高中生物必修152 细胞的能量通货学案Word文件下载.docx
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3.ATP的功能
是细胞生命活动的直接能源物质。
归纳总结
(1)ATP是一种物质,不是能量,能量储存在ATP中。
(2)ATP的结构特点可总结为“一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团”。
(3)ATP脱去一个磷酸基团成为ADP,再脱去一个磷酸基团就成为RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。
例1 (2017·
辽宁期末)下列有关ATP的叙述,错误的是( )
A.ATP的元素组成是C、H、O、N、P
B.ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成RNA的基本单位之一
C.ATP中的“A”是指腺嘌呤
D.ATP的高能磷酸键中储存着大量的能量
[答案] C
[解析] ATP的中文名称是三磷酸腺苷,结构式可简写为A—P~P~P,A代表腺苷,~代表高能磷酸键,高能磷酸键中储存着大量的能量;
ATP断裂了所有高能磷酸键后是腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一。
例2 ATP分子在细胞内能释放能量、储存能量,从结构上看(以腺苷为基点),其原因是( )
①腺苷很容易吸收和释放能量 ②第三个高能磷酸键极容易断裂和形成 ③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离,第二个高能磷酸键断裂,使ATP转化为ADP ④ADP可以迅速与磷酸结合,吸收能量形成第二个高能磷酸键,使ADP转化为ATP
A.①③B.②④
C.③④D.①④
[解析] 从ATP的分子结构简式可知,ATP分子中含有2个高能磷酸键。
当在酶作用下水解时,远离腺苷A的那个高能磷酸键(第二个高能磷酸键)断裂,形成ADP和Pi(磷酸),并将储存的能量释放出来;
当细胞内ATP含量过少时,ADP在另一种酶的作用下,接受能量,与一个磷酸结合,从而转化成ATP,此时接受的那部分能量则储存在远离腺苷(A)的那个高能磷酸键中,该键在一定条件下很容易断裂或重新形成,从而保证了细胞能量的持续供应。
二、ATP和ADP的相互转化及ATP的利用
1.ATP与ADP的相互转化
反应式
ATP酶
ADP+Pi+能量
ADP+Pi+能量酶
ATP
场所
生物体的需能部位
细胞质基质、线粒体、叶绿体
物质变化
水解反应
合成反应
能量变化
释放能量
吸收能量
能量来源
高能磷酸键
细胞呼吸、光合作用
特点
时刻不停地发生,并且处于动态平衡之中
总反应式:
特别提醒 ATP和ADP相互转化时,反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同,因此二者的转化不是可逆的,从两者相互转化的反应式来看,“物质是可逆的,但能量不可逆”。
2.ATP的利用
(1)利用ATP的实例
(2)ATP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
②能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
特别提醒
(1)ATP是生物体进行生命活动的直接能源物质,储存在ATP中的化学能可以转化为光能、电能、机械能、化学能等。
(2)常见的消耗能量的生理过程:
主动运输、蛋白质合成、胞吞、胞吐、细胞分裂等。
(3)常见的不消耗能量的生理过程:
自由扩散、协助扩散、气体交换、渗透作用、蒸腾作用等。
例3 关于“ATP
ADP+Pi+能量”的叙述中,正确的是( )
A.ATP与ADP是同一种物质的两种形态
B.①过程和②过程发生的场所是一样的
C.细胞内ATP含量很多,从而保证了生命活动所需能量的持续供应
D.ADP、ATP的相互转化,使细胞内的ATP含量处于动态平衡之中
[答案] D
[解析] ATP、ADP是两种不同的物质;
①过程发生在细胞内需能部位,而②过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位。
ATP含量很少但在细胞内转化迅速。
例4 ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。
下列有关ATP的叙述,错误的是( )
A.线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B.物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗ATP
C.细胞中由氨基酸合成新的肽链需要ATP提供能量
D.植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于细胞呼吸
[答案] B
[解析] 细胞核无法进行细胞呼吸,其需要的ATP主要由线粒体提供,A项正确;
协助扩散需要载体蛋白的参与,但不消耗能量,B项错误;
蛋白质的合成需要ATP提供能量,C项正确;
植物根细胞吸收矿质元素离子的方式是主动运输,其消耗的能量来自细胞呼吸产生的ATP,D项正确。
1.下列叙述,正确的打“√”,错误的打“×
”。
(1)ATP含有3个高能磷酸键,但是只有一个高能磷酸键会发生断裂( )
(2)ATP中的A不代表腺嘌呤,当再脱去两个磷酸基团后,形成的物质为RNA的基本单位之一( )
(3)人在饥饿时,细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡( )
(4)ATP在细胞内含量并不高,活细胞都能产生ATP,也都会消耗ATP( )
(5)酶的合成需要ATP供能,此ATP来自于光合作用和细胞呼吸( )
(6)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( )
[答案]
(1)×
(2)√ (3)×
(4)√ (5)×
(6)√
2.下图表示与ATP相关的部分结构示意图,下列分析中正确的是( )
A.a表示ADP,与ATP相比少了一个磷酸基团
B.b表示腺嘌呤核苷,是ATP中“A”代表的含义
C.c表示腺嘌呤核糖核苷酸,它是构成RNA的基本单位
D.d表示ATP,是生物体的直接供能物质
[解析] a是由核糖和腺嘌呤组成的腺苷,要比ATP少了三个磷酸基团,A项错误;
b表示的是RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸,而ATP中“A”的含义是腺苷,B项错误;
c表示ATP失去一个磷酸基团的产物——ADP,而非RNA的基本单位,C项错误;
d表示ATP,是生物体的直接供能物质,D项正确。
3.在某细胞培养液中加入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.ATP中远离“A”的“P”容易脱离
B.部分32P标记的ATP是重新合成的
C.ATP是细胞内的直接能源物质
D.该过程中ATP既有合成又有水解
[解析] 短时间内ATP的末端“P”被标记,说明远离“A”的“P”容易脱离与重新合成;
ATP含量变化不大,但有新的ATP生成,所以ATP既有水解也有合成;
题干中的实验未涉及ATP的利用,所以不能说明ATP是直接能源物质。
4.动物体细胞内ATP水解所释放的能量不可能用于( )
A.物质的吸收B.物质的合成
C.有机物的氧化分解D.肌肉收缩
[解析] 有机物的氧化分解释放能量。
5.如图所示ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图,据图完成下列问题:
(1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。
(2)图中的a、b分别代表________、________。
(3)c指________________________________________________________________________。
(4)在动物肌细胞中,进行②反应时,能量来自______________________________________。
(5)①②反应进行时所需要的酶一样吗?
为什么?
______________________________________________________________________________。
(6)进行①反应时能量用于________,进行②反应时能量用于____________,由此可见能量是________________,物质是________________。
[答案]
(1)2
(2)细胞呼吸 光合作用 (3)生命活动
(4)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能
(5)不一样,因为①和②是两个不同的反应,而酶具有专一性 (6)合成ATP 各项生命活动 不可逆的 可逆的
[解析]
(1)ATP的结构简式为A—P~P~P,故1分子ATP中含有2个高能磷酸键。
(2)合成ATP时,绿色植物需要的能量来自于光合作用和细胞呼吸,动物和人需要的能量则来自于进行细胞呼吸时有机物的氧化分解。
(3)ATP水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。
(4)②反应为ATP的水解反应,释放的能量来自于储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能。
(5)由于酶具有专一性,不同的反应,所需酶的种类也不同。
(6)①反应为ATP的合成反应,其能量储存在ATP中。
②反应为ATP的水解反应,释放的能量用于生物体的各项生命活动。
在ATP与ADP的相互转化中,物质是可逆的,但能量是不可逆的。
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