学年高中生物北师大版必修一教学案第5章 第1节 生命活动的直接能源ATP Word版含答案.docx

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学年高中生物北师大版必修一教学案第5章第1节生命活动的直接能源ATPWord版含答案

第1节生命活动的直接能源——ATP

1.一切生命活动都离不开能量。

糖类是为生命活动提供能量的主要能源物质，ATP是生物体的直接能源物质。

2．1个ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基组成，含有2个高能磷酸键，其中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易断裂，释放出其中的化学能。

3．ATP中能量的储存和释放，是通过ATP与ADP的相互转化来实现的，细胞内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化。

ATP的生理功能

[自读教材·夯基础]

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由ATP直接提供能量。

（2）实例：

用于有机物合成、细胞分泌、肌肉收缩和兴奋传导等生命活动。

2．ATP是细胞内流通的“能量货币”

（1）合成代谢一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。

（2）分解代谢一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。

（3）能量通过ATP分子在合成代谢和分解代谢之间进行周转。

[跟随名师·解疑难]

细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供能的

需能的生命活动　　　　需能的生命活动

←ATP→

ATP中的化学能可以直接转化成其他各种形式的能，用于各项生命活动。

这些能量的形式主要有以下6种：

（1）渗透能：

细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能来自ATP。

（2）机械能：

细胞内各种结构的运动都是在做机械运动，所消耗的就是机械能。

例如，肌细胞的收缩、草履虫纤毛的摆动、精子尾部的摆动、有丝分裂期间染色体的运动、腺细胞对分泌物的分泌等，都是由ATP提供能量来完来的。

（3）电能：

大脑的思考，神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所做的电功消耗的就是电能。

电能是由ATP提供的能量转化而成的。

（4）化学能：

细胞内物质的合成需要化学能，如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。

（5）光能：

生物体用于发光的能量直接来自ATP，如萤火虫的发光。

（6）热能：

通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转化和传递过程中的副产品。

此外，ATP释放的能量中，一部分能量也能用于动物体温的提升和维持。

1．下列植物的生理活动中，不消耗ATP的是（　　）

A．根毛细胞吸收水分　B．小肠上皮细胞吸收氨基酸

C．根细胞吸收无机盐D．分生区细胞的分裂

解析：

根毛细胞是渗透吸水，不消耗能量。

答案：

A

2．据测定，世界著名重量级拳王——霍利菲尔德平均每次出拳的力量高达200磅，能引起如此之高的拳击力量的直接供能物质是（　　）

A．人体细胞内的ATP　　　B．人体细胞内的葡萄糖

C．人体细胞内的脂肪D．人体细胞内的蛋白质

解析：

细胞中绝大多数需要能量的生命活动都由ATP直接提供能量。

答案：

A

ATP的分子简式

[自读教材·夯基础]

（1）中文名称：

三磷酸腺苷。

（2）结构简式：

A－P～P～P。

（3）符号含义：

符号

A

P

－

～

含义

腺苷

磷酸基

普通化学键

高能磷酸键

（4）结构特点：

①ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。

②ATP的化学性质不稳定。

在有关酶的催化作用下，远离腺苷的高能磷酸键易水解，释放出大量能量。

（5）功能：

直接给细胞生命活动提供能量。

[跟随名师·解疑难]

1．ATP的分子组成及特点

2．ATP的结构特点

（1）组成特点：

一分子ATP含一个腺苷和三个磷酸基。

（2）高能磷酸键：

一分子ATP中含有两个高能磷酸键，其中远离腺苷的高能磷酸键易水解和重新形成。

[关键一点]　ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷酸基。

3．ATP的生理功能

细胞代谢所需的能量是由细胞内的ATP直接提供的。

ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。

4．ATP的结构与功能的相互关系

（1）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中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。

（2）ATP在供能中处于核心地位，其他能源物质只有转化为ATP才能为生命活动供能。

在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能。

3．“高能磷酸键”中的“高能”是指该键（　　）

A．键能高B．活化能高

C．水解释放的能量多D．A、B、C都是

解析：

ATP为高能磷酸化合物，其含有的高能量主要贮存在高能磷酸键中，而这个高能磷酸键是指在水解时释放的能量高。

答案：

C

4．ATP中大量化学能储存在（　　）

A．腺苷内B．磷酸基内

C．腺苷和磷酸基连接的键内D．高能磷酸键内

解析：

ATP是高能磷酸化合物，其分子简式为A－P～P～P，其中腺苷与磷酸基之间的化学键不是高能磷酸键，远离腺苷的两个是高能磷酸键。

ATP的大量化学能就储存在高能磷酸键中。

答案：

D

ATP的储能和放能过程

[自读教材·夯基础]

（1）相互转化反应式：

ATP＋ADP＋Pi＋能量。

（2）ATP合成的能量来源：

①动物、人、真菌及大多数细菌：

呼吸作用。

②绿色植物：

光合作用、呼吸作用。

（3）ATP释放的能量来源：

ATP中远离A的高能磷酸键。

（4）相互转化特点：

①ATP和ADP相互转化时刻不停地发生且处于动态平衡之中。

②ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。

[跟随名师·解疑难]

1．ATP水解释放能量

（1）反应式：

ATPADP＋Pi＋能量。

（2）能量来源：

ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。

（3）能量去路：

用于各种需能的生命活动。

（4）反应场所：

活细胞内的多种场所（如细胞膜、细胞质基质和细胞核等）。

2．ATP合成储存能量

（1）反应式：

ADP＋Pi＋能量ATP。

（2）能量来源：

①绿色植物、动物、人、真菌和大多数细菌呼吸作用分解有机物释放的能量。

②绿色植物光合作用吸收转化的光能。

（3）能量去路：

ATP中高能磷酸键的形成。

（4）反应场所：

叶绿体、线粒体和胞质溶胶。

3．ATP和ADP相互转化的意义

ATP在细胞内含量很少，由于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。

5．在生物体内，ATP与ADP是可以相互转变的。

对这种转变的叙述，错误的是（　　）

A．ATP转变成ADP时，释放能量

B．ADP转变成ATP时，需要能量

C．这一转变过程需要酶参与

D．这一转变过程说明物质与能量代谢都是可逆的

解析：

ATP与ADP的相互转变都需要酶的催化，而且是两种不同的酶。

ATP转变成ADP时，释放能量，供生命活动利用；ADP转变成ATP时，需要能量。

两者之间的相互转变不是可逆反应，物质可逆而能量不可逆。

答案：

D

6．ATP是生物体内的高能化合物。

人和动物的生命活动所需要的ATP主要通过________作用释放的能量来合成。

植物体内ADP转化成ATP所需要的能量主要来自________作用和________作用。

ATP中________水解，释放能量用于生命活动。

解析：

植物叶肉细胞中含有叶绿体和线粒体，可以通过光合作用和细胞呼吸形成ATP，而动物细胞中只含有线粒体，只能通过呼吸作用形成ATP。

答案：

呼吸　光合　呼吸　高能磷酸键

ATP的生理功能

[例1]　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，经过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_________________________________

________________________________________________________________________。

[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。

[答案]　

（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

1．在下列生理活动中，不能使ADP增加的是（　　）

A．植物细胞发生质壁分离

B．抗体的合成与分泌

C．肌肉细胞吸收K＋

D．正常人在一般情况下，原尿中含有一定量的葡萄糖，而尿液中却没有

解析：

不能使ADP增加，即不消耗ATP。

所列生理活动中，植物细胞发生质壁分离是渗透作用的结果，不消耗能量；抗体的合成与分泌需要消耗ATP；肌肉细胞吸收K＋以及肾小管对葡萄糖的吸收均属于主动运输，需要载体协助并且消耗能量。

答案：

A

ATP的分子简式

[例2]　ATP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（　　）

①腺苷很容易吸收能量和释放能量

②第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合

③第三个磷酸基（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

④ADP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高能磷酸键（远离腺苷的那个），使ADP转变成ATP

A．①③B．②④

C．③④D．①④

[解析]　ATP含有三个磷酸基，一个普通化学键、两个高能磷酸键，ATP水解时第二个高能磷酸键（远离腺苷的那个）断裂，储存在高能磷酸键中的能量释放出来，ATP转化为ADP。

在有关酶的催化下，ADP与Pi结合，吸收能量，又可形成第二个高能磷酸键（远离腺苷的那个），ADP又转化为ATP。

[答案]　C

2．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中

D．ATP中大量的能量储存在高能磷酸键中

解析：

三磷酸腺苷的分子式可简写为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。

答案：

D

ATP的储能和放能过程

[例3]　对：

“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的一项是（　　）

A．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基组成

B．反应向左进行和向右进行所需的酶都是一样的

C．ATP和ADP之间可以时刻转化，处于动态平衡之中

D．绿色植物体内合成ATP所需的能量完全来自光合作用

[解析]　A项ATP由1个腺苷和3个磷酸基组成，腺苷由1分子腺嘌呤和1分子核糖组成；B项反应向左进行是ATP的合成反应，酶Ⅱ属于合成酶，反应向右进行是ATP的水解反应，酶Ⅰ属于水解酶；C项ATP和ADP在细胞内时刻不停地发生相互转化，从而保证了生命活动的顺利进行；D项绿色植物体内合成ATP的能量来源有两个：

一是光合作用吸收的光能；二是呼吸作用分解有机物释放的化学能。

[答案]　C

归纳拓展　ATP与ADP的相