2019-2020学年新素养人教版高中生物必修一文档:第5章 细胞的能量供应和利用 第2节 Word版含答案.pdf
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1、第第 2 节 细胞的能量“通货”节 细胞的能量“通货”ATP 一、一、ATP 的结构与功能的结构与功能 1.ATP 的名称与简式 ATPError! 2.ATP 的特点 (1)高能量:ATP 水解释放的能量多达 30.54 kJ/mol,是细胞内的一种高能磷酸化合物。 (2)不稳定:ATP 分子中远离 A 的那个高能磷酸键很容易水解,释放能量。 (3)ATP 在细胞内含量很少,但转化是十分迅速的。 3.ATP 的功能 是细胞生命活动的直接能源物质。 归纳总结 (1)ATP 是一种物质,不是能量,能量储存在 ATP 中。 (2)ATP 的结构特点可总结为“一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团”
2、 。 (3)ATP 脱去一个磷酸基团成为 ADP,再脱去一个磷酸基团就成为组成 RNA 的基本单位之一 腺嘌呤核糖核苷酸。 (1)ATP 含有 3 个高能磷酸键,但是只有一个高能磷酸键会发生断裂( ) (2)ATP 中的 A 不代表腺嘌呤,当再脱去两个磷酸基团后,形成的物质为组成 RNA 的基本单 位之一( ) (3)细胞中的生命活动所需要的能量都是由 ATP 直接提供的( ) 答案 (1) (2) (3) ATP 是腺嘌呤核苷的衍生物,如图是 ATP 的分子结构图,据图回答下列问题: (1)ATP 分子的结构简式可表示为_, 图中虚线部分的名称是_。 (2)图中处的化学键断裂,形成的化合物是
3、_(核酸名称)的组成单位。 (3)ATP 的水解过程常发生在图中的_(填“”或“”或“”)处,断裂的化学 键是_,释放的能量去向是_。 (4)ATP 中的“A” 、“T”和组成 DNA 中的 “A” 、“T”含义相同吗? (5)ATP 和 RNA 在组成成分上有怎样的联系? 提示 (1)APPP 腺苷 (2)RNA (3) 高能磷酸键 用于细胞的各项生命活动 (4)不同。ATP 中的“A”指的是腺苷,包括腺嘌呤和核糖 ; “T”的含义是 3。DNA 中的“A” 只是指腺嘌呤,“T”是指胸腺嘧啶。 (5)ATP 去掉两个磷酸基团后形成的结构是腺嘌呤核糖核苷酸, 是构成 RNA 的基本单位之一。
4、二、二、ATP 和和 ADP 的相互转化及的相互转化及 ATP 的利用的利用 1.ATP 与 ADP 的相互转化 反应式ATPADPPi能量 酶 ADPPi能量ATP 酶 场所生物体的需能部位细胞质基质、线粒体、叶绿体 物质变化水解反应合成反应 能量变化释放能量吸收能量 能量来源高能磷酸键细胞呼吸、光合作用 特点时刻不停地发生,并且处于动态平衡之中 总反应式:ATPADPPi能量。 酶1 酶2 2.ATP 的利用 (1)利用 ATP 的实例 (2)ATP 是细胞内流通的能量“通货” 化学反应中的能量变化与 ATP 的关系 Error! 能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。 特别
5、提醒 (1)ATP 是生物体进行生命活动的直接能源物质,储存在 ATP 中的化学能可以转 化为光能、电能、机械能、化学能等。 (2)常见的消耗能量的生理过程:主动运输、蛋白质合成、胞吞、胞吐、细胞分裂等。 (3)常见的不消耗能量的生理过程 : 自由扩散、协助扩散、气体交换、渗透作用、蒸腾作用等。 (1)人在饥饿时,细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡( ) (2)ATP、ADP 之间的相互转化过程是可逆的( ) (3)酶的合成需要 ATP 供能,此 ATP 来自光合作用和细胞呼吸( ) (4)ATP 水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应( ) 答案 (1) (2) (3) (4)
6、 1.人的骨骼肌细胞中,ATP 含量仅够剧烈运动时 3 s 以内的能量供给。运动员参加短跑比赛 过程中, 肌细胞中 ATP 的相对含量随时间的变化如图所示。 图中 ab 的变化过程, 说明 ATP 被水解,释放的能量用于_;bc 过程中,ATP 含量增加说明_加强, 释放更多_,供 ADP 形成 ATP,以补充细胞中 ATP 含量的不足 ; 从整个曲线来看, 肌细胞中 ATP 的含量不会降为零,说明_。 提示 肌肉收缩等生命活动 细胞呼吸 能量 ATP 的生成和分解是同时进行的 2.ATP 在细胞内的含量是很少的,每一时刻储存在人体内的 ATP、ADP 的总含量不到 1 g, 而一个正常成年人
7、在静止状态下 24 h,将有 40 kg 的 ATP 发生转化。为满足能量需要,分析 生物体是如何解决这一矛盾的? 提示 ATP 与 ADP 在细胞内的相互转化是十分迅速的,且物质可以重复利用,因此,能满 足生命活动对能量的需要。 1.下列有关 ATP 的叙述,不正确的是( ) A.ATP 分子中的“A”代表腺嘌呤,“”代表高能磷酸键 B.ATP 中含有两个高能磷酸键 C.肌肉收缩需要消耗 ATP D.ATP 是细胞生命活动的直接能量来源 答案 A 解析 在 ATP 分子中,“A”代表腺苷,“”代表高能磷酸键,A 项错误;ATP 中有一个 普通磷酸键和两个高能磷酸键, B 项正确 ; 肌肉收缩
8、需要能量, 需要消耗 ATP, C 项正确 ; ATP 是细胞生命活动的直接能量来源,D 项正确。 2.ATP 的结构简式可表示为 APPP,下列图示能正确表示 ATP 的是( ) A. B. C. D. 答案 A 解析 ATP的分子结构式可以简写成APPP, 其中A代表腺苷, 由腺嘌呤和核糖组成, P 代表磷酸基团,代表高能磷酸键。 3.ATP 形成 ADP 时最先断裂的是( ) A.腺苷与磷酸的结合键 B.两个高能磷酸键 C.靠近腺苷的那个高能磷酸键 D.远离腺苷的那个高能磷酸键 答案 D 解析 ATP 分解为 ADP 的过程中,最先断裂的是远离腺苷的那个高能磷酸键。 4.(2019深圳中
9、学高一检测)下图为细胞中 ATP 与 ADP 相互转化示意图,下列有关叙述错误 的是( ) A.在一个活细胞中,时刻进行着过程和 B.过程和也可以发生在同一个细胞器内 C.过程中需要的能量不是过程释放的 D.维持人体体温的热能主要来自过程中的能量 答案 D 解析 ATP 为直接能源物质,在一个活细胞中,时刻进行着 ATP 与 ADP 的转化过程,A 正 确;ATP 的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内,如叶绿体,B 正确;过程为 ATP 的 合成过程,需要的能量来自细胞呼吸或光合作用,C 正确;维持人体体温的热能主要来自细 胞呼吸释放的能量,D 错误。 5.如图所示 ADP 转化成 ATP
10、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,进行反应时,能量来自_。 (5)反应进行时所需要的酶一样吗?为什么? _。 (6)进行反应时能量用于_,进行反应时能量用于_, 由此可见能量是_,物质是_。 答案 (1)2 (2)细胞呼吸 光合作用 (3)各项生命活动 (4)储存在 ATP 中的高能磷酸键中 的化学能 (5)不一样, 因为和是两个不同的反应, 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 (1)ATP的结构简式为APPP,
11、故1分子ATP中含有2个高能磷酸键。 (2)合成ATP 时,绿色植物需要的能量来自光合作用和细胞呼吸,动物和人需要的能量则来自进行细胞呼 吸时有机物的氧化分解。 (3)ATP 水解释放的能量用于细胞的各项生命活动。 (4)反应为 ATP 的水解反应, 释放的能量来自储存在 ATP 中的高能磷酸键中的化学能。 (5)由于酶具有专一性, 不同的反应所需酶的种类也不同。(6)反应为 ATP 的合成反应,其能量储存在 ATP 中; 反应为 ATP 的水解反应,释放的能量用于生物体的各项生命活动。在 ATP 与 ADP 的相互转 化中,物质是可逆的,但能量是不可逆的。 题组一 ATP 的结构和功能 1.
12、(2018辽宁实验中学高一期末)下列有关 ATP 的叙述,错误的是( ) A.ATP 的元素组成是 C、H、O、N、P B.ATP 断裂了所有高能磷酸键后可作为合成 RNA 的基本单位之一 C.ATP 中的“A”是指腺嘌呤 D.ATP 的高能磷酸键中储存着大量的能量 答案 C 解析 ATP的中文名称是三磷酸腺苷, 结构式可简写为APPP, A代表腺苷, 代表高能 磷酸键,高能磷酸键中储存着大量的能量;ATP 断裂了所有高能磷酸键后是腺嘌呤核糖核苷 酸,是构成 RNA 的基本单位之一。 2.下列哪种能源缺乏时,会立即影响细胞内的代谢活动( ) A.日光 B.ATP C.葡萄糖 D.蛋白质 答案
13、B 解析 立即影响细胞代谢,说明是细胞直接需要的物质,ATP 是细胞内的直接能源物质,缺 少时会立即影响细胞代谢。 3.科学家研究发现,向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液,刺激肌肉不收缩;向 同一条肌肉上滴 ATP 溶液,刺激肌肉很快就发生明显的收缩。这说明( ) A.葡萄糖是能源物质B.ATP 不是能源物质 C.葡萄糖是直接能源物质D.ATP 是直接能源物质 答案 D 解析 根据题意“向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液,刺激肌肉不收缩”说明 葡萄糖不能直接提供能量 ; “向同一条肌肉上滴 ATP 溶液, 刺激肌肉很快就发生明显的收缩” 说明 ATP 是直接能源物质。 4.AT
14、P 分子在细胞内能释放能量、储存能量,从结构上看(以腺苷为基点),其原因是( ) 腺苷很容易吸收和释放能量 第三个高能磷酸键极易断裂和形成 第三个磷酸基团很 容易从 ATP 上脱离,第二个高能磷酸键断裂,使 ATP 转化为 ADP ADP 可以迅速与磷酸 结合,吸收能量形成第二个高能磷酸键,使 ADP 转化为 ATP A. B. C. D. 答案 C 解析 从 ATP 的分子结构简式可知, ATP 分子中含有 2 个高能磷酸键。 当在酶作用下水解时, 远离腺苷 A 的那个高能磷酸键(第二个高能磷酸键)断裂,形成 ADP 和 Pi(磷酸),并将储存的 能量释放出来;当细胞内 ATP 含量过少时,
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