人教生物一同步名師導(dǎo)學(xué)講義：第五章　細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第2節(jié)　細(xì)胞的能量“通貨”-ATP 含答案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第2節(jié)細(xì)胞的能量“通貨”-—ATP學(xué)習(xí)目標(biāo)1．說(shuō)出ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。(重點(diǎn)）2．掌握ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化,理解轉(zhuǎn)化過(guò)程中物質(zhì)及能量的變化。(難點(diǎn))3．闡明ATP在能量代謝中的作用.核心概念A(yù)TP高能磷酸鍵吸能反應(yīng)放能反應(yīng)一、ATP的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)二、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化1．反應(yīng)式:_______________________ATPeq\o（，\s\up11(酶1)，\s\do5（酶2)）ADP＋Pi＋能量。2．能量來(lái)源與去路:3．特點(diǎn):（1）ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡中。(2)細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的共性。三、ATP的利用1．實(shí)例:2．ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“通貨”：？思考1．ATP中去除兩個(gè)磷酸基團(tuán)后是構(gòu)建哪種物質(zhì)的基本單位？提示:RNA。2．人們不論在運(yùn)動(dòng)時(shí)還是休息時(shí)，細(xì)胞內(nèi)時(shí)刻進(jìn)行著ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化屬于可逆反應(yīng)嗎？提示：不屬于，所需酶及場(chǎng)所等不同。3．細(xì)胞內(nèi)的所有生命活動(dòng)都需要ATP直接提供能量嗎?舉例說(shuō)明.提示：不是，如自由擴(kuò)散等。Heq\o（\s\up7(活學(xué)巧練）,\s\do5（uoxueqiaolian))判斷題1．ATP可以水解為一個(gè)核苷酸和兩個(gè)磷酸.(√)2．人在饑餓時(shí),細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡.(×）3．ATP能夠及時(shí)轉(zhuǎn)化成ADP,這有效地保證了細(xì)胞內(nèi)能量的供應(yīng)。（√）4．ATP在細(xì)胞內(nèi)含量并不高,活細(xì)胞都能產(chǎn)生ATP，也都會(huì)消耗ATP。（√）5．ATP含有3個(gè)高能磷酸鍵,但是只有一個(gè)高能磷酸鍵會(huì)發(fā)生斷裂。(×）6．ATP中的A不代表腺嘌呤，當(dāng)再脫去兩個(gè)磷酸后，形成的物質(zhì)為RNA的基本單位之一。（√)7．酶的合成需要ATP供能,此ATP來(lái)自于光合作用和呼吸作用。（×）8．酶的催化反應(yīng)都需要消耗ATP.(×)9．ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反應(yīng)。(√）10．活細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的轉(zhuǎn)化只能單向進(jìn)行.（×）知識(shí)點(diǎn)1ATP的結(jié)構(gòu)和生理功能Zeq\o(\s\up7（重難拓展），\s\do5(hongnantuozhan)）1．ATP的組成2．ATP的結(jié)構(gòu)3．ATP的生理功能細(xì)胞代謝所需的能量絕大多數(shù)是由細(xì)胞內(nèi)的ATP直接提供的。ATP是細(xì)胞代謝所需能量的直接來(lái)源。4．ATP的結(jié)構(gòu)與功能的相互關(guān)系（1)ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)保證了細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的能量供應(yīng)庫(kù)。ATP中遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵容易水解和形成,可保證ATP數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定和能量的持續(xù)供應(yīng)。(2）ATP在供能中處于核心地位,許多能源物質(zhì)需轉(zhuǎn)化為ATP才能為生命活動(dòng)供能.在生命活動(dòng)中，ATP中的能量可轉(zhuǎn)化為不同形式的能量.知識(shí)貼士①DNA和RNA的組成中的A表示腺嘌呤這種堿基，而在ATP中A代表的是腺苷，即核糖與腺嘌呤的組合體。②每個(gè)ATP分子中只含有2個(gè)高能磷酸鍵(～)，其中只有遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵易斷裂或合成。Deq\o(\s\up7(典例評(píng)析）,\s\do5(ianlipingxi)）典例1（2018·合肥高一檢測(cè)）下列關(guān)于ATP的敘述，正確的是（D）A．三磷酸腺苷可簡(jiǎn)寫(xiě)為A～P~P－PB．ATP被稱為高能磷酸化合物的原因是所有化學(xué)鍵都儲(chǔ)存大量能量C．ATP中的大量能量都儲(chǔ)存在腺苷和磷酸基團(tuán)中D．ATP中的大量能量?jī)?chǔ)存在高能磷酸鍵中［解析］三磷酸腺苷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A－P～P～P:ATP分子中的高能磷酸鍵儲(chǔ)存著大量的能量?！沧兪接?xùn)練1〕下列關(guān)于ATP結(jié)構(gòu)的敘述正確的是(B）A．ATP中含有三個(gè)高能磷酸鍵B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五種元素C．ATP、DNA、RNA中的“A"相同D．ATP徹底水解后會(huì)得到兩種小分子物質(zhì)［解析]ATP含有兩個(gè)高能磷酸鍵,A錯(cuò)誤；ATP、DNA、RNA中的“A”分別表示腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤，C錯(cuò)誤;ATP徹底水解后會(huì)得到磷酸、核糖和腺嘌呤三種小分子物質(zhì)，D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)2ATP與ADP間的相互轉(zhuǎn)化Zeq\o（\s\up7(重難拓展),\s\do5(hongnantuozhan))1．ATP轉(zhuǎn)化及利用圖示圖示1：圖示2：2．解讀（1)光合作用和呼吸作用等放能反應(yīng)與ATP的合成相聯(lián)系，呼吸作用中釋放的能量一部分儲(chǔ)存在ATP中，另一部分以熱能的形式散失。（2）主動(dòng)運(yùn)輸?shù)任芊磻?yīng)與ATP的分解相聯(lián)系,所以ATP是直接供能物質(zhì).(3）ATP在生物體內(nèi)含量很少，又不斷通過(guò)各種生命活動(dòng)大量消耗，但ATP在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化十分迅速，從而使細(xì)胞中的ATP總是處于一種動(dòng)態(tài)平衡之中。知識(shí)貼士不要因?yàn)锳TP是細(xì)胞中的直接能源物質(zhì)就誤認(rèn)為細(xì)胞中的ATP含量很高，細(xì)胞內(nèi)ATP的含量并不高,ATP可以與ADP迅速地相互轉(zhuǎn)化，滿足機(jī)體的能量需要。Deq\o(\s\up7(典例評(píng)析)，\s\do5（ianlipingxi))典例2（2018·合肥高一檢測(cè)）如圖為細(xì)胞中ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(D)A．在一個(gè)活細(xì)胞中，時(shí)刻進(jìn)行著過(guò)程①和②B．過(guò)程①和②也可以發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞器內(nèi)C．過(guò)程①中需要的能量不是過(guò)程②釋放的D．維持人體體溫的熱能主要來(lái)自過(guò)程②中的能量［解析]ATP為直接能源物質(zhì)，在一個(gè)活細(xì)胞中，時(shí)刻進(jìn)行著ATP與ADP的轉(zhuǎn)化過(guò)程;ATP的合成與水解也可以發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞器內(nèi),如葉綠體;過(guò)程①為ATP的合成過(guò)程,需要的能量來(lái)自呼吸作用或光合作用；維持人體體溫的熱能主要來(lái)自呼吸作用釋放的能量。方法點(diǎn)撥:1。ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng),因?yàn)槟芰坎煌?酶不同.2．ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化是十分迅速的，保證了能量的持續(xù)供應(yīng)。〔變式訓(xùn)練2〕下列有關(guān)“ATPeq\o（，\s\up7(酶1),\s\do5(酶2））ADP＋Pi＋能量”的敘述，正確的是（B)A．反應(yīng)向左進(jìn)行和向右進(jìn)行時(shí)所需的酶是一樣的B．反應(yīng)向右進(jìn)行時(shí)釋放能量，向左進(jìn)行時(shí)儲(chǔ)存能量C．整個(gè)反應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程D．植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)生這種反應(yīng)的生理過(guò)程都一樣［解析］生物體進(jìn)行的“ATPeq\o（→,\s\up7（酶1),\s\do5())ADP＋Pi＋能量”和“ADP＋Pi＋能量eq\o（→，\s\up7(酶2），\s\do5（））ATP”是兩個(gè)截然不同的生理過(guò)程，它們發(fā)生的場(chǎng)所、所需的酶是不同的，也正是因?yàn)閮蓚€(gè)過(guò)程是在不同的場(chǎng)所、不同酶的作用下完成的,所以就不存在動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題，故A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤.植物細(xì)胞可以通過(guò)光合作用產(chǎn)生ATP和消耗ATP，也可以通過(guò)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP,而動(dòng)物細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。一、ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是不可逆的1．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)式ATP→ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADP→ATP類型水解反應(yīng)合成反應(yīng)條件水解酶合成酶場(chǎng)所活細(xì)胞內(nèi)多種場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體能量轉(zhuǎn)化放能儲(chǔ)能能量來(lái)源高能磷酸鍵呼吸作用、光合作用能量去向用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于ATP中綜上所述，ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程應(yīng)判斷為“物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的”或解釋為“物質(zhì)是可以循環(huán)利用的，能量是不能循環(huán)的”.2．ATP與ADP的轉(zhuǎn)化式的含義細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的循環(huán)過(guò)程,并不表示化學(xué)上的可逆反應(yīng).（1）從反應(yīng)條件上看：ATP的水解屬于水解反應(yīng),催化該反應(yīng)的酶屬于水解酶；而ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬于合成酶.由于酶具有專一性，因此，二者反應(yīng)條件不同。(2）從反應(yīng)場(chǎng)所上看：ATP合成的場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體;而ATP分解的場(chǎng)所較多。因此，ATP的合成場(chǎng)所與分解場(chǎng)所不完全相同。(3）從能量來(lái)源上看：ATP水解釋放的能量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中的化學(xué)能；而合成ATP的能量主要來(lái)源于化學(xué)能和光能，即二者的能量來(lái)源不同。提示：判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是不是可逆反應(yīng)，不僅要看反應(yīng)物和生成物是否相同，還要看反應(yīng)的條件、場(chǎng)所是否相同。典例3下列有關(guān)“a。ATP→ADP＋Pi＋能量”和“b。ADP＋Pi＋能量→ATP”的反應(yīng)的敘述中，正確的是（C）①a、b反應(yīng)過(guò)程分別表示能量的釋放和儲(chǔ)存②生物細(xì)胞內(nèi)的b過(guò)程所需要的能量來(lái)自細(xì)胞呼吸③a和b在活細(xì)胞中永無(wú)休止地循環(huán)進(jìn)行,保證了生命活動(dòng)的順利進(jìn)行④a反應(yīng)中的“能量”一般不能用于推動(dòng)b反應(yīng)的進(jìn)行⑤a、b反應(yīng)過(guò)程從物質(zhì)角度看是可逆的，但從能量角度看是不可逆的A．①②③④ B．②③④⑤C．①③④⑤ D．①②④⑤[解析］ATP的形成一般與放能反應(yīng)聯(lián)系在一起，ATP的分解一般與吸能反應(yīng)聯(lián)系在一起；生物細(xì)胞中b過(guò)程的能量來(lái)自細(xì)胞呼吸或光合作用；ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是循環(huán)進(jìn)行的；a反應(yīng)中的能量和b反應(yīng)中的能量一般不同，所以a反應(yīng)中的“能量"一般不能用于推動(dòng)b反應(yīng)的進(jìn)行；a、b反應(yīng)過(guò)程從物質(zhì)的角度來(lái)看是可逆的，ATP和ADP以及Pi是可以反復(fù)利用的，但能量是不可以反復(fù)利用的，因?yàn)閮蓚€(gè)過(guò)程進(jìn)行的場(chǎng)所、所需的酶等并不相同。二、ATP與DNA、RNA、核苷酸的聯(lián)系A(chǔ)TP與DNA、RNA、核苷酸的結(jié)構(gòu)中都含有“A”，但在不同物質(zhì)中“A”表示的含義不同，如圖所示。（1）ATP中的A為腺苷，由腺嘌呤和核糖組成.(2)DNA分子中的A為腺嘌呤脫氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脫氧核糖和一分子磷酸組成.(3)RNA分子中的A為腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸組成.(4）核苷酸中的A為腺嘌呤。由此可見(jiàn)，它們的共同點(diǎn)是都含有腺嘌呤。典例4（2018·天津高三模擬)如圖所示四種化合物的化學(xué)組成中，“○”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近的是(D）A．①和② B．①和③C．③和④ D．⑤和⑥[解析］根據(jù)圖分析可知“○”中所對(duì)應(yīng)的含義分別為：①一磷酸腺苷AMP(腺嘌呤核糖核苷酸）,②腺嘌呤，③DNA分子上的腺嘌呤脫氧核苷酸，④RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，⑤腺苷,⑥腺苷。1．ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物,叫作三磷酸腺苷。2．ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A－P~P～P，A代表腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，～代表高能磷酸鍵.3．ATP和ADP之間的相互轉(zhuǎn)化:ATPeq\o（,\s\up7(酶1），\s\do5（酶2)）ADP＋Pi＋能量。上述反應(yīng)中，物質(zhì)可逆，能量不可逆，合成ATP和利用ATP往往不是在同一時(shí)間、同一場(chǎng)所進(jìn)行的，且是在不同酶的催化下完成的,故上述反應(yīng)不是可逆反應(yīng).4．吸能反應(yīng)伴隨ATP的水解，放能反應(yīng)伴隨著ATP的合成。ATPeq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（ATP的組成及作用\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A—P～P～P，含義:“A"腺苷“P"磷酸基“-”普通磷酸鍵，“～”高能磷酸