【生物】2018届人教版一轮复习专题5-3细胞的能量“通货”--ATP学案

【生物】2018届人教版一轮复习专题5-3细胞的能量“通货”--ATP学案

‎【学案导航】---明方向！‎ ‎【课程学习目标】‎ ‎1.简述ATP的化学组成和结构特点。‎ ‎2.写出ATP的分子简式。‎ ‎3.解释ATP在能量代谢中的作用,了解ATP的用途。‎ ‎4.说出ATP的形成途径。‎ ‎5.说明ATP与ADP的相互转化的过程及意义。‎ 第一层级：预学区.不看不讲 ‎【知识体系梳理】‎ ‎　一、ATP的组成和结构 ATP中文名称为①,简称为ATP。它由②　腺嘌呤　、③　核糖　、④　磷酸　按一定方式连接组成。 ‎ 二、ATP分子中的高能磷酸键 ATP结构简式:⑤　A—P～P～P　(“～”表示⑥　高能磷酸键　),一分子ATP含⑦　2个高能磷酸键　,储存大量的能量,所以它是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。而且ATP分子不稳定,远离腺苷(A)的⑧　高能磷酸键　,在一定的条件下很容易断裂,而释放出其中的能量。 ‎ 三、ATP与ADP的相互转化 ATP分子不稳定,在一定条件及有关酶的催化作用下,远离A的⑨　高能磷酸键　水解断裂,形成⑩　二磷酸腺苷　(ADP)和　磷酸　(Pi),同时储存在这个　高能磷酸键　中的能量释放出来。在另一条件另一种酶的催化作用下,ADP可以接受　能量　,同时与一个　磷酸　结合,从而转化成ATP。 ‎ 四、ADP转化成ATP时所需能量的来源 在ADP转化成ATP的过程中,对于动物、人、真菌和大多数细菌来说,所需能量均来自细胞进行呼吸作用时　有机物分解　所释放的能量;对于绿色植物来说,除了依赖呼吸作用所释放的能量外,还能利用　光能　。 ‎ 五、ATP的功能与利用 ATP是细胞生命活动所需能量的　直接来源　,人们将它喻为流通的能量“　通货　”。细胞分裂生长、细胞对离子的　跨膜运输　、人体肌细胞收缩、神经　兴奋传导　、生物发电、发光等各项生命活动需消耗的能量都直接源于　ATP　。 ‎ ‎【基础学习交流】‎ ‎1.为什么说ATP是细胞的能量“通货”?‎ ‎2.不同的发光生物体内有相同的发光物质吗?鱼类发光所需能量由什么来直接提供?‎ ‎3.生物体进行生命活动所需的直接能源、主要能源和最终能源依次是什么?‎ ‎4.萤火虫的发光原理是发光器官处具有发光细胞,发光细胞内有荧光素和荧光素酶。荧光素在接受能量后就被激活,在荧光素酶的催化作用下,与氧发生化学反应,形成氧化荧光素并且发出荧光。请问激活荧光素所需的能量是由什么能源物质提供的?请列举几例萤火虫发光所具有的作用?‎ 第二层级：导学区.不议不讲 ‎【重点难点探究】‎ 知识点一:ATP的组成和结构 ‎1.下图表示ATP的结构,图中ATP是由什么物质按一定的方式连接组成的?据图写出ATP的分子式。图中的高能磷酸键指的是什么?共有几个?‎ ‎2.ATP水解和形成的含义是什么?‎ ‎3.为什么说ATP是直接的能源物质?‎ 知识点二:ATP与ADP的相互转化 ‎1.高等动物、人体和高等植物细胞中形成ATP的场所及生理过程分别是什么?‎ ‎2.ATP与ADP之间的转化是否可逆?为什么?‎ ‎3.ATP与ADP之间的转化有什么特点及意义?正常情况下,细胞中ATP的含量是否稳定在一定的水平?‎ ‎4.ADP结合Pi和能量合成ATP时,除产物ATP外,还有什么物质产生?ATP分解形成ADP过程中,ATP分解形成ADP过程中,断裂的化学键是什么?‎ ‎【思维拓展应用】‎ 例1　“三磷酸腺苷”简称“腺三磷”,又叫ATP,是腺嘌呤的衍生物,含有三个相连的磷酸基,末端两个磷酸键分解时伴随有较大能量变化,是生物体内能量转化的中心物质。回答下列问题:‎ ‎(1)ATP的分子简式是　　　　　　　　　,其中A代表　　　　　　　　　,T代表　　　　　　　　　　,P代表　　　　　　　　　,　　　代表高能磷酸键。 ‎ ‎(2)写出三种下图表示的结构名称:　　　　　　　、　　　　　　　、　　　　　　　。 [来源:学#科#网Z#X#X#K]‎ 例2　下图表示的是ATP和ADP之间的转化图,可以确定(　　)。‎ A.A为ADP,B为ATP B.能量1和能量2来源相同 ‎ C.酶1和酶2是同一种酶 D.X1和X2是同一种物质 第三层级：固学区.不练不讲 ‎【基础智能检测】‎ ‎1.在ATP分子中很容易断裂又很容易重新生成的化学键是(　　)。(如下图)‎ A-P～P～P A.②　　　　　　　B.③　　　　　　　C.②③　　　　　　　D.①‎ ‎2.下图表示ATP转化为ADP的示意图,图中X代表(　　)。‎ A.H2O B.[H] C.P D.Pi ‎3.细胞内不要消耗ATP的生理过程是(　　)。‎ A.质壁分离及其复原 B.蛋白质合成 C.肌肉细胞吸收K+ D.大脑思考 ‎4.下列关于ATP的叙述,错误的是(　　)。‎ A.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素 B.ATP分子中的“A”指腺嘌呤 C.ATP可以注射,也可以口服 D.ATP转化为ADP时要消耗水 ‎【全新视角拓展】‎ ‎5.右图是细胞内ATP与ADP相互转化的示意图,请据图作答:‎ ‎(1)在人体内,图示左侧的“能量”来自于　　　作用;右侧的“能量”用于各种生命活动,如(举一例)　　　　。 ‎ ‎(2)在绿色植物体内,图示左侧的“能量”来自于　　　　作用和　　　　作用。 学科*网 ‎(3)从图中可知在适宜的温度和酶的作用下,ADP转变成ATP时还需要的条件是　　　　　。将ADP转化为ATP的图示改写成反应式的形式:　。 ‎ ‎(4)上述式子在植物体内的变化状况是　　　。 ‎ A.物质的转变是可逆的,能量的转变是不可逆的 B.物质的转变是可逆的,能量的转变也是可逆的 C.物质的转变是不可逆的,能量的转变是可逆的 D.物质的转变和能量的转变都是不可逆的 ‎(5)经测定,正常成年人静止状态下24 h将有40 kg ATP发生转化,而细胞内ADP、ATP的总量仅为2～10 mmol/L,为满足能量需要,生物体内解决这一矛盾的合理途径是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 第四层级：思学区.不思不复 ‎【思维导图构建】‎ ‎【答案】‎ ‎【知识体系梳理】‎ ‎①三磷酸腺苷　②腺嘌呤　③核糖　④磷酸　⑤A—P～P～P　⑥高能磷酸键　⑦2个高能磷酸键　⑧高能磷酸键　⑨高能磷酸键　⑩二磷酸腺苷　磷酸　高能磷酸键　能量 磷酸　有机物分解　光能　直接来源　通货 跨膜运输　兴奋传导　ATP ‎【基础学习交流】‎ ‎1.细胞中的能量通过ATP分子在吸热反应和放热反应之间流通。因此,可以形象地把ATP比喻成细胞内的能量“通货”。‎ ‎2.不同的发光生物体内有不同的发光物质,但鱼类发光所需的能量都是直接由ATP提供。‎ ‎3.依次是ATP、糖类、太阳能。‎ ‎4.ATP。萤火虫发光具有吸引异性个体前来交尾、警戒、照明等作用。‎ ‎【重点难点探究】‎ 知识点一:ATP的组成和结构 ‎1.ATP是由腺嘌呤、核糖和磷酸按一定的方式连接组成的。ATP的分子式是C10H16O13N5P3。图中的高能磷酸键指的是“～”,共有2个。‎ ‎2.ATP水解和形成,实际上是指ATP分子在不同酶的催化作用下,高能磷酸键的断裂和重新合成,一般是指远离腺苷的高能磷酸键的水解和形成。‎ ‎3.因为远离腺苷的高能磷酸键中储存了大量的能量,并且它很容易断裂和生成,在断裂时释放大量的能量供生物体利用,所以ATP是直接能源物质。‎ ‎　　知识点二:ATP与ADP的相互转化 ‎1.细胞质基质和线粒体中完成的呼吸作用及高等植物细胞的叶绿体中完成的光合作用。‎ ‎2.不可逆。因为反应类型、条件、酶等不同,物质可逆,能量不可逆。‎ ‎3.ATP与ADP之间的转化十分迅速,对于构成生物体内部稳定的供能环境具有重要意义。细胞中ATP的含量是稳定在一定的水平。‎ ‎4.还有水生成。断裂的化学键是远离腺苷的高能磷酸键。学#科网 ‎【思维拓展应用】‎ 例1　(1)A-P～P～P　腺苷　三个　磷酸基因　～ ‎ ‎(2)一磷酸腺苷　AMP　腺嘌呤核糖核苷酸 ‎【解析】图示结构表示由1分子腺嘌呤、1分子核糖和1分子磷酸组成的1分子腺嘌呤核糖核苷酸,又叫一磷酸腺苷或AMP。‎ 例2　D 基础智能检测 ‎1.B　2.D　3.A　4.B ‎【全新视角拓展】‎ ‎5.(1)呼吸　肌细胞收缩　(2)呼吸　光合　(3)能量和Pi　ADP+Pi+能量ATP　(4)A　(5)ATP与ADP之间迅速地进行相互转化 ‎【解析】ATP与ADP相互转化的过程中,物质的转变是可逆的,能量的转变是不可逆的。‎ ‎【思维导图构建】‎ ‎①高能磷酸　②A-P～P～P　③ADP+Pi+能量　④ATP　⑤直接　⑥能量 ‎【典例指津】---授技法！‎ 热点题型一 ATP的结构、功能及相互转化 例1、下图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。有关说法不正确的是 (　　)‎ A．图甲中的A代表腺苷，b、c为高能磷酸键 B．图乙中进行①过程时，图甲中的c键断裂并释放能量 C．ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性 D．夜间有O2存在时，图乙中过程②主要发生在线粒体 ‎ ‎【答案】A ‎【提分秘籍】‎ ATP产生速率与O2供给量之间的关系 ‎(1)图中A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。‎ ‎(2)AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。‎ ‎(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。‎ ‎【举一反三】 ‎ ATP是一种高能磷酸化合物。下列关于ATP的叙述正确的是 (　　)‎ A．如细胞代谢强度增加一倍，则细胞内ATP的含量也将增加一倍 B．ATP中全部高能磷酸键断裂后，形成的产物有腺嘌呤核糖核苷酸和磷酸 C．ATP分子结构中含有一个普通磷酸键，该键易断裂也易形成 D．有丝分裂后期，受纺锤丝牵引，着丝点断裂，该过程需要ATP水解供能 ‎【答案】B ‎【解析】细胞内ATP与ADP的含量很少且保持相对稳定；ATP分子结构中含有一个普通磷酸键和两个高能磷酸键，易断裂也易形成的是高能磷酸键；有丝分裂后期着丝点分裂并非纺锤丝牵引所致。‎ ‎ 【方法技巧】‎ ‎(1)ATP结构中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。‎ ‎(2)DNA结构中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。‎ ‎(3)RNA结构中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。‎ ‎(4)核苷酸结构中的A为腺嘌呤。‎ 可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。‎ ‎【真题回眸】---知难易！‎ ‎1.（2017·海南卷，5）关于生物体内能量代谢的叙述，正确的是（　　）‎ A.淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成 B.人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化 C.叶肉细胞中合成葡萄糖的过程是需要能量的过程 D.硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量 ‎【答案】C ‎2.（2016·北京卷，2）葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程（　　）‎ A.在无氧条件下不能进行 B.只能在线粒体中进行 C.不需要能量的输入 D.需要酶的催化 ‎【答案】　D ‎【解析】　酿酒是酵母菌在无氧条件下，利用葡萄糖产生酒精的过程，C错误；无氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，产生少量能量和ATP，A、B错误；细胞呼吸每个阶段都需要酶的催化，ADP转化为ATP的过程也不例外，D错误。学&科网 ‎3.（2015·海南卷，3）ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是（　　）‎ A.酒精发酵过程中有ATP生成 B.ATP可为物质跨膜运输提供能量 C.ATP中高能磷酸键水解可释放能量 D.ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成 ‎【答案】　D ‎【解析】　酒精发酵是微生物的无氧呼吸，无氧呼吸在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，A正确；ATP可以用于细胞的主动运输，如：Ca2＋、‎ Mg2＋通过主动运输进入番茄细胞时要消耗能量，直接由ATP提供，B正确；‎ A－P～P～P中的“～”高能磷酸键中储存着大量能量，ATP水解时，高能磷酸键断裂，大量的能量会释放出来，C正确；ATP的结构简式由腺嘌呤、核糖、三个磷酸组成，所以D错误。‎ ‎4.（2014·四川卷，1）在生物体内，下列生理活动只能单向进行的是（　　）‎ A.质壁分离过程中水分子的扩散 B.生长素在胚芽鞘中的极性运输 C.肝细胞中糖原与葡萄糖的转化 D.活细胞内ATP与ADP的转化 ‎【答案】　B ‎【能力提升】---长士气！ ‎ 一、选择题（8小题）‎ ‎1．ATP分子的结构简式和18个ATP分子所具有的高能磷酸键数目分别为（ ）‎ A．A—P—P～P和18个 B．A—P～P～P和36个 C．A～P～P和36个 D．A～P～P～P和56个 ‎【答案】B ‎【解析】ATP分子的结构简式为：A—P～P～P。1个ATP分子具有2个高能磷酸键，则18个ATP分子具有36个高能磷酸键，D正确。[]‎ ‎2．科学家在大西洋发现了一条电鳐，长约1.6m，宽约1m，其可连续放电10s，休息一会后又能重新恢复放 电能力。电鳐放电的直接能源物质是ATP。下列关于ATP的叙述中正确的是 []‎ ‎ （ ）‎ A．ATP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A～P—P—P C．ATP中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基团中 D．ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中 ‎【答案】D ‎【解析】ATP分子的高能磷酸键中储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物，A错误；三磷酸腺苷的结构简式是A—P～P～P，B错误；ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中，C错误、D正确。‎ ‎3．ATP转化为ADP可如图表示：式中X代表 （ ）‎ A．H2O B．[H] C．P D．Pi ‎【答案】D ‎【解析】ATP的水解除生成ADP、能量外，还有磷酸的生成。‎ ‎4．ATP不仅是细胞内放能反应和吸能反应的纽带，更是细胞中的能量“通货”。下列关于ATP的叙述中，正确的是 （ ）‎ A．放能反应一般与ATP水解的反应相关联 B．吸能反应一般与ATP的合成相关联 C．1molATP的高能磷酸键中共含有30.54kJ的能量 D．细胞的正常生活中ATP的含量能保持动态平衡 ‎【答案】D ‎5．如图为ATP的结构和ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的一组是 （ ）‎ ‎ ‎ ‎①图1中的A代表的是腺嘌呤，b、c为高能磷酸键 ‎②图2中反应向右进行时，图1中的c键断裂并释放能量 ‎③ATP与ADP相互转化过程中物质和能量均不可循环利用 ‎④在肌肉收缩过程中，只有酶1在发挥作用 A．①④ B．②④ C．②③ D．③④‎ ‎【答案】D ‎【解析】图中A表示腺嘌呤，b、c表示高能磷酸键，①正确；图2中反应向右进行时，远离腺苷的高能磷酸键即图1中c键断裂并释放能量，②正确；ATP与ADP相互转化过程中，物质是可循环利用的， ③错误；在肌肉收缩过程中，ATP与ADP的转化都进行，酶1和酶2都发挥作用，④错误。学&科网 ‎6．下列与ATP和酶有关的叙述，不正确的是 （ ）‎ A．ATP的合成离不开酶的催化 B．酶的合成需要ATP提供能量[来源:]‎ C．ATP与绝大多数酶的组成元素存在差异 D．人成熟的红细胞中不能合成酶和ATP ‎【答案】D ‎7．反应式ADP+Pi+能量→ATP是在所有生活细胞中均发生的反应，下列与反应式中“能量”相关的叙述正确的是 （ ）‎ A．向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质水解为氨基酸的过程 B．向右反应需的的能量可以来自葡萄糖的氧化分解 C．向左反应产生的能量可以用于植物细胞对水的吸收 D．向左反应产生的能量可以用于人体肺泡内的气体交换过程 ‎【答案】B ‎【解析】蛋白质水解为氨基酸的过程消耗ATP，A错误；向右反应代表ATP的合成，动物能量来自呼吸作用，植物来自光合作用和呼吸作用，故需要的能量可以来自葡萄糖的氧化分解，B正确；植物细胞对水的吸收的原理是渗透作用，不消耗能量，C错误；氧气进入红细胞为自由扩散，不消耗能量，D错误。‎ ‎8．当你品尝各种美味佳肴时，你可能不得不感谢三磷酸腺苷(ATP)这种化学物质。新的研究显示，ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用。据以上信息我们不能推出的结论是 （ ）‎ A．ATP与能量供应相关 B．作为信息分子的ATP不能提供能量 C．ATP也可作为信息传递分子 D．神经细胞膜外表面可能有ATP的受体 ‎【答案】B 二、非选择题（2小题）‎ ‎9．在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质，其分子结构式如下：‎ ‎（1）从ATP的分子结构式可知，去掉两个磷酸基团后的剩余部分是 。‎ ‎（2）人体骨骼肌细胞中，ATP的含量仅够剧烈运动时三秒钟内的能量供给。在校运动会上，某同学参加100m短跑过程中，其肌细胞中ATP相对含量变化如图2所示，请回答下列问题：‎ ‎①由A到B的变化过程中，说明ATP被水解，释放的能量用于 。‎ ‎②由整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明 。‎ ‎（3）某同学进行一项实验，目的是观察ATP可使离体的、刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌产生收缩这一现象，说明ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。‎ ‎①必须待离体肌肉自身的 消耗之后，才能进行实验。‎ ‎②在程序上，采取自身前后对照的方法，先滴加 （填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”），观察 与否以后，再滴加 （填“葡萄糖溶液”或“ATP溶液”）。‎ ‎③如果将上述顺序颠倒一下，实验结果是否可靠？ ，原因是 ‎ ‎ 。‎ ‎【答案】‎ ‎（1）腺嘌呤核糖核苷酸 ‎（2）①肌肉收缩等生命活动 ‎②ATP的合成和分解是同时进行的 ‎（3）①ATP ‎②葡萄糖溶液 肌肉收缩 ATP溶液 ‎③不可靠 如果外源ATP尚未耗尽，会出现滴加葡萄糖溶液肌肉 也收缩的现象，造成葡萄糖也被肌肉直接利用的假象 ‎10．腌制的腊肉往往含有大量的细菌，可利用“荧光素——荧光素酶生物发光法”对市场中腊肉含细菌多少进行检测：①将腊肉研磨后离心处理，取一定量上清液放入分光光度计（测定发光强度的仪器）反应室内，加入适量的荧光素和荧光素酶，在适宜条件下进行反应；②记录发光强度并计算ATP含量；③测算出细菌数量。分析并回答下列问题：‎ ‎（1）荧光素接受 提供的能量后就被激活，在荧光素酶的作用下形成氧化荧光素并且发出荧光。根据发光强度可以计算出生物组织中ATP的含量，原因是发光强度与ATP含量成 （正比/反比）；根据ATP含量进而测算出细菌数量的依据是：每个细菌细胞中ATP含量 。‎ ‎（2）“荧光素——荧光素酶生物发光法”中涉及的能量转换是 ；生物细胞中ATP的水解一般与 （吸能反应或放能反应）相联系。学科*网 ‎（3）研究人员用不同条件处理荧光素酶后，测定酶浓度与发光强度如图所示。‎ 高温和Hg2+处理后酶活性 （可以或不可以）恢复；若要节省荧光素酶的用量，可以使用 处理。‎ ‎【答案】‎ ‎（1）ATP 正比 大致相同且相对稳定 ‎ ‎（2）化学能→光能 吸能反应 ‎（3）不可以 Mg2+‎