATP。所列生理活动中，植物细胞发生质壁分离是渗透作用的结果，不消耗能量；抗体的合成与分泌需要消耗ATP；肌肉细胞吸收K以及肾小管对葡萄糖的吸收均属于主动运输，需要载体协助并且消耗能量。答案：AATP的分子简式例2ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化
12、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(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ATP含有三个磷酸基，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C2下列关于ATP的叙述中，
13、正确的是()AATP分子中所有化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物B三磷酸腺苷可简写为APPPCATP中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基中DATP中大量的能量储存在高能磷酸键中解析：三磷酸腺苷的分子式可简写为APPP，其中，P与P之间的高能磷酸键储存着大量的能量，所以称为高能磷酸化合物。答案：DATP的储能和放能过程例3对：“ATPADPPi能量”的叙述中，正确的一项是()AATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基组成B反应向左进行和向右进行所需的酶都是一样的CATP和ADP之间可以时刻转化，处于动态平衡之中D绿色植物体内合成ATP所需的能量完全来自光合作用解析A项ATP由1个腺苷和3个
14、磷酸基组成，腺苷由1分子腺嘌呤和1分子核糖组成；B项反应向左进行是ATP的合成反应，酶属于合成酶，反应向右进行是ATP的水解反应，酶属于水解酶；C项ATP和ADP在细胞内时刻不停地发生相互转化，从而保证了生命活动的顺利进行；D项绿色植物体内合成ATP的能量来源有两个：一是光合作用吸收的光能；二是呼吸作用分解有机物释放的化学能。答案C归纳拓展ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程，其中“物质可逆，能量不可逆”。ATPADPADPATP反应式ATPADPPi能量能量PiADPATP类型水解反应合成反应所需酶水解酶合成酶场所活细胞内多种场所胞质溶胶、线粒体、叶绿体能量转化放能储能能量来源高能磷酸键呼
15、吸作用，光合作用能量去向用于各项生命活动储存于ATP中3以下对生物体内ATP的有关叙述中正确的一项是()AATP与ADP的相互转化，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，使生物体内的各项反应能在常温常压下快速顺利地进行解析：ATP和ADP分别代表三磷酸腺苷和二磷酸腺苷，属于不同的物质。生物体内ATP的含量很少，但其可以不断地再生，从而保证了生物体对能量的需求。生物体内的各项反应能在常温常压下快速顺利地进行取决于酶的催化作用，而不是ATP与ADP的相互转化。答案：A1验证ATP
16、是生命活动的直接能源物质。2探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。典例剖析在自然界中生物的发光现象普遍存在，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：现象预测结论发光现象随ATP浓度升高而增强荧光强度与ATP浓度_发光现象随ATP浓度升高而_荧光强度与ATP浓度_荧光强度与ATP
17、浓度无关(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。解析为了探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系，首先应配制一系列不同浓度的ATP溶液，随后将等量的荧光器晒干后研制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。实验现象有3种可能：随ATP浓度增大，发光现象增强，可说明荧光强度与ATP浓度成正相关。随ATP浓度增大，发光现象减弱，可说明荧光强度与ATP浓度成负相关。随ATP浓度增大，发光现象无变化，可说明荧光强度与ATP的浓度无关。实验最可能的结果是，萤火虫发光是ATP中活跃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
18、(2)成正比减弱成反比在不同浓度的ATP溶液中发光现象没有差别(3)第种结果ATP中活跃的化学光归纳拓展探究性实验和验证性实验的比较项目探究性实验验证性实验实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系实验假设假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的解释因结论是已知的，因此不存在假设问题实验原理因探究内容而异因验证内容而异实验过程应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异实验现象未知，可以不描述已知，应准确描述结
19、果预期对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果会怎样，如果出现结果或又会怎样”。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题，此种情况应根据已有的知识推测出最合理的结果无实验结论无对应实验目的做出肯定结论(满分50分时间20分钟)一、选择题(每小题3分，共30分)1如果测得1个高能磷酸键的化学能是8P，那么ATP中的磷酸键能应该是()A8P B8P16PC16P24P D24P解析：1个ATP中有2个高能磷酸键和1个低能磷酸键，所以其键能应在16P与24P之间，图示如下。答案：C2ATP转化为ADP可表示如下图，式中X代表()AH2O BHCP DPi解析：由ATP与ADP的转化反应式ATPA
20、DPPi能量，可知，在ATP水解释放能量的同时产生ADP和Pi，因此X代表Pi。答案：D3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源于()A淀粉 B葡萄糖C光 D糖原解析：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。答案：D4某作家脑溢血导致右侧肢体瘫痪，为尽快改善患者新陈代谢状况，尽快恢复其右手书写能力，在治疗时可用下列哪种方法辅助治疗()A静脉滴注葡萄糖溶液B口服含钙片剂C服用多种维生素液D肌肉注射ATP制剂解析：葡萄糖中的能量氧化分解释放出来，转移到ATP中才能直接利用，B、C选项中的物质不是能源物质，只有
21、ATP才是直接能源物质。答案：D5下列关于“ATPADPPi能量”反应式的叙述，正确的是()A反应式物质可逆，能量不可逆B反应式能量可逆，物质不可逆C两者均可逆D生物体内，ADP转变成ATP所需能量都来自呼吸作用解析：ATP与ADP的转变实际上细胞内ATP与ADP循环过程。并不表示化学上的可逆反应，这是因为：(1)从反应条件上看：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的生成是一种合成反应，催化该反应的酶属合成酶，而酶具有专一性，因此反应条件不同。(2)从能量上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能，而合成ATP的能量主要有化学能和太阳光能。因此能量来源不同
22、。(3)从ATP的合成与分解的场所上看：ATP合成的场所是胞质溶胶、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多。答案：A6下列有关ATP的叙述，正确的是()在肺泡表面进行气体交换需要消耗ATP若细胞内Na浓度偏高，为维持Na浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加人在寒冷时，细胞产生ATP的量增加人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡A BC D解析：肺内的气体交换是通过扩散作用进行的，不需要消耗ATP；虽然细胞中ATP和ADP的含量少，但两者转化较快，因此人在饥饿时，两者的含量也会达到动态平衡。Na进出细胞，靠主动运输，主动运输要消耗能量。人在寒冷时，细胞中ATP的含量增加，以维持体温
23、的恒定。答案：B7下面关于ATP的叙述，错误的是()A细胞质和细胞核中都有ATP的分布BATP合成所需的能量由磷酸提供CATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸D正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化解析：绿色植物的叶肉细胞中合成ATP的能量可来自光反应中的光能和细胞呼吸中有机物分解产生的化学能；动物细胞中合成ATP的能量可来自细胞呼吸中有机物分解产生的化学能。ATP中的高能磷酸键是生物存储能量的一种形式。答案：B8如果ATP脱去了两个磷酸基，该物质就是组成RNA的基本单位之一，称为()A腺嘌呤 B三磷酸腺苷C腺嘌呤核苷酸 D腺嘌呤脱氧核苷酸解析：ATP是三磷酸腺苷的简称，其结构先是由一个
24、含氮碱基腺嘌呤与核糖组成腺苷；然后由腺苷与磷酸基团组成三磷酸腺苷。ATP脱去两个磷酸基就叫AMP一磷酸腺苷，由于组成AMP的五碳糖是核糖，所以叫腺嘌呤核苷酸。答案：C9对人体细胞内ATP的描述，正确的是()AATP主要在线粒体中生成BATP含有三个高能磷酸键，在动物和植物细胞中的能量来源是相同的CATP转变为ADP的反应是可逆的D细胞内储存有大量的ATP，以供生物体生命活动的需要解析：动物体细胞内的ATP主要是通过呼吸作用在线粒体中生成的；ATP含有2个高能磷酸键，且只有最后的一个高能磷酸键断裂释放的能量能供给生命活动的需要；形成ATP时，能量来源于细胞呼吸和光合作用(绿色植物)，当ATP形成
25、ADP时，释放出的能量用于各项生命活动；细胞中ATP与ADP的转化不是可逆反应；动物体内的ATP储存较少。答案：A10在下列生理过程中，不发生“ATPADPPi能量”过程的是()A核糖体上合成血红蛋白B在肺泡表面进行气体交换C小肠吸收氨基酸D神经冲动在中枢传导解析：核糖体合成蛋白质是合成代谢，需要消耗ATP。肺泡表面进行气体交换的原理是自由扩散，其动力来自膜两侧的压力差，该过程不消耗ATP。小肠吸收氨基酸是主动运输的过程，需消耗ATP。神经传导是ATP中的化学能转换成电能的过程，也要消耗ATP。答案：B二、非选择题(共20分)11(20分)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_、_和_中进行的。(3)A1和A2具有_作用，在图中它们的作用分别是促进_。(4)在呼吸作用中，应该进行_过程，能量来自_。解析：ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时远离A的那个高能磷酸键断裂。ATP的水解和合成分别是由水解酶和合成酶催化。答案：(1)直接能源APPP远离A的高能磷酸(2)胞质溶胶线粒体叶绿体(3)催化ATP的合成和水解(4)糖类等有机物分解释放的能量