第五章 细胞的能量供应和利用 第19课时.docx
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第五章细胞的能量供应和利用第19课时
第19课时 细胞的能量“通货”——ATP
目标导航
1.简述ATP的化学组成和特点。
2.写出ATP分子的结构简式。
3.解释ATP在能量代谢中的作用。
一、ATP的结构及特点
1．中文名称：
________________。
2．结构简式：
______________，其中A代表________，P代表____________，～代表______________。
3．特点
（1）ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有两个________________，______________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，____________的高能磷酸键易水解，释放出大量能量。
二、ATP和ADP可以相互转化
1．相互转化过程
（1）释放能量：
ATP
________＋Pi＋能量。
（2）储存能量：
ADP＋Pi＋能量
________。
（3）相互转化特点：
时刻不停地发生，并且处于____________之中。
2．形成ATP的能量来源
（1）动物、人、真菌和大多数细菌：
____________。
（2）绿色植物：
____________和____________。
三、ATP的利用
1．ATP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____________________。
（2）实例：
用于主动运输、______________收缩、细胞内各种________反应和大脑思考等生命活动。
2．ATP是细胞内流通的能量“通货”
（1）吸能反应一般与____________的反应相联系，由ATP水解提供能量，如蛋白质的合成。
（2）放能反应一般与________________相联系，释放的能量储存在ATP中，如葡萄糖的氧化分解。
（3）细胞中各种形式的能量转换都以____________________为中心环节。
知识点一 ATP的结构及功能
1．图中四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②B．②和③C．③和④D．①和④
2．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象能够说明的是（ ）
①ATP中远离腺苷的磷酸基团容易水解 ②32P标记的ATP是新合成的 ③ATP是细胞内的直接能源物质④该过程中ATP既有合成又有分解
A．①②③④B．①②④
C．①②③D．②③④
知识点二 ATP与ADP的相互转化
3．根据反应式，以下说法中正确的是（ ）
ATP
ADP＋Pi＋能量
A．物质和能量都是可逆的
B．物质是可逆的，能量是不可逆的
C．物质是不可逆的，能量是可逆的
D．两者均不可逆
4．以下是有关生物体内ATP的叙述，其中正确的一项是（ ）
A．ATP与ADP相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的
B．ATP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
D．ATP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快速顺利地进行
知识点三 ATP的利用
5．用小刀将数十只萤火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入两个小玻璃瓶中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃瓶中发出淡黄色荧光，约过15min荧光消失。
这时，再将ATP溶液加入其中一个玻璃瓶中，将葡萄糖溶液加入另一个玻璃瓶中，可观察到加ATP溶液的玻璃瓶中有荧光出现，而加葡萄糖溶液的玻璃瓶中没有荧光出现（如下图）。
（1）干燥后研成粉末状的物质含有________。
（2）两个玻璃瓶最后的实验现象说明___________________________。
（3）写出萤火虫发光过程中能量的转化形式________________________________。
6．某人脑溢血后导致左侧肢体偏瘫，为尽快改善患者的新陈代谢，尽快恢复其右手书写能力，在治疗时可用下列哪些方法辅助治疗（ ）
A．静脉滴注葡萄糖溶液B．口服钙片
C．服用多种维生素液D．肌肉注射ATP制剂
基础落实
1．下列关于ATP的叙述中，正确的是（ ）
A．ATP分子中所有化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物
B．三磷酸腺苷可简写为A～P～P—P
C．ATP中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基团中
D．ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中
2．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、P
B．ATP中的A表示腺嘌呤
C．含有三个高能磷酸键
D．含有腺嘌呤和脱氧核糖
3．ATP在细胞内的含量及其生成速率是（ ）
A．很多、很快B．很少、很慢
C．很多、很慢D．很少、很快
4．ATP转化为ADP可表示如下：
式中X代表（ ）
A．H2OB．O2C．磷脂D．磷酸
5．ADP转化为ATP需要（ ）
A．Pi、酶、腺苷和能量B．Pi、能量
C．能量、腺苷和酶D．Pi、能量和酶
6．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
7．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将加快
D．表示此细胞缺少能量
能力提升
8．下列能使ADP含量增加的是（ ）
A．萎蔫的菜叶放在清水中
B．葡萄糖＋果糖→蔗糖
C．水分从叶片气孔中散发
D．甘油被吸收进入小肠绒毛内毛细淋巴管中
9．下列关于ATP生理功能的叙述，正确的是（ ）
A．ATP是生物体内的储能物质，因此在细胞内含量很多
B．生物体内的ATP是唯一的供给可利用能量的高能化合物
C．生物体内所有反应所消耗的能量都是由ATP水解提供的
D．生物体内ATP中高能磷酸键的能量最终来自植物吸收的光能
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
B．ATP合成所需的能量由磷酸提供
C．ATP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
11.如图表示的是ATP和ADP之间的转化，可以确定（ ）
A．A为ADP，B为ATP
B．能量1和能量2来源相同
C．酶1和酶2是同一种酶
D．X1和X2是同一种物质
12．下列结构中能够产生ATP的部位是（ ）
①酵母菌细胞的细胞质基质 ②叶肉细胞的叶绿体 ③人体唾液腺细胞的线粒体 ④洋葱根尖细胞的叶绿体 ⑤蛔虫细胞内的线粒体
A．①②③B．①②③④
C．①②③④⑤D．①②③⑤
13．ATP荧光仪是专门设计用于快速检测微生物数量的测试仪器。
其工作原理是ATP的含量与活细胞的活性、种类和数量呈一定的比例关系。
ATP可以和虫荧光素相互作用而发出生物光，光的强度和微生物的数量呈一定的比例关系。
其反应式如下：
虫荧光素＋ATP＋O2
虫荧光素（被氧化的）＋AMP＋CO2＋Pi＋光
下列有关ATP及ATP荧光仪工作原理的叙述，错误的是（ ）
A．检测过程中ATP中的化学能转变成光能
B．荧光的强度反映出微生物的数量
C．ATP释放能量需要酶的参与
D．微生物体内ATP的产生都需要O2的参与
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
综合拓展
14．如图是有关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②反应时，能量来自______________________________。
（5）①②反应进行时所需要的酶一样吗？
为什么？
__________________________。
（6）进行①反应时能量用于____________，进行②反应时能量用于________________，由此可见能量是____________，物质是____________。
答案知识清单
一、1.三磷酸腺苷 2.A—P～P～P 腺苷 磷酸基团 高能磷酸键 3.
（1）高能磷酸键 高能磷酸键
（2）远离腺苷
二、1.
（1）ADP
（2）ATP （3）动态平衡 2.
（1）呼吸作用
（2）光合作用 呼吸作用
三、1.
（1）ATP直接提供能量
（2）肌细胞 吸能
2．
（1）ATP水解
（2）ATP的合成 （3）ATP的形成和水解
对点训练
1．D [①ATP中“A—P”代表一磷酸腺苷，也叫做腺嘌呤核糖核苷酸；②核苷酸中“A”是腺嘌呤；③DNA片段中“A”代表腺嘌呤脱氧核苷酸；④RNA片段中“A”代表腺嘌呤核糖核苷酸。
所以只有①和④含义最接近。
]
知识链接
（1）ATP的结构简式：
A—P～P～P，其中“～”表示高能磷酸键。
（2）ATP的结构式
（3）小结：
ATP分子的结构特点
①组成特点：
一个ATP分子含有1个腺苷和3个磷酸基团。
②高能磷酸键：
一个ATP分子含有2个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易水解和形成。
③AMP即腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的单体之一。
2．B [本题主要考查了ATP的结构及特性，分析如下：
题干中没有信息支持“ATP是细胞内的直接能源物质”的观点。
]
实验链接 同位素标记法的实验应用
（1）概述：
用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程的方法。
（2）方法应用：
用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。
实例如下：
①标记特征元素，研究物质的结构，如例题中，用32P标记磷酸分子，证明ATP中远离腺苷的高能磷酸键易分解又易合成，进而证明ATP既有合成又有分解。
②标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。
如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。
3．B [上述反应式中，当反应向右进行时，属于水解反应，酶为水解酶，释放的能量被生命活动消耗掉；当反应向左进行时，属于合成反应，酶为合成酶，能量不再是原来的能量。
所以在此能量是不可逆的，但物质是可逆的。
]
方法点拨 ATP与ADP的相互转化不是可逆反应
反应式
ATP→ADP＋Pi＋能量
Pi＋ADP＋能量→ATP
类型
水解反应
合成反应
条件
水解酶
合成酶
场所
细胞膜、叶绿体
基质、细胞核等
细胞质基质、线粒体、
叶绿体的类囊体薄膜
能量转化
放能
贮能
能量去向
各种生命活动消耗
储存于ATP中
综上所述，对反应式“ATPADP＋Pi＋能量”在生物体内的过程可判断为“物质
是可逆的，能量是不可逆的，且酶也是不相同的”。
4．A [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快速顺利地进行的必要条件。
]
知识链接
（1）ATP和ADP相互转化的意义
ATP在细胞内含量很少，ATP和ADP之间在细胞内相互转化十分迅速，使细胞内ATP含量总是处于动态平衡之中。
（2）磷酸肌酸与ATP的关系
磷酸肌酸也是高等动物细胞内的高能化合物，在动物和人体的肌细胞内存在且贮存量比ATP多，但不能作为生命活动的直接能源，只是能量的一种储存形式。
①当细胞内的有机物被氧化分解释放出能量、合成ATP数量过多时，部分ATP把能量转移到磷酸肌酸中，转化反应如下：
ATP＋肌酸
ADP＋磷酸肌酸
②细胞中的ATP大量减少时，磷酸肌酸与ADP反应生成ATP，维持细胞中的ATP数量的相对稳定。
转化反应如下：
ADP＋磷酸肌酸
ATP＋肌酸
5．
（1）ATP
（2）萤火虫的荧光是由ATP释放的能量转化而成的 （3）ATP中的化学能转化成光能
解析 ATP是生物体内的直接能源物质，它释放的能量可以直接转化成光能、电能、机械能等。
知识链接 ATP中能量的转化
ATP中的能量可以直接转化成其他各种形式的能量，用于生物体的各项生命活动。
这些形式主要有：
（1）机械能。
生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动所消耗的能量就是机械能。
例如，肌细胞的收缩、细胞分裂期间染色体的运动等。
（2）电能。
生物体内神经冲动的传导和某些生物产生生物电，形成的就是电能。
（3）渗透能。
细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，消耗的能量也是来自ATP。
（4）化学能。
在生物体的物质代谢中，到处都需要ATP转化的化学能。
（5）光能。
目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已知道，用于发光的能量仍然直接来源于ATP。
6．D [ATP是人体生命活动的直接能源物质。
在实际生活中，常作为一种药品，有提供能量和改善患者新陈代谢的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩、心肌炎等疾病。
]
思路导引 正确解答该题应围绕以下问题展开思考：
（1）上述症状的出现最直接的原因是什么？
（2）谁是生命活动的直接能源物质？
（3）ATP可以注射，也可以口服吗？
为什么？
知识链接 生物体内的能源物质总结
（1）细胞中重要的能源物质——葡萄糖；
（2）植物细胞中储存能量的物质——淀粉；
（3）动物细胞中储存能量的物质——糖原；
（4）生物体内储存能量的物质——脂肪；
（5）生物体进行各项生命活动的主要能源物质——糖类；
（6）生物体进行各项生命活动的直接能源物质——ATP；
（7）生物体进行各项生命活动的最终能源——太阳能。
课后作业
1．D [三磷酸腺苷的分子结构式可简写为A—P～P～P，其中，P与P之间的高能磷酸键储存着大量的能量，所以称为高能磷酸化合物。
]
2．A [组成ATP的化学元素有C、H、O、N、P。
1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子的磷酸组成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。
]
3．D [ATP在细胞内的含量很少，生命活动利用的能量很多，所以其生成速率很快。
]
4．D [两者之间的相互转化的反应式为：
ATPADP＋Pi＋能量。
]
5．D
6．D [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。
]
7．D [由反应式ATPADP＋Pi＋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。
]
8．B [ADP含量增加，是生命活动消耗ATP所导致的。
水、甘油进出细胞属自由扩散，不消耗能量，而物质的合成过程需要消耗ATP。
]
9．D
10．B [ATP是生物体生命活动的直接能源物质，合成ATP时所需的能量可以来自细胞呼吸分解有机物所释放的能量，还可来自光合作用。
]
11．D [由图中能量的方向可以看出，A为ATP，B为ADP；能量1来自ATP中高能磷酸键的水解所释放的化学能，能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能，在植物体内除来自有机物氧化分解所释放的化学能外，还可来自光能；酶1和酶2分别是水解酶和合成酶；X1和X2是同一种物质Pi。
]
12．A [真核细胞内产生ATP的部位有：
细胞质基质、线粒体、叶绿体。
洋葱根尖细胞内无叶绿体；蛔虫的体细胞内没有线粒体。
]
13．D [考查从题干中提取信息的能力。
ATP→AMP，释放的化学能转化为光能，而光的强度反映微生物的数量。
ATP的产生并不均需O2参与，无氧呼吸过程也可产生ATP。
]
14．
（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①和②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
解析 本题主要考查ATP与ADP之间的相互转化及ATP的利用。
注意从条件、场所、能量来源和去路分析，ADP与ATP的相互转化是不可逆反应。
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