2019-2020学年新教材高中生物 第5章 细胞的能量供应和利用 5-2 细胞的能量“货币”ATP教学案 新人教版必修1

第2节细胞的能量“货币”atp1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，概述二者之间的关系。3结合教材图示，举例说明atp的利用途径。1萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。2有。萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。3有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。知识点1atp是一种高能磷酸化合物请仔细阅读教材第86页，完成下面的问题。1atp的名称与简式(1)中文名称：腺苷三磷酸。(2)结构简式：appp。(3)符号含义2功能atp是细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动的直接能源物质。知识点2atp与adp可以相互转化请仔细阅读教材第8687页，完成下面的问题。1相互转化的特点：时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。2反应式：(1)释放能量：atpadppi能量。(2)储存能量：adppi能量atp。3转化过程中能量的来源和去路知识点3atp的利用请仔细阅读教材第8889页，完成下面的问题。1atp是生命活动的直接能源物质(1)原因：细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由atp直接提供能量。(2)实例：大脑思考、电鳐发电、物质的主动运输、物质合成、肌肉收缩等。2atp是细胞内流通的能量“货币”(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。要点一分析atp的结构及其功能1.atp的结构(1)结构图解(2)组成图解(3)atp与rna的关系：atp脱掉两个磷酸基团后即为腺嘌呤核糖核苷酸，是组成rna的基本单位之一。2atp的结构与功能的相互关系atp的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。atp中远离腺苷的特殊化学键容易水解和形成，可保证atp含量的相对稳定和能量的持续供应。【典例1】下列关于atp的叙述，错误的是()aatp中含有c、h、o、n、p五种元素b动植物、细菌和真菌细胞中都以atp作为能量“通货”，说明了生物界具有统一性catp分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成datp中的“a”与构成dna、rna中的碱基“a”不是同一种物质解析atp由c、h、o、n、p五种元素组成，它在动植物、细菌和真菌中的结构都相同，由1个腺苷和3个磷酸基团组成，a表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，若去掉两个磷酸基团，则形成腺嘌呤核糖核苷酸，是组成rna的基本单位，dna和rna中的碱基“a”表示腺嘌呤。答案c针对训练1atp在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是()腺苷很容易吸收能量和释放能量第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合第三个磷酸基团(远离腺苷的那个)很容易从atp上脱离，使atp转化为adp，同时释放能量adp可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个特殊的化学键(远离腺苷的那个)，使adp转化成atpa b c d解析atp含有三个磷酸基团，一个普通化学键、两个特殊化学键，atp水解时第二个特殊的化学键(远离腺苷的那个)最易断裂，能量释放出来，atp转化为adp。在有关酶的催化下，adp与pi结合，吸收能量，又可形成第二个特殊的化学键(远离腺苷的那个)，adp又转化为atp。答案c要点二分析atp与adp的相互转化及利用1.atp的合成和水解(1)atp的合成反应式：能量piadpatp。所需的酶：与atp合成有关的酶。能量来源：动物、人、真菌和大多数细菌能量的来源有呼吸作用，绿色植物能量的来源除呼吸作用外，还有光合作用。(2)atp的水解反应式：atpadppi能量。所需的酶：与atp水解有关的酶。能量去处：用于各项生命活动。(3)atp与adp间的相互转化过程不可逆反应式atpadppi能量能量piadpatp类型水解反应合成反应场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化放能与吸能反应相联系储能与放能反应相联系能量来源特殊的化学键有机物和光能能量去向用于各项生命活动储存于atp中综上所述，atp和adp相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。2atp与adp的相互转化(2)细胞各项生命活动需要atp提供大量能量，但生物体内atp含量并不高。atp与adp迅速相互转化，以保证机体的能量需要。【典例2】下列对adppi能量atp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来自细胞内蛋白质的水解b向右反应需要的能量可来自葡萄糖等有机物的氧化分解c向左反应产生的能量可用于氧气的吸收d向左反应产生的能量可用于细胞对水的吸收解析细胞内蛋白质的水解过程需要吸收能量；葡萄糖参与了细胞呼吸分解过程，产生的能量用于atp的合成；向左反应释放的能量，可以用于生命的需能反应，但氧气和水的吸收不需要能量。答案b针对训练2以下是有关生物体内atp的叙述，其中正确的一项是()aatp与adp相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的batp与adp是同一种物质的两种形态c生物体内的atp含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应datp与adp的相互转化，使生物体内各项化学反应能在常温常压下迅速顺利地进行解析活细胞中不停地进行代谢，所以atp和adp的相互转化就会不断地进行。atp与adp是两种不同的物质，并且atp在生物体内含量较低，之所以能满足生命活动的需要就是因为atp和adp不断的相互转化。酶是能够保障生物体各项生命活动在常温常压下迅速顺利地进行的必要条件。答案a附：练习与应用参考答案一、概念检测1b2.d3.b4.c二、拓展应用1吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应，这一反应所需要的能量是由atp水解为adp时释放能量来提供的。放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应，这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于adp转化为atp的反应，储存在atp中。2在储存能量方面，atp同葡萄糖相比具有以下两个特点：一是atp分子中含有的化学能比较少，一分子atp转化为adp时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖氧化分解释放能量的1/94；二是atp分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为atp分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。3植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有能量“货币”atp，这可以从一个侧面说明生物界具有统一性，也反映种类繁多的生物有着共同的起源。课后作业(十六) 合格性考试必做题1在绿色植物进行“adppi能量atp”的反应中，参与反应的能量不可能来源于()a淀粉 b葡萄糖 c光 d糖原解析植物中合成atp的能量来自呼吸作用和光合作用。植物呼吸作用所分解的有机物不可能是糖原，因为它是动物所特有的。答案d2生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次是()a太阳能、糖类、atp batp、糖类、脂肪catp、脂肪、太阳能datp、糖类、太阳能解析生物体内生命活动的直接能源物质是atp，主要能源物质是糖类，最终的能源物质是太阳能。答案d3高等植物体内产生atp的生理过程有()a光合作用，主动运输b细胞呼吸，蒸腾作用c细胞呼吸，渗透作用d光合作用，细胞呼吸解析高等动物体内产生atp的过程仅有细胞呼吸，而高等植物产生atp的过程有光合作用和细胞呼吸。答案d4分析未进食的白鼠细胞内adp与atp的含量比，若发现adp的含量偏高时()a表示此细胞能量充足b表示此细胞内葡萄糖多被用以合成糖原c表示此细胞内的葡萄糖氧化分解加快d表示此细胞缺少能量解析由反应式atpadppi能量可知，当体内adp含量偏高时，一定是atp分解释放能量用于生命活动，也就证明此时细胞内缺少能量。所以a项可排除。b项中“葡萄糖多被用以合成糖原”是在能量过剩时，与题目相矛盾，也可排除。细胞内葡萄糖氧化分解加快则合成atp增多，使adp含量下降，c错误。adp的含量偏高时，说明此细胞缺少能量，d正确。答案d5atp转化为adp的过程可用下图表示，式中x和y分别代表()ah2o、h bpi、h2och2o、pi d能量、pi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，同时释放能量。答案c6海洋中的鱼有发光现象，其光能由()a电能转变而来batp转化成adp时释放的化学能转变而来c热能转变而来d有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来解析生物各项生命活动所需要的直接能源来自于atp的水解释放。答案b7当你品尝各种美味佳肴时，你不得不感谢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()aatp与能量供应有关b作为信息分子的atp不能提供能量catp也可作为信息传递分子d神经细胞膜外表面可能有atp的受体解析atp是直接供能物质，而新的研究表明atp在味道信息传递中起关键作用，说明atp还可以作为信息传递分子，在神经细胞膜上有其受体来接受atp中的相关信息。答案b8下列关于atp的叙述不正确的是()a动物细胞中合成atp所需的能量来自糖类等能源物质中的化学能b植物细胞中合成atp所需的能量全部来自光反应固定的太阳能c温度的突然变化会影响atp与adp相互转化的速率d细胞呼吸过程产生的atp是供应细胞生命活动的直接能源解析植物细胞中合成atp所需的能量来自于光合作用和呼吸作用。答案b9在活细胞中，下列循环过程永不停止地进行着，请运用所学的知识，分析完成m和n循环中的有关问题：(1)作为生物体生命活动直接能源物质的是_，其分子结构简式为_，在过程中，是由于_键断裂而释放出能量。(2)在绿色植物体内与相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、_和_中进行的。(3)a1和a2具有_作用，在图中它们的作用分别是_。(4)在呼吸作用中，应该进行_过程，能量来自_。(5)根吸收无机盐离子过程中，应该进行_过程，能量用于_。解析(1)由图中物质转化关系可知，m是atp，n是adp。atp是生命活动的直接能源物质，atp水解时远离a的那个特殊化学键易断裂。atp的水解和合成分别是由水解酶和合成酶催化。(2)反应过程是细胞合成atp的过程，在绿色植物细胞内合成atp的主要部位是细胞质基质、线粒体和叶绿体。(3)反应和过程中的酶不同，为合成酶，为水解酶，在atp与adp的相互转化过程中起催化作用。(4)呼吸作用过程中应该进行的是过程(即atp的合成)，所需能量来自有机物的分解释放的能量。(5)根细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。主动运输需消耗代谢所产生的能量，故应进行过程。答案(1)mappp远离a的特殊化学(2)线粒体叶绿体(3)催化催化atp的合成和水解(4)糖类等有机物分解释放的能量(5)主动运输等级性考试必做题10下面关于atp的叙述，错误的是()a细胞质和细胞核中都有atp的分布batp合成所需的能量由磷酸提供catp可以水解为一个核苷酸和两个磷酸d正常细胞中atp与adp的比值在一定范围内变化解析细胞质和细胞核中都有耗能反应，因此都有atp为耗能反应提供能量，a正确；合成atp需要的能量主要由光合作用与细胞呼吸提供，磷酸只提供atp合成的物质，不能提供能量，b错误；atp水解掉2个磷酸后形成amp，即腺嘌呤核糖核苷酸，c正确；正常细胞中atp与adp相互转化，使atp与adp的比值保持相对稳定的状态，d正确。答案b11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光合作用产物中的化学能全部来自atpcatp分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成d细胞连续分裂时，伴随着atp与adp的相互转化解析选项a是考查atp的合成场所，实则考查原核生物的结构特点，蓝藻是原核生物，没有线粒体。选项b考查光合作用中的能量转化，c3还原生成有机物的能量由atp和nadph共同提供。选项c考查atp的化学组成由1个腺苷和3个磷酸基团组成。选项d，细胞分裂所需能量由atp提供。所以d为正确答案。答案d12关于atp的叙述，错误的是()aatp中含有c、h、o、n、p元素b活细胞中atp与adp之间的转化时刻发生catp是生物体所有生命活动的能源d动物形成atp的途径主要是细胞呼吸解析atp即腺苷三磷酸，含有c、h、o、n、p元素，a正确；活细胞中atp与adp之间的转化时刻发生，b正确；细胞内提供能量的物质有糖类、脂质和蛋白质，atp只是生物体生命活动的直接能源物质，c错误；动物形成atp的途径是呼吸作用，d正确。答案c13atp之所以能作为能量的直接来源是因为()aatp在细胞内数量很多batp中的特殊化学键储存的能量多且很不稳定catp中的特殊化学键很稳定datp是生物体内唯一可以释放能量的化合物解析atp之所以能作为能量的直接来源是因为atp中的特殊化学键储存的能量多且很不稳定，atp中远离腺苷的那个特殊化学键极容易水解，以保证能量及时供应；atp中远离腺苷的那个特殊化学键极容易形成，以保证能量相对稳定和能量持续供应。答案b14下列有关atp的叙述中，不正确的是()a植物一生光合作用过程中生成的atp与呼吸作用生成的atp大致相等b肌细胞收缩时atp与adp比值降低c胞中的吸能和放能反应一般与atp与adp的相互转化有关d细胞内atp与adp相互转化的能量供应机制是生物界的共性解析植物光合作用所合成的有机物除供给呼吸作用消耗外，还有一部分储存在果实、种子等器官内。植物光合作用所合成的有机物中的稳定的化学能都来自光反应产生的atp，因此植物一生光合作用过程中生成的atp必然大于呼吸作用生成的atp。肌细胞收缩时消耗的能量来源于atp的水解，因此atp与adp比值降低。答案a15下列有关atp的叙述正确的是()a一分子atp彻底水解后得到三分子磷酸和一分子腺嘌呤batp能溶于水，制成的药剂只能注射不能口服c细胞内atp的含量是处于动态平衡中，对于构成生物体内部稳定的供能环境具有重要意义d叶肉细胞内形成atp的场所只有叶绿体和线粒体解析一分子atp彻底水解后得到三分子磷酸和一分子腺苷(不是腺嘌呤)。atp是小分子物质，可以口服，并被肠道吸收。叶肉细胞内形成atp的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质。答案c16atp(甲)是生命活动的直接能源物质，下列叙述正确的是()a在主动运输过程中，乙的含量会显著增加b甲乙和乙丙过程中，起催化作用的酶空间结构相同c丙中不含磷酸键，是rna的基本组成单位之一d丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成解析生物体内atp与adp的含量比较少，且处于动态平衡状态，不会显著增加；甲乙、乙丙过程是不同的反应，所需酶的种类不同，故酶的空间结构也不同；丙中含有一个普通磷酸键；atp合成时要消耗磷酸(戊)。答案d17如图为细胞内atp与adp相互转化的示意图，下列相关叙述不正确的是()a过程所需能量来自有机物分解时释放或叶绿体利用光能时转换b能量通过atp分子在吸能反应和放能反应间流通c活细胞中atp与adp相互转化速率会受到温度和ph的影响d吸能反应一般与过程相联系，放能反应一般与过程相联系解析图中过程为合成atp的过程，过程为atp水解形成adp的过程，细胞呼吸过程中产生atp，所需能量来自有机物分解，光合作用过程中产生atp的能量来自光能的转换，a正确；能量以atp为载体，在吸能和放能反应间流通，b正确；atp和adp的相互转化需要酶的催化，而酶活性受温度和ph的影响，c正确；吸能反应伴随着atp的分解，即过程，而放能反应伴随着atp的合成，即过程，d错误。答案d18请回答下列有关atp的问题。(1)人的骨骼肌细胞中，atp含量仅够剧烈运动时3 s以内的能量供给。运动员参加短跑比赛过程中，肌细胞中atp的相对含量随时间的变化如下图所示。图中ab的变化过程，说明atp被水解，释放的能量用于_；bc过程中，atp含量增加说明_增强，从而促进adp形成atp，以弥补细胞中atp含量的不足；从整个曲线来看，肌细胞中atp的含量不会降为零，说明_。(2)纯净的a