新编人教版高中生物必修一学案52 细胞的能量通货ATP Word版含答案.docx
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新编人教版高中生物必修一学案52细胞的能量通货ATPWord版含答案
第2节 细胞的能量“通货”——ATP
学习目标
1.说出ATP的结构(重点)。
2.阐述ATP与ADP之间的相互转化(重难点)。
3.举例说明ATP在细胞代谢中的作用(重点)。
|基础知识|
一、ATP分子中具有高能磷酸键
1.ATP的名称与简式
ATP
2.ATP的特点
(1)高能量:
高能磷酸键的数量为2个。
(2)不稳定:
远离A的那个高能磷酸键水解时容易断裂。
3.ATP的功能
ATP为生命活动直接提供能量,是细胞内流通的能量“通货”。
二、ATP与ADP可以相互转化
1.反应式
ATP
ADP+Pi+能量
2.相互转化的过程及能量来源
3.转化的特点
(1)时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。
(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性。
三、ATP的利用
1.利用ATP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
吸能反应:
一般与ATP的水解相联系;放能反应:
一般与ATP的合成相联系。
(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。
|自查自纠|
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,当再脱去两个磷酸根后,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来自于光合作用和呼吸作用。
( )
6.酶的催化反应都需要消耗ATP。
( )
7.ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。
( )
8.活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。
( )
答案 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.× 6.× 7.√ 8.×
|图解图说|
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★几种化合物中“A”的含义。
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★萤火虫的发光,电鳗的放电都属于ATP的转化。
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ATP中的两个高能磷酸键是不是都不稳定?
提示:
ATP分子中远离A的高能磷酸键很容易水解,释放能量,也容易吸收能量而重建。
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探究点一 ATP的化学组成和结构特点
ATP的结构及特点
(1)请说出图中①~④的名称。
提示 ①是RNA的基本单位——腺嘌呤核糖核苷酸;②是腺苷;③是ADP;④是ATP。
(2)根据上图分析将1分子ATP彻底水解的产物有哪些?
提示 ATP彻底水解得到的物质有:
1分子腺嘌呤、1分子核糖和三分子磷酸。
(3)ATP中的A和T,与DNA分子中的A和T分别是什么含义?
提示 ATP中的A是腺苷,T是三个的含义。
DNA中的A表示腺嘌呤,T表示胸腺嘧啶。
ATP的结构和数量关系
(1)ATP结构
①1分子ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团构成。
②ATP=腺苷+磷酸;腺苷=腺嘌呤+核糖。
(2)ATP结构中的数量关系
①ATP分子中有两个高能磷酸键,其中远离A的那个高能磷酸键容易断裂,释放能量。
②腺苷和磷酸基团数量关系为:
1∶3。
【典例1】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
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由核糖和腺嘌呤组成的腺苷,要比ATP少了三个磷酸,A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错误。
c是ATP失去一个磷酸的产物——ADP,而非RNA的基本单位,C错误。
d表示的是ATP,是生物体的直接供能物质,D正确。
答案 D
生物体中与能量有关的物质
(1)直接能源物质——ATP。
(2)主要的能源物质——糖类。
(3)主要的储能物质——脂肪。
(4)植物特有的储能物质——淀粉。
(5)动物特有的储能物质——糖原。
(6)最终能量来源——太阳能。
【跟踪训练】
1.科学家发现,小鼠的抑郁行为与星形胶质细胞释放ATP的多少有关。
下列有关ATP的叙述,正确的是( )
A.图中的A代表腺苷,b、c为高能磷酸键
B.a是组成DNA的基本单位之一
C.ATP是生物体内的储能物质
D.ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质
解析 图中的A是腺嘌呤,A错误;a是腺嘌呤核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位之一,B错误;ATP是直接能源物质,C错误;ATP中的“A”表示的是腺苷,RNA中的碱基“A”表示的是腺嘌呤,D正确。
答案 D
探究点二 ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用
1.ATP与ADP之间的相互转化
如图表示ATP与ADP之间的相互转化,请思考:
(1)ATP的合成
①所需的酶:
合成酶。
②能量来源:
动物细胞合成ATP时的能量来源是细胞呼吸;植物叶肉细胞合成ATP时的能量来源是细胞呼吸和光合作用。
(2)ATP的水解
①所需的酶:
水解酶。
②ATP水解时释放的能量来源和能量去向:
能量来源:
高能磷酸键中的能量。
能量去向:
各种生命活动。
(3)ATP与ADP的相互转化过程中物质和能量是否可以循环利用?
①物质可以循环利用;
②能量不可以循环利用。
2.ATP的利用
(1)探讨细胞中的吸能反应、放能反应与ATP的关系:
①细胞中的吸能反应:
与ATP的水解相联系。
②细胞中的放能反应:
与ATP的合成相联系。
(2)人体在相对静止状态和剧烈运动状态下,ATP和ADP的相互转化处于相对平衡状态,两种状态下所不同的是什么?
提示 相对静止状态下,二者的相互转化速率较慢,而剧烈运动状态下,二者的相互转化速率较快。
ATP与ADP之间的相互转化
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP+Pi+能量
ATP
ATP
ADP+Pi+能量
所需酶
ATP合成酶
ATP水解酶
能量
来源
光能(光合作用),化学能(细胞呼吸)
高能磷酸键中的能量
能量
去路
形成高能磷酸键
用于各项生命活动
反应
场所
细胞质基质、线粒体、叶绿体
生物体的需能部位
综上所述,对反应式“ATP
ADP+Pi+能量”在生物体内的过程可判断为“物质是可逆的,能量是不可逆的,且酶和场所也是不相同的”。
【典例2】分析ATP与ADP相互转化示意图(如图所示),下列有关说法正确的是( )
A.若图中Pi代表磷酸,则B为ADP,C为ATP
B.在B→C的反应中,产生的E2来源于高能磷酸键的断裂释放出的能量
C.E1不是物质,对于人、动物、真菌、植物和细菌来说,E1来自细胞呼吸
D.C→B与B→C都可以伴随着放能反应和吸能反应
解析 若图中Pi代表磷酸,则B为ATP,C为ADP。
E1、E2为能量;对于人、动物、真菌和大多数细菌来说,E1来自呼吸作用,对于绿色植物来说,则来自光合作用和呼吸作用。
C→B为合成ATP的过程,伴随着放能反应;而B→C表示ATP的水解过程,伴随着吸能反应。
答案 B
【跟踪训练】
2.关于ATP
ADP+Pi+能量的反应式叙述中,不正确的是( )
A.上述过程存在能量的释放和储存
B.生物体内ADP转变成ATP所需能量均来自细胞呼吸
C.这一反应无休止地在活细胞中进行
D.这一过程保证了生命活动的顺利进行
解析 ATP的合成过程有能量的储存,ATP的水解有能量的释放,A正确;植物细胞中ADP合成ATP需要的能量除了来自细胞呼吸外,还有的能量来自光合作用,B错误;这一转化时时刻刻在活细胞中进行,保证了正常生命活动的进行,C、D正确。
答案 B
知识脉络
要点晨背
1.ATP的中文名称叫“三磷酸腺苷”,“A”表示腺苷,“T”表示三个,“P”代表磷酸。
2.ATP中有两个高能磷酸键,其中远离腺苷的那个高能磷酸键容易合成也容易水解。
3.ATP脱去一个磷酸成为ADP,再脱去一个磷酸就成为AMP。
4.ATP与ADP之间的相互转化不是可逆的反应,其中物质变化是可逆的,而能量变化是不可逆的。
5.ATP是生物体中的直接能源物质,合成ATP需要的能量来自细胞呼吸或光合作用,水解ATP释放的能量用于各种生命活动。
1.下列关于ATP结构的叙述正确的是( )
A.ATP中含有三个高能磷酸键
B.ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
C.ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”相同
D.ATP彻底水解后会得到两种小分子物质
解析 A—P~P~P的结构简式表明该分子中含有两个高能磷酸键,A错误;ATP中的“A”表示腺苷,构成DNA、RNA中的碱基“A”代表腺嘌呤,C错误;ATP彻底水解后会得到磷酸、核糖和腺嘌呤三种小分子物质,D错误。
答案 B
2.当其他条件均满足时,20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中含有的高能磷酸键的个数是( )
A.20个和30个 B.20个和40个
C.40个和40个 D.40个和60个
解析 1个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个高能磷酸键,20个腺苷,对应60个磷酸,即只能形成20个ATP分子,共含有40个高能磷酸键。
答案 B
3.ATP和ADP在细胞中的含量都很少。
但一个成年人在安静状态下,24h内竞有40kg的ATP发生转化,这说明( )
A.ATP在人体细胞中分布广泛
B.ATP容易分解成ADP
C.ATP容易合成ADP而储存起来
D.ATP和ADP的相互转化十分迅速
解析 ATP和ADP在细胞中含量很少,但一个成年人在安静状态下24h内有40kgATP发生转化,证明ATP与ADP的相互转化十分迅速。
答案 D
4.向某细胞培养液中加入含32P标记的磷酸分子,短时间内分离出细胞中的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。
该现象不能说明的是( )
A.ATP中远离腺苷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既有合成又有分解
解析 被标记的32P在ATP中出现,但ATP含量变化不大,说明ATP既有合成也有分解。
因放射性出现在ATP末端的磷酸基团,说明该磷酸基团容易脱离,否则就不会有放射性出现。
答案 C
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