2 第二课时 (4)

第二课时细胞的能量通货 ATP 1 ATP分子的结构 2 一 ATP的结构和功能 1 ATP与RNA的关系 ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸 是组成RNA的基本单位之一 如下图 2 A P P P中的 为普通磷酸键 其水解释放的能量很少 A P P P中的 为高能磷酸键 其水解释放的能量很高 高达30 54kJ mol 3 ATP是一种有机物 其分子式为C10H16O13N5P3 ATP能够通过细胞膜跨膜运输 ATP片剂可以口服 而ATP注射 液可以肌肉注射或静脉滴注 动物细胞内除了ATP为高能磷酸化合物之外 还含有另一种高能磷酸化合物 磷酸肌酸 4 生物体内的能源物质 1 能源物质 糖类 脂肪 蛋白质 2 主要能源物质 糖类 3 主要储能物质 脂肪 4 直接能源物质 ATP 不是唯一 5 根本能源或最终能源 光能 6 植物细胞内的储能物质 淀粉 脂肪 7 动物细胞内的储能物质 糖原 脂肪 规律精讲精析 1 ATP是生物界共用的主要直接能源物质 但不是唯一直接能源物质 如蛋白质合成中还可利用UTP 2 几种不同物质中的 A 代表的含义 典例1下列对ATP的描述正确的是 A ATP是主要的储能物质 B 1molATP水解为ADP时释放的能量为2870kJ C 线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所 D ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成 思路剖析 ATP是直接能源物质 故A项错误 1molATP水解为ADP时释放的能量为30 54kJ 故B项错误 蓝藻是原核生物 细胞中无线粒体 故C项错误 答案 D 典例2下图是ATP的分子结构式 图中哪个键的水解能释放大量的能量 A 1B 2C 3D 4 思路剖析 图中右侧的腺嘌呤和核糖构成的是腺苷 ATP水解时 容易断裂的是远离腺苷的高能磷酸键 1 从而释放出大量的能量 答案 A 二 ATP与ADP的相互转化 1 ATP的形成途径 是生物界的共性 2 ATP与ADP之间的相互转化 1 细胞中ATP的含量很少 但ATP与ADP相互转化的速度很快 细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制 2 ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应 从条件上看 ATP分解是一种水解反应 所需的酶是水解酶 ATP合成是一种合成反应 所需的酶为合成酶 酶具有专一性 故反应条件不同 不能说该反应可逆 从能量上看 ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能 而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能 故能量来源不同 从场所上看 ATP合成的场所是细胞质基质 线粒体 叶绿体 ATP分解在细胞的各个部位 故场所不同 综上所述 上述反应从物质方面看可逆 从酶 场所 能量上看不可逆 故ATP与ADP之间的相互转化不是可逆反应 3 ATP与光合作用及细胞呼吸的关系 1 与光合作用的关系 2 与细胞呼吸的关系 典例3 2012年聊城一模 ATP是细胞中能量的通用 货币 下列有关ATP的叙述不正确的是 A ATP中的 A 与构成DNA RNA中的碱基 A 表示不同物质 B ATP中的能量可以来源于光能 化学能 也可以转化为光能和化学能 C 在有氧与缺氧的条件下 酵母菌细胞质基质都能形成ATP D 人体内成熟的红细胞中没有线粒体 不能产生ATP 思路剖析 ATP中的 A 表示腺苷 DNA RNA中的碱基 A 表示腺嘌呤 故A项正确 ATP中的能量可以来源于光能 光合作用把光能转变为ATP中活跃的化学能 化学能 细胞呼吸把有机物中的化学能转变为ATP中的化学能 也可以转化为光能 萤火虫发光 和化学能 根吸收K 的主动运输等 故B项正确 酵母菌为兼性厌氧菌 有氧条件下在细胞质基质中进行有氧呼吸第一阶段 产生少量ATP 无氧条件下 在细胞质基质中进行无氧呼吸全过程 产生少量ATP C项正确 人体成熟的红细胞是特化的细胞 没有线粒 体等细胞器 但是能进行无氧呼吸产生ATP 答案 D 典例4 2013年东莞统考 下列关于反应式 ATPADP Pi 能量 的叙述 正确的是 A 高温和低温均能破坏酶1和酶2的结构 使其失去活性 B 酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率 C 植物细胞和动物细胞发生这个反应的生理过程都一样 D 人在饥饿时 细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡 思路剖析 酶1和酶2的化学本质都是蛋白质 在高温下结构被破坏 失去活性 而低温只是抑制酶的活性 酶的催化原理是通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率 植物细胞可以通过光合作用产生ATP和消耗ATP 也可以通过呼吸作用产生ATP 而动物细胞不能进行光合作用 主要进行呼吸作用产生ATP ATP可用于肌肉收缩等生理过程 饥饿时 肝糖原水解为葡萄糖再氧化分解释放能量产生ATP 细胞中ATP与ADP的含量仍是维持在一定的动态平衡中 答案 B 1 2012年莱州一中高三检测 当你品尝各种美味佳肴时 你可能不得不感谢三磷酸腺苷 ATP 这种化学物质 最新研究显示 ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用 根据以上信息我们不能推出的结论是 A ATP与能量供应相关 B 作为信息分子的ATP不能提供能量 D 神经细胞膜外表面可能有ATP的受体 思路剖析 根据题干 ATP这种传统上与细胞能量供应相关的物质在把食物的味道信息传递给大脑的过程中起到了关键的作用 可推知ATP与能量供应有关 可作为信息传递分子 信息传递需要与细胞膜表面的受体结合 所以A C D项正确 答案 B C ATP也可作为信息传递分子 2 2013年安徽名校联考 人体细胞进行正常的生命活动 每天需要水解200 300molATP 但人体细胞中ATP的总量只有约0 1mol 下列有关ATP的叙述错误的是 A ATP和ADP的相互转化保证了机体对能量的需求 B ATP由3个磷酸基团和1个腺嘌呤构成 C 有氧呼吸的第三阶段为人体细胞活动提供的ATP最多 D 人体细胞内形成ATP的场所是细胞质基质和线粒体 思路剖析 ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易断裂也容易形成 即ATP与ADP二者可以相互转化 这可以保障生物体对能量的需求 ATP即三磷酸腺苷 由3个磷酸基团和1个腺苷组成 有氧呼吸第三阶段 前两个阶段生成的大量 H 和O2反应生成大量ATP 人体细胞产生ATP的过程有有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中完成 无氧呼吸在细胞质基质中完成 答案 B 3 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只小玻璃管中 各加入少量的水 使之混合 可见到玻璃管中发出淡黄色荧光 约过15min荧光消失 如下图所示 这时 再将ATP溶液加入其中一只玻璃管中 将葡萄糖溶液加入另一只玻璃管中 发现加ATP溶液的玻璃管中发出荧光 而加葡萄糖溶液的管中不发荧光 1 向A B两管中加水后 两管均发荧光 这能说明水对生物正常的生命活动有何重要意义 这也说明了发光器研磨成的粉末中含有哪种物质 2 上述对照实验说明 萤火虫发光是将能转变成能的过程 这一过程所需的能量由提供 不是生命活动的直接能源物质 3 若向刚切下的萤火虫的发光器上滴加葡萄糖溶液 你认为会发荧光吗 为什么 思路剖析 发光器粉末溶于水后发出荧光 说明粉末中含有少量的ATP 这是因为粉末中的ATP发生了水解反应 ATPADP Pi 能量 用于发出荧光 这也说明生物体内的化学反应都是在水中进行的 上述对照实验说明 萤火虫的发光是将ATP中的化学 能转变成光能的过程 这一过程由ATP提供能量 ATP是直接能源物质 而葡萄糖不是直接能源物质 刚切下的萤火虫的发光器细胞仍具有生物活性 吸收葡萄糖后将其氧化分解 释放能量合成ATP供发光之用 但随着细胞死亡而不再发光 答案 1 生物体内许多重要的生物化学反应均要在水中才能进行少量的ATP 2 化学光 ATP 葡萄糖 3 会发荧光 因为葡萄糖进入发光器的细胞中后可被氧化分解 使细胞中生成ATP供发光用 一 选择题 本题共8小题 每小题6分 共48分 1 基础再现 以下关于ATP和酶的说法正确的是 A 人体成熟的红细胞既能产生酶又能产生ATP B ATP含有核糖 酶一定不含核糖 C ATP是活细胞各种生命活动的直接供能物质 但不是细胞唯一的直接能源物质 D 酶与ATP均具有高效性与专一性 思路剖析 人体成熟的红细胞通过无氧呼吸产生 ATP 但由于其没有细胞核和细胞器 所以不能合成酶 故A项错误 有少数酶的化学本质是RNA 含有核糖 故B项错误 ATP是生命活动的直接能源物质 细胞内的其他核苷的三磷酸化合物 如UTP 也作为生命活动的直接能源物质 C项正确 ATP是能源物质 无高效性和专一性 故D项错误 答案 C 2 基础再现 下列过程都不会使ADP含量增加的是 A K 进入肾小管上皮细胞 C3化合物还原成葡萄糖 B 小肠上皮细胞吸收葡萄糖 水的光解 C 甘油和酒精进入细胞 氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞 D 暗反应中CO2的固定 线粒体中的 H 与O2结合 管上皮细胞和C3化合物还原成葡萄糖都需消耗ATP B项中小肠上皮细胞吸收葡萄糖需消耗ATP C项中氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞需消耗ATP 答案 D 思路剖析 本题进行信息转换 所问的问题实质为 下列过程都不消耗ATP的是 A项中K 进入肾小 3 基础再现 ATP是细胞的能量 通货 有关说法正确的是 A 细胞需要储备大量的ATP B ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性 C ATP的合成总是伴随有机物的氧化分解 D 黑暗条件下 只有线粒体可以产生ATP 细胞内不能储存大量的ATP 在光合作用过程中 利用光能合成ATP 不需有机物的氧化分解 黑暗条件下 细胞质基质和线粒体都会产生ATP 细胞都通过ATP与ADP的相互转化为生命活动提供能量 属于生物界的共性 故B项正确 答案 B 思路剖析 细胞内时刻进行着ATP的合成与水解 4 基础再现 下列关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述 正确的是 A 无氧条件下 光合作用是细胞ATP的唯一来源 B 有氧条件下 细胞质基质和线粒体 叶绿体都能产生ATP C 线粒体中产生的ATP可运输到叶绿体中供给暗反应 D 细胞质中消耗的ATP来源于线粒体和叶绿体 合作用外也能通过无氧呼吸产生少量ATP 在有氧 有光照条件下 叶肉细胞可通过光合作用 有氧呼吸和无氧呼吸产生ATP 场所为叶绿体 细胞质基质和线粒体 叶绿体的暗反应阶段消耗的ATP是其光反应过程提供的 故叶绿体光反应阶段产生的ATP不会到细胞质中发挥作用 叶绿体暗反应阶段消耗的ATP也不会由线粒体提供 答案 B 思路剖析 在无氧 有光照条件下 叶肉细胞除光 5 视角拓展 下面关于ATP的叙述 错误的是 A 细胞质和细胞核中都有ATP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ATP与ADP的比值在一定范围内变化 不是由磷酸提供 ATP连续水解掉两个磷酸基团 可生成1个腺嘌呤核糖核苷酸和2个磷酸 正常细胞中 ATP的含量很少 但ATP与ADP相互转化的速度很快 细胞中ATP与ADP的含量保持动态平衡 答案 B 思路剖析 细胞质和细胞核都进行新陈代谢 细胞质中如蛋白质的合成 细胞核中如DNA复制等 都需消耗ATP ATP合成所需的能量可来自光能或化学能 而 6 视角拓展 下列生理过程不需消耗ATP的是 思路剖析 图A所示的运输过程为自由扩散和协助扩散 均不需要消耗能量 而神经纤维上兴奋的产生 和传递 转录和翻译过程中物质的合成 细胞分裂等过程均需消耗ATP提供的能量 答案 A 7 视角拓展 下列有关酶与ATP的叙述 正确的是 A 某酶的氧化分解需要ATP B 酶的催化效率总是高于无机催化剂 C 温度会影响ATP与ADP相互转化的速率 D ATP的合成与分解需要的酶相同 量 产生ATP A项错误 酶的催化作用需要适宜的条件 在条件不适宜时酶的活性会降低甚至丧失 此时的催化效率会低于无机催化剂 B项错误 ATP与ADP之间的转化需