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1、1第一节细胞与能量知识内容学考要求选考要求细胞内的吸能反应和放能反应a a ATP的化学组成和特点a a ATP在能量代谢中的作用b b 学习导航(1)举例说出吸能反应和放能反应。(2)了解其结构特点。(3)结合 ATP ADP循环示意图，理解ATP是细胞中能量通货的含义。方式一“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”让我们重温唐代诗人杜牧这首情景交融的诗作秋夕。可是大家是否想过：(1)萤火虫为什么要发光？(吸引异性来交尾)；(2)萤火虫的发光需要能量吗？(需要)；(3)我们知道，糖类、油脂和蛋白质都贮存着能量，这些物质能为萤火虫发光直接提供能量吗？(不能)。研究表
2、明能为萤火虫发光直接提供能量的是ATP，这节课我们就来了解ATP。方式二纯净的 ATP是一种白色粉末，能溶于水，ATP片剂可以口服，注射液可静脉注射或肌肉注射，主要用于辅助治疗肌肉萎缩、脑溢血后遗症、心肌炎等疾病。这节课我们就来了解 ATP的有关知识。2一、吸能、放能反应和ATP的结构1能量的转化(1)化学能：活细胞中的各种分子，由于其中原子的排列而具有势能，是细胞内最主要的能量形式。(2)能量的转换：细胞中的“燃料分子”(如葡萄糖)被氧化时释放的化学能，用于各种生命活动。(3)能量守恒定律：能量只能从一种形式转变为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造。生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式
3、的相互转变。2吸能反应和放能反应(1)吸能反应概念：产物分子中的势能比反应物分子中的势能高的反应。举例：如光合作用、氨基酸合成蛋白质的反应等。(2)放能反应概念：产物分子中的势能比反应物分子中的势能低的反应。举例：细胞呼吸等。(3)吸能反应与放能反应的联系吸能反应常利用放能反应所产生的能量。ATP是细胞中放能反应和吸能反应的纽带。3ATP的结构(1)中文名称：腺苷三磷酸。(2)结构简式及符号含义a：腺嘌呤；b：核糖；c：磷酸基团；d：高能磷酸键。(3)结构特点ATP是细胞内普遍存在的高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键。ATP化学性质不稳定。连接两个磷酸基团之间的高能磷酸键不稳定，易水解，高能磷
4、酸键释放的能量比连接在糖分子上的普通磷酸键要多。归纳总结1ATP的组成元素为C、H、O、N、P；含有 3 个磷酸基团，2 个高能磷酸键；ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸；ATP 去掉两个磷酸基团后形成的结构就是腺嘌呤核糖核苷酸，是3构成 RNA的基本单位之一。2ATP是直接能源物质的验证用小刀将数只萤火虫的发光器割下，使其干燥后研成粉末。取两支试管，分别标上A、B，各加入 2 mL水和等量的萤火虫发光器研磨粉末，结果发现两支试管中均有短时间的黄色荧光出现。一段时间后黄色荧光消失，再分别进行处理后出现的结果如图：(1)加入葡萄糖的试管A不发出黄色荧光说明葡萄糖不是直接供能物质。(2)加入
5、ATP溶液的试管B能持续发光，说明ATP是直接供能物质。例 1(2017嘉兴月考)下列关于细胞内能量的有关说法，错误的是()A在细胞内，通常一个吸能反应要伴随着一个放能反应B细胞中的放能反应一般与ATP的水解相联系C植物细胞内最重要的吸能反应是光合作用，最重要的放能反应是糖的氧化D能量只能从一种形式变为另一种形式，不会被消失，也不会被创造答案B 解析细胞中的放能反应一般与ATP的合成相联系，B错误。思维启迪ATP与光合作用及细胞呼吸的关系(1)与光合作用的关系(2)与细胞呼吸的关系例 2如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是()Ab 键断裂后形成ADP和 Pi B图中的 3 表示 ATP中
6、的字母A C由 1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位之一Da 键断裂释放的能量可以直接用于生命活动答案D 4解析a 键断裂后形成ADP和 Pi，A项错误；ATP中的字母A表示腺苷，图中的 3 表示腺嘌呤，B项错误；由1、2、3 各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位之一，C项错误；ATP是生命活动所需能量的直接来源，a 键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动，D项正确。二、ATP ADP循环1ATP ADP循环的过程2ATP ADP循环与吸能反应、放能反应的关系(1)原理将 ATP水解这一放能反应所释放的能量用于另一吸能反应。(2)举例在肌肉收缩过程中，ATP
7、先使肌肉中的能量增加，改变形状，这是吸能反应。然后肌肉做功，失去能量，恢复原状，这是放能反应。3意义：ATP是细胞中普遍使用的能量载体，又称为“能量通货”。归纳总结1ATP与 ADP的相互转化(1)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。(2)ATP 在生物体内含量很低，但是ATP与 ADP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。(3)ATP 与 ADP间的相互转化过程不可逆反应式ATP 酶ADP Pi 能量能量 PiADP 酶ATP 类型水解反应合成反应场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能
8、量转化放能与吸能反应相联系储能与放能反应相联系能量来源高能磷酸键有机物和光能能量去向用于各项生命活动储存于 ATP中综上所述，ATP和 ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。52生物体中与能量有关的物质(1)直接能源物质ATP。(2)主要的能源物质糖类。(3)主要的贮能物质油脂。(4)植物特有的贮能物质淀粉。(5)动物特有的贮能物质糖元。(6)最终能量来源太阳能。例 3对“”的叙述中，正确的是()A过程和过程所需的酶是一样的B过程的能量供各项生命活动利用，过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C过程和过程时刻发生，处于动态
9、平衡之中DATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能答案C 解析过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于细胞呼吸中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故 A、B项错误；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确；ATP中的活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能，ATP中的活跃化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。例 4分析 ATP与 ADP相互转化的示意图(如图所示)，回答下列问题：(1)图中 Pi 代表无机磷酸，则B为_，C为_。(2
10、)E 不是物质，E1的来源是 _，E2的来源是 _。(3)人体肌肉细胞的收缩与图中_(用图中字母和箭头表示)过程有关。答案(1)ATP ADP(2)光能或有机物氧化分解释放的能量ATP中高能磷酸键断裂释放出的能量(3)B C解析(1)在 ATP和 ADP的相互转化过程中，ATP水解产生Pi，合成则需要Pi，通过分析示意图可判断出B为 ATP，C为 ADP。(2)光能或生物化学反应释放的能量可用于形成ATP。ATP水解时，其末端的高能磷酸键断裂释放能量。(3)肌肉收缩是耗能过程，由 ATP直接供能，与图中 BC 这一过程有关。61(2017绍兴诸暨中学高一期中)ATP 是细胞中重要的高能磷酸化合
11、物。下列有关叙述错误的是()AATP中的 A由腺嘌呤和核糖组成BATP中含有 3 个高能磷酸键CATP水解所释放的能量可用于肌肉收缩DATP在细胞中易于再生，是细胞中普遍使用的能量载体答案B 解析ATP中的 A 由腺嘌呤和核糖组成，A正确；ATP中含有2 个高能磷酸键，B错误；ATP水解所释放的能量可用于肌肉收缩，C正确；ATP在细胞中易于再生，是细胞中普遍使用的能量载体，D正确。2下列反应中，不属于放能反应的是()A二氧化碳和水合成葡萄糖B氨基酸分解成二氧化碳、水和尿素C糖分解为二氧化碳和水DATP水解为 ADP和 Pi 答案A 解析二氧化碳和水通过化能合成反应或光合作用合成葡萄糖，这两过程
12、分别需要吸收化学能或光能，A正确；氨基酸分解成二氧化碳、水和尿素，属于放能反应，B错误；细胞呼吸的本质是分解有机物，释放能量，属于放能反应，C错误；ATP的水解释放能量，属于放能反应，D错误。3ATP中大量化学能贮存在()A腺苷内B磷酸基团内C腺苷和磷酸基团连接键内D高能磷酸键内7答案D 解析ATP是高能磷酸化合物，它的结构简式是APPP，其中腺苷与磷酸基团之间的结合键()不是高能磷酸键，另有两个高能磷酸键()；高能磷酸键内含有较高的能量，ATP分子中的大量化学能就贮存在高能磷酸键内。4海洋中的鮟鱇鱼有发光现象，其光能由()A电能转变而来BATP转化成 ADP时释放的化学能转变而来C热能转变而
13、来D有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来答案B 解析生物各项生命活动所需要的直接能源来自于ATP的水解释放。5(2018绍兴月考)如图是有关ADP转化成 ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：(1)1 分子 ATP中含有 _个高能磷酸键。(2)图中的 a、b 代表的生理过程分别是_、_。(3)若动物和人产生的能量可以用于c，则 c 指_。(4)在动物肌细胞中，进行反应时，释放的能量来自_ _。(5)反应进行时所需要的酶_(填“相同”或“不同”)，原因是_ _。(6)进行反应时能量用于_，进行反应时能量用于_，由此可见在ATP与 ADP的相互转化中能量是_，物质是 _。答案(1)
14、2(2)细胞呼吸光合作用(3)生命活动(4)远离腺苷的高能磷酸键中的化学能(5)不同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)每个 ATP分子中三个磷酸基团之间形成了2 个高能磷酸键。(2)图中 a 表示动植物都能进行的产能过程即细胞呼吸，绿色植物还能通过光合作用产能，所以 b 为光合作用。(3)c是指 ATP水解产生的能量，它用于各项生命活动。(4)动物肌细胞中，过程产生的能量来自于 ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。(5)反应中酶是不同的，因为是两个不同的反应8且酶具专一性，而且其作用的场所不同。(6)反应为ATP的合成反应，其能量储存在AT
15、P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，能量是不可逆的。基础达标 1下列物质作为细胞中“能量通货”的是()AATP BDNA C油脂D蛋白质答案A 解析ATP在细胞内的含量不高，能快速的合成和分解，属于细胞中的“能量通货”，A正确；油脂属于重要的贮能物质，DNA是细胞内的遗传物质，蛋白质是生命活动的物质承担者，B、C、D错误。2下列对 ATP的叙述中，错误的是()A远离 A的高能磷酸键容易水解B只在光合作用中产生CATP和 ADP可以相互转化D生命活动的直接供能物质答案B 解析ATP分子中，远离腺苷的高能磷酸键易水解断裂，
16、释放出能量；ATP与 ADP快速相互转化，为细胞提供了稳定的供能环境；ATP是生物生命活动的直接能源物质；ATP在细胞呼吸和光合作用过程中都能合成。3(2018温州测试)下列关于ATP的叙述中，正确的是()A细胞内所有代谢活动都需要ATP参与B放能反应释放的能量都可用于ATP的再生CATP水解时释放2 个磷酸基团生成ADP DATP ADP循环可以持续为细胞提供能量答案D 解析ATP 是细胞中绝大多数生命活动的直接能源物质；放能反应释放的能量大多以热能的形式散失，少部分用于ATP的再生；ATP水解时释放1 个磷酸基团生成ADP。4(2017绍兴高一期中)2016 年 3 月 19 日世界室内田
17、径锦标赛男子60 米短跑项目在美国波特兰举行，作为中国选手苏炳添的优势项目，男子 60 米使他再次创造黄种人历史。下列四项中，哪项能正确表示比赛时其肌细胞中ATP的变化(纵轴表示细胞中的ATP含量，横轴表示9时间)()答案B 解析比赛时首先要消耗ATP，但体内ATP含量很少，其能量供应有限，所以有减少趋势，利用后可由ADP迅速转化，随着 ATP的再生，其含量又会进一步增加，故变化趋势为先降低，后升高，B正确。5以下属于放能反应的是()A光合作用B肌细胞中糖元的合成C细胞呼吸D氨基酸合成蛋白质答案C 解析氨基酸合成蛋白质、光合作用、肌细胞中糖元的合成都属于吸能反应。6如图表示的是ATP和 ADP
18、之间的转化图，可以确定的是()Aa 为 ADP，b 为 ATP B能量 1 和能量 2 来源相同C酶 1 和酶 2是同一种酶DX1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中高能磷酸键的水解所释放的化学能，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；X1和 X2是同一种物质Pi。能力提升 7在细胞培养液中加入32P 标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端 P已带上放射性标记，该
19、现象不能够说明()A此过程中既有ATP合成又有ATP分解10B被32P标记的 ATP是重新合成的CATP是细胞内的直接能源物质DATP中远离腺苷的磷酸基团易脱离答案C 解析培养液中加入32P标记的磷酸，短时间内可分离出带有32P的 ATP，表明该细胞中已利用了32P标记的磷酸，合成了新的ATP；ATP的含量变化不大，所以此过程应伴随ATP的分解；由部分 ATP的末端 P已带上放射性标记可知，ATP中远离腺苷的磷酸基团易脱离。8当条件适宜时，20 个腺苷和60 个磷酸基团最多可以组成的ATP和 ATP分子中所含的高能磷酸键的个数分别是()A20 个，30 个B20 个，40 个C40 个，40
20、个D40 个，60 个答案B 解析一个 ATP分子中含有1 个腺苷、3 个磷酸基团、2 个高能磷酸键。所以最多可形成20个 ATP分子，共含有40 个高能磷酸键。9(2017优等生考试)如图为细胞中ATP 及其相关物质和能量的转化示意图(M 表示酶，Q表示能量)，下列叙述正确的是()AQ1可以来源于光能，Q2不能转化为光能，M1和 M2不是同一种酶B吸能反应伴随着甲的形成，能量由Q2提供C物质乙由腺嘌呤和核糖组成，是构成RNA的基本单位之一D葡萄糖与果糖生成蔗糖的过程中，细胞中物质甲的量减少答案B 解析Q1可以来源于光能，Q2可以转化为光能，酶具有专一性，M1和 M2不是同一种酶，A 错误；吸
21、能反应伴随着ATP的水解，故伴随着甲(ADP)的形成，能量由Q2提供，B正确；物质乙是腺嘌呤核糖核苷酸，由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，是构成RNA的基本单位之一，C错误；葡萄糖与果糖生成蔗糖的过程中消耗能量，故细胞中物质甲的量增多，D错误。10如图为ATP的结构和ATP与 ADP相互转化的关系式。下列说法不正确的是()A图 1 中的 A代表的是腺嘌呤，b、c 为高能磷酸键B图 2 中反应向右进行时，图1 中的 c 键断裂并释放能量C吸能反应与ATP合成相联系，放能反应与ATP水解相联系11D酶 1、酶 2 是不一样的酶，但它们的合成场所都是核糖体答案C 解析吸能反应与ATP水解相联系，放能反应与A
22、TP合成相联系。11下列关于细胞内各种能量的转化关系的叙述，正确的一项为()A细胞内各种分子中的化学能可直接用于各项生命活动BATP水解释放的能量可直接用于各项生命活动C通过细胞呼吸产生的能量可直接用于各项生命活动D细胞内各种分子的化学能只能转化为化学能答案B 解析细胞内的主要能量形式是细胞内各种分子的化学能，但是各种分子所含有的化学能不能直接用于各项生命活动，必须通过ATP ADP循环才可被细胞用来进行各项生命活动，ATP是细胞中的“能量通货”，所以 A、C两项错误；细胞内的各种分子所具有的化学能通过放能反应，有一部分可转化为热能，不仅仅是转化为各种化学能，故D项错误。12下图是腺苷三磷酸的
23、分子结构。请据图回答下列问题：(1)每 1 分子的 ATP是由 _组成的。(2)ATP 中的 A表示 _。(3)图中方框中的物质名称是_。(4)ATP 的分子结构简式可以写成_。(5)把萤火虫的尾部组织取下，过一段时间荧光就消失了。如果滴一滴ATP溶液，荧光将恢复，这说明萤火虫发出荧光所需能量是_转化的，可以用反应式_表示。(6)当人体处于寒冷环境中时，骨骼肌会出现不自主地战栗，这时大量消耗的直接能源物质是()AATP B肌糖元 C 磷酸 D 葡萄糖答案(1)1分子腺嘌呤、1 分子核糖和3 分子磷酸基团(2)腺苷(3)腺苷(4)A P PP(5)ATP 中的化学能ATP 酶ADP Pi 能量(
24、6)A 解析ATP中的 A是由腺嘌呤和核糖构成的腺苷，即图中方框所示。ATP是生物体生命活动的直接能源物质，萤火虫发出的荧光以及肌肉收缩所需能量直接由ATP提供。13在生物体内能量的转换和传递中，ATP是一种关键的物质，其分子结构式如下图：12(1)1 个 ATP含有 _个高能磷酸键。(2)ATP 之所以称为“能量通货”，主要是因为ATP是()A主要的能源物质B高能化合物C直接能源物质D能量贮备物质(3)人的骨骼肌细胞中ATP含量仅能满足剧烈运动时三秒钟以内的能量供给。某运动员参加短跑比赛过程中，骨骼肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图所示，请据图回答：ab的变化过程说明ATP被水解，此过程释放的能量用于_ _。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。从整条曲线来看，骨骼肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明 _ _。答案(1)2(2)C(3)肌肉收缩等生命活动细胞呼吸能量ATP的水解和生成是同时进行的解析ATP 水解释放的能量可以用于各项生命活动，是一切生命活动所需能量的直接来源。对于人体来说，ATP的产生主要是通过细胞呼吸来实现的，细胞呼吸的强弱直接影响ATP的产生量。生物体所有细胞中ATP的消耗与产生是同时进行的，保持着动态平衡。