生物化学ATP知识(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第8讲 细胞的能量“通货”ATP【温故知新】 1、生物体的三大能源物质是糖类、脂质、蛋白质、其中糖类是主要能源物质；生物体的主要储能物质是脂肪；动植物细胞的储能物质分别是糖原和淀粉，生物体生命活动的直接能源主要是ATP；生物体的最终能量来源是太阳能；生物体的高能磷酸化合物有ATP、NADPH、磷酸肌酸等。2、ATP是英文名称缩写（简称），其全称为三磷酸腺苷。其中A代表腺苷、T代表三个、P代表磷酸基团。3、ATP的结构简式为A PPP，其中“”代表高能磷酸键。4、高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物，ATP水解时释放的能量高达30.

2、54kJ/mol，远远高于高能磷酸化合物水解时释放的能量。故ATP是各种细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物，动物细胞内还有另一种高能磷酸化合物：磷酸肌酸。酶5、ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解。酶6、ATP水解释放能量的反应式为：ATP ADP+Pi+能量酶1酶27、ADP转化为ATP的反应式为：ADP+Pi+能量 ATP。式中能量的来源为：绿色植物的光合作用；动、植物以及微生物的呼吸作用。因此生物体细胞中合成ATP的部位有：叶绿体基粒，细胞质基质以及线粒体等。8、磷酸肌酸与ATP的互变反应式：ATP+肌酸 ADP+磷酸肌酸。【重难探究】1、认识ATPATP也叫三磷酸腺苷、腺

3、三磷。ATP的分子结构比较复杂，它的结构式是：通过上式可以看出，腺嘌呤与核糖结合形成腺苷，腺苷通过核糖中的第5位羟基，与3个相连的磷酸基团结合形成ATP。ATP中两个磷酸基团之间（也就是P与P之间）用“”表示的化学键是高能磷酸键。高能磷酸键水解时，释放出的能量是正常化学键的2倍以上。例如，ATP末端磷酸基团水解时，释放出的能量是30.5kJ/mol，而6-磷酸葡萄糖水解时，释放出的能量只有13.8kJ/mol。一般说来，水解时释放20.92kJ/mol以上能量的化合物叫高能化合物。显然，ATP是一种高能化合物。各种细胞都是用ATP作为直接能源的。实际上，ATP是细胞内能量释放、储存、转移和利用

4、的中心物质。【练习1】下列关于ATP的叙述中，正确的是：（D）AATP分子中所有化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物。B三磷酸腺苷可简写为：A PPPCATP中大量的能量都储存在腺苷和磷酸基团中DATP中大量的能量储存在高能磷酸键中【练习2】1分子ADP含有腺苷、磷酸基和高能磷酸键的数目依次是（B）A1、2、2 B1、2、1 C2、1、2 D2、1、12、正确区分生物的主要能源、储存能源、直接能源和最终能源以及它们之间的相互关系。生物的新陈代谢需要能量。糖类是细胞的重要能源物质，脂肪是生物体内储存能量的物质，正常情况下一般由糖类氧化解释放能量，而糖类等氧化分解所释放的能量不能直接

5、用于生命活动，其中一少部分能量以热能的形式散失掉了。糖类等有机物中的能量几乎全部来自太阳能，所以太阳能是生命活动的最终能源。【练习3】生物体内生命活动所需直接能源物质和主要能源物质依次是 ( C )A葡萄糖、ATP B糖元、脂肪CATP、糖类 D糖类、脂3、ATP与ADP的相互转变是不可逆的。理由如下：（1）从该过程的条件上分析：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。酶具有专一性，因此反应条件不同。（2）从该过程的能量上分析：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，被各项生命活动所利用。而合成ATP的能量主要来自有

6、机物分解释放的化学能和光合作用中吸收的太阳能。因此，ATP合成所需能量的来源和ATP水解时释放能量的去向不同。（3）从该过程进行的场所上分析：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多。因此其合成与分解的场所不尽相同，显然，上述反应不是同时进行的。酶1酶2综上所述，ATP与ADP的相互转化反应并不是可逆的，但也不能单纯地利用化学上的观点来判断反应是否可逆。因为ATP与ADP在活细胞中是永无止境地循环的，两者在一定条件下的循环过程使ATP不会因为能量的不断消耗而用尽，从而保证生命过程的顺利进行。【练习4】 对“ATP ADP+Pi+能量”的叙述中，正确的一项是 （ B

7、）A反应向左进行和向右进行时需的酶都是一样的B反应向右进行时释放能量，向左进行时贮存能量C整个反应是一个动态平衡的过程D植物细胞和动物细胞发生这个反应的生理过程都一样【练习5】下列有关ATP和ADP的描述中，哪一项是正确的？（C）A、ATP在酶的作用下，可以连续脱下3个Pi，释放大量的能量B、ATP在酶的作用下，可以加上一个Pi，储存能量C、ATP和ADP的相互转化都需要酶的参加D、ATP和ADP的相互转化都不需要酶的参加4、ATP的再生与利用【练习6】下列有关ATP的叙述，正确的是（D）A、线粒体是蓝藻细胞产生ATP的主要场所B、光合作用产物中的化学能全部来自ATPC、ATP分子由1个腺嘌呤

8、和3个磷酸基团组成D、细胞连续分裂时，伴随着ATP与ADP的相互转化5、ATP中能量的利用：在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键物质。生物体的一切生命活动都离不开ATP。ATP是生物体内直接供给可利用能量的物质，是细胞内能量转换的“中转站”。各种形式的能量转换都是以ATP为中心环节的。生物体内由于有各种酶作为生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存在，因此，ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量形式主要有以下几种：（1）机械能。生物体内的细胞以及细胞内各种结构运动都是在做机械功，所消耗的就是机械能。例如，纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、细胞分裂期间

9、染色体的运动等，都是由ATP提供能量来完成的。（2）电能。生物体内神经系统传导冲动的某些生物能够产生电流，所做的电功消耗的就是电能。电能也是由ATP所提供的能量转换而成的。（3）渗透能。细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质过膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能也来自ATP。（4）化学能。生物体内物质的合成需要化学能，小分子物质合成大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，成为能量较高的物质（如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖）。在生物体的物质代谢中，可以说到处都需要由ATP转化的化学能来做化学功。（5）光能。目前关于生物发光的生理机制还没

10、有完全弄清楚，但是已经知道，用于发光的能量仍然直接来源于ATP。（6）热能。生物体内的热能，来源于有机物的氧化分解。大部分的热能通过各种途径向外界环境散发，只有一小部分热能用来维持细胞或恒温动物的体温。通常情况下，热能的形成往往是细胞能量转换和传递过程中的副产品。【练习6】生物体的下列生理活动中，不需要消耗ATP的是：（C）A、蛙的肌肉收缩 B、洋葱根的生长 C、水稻根的生长 D、胰岛素的合成【练习7】动物体内ATP水解所释放的能量不可能用于（B）A、物质的吸收 B、有机物分解 C、物质的合成 D、肌肉收缩【练习8】ATP在细胞内的含量及其成生速度是（D）A、很多、很快 B、很少、很慢 C、很

11、多、很慢 D、很少、很快【练习9】下列哪些过程会使细胞中的ADP含量增加？肾小管上皮细胞重吸收原尿中的葡萄糖 红细胞中血红蛋白变为氧合血红蛋白 肺汽中O2进入血液 Na+、k+进入小肠上皮细胞A、 B、 C、 D、【练习10】草履虫的纤毛运动和变形虫的变形运动，都是肌动蛋白利用ATP提供的能量完成的，此时能量利用的转化形式为：（A）A、机械能 B、化学能 C、渗透能 D、电能【典例剖析】【例1】对植物叶肉细胞内关于ATP的叙述中，正确的是（ ）AATP主要在线粒体、叶绿体中生成 B它含有三个高能磷酸键CATP转变为ADP的反应是可逆的 D细胞内储有大量的ATP，以供生理活动需要【命题意图】本题

12、主要考查ATP的结构特性以及ATP的合成部位。【解析】根据ATP的分子简式：A PPP可知，ATP含有两个高能磷酸键；ATP与ADP之间可以相互转化，但是两个反应所需要的反应条件、能量、进行的场所并不相同，所以ATP与ADP之间的相互转化并不是可逆的；生物细胞内并没有储存大量的ATP，当ATP大量消耗时，其他的高能化合物就释放出其中的能量，供给ADP生成ATP。所以B、C、D都有错误，细胞中合成ATP的部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体，主要为线粒体、叶绿体【答案】A【例2】 下列生理过程中，不需要消耗ATP的是 （ ）A核糖体上合成蛋白质B在肺泡表面进行气体交换C小肠吸收氨基酸D神经冲动在中枢

13、传导【命题意图】本题主要考查ATP的利用以及主动运输需要ATP这些知识点。【解析】 肺泡表面进行气体交换是通过自由扩散的方式进行的，不需要消耗细胞产生的ATP；而小肠吸收氨基酸是主动运输过程，需要ATP提供能量；核糖体上合成蛋白质和神经冲动在中枢传导需要ATP供能。酶1酶2【答案】 B【例3】 对“ATP ADP+Pi+能量”的叙述中，正确的一项是 （ ）A反应向左进行和向右进行时需的酶都是一样的B反应向右进行时释放能量，向左进行时贮存能量C整个反应是一个动态平衡的过程D植物细胞和动物细胞发生这个反应的生理过程都一样【命题意图】本题意在考查学生对“ATP与ADP的立变是否可逆”这一问题的理解。

14、酶酶ATP与ADP的转变式实际上表示细胞内ATP与ADP的循环过程，并不表示化学上的可逆反应，这是因为两者反应条件不同、能量的来源不同、进行的场所不完全相同。必须明确生物体细胞内ATP含量平衡，是许多个“ATP ADP+Pi+能量”和“ADP+Pi+能量 ATP”反应在不同场所进行的结果。酶酶【解析】 这是一道综合分析ATP和ADP相互转变关系的题目，有一定的难度，解析时应从以下两方面入手：生物体进行的“ATP ADP+Pi+能量”的过程和“ADP+Pi+能量 ATP”的过程是两个截然不同的生理过程，它们发生的位置、所需的酶是不同的。也正是因为两个过程是在不同的场所、不同的酶作用下完成的，所以

15、就不存在动态平衡问题。故C项不对。植物细胞可通过光合作用产生ATP和消耗ATP，也可以通过细胞呼吸产生ATP，而动物细胞不能进行光合作用，所以D项不对。【答案】B【例4】 在活细胞中，下图中所示循环过程永无休止地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题：（1）ATP作为生物体生命活动的 物质，其分子结构简式为 ，在过程中，是由于 键的断裂而释放出能量的。（2）在绿色植物细胞内，与相应的生理活动主要是在细胞内的 、 中进行的。（3）A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？（4）中能量E1的来源有哪些？中能量E2的去向有哪些？【命题意图】本题意在考查学生对ATP与ADP相互转化

16、综合知识的运用能力。此题的综合性较强，考查学生对ATP的结构简式、ATP的功能、ATP的产生途径、ATP与ADP的相互转化等多方面的知识。学生必须对ATP作为“能量中转站”“能量货币”有了进一步的了解才能回答该题。【解析】 ATP是生命活动的直接能源物质，ATP在水解时远离腺苷的那个高能磷酸键断裂。ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。植物叶肉细胞产生ATP的部位主要是线粒体、叶绿体。在光合作用的光反应阶段和呼吸作用的过程中，ADP可转化为ATP，所需要的能量分别来自色素吸收、转化的光能和糖类等有机物分解释放的能量；ATP水解后，能量转化成其它各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要

17、有化学能、机械能、电能、渗透能等。【答案】（1）直接能源 APPP 远离腺苷的高能磷酸 （2）线粒体 叶绿体 （3）A1起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶；A2起催化作用，催化ATP的合成，是合成酶。二者不相同。（4）植物细胞中能量E1来自于色素吸收、转化的光能和糖类等有机物分解释放的能量，动物细胞的能量E1来自于呼吸作用中糖类等有机物分解释放的能量以及其它一些高能磷酸化合物的分解。中能量E2的去向是转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，主要有化学能、机械能、电能、渗透能等。【例5】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

18、水，使之混合，可以观察到玻璃管中发出淡黄色荧光。约过15min荧光消失，如图所示。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。若向刚切下的萤火虫的发光器上滴加葡萄溶液，你认为会发荧光吗？为什么？【命题意图】本题意在考查学生“运用书本理论知识解决实际问题

19、”的能力，其理念为“注重与现实生活的联系”【解析】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：ATP ADP+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。酶上述对照实验说明：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。刚刚切下的荧火虫的发光器细胞仍具有生物活性，吸收葡萄糖后，葡萄糖被氧化分解，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 粉末中含有少量的ATP （2

20、）化学 光 ATP 葡萄糖 （3）会发荧光，因为葡萄糖进入组成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。【误区警示】1、学生对ATP合成时所需能量的提供途径（有氧呼吸、无氧呼吸、光合作用），细胞中合成ATP的场所（细胞质基质，线粒体，叶绿体类囊体膜）以及ATP水解时能量的用途（直接供生命活动利用等）混淆不清。含有叶绿体的细胞可通过光合作用、细胞呼吸产生ATP。但是，在无光的条件下，只能通过细胞呼吸产生ATP。不含叶绿体的细胞通过细胞呼吸产生ATP。在氧气充足时通过有氧呼吸；在氧气相对不足时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行；在无氧时，暂时通过无氧呼吸产生ATP，长时间无氧呼吸，将产生

21、大量的酒精或乳酸，使细胞中毒死亡。酶1酶22、有许多学生将反应式ATP ADP+Pi+能量等同于化学中的可逆反应，实际上反应向左进行和反应向右进行的场所，所需的酶以及能量都是截然不同的，所以不是可逆反应。3、有学生认为高等磷酸化合物只有ATP一种。实际上ATP只是其中一个代表，ADP、AMP、磷酸肌酸等均为高能磷酸化合物。【跟综演练】【基础巩固】1有关APPP含义的叙述，错误的是 （C ）A“A”代表腺苷 B“P”代表磷酸基C“”代表高能磷酸键 D三个“P”的“三”可用T表示2生物体内生命活动所需直接能源物质和主要能源物质依次是 ( C )A葡萄糖、ATP B糖元、脂肪CATP、糖类 D糖类、

22、脂3海洋中电鳗有放电现象，其电能是由（ D ）A有机物进行氧化分解释放的化学能转变而来B由热能转变而来C由光能转变而来D由ATP转变成ADP时释放的化学能转变而来【解析】 本题考查学生对“ATP是生命活动所需能量的直接来源”的理解。ATP是直接能源物质，它可以转化成各种生命活动所需的能量。电鳗是一种生活在河流或湖泊中的淡水鱼。它的身上有一对主发电器和两对小型发电器。它的每个肌肉细胞相当于一个干电池，这些“细胞电池”按一定规则“串联”或“并联”地排列，并按照电鳗大脑的指令，产生很强的电流。它可发出高达800伏电压的强电流，将水中的被捕食动物，甚至沿堤岸奔跑的动物击毙。酶1酶24根据反应式ATP

23、ADP+Pi+能量，以下说法正确的是 （ B ）A物质和能量都是可逆的B物质是可逆的、能量是不可逆的C物质是不可逆的、能量是可逆的D两者均不可逆【解析】本题主要考查细胞内ATP与ADP相互转化的关系。ATP是生物体的细胞内一种高能化合物，ATP中远离A的那个高能磷酸键，在一定条件下容易水解和重新生成，并且伴随能量的释放与储存，释放出的能量被用来进行各项生命活动。释放的能量被消耗后，生物体又通过新陈代谢过程产生新的能量。这些能量与ADP和Pi结合，重新合成ATP。因此，释放出的能量与重新形成ATP的能量并不相同，所以在这个反应过程中，ADP与ATP这两种物质是可以被反复循环利用的，但能量是不可逆

24、的。5绿色植物体内叶肉细胞中ATP的形成途径是（ D ）A光合作用和蒸腾作用B呼吸作用和呼吸作用C蒸腾作用和呼吸作用D光合作用和呼吸作用6绿色植物的根细胞中能生成ATP的细胞器是（ D ）A叶绿体和线粒体 B线粒体和核糖体C叶绿体和高尔基体 D只有线粒体7人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中ATP的相对含量随时问的变化如图所示，请据图回答：（1）ab的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于。（2）bc过程中，ATP含量增加，说明加强，释放出更多的能量，供ADP形成ATP使用，以补充细胞中ATP含量的不足。（3）从整个曲线来看，肌细胞中AT

25、P的含量不会降为零，说明。【答案】（1）肌肉收缩等生命活动 （2）细胞呼吸（3）ATP的形成和分解是同时进行的【能力拓展】8ATP分子在细胞内能够释放能量、贮存能量，从结构上看，其原因是（ C ）腺苷很容易吸收能量和释放能量 第二个磷酸根很容易从ATP上脱离和结合第三个磷酸根很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADPADP可以迅速地与磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转变成ATPb化学能a光 能ABCD9正常情况下在植物体ADP+Pi ATP的反应中，进行a和b的外界条件分别是 （ B ）A氨和氨 B光和氧气 C酶和ATP D叶绿体和线粒体10科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时

26、，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na。不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na。如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得神经纤维周围溶液中24Na的量如图所示，请回答：（1）据实验过程及图示你可得出哪些科学结论？（2）由此可见，神经纤维排出24Na需要 ，24Na通过细胞膜的方式是 。（3）若将图中纵坐标改为“细胞内24Na的量”（其他实验条件不变），在图中原坐标中画出相应的曲线以表示细胞内24Na量的变化。（注入神经纤维24Na的总量为2.2）【解析】 本题考查了ATP直接供能的特点以及主动运输需要ATP的这一特点。（1）由图中可知：加入某药物后，24Na由细胞内分泌到细胞外活动停止，加入ATP后，24Na由细胞内分泌到细胞外界活动继续。由此可推断出：24Na通过细胞膜时需消耗ATP，是主动运输方式；“某药物”的作用极可能是抑制ATP的再生。（2）细胞内的24Na的量由于被分泌到细胞外，而逐渐减少，其变化趋势与图中所绘曲线相反，且细胞内、外24Na 的总量应为2.2。答案：（1）药物和ATP对24Na通过细胞膜均有影响，药物会阻止24Na通过细胞膜，而ATP可以解除药物的抑制作用（2）消耗ATP（或能量） 主动运输（3）见下图中实线所示。专心-专注-专业