高中生物 第3章 新陈代谢与ATP2全套导学案 新人教版必修1

用心 爱心 专心 1 新陈代谢与新陈代谢与 ATPATP 自学导引 一 ATP 的生理意义 ATP 是新陈代谢所需能量的直接来源 二 ATP 的结构简式 ATP 的结构式可简写成 A P P P 1 moL ATP 水解时释放的能量高达 30 54 kJ 三 ATP 与 AD P 的相互转化 1 ATP 与 ADP 相互转化的反应式 ATPADP Pi 能量 2 ATP 与 ADP 相互转化的意义使细胞内 ATP 的含量总是处于动态平衡之中 进而构成生物体 内部稳定的供能环境 四 ATP 的形成途径 1 对动物和人来说 ADP 转化成 ATP 时所需的能量来自呼吸作用 2 对绿色植物来说 ADP 转化成 ATP 时所需的能量来自呼吸作用和光合作用 思考导学 1 糖类是细胞的主要能源物质 生命活动所需要的能量有 70 是由其供给的 所以糖类是生 物体生命活动的直接能源 这种说法对吗 为什么 答案 不对 因 ATP 是生物体各项生命活动的直接来能源 葡萄糖氧化分解所释放的能量不 能直接用于各项生命活动 必须转移到 ATP 中才能被各项生命活动利用 2 绿色植物根毛细胞内 ATP 的形成途径是什么 答案 呼吸作用 学法指导 1 搞清生物体生命活动与能源物质 主要能源物质 直接能源物质和最终能源物质的关系 糖类 脂类和蛋白质等有机物中都含有大量的能量 都可作为能源物质氧化分解释放能量 供生命活动的需要 但糖类是主要能源 正常情况下一般由糖类氧化分解释放能量 而糖类 等氧化分解所释放的能量不能直接用于生命活动 其中一少部分能量用于合成直接能源 ATP 后才能被机体直接利用 大部分能量以热能的形式散失掉了 糖类等有机物中的能量几乎全 部来自太阳能 所以太阳能是生命活动的最终能源 2 如何理解 ATP 与 ADP 之间的相互转化 ATP 与 ADP 的相互转化伴随着能量的释放和储存 因此与生物体的新陈代谢密切有关 可用 下式表示二者的转化过程 ATP ADP Pi 磷酸 能量 1 从反应条件上看 ATP 的分解是一种水解反应 催化该反应的酶应属水解酶 而 ATP 的合 成是一种合成反应 催化该反应的酶应属合成酶 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内的化学能 而合成 ATP 的能量主 要有化学能和太阳能 因此能量的来源不同 3 从 ATP 合成与分解的场所上看 ATP 合成的场所是细胞质基质 线粒体和叶绿体 而 ATP 水解的场所较多 因此其合成与分解的场所不尽相同 3 ATP 中能量的利用 在生物体内能量的转化和传递中 ATP 是一种关键的物质 生物体的 一切生命活动都离不开 ATP ATP 中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量 用于各项 生命活动 这些能量形式主要有以下几种 1 机械能 生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动都在做功 所消耗的就是 ATP 水解 用心 爱心 专心 2 释放出的能 例如 纤毛和鞭毛的摆动 肌细胞的收缩 细胞分裂期间染色体的运动等 都 是由 ATP 提供能量来完成的 2 电能 生物体内神经系统传导冲动和某些生物能够产生电流 所做的电功消耗的就是电 能 电能也是由 ATP 所提供的能量转换而成的 3 化学能 生物体内物质的合成需要化学能 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 另外 物质在分解的开始阶段 也需要化学能来活化能量较高的物质 如葡萄糖在分解前首先磷酸化 在生物体的物质代谢中 可以说到处都需要由 ATP 转换的 化学能来做化学功 4 光能 目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚 但是已经知道 用于发光的能 量仍然直接来源于 ATP 例题解析 例 1 生物体内由于有各种酶作为生物催化剂 同时又有细胞中生物膜系统的存在 因此 ATP 中的能量可以 A 直接转换成其他各种形式的能量 B 间接转换成其他各种形式的能量 C 通过糖类 脂肪转换成其他各种形式的能量 D 通过糖类 脂肪和蛋白质转换成其他各种形式的能量 解析 本题考查能量的转换形式 关于能量的形式只能从一种能量形式转变成另一种能量形 式 答案 A 错因 供选答案 B C D 共同的迷惑点在于 ATP 中的能量可间接转换成其他各种形式的能 量 从 B 到 C 到 D 又好像是从一般性的描述到具体物质的转换 其实 C 和 D 供选答案的物 质转变成能量是不可能的 区分 A 和 B 供选答案的要领在于 ATP 中的能量可以直接转换成 其他各种形式的能量 如机械能 电能和渗透能等 例 2 ATP 是 的简称 它普遍存在于 中 其分子简式可写成 A P P P 其中的 A 代表 T 代表 P 代表 代表 ATP 与 ADP 的相互转化的反应式是 解析 只要涉及生命活动 包括细胞的主动吸收和分泌活动以及人体大脑的思维活动 无 不涉及到 ATP 的供给与贮能问题 因此 有关 ATP 的全名和简称 ATP 的化学组成 分子结 构简式 A T P 三个字母代表的意义 式中 的含义 以及动植物细胞中 ATP 的生成 ATP 中的能量又来自何物 ATP 释放能量以后生成何物 生命不息 生物体内怎样不断地获 取能源 这些问题都是学习和探讨生命活动奥秘的重要基础知识 也是教学大纲规定要求 掌握的内容 答案 三磷酸腺苷 生物体细胞腺苷 三个 磷酸 高能磷酸键 ATPAD P Pi 能量 错因 多数错误发生在 A 把 代表的高能磷酸键误写为 磷酸键 B 在 ATP 与 ADP 相互转化反应中 忘写了酶的催化作用 同时 在解题时要清楚 ATP 是生物体进行一切 生命活动的直接能源 是生物体细胞内普遍存在的一种含有高能量的有机化合物 例 3 ATP 分子在细胞内能够释放与贮存能量 从结构上看 其原因是 腺苷很容易吸收和释放能量 第三个磷酸基很容易从 ATP 上脱离和结合 第三个磷酸基 容易从 ATP 上脱离 第二个高能磷酸键断裂 使 ATP 转化为 AD P ADP 可以迅速地与磷酸 结合 吸收能量形成第二个高能磷酸键 使 ADP 转变成 ATP 用心 爱心 专心 3 A B C D 解析 从 ATP 分子结构简式 A P P P 可知 分子中含有两个高能磷酸键 当在酶作用下 水解时 远离腺苷 A 的那个高能磷酸键断裂 形成 ADP 和 Pi 磷酸 并将其蕴藏的能量释 放出来 该键在一定条件下很容易断裂或重新形成 从而保证了能量的释放与贮存 靠近 A 的高能磷酸键不易断裂和重新组合 不能参与能量代谢 故选 C 答案 C 错因 搞不清 远离腺苷的那个高能磷酸键 在酶的作用下既易水解断裂 又易迅速重新形 成 是答错此题的主要原因 基础训练 一 选择题 1 在 ATP 中 水解后能释放大量化学能的键位于 A 腺苷与磷酸基之间 B 磷酸基内部 C 磷酸基之间 D 腺苷内部 解析 从 A P P P 可知 A 与 P 之间以普通共价键 相连 含能量较少 而 P 与 P 之间以高能磷酸键 相连 内含有大量的化学能 答案 C 2 下列关于人体细胞内 ATP 的叙述 正确的是 A 人体细胞内贮有大量 ATP 供生命活动需要 B ATP 水解成 ADP 的反应是不可逆的 C ATP 只能在线粒体中生成 D ATP 中含有一个在一定条件下容易水解和重新生成的化学键 解析 ATP 虽是生物体各项生命活动的直接能源 但其在细胞中的含量却很少 当由于生命 活动的需要使细胞中 ATP 减少时 可由细胞内的 ADP 和 Pi 接受能量而迅速形成 从而维持 了细胞内稳定的供能环境 在人体内 ADP 转换成 ATP 时所需要的能量来自呼吸作用 而有 呼吸的第一阶段和无氧呼吸都在细胞质基质中进行 也可产生少量 ATP 在 ATP 分子结构中 远离 A 的 在一定条件下既容易水解释放能量 又容易重新形成储存能量 答案 D 3 ATP 之所以能作为能量的直接来源 是因为 A ATP 在细胞内数量较多 B ATP 中高能磷酸键很稳定 C ATP 中高能磷酸键储存能量多且很不稳定 D ATP 是生物体内惟一的可以释放能量的化合物 答案 C 4 ATP 酶 ADP Pi 能量 此反应中能量 A 可作为贮存能量 B 可为生命活动利用来做功 C 是呼吸作用中能量的释 D 是呼吸作用中能量的转移 解析 ATP 是生物体内的直接能源 其水解所释放的能量可直接用于各项生命活动 并转化 为各种形式的能 如机械能 光能 渗透能等 ATP 转化为 ADP 时所释放的能量是储藏在远 离 A 的那个 中的能量 答案 B 5 在 ATPADP Pi 能量的反应式中 下列说法正确的是 A 物质和能量都是可逆的 酶相同 B 物质和能量都是不可逆的 酶不相同 C 物质是可逆的 能量是不可逆的 酶不相同 D 能量是不可逆的 物质是不可逆的 酶相同 解析 当反应由左向右进行 反应式中的能量来自 ATP 的水解 当反应方向由右向左进行时 用心 爱心 专心 4 反应中的能量来自光合作用和呼吸作用 由酶的专一性可知水解 ATP 的酶和合成 ATP 的酶是 不同的 答案 C 6 海洋中电鳗有放电现象 其电能是由 A 有机物进行氧化分解释放的化学能直接转变而来 B 由热能转变而来 C 由光能转变而来 D 由 ATP 转变成 ADP 时释放的化学能直接转变而来 解析 电鳗放电是一种生命活动 其电能也是由生命活动的直接能源 ATP 水解释放的能量转 化而来 答案 D 7 在绵羊的细胞中 当 ATP 浓度过量时 下列反应进行的方向是 ATPADP Pi 能量 A 由右向左 B 由左向右 C 不能发生反应 D 无法判断 答案 B 8 下图哪个图形表示一个 100 米跑后 细胞中 ATP 变化示意图 解析 在 100 米跑步的过程中需要大量的 ATP 呼吸作用加强以形成更多的 ATP 以满足生命 活动的需要 100 米跑后 身体需要的能量减少 呼吸作用逐渐减弱 形成的 ATP 也逐渐减 少 答案 D 9 在植物细胞里可以形成 ATP 的细胞结构是 高尔基体 核糖体 线粒体 叶绿体 细胞质基质 A B C D 解析 对绿色植物来讲 ADP 转化为 ATP 时所需要的能量除来自呼吸作用中分解有机物释放 出的能量外 还来自光合作用 答案 D 10 如果一个 ATP 脱去两个磷酸基 该物质就是构成核酸的基本单位之一 称为 A 腺嘌呤核苷酸 B 鸟嘌呤核苷酸 C 胞嘧啶核苷酸 D 尿嘧啶核苷酸 解析 从 ATP 的分子结构式可知 当脱去两个磷酸基后 剩下的部分是由一分子的腺嘌呤 一分子核糖和一分子磷酸组成 称为腺嘌呤核苷酸 是组成核酸的基本单位之一 答案 A 11 某作家脑溢血后导致右侧肢体偏瘫 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 ATP 有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用 常用于辅助治疗肌肉萎缩 脑溢血 后遗症 心肌炎等疾病 答案 D 12 如下图所示 能表示动物肌细胞内 ATP 含量与氧供给之间关系的曲线是 用心 爱心 专心 5 A a B b C c D d 解析 分析各曲线 结合 ATP 来源和产生条件来确定正确答案 当 O2的供给量为零时 肌肉 细胞可暂时进行无氧呼吸 产生少量 ATP 不应是零 所以 D 曲线不合题意 随着 O2的 供给量逐渐增多 有氧呼吸明显增强 ATP 的产生量增高 但有氧呼吸要受到一些条件的制 约 如酶的活性 有机物的量 ATP 的生成也要受到 ADP 数量的限制 所以 ATP 不能无限 增多 也不会突然减少 一般保持相对稳定 答案 B 13 两分子 ATP 中含有的高能磷酸键和磷酸基数分别是 A 6 和 6 B 4 和 6 C 6 和 4 D 4 和 4 答案 B 14 对于动物细胞内的 ATP 来源最准确的说法是 A 有氧呼吸 B 无氧呼吸 C 呼吸作用 D 糖类 解析 动物细胞中 ADP 转化成 ATP 时所需要的能量来自呼吸作用中氧化分解有机物所释放 出来的能量 包括有氧呼吸和无氧呼吸 答案 C 15 生物体的贮能物质 主要能源物质 直接能源物质依次是 A 脂肪 糖类和 ATP B 脂类 蛋白质和 ATP C 脂肪 糖类和 ADP D 糖类 脂肪和 ATP 答案 A 16 ATP 是细胞内的直接能源物质 医药商店出售的 ATP 注射液可治心肌炎 若人体静脉滴 注这种药物 ATP 到达心肌细胞内至少要通过的细胞膜有 A 1 层 B 2 层 C 3 层 D 4 层 解析 ATP 随血液被运输到心肌组织后 首先穿过毛细血管壁进入组织液 由于毛细血管壁 只由一层上皮细胞构成 所以这要穿过两层细胞膜 再由组织液进入心肌细胞要穿过一层细 胞膜 答案 C 17 在动物体内与能量的转移 利用关系最密切的物质是 A 葡萄糖 B ATP C 磷酸肌酸 D 脂肪 答案 B 18 能量的释放和利用主要发生在 A 内环境 B 消化道 C 血液内 D 细胞内 解析 能量代谢是新陈代谢的一个方面 它是伴随物质代谢而进行的 而新陈代谢是活细胞 中全部有序化学变化的总称 故能量代谢主要发生在细胞内 答案 D 19 人在剧烈运动时 骨骼肌中 ATP 的含量仅能维持 3S 的供能需要 3S 以后肌肉消耗的能 量来自于再生的 ATP 其再生过程中的能量来自 A 光合作用 B 有氧呼吸 C 无氧呼吸 D 以上 B 和 C 解析 人在剧烈运动时 ADP 转化为 ATP 可来自有氧呼吸和无氧呼吸 答案 D 20 下面有关 ATP 和 ADP 的描述中 哪一项是正确的 A ATP 在酶的作用下 可以连续脱下 3 个 Pi 释放大量能量 B ATP 在酶的作用下 可以加上一个 Pi 储存能量 C ATP 和 ADP 的相互转化都需要酶的参加 D ATP 转化成 ADP 不需酶参加 用心 爱心 专心 6 答案 C 二 非选择题 21 海洋里有一种软体动物枪乌贼 它有巨大的神经细胞 这种神经细胞能不断吸进 K 科 学家做过实验 用一种有毒物质使神经细胞中毒 泵入 K 的功能就消失 如果注入一种高能 化合物 神经细胞又能恢复不断吸进 K 功能 一直到这种物质消耗完 请分析科学家注入了 什么物质 理由是 解析 ATP 是一切生物体进行各项生命活动的直接能源 从实验中可以看出 中毒的枪乌贼 的巨大神经细胞的细胞膜逆浓度差排 Na 吸 K 这一生理过程只有当有能量时才能进行 细 胞内的直接供能物质为 ATP 答案 ATP 巨大神经细胞排出 Na 吸收 K 的过程需要消耗 ATP 是主动运输过程 22 下面为绿色植物体内 ATP 与 ADP 的互换式 ATPADP Pi 能量 请回答 1 A 代表 P 代表 代表 Pi 代表 2 当反应从左向右进行时 释放的能量供给 当反应从右 向左进行时 所需的能量来源于 和 答案 1 腺苷 磷酸基团 高能磷酸键 磷酸 2 植物体各项生理活动 光合作用 呼吸作 用 应用创新 1 ATP 能够使离体的刚刚丧失收缩功能的新鲜骨骼肌收缩 这说明 ATP 是肌肉收缩所需能量 的 本实验的研究目的是研究外源 ATP 对离体肌肉的生理作用 因此 必须 待离体肌肉自身的 消耗之后 才能进行实验 在程序上 必须先滴加 观察 与否以后 再滴加 否则会造成 也能被肌肉直接利用的假象 解析 关于 ATP 生理功能的选做实验 其实验原理是 ATP 能使离体的刚丧失收缩功能的骨 骼肌收缩 说明了 ATP 是肌肉收缩所需能量的直接来源 其实验目的是研究外源 ATP 对离体 骨骼肌的生理作用 因此 需待肌肉自身的 ATP 耗尽之后 耗尽的标志是肌肉失去收缩功能 才进行实验 在程序上 须先滴加葡萄糖溶液 观察到肌肉没有收缩 再滴加 ATP 溶液 如颠倒程序 则外源 ATP 可能尚未耗尽 就滴加葡萄糖溶液 而造成葡萄糖也能被肌肉直接 利用的假象 答案 直接来源 ATP 葡萄糖溶液 肌肉收缩 ATP 溶液 葡萄糖 2 把荧火虫的尾部组织取下 过一段时间荧光就消失了 如果滴一点 ATP 溶液 荧光将恢 复 这说明荧火虫的荧光是 转化而成的 请写出相关的反应式 解析 荧火虫发光是它的一种生命活动 所需能量也是由 ATP 直接提供的 在此过程中 ATP 水解释放出的化学能转变为光能 尾部组织离体后 当细胞中储存的 ATP 消耗尽后 荧光就 会消失 答案 ATP 水解释放的能量 ATP 酶 ADP Pi 能量 备课资料 1 生命活动的能源及其相互关系 生物体的新陈代谢不但需要酶的催化 还需要能量的供 给 ATP 水解时释放的化学能直接用于各项生命活动 所以 ATP 是生命活动的直接能源 生物体内的糖类 脂肪和蛋白质等有机物是能源物质 其中 生命活动所需能量的 70 左右 是由糖类提供的 糖类是主要能源 脂肪是生物体内的储备能源 三大类有机物中的能量不 能直接被生命活动利用 细胞中的这些有机物只有逐步氧化分解 释放出能量 一部分以热 能形式散失 一部分以化学能形式转移到