新教材高中生物第3章細胞的代謝第1節(jié)ATP是細胞內(nèi)的“能量通貨”導學案浙科版必修1

第三章細胞的代謝第一節(jié)ATP是細胞內(nèi)的“能量通貨”學習目標核心素養(yǎng)1．說明ATP在能量代謝中的作用。2．簡述ATP的化學組成和特點。3．簡述ATP和ADP的相互轉化。1．生命觀念——結構與功能觀：認同ATP的結構與功能相適應。2．科學思維——分析與綜合：駕馭ATP與ADP之間的相互轉化過程；理解ATP是驅動細胞生命活動的干脆能源物質(zhì)。學問點一ATP是細胞生命活動的干脆能源1．ATP的作用(1)試驗過程：在肌肉上滴加葡萄糖溶液，肌肉沒有收縮；然后，同一塊肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快發(fā)生了明顯的收縮。(2)試驗結果：作為能源物質(zhì)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)試驗結論：是細胞生命活動的eq\x(\s\up1(03))干脆能源。2．ATP的轉化率：ATP的轉化率eq\x(\s\up1(04))特別高。3．ATP可以作為生命活動的干脆能源與其分子結構特點有關。4．ATP結構(1)全稱：eq\x(\s\up1(05))腺苷三磷酸。(2)結構ATP是由1個eq\x(\s\up1(06))核糖、1個eq\x(\s\up1(07))腺嘌呤和3個eq\x(\s\up1(08))磷酸基團組成的。核糖與腺嘌呤結合成的基團稱腺苷(A)。腺苷與3個磷酸基團組成eq\x(\s\up1(09))腺苷三磷酸。(3)ATP的結構特點①具有高能量特點：每個ATP含有eq\x(\s\up1(10))2個高能磷酸鍵，水解時可以釋放出大量的能量。②ATP具有不穩(wěn)定性：連接eq\x(\s\up1(11))2個磷酸基團之間的磷酸鍵eq\x(\s\up1(12))穩(wěn)定性較差。ATP和RNA在組成成分上有怎樣的聯(lián)系？提示：ATP去掉兩個磷酸基團后形成的結構就是腺嘌呤核糖核苷酸，是構成RNA的基本單位之一。從ATP的分子結構推想ATP的元素組成？提示：C、H、O、N、P。[例1]下圖為ATP的結構示意圖，有關敘述正確的是()A．ATP的組成元素為C、H、O、PB．物質(zhì)①是腺苷C．核糖體中含有②物質(zhì)D．ATP中含有三個結構③解題分析圖中①是腺嘌呤，②是核糖，③是高能磷酸鍵，①腺嘌呤和②核糖結合成的基團稱腺苷。ATP的組成元素為C、H、O、N、P，A錯誤；核糖體由RNA和蛋白質(zhì)組成，RNA中含有核糖，C正確；ATP中含有兩個高能磷酸鍵，D錯誤。答案C[例2]下列關于ATP的敘述中，正確的是()A．腺苷三磷酸是生命活動的干脆能源物質(zhì)，其攜帶的是熱能B．ATP分子中的2個高能磷酸鍵不易斷裂水解C．ATP中的A是腺苷，由腺嘌呤和脫氧核糖結合而成D．ATP脫去2個磷酸基團后，剩余部分是RNA的組成單位之一解題分析腺苷三磷酸(ATP)是生命活動的干脆能源物質(zhì)，其攜帶的是化學能，A錯誤；ATP分子中的2個高能磷酸鍵比較不穩(wěn)定，簡單斷裂水解，其中遠離A的那個高能磷酸鍵更簡單斷裂，B錯誤；ATP中的“A”是腺苷，由腺嘌呤和核糖結合而成，C錯誤；ATP水解失去2個磷酸基團后變成腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的組成單位之一，D正確。答案DATP是腺苷三磷酸的英文名稱縮寫，其中A代表腺苷，T代表“三”，P代表磷酸基團。學問點二細胞內(nèi)ATP與ADP保持動態(tài)平衡1．ATP存在場所及含量：在活細胞中，ATP廣泛分布在eq\x(\s\up1(01))細胞核、線粒體、葉綠體、細胞溶膠等結構中，但含量很eq\x(\s\up1(02))低。2．ATP與ADP的相互轉化(1)轉化過程①ATP在細胞中易于水解。②ATP在細胞中易于再生。(2)ATP－ADP循環(huán)①定義：通過ATP的合成和水解，使放能反應所釋放的能量用于吸能反應，此過程被稱為ATP－ADP循環(huán)。②過程(3)轉化特點：細胞內(nèi)ATP－ADP循環(huán)速度很快，細胞內(nèi)ATP的含量能夠維持在eq\x(\s\up1(03))相對穩(wěn)定的水平。(1)細胞內(nèi)的化學反應分為吸能反應和放能反應。(2)吸能反應是須要汲取能量的，如蛋白質(zhì)合成等。很多吸能反應與ATP水解的反應相聯(lián)系，由ATP水解供應能量。(3)放能反應是釋放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。很多放能反應與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中，用來為吸能反應干脆供能。(4)能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。3．ATP是細胞內(nèi)流通的“能量通貨”：ATP是細胞中普遍運用的eq\x(\s\up1(04))能量載體，在細胞內(nèi)能量轉換和利用中起著關鍵作用。ATP所含能量不多，便于流通運用，所以又有細胞中的“能量通貨”之稱。ATP、ADP之間的相互轉化過程是可逆的嗎？提示：不是可逆的。ATP轉化成ADP和ADP轉化為ATP時所須要的酶是不同的，能量也不同。ATP發(fā)生水解時須要水解酶，釋放能量，能量用于消耗能量的生命活動；合成ATP時須要合成酶，儲存能量，能量來源于光合作用或細胞呼吸。[例3]如圖表示ATP－ADP循環(huán)的示意圖，據(jù)此分析，下列說法不正確的是()A．圖中的X表示ATP，Y表示ADPB．兩個過程所用的酶不同C．猛烈運動時，細胞內(nèi)反應②的速率明顯快于反應①的D．植物細胞中的E1可表示放能反應釋放的能量解題分析據(jù)圖分析，圖中的X表示ATP，Y表示ADP，A正確；兩個過程屬于不同的反應，所以所用的酶不同，B正確；猛烈運動時，消耗能量增多，ATP和ADP的轉化加速，細胞內(nèi)ATP與ADP的含量保持動態(tài)平衡，C錯誤；植物細胞中ATP合成須要能量E1，來自放能反應，D正確。答案C[例4]ATP是細胞中的“能量通貨”，下列敘述正確的是()A．ADP轉化為ATP過程中汲取的能量儲存在核糖中B．ATP－ADP循環(huán)使得細胞儲存了大量的ATPC．ATP水解形成ADP時釋放能量和磷酸基團D．ATP分子中的2個高能磷酸鍵不易斷裂水解解題分析ADP和1個磷酸結合形成ATP，這個過程中汲取的能量以高能磷酸鍵的形式儲存起來，A錯誤；ATP－ADP循環(huán)，使得細胞中ATP和ADP的相互轉化時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中，B錯誤；ATP水解，遠離腺苷的高能磷酸鍵斷裂，形成ADP和Pi，同時釋放能量，C正確；ATP分子中含有2個高能磷酸鍵，遠離腺苷的高能磷酸鍵很簡單水解，D錯誤。答案CATP中能量來源及去路(1)合成ATP所需的能量來源①人、動物、真菌、大多數(shù)細菌：來自細胞呼吸有機物氧化分解所釋放的能量。②綠色植物：除來自細胞呼吸所釋放的能量外，還可以來自光能。(2)ATP水說明放的能量去向：細胞中消耗能量的活動，如主動轉運、發(fā)光發(fā)電、肌肉收縮、大腦思索、物質(zhì)合成等。課堂小結筆記空間_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．有人把ATP比作細胞的“能量通貨”，說明ATP是細胞生命活動的()A．干脆能源 B．儲備能源C．間接能源 D．主要能源答案A2．下列關于ATP的結構和功能的敘述，正確的是()A．ATP中的“A”代表腺苷B．ATP是細胞中主要的能源物質(zhì)C．ATP中所含能量越多越便于流通運用D．ATP含三個高能磷酸鍵答案A解析ATP中的“A”代表腺苷，包括腺嘌呤和核糖，A正確；ATP是細胞中干脆的能源物質(zhì)，糖類是細胞中主要的能源物質(zhì)，B錯誤；ATP中所含能量不多，像小額鈔票一樣，便于流通運用，C錯誤；ATP含兩個高能磷酸鍵，D錯誤。3．ATP是細胞中重要的高能磷酸化合物，圖1為ATP的結構，圖2為ATP與ADP的相互轉化，以下說法錯誤的是()A．圖1的A代表腺嘌呤核糖核苷酸，b、c為高能磷酸鍵B．圖2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．圖1中化學鍵c斷裂的反應即發(fā)生了圖2向右的反應D．圖2向左進行的反應所需的能量可來自呼吸作用答案A解析圖1的A代表腺嘌呤，b、c為高能磷酸鍵，A錯誤。4．下列關于ATP的敘述，錯誤的是()A．ATP水說明放的能量可用于細胞內(nèi)的吸能反應B．細胞有序狀態(tài)的維持須要消耗能量C．人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡D．ATP去掉兩個磷酸基團后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸答案C解析ATP含量少，即使在饑餓狀態(tài)時，ATP與ADP的含量也會達到動態(tài)平衡。5．下圖是細胞內(nèi)ATP與ADP相互轉化的示意圖。請據(jù)圖回答下列問題：(1)ATP的中文名稱是____________。圖中的物質(zhì)M、N分別是________、________。(2)物質(zhì)甲和乙都是________。細胞中，由ADP轉化為ATP所需的能量都來自________。(3)細胞內(nèi)進行過程①②均須要酶的催化，這兩個過程所須要的酶________(填“相同”或“不同”)，緣由是__________________________________________________。答案(1)腺苷三磷酸腺嘌呤核糖(2)磷酸放能反應(3)不同這兩個過程屬于不同類型的化學反應，所需的酶不同學問點一ATP是細胞生命活動的干脆能源1．關于ATP分子的敘述正確的是()A．ATP分子中含有C、H、O、N、P五種元素B．A中含有1個脫氧核糖和1個腺嘌呤C．T表示三，因而ATP中含有三個高能磷酸鍵D．由1個腺苷和2個磷酸基團組成答案A解析A表示腺苷，由1分子核糖和1分子腺嘌呤結合而成，B錯誤；T表示三，指的是三個磷酸基團，ATP中含有兩個高能磷酸鍵，C錯誤；ATP分子由1個腺苷和3個磷酸基團組成，D錯誤。2．ATP是干脆為細胞生命活動供應能量的有機物。關于ATP的敘述，錯誤的是()A．細胞中脂肪的氧化分解會有ATP生成B．ATP由腺嘌呤、脫氧核糖和磷酸組成C．ATP中高能磷酸鍵水解可釋放能量D．細胞中一些物質(zhì)的跨膜運輸須要消耗能量，所以ATP可為物質(zhì)跨膜運輸供應能量答案B解析脂肪的氧化分解會釋放能量，所以會有ATP生成，A正確；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸組成，B錯誤；ATP中高能磷酸鍵水解，可釋放能量，C正確；ATP釋放的能量可用于細胞內(nèi)消耗能量的活動，D正確。3．ATP在能量代謝中的作用特別重要，下列關于ATP的說法正確的是()A．機體在運動時消耗ATP，睡眠時則不消耗ATPB．ATP中的能量可以來源于光能和化學能，也可以轉化為光能和化學能C．在冬季，須要大量儲存ATP抵擋寒冷D．猛烈運動后，體內(nèi)ATP的含量會明顯下降答案B解析機體無論是在運動還是睡眠時，都會消耗ATP，A錯誤；ATP中的能量可以來源于光能和化學能，也可以轉化為光能和化學能，B正確；細胞中的ATP含量極少，在冬季，借助ATP—ADP快速轉化抵擋寒冷，C錯誤；細胞內(nèi)的ATP處于動態(tài)平衡之中，ATP的含量在猛烈運動后不會明顯下降，D錯誤。4．在下列幾種化合物的化學組成中，“○”中所對應的含義最接近的是()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是堿基腺嘌呤，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鏈中的腺嘌呤核糖核苷酸，⑥是DNA鏈中的脫氧核苷酸；含義最接近的是②和③，④和⑤，故選B。學問點二細胞內(nèi)ATP與ADP保持動態(tài)平衡5．ATP和ADP在細胞中的含量都很少。但一個成年人在寧靜狀態(tài)下，24h內(nèi)竟有40kg的ATP發(fā)生轉化，這說明()A．ATP在人體細胞中分布廣泛B．ATP簡單分解成ADPC．ATP簡單合成ADP而儲存起來D．ATP和ADP的相互轉化特別快速答案D解析ATP和ADP在細胞中含量很少，但一個成年人在寧靜狀態(tài)下24h內(nèi)有40kgATP發(fā)生轉化，證明ATP與ADP的相互轉化特別快速。6．ATP的結構示意圖如下，①③表示組成ATP的物質(zhì)或基團，②④表示化學鍵。下列有關敘述正確的是()A．肌肉收縮時伴隨著②的形成B．化學鍵②斷裂的化學反應屬于吸能反應C．在ATP－ADP循環(huán)中③可重復利用D．若化學鍵④斷裂，則左邊的化合物是ADP答案C解析肌肉收縮時需ATP水解供應能量，伴隨著②的斷裂，A錯誤；化學鍵②斷裂的化學反應屬于放能反應，B錯誤；③表示磷酸基團，在ATP－ADP循環(huán)中可重復利用，C正確；化學鍵④斷裂，釋放2個磷酸基團，則左邊的化合物是腺苷一磷酸(AMP)，D錯誤。7．如圖中甲物質(zhì)為ADP，其轉變?yōu)橐椅镔|(zhì)時須要供應()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解析由題意可知，甲為ADP，乙的結構比甲多一個磷酸，應為ATP。由甲形成乙的過程即由ADP形成ATP的過程，該過程須要一分子磷酸、能量，還須要ATP合成酶的催化，C正確。8．下列有關生物體內(nèi)ATP的敘述，正確的是()A．ATP與ADP相互轉化，在活細胞中其循環(huán)是永無休止的B．不同生物體內(nèi)的能量供應機制不同，不肯定依靠于ATP與ADP的轉化C．生物體內(nèi)的ATP含量很多，從而保證了生命活動所需能量的持續(xù)供應D．人在猛烈運動時，細胞中ATP含量快速上升答案A解析活細胞生命活動不停發(fā)生，所以ATP和ADP的相互轉化就會不斷地進行，A正確；ATP是細胞中普遍運用的能量載體，B錯誤；ATP在生物體內(nèi)含量較低，之所以能滿意生命活動所需能量的持續(xù)供應是因為ATP和ADP不斷地相互轉化，C錯誤；人在猛烈運動時，細胞中ATP和ADP的含量仍處于動態(tài)平衡中，ATP含量不會快速上升，D錯誤。9．1個葡萄糖分子有氧呼吸釋放能量為m，其中40%用于ADP轉化為ATP，若1個高能磷酸鍵所含能量為n，則1個葡萄糖分子在有氧呼吸中產(chǎn)生ATP分子數(shù)為()A．2n/5m B．2m/5nC．n/5m D．m/5n答案B解析1個葡萄糖分子在有氧呼吸中產(chǎn)生的ATP分子數(shù)為40%m÷n＝2m/5n。10．如圖是ATP與ADP之間的轉化圖，由此可確定()A．A為ADP，B為ATPB．能量1和能量2來源相同C．X1和X2是同一種物質(zhì)D．酶1和酶2是同一種酶答案C解析A生成B的過程釋放能量，所以A為ATP，B為ADP，A錯誤；能量1和能量2分別來自ATP和其他物質(zhì)，來源不同，B錯誤；X1和X2都是磷酸，C正確；酶1和酶2一個是合成酶，一個是分解酶，D錯誤。11．ATP可將蛋白質(zhì)磷酸化，磷酸化的蛋白質(zhì)會變更形態(tài)做功，從而推動細胞內(nèi)系列反應的進行(機理如圖所示)。下列說法錯誤的是()A．ATP推動細胞做功，存在吸能反應與放能反應過程B．磷酸化的蛋白質(zhì)做功，失去的能量主要用于再生ATPC．ATP水解與磷酸化的蛋白質(zhì)做功均屬于放能反應D．肌肉在收縮過程中，肌肉中的能量先增加后削減答案B解析分析圖示，ATP推動細胞做功，首先需ATP水說明放能量，這是一種放能反應，能量用于蛋白質(zhì)的磷酸化(吸能反應)，磷酸化的蛋白質(zhì)通過做功釋放能量，這是一種放能反應，A、C正確；磷酸化的蛋白質(zhì)做功是一種放能反應，所釋放的能量主要用于做功，合成ATP所需的能量主要來自細胞呼吸等過程，B錯誤；肌肉收縮過程中，ATP先使肌肉中的能量增加，變更形態(tài)，這是吸能反應，然后肌肉做功，失去能量，復原原狀，這是放能反應，D正確。12．下圖是腺苷三磷酸的分子結構。請據(jù)圖回答下列問題：(1)每一分子的ATP是由__________________________________組成的。(2)圖中方框中的物質(zhì)名稱是________。(3)在離體肌肉組織上滴一滴ATP溶液，肌肉很快發(fā)生了明顯的收縮，這說明肌肉收縮所需能量是________________轉化的，可以用反應式________________________表示。(4)當人體處于寒冷環(huán)境中時，骨骼肌會出現(xiàn)不自主地戰(zhàn)栗，這時大量消耗的干脆能源物質(zhì)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中的化學能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分子磷酸組成。ATP水說明放能量可以用于發(fā)光、肌肉收縮等，是細胞內(nèi)干脆能源物質(zhì)。13．圖中Ras蛋白是分布在細胞膜上的一種蛋白質(zhì)。已知Ras蛋白與信號傳導有關，Ras蛋白結合GDP時為失活態(tài)，結合GTP時為活化態(tài)。當細胞外存在信號分子時，Ras蛋白釋放出自身的GDP并結合GTP，從而由失活態(tài)向活化態(tài)轉變，最終實現(xiàn)將胞外信號向胞內(nèi)傳遞。(1)當胞外信號分子作用于細胞膜表面時，導致細胞內(nèi)產(chǎn)生新的信號傳遞，體現(xiàn)了細胞膜________的功能；Ras蛋白合成后，還需經(jīng)過________和________的加工，最終定位到細胞膜。(2)GTP與ATP結構相像，G的名稱為________；GTP丟失2個Pi后可稱為________________。因此GTP不僅參加信號的傳遞，也可以作為細胞內(nèi)合成________的原料來源之一。蛋白質(zhì)生物合成時須要GTP水解為GDP干脆供應能量，但ATP被稱為“能量通貨”，最合理的說明是______________________________________________________。答案(1)信息溝通內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體(2)鳥苷鳥嘌呤核糖核苷酸RNA細胞內(nèi)絕大多數(shù)生命活動的能量由ATP干脆供應14．用小刀將數(shù)十只螢火蟲的發(fā)光器割下，干燥后研成粉末狀，取兩