2019版高中生物总复习 第5章 细胞的能量供应和利用 第2讲 细胞的能量“通货”——ATP讲义 新人教版必修1
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第2节细胞的能量“货币”ATP课后训练巩固提升双基巩固学考突破1.动物体细胞内ATP水解所释放的能量不可能用于()A.物质的主动运输B.萤火虫发光C.有机物的氧化分解D.肌肉收缩答案:C解析:有机物的氧化分解释放能量合成ATP。
2.下图表示ATP的结构。
下列相关叙述正确的是()A.b键断裂后形成ADP和PiB.图中的3表示ATP中的字母AC.由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位D.组成ATP的化学元素是C、H、O、N、P答案:D解析:b键断裂后形成AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)和2个Pi;题图中的3是腺嘌呤,ATP中的字母A表示腺苷;由一分子磷酸、一分子核糖和一分子腺嘌呤组成RNA的基本单位(腺嘌呤核糖核苷酸)。
3.高等植物体内产生ATP分子的生理过程有()A.呼吸作用、渗透作用B.呼吸作用、蒸腾作用C.光合作用、主动运输D.光合作用、呼吸作用答案:D解析:高等植物体内进行的呼吸作用和光合作用都能产生ATP。
4.人体中下列哪些过程不会使细胞中ADP的含量增加?()①肠道中葡萄糖变为血糖②血红蛋白变为氧合血红蛋白③葡萄糖进入红细胞④K+进入肾小管的上皮细胞A.①③B.②④C.②③D.①④答案:C解析:肠道中葡萄糖变为血糖即吸收葡萄糖的过程,需消耗能量,使ADP含量增加;K+进入肾小管上皮细胞,消耗能量,使ADP含量增加;血红蛋白变为氧合血红蛋白及葡萄糖进入红细胞均不消耗能量。
5.右图表示的是ATP和ADP之间的转化,可以确定()A.A为ADP,B为ATPB.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是同一种物质答案:D解析:由图中能量的方向可以看出,A为ATP,B为ADP。
能量1来自ATP水解时末端磷酸基团脱离所挟带的能量,能量2在动物体内来自有机物氧化分解释放的化学能,在植物体内能量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。
第5章细胞的能量供应和利用本章出思维导图1教材旁栏问题和练习及答案2第1节降低化学反应活化能的酶问题探讨1773年,意大利科学家斯帕兰札尼(L. Spallanzani, 1729—1799 )做了一个巧妙的实验:将肉块放入小巧的金属笼内,然后让鹰把小笼子吞下去。
过一段时间后,他把小笼子取出来,发现笼内的肉块消失了。
讨论:1.为什么要将肉块放在金属笼内?【答案】便于取出实验材料(肉块),排除物理性消化对肉块的影响,确定其是否发生了化学性消化。
2.是什么物质使肉块消失了?【答案】是胃内的化学物质将肉块分解了。
3.怎样才能证明你的推测?【答案】收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
一、酶的作用和本质探究与实践1.与1号试管相比,2号试管出现什么不同的现象?这一现象说明什么?【答案】2号试管放出的气泡多。
这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率。
2.在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗?【答案】不能。
3.3号和4号试管未经加热,也有大量气泡产生,这说明什么?【答案】说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4.3号试管与4号试管相比,哪支试管中的反应速率快?这说明什么?为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要?【答案】4号试管的反应速率比3号试管快得多,说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应,这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行,只有酶能够满足这样的要求,所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
思考•讨论1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义?各有什么局限性?【答案】巴斯德认为发酵与活细胞有关,是合理的;认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用,是不正确的。
李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质,是合理的;认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,是不正确的。
第二节细胞的能量“通货”——A TP
1、直接给细胞的生命活动提供能量的有机物——ATP(是细胞内的一种高能磷酸化合物,中文名称叫做三磷酸腺苷)
2、ATP分子中具有高能磷酸键
ATP是三磷酸腺苷的缩写,结构式可简写成A—P~P~P,A代表腺苷,P代表磷酸集团,~代表高能磷酸键。
ATP可以水解(高能磷酸键水解),远离A的~易断裂(释放能量);易形成(储存能量)。
3、ATP和ADP可以相互转化(酶的作用)
ADP + Pi+ 能量 ATP
ATP ADP + Pi+能量
ATP和ADP的相互转化时时刻不停的发生并且处于动态平衡之中。
4、A TP水解时的能量用于各种生命活动。
ADP转化为ATP所需能量来源:
动物和人:呼吸作用
绿色植物:呼吸作用、光合作用
5、ATP的利用
吸能反应一般与ATP水解相联系;放能反应一般与ATP的合成有关。
第5章细胞的能量供应和利用本章出思维导图1教材旁栏问题和练习及答案2第1节降低化学反应活化能的酶问题探讨1773年,意大利科学家斯帕兰札尼(L. Spallanzani, 1729—1799 )做了一个巧妙的实验:将肉块放入小巧的金属笼内,然后让鹰把小笼子吞下去。
过一段时间后,他把小笼子取出来,发现笼内的肉块消失了。
讨论:1.为什么要将肉块放在金属笼内?【答案】便于取出实验材料(肉块),排除物理性消化对肉块的影响,确定其是否发生了化学性消化。
2.是什么物质使肉块消失了?【答案】是胃内的化学物质将肉块分解了。
3.怎样才能证明你的推测?【答案】收集胃内的化学物质,看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
一、酶的作用和本质探究与实践1.与1号试管相比,2号试管出现什么不同的现象?这一现象说明什么?【答案】2号试管放出的气泡多。
这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率。
2.在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗?【答案】不能。
3.3号和4号试管未经加热,也有大量气泡产生,这说明什么?【答案】说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。
4.3号试管与4号试管相比,哪支试管中的反应速率快?这说明什么?为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要?【答案】4号试管的反应速率比3号试管快得多,说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。
细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应,这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行,只有酶能够满足这样的要求,所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
思考•讨论1.巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义?各有什么局限性?【答案】巴斯德认为发酵与活细胞有关,是合理的;认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用,是不正确的。
李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质,是合理的;认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用,是不正确的。
5.2《细胞的能量“货币”—ATP》教学设计义县高中:刘占江2019年11月26日一、教材内容分析:《细胞的能量“货币”—ATP》教学内容包括让学生认识ATP的化学组成和分子结构特点,以及通过了解ATP与ADP相互转化的过程来了解到ATP形成所需能量的主要来源及意义。
通过细胞中能量的利用和供应机制,认同ATP能够作为能量货币。
同时,该节内容有助于帮助学生更好掌握后面包括细胞呼吸、光合作用等知识。
与老教材不同的地方是,ATP中高能键的供能机制有了明确说法:“由于两个相邻磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得这种化学键不稳定-”;“当ATP在酶的作用下水解时,脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其他分子结合,从而使后者发生变化”;“—载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化,使Ca2+结合位点转向膜外,将Ca2+释放到膜外”等。
二、学生学习情况分析:学生已经学习了糖类、脂肪、蛋白质等有机物,已明确了能源物质、主要能源物质、储能物质等知识,这为学习ATP这一细胞的直接能源物质奠定了基础。
学生基于化学课对于官能团和化学键的学习,以及第二章对于DNA和RNA的基本单位核苷酸的学习,对于理解ATP的分子结构难度不会太大,但是对于ATP为何作为能量的通用形式,葡萄糖和脂肪中的能量不能直接为细胞供能有疑问,也是学习过程中的障碍和困惑,教学过程中应该注意这部分教学的方式方法探索。
三、设计思想:由于最大的教学难点对ATP作为“能量通用货币”的含义的理解,所以导入新课采取讲故事形式引入萤火虫发光的情境,结合设计一个萤火虫发光原理的实验,引导学生思考,是什么物质能够为萤火虫发光直接提供能量。
让学生有个基本正确的思路,然后从结构决定功能开始,进入ATP的分子结构的介绍,了解了ATP与ADP可以相互转化以后,以两个问题入手:1.ATP水解成ADP释放的能量去哪儿了?以教材中Ca2+的主动运输图例讲解。
2.ADP合成ATP过程中需要的能量哪里来?通过讲解ATP水解成ADP释放的能量直接用于各种需能的生命活动,ADP合成ATP过程中需要的能量主要来自能源物质的氧化分解放能。
第2节细胞的能量“通货”——ATP一、ATP 的结构与功能1.ATP 的名称与简式ATP ⎩⎪⎨⎪⎧中文名称:三磷酸腺苷结构简式:A —P ~P ~P 符号含义⎩⎪⎨⎪⎧A :腺苷⎩⎨⎧核糖腺嘌呤P :磷酸基团~:高能磷酸键2.ATP 的特点(1)高能量:ATP 水解释放的能量多达30.54kJ/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”。
(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①处的化学键断裂,形成的化合物是________(核酸名称)的组成单位。
(3)ATP的水解过程常发生在图中的________(填“①”或“②”或“①②”)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)A—P~P~P腺苷(2)RNA(3)②高能磷酸键用于细胞的各项生命活动(4)不同。
2019版高中生物总复习第5章细胞的能量供应和利用第2讲细胞的能量“通货”——ATP讲义新人教版必修1引言:细胞内的许多化学反应,仅有酶的催化还是不能进行,某些反应物分子必须吸收能量才能被活化。
●葡萄糖能够直接为细胞供能吗?
实验1取一个新鲜的骨骼肌标本,施加适宜电刺激,直至骨骼肌不再收缩;然后滴加适量的葡萄糖溶液,再施加适宜电刺激,结果肌肉不收缩。
实验2另取一同样的骨骼肌标本,施加适宜电刺激,直至骨骼肌不再收缩;然后滴加适量的A TP 溶液,再施加适宜电刺激,结果肌肉收缩。
思考1:以上实验说明了什么?
●ATP 为什么能直接为细胞供能?
思考2:ATP 的结构是怎样使其成为优秀的供能分子的?思考3:
ATP 怎样为细胞直接提供能量?
●ATP 中贮存的能量是从哪里来?
思考4:ATP 在细胞中的产生部位有哪些?哪些生命活动需消耗A TP?
●细胞如何解决A TP 存量有限和消耗量大的矛盾?
细胞的能量供应和利用以A TP 与A DP 的相互转化为纽带示意图
思考 5:细胞通过
等分子将 A TP 合成与 (填“吸能”或“放能”) 反应、ATP 分解反应与 反应相偶联(填“吸能”或“放能”)。
例 1.下列物质中,能够直接给细胞生命活动提供能量的是(
)
A. 脂肪
B. 钙离子
C. 糖
D. ATP 例 2.关于叶肉细胞在光照条件下产生 A TP 的描述,正确的是(
)
A. 无氧条件下,光合作用是细胞 A TP 的唯一来源
B. 有氧条件下,线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生 A TP
C. 线粒
体和叶绿体合成 A TP 都依赖氧
D. 细胞质中消耗的 A TP 均来源于线粒体和叶绿体
例 3.下面关于 A TP 的叙述,错误的是(
) A .细胞质和细胞核中都有 A TP 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 A TP 与 A DP 的比值在一定范围内变化
例 4.下列有关 A TP 的叙述,正确的是( ) ①人长时间剧烈运动时,骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成 ATP 的量与安静时相等 ②若
细胞内 N a +浓度偏高,为维持 N a +浓度的稳定,细胞消耗 A TP 的量增加 ③人在寒冷时, 肾上腺素和甲状腺激素分泌增多,细胞产生 A TP 的量增加 ④人在饥饿时,细胞中 ATP 与 A DP 的含量难以达到动态平衡
A. ①②
B. ②③
C. ③④
D. ①④
例 5.下列与神经细胞有关的叙述,错.误.
的是( ) A .ATP 能在神经元线粒体的内膜上产生
B .神经递质在突触间隙中的移动消耗 ATP
C .突触后膜上受体蛋白的合成需要消耗 ATP
D .神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗 ATP
例 6.在有关 D NA 分子的研究中,常用 32P 来标记 D NA 分子,用 α、β、γ表示 A TP 或 d ATP (d 表
示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A -P α~P β~P γ或 dA -P α~P β~P γ)。
回答下列问题:
(1)某种酶可以催化 A TP 的一个磷酸基团转移到 D NA 末端上,同时产生 A DP 。
若要用 该酶把 32P 标记到 D NA 末端上,那么带有 32P 的磷酸基团应在 A TP 的 (填“α”、“β” 或“γ”)位上。
(2)若用带有 32P 的 d ATP 作为 D NA 生物合成的原料,将 32P 标记到新合成的 D NA 分子上, 则
带有 32P 的磷酸基团应在 d ATP 的 (填“α”、“β”或“γ”)位上。
第2讲细胞的能量“通货”——ATP
思考1:以上实验说明了什么?
答:实验说明葡萄糖不能够直接为细胞供能,而A TP 有可能。
思考2:ATP 的结构是怎样使其成为优秀的供能分子的?
答:ATP 中的 2 个高能磷酸键,贮存大量的能量,可以被细胞直接利用。
思
考 3:ATP 怎样为细胞直接提供能量?
答:ATP 中远离 A 的那个高能磷酸基团容易水解,从而为细胞的生活直接提供能量。
思考 4:ATP 在细胞中的产生部位有哪些?哪些生命活动需消耗 A TP ?
答:ATP 在细胞中的产生部位有细胞质基质、线粒体。
主动运输、肌细胞收缩、大脑
思 考和大分子合成等生命活动都需消耗 ATP 。
思考 5:酶
放能 吸能
例 1. D 。
例 2. B 。
无氧条件下,呼吸作用也是细胞 A TP 的来源。
有氧条件下,线 粒体和细胞质基质通过
呼吸作用产生 A TP ,叶绿体通过光合作用产生 A TP 。
线粒体合成 ATP 依赖氧,叶绿体合成 A TP 不依赖氧。
细胞质中消耗的 A TP 也可能来源于细胞质基质。
例 3. B 。
细胞质和细胞核中的活动都需要消耗 A TP,因此都有 A TP 的分布。
磷酸不能提供 A TP 合成
所需的能量,ATP 合成所需的能量由光或者细胞内的糖类等有机 物分解时提供。
ATP 可以水解为一个腺嘌呤核糖核苷酸和两个磷酸。
正常细胞中 A TP 与 ADP 通过相互转化保持动态平衡,所以其比值在一定范围内变化。
例 4.B 。
人长时间剧烈运动时,骨骼肌细胞将会进行部分无氧呼吸以弥 补能量供应不足,这样
就会导致每摩尔葡萄糖生成 ATP 的量比安静时少。
为维持细胞内 Na +浓度偏高的状况,细
胞需消耗 ATP 以对抗 Na +向外扩散的趋势。
肾上腺素和甲状腺激 素均有提高细胞代谢速
率,增加细胞产热的效应。
人在饥饿时,细胞中 A TP 与 A DP 的含 量应该在比常态低的水平保持动态平衡。
例 5. B 。
神经递质在突触间隙中的移动是一个扩散过程,不消耗 ATP 。
神经细胞兴奋后恢复为静
息状态,需要通过钠钾泵逆浓度梯度转运钠离子和钾离子,重 建静息膜电位,消耗 A TP 。
例 6.(1)γ(2)α。