1、创新设计高一生物人教版必修1学案第五章 第2节 细胞的能量通货ATP第2节细胞的能量“通货”ATP目标导航1.分析ATP的分子结构，了解ATP的结构特点。2.结合ATP和ADP的相互转化示意图，阐明二者之间的关系。3.结合教材图示，举例说明ATP的利用。一、ATP分子中具有高能磷酸键(阅读P88)1.中文名称：三磷酸腺苷。2.结构简式：APPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表高能磷酸键。3.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，其中储存大量能量。(2)ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，释放出大量能量。(
2、3)ATP在细胞内含量很少，但转化是十分迅速的。二、ATP和ADP可以相互转化(阅读P8889)1.相互转化过程(1)释放能量：ATPADPPi能量。(2)储存能量：ADPPi能量ATP。(3)相互转化特点：时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中。2.形成ATP的能量来源(1)动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用所释放的能量。(2)绿色植物：光能和呼吸作用所释放的能量。三、ATP的利用(阅读P8990)1.列举利用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循环流通。判断正误：(1)ATP的中文名称为三磷
3、酸腺苷，结构简式为APPP，其中A为腺嘌呤。()(2)1分子ATP中含有1个腺苷，一个普通磷酸键，2个高能磷酸键，3个磷酸基团。()(3)ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，远离A的那个高能磷酸键易水解，释放出大量能量。()(4)ATP水解时，两个高能磷酸键都断裂，生成ADP和Pi。()(5)ADP生成ATP的过程需要Pi，不需要能量。()(6)ATP与ADP相互转化的反应式可表示为ATPADPPi能量。()(7)ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，且是生物界的共性。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)一、ATP的结构和功能1.ATP的元素组成与
4、结构(1)图解(2)ATP的结构特点可用“一、二、三”来记忆，即一个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷酸基团。2.ATP的结构与功能的关系ATP(APPP)中含有两个高能磷酸键()，其中远离A的那个高能磷酸键容易水解而断裂，释放出大量能量可被直接用于各项生命活动，即ATP是生命活动的直接能源物质。1.ATP和组成RNA的基本单位有怎样的联系？答案ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸。2.1分子ATP彻底水解会得到哪些成分？答案1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸。1.关于ATP的化学组成的说法中，正确的是()A.ATP和核酸共有的元素是C、H、O、N、PB.ATP中的A表示腺嘌呤C
5、.含有三个高能磷酸键D.含有腺嘌呤和脱氧核糖问题导析(1)组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P。(2)1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成ATP，其中含有两个高能磷酸键，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。答案A一题多变判断正误：(1)ATP中含有C、H、O、N、P五种元素()(2)动植物、细菌和真菌的细胞内都是以ATP作为能量“通货”的，说明了生物界具有统一性()(3)ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成()(4)ATP是生命活动的直接能源物质()答案(1)(2)(3)(4)二、ATP和ADP的相互转化及ATP的利用1.ATP、ADP的相互转化比较项目ATP合成ATP水解反应式ADP
6、Pi能量ATPATPADPPi能量场所线粒体、叶绿体、细胞质基质细胞内所有需要能量的结构条件由ATP合成酶催化由ATP水解酶催化能量来源合成ATP的能量主要来自光能(光合作用)和化学能(细胞呼吸)ATP水解释放的能量是储存在远离A的高能磷酸键中的能量能量去路储存在ATP中用于各项生命活动从上表内容分析，ATP、ADP的相互转化不是可逆反应。可以概括为“物质是可逆的，能量是不可逆的，酶也是不相同的”。2ATP中能量的来源和去向1.ATP在细胞中的含量很少，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为210mg，而一个正常成年人在静止状态下24h消耗40kgATP。ATP在细胞中的含量并不多，为什么能为
7、生命活动提供大量的能量？答案ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，所以可以为生命活动提供直接能源，也使细胞内ATP的含量总处在动态平衡之中。2.为什么说ATP是细胞内流通的能量“通货”？答案细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是ATP直接提供的。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。2.关于“ATPADPPi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.过程和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
8、化，使细胞内的ATP含量处于动态平衡之中问题导析(1)ATP、ADP是两种不同的物质；过程发生在细胞内需能部位，而过程发生在线粒体、叶绿体、细胞质基质等部位。(2)ATP含量很少但在细胞内转化迅速。答案D一题多变判断正误：(1)ATP脱去2分子磷酸的剩余部分是构成DNA分子的基本单位之一()(2)绿色植物只在叶绿体中产生ATP()(3)大脑在思考问题时，伴随着ATP与ADP的相互转化()答案(1)(2)(3)1.ATP转化为ADP可表示为下图，式中a和b分别代表()A.H2O、H B.Pi、H2OC.H2O、PiD.能量、Pi答案C解析ATP在水解时，远离A的那个磷酸基团就脱离下来，形成Pi，
9、同时释放能量。2.高等绿色植物体内产生ATP的生理过程有()A.细胞呼吸、渗透作用B.细胞呼吸、蒸腾作用C.光合作用、主动运输D.光合作用、细胞呼吸答案D解析生物体内产生的ATP是由ADP接受能量并结合一分子磷酸形成的。对于高等绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需要的能量除了来自细胞呼吸(主要是有氧呼吸)分解有机物释放出的能量外，还可以来自光合作用。3.下列生理过程中不需要消耗ATP的是()A.在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.神经冲动的传导答案B解析在肺泡表面进行气体交换时，气体进出细胞的方式是自由扩散，不需要消耗能量。4.如图是三磷酸腺苷的分子结构，请
10、回答下列问题：(1)ATP的结构简式为_，图中虚线部分的名称是_。(2)一分子ATP可以看作是由_个磷酸分子、_个核糖分子和_个腺嘌呤缩合而成的。(3)ATP水解为ADP是指ATP分子中远离A的_水解，水解时释放的能量是生物体进行_、_和_等生命活动所需能量的直接来源。答案(1)APPP腺苷(2)311(3)高能磷酸键肌肉收缩大脑思考离子的主动运输基础巩固1.在ATP分子中很容易断裂又很容易重新形成的化学键是(如下图)()A.B.C.D.答案B解析ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易水解，生成ADP和磷酸，并且释放能量；反过来，在有关酶的催化
11、作用下，ADP又可以接受能量，同时与一个游离的磷酸结合，重新形成ATP。2.下列关于ATP的表述，正确的是()A.ATP包括一分子的腺嘌呤和三个磷酸基团B.ATP和葡萄糖都是生命活动的直接能源C.因为生命不能缺少能量，所以ATP可以在细胞内大量储存D.某些疾病可以利用ATP作药物进行辅助治疗答案D解析ATP可以作为药物辅助治疗某些疾病，如心肌炎。3.下列有关ATP的叙述，正确的是()A.线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所B.ATP分子由一分子腺嘌呤和三分子磷酸基团组成C.剧烈运动后，体内ATP的含量不会明显下降D.小麦根尖分生区细胞通过光合作用和呼吸作用产生ATP答案C解析蓝藻细胞中无线粒体
12、；ATP分子由一分子腺苷和三分子磷酸基团组成；小麦根尖细胞不能进行光合作用。4.ATP在细胞内的含量及其形成速度分别为()A.很多、很快B.很少、很慢C.很多、很慢D.很少、很快答案D解析细胞内的ATP含量很少，但转化迅速，一直保持动态平衡。5.ATP中含有的化学元素与下面哪种物质含有的化学元素种类相同()A.纤维素B.核酸C.脂肪D.蛋白质答案B解析ATP与核酸均由C、H、O、N、P五种元素组成。6.海洋中的电鳗有放电现象，其电能是()A.由有机物氧化分解释放的化学能转化而来的B.由热能转化而来的C.由光能转化而来的D.由ATP转化成ADP时释放的化学能转化而来的答案D解析电鳗等动物体内可产
13、生生物电，它们所做的电功消耗的就是电能，电能是由ATP提供的化学能转化而来的。7.下列有关“ATPADPPi能量”、“ADPPi能量ATP”反应的叙述中，正确的是()A.在活细胞中永无休止地进行，保证了生命活动的顺利进行B.所有生物体内的过程所需要的能量都来自于呼吸作用C.当细胞吸收钾离子时，ATP的消耗量不变D.ATP与ADP相互转化的过程中，物质和能量的变化都是可逆的答案A解析过程所需能量还可来自光合作用；K的吸收为主动运输，消耗ATP；ATP与ADP的相互转化中，物质可逆，能量不可逆。巩固提升8.下列关于ATP和ADP相互转化的叙述，正确的是()A.ATP和ADP相互转化是一种可逆反应B
14、.细胞可以利用热能将ADP转化为ATPC.ATP转化成ADP时，所有的高能磷酸键都断裂D.活细胞中ATP与ADP之间的相互转化时刻发生答案D解析ATP和ADP的转化不是可逆反应，但时刻不停地进行；合成ATP所需能量是太阳光能或有机物中的化学能，而不能利用热能；ATP转化成ADP时，仅远离腺苷的高能磷酸键断裂。9.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()腺苷很容易吸收和释放能量第三个高能磷酸键极容易断裂和形成第三个磷酸很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化为ADPADP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
15、A.B.C.D.答案C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。10.在下列四种化合物的化学组成中，大圆圈中所对应的含义最接近的是()A.和B.和C.和D.和答案B解析与中大圆圈是指腺嘌呤核糖核苷酸，中大圆圈是指腺嘌呤，中大圆圈是腺嘌
16、呤脱氧核苷酸。11.ATP是与能量代谢关系最为密切的化合物，请回答下列有关ATP的问题：(1)写出在能量代谢过程中，ATP释放和储存能量的反应式_。(2)在动物细胞内形成ATP所需要的能量主要来自_作用，在动物细胞的_(结构)中能合成ATP。(3)如果ATP分子去掉两个磷酸基团，则成为一磷酸腺苷，它是构成_的基本单位之一。(4)用三种符号分别表示磷酸、核糖与腺嘌呤，试写出这三种分子在ATP中的连接方式_。答案(1)ATPADPPi能量(2)呼吸线粒体和细胞质基质(3)RNA(4)解析ATP的结构简式为APPP，水解去掉两个磷酸基团后成为腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。动物细胞生命
17、活动所需的能量绝大多数来自线粒体。12.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，进行反应时，能量来自_。(5)反应进行时所需要的酶一样吗？为什么？_。(6)进行反应时能量用于_，进行反应时能量用于_，由此可见能量是_，物质是_。答案(1)2(2)呼吸作用光合作用(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，因为和是两个不同的反应，而酶具有专一性(6)合成ATP各项生命活动不可逆的可逆的13.人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动
18、时3s以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中ATP的相对含量随时间的变化如图所示，请据图回答下面的问题：(1)AB的变化过程，说明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，释放出更多的能量，供ADP形成ATP使用，以补充细胞中ATP含量的不足。(3)从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明_。答案(1)肌肉收缩等生命活动(2)细胞呼吸(3)ATP的合成和分解是同时进行的解析ATP是生物体各项生命活动所需能量的直接来源，可为人体肌肉收缩直接提供能量。当ATP由于消耗而大量减少时，肌肉细胞的细胞呼吸加强，以合成ATP供人利用，正是由于ATP与AD
19、P无休止地相互转化，才使细胞内的ATP不会用尽，保证人体生命活动的顺利进行。走进高考14.判断正误：(1)(2014大纲全国卷，2A)线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用()(2)(2014大纲全国卷，2B)机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP()(3)(2014大纲全国卷，2D)植物根细胞吸收矿元素离子所需的ATP来源于呼吸作用()(4)(2012广东卷，1A)膜载体蛋白的合成不需要ATP()(5)(2008天津卷，6)人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等 ()(6)(2008天津卷，6)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡()答
20、案(1)(2)(3)(4)(5)(6)15.(2014海南卷，10)下列物质中，能够直接给细胞生命活动提供能量的是()A.脂肪B.钙离子C.糖D.ATP答案D解析ATP是细胞生命活动的直接供能物质，故选D。备选题1.如果测得1个高能磷酸键的化学能是8P，那么ATP中的磷酸键能是()A.8PB.8P16PC.16P24PD.24P答案C解析1个ATP中有2个高能磷酸键和1个普通磷酸键，所以其键能应在16P与24P之间。2.新陈代谢的进行不仅需要酶，而且需要能量。下列关于ATP的描述正确的是()A.ATP分子中含有3个高能磷酸键B.动物体内主要的储能物质是ATPC.ATP是生命活动的直接能源物质D.ATP的合成与分解都需要同一种酶的催化答案C解析ATP分子中有2个高能磷酸键，是生物的直接能源物质，其合成与分解需要的分别是合成酶和分解酶。
