2022年高三生物二輪復(fù)習 新陳代謝與ATP2教案 人教版【自學(xué)導(dǎo)引】一、ATP的生理意義ATP是新陳代謝所需能量的直接來源。 二、ATP的結(jié)構(gòu)簡式ATP的結(jié)構(gòu)式可簡寫成APPP，1 moL ATP水解時釋放的能量高達30.54 kJ。 三、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化1ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式ATPADPPi能量。2ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的意義使細胞內(nèi)ATP的含量總是處于動態(tài)平衡之中，進而構(gòu)成生物體內(nèi)部穩(wěn)定的供能環(huán)境。 四、ATP的形成途徑1對動物和人來說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP時所需的能量來自呼吸作用。2對綠色植物來說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP時所需的能量來自呼吸作用和光合作用。 【思考導(dǎo)學(xué)】1糖類是細胞的主要能源物質(zhì)，生命活動所需要的能量有70%是由其供給的，所以糖類是生物體生命活動的直接能源，這種說法對嗎？為什么？答案：不對。因ATP是生物體各項生命活動的直接來能源，葡萄糖氧化分解所釋放的能量不能直接用于各項生命活動，必須轉(zhuǎn)移到ATP中才能被各項生命活動利用。2綠色植物根毛細胞內(nèi)ATP的形成途徑是什么？答案：呼吸作用。 【學(xué)法指導(dǎo)】1搞清生物體生命活動與能源物質(zhì)、主要能源物質(zhì)、直接能源物質(zhì)和最終能源物質(zhì)的關(guān)系:：糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機物中都含有大量的能量，都可作為能源物質(zhì)氧化分解釋放能量，供生命活動的需要。但糖類是主要能源，正常情況下一般由糖類氧化分解釋放能量，而糖類等氧化分解所釋放的能量不能直接用于生命活動，其中一少部分能量用于合成直接能源ATP后才能被機體直接利用，大部分能量以熱能的形式散失掉了。糖類等有機物中的能量幾乎全部來自太陽能，所以太陽能是生命活動的最終能源。2如何理解ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化伴隨著能量的釋放和儲存，因此與生物體的新陳代謝密切有關(guān)，可用下式表示二者的轉(zhuǎn)化過程ATPADPPi(磷酸)能量(1)從反應(yīng)條件上看：ATP的分解是一種水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶應(yīng)屬水解酶；而ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶應(yīng)屬合成酶。酶具有專一性，因此反應(yīng)條件不同。(2)從能量上看：ATP水解釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能；而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽能。因此能量的來源不同。(3)從ATP合成與分解的場所上看：ATP合成的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP水解的場所較多。因此其合成與分解的場所不盡相同。3ATP中能量的利用：在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化和傳遞中，ATP是一種關(guān)鍵的物質(zhì)。生物體的一切生命活動都離不開ATP。ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量，用于各項生命活動。這些能量形式主要有以下幾種。(1)機械能。生物體內(nèi)的細胞以及細胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的運動都在做功，所消耗的就是ATP水解釋放出的能。例如，纖毛和鞭毛的擺動，肌細胞的收縮、細胞分裂期間染色體的運動等，都是由ATP提供能量來完成的。(2)電能。生物體內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)沖動和某些生物能夠產(chǎn)生電流，所做的電功消耗的就是電能。電能也是由ATP所提供的能量轉(zhuǎn)換而成的。(3)化學(xué)能。生物體內(nèi)物質(zhì)的合成需要化學(xué)能，小分子物質(zhì)合成大分子物質(zhì)時，必須有直接或間接的能量供應(yīng)。另外，物質(zhì)在分解的開始階段，也需要化學(xué)能來活化能量較高的物質(zhì)(如葡萄糖在分解前首先磷酸化)。在生物體的物質(zhì)代謝中，可以說到處都需要由ATP轉(zhuǎn)換的化學(xué)能來做化學(xué)功。(4)光能。目前關(guān)于生物發(fā)光的生理機制還沒有完全弄清楚，但是已經(jīng)知道，用于發(fā)光的能量仍然直接來源于ATP。 【例題解析】例1生物體內(nèi)由于有各種酶作為生物催化劑，同時又有細胞中生物膜系統(tǒng)的存在，因此，ATP中的能量可以A直接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量B間接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量C通過糖類、脂肪轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量D通過糖類、脂肪和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量解析：本題考查能量的轉(zhuǎn)換形式；關(guān)于能量的形式只能從一種能量形式轉(zhuǎn)變成另一種能量形式。答案：A錯因：供選答案B、C、D共同的迷惑點在于ATP中的能量可間接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量；從B到C到D又好像是從一般性的描述到具體物質(zhì)的轉(zhuǎn)換。其實，C和D供選答案的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成能量是不可能的，區(qū)分A和B供選答案的要領(lǐng)在于ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量，如機械能、電能和滲透能等。例2ATP是_的簡稱，它普遍存在于_中。其分子簡式可寫成APPP，其中的A代表_，T代表_，P代表_，“”代表_。ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式是_。解析：只要涉及生命活動（包括細胞的主動吸收和分泌活動以及人體大腦的思維活動），無不涉及到ATP的供給與貯能問題。因此，有關(guān)ATP的全名和簡稱、ATP的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)簡式、A、T、P三個字母代表的意義、式中“”的含義，以及動植物細胞中ATP的生成、ATP中的能量又來自何物？ATP釋放能量以后生成何物？生命不息，生物體內(nèi)怎樣不斷地獲取能源這些問題都是學(xué)習和探討生命活動奧秘的重要基礎(chǔ)知識，也是教學(xué)大綱規(guī)定要求掌握的內(nèi)容。答案：三磷酸腺苷 生物體細胞腺苷 三個 磷酸 高能磷酸鍵 ATPADPPi能量錯因：多數(shù)錯誤發(fā)生在：A把“”代表的高能磷酸鍵誤寫為“磷酸鍵”；B在ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，忘寫了酶的催化作用。同時，在解題時要清楚ATP是生物體進行一切生命活動的直接能源，是生物體細胞內(nèi)普遍存在的一種含有高能量的有機化合物。例3ATP分子在細胞內(nèi)能夠釋放與貯存能量，從結(jié)構(gòu)上看，其原因是腺苷很容易吸收和釋放能量 第三個磷酸基很容易從ATP上脫離和結(jié)合 第三個磷酸基容易從ATP上脫離，第二個高能磷酸鍵斷裂，使ATP轉(zhuǎn)化為ADP ADP可以迅速地與磷酸結(jié)合，吸收能量形成第二個高能磷酸鍵，使ADP轉(zhuǎn)變成ATPA B C D解析：從ATP分子結(jié)構(gòu)簡式APPP可知，分子中含有兩個高能磷酸鍵，當在酶作用下水解時，遠離腺苷A的那個高能磷酸鍵斷裂，形成ADP和Pi（磷酸），并將其蘊藏的能量釋放出來。該鍵在一定條件下很容易斷裂或重新形成，從而保證了能量的釋放與貯存?？拷麬的高能磷酸鍵不易斷裂和重新組合，不能參與能量代謝。故選C。答案：C錯因：搞不清“遠離腺苷的那個高能磷酸鍵，在酶的作用下既易水解斷裂，又易迅速重新形成”是答錯此題的主要原因。 【基礎(chǔ)訓(xùn)練】一、選擇題1在ATP中，水解后能釋放大量化學(xué)能的鍵位于A腺苷與磷酸基之間 B磷酸基內(nèi)部 C磷酸基之間 D腺苷內(nèi)部解析：從APPP可知，A與P之間以普通共價鍵（）相連，含能量較少，而P與P之間以高能磷酸鍵（）相連，“”內(nèi)含有大量的化學(xué)能。答案：C2下列關(guān)于人體細胞內(nèi)ATP的敘述，正確的是A人體細胞內(nèi)貯有大量ATP，供生命活動需要BATP水解成ADP的反應(yīng)是不可逆的CATP只能在線粒體中生成DATP中含有一個在一定條件下容易水解和重新生成的化學(xué)鍵解析：ATP雖是生物體各項生命活動的直接能源，但其在細胞中的含量卻很少。當由于生命活動的需要使細胞中ATP減少時，可由細胞內(nèi)的ADP和Pi接受能量而迅速形成，從而維持了細胞內(nèi)穩(wěn)定的供能環(huán)境。在人體內(nèi)，ADP轉(zhuǎn)換成ATP時所需要的能量來自呼吸作用，而有呼吸的第一階段和無氧呼吸都在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，也可產(chǎn)生少量ATP。在ATP分子結(jié)構(gòu)中，遠離A的“”在一定條件下既容易水解釋放能量，又容易重新形成儲存能量。答案：D3ATP之所以能作為能量的直接來源，是因為AATP在細胞內(nèi)數(shù)量較多BATP中高能磷酸鍵很穩(wěn)定CATP中高能磷酸鍵儲存能量多且很不穩(wěn)定DATP是生物體內(nèi)惟一的可以釋放能量的化合物答案：C4ATPADPPi能量，此反應(yīng)中能量A可作為貯存能量 B可為生命活動利用來做功C是呼吸作用中能量的釋 D是呼吸作用中能量的轉(zhuǎn)移解析：ATP是生物體內(nèi)的直接能源，其水解所釋放的能量可直接用于各項生命活動，并轉(zhuǎn)化為各種形式的能，如機械能、光能、滲透能等。ATP轉(zhuǎn)化為ADP時所釋放的能量是儲藏在遠離A的那個“”中的能量。答案：B5在ATPADPPi能量的反應(yīng)式中，下列說法正確的是A物質(zhì)和能量都是可逆的，酶相同B物質(zhì)和能量都是不可逆的，酶不相同C物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的，酶不相同D能量是不可逆的，物質(zhì)是不可逆的，酶相同解析：當反應(yīng)由左向右進行，反應(yīng)式中的能量來自ATP的水解；當反應(yīng)方向由右向左進行時，反應(yīng)中的能量來自光合作用和呼吸作用。由酶的專一性可知水解ATP的酶和合成ATP的酶是不同的。答案：C6海洋中電鰻有放電現(xiàn)象，其電能是由A有機物進行氧化分解釋放的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變而來B由熱能轉(zhuǎn)變而來C由光能轉(zhuǎn)變而來D由ATP轉(zhuǎn)變成ADP時釋放的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變而來解析：電鰻放電是一種生命活動，其電能也是由生命活動的直接能源ATP水解釋放的能量轉(zhuǎn)化而來。答案：D7在綿羊的細胞中，當ATP濃度過量時，下列反應(yīng)進行的方向是ATPADPPi能量A由右向左 B由左向右 C不能發(fā)生反應(yīng) D無法判斷答案：B8下圖哪個圖形表示一個100米跑后，細胞中ATP變化示意圖解析：在100米跑步的過程中需要大量的ATP，呼吸作用加強以形成更多的ATP以滿足生命活動的需要；100米跑后，身體需要的能量減少，呼吸作用逐漸減弱，形成的ATP也逐漸減少。答案：D9在植物細胞里可以形成ATP的細胞結(jié)構(gòu)是高爾基體 核糖體 線粒體 葉綠體 細胞質(zhì)基質(zhì)A B C D解析：對綠色植物來講，ADP轉(zhuǎn)化為ATP時所需要的能量除來自呼吸作用中分解有機物釋放出的能量外，還來自光合作用。 答案：D10如果一個ATP脫去兩個磷酸基，該物質(zhì)就是構(gòu)成核酸的基本單位之一，稱為A腺嘌呤核苷酸 B鳥嘌呤核苷酸 C胞嘧啶核苷酸 D尿嘧啶核苷酸解析：從ATP的分子結(jié)構(gòu)式可知，當脫去兩個磷酸基后，剩下的部分是由一分子的腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸組成，稱為腺嘌呤核苷酸，是組成核酸的基本單位之一。答案：A11某作家腦溢血后導(dǎo)致右側(cè)肢體偏癱，為盡快改善患者新陳代謝狀況，盡快恢復(fù)其右手書寫能力，在治療時可用下列哪種方法輔助治療A 靜脈滴注葡萄糖溶液 B口服含鈣片劑 C服用多種維生素液 D肌肉注射ATP制劑解析：ATP有提供能量和改善患者新陳代謝狀況的作用，常用于輔助治療肌肉萎縮、腦溢血后遺癥、心肌炎等疾病。 答案：D12如下圖所示，能表示動物肌細胞內(nèi)ATP含量與氧供給之間關(guān)系的曲線是Aa Bb Cc Dd解析：分析各曲線，結(jié)合ATP來源和產(chǎn)生條件來確定正確答案。當O2的供給量為零時，肌肉細胞可暫時進行無氧呼吸，產(chǎn)生少量ATP，不應(yīng)是零，所以，D曲線不合題意。隨著O2的供給量逐漸增多，有氧呼吸明顯增強，ATP的產(chǎn)生量增高，但有氧呼吸要受到一些條件的制約，如酶的活性、有機物的量，ATP的生成也要受到ADP數(shù)量的限制，所以，ATP不能無限增多，也不會突然減少。一般保持相對穩(wěn)定。 答案：B13兩分子ATP中含有的高能磷酸鍵和磷酸基數(shù)分別是A6和6 B4和6 C6和4 D4和4答案：B14對于動物細胞內(nèi)的ATP來源最準確的說法是A有氧呼吸 B無氧呼吸 C呼吸作用 D糖類解析：動物細胞中，ADP轉(zhuǎn)化成ATP時所需要的能量來自呼吸作用中氧化分解有機物所釋放出來的能量，包括有氧呼吸和無氧呼吸。 答案：C15生物體的貯能物質(zhì)、主要能源物質(zhì)、直接能源物質(zhì)依次是A脂肪、糖類和ATP B脂類、蛋白質(zhì)和ATPC脂肪、糖類和ADP D糖類、脂肪和ATP答案：A16ATP是細胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)，醫(yī)藥商店出售的ATP注射液可治心肌炎。若人體靜脈滴注這種藥物，ATP到達心肌細胞內(nèi)至少要通過的細胞膜有A1層 B2層 C3層 D4層解析：ATP隨血液被運輸?shù)叫募〗M織后，首先穿過毛細血管壁進入組織液，由于毛細血管壁只由一層上皮細胞構(gòu)成，所以這要穿過兩層細胞膜；再由組織液進入心肌細胞要穿過一層細胞膜。 答案：C17在動物體內(nèi)與能量的轉(zhuǎn)移、利用關(guān)系最密切的物質(zhì)是A葡萄糖 BATP C磷酸肌酸 D脂肪答案：B18能量的釋放和利用主要發(fā)生在A內(nèi)環(huán)境 B消化道 C血液內(nèi) D細胞內(nèi)解析：能量代謝是新陳代謝的一個方面，它是伴隨物質(zhì)代謝而進行的，而新陳代謝是活細胞中全部有序化學(xué)變化的總稱，故能量代謝主要發(fā)生在細胞內(nèi)。 答案：D19人在劇烈運動時，骨骼肌中ATP的含量僅能維持3S的供能需要，3S以后肌肉消耗的能量來自于再生的ATP，其再生過程中的能量來自A光合作用 B有氧呼吸 C無氧呼吸 D以上B和C解析：人在劇烈運動時，ADP轉(zhuǎn)化為ATP可來自有氧呼吸和無氧呼吸。答案：D20下面有關(guān)ATP和ADP的描述中，哪一項是正確的AATP在酶的作用下，可以連續(xù)脫下3個Pi,釋放大量能量BATP在酶的作用下，可以加上一個Pi,儲存能量CATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化都需要酶的參加DATP轉(zhuǎn)化成ADP不需酶參加答案：C 二、非選擇題21海洋里有一種軟體動物槍烏賊，它有巨大的神經(jīng)細胞，這種神經(jīng)細胞能不斷吸進K，科學(xué)家做過實驗：用一種有毒物質(zhì)使神經(jīng)細胞中毒，泵入K的功能就消失。如果注入一種高能化合物，神經(jīng)細胞又能恢復(fù)不斷吸進K功能，一直到這種物質(zhì)消耗完。請分析科學(xué)家注入了什么物質(zhì)？_，理由是_。解析：ATP是一切生物體進行各項生命活動的直接能源，從實驗中可以看出，中毒的槍烏賊的巨大神經(jīng)細胞的細胞膜逆濃度差排Na吸K，這一生理過程只有當有能量時才能進行，細胞內(nèi)的直接供能物質(zhì)為ATP。答案：ATP 巨大神經(jīng)細胞排出Na，吸收K的過程需要消耗ATP，是主動運輸過程。22下面為綠色植物體內(nèi)ATP與ADP的互換式ATPADPPi能量，請回答：（1）A代表_，P代表_，代表_，Pi代表_。（2）當反應(yīng)從左向右進行時，釋放的能量供給_；當反應(yīng)從右向左進行時，所需的能量來源于_和_。答案：（1）腺苷 磷酸基團 高能磷酸鍵 磷酸 （2）植物體各項生理活動 光合作用 呼吸作用 【應(yīng)用創(chuàng)新】1ATP能夠使離體的剛剛喪失收縮功能的新鮮骨骼肌收縮，這說明ATP是肌肉收縮所需能量的_。本實驗的研究目的是研究外源ATP對離體肌肉的生理作用，因此，必須待離體肌肉自身的_消耗之后，才能進行實驗。在程序上，必須先滴加_，觀察_與否以后，再滴加_，否則會造成_也能被肌肉直接利用的假象。解析：關(guān)于ATP生理功能的選做實驗，其實驗原理是：ATP能使離體的剛喪失收縮功能的骨骼肌收縮，說明了ATP是肌肉收縮所需能量的直接來源。其實驗?zāi)康氖茄芯客庠碅TP對離體骨骼肌的生理作用，因此，需待肌肉自身的ATP耗盡之后（耗盡的標志是肌肉失去收縮功能），才進行實驗。在程序上，須先滴加葡萄糖溶液，觀察到肌肉沒有收縮，再滴加ATP溶液。如顛倒程序，則外源ATP可能尚未耗盡，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：直接來源 ATP 葡萄糖溶液 肌肉收縮 ATP溶液 葡萄糖2把熒火蟲的尾部組織取下，過一段時間熒光就消失了；如果滴一點ATP溶液，熒光將恢復(fù)。這說明熒火蟲的熒光是_轉(zhuǎn)化而成的。請寫出相關(guān)的反應(yīng)式：_。解析：熒火蟲發(fā)光是它的一種生命活動，所需能量也是由ATP直接提供的，在此過程中ATP水解釋放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?。尾部組織離體后，當細胞中儲存的ATP消耗盡后，熒光就會消失。答案：ATP水解釋放的能量 ATPADPPi能量 【備課資料】1生命活動的能源及其相互關(guān)系：生物體的新陳代謝不但需要酶的催化，還需要能量的供給。ATP水解時釋放的化學(xué)能直接用于各項生命活動，所以，ATP是生命活動的直接能源。生物體內(nèi)的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等有機物是能源物質(zhì)，其中，生命活動所需能量的70%左右是由糖類提供的，糖類是主要能源，脂肪是生物體內(nèi)的儲備能源。三大類有機物中的能量不能直接被生命活動利用，細胞中的這些有機物只有逐步氧化分解，釋放出能量，一部分以熱能形式散失，一部分以化學(xué)能形式轉(zhuǎn)移到ATP中才能被生物體利用。三大類有機物中的能量最終來自綠色植物光合作用所固定的太陽光能，所以，生命活動的最終能源是太陽光能。表解如下： 能源最終能源主要能源儲備能源直接能源關(guān)系太陽光能糖類脂肪ATP 利用最終利用間接利用直接利用 2ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化和能量的來源與去路：ATP分子的重要特性是遠離A的那個高能磷酸鍵極不穩(wěn)定。在有關(guān)酶的催化作用下，ATP分子中遠離A的那個高能磷酸鍵水解，磷酸基團脫離開，形成磷酸（Pi），同時，儲存在這個高能磷酸鍵中的能量釋放出來，用于肌肉收縮、神經(jīng)傳導(dǎo)和生物電、合成代謝、吸收和分泌以及細胞分裂等生命活動，這時，ATP轉(zhuǎn)變成ADP。在另一種酶的催化作用下，ADP可以接受有機物氧化釋放出來的化學(xué)能或太陽光能，同時與另一個磷酸結(jié)合，從而轉(zhuǎn)變成ATP。ATP在細胞中含量很少，但是，ATP在細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化卻十分迅速。這樣，細胞內(nèi)ATP的含量總是處在動態(tài)平衡中，這對于構(gòu)成生物體內(nèi)部穩(wěn)定的供能環(huán)境，具有重要的意義。下圖：3ATP和ADP的循環(huán)反應(yīng)與可逆反應(yīng)化學(xué)中的可逆反應(yīng)的特點是：正逆反應(yīng)都是在同一種條件下同時進行的。ATP與ADP可循環(huán)反應(yīng)并不能可逆反應(yīng)，理由如下：（1）從反應(yīng)條件上看：ATP的分解是一種水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬于水解酶；而ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬于合成酶。酶的作用具專一性，因此，反應(yīng)條件不同。（2）從能量上看：ATP水解釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能；而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽光能，因此能量的來源不同。（3）從ATP合成與分解的場所上看：ATP合成的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP分解的場所是每個活細胞，因此，ATP合成與分解的場所不同。表解如下：