高考生物第一輪復習用書 第三單元 第二課時細胞的能量通貨 ATP課件 新人教版

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1、第二課時細胞的能量通貨ATP知識詮釋思維發(fā)散1.ATP分子的結構2.核心突圍技能聚合 一、ATP的結構和功能1.ATP與RNA的關系ATP去掉兩個磷酸基團后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是組成RNA的基本單位之一,如下圖:2.A-PPP中的 “-”為普通磷酸鍵,其水解釋放的能量很少。A-PPP中的“”為高能磷酸鍵,其水解釋放的能量很高,高達30.54 kJ/mol。3.ATP是一種有機物,其分子式為C10H16O13N5P3。ATP能夠通過細胞膜跨膜運輸,ATP片劑可以口服,而ATP注射液可以肌肉注射或靜脈滴注。動物細胞內除了ATP為高能磷酸化合物之外,還含有另一種高能磷酸化合物磷酸肌酸。4.

2、生物體內的能源物質(1)能源物質糖類、脂肪、蛋白質。(2)主要能源物質糖類。(3)主要儲能物質脂肪。(4)直接能源物質ATP(不是唯一)。(5)根本能源或最終能源光能。(6)植物細胞內的儲能物質淀粉、脂肪。(7)動物細胞內的儲能物質糖原、脂肪。 規(guī)律精講精析1.ATP是生物界共用的主要直接能源物質,但不是唯一直接能源物質,如蛋白質合成中還可利用UTP。2.幾種不同物質中的“A”代表的含義 典例1 下列對ATP的描述正確的是( )A.ATP是主要的儲能物質B.1 mol ATP水解為ADP時釋放的能量為2870 kJC.線粒體是藍藻細胞產生ATP的主要場所D.ATP分子由1個腺苷和3個磷酸基團組

3、成【思路剖析】ATP是直接能源物質,故A項錯誤;1 mol ATP水解為ADP時釋放的能量為30.54 kJ,故B項錯誤;藍藻是原核生物,細胞中無線粒體,故C項錯誤。【答案】D 典例2 下圖是ATP的分子結構式,圖中哪個鍵的水解能釋放大量的能量( )A.1B.2C.3D.4【思路剖析】圖中右側的腺嘌呤和核糖構成的是腺苷,ATP水解時,容易斷裂的是遠離腺苷的高能磷酸鍵(1),從而釋放出大量的能量?！敬鸢浮緼二、ATP與ADP的相互轉化1.ATP 的形成途徑是生物界的共性。2.ATP與ADP之間的相互轉化(1)細胞中ATP的含量很少,但ATP與ADP相互轉化的速度很快。細胞內ATP與ADP相互轉化

4、的能量供應機制, ATP合成ATP水解反應式ADP+Pi+能量ATP ATP ADP+Pi+能量場所線粒體、葉綠體、細胞質基質細胞內所有需要能量的進行生命活動的結構(2)ATP與ADP之間的相互轉化不是可逆反應條件由ATP合成酶催化由ATP水解酶催化能量來源合成ATP的能量主要來自光能(光合作用)和化學能 (細胞呼吸)ATP水解釋放的能量是儲存在遠離A的高能磷酸鍵中的能量能量去路儲存在ATP中用于各項生命活動從條件上看:ATP分解是一種水解反應,所需的酶是水解酶;ATP合成是一種合成反應,所需的酶為合成酶,酶具有專一性,故反應條件不同,不能說該反應可逆。從能量上看:ATP水解釋放的能量是儲存在

5、高能磷酸鍵中的化學能,而合成ATP的能量主要有化學能和太陽能,故能量來源不同。從場所上看:ATP合成的場所是細胞質基質、線粒體、葉綠體,ATP分解在細胞的各個部位,故場所不同。綜上所述,上述反應從物質方面看可逆,從酶、場所、能量上看不可逆。故ATP與ADP之間的相互轉化不是可逆反應。3.ATP與光合作用及細胞呼吸的關系(1)與光合作用的關系(2)與細胞呼吸的關系 典例3 (2012年聊城一模)ATP是細胞中能量的通用“貨幣”。下列有關ATP的敘述不正確的是( )A.ATP中的“A”與構成DNA、RNA中的堿基“A”表示不同物質B.ATP中的能量可以來源于光能、化學能,也可以轉化為光能和化學能C

6、.在有氧與缺氧的條件下,酵母菌細胞質基質都能形成ATPD.人體內成熟的紅細胞中沒有線粒體,不能產生ATP【思路剖析】ATP中的“A”表示腺苷,DNA、RNA中的堿基“A”表示腺嘌呤,故A項正確。ATP中的能量可以來源于光能(光合作用把光能轉變?yōu)锳TP中活躍的化學能)、化學能(細胞呼吸把有機物中的化學能轉變?yōu)锳TP中的化學能),也可以轉化為光能(螢火蟲發(fā)光)和化學能(根吸收K+的主動運輸等),故B項正確。酵母菌為兼性厭氧菌,有氧條件下在細胞質基質中進行有氧呼吸第一階段,產生少量ATP;無氧條件下,在細胞質基質中進行無氧呼吸全過程,產生少量ATP,C項正確。人體成熟的紅細胞是特化的細胞,沒有線粒體

7、等細胞器,但是能進行無氧呼吸產生ATP?！敬鸢浮緿 典例4 (2013年東莞統(tǒng)考)下列關于反應式“ATPADP+Pi+能量”的敘述,正確的是( )A.高溫和低溫均能破壞酶 1 和酶 2 的結構,使其失去活性B.酶通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率C.植物細胞和動物細胞發(fā)生這個反應的生理過程都一樣D.人在饑餓時,細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡【思路剖析】酶1和酶2的化學本質都是蛋白質,在高溫下結構被破壞,失去活性,而低溫只是抑制酶的活性;酶的催化原理是通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率;植物細胞可以通過光合作用產生ATP和消耗ATP,也可以通過呼吸作用產生ATP,而動

8、物細胞不能進行光合作用,主要進行呼吸作用產生ATP,ATP可用于肌肉收縮等生理過程;饑餓時,肝糖原水解為葡萄糖再氧化分解釋放能量產生ATP,細胞中 ATP與ADP的含量仍是維持在一定的動態(tài)平衡中。【答案】B1.(2012年萊州一中高三檢測)當你品嘗各種美味佳肴時,你可能不得不感謝三磷酸腺苷(ATP)這種化學物質。最新研究顯示,ATP這種傳統(tǒng)上與細胞能量供應相關的物質在把食物的味道信息傳遞給大腦的過程中起到了關鍵的作用。根據以上信息我們不能推出的結論是( )A.ATP與能量供應相關B.作為信息分子的ATP不能提供能量D.神經細胞膜外表面可能有ATP的受體【思路剖析】根據題干“ATP這種傳統(tǒng)上與細

9、胞能量供應相關的物質在把食物的味道信息傳遞給大腦的過程中起到了關鍵的作用”可推知ATP與能量供應有關,可作為信息傳遞分子,信息傳遞需要與細胞膜表面的受體結合,所以A、C、D項正確。【答案】BC.ATP也可作為信息傳遞分子2.(2013年安徽名校聯(lián)考)人體細胞進行正常的生命活動,每天需要水解200300 mol ATP,但人體細胞中ATP的總量只有約0.1 mol。下列有關ATP的敘述錯誤的是( )A.ATP和ADP的相互轉化保證了機體對能量的需求B.ATP由3個磷酸基團和1個腺嘌呤構成C.有氧呼吸的第三階段為人體細胞活動提供的ATP最多D.人體細胞內形成ATP的場所是細胞質基質和線粒體【思路剖

10、析】ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵容易斷裂也容易形成,即ATP與ADP二者可以相互轉化,這可以保障生物體對能量的需求;ATP即三磷酸腺苷,由3個磷酸基團和1個腺苷組成;有氧呼吸第三階段,前兩個階段生成的大量H和O2反應生成大量ATP;人體細胞產生ATP的過程有有氧呼吸和無氧呼吸,有氧呼吸在細胞質基質和線粒體中完成,無氧呼吸在細胞質基質中完成?！敬鸢浮緽3.用小刀將數十只螢火蟲的發(fā)光器割下,干燥后研成粉末狀,取兩等份分別裝入兩只小玻璃管中,各加入少量的水,使之混合,可見到玻璃管中發(fā)出淡黃色熒光。約過15 min熒光消失(如下圖所示)。這時,再將ATP溶液加入其中一只玻璃管中,將葡萄糖溶液加入另一只

11、玻璃管中,發(fā)現加ATP溶液的玻璃管中發(fā)出熒光,而加葡萄糖溶液的管中不發(fā)熒光。(1)向A、B兩管中加水后,兩管均發(fā)熒光,這能說明水對生物正常的生命活動有何重要意義? 。這也說明了發(fā)光器研磨成的粉末中含有哪種物質? 。(2)上述對照實驗說明:螢火蟲發(fā)光是將 能轉變成 能的過程。這一過程所需的能量由 提供。 不是生命活動的直接能源物質。(3)若向剛切下的螢火蟲的發(fā)光器上滴加葡萄糖溶液,你認為會發(fā)熒光嗎?為什么? 。【思路剖析】發(fā)光器粉末溶于水后發(fā)出熒光,說明粉末中含有少量的ATP。這是因為粉末中的ATP發(fā)生了水解反應:ATPADP+Pi+能量(用于發(fā)出熒光),這也說明生物體內的化學反應都是在水中進行

12、的。上述對照實驗說明:螢火蟲的發(fā)光是將ATP中的化學能轉變成光能的過程,這一過程由ATP提供能量,ATP是直接能源物質,而葡萄糖不是直接能源物質。剛切下的螢火蟲的發(fā)光器細胞仍具有生物活性,吸收葡萄糖后將其氧化分解,釋放能量合成ATP供發(fā)光之用,但隨著細胞死亡而不再發(fā)光。【答案】(1)生物體內許多重要的生物化學反應均要在水中才能進行少量的ATP (2)化學光ATP葡萄糖 (3)會發(fā)熒光,因為葡萄糖進入發(fā)光器的細胞中后可被氧化分解,使細胞中生成ATP供發(fā)光用基礎角度思路一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分)1.(基礎再現)以下關于ATP和酶的說法正確的是( )A.人體成熟的紅細胞既能產生

13、酶又能產生ATPB.ATP含有核糖,酶一定不含核糖C.ATP是活細胞各種生命活動的直接供能物質,但不是細胞唯一的直接能源物質D.酶與ATP均具有高效性與專一性 【思路剖析】人體成熟的紅細胞通過無氧呼吸產生ATP,但由于其沒有細胞核和細胞器,所以不能合成酶,故A項錯誤。有少數酶的化學本質是RNA,含有核糖,故B項錯誤。ATP是生命活動的直接能源物質,細胞內的其他核苷的三磷酸化合物(如UTP),也作為生命活動的直接能源物質,C項正確。ATP是能源物質,無高效性和專一性,故D項錯誤?！敬鸢浮緾2.(基礎再現)下列過程都不會使ADP含量增加的是( )A.K+進入腎小管上皮細胞,C3化合物還原成葡萄糖B

14、.小腸上皮細胞吸收葡萄糖,水的光解 C.甘油和酒精進入細胞,氨基酸進入小腸絨毛上皮細胞D.暗反應中CO2的固定,線粒體中的H與O2結合管上皮細胞和C3化合物還原成葡萄糖都需消耗ATP;B項中小腸上皮細胞吸收葡萄糖需消耗ATP;C項中氨基酸進入小腸絨毛上皮細胞需消耗ATP?！敬鸢浮緿【思路剖析】本題進行信息轉換,所問的問題實質為“下列過程都不消耗ATP的是”。A項中K+進入腎小3.(基礎再現)ATP是細胞的能量“通貨”,有關說法正確的是( )A.細胞需要儲備大量的ATP B.ATP與ADP相互轉化的能量供應機制是生物界的共性C.ATP的合成總是伴隨有機物的氧化分解 D.黑暗條件下,只有線粒體可以

15、產生ATP細胞內不能儲存大量的ATP;在光合作用過程中,利用光能合成ATP,不需有機物的氧化分解;黑暗條件下,細胞質基質和線粒體都會產生ATP;細胞都通過ATP與ADP的相互轉化為生命活動提供能量,屬于生物界的共性,故B項正確?！敬鸢浮緽【思路剖析】細胞內時刻進行著ATP的合成與水解,4.(基礎再現)下列關于葉肉細胞在光照條件下產生ATP的描述,正確的是( )A.無氧條件下,光合作用是細胞ATP的唯一來源B.有氧條件下,細胞質基質和線粒體、葉綠體都能產生ATPC.線粒體中產生的ATP可運輸到葉綠體中供給暗反應D.細胞質中消耗的ATP來源于線粒體和葉綠體合作用外也能通過無氧呼吸產生少量ATP;在

16、有氧、有光照條件下,葉肉細胞可通過光合作用、有氧呼吸和無氧呼吸產生ATP,場所為葉綠體、細胞質基質和線粒體;葉綠體的暗反應階段消耗的ATP是其光反應過程提供的,故葉綠體光反應階段產生的ATP不會到細胞質中發(fā)揮作用,葉綠體暗反應階段消耗的ATP也不會由線粒體提供?！敬鸢浮緽【思路剖析】在無氧、有光照條件下,葉肉細胞除光5.(視角拓展)下面關于ATP的敘述,錯誤的是( )A.細胞質和細胞核中都有ATP的分布B.ATP合成所需的能量由磷酸提供C.ATP可以水解為一個核苷酸和兩個磷酸D.正常細胞中ATP與ADP的比值在一定范圍內變化不是由磷酸提供;ATP連續(xù)水解掉兩個磷酸基團,可生成1個腺嘌呤核糖核苷

17、酸和2個磷酸;正常細胞中,ATP的含量很少,但ATP與ADP相互轉化的速度很快,細胞中ATP與ADP的含量保持動態(tài)平衡?！敬鸢浮緽【思路剖析】細胞質和細胞核都進行新陳代謝,細胞質中如蛋白質的合成,細胞核中如DNA復制等,都需消耗ATP;ATP合成所需的能量可來自光能或化學能,而6.(視角拓展)下列生理過程不需消耗ATP的是( )【思路剖析】圖A所示的運輸過程為自由擴散和協(xié)助擴散,均不需要消耗能量。而神經纖維上興奮的產生和傳遞、轉錄和翻譯過程中物質的合成、細胞分裂等過程均需消耗ATP提供的能量?！敬鸢浮緼7.(視角拓展)下列有關酶與ATP的敘述,正確的是( )A.某酶的氧化分解需要ATP B.酶

18、的催化效率總是高于無機催化劑C.溫度會影響ATP與ADP相互轉化的速率 D.ATP的合成與分解需要的酶相同量,產生ATP,A項錯誤;酶的催化作用需要適宜的條件,在條件不適宜時酶的活性會降低甚至喪失,此時的催化效率會低于無機催化劑,B項錯誤;ATP與ADP之間的轉化需要酶的催化,所以溫度會影響二者的轉化,C項正確;酶具有專一性,ATP的合成與分解是兩個不同的反應,所需的酶不同,D項錯誤。【答案】C【思路剖析】本題考查酶與ATP相關知識。酶是一類具有生物催化作用的有機物,其氧化分解會釋放能8.(視角拓展)下列有關ATP的敘述中,正確的是( )A.ATP是細胞內的一種高能磷酸化合物,每個ATP分子含

19、有三個高能磷酸鍵B.因為生物體的生命活動每時每刻都離不開ATP,所以在生物體內有大量的ATP存在C.對于所有生物來說,ADP合成ATP的能量都來自于呼吸作用和光合作用D.對于正常生活的細胞來說,ATP與ADP的相互轉化是時刻不停地發(fā)生且處于動態(tài)平衡之中的【思路剖析】每個ATP分子中含有兩個高能磷酸鍵,故A項錯誤;生物體內ATP含量很少,但ATP與ADP之間相互轉化的速度很快,故B項錯誤;對于動物來說,ADP合成ATP的能量不可能來自于光合作用,故C項錯誤;ATP與ADP的相互轉化是時刻不停地發(fā)生且處于動態(tài)平衡之中的,細胞內ATP與ADP相互轉化的能量供應機制,是生物界的共性,故D項正確?！敬鸢?/p>

20、】D9.(基礎再現,12分)右圖是有關ADP轉化成ATP時所需能量的主要來源的示意圖,請據圖回答下列問題:二、非選擇題(本題共4小題,共52分)(1)1分子ATP中含有 個高能磷酸鍵。(2)圖中的a、b代表的生理過程分別是 、 。(3)在動物肌細胞中,進行反應時,能量來自 。(4)反應進行時所需要的酶一樣嗎? 為什么? 。(5)進行反應時能量用于 ,進行反應時能量用于 ,由此可見,能量是 (填“可逆的”或“不可逆的”),物質是 (“可循環(huán)”或“不可循環(huán)”)利用的?！舅悸菲饰觥勘绢}考查ATP與ADP相互轉化的條件以及轉化過程中能量的來源和去路。生成ATP時所需的能量,動物和人可來自細胞呼吸,綠色

21、植物除來自細胞呼吸外還可來自光合作用,即圖中a為細胞呼吸,b為光合作用。ATP水解時生成的能量用于各項需能的生命活動,故在ATP與ADP的相互轉化過程中物質可逆而能量不可逆,所需的酶也不同,ATP生成時是ATP合成酶催化,ATP水解時是ATP水解酶催化。在動物的肌細胞中進行反應時,能量來自ATP中遠離A的高能磷酸鍵?！敬鸢浮?1)2 (2)細胞呼吸光合作用 (3)儲存在ATP的高能磷酸鍵中的化學能 (4)不一樣因為和是兩個不同的反應,而酶具有專一性 (5)合成ATP各項生命活動不可逆的可循環(huán)10.(視角拓展,14分)在活細胞中,下圖所示循環(huán)過程永不停止地進行著,請運用所學的知識,分析回答ATP

22、與ADP循環(huán)中的有關問題。(1)ATP作為生物體生命活動的 物質,其分子結構簡式為 ,在過程中,由于 鍵斷裂,釋放出能量。(2)A1和A2具有 作用,在圖中它們的作用分別是促進 。 (3)在光合作用中,可以進行過程,其合成ATP所需的能量來自 。(4)在細胞呼吸中,應該進行 過程,能量來自 。(5)根吸收礦質元素離子的過程中,應該進行 過程,能量用于 。水解時遠離A的那個高能磷酸鍵斷裂。ATP的水解和合成分別是由水解酶和合成酶催化。植物細胞產生ATP的部位,有細胞質基質、線粒體和葉綠體。光合作用和細胞呼吸的過程中,ADP轉化成ATP,所需要的能量分別來自色素吸收轉化的光能和糖類等物質分解釋放的

23、能量。礦質元素的吸收過程中,ATP轉化成ADP,釋放的能量用于礦質元素吸收的主動運輸過程中?！舅悸菲饰觥緼TP是生命活動的直接能源物質,ATP(2)催化ATP的合成和水解 (3)光能 (4)葡萄糖(糖類等有機物質)分解釋放的能量 (5)主動運輸【答案】(1)直接能源A-PPP遠離A的高能磷酸11.(高度提升,12分)請根據右圖所示能量的釋放、轉移和利用過程,回答有關問題:(1)在一般情況下,人體生理活動所需能量都是通過分解 等能源物質獲得的,通過A 過程,將能源物質轉變成CO2和 H2O等。(2)上述過程產生的能量,一部分以化學能的形式儲存在B里,B代表 ;B是由ADP和C 化合而來,而另一部

24、分以 形式散失。(3)若用32P標記磷酸加入細胞培養(yǎng)液,短時間內快速分離出細胞內的ATP,結果ATP濃度變化不大,但部分ATP的末端磷酸基已帶上了放射性標記。這一事實證明: 。你得出結論的依據是 。(4)儲存在B內的能量釋放后供人體各項生命活動所需,除了肌肉收縮及分泌外,還可供D 和E 等生理活動的需要?；纸膺^程,B代表ATP,C代表磷酸,D和E分別代表神經傳導和生物電、合成代謝。ADP轉化為ATP時,所需能量在人和動物體內來自細胞呼吸分解有機物釋放的化學能,在植物體內除了來自細胞呼吸,還來自光合作用。ATP轉化為ADP時釋放的能量用于細胞中需要能量的各項生命活動。ATP在細胞內的含量雖然很

25、少,但ADP+PiATP和ATPADP+Pi的反應是不斷進行的,從而保證了細胞內ATP的含量保持動態(tài)平衡?！舅悸菲饰觥吭诒绢}的圖示中,A代表能源物質的氧【答案】(1)糖類、脂質、蛋白質氧化分解 (2)ATP磷酸熱能 (3)細胞內的ATP含量維持動態(tài)平衡ATP濃度不變,但部分ATP被分解,新的ATP又重新合成 (4)神經傳導和生物電合成代謝12.(能力綜合,14分)某研究性學習小組利用熒光素-熒光素酶生物發(fā)光法,測定人參愈傷組織中ATP的含量,以研究人參細胞能量代謝的特點。實驗原理:熒光素在熒光素酶、ATP等物質參與下,進行反應發(fā)出熒光;用分光光度計可測定發(fā)光強度;當熒光素和熒光素酶都足量時,在

26、一定范圍內,ATP的含量與發(fā)光強度成正比。實驗步驟:一、ATP的提取:稱取一定量的人參愈傷組織,研磨后沸水浴10 min,冷卻至室溫,離心,取上清液。二、ATP的測定:吸取一定量的上清液,放入分光光度計反應室內,并注入適量的所需物質,在有氧等適宜條件下進行反應,記錄發(fā)光強度并計算ATP含量。請回答:(1)步驟一中的沸水浴處理,使酶的 被破壞而失活。(2)步驟二注入的物質中,屬于反應物的是 ;分光光度計反應室內能量形式的轉換是 。(3)熒光素酶價格昂貴,為能準確測定出ATP的含量, 又能節(jié)省酶的用量,學習小組探究了“測定ATP時所需熒光素酶溶液的最佳濃度”,實驗結果如圖。學習小組配制了110-8

27、 mol/L ATP標準液、70 mg/L熒光素溶液(過量)和 溶液進行實驗。結果表明:圖中 點所對應的熒光素酶濃度為最佳濃度。e、f、g點所對應的熒光素酶濃度不同,但發(fā)光強度相同,這是因為 。(4)ATP測定對食品衛(wèi)生監(jiān)控有重要意義。食品衛(wèi)生檢驗人員利用上述生物發(fā)光法測定某熟食品樣品中細菌的ATP總含量,測算出了細菌的數量,從而判斷食品污染程度。做出上述判斷的理由是:每個細菌細胞中ATP的含量 。【思路剖析】(1)沸水浴的高溫處理能夠使酶變性失活,其失活的實質是酶的空間結構被破壞。(2)根據實驗原理:熒光素在熒光素酶、ATP等物質參與下,進行反應發(fā)出熒光。步驟二注入的物質中,屬于反應物的是熒

28、光素,分光光度計反應室內能量形式的轉換是化學能轉換為光能和熱能。(3)由圖解的橫坐標可知,實驗中熒光素酶溶液濃度分別為0、10、20、30、40、50、60 mg/L。結果表明:圖中e、f、g點所對應的熒光素酶濃度不同,但發(fā)光強度相同,表示達到e點所對應的熒光素酶濃度時,ATP已經全部水解,即使繼續(xù)增加酶濃度,由于受ATP數量限制,發(fā)光強度也不再增加,因此e點所對應的熒光素酶濃度為最佳濃度。(4)每個細菌細胞中ATP的含量大致相同且相對穩(wěn)定,才能根據樣品中細菌的ATP總含量,測算出細菌的數量?！敬鸢浮?1)空間結構 (2)熒光素化學能轉換為光能(和熱能) (3)濃度分別為0、10、20、30、40、50、60 mg/L 熒光素酶eATP全部水解(或ATP數量限制) (4)大致相同(且相對穩(wěn)定)