新陈代谢与ATP1

1、学科：生物教学内容：新陈代谢与 ATP1(1 Uk /rUi v ri【自学导引】一、ATP的生理意义ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。二、ATP的结构简式ATP的结构式可简写成 A PPP, 1 moL ATP水解时释放的能量高达 30.54 kJ三、ATP与AD. P的相互转化1. ATP与ADP相互转化的反应式 ATP - 曲 ADP+ Pi +能量。2. ATP与ADP相互转化的意义使细胞内 ATP的含量总是处于动态平衡之中，进而构成 生物体内部稳定的供能环境。四、ATP的形成途径1. 对动物和人来说， ADP转化成ATP时所需的能量来自呼吸作用。2. 对绿色植物来说， ADP转化成

2、ATP时所需的能量来自呼吸作用和光合作用。【思考导学】1糖类是细胞的主要能源物质，生命活动所需要的能量有70%是由其供给的，所以糖类是生物体生命活动的直接能源，这种说法对吗？为什么？答案：不对。因ATP是生物体各项生命活动的直接来能源，葡萄糖氧化分解所释放的能量不能直接用于各项生命活动，必须转移到ATP中才能被各项生命活动利用。2.绿色植物根毛细胞内 ATP的形成途径是什么？答案：呼吸作用。【学法指导】1搞清生物体生命活动与能源物质、主要能源物质、直接能源物质和最终能源物质的 关系糖类、脂类和蛋白质等有机物中都含有大量的能量，都可作为能源物质氧化分解释放能量，供生命活动的需要。 但糖类是主要能

3、源，正常情况下一般由糖类氧化分解释放能量，而糖类等氧化分解所释放的能量不能直接用于生命活动，其中一少部分能量用于合成直接能源ATP后才能被机体直接利用，大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。2.如何理解 ATP与ADP之间的相互转化ATP与ADP的相互转化伴随着能量的释放和储存，因此与生物体的新陈代谢密切有关，可用下式表示二者的转化过程ATP i ：f.+ AD卉 Pi(磷酸)+能量(1) 从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶应属水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶应属合成酶。酶具有专一性

4、，因此反应条件不同。(2) 从能量上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能；而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能。因此能量的来源不同。(3) 从ATP合成与分解的场所上看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体； 而ATP水解的场所较多。因此其合成与分解的场所不尽相同。3. ATP中能量的利用在生物体内能量的转化和传递中，ATP是一种关键的物质。生物体的一切生命活动都离不开ATP 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的运动都在做功，所消耗的就是ATP水解释放出的能。

5、例如，纤毛和鞭毛的摆动，肌细胞的收缩、细胞分裂期间染色体的运动等， 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和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) 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能量较高的物质(如葡萄糖在分解前首先磷酸化 )。在生物体的物质代谢中， 可以说到处都需要由 ATP转换 的化学能来做化学功。(4) 光能。目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，用于发光 的能量仍然直接

6、来源于 ATP。【例题解析】例1 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A. 直接转换成其他各种形式的能量B. 间接转换成其他各种形式的能量C. 通过糖类、脂肪转换成其他各种形式的能量D. 通过糖类、脂肪和蛋白质转换成其他各种形式的能量解析：本题考查能量的转换形式；关于能量的形式只能从一种能量形式转变成另一种能 量形式。答案：A错因：供选答案B、C D.共同的迷惑点在于 ATP中的能量可间接转换成其他各种形式 的能量；从B到C到D又好像是从一般性的描述到具体物质的转换。其实， C和D供选答案 的物质转变成能量是不可能的，区分A和B.供选答

7、案的要领在于 ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，如机械能、电能和渗透能等。例2: ATP是的简称，它普遍存在于 中。其分子简式可写成A PPP,其中的A代表, T代表, P代表，“”代表。ATP与ADP的相互转化的反应式是 。解析：只要涉及生命活动(包括细胞的主动吸收和分泌活动以及人体大脑的思维活动)“无不涉及到ATP的供给与贮能问题。因此，有关 ATP的全名和简称、ATP的化学组成、分子结构简式、A T、P三个字母代表的意义、式中“”的含义，以及动植物细胞中ATP的生成、ATP中的能量又来自何物？ ATP释放能量以后生成何物？生命不息，生物体内怎样不断 地获取能源”这些问题都是

8、学习和探讨生命活动奥秘的重要基础知识，也是教学大纲规定要求掌握的内容。答案：三磷酸腺苷生物体细胞腺苷三个 磷酸高能磷酸键ATP 尸焯'洛AD. P+ Pi +能量错因：多数错误发生在：A.把“”代表的高能磷酸键误写为“磷酸键”；B.在ATP与ADP相互转化反应中，忘写了酶的催化作用。同时，在解题时要清楚ATP是生物体进行一 切生命活动的直接能源，是生物体细胞内普遍存在的一种含有高能量的有机化合物。例3: ATP分子在细胞内能够释放与贮存能量，从结构上看，其原因是腺苷很容易吸收和释放能量 第三个磷酸基很容易从 ATP上脱离和结合第三个 磷酸基容易从 ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，

9、使ATP转化为AD PADP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ATPA. B. C. D. 解析：从ATP分子结构简式 A PPP可知，分子中含有两个高能磷酸键，当在酶作 用下水解时，远离腺苷 A的那个高能磷酸键断裂，形成 ADP和Pi （磷酸），并将其蕴藏的能 量释放出来。该键在一定条件下很容易断裂或重新形成，从而保证了能量的释放与贮存。靠近A的高能磷酸键不易断裂和重新组合，不能参与能量代谢。故选Co答案：C.错因：搞不清“远离腺苷的那个高能磷酸键，在酶的作用下既易水解断裂，又易迅速重新形成”是答错此题的主要原因。【基础训练】一、选择题1在ATP中，水解后能

10、释放大量化学能的键位于A. 腺苷与磷酸基之间B. 磷酸基内部C. 磷酸基之间D. 腺苷内部解析：从A PPP可知，A与P之间以普通共价键（）相连，含能量较少，而P与P之间以高能磷酸键（）相连，“”内含有大量的化学能。答案：C.2.下列关于人体细胞内 ATP的叙述，正确的是A. 人体细胞内贮有大量 ATP,供生命活动需要B. ATP水解成ADP的反应是不可逆的C. ATP只能在线粒体中生成D. ATP中含有一个在一定条件下容易水解和重新生成的化学键解析：ATP虽是生物体各项生命活动的直接能源，但其在细胞中的含量却很少。当由于 生命活动的需要使细胞中 ATP减少时，可由细胞内的 ADP和Pi接受能

11、量而迅速形成，从而维持了细胞内稳定的供能环境。在人体内，ADP转换成ATP时所需要的能量来自呼吸作用，而有呼吸的第一阶段和无氧呼吸都在细胞质基质中进行，也可产生少量ATP。在ATP分子结构中，远离A的“”在一定条件下既容易水解释放能量，又容易重新形成储存能量。答案：D.3. ATP之所以能作为能量的直接来源，是因为A. ATP在细胞内数量较多B. ATP中高能磷酸键很稳定C. ATP中高能磷酸键储存能量多且很不稳定D. ATP是生物体内惟一的可以释放能量的化合物答案：C.4.ATP 酶一：AD卉Pi +能量，此反应中能量A.B.C.D.可作为贮存能量可为生命活动利用来做功 是呼吸作用中能量的释

12、放 是呼吸作用中能量的转移解析：ATP是生物体内的直接能源，其水解所释放的能量可直接用于各项生命活动，并 转化为各种形式的能，如机械能、光能、渗透能等。ATP转化为ADP时所释放的能量是储藏在远离A的那个“”中的能量。答案：B.5.在ATP£-AD卉Pi +能量的反应式中，下列说法正确的是A.B.C.D.物质和能量都是可逆的，酶相同物质和能量都是不可逆的，酶不相同物质是可逆的，能量是不可逆的，酶不相同 能量是不可逆的，物质是不可逆的，酶相同解析：当反应由左向右进行， 反应式中的能量来自 ATP的水解；当反应方向由右向左进 行时，反应中的能量来自光合作用和呼吸作用。由酶的专一性可知水解

13、 的酶是不同的。答案：C.6.A.ATP的酶和合成ATPB.C.海洋中电鳗有放电现象，其电能是由 有机物进行氧化分解释放的化学能直接转变而来 由热能转变而来由光能转变而来由ATP转变成ADP时释放的化学能直接转变而来其电能也是由生命活动的直接能源D.解析：电鳗放电是一种生命活动, 量转化而来。答案：D.ATP水解释放的能7.在绵羊的细胞中，当ATP浓度过量时，下列反应进行的方向是+ Pi +能量A. 由右向左B. 由左向右C. 不能发生反应Atp 讥ADPD. 无法判断答案：B.&下图哪个图形表示一个100米跑后，细胞中 ATP变化示意图證中ATP含星解析：在100米跑步的过程中需要大

14、量的 ATP,呼吸作用加强以形成更多的 ATP以满足 生命活动的需要；100米跑后，身体需要的能量减少，呼吸作用逐渐减弱，形成的ATP也逐渐减少。答案：D.9. 在植物细胞里可以形成 ATP的细胞结构是高尔基体核糖体线粒体叶绿体细胞质基质A. B. C. D. 解析：对绿色植物来讲，ADP转化为ATP时所需要的能量除来自呼吸作用中分解有机物 释放出的能量外，还来自光合作用。答案：D.10. 如果一个ATP脱去两个磷酸基，该物质就是构成核酸的基本单位之一，称为A. 腺嘌呤核苷酸B. 鸟嘌呤核苷酸C. 胞嘧啶核苷酸D. 尿嘧啶核苷酸解析：从ATP的分子结构式可知， 当脱去两个磷酸基后， 剩下的部分

15、是由一分子的腺嘌 呤、一分子核糖和一分子磷酸组成，称为腺嘌呤核苷酸，是组成核酸的基本单位之一。答案：A11. 某作家脑溢血后导致右侧肢体偏瘫，为尽快改善患者新陈代谢状况，尽快恢复其右手书写能力，在治疗时可用下列哪种方法辅助治疗A. 静脉滴注葡萄糖溶液B. 口服含钙片剂C. 服用多种维生素液D. 肌肉注射ATP制剂解析：ATP有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑 溢血后遗症、心肌炎等疾病。答案：D.12. 如下图所示，能表示动物肌细胞内ATP含量与氧供给之间关系的曲线是A. aB. bC. cD. d解析：分析各曲线，结合 ATP来源和产生条件来确定正确答案。当Q的

16、供给量为零时，肌肉细胞可暂时进行无氧呼吸，产生少量ATP,不应是零，所以， D.曲线不合题意。随着Q的供给量逐渐增多，有氧呼吸明显增强，ATP的产生量增高，但有氧呼吸要受到一些条件的制约，如酶的活性、有机物的量，ATP的生成也要受到 ADP数量的限制，所以， ATP不能无限增多，也不会突然减少。一般保持相对稳定。答案：B.13. 两分子ATP中含有的高能磷酸键和磷酸基数分别是A. 6 和 6B. 4 和 6C. 6 和 4D. 4 和 4答案：B.14. 对于动物细胞内的 ATP来源最准确的说法是A. 有氧呼吸B. 无氧呼吸C. 呼吸作用D. 糖类解析：动物细胞中，ADP转化成ATP时所需要的

17、能量来自呼吸作用中氧化分解有机物所 释放出来的能量，包括有氧呼吸和无氧呼吸。答案：C.15. 生物体的贮能物质、主要能源物质、直接能源物质依次是A. 脂肪、糖类和 ATPB. 脂类、蛋白质和 ATPC. 脂肪、糖类和 ADPD. 糖类、脂肪和 ATP答案：A16. ATP是细胞内的直接能源物质，医药商店出售的ATP注射液可治心肌炎。若人体静 脉滴注这种药物，ATP到达心肌细胞内至少要通过的细胞膜有A. 1层B. 2层C. 3层D. 4层解析：ATP随血液被运输到心肌组织后，首先穿过毛细血管壁进入组织液，由于毛细血管壁只由一层上皮细胞构成，所以这要穿过两层细胞膜；再由组织液进入心肌细胞要穿过一层

18、细胞膜。答案：C.17. 在动物体内与能量的转移、利用关系最密切的物质是A. 葡萄糖B. ATPC. 磷酸肌酸D. 脂肪答案：B.18能量的释放和利用主要发生在A. 内环境B. 消化道C. 血液内D. 细胞内解析：能量代谢是新陈代谢的一个方面，它是伴随物质代谢而进行的，而新陈代谢是活细胞中全部有序化学变化的总称，故能量代谢主要发生在细胞内。答案：D.19 .人在剧烈运动时，骨骼肌中ATP的含量仅能维持 3S的供能需要，3S以后肌肉消耗的能量来自于再生的 ATP,其再生过程中的能量来自A. 光合作用B. 有氧呼吸C. 无氧呼吸D. 以上B.和C.解析：人在剧烈运动时，ADP转化为ATP可来自有氧

19、呼吸和无氧呼吸。答案：D.20.下面有关 ATP和ADP的描述中，哪一项是正确的A. ATP在酶的作用下，可以连续脱下3个Pi,释放大量能量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转化成ADP不需酶参加答案：C.二、非选择题21 .海洋里有一种软体动物枪乌贼，它有巨大的神经细胞，这种神经细胞能不断吸进K十，科学家做过实验：用一种有毒物质使神经细胞中毒，泵入Q的功能就消失。如果注入一种高能化合物，神经细胞又能恢复不断吸进Q功能，一直到这种物质消耗完。请分析科学家注入了什么物质？ ，理由是。解析：ATP是一切生物体进行各项生命活动

20、的直接能源，从实验中可以看出，中毒的枪 乌贼的巨大神经细胞的细胞膜逆浓度差排Na*吸这一生理过程只有当有能量时才能进行，细胞内的直接供能物质为ATP答案：ATP 巨大神经细胞排出 Na*,吸收Q的过程需要消耗 ATP,是主动运输过程。22.下面为绿色植物体内 ATP与ADP的互换式ATP： 趴 AD卉Pi *能量，请回答：(1) A代表, P代表，代表, Pi代表。（2）当反应从左向右进行时，释放的能量供给 ;当反应从右向左进行时，所需的能量来源于 和。答案：（1）腺苷磷酸基团高能磷酸键磷酸（2）植物体各项生理活动 光合作用呼 吸作用【应用创新】1. ATP能够使离体的刚刚丧失收缩功能的新鲜骨

21、骼肌收缩，这说明ATP是肌肉收缩所需能量的 。本实验的研究目的是研究外源ATP对离体肌肉的生理作用， 因此，必须待离体肌肉自身的 消耗之后，才能进行实验。在程序上，必须先滴加,观察与否以后，再滴加 ,否则会造成 也能被肌肉直接利用的假象。解析：关于ATP生理功能的选做实验，其实验原理是：ATP能使离体的刚丧失收缩功能的骨骼肌收缩，说明了 ATP是肌肉收缩所需能量的直接来源。其实验目的是研究外源ATP对离体骨骼肌的生理作用，因此，需待肌肉自身的 ATP耗尽之后（耗尽的标志是肌肉失去收缩功能），才进行实验。在程序上，须先滴加葡萄糖溶液， 观察到肌肉没有收缩， 再滴加ATP 溶液。如颠倒程序，则外源

22、ATP可能尚未耗尽，就滴加葡萄糖溶液， 而造成葡萄糖也能被肌 肉直接利用的假象。答案：直接来源ATP葡萄糖溶液肌肉收缩ATP溶液葡萄糖2. 把荧火虫的尾部组织取下，过一段时间荧光就消失了；如果滴一点ATP溶液，荧光将恢复。这说明荧火虫的荧光是转化而成的。请写出 相关的反应式：解析：荧火虫发光是它的一种生命活动， 所需能量也是由ATP直接提供的，在此过程中 ATP水解释放出的化学能转变为光能。尾部组织离体后，当细胞中储存的ATP消耗尽后，荧光就会消失。答案：ATP水解释放的能量 ATPt ADN Pi +能量【备课资料】1生命活动的能源及其相互关系生物体的新陈代谢不但需要酶的催化，还需要能量的供

23、给。ATP水解时释放的化学能直接用于各项生命活动，所以，ATP是生命活动的直接能源。生物体内的糖类、脂肪和蛋白质等有机物是能源物质，其中，生命活动所需能量的70%左右是由糖类提供的，糖类是主要能源，脂肪是生物体内的储备能源。三大类有机物中的能量不能直接被生命活动利用，细胞中的这些有机物只有逐步氧化分解，释放出能量，一部分以热能形式散失，一部分以化学能形式转移到ATP中才能被生物体利用。三大类有机物中的能量最终来自绿色植物光合作用所固 定的太阳光能，所以，生命活动的最终能源是太阳光能。表解如下：能源最终能源主要能源储备能源直接能源关系太阳光能T糖类脂肪TATP利用最终利用间接利用直接利用2. ATP与ADP相互