新教材高中生物第3章细胞的代谢第1节ATP是细胞内的“能量通货”导学案浙科版必修1

第三章细胞的代谢第一节ATP是细胞内的“能量通货”学习目标核心素养1．说明ATP在能量代谢中的作用。2．简述ATP的化学组成和特点。3．简述ATP和ADP的相互转化。1．生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。2．科学思维——分析与综合：驾驭ATP与ADP之间的相互转化过程；理解ATP是驱动细胞生命活动的干脆能源物质。学问点一ATP是细胞生命活动的干脆能源1．ATP的作用(1)试验过程：在肌肉上滴加葡萄糖溶液，肌肉没有收缩；然后，同一块肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快发生了明显的收缩。(2)试验结果：作为能源物质的葡萄糖eq\x(\s\up1(01))不能干脆被肌肉利用，而ATPeq\x(\s\up1(02))可以。(3)试验结论：是细胞生命活动的eq\x(\s\up1(03))干脆能源。2．ATP的转化率：ATP的转化率eq\x(\s\up1(04))特别高。3．ATP可以作为生命活动的干脆能源与其分子结构特点有关。4．ATP结构(1)全称：eq\x(\s\up1(05))腺苷三磷酸。(2)结构ATP是由1个eq\x(\s\up1(06))核糖、1个eq\x(\s\up1(07))腺嘌呤和3个eq\x(\s\up1(08))磷酸基团组成的。核糖与腺嘌呤结合成的基团称腺苷(A)。腺苷与3个磷酸基团组成eq\x(\s\up1(09))腺苷三磷酸。(3)ATP的结构特点①具有高能量特点：每个ATP含有eq\x(\s\up1(10))2个高能磷酸键，水解时可以释放出大量的能量。②ATP具有不稳定性：连接eq\x(\s\up1(11))2个磷酸基团之间的磷酸键eq\x(\s\up1(12))稳定性较差。ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？提示：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，是构成RNA的基本单位之一。从ATP的分子结构推想ATP的元素组成？提示：C、H、O、N、P。[例1]下图为ATP的结构示意图，有关叙述正确的是()A．ATP的组成元素为C、H、O、PB．物质①是腺苷C．核糖体中含有②物质D．ATP中含有三个结构③解题分析图中①是腺嘌呤，②是核糖，③是高能磷酸键，①腺嘌呤和②核糖结合成的基团称腺苷。ATP的组成元素为C、H、O、N、P，A错误；核糖体由RNA和蛋白质组成，RNA中含有核糖，C正确；ATP中含有两个高能磷酸键，D错误。答案C[例2]下列关于ATP的叙述中，正确的是()A．腺苷三磷酸是生命活动的干脆能源物质，其携带的是热能B．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解C．ATP中的A是腺苷，由腺嘌呤和脱氧核糖结合而成D．ATP脱去2个磷酸基团后，剩余部分是RNA的组成单位之一解题分析腺苷三磷酸(ATP)是生命活动的干脆能源物质，其携带的是化学能，A错误；ATP分子中的2个高能磷酸键比较不稳定，简单断裂水解，其中远离A的那个高能磷酸键更简单断裂，B错误；ATP中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成，C错误；ATP水解失去2个磷酸基团后变成腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的组成单位之一，D正确。答案DATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写，其中A代表腺苷，T代表“三”，P代表磷酸基团。学问点二细胞内ATP与ADP保持动态平衡1．ATP存在场所及含量：在活细胞中，ATP广泛分布在eq\x(\s\up1(01))细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶等结构中，但含量很eq\x(\s\up1(02))低。2．ATP与ADP的相互转化(1)转化过程①ATP在细胞中易于水解。②ATP在细胞中易于再生。(2)ATP－ADP循环①定义：通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程被称为ATP－ADP循环。②过程(3)转化特点：细胞内ATP－ADP循环速度很快，细胞内ATP的含量能够维持在eq\x(\s\up1(03))相对稳定的水平。(1)细胞内的化学反应分为吸能反应和放能反应。(2)吸能反应是须要汲取能量的，如蛋白质合成等。很多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解供应能量。(3)放能反应是释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。很多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应干脆供能。(4)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。3．ATP是细胞内流通的“能量通货”：ATP是细胞中普遍运用的eq\x(\s\up1(04))能量载体，在细胞内能量转换和利用中起着关键作用。ATP所含能量不多，便于流通运用，所以又有细胞中的“能量通货”之称。ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？提示：不是可逆的。ATP转化成ADP和ADP转化为ATP时所须要的酶是不同的，能量也不同。ATP发生水解时须要水解酶，释放能量，能量用于消耗能量的生命活动；合成ATP时须要合成酶，储存能量，能量来源于光合作用或细胞呼吸。[例3]如图表示ATP－ADP循环的示意图，据此分析，下列说法不正确的是()A．图中的X表示ATP，Y表示ADPB．两个过程所用的酶不同C．猛烈运动时，细胞内反应②的速率明显快于反应①的D．植物细胞中的E1可表示放能反应释放的能量解题分析据图分析，图中的X表示ATP，Y表示ADP，A正确；两个过程属于不同的反应，所以所用的酶不同，B正确；猛烈运动时，消耗能量增多，ATP和ADP的转化加速，细胞内ATP与ADP的含量保持动态平衡，C错误；植物细胞中ATP合成须要能量E1，来自放能反应，D正确。答案C[例4]ATP是细胞中的“能量通货”，下列叙述正确的是()A．ADP转化为ATP过程中汲取的能量储存在核糖中B．ATP－ADP循环使得细胞储存了大量的ATPC．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解解题分析ADP和1个磷酸结合形成ATP，这个过程中汲取的能量以高能磷酸键的形式储存起来，A错误；ATP－ADP循环，使得细胞中ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生并且处于动态平衡之中，B错误；ATP水解，远离腺苷的高能磷酸键断裂，形成ADP和Pi，同时释放能量，C正确；ATP分子中含有2个高能磷酸键，远离腺苷的高能磷酸键很简单水解，D错误。答案CATP中能量来源及去路(1)合成ATP所需的能量来源①人、动物、真菌、大多数细菌：来自细胞呼吸有机物氧化分解所释放的能量。②绿色植物：除来自细胞呼吸所释放的能量外，还可以来自光能。(2)ATP水说明放的能量去向：细胞中消耗能量的活动，如主动转运、发光发电、肌肉收缩、大脑思索、物质合成等。课堂小结笔记空间_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．有人把ATP比作细胞的“能量通货”，说明ATP是细胞生命活动的()A．干脆能源 B．储备能源C．间接能源 D．主要能源答案A2．下列关于ATP的结构和功能的叙述，正确的是()A．ATP中的“A”代表腺苷B．ATP是细胞中主要的能源物质C．ATP中所含能量越多越便于流通运用D．ATP含三个高能磷酸键答案A解析ATP中的“A”代表腺苷，包括腺嘌呤和核糖，A正确；ATP是细胞中干脆的能源物质，糖类是细胞中主要的能源物质，B错误；ATP中所含能量不多，像小额钞票一样，便于流通运用，C错误；ATP含两个高能磷酸键，D错误。3．ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物，图1为ATP的结构，图2为ATP与ADP的相互转化，以下说法错误的是()A．图1的A代表腺嘌呤核糖核苷酸，b、c为高能磷酸键B．图2中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能C．图1中化学键c断裂的反应即发生了图2向右的反应D．图2向左进行的反应所需的能量可来自呼吸作用答案A解析图1的A代表腺嘌呤，b、c为高能磷酸键，A错误。4．下列关于ATP的叙述，错误的是()A．ATP水说明放的能量可用于细胞内的吸能反应B．细胞有序状态的维持须要消耗能量C．人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡D．ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸答案C解析ATP含量少，即使在饥饿状态时，ATP与ADP的含量也会达到动态平衡。5．下图是细胞内ATP与ADP相互转化的示意图。请据图回答下列问题：(1)ATP的中文名称是____________。图中的物质M、N分别是________、________。(2)物质甲和乙都是________。细胞中，由ADP转化为ATP所需的能量都来自________。(3)细胞内进行过程①②均须要酶的催化，这两个过程所须要的酶________(填“相同”或“不同”)，缘由是__________________________________________________。答案(1)腺苷三磷酸腺嘌呤核糖(2)磷酸放能反应(3)不同这两个过程属于不同类型的化学反应，所需的酶不同学问点一ATP是细胞生命活动的干脆能源1．关于ATP分子的叙述正确的是()A．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素B．A中含有1个脱氧核糖和1个腺嘌呤C．T表示三，因而ATP中含有三个高能磷酸键D．由1个腺苷和2个磷酸基团组成答案A解析A表示腺苷，由1分子核糖和1分子腺嘌呤结合而成，B错误；T表示三，指的是三个磷酸基团，ATP中含有两个高能磷酸键，C错误；ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成，D错误。2．ATP是干脆为细胞生命活动供应能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是()A．细胞中脂肪的氧化分解会有ATP生成B．ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成C．ATP中高能磷酸键水解可释放能量D．细胞中一些物质的跨膜运输须要消耗能量，所以ATP可为物质跨膜运输供应能量答案B解析脂肪的氧化分解会释放能量，所以会有ATP生成，A正确；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，B错误；ATP中高能磷酸键水解，可释放能量，C正确；ATP释放的能量可用于细胞内消耗能量的活动，D正确。3．ATP在能量代谢中的作用特别重要，下列关于ATP的说法正确的是()A．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATPB．ATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能C．在冬季，须要大量储存ATP抵挡寒冷D．猛烈运动后，体内ATP的含量会明显下降答案B解析机体无论是在运动还是睡眠时，都会消耗ATP，A错误；ATP中的能量可以来源于光能和化学能，也可以转化为光能和化学能，B正确；细胞中的ATP含量极少，在冬季，借助ATP—ADP快速转化抵挡寒冷，C错误；细胞内的ATP处于动态平衡之中，ATP的含量在猛烈运动后不会明显下降，D错误。4．在下列几种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是()A．①和⑥，④和⑤ B．②和③，④和⑤C．③和④，②和⑤ D．①和③，⑤和⑥答案B解析①是碱基腺嘌呤，②是腺苷，③是腺苷，④是腺苷一磷酸或者腺嘌呤核糖核苷酸，⑤是RNA链中的腺嘌呤核糖核苷酸，⑥是DNA链中的脱氧核苷酸；含义最接近的是②和③，④和⑤，故选B。学问点二细胞内ATP与ADP保持动态平衡5．ATP和ADP在细胞中的含量都很少。但一个成年人在宁静状态下，24h内竟有40kg的ATP发生转化，这说明()A．ATP在人体细胞中分布广泛B．ATP简单分解成ADPC．ATP简单合成ADP而储存起来D．ATP和ADP的相互转化特别快速答案D解析ATP和ADP在细胞中含量很少，但一个成年人在宁静状态下24h内有40kgATP发生转化，证明ATP与ADP的相互转化特别快速。6．ATP的结构示意图如下，①③表示组成ATP的物质或基团，②④表示化学键。下列有关叙述正确的是()A．肌肉收缩时伴随着②的形成B．化学键②断裂的化学反应属于吸能反应C．在ATP－ADP循环中③可重复利用D．若化学键④断裂，则左边的化合物是ADP答案C解析肌肉收缩时需ATP水解供应能量，伴随着②的断裂，A错误；化学键②断裂的化学反应属于放能反应，B错误；③表示磷酸基团，在ATP－ADP循环中可重复利用，C正确；化学键④断裂，释放2个磷酸基团，则左边的化合物是腺苷一磷酸(AMP)，D错误。7．如图中甲物质为ADP，其转变为乙物质时须要供应()A．磷酸、酶、腺苷和能量B．能量、腺苷和酶C．磷酸、能量和酶D．磷酸、能量答案C解析由题意可知，甲为ADP，乙的结构比甲多一个磷酸，应为ATP。由甲形成乙的过程即由ADP形成ATP的过程，该过程须要一分子磷酸、能量，还须要ATP合成酶的催化，C正确。8．下列有关生物体内ATP的叙述，正确的是()A．ATP与ADP相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的B．不同生物体内的能量供应机制不同，不肯定依靠于ATP与ADP的转化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D．人在猛烈运动时，细胞中ATP含量快速上升答案A解析活细胞生命活动不停发生，所以ATP和ADP的相互转化就会不断地进行，A正确；ATP是细胞中普遍运用的能量载体，B错误；ATP在生物体内含量较低，之所以能满意生命活动所需能量的持续供应是因为ATP和ADP不断地相互转化，C错误；人在猛烈运动时，细胞中ATP和ADP的含量仍处于动态平衡中，ATP含量不会快速上升，D错误。9．1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m，其中40%用于ADP转化为ATP，若1个高能磷酸键所含能量为n，则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为()A．2n/5m B．2m/5nC．n/5m D．m/5n答案B解析1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生的ATP分子数为40%m÷n＝2m/5n。10．如图是ATP与ADP之间的转化图，由此可确定()A．A为ADP，B为ATPB．能量1和能量2来源相同C．X1和X2是同一种物质D．酶1和酶2是同一种酶答案C解析A生成B的过程释放能量，所以A为ATP，B为ADP，A错误；能量1和能量2分别来自ATP和其他物质，来源不同，B错误；X1和X2都是磷酸，C正确；酶1和酶2一个是合成酶，一个是分解酶，D错误。11．ATP可将蛋白质磷酸化，磷酸化的蛋白质会变更形态做功，从而推动细胞内系列反应的进行(机理如图所示)。下列说法错误的是()A．ATP推动细胞做功，存在吸能反应与放能反应过程B．磷酸化的蛋白质做功，失去的能量主要用于再生ATPC．ATP水解与磷酸化的蛋白质做功均属于放能反应D．肌肉在收缩过程中，肌肉中的能量先增加后削减答案B解析分析图示，ATP推动细胞做功，首先需ATP水说明放能量，这是一种放能反应，能量用于蛋白质的磷酸化(吸能反应)，磷酸化的蛋白质通过做功释放能量，这是一种放能反应，A、C正确；磷酸化的蛋白质做功是一种放能反应，所释放的能量主要用于做功，合成ATP所需的能量主要来自细胞呼吸等过程，B错误；肌肉收缩过程中，ATP先使肌肉中的能量增加，变更形态，这是吸能反应，然后肌肉做功，失去能量，复原原状，这是放能反应，D正确。12．下图是腺苷三磷酸的分子结构。请据图回答下列问题：(1)每一分子的ATP是由__________________________________组成的。(2)图中方框中的物质名称是________。(3)在离体肌肉组织上滴一滴ATP溶液，肌肉很快发生了明显的收缩，这说明肌肉收缩所需能量是________________转化的，可以用反应式________________________表示。(4)当人体处于寒冷环境中时，骨骼肌会出现不自主地战栗，这时大量消耗的干脆能源物质是()A．ATP B．肌糖原C．磷酸 D．葡萄糖答案(1)1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸(2)腺苷(3)ATP中的化学能ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量(4)A解析ATP由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸组成。ATP水说明放能量可以用于发光、肌肉收缩等，是细胞内干脆能源物质。13．图中Ras蛋白是分布在细胞膜上的一种蛋白质。已知Ras蛋白与信号传导有关，Ras蛋白结合GDP时为失活态，结合GTP时为活化态。当细胞外存在信号分子时，Ras蛋白释放出自身的GDP并结合GTP，从而由失活态向活化态转变，最终实现将胞外信号向胞内传递。(1)当胞外信号分子作用于细胞膜表面时，导致细胞内产生新的信号传递，体现了细胞膜________的功能；Ras蛋白合成后，还需经过________和________的加工，最终定位到细胞膜。(2)GTP与ATP结构相像，G的名称为________；GTP丢失2个Pi后可称为________________。因此GTP不仅参加信号的传递，也可以作为细胞内合成________的原料来源之一。蛋白质生物合成时须要GTP水解为GDP干脆供应能量，但ATP被称为“能量通货”，最合理的说明是______________________________________________________。答案(1)信息沟通内质网高尔基体(2)鸟苷鸟嘌呤核糖核苷酸RNA细胞内绝大多数生命活动的能量由ATP干脆供应14．用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两