第1節(jié)生命活動的直接能源——ATP1.一切生命活動都離不開能量。糖類是為生命活動提供能量的主要能源物質，ATP是生物體的直接能源物質。2．1個ATP分子由1個腺苷和3個磷酸基組成，含有2個高能磷酸鍵，其中遠離腺苷的那個高能磷酸鍵很容易斷裂，釋放出其中的化學能。3．ATP中能量的儲存和釋放，是通過ATP與ADP的相互轉化來實現(xiàn)的，細胞內(nèi)部時刻進行著ATP與ADP的相互轉化。ATP的生理功能[自讀教材·夯基礎]1．ATP是生命活動的直接能源物質(1)原因：細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都由ATP直接提供能量。(2)實例：用于有機物合成、細胞分泌、肌肉收縮和興奮傳導等生命活動。2．ATP是細胞內(nèi)流通的“能量貨幣”(1)合成代謝一般與ATP水解的(2)分解代謝一般與ATP的合成相聯(lián)系，釋放的能量儲存在ATP中。(3)能量通過ATP分子在合成[跟隨名師·解疑難]由ATP直接反應相聯(lián)系，由ATP水解提供能量。代謝和分解代謝之間進行周轉。細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是供能的植物細胞動物細胞需能的生命活動需能的生命活動吸收與分泌物質合成細胞分裂植株的生長←ATP→根對礦質元素離子的吸收神經(jīng)傳導和生物電主動運輸?shù)燃∪馐湛s等ATP中的化學能可以直接轉化成其他各種形式的能，用于各項生命活動。這些能量的形式主要有以下6種：(1)滲透能，滲透能來自ATP。(2)機械能縮、草履蟲纖毛的擺動、精子對分泌物的分泌等，都是由ATP提供能(3)電能在神經(jīng)纖維上的傳導，以及電鰩、電鰻等動物體內(nèi)產(chǎn)，它們所做的。電能是由ATP提供的能量轉化而成的。(4)化學能要化學能，如小分子物質合成大分子物質時，必須有直接或間接的能量供應。(5)光能：生物體用于發(fā)光的能量直接來自ATP，如螢火蟲的(6)熱能：通常情況下，熱能的形成往往是細胞能量轉化和傳遞過程中的ATP釋放的能量中，一部分能量也能用于動物體溫的提升和維持。：細胞的主動運輸是逆濃度梯度進行的，物質跨膜移動所做的功消耗了能量，這些能量叫做滲透能：細胞內(nèi)各種結構的運動都是在做機械運動，所消耗的就是機械能。例如，肌細胞的收尾部的擺動、有絲分裂期間染色體的運動、腺細胞量來完來的。：大腦的思考，神經(jīng)沖動生的生物電等電功消耗的就是電能：細胞內(nèi)物質的合成需發(fā)光。副產(chǎn)品。此外，1．下列植物的生A．根毛細胞吸收水分C．根細胞吸收無機鹽理活動中，不消耗ATP的是(B．小腸上皮細胞吸收氨基酸D．分生區(qū)細胞的分裂)解析：根毛細胞是滲透吸水，不消耗能量。答案：A2．據(jù)測定，世界著名重量級拳王——霍利菲爾德平均每次出拳的力量高達200磅，能引起如此之高的拳擊力量的直接供能物質是(A．人體細胞內(nèi)的ATPB．人體細胞C．人體細胞內(nèi)的脂肪D．人體細胞內(nèi)的蛋白質)內(nèi)的葡萄糖解析：細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都由ATP直接提供能量。答案：AATP的分子簡式[自讀教材·夯基礎](1)中文名稱：三磷酸腺苷。(2)結構簡式：A－P～P～P。(3)符號含義：符號A含義腺苷磷酸基普通化學鍵高能磷酸鍵P－～(4)結構特點：①ATP是細胞內(nèi)的②ATP的化學放出大量能量。一種高能磷酸化合物，含有兩個高能磷酸鍵。性質不穩(wěn)定。在有關酶的催化作用下，遠離腺苷的高能磷酸鍵易水解，釋(5)功能：直接給細胞生命活動提供能量。[跟隨名師·解疑難]1．ATP的分子組成及特點2．ATP的結構特點(1)組成特點：一分子ATP含一個腺苷和三個磷酸基。(2)高能磷酸鍵：一分子ATP中含有兩個高能磷酸鍵，其中遠離腺苷的高能磷酸鍵易水解和重新形成。[關鍵一點]ATP的結構特點可用“一、二、三”來總結，即一個腺苷，二個高能磷酸鍵，三個磷酸基。3．ATP的生理功能量是由細胞內(nèi)的ATP直接提供的。ATP是細胞代謝所需能細胞代謝所需的能量的直接來源。4．ATP的結構與功能的相互關系(1)ATP的結構特點保證了細胞內(nèi)有一個相對穩(wěn)定的能量供應庫。ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵容易水解和形成，可保證ATP數(shù)量的相對穩(wěn)定和能量的持續(xù)供應。(2)ATP在供能中處于核心地位，其他能源物質只有轉化為ATP才能為生命活動供能。在生命活動中，ATP中的能量可轉化為不同形式的能。3．“高能磷酸鍵”中的“高能”是指該鍵()A．鍵能高C．水解B．活化能高釋放的能量多D．A、B、C都是解析：ATP為高能磷酸化合物，其含有的高能量主要貯存在高能磷酸鍵中，而這個高能磷酸鍵是指在水解時釋放的能量高。答案：C4．ATP中大量化學能儲存在A．腺苷內(nèi)C．腺苷和磷酸()B．磷酸基內(nèi)基連接的鍵內(nèi)D．高能磷酸鍵內(nèi)解析：ATP是高能磷酸化合物，其分子簡式為A－P～P～P，其中腺苷與磷酸基之間的化學鍵不是高能磷酸鍵，遠離腺苷的兩個是高能磷酸鍵。ATP的大量化學能就儲存在高能磷酸鍵中。答案：DATP的儲能和放能過程[自讀教材·夯基礎]＋ADP＋Pi＋能量。酶Ⅰ酶Ⅱ(1)相互轉化反應式：ATP(2)ATP合成的能量來源：①動物、人、真菌及大多數(shù)細菌：呼吸作用。②綠色植物：光合作用、呼吸作用。(3)ATP釋放的能量來源：ATP中遠離A的高能磷酸鍵。(4)相互轉化特點：①ATP和ADP相互轉化時刻不停地發(fā)生且處于動態(tài)平衡之中。②ATP和ADP相互轉化的能量供應機制，是生物界的共性。[跟隨名師·解疑難]1．ATP水解釋放能量(1)反應式：ATP――――→ATP水解酶ADP＋Pi＋能量。(2)能量來源：ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵的斷裂。(3)能量去路：(4)反應場所：活細胞內(nèi)的多種場所(如細胞膜、細胞質基質和細胞核等)。2．ATP合成儲存能量用于各種需能的生命活動。ATP合成酶(1)反應式：ADP＋Pi＋能量――――――→ATP。(2)能量來源：①綠色植物、動物、人、真菌和大多數(shù)細菌呼吸作用分解有機物釋放的能量。②綠色植物光合作用吸收轉化的光能。(3)能量去路：ATP中高能磷酸鍵的形成。(4)反應場所：葉綠體、線粒體和胞質溶膠。3．ATP和ADP相互轉化的意義ATP在細胞內(nèi)含量很少，由于ATP和ADP之間在細胞內(nèi)相互轉化十分迅速，使細胞內(nèi)ATP含量總是處于動態(tài)平衡之中。5．在生物體內(nèi)，ATP與ADP是可以相互轉變的。對這種轉變的敘述，錯誤的是(A．ATP轉變成ADP時，釋放能量)B．ADP轉變成ATP時，需要能量C．這一轉變過程需要酶參與D．這一轉變過程說明物質與能量代謝都是可逆的解析：ATP與ADP的相互轉變都需要酶的催化，而且是兩種不同的酶。ATP轉變成ADP時，釋放能量，供生命活動利用；ADP轉變成ATP時，需要能量。兩者之間的相互轉變不是可逆反應，物質可逆而能量不可逆。答案：D6．ATP是生物體內(nèi)的高能化合物。人和動物的生命活動所需要的ATP主要過通________作用釋放的能量來合成。植物體內(nèi)ADP轉化成ATP所需要的能量主要來自________作用和________作用。ATP中________水解，釋放能量用于生命活動。解析：植物葉肉細胞中含有葉綠體和線粒體，可以通過光合作用和細胞呼吸形成ATP，而動物細胞中只含有線粒體，只能通過呼吸作用形成ATP。答案：呼吸光合呼吸高能磷酸鍵ATP的生理功能[例1]用小刀將數(shù)十只螢火蟲的發(fā)光器割下，干燥后研成粉末狀，取兩等份分別裝入兩個小玻璃瓶中，各加入少量的水，使之混合，可見到玻璃瓶中發(fā)出淡黃色熒光，經(jīng)過15min熒光消失。這時，再將ATP溶液加入其中一個玻璃瓶中，將葡萄糖溶液加入另一個玻璃瓶觀察到加ATP溶液的玻璃瓶中有熒光出現(xiàn)，而加葡萄糖溶液的玻璃瓶中現(xiàn)(如下圖)。中，可沒有熒光出(1)干燥后研成粉末狀的物質含有____________________________________________。(2)兩個玻璃瓶實驗現(xiàn)象說明_________________________________________________________________________________________________________________。(3)寫出螢火蟲發(fā)光過程中能量的轉化形式_________________________________最后的________________________________________________________________________。[解析]ATP是生物體內(nèi)的直接能源物質，它釋放的能量可以直接轉化成光能、電能、機械能等。[答案](1)ATP(2)螢火蟲的熒光是由ATP釋放的能量轉化而成的(3)ATP中的化學能轉化成光能1．在下列生理活動中，不能使ADP增加的是()A．植物細胞發(fā)生質壁分離B．抗體的合成與分泌C．肌肉細胞吸收K＋D．正常人在一般情況下，原尿中含有一定量的葡萄糖，而尿液中卻沒有解析：不能使ADP增加，即不消耗ATP。所列生理活動中，植物細胞發(fā)生質壁分離是滲透作用的結果，不消耗能量；抗體的合成與分泌需要消耗ATP；肌肉細胞吸收K＋以及腎小管對葡萄糖的吸收均屬于主動運輸，需要載體協(xié)助并且消耗能量。答案：AATP的分子簡式[例2]ATP在細胞中能夠釋放能量和儲存能量，從其化學結構看，原因是()①腺苷很容易吸收能量和釋放能量②第三個高能磷酸鍵很容易斷裂和再結合③第三個磷酸基(遠離腺苷的那個)很容易從ATP上脫離，使ATP轉化為ADP，同時釋放能量④ADP可以在酶的作用下迅速與一分子磷酸結合，吸收能量形成第二個高能磷酸鍵(遠離腺苷的那個)，使ADP轉變成ATPA．①③C．③④B．②④D．①④[解析]ATP含有三個磷酸基，一個普通化學鍵、兩個高能磷酸鍵，ATP水解時第二個高能磷酸鍵(遠離腺苷的那個)斷裂，儲存在高能磷酸鍵中的能量釋放出來，ATP轉化為ADP。在有關酶的催化下，ADP與Pi結合，吸收能量，又可形成第二個高能磷酸鍵(遠離腺苷的那個)，ADP又轉化為ATP。[答案]C2．下列關于ATP的敘述中，A．ATP分子中B．三磷酸腺苷可簡寫為A～P～P－PC．ATP中大量的能量D．ATP中大量的能量儲存在高能磷酸鍵中三磷酸腺苷的分子式可簡寫為A－P～P～P，其中，P與P之間的高能磷酸鍵儲正確的是()所有化學鍵都儲存著大量的能量，所以被稱為高能磷酸化合物都儲存在腺苷和磷酸基中解析：存著大量的能量，所以稱為高能磷酸化合物。答案：DATP的儲能和放能過程[例3]對：“ATP酶ⅠADPPi＋＋能量”的敘述中，正確的一項是()酶ⅡA．ATP分子由1個腺嘌呤和3個磷酸基組成B．反應向左進行和向右進行所需的酶都是一樣的C．ATP和ADP之間可以時刻轉化，處于動態(tài)平衡之中D．綠色植物體內(nèi)合成ATP所需的能量完全來自光合作用[解析]A項ATP由1個腺苷和3個磷酸基組成，腺苷由1分子腺嘌呤和1分子核糖組成；B項反應向左進行是ATP的合成反應，酶Ⅱ屬于合成酶，反應向右進行是ATP的水解反應，酶Ⅰ屬于水解酶；C項ATP和ADP在細胞內(nèi)時刻不停地發(fā)生相互轉化，從而保證了生命活動的順利進行；D項綠色植物體內(nèi)合成ATP的能量來源有兩個：一是光合作用吸收的光能；二是呼吸作用分解有機物釋放的化學能。[答案]C歸納拓展ATP與ADP的相互轉化是不可逆的過程，其中“物質可逆，能量不可逆”。ATP→ADPATP→ADP＋Pi＋能量水解反應ADP→ATP能量＋Pi＋ADP→ATP合成反應反應式類型所需酶水解酶合成酶場所活細胞內(nèi)多種場所放能胞質溶膠、線粒體、葉綠體儲能能量轉化能量來源能量去向高能磷酸鍵呼吸作用，光合作用儲存于ATP中用于各項生命活動3．以下對生物體內(nèi)ATP的有關敘述中正確的一項是()A．ATP與ADP的相互轉化，在活細胞中其循環(huán)是永無休止的B．ATP與ADP是同一種物質的兩種形態(tài)C．生物體內(nèi)的ATP含量很多，從而保證了生命活動所需能量的持續(xù)供應D．ATP與ADP的相互轉化，使生物體內(nèi)的各項反應能在常溫常壓下快速順利地進行解析：ATP和ADP分別代表三磷酸腺苷和二磷酸腺苷，屬于不同的物質。生物體內(nèi)ATP的含量很少，但其可以不斷地再生，從而保證了生物體對能量的需求。生物體內(nèi)的各項反應能在常溫常壓下快速順利地進行取決于酶的催化作用，而不是ATP與ADP的相互轉化。答案：A1．驗證ATP是生命活動的直接能源物質。2．探究螢火蟲的發(fā)光強度與ATP濃度的關系。典例剖析在自然界中生物的發(fā)光現(xiàn)象普遍存在，請設計實驗探究螢火蟲的發(fā)光強度與ATP濃度的關系。實驗材料：螢火蟲的熒光器曬干后研成的粉末、ATP粉末、蒸餾水、大小相同的小燒杯若干、大小相同的試管若干、標簽紙若干及其他實驗所需材料。(1)實驗步驟：①配制不同濃度的ATP溶液，②將__________________________分成若干分別放入試管中，貼上標簽；在每試管中加________________________________________________________________________；置于小燒杯中，貼上標簽；等份，③支入④觀察發(fā)光現(xiàn)象并記錄。(2)實驗現(xiàn)象預測及結論：現(xiàn)象預測隨ATP濃度結論①發(fā)光現(xiàn)象升高而增強①熒光強度與ATP濃度____________②熒光強度與ATP濃度②發(fā)光現(xiàn)象隨ATP濃度升高而__________③____________________________________________________________________________________③熒光強度與ATP濃度無關(3)實驗討論：①最可能的實驗結果是哪一個？________________________________________________________________________。②螢火蟲發(fā)光是____________________能轉變成________________________________________________________________________能的過程。[解析]為了探究螢火蟲的發(fā)光強度與ATP濃度的關系，首先應配制一系列不同濃度的ATP溶液，隨后將等量的熒光器曬干后研制的粉末放入上述溶液中，觀察不同濃度ATP溶液中粉末的發(fā)光情況。實驗現(xiàn)象有3種可能：①隨ATP濃度增大，發(fā)光現(xiàn)象增強，可說明熒光強度與ATP濃度成正相關。②隨ATP濃度增大，發(fā)光現(xiàn)象減弱，可說明熒光強度與ATP濃度成負相關。③隨ATP濃度增大，發(fā)光現(xiàn)象無變化，可說明熒光強度與ATP的濃度無關。實驗最可能的結果是①，螢火蟲發(fā)光是ATP中活躍化學能轉變成光能的過程。[答案](1)②熒光器粉末③等量不同濃度的ATP溶液(2)①成正比②減弱成反比③在不同濃度的ATP溶液中發(fā)光現(xiàn)象沒有差別(3)①第①種結果②ATP中活躍的化學光歸納拓展探究性實驗和驗證性實驗的比較項目探究性實驗驗證性實驗實驗探索研究對象的未知屬性、特征以及與其驗證研究對象的已知屬性、特征以及與其目的他因素的關系他因素的關系假設一般采用“如果A，則B”的形式表實驗述，是根據(jù)現(xiàn)有的科學理論、事實對所要因結論是已知的，因此不存在假設問題假設研究的對象設想出一種或幾種可能性的解釋實驗因探究內(nèi)容而異因驗證內(nèi)容而異原理實驗應有的實驗步驟實際上并未完成，因探究應有的實驗步驟，可以是曾經(jīng)做過或尚未過程內(nèi)容而異實驗做過的，因驗證內(nèi)容而異未知，可以不描述已知，應準確描述現(xiàn)象對應假設，分類討論。一般需討論“如果出現(xiàn)結果①會怎樣，如果出現(xiàn)結果②或③結果又會怎樣”。但有時也會出現(xiàn)“預測最可能的結果”的問題，此種情況應根據(jù)已有的知識推測出最合理的結果無預期實驗結論無對應實驗目的做出肯定結論(滿分50分時間20分鐘)一、選擇題(每小題3分，共30分)1．如果測得1個高能磷酸鍵的化學能是8P，那么ATP中的磷酸鍵能應該是()A．8PB．8P～16PD．24PC．16P～24P解析：1個ATP中有2個高能磷酸鍵和1個低能磷酸鍵，所以其鍵能應在16P與24P之間，圖示如下。答案：C2．ATP轉化為ADP可表示如下圖，式中X代表()A．H2OC．PB．[H]D．Pi酶解析：由ATP與ADP的轉化反應式ATP――→ADP＋Pi＋能量，可知，在ATP水解釋放能量的同時產(chǎn)生ADP和Pi，因此X代表Pi。答案：D3．在綠色植物進行“ADP＋Pi＋能量――→酶ATP”的反應中，參與反應的能量不可能來源于()A．淀粉C．光B．葡萄糖D．糖原解析：植物中能量來自呼吸作用和光合作用。植物呼吸作用所分解的有機物不可能是糖原，因為它是動物所特有的。答案：D4．某作家腦溢血導致右側肢體癱瘓，為盡快改善患者新陳代謝狀況，盡快恢復其右手書寫能力，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：葡萄糖中的能量氧化分解釋放出來，轉移到ATP中才能直接利用，B、C選項中的物質不是能源物質，只有ATP才是直接能源物質。答案：D5．下列關于“ATP――→酶ADP＋Pi＋能量”反應式的敘述，正確的是(A．反應式物質可逆，能量不可逆)B．反應式能量可逆，物質不可逆C．兩者均可逆D．生物體內(nèi)，ADP轉變成ATP所需能量都來自呼吸作用解析：ATP與ADP的轉變實際上細胞內(nèi)ATP與ADP循環(huán)過程。并不表示化學上的可逆反應，這是因為：(1)從反應條件上看：ATP的分解是一種水解反應。催化該反應的酶屬于水解酶；而ATP的生成是一種合成反應，催化該反應的酶屬合成酶，而酶具有專一性，因此反應條件不同。(2)從能量上看：ATP水解釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵中的化學能，而合成ATP的能量主要有化學能和太陽光能。因此能量來源不同。(3)從ATP的合成與分解的場所上看：ATP合成的場所是胞質溶膠、線粒體和葉綠體，而ATP分解的場所較多。答案：A6．下列有關ATP的敘述，正確的是()①在肺泡表面進行氣體交換需要消耗ATP②若細胞內(nèi)Na＋濃度偏高，為維持Na＋濃度的穩(wěn)定，細胞消耗ATP的量增加③人在寒冷時，細胞產(chǎn)生ATP的量增加④人在饑餓時，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡A．①②C．③④B．②③D．①④解析：肺內(nèi)的氣體交換是通過擴散作用進行的，不需要消耗ATP；雖然細胞中ATP和ADP的含量少，但兩者轉化較快，因此人在饑餓時，兩者的含量也會達到動態(tài)平衡。Na＋進出細胞，靠主動運輸，主動運輸要消耗能量。人在寒冷時，細胞中ATP的含量增加，以維持體溫的恒定。答案：B7．下面關于ATP的敘述，錯誤的是(A．細胞質和細胞核中都有ATP的分布B．ATP合成所需的能量由磷酸提供)C．ATP可以水解為一個核苷酸和兩個磷酸D．正常細胞中ATP與ADP的比值在一定范圍內(nèi)變化解析：綠色植物的葉肉細胞中合成ATP的能量可來自光反應中的光能和細胞呼吸中有機物分解產(chǎn)生的化學能；動物細胞中合成ATP的能量可來自細胞呼吸中有機物分解產(chǎn)生的化學能。ATP中的高能磷酸鍵是生物存儲能量的一種形式。答案：B8．如果ATP脫去了兩個磷酸基，該物質就是組成RNA的基本單位之一，稱為()A．腺嘌呤B．三磷酸腺苷C．腺嘌呤核苷酸D．腺嘌呤脫氧核苷酸解析：ATP是三磷酸腺苷的簡稱，其結構先是由一個含氮堿基——腺嘌呤與核糖組成腺苷；然后由腺苷與磷酸基團組成三磷酸腺苷。ATP脫去兩個磷酸基就叫AMP——一磷酸腺苷，由于組成AMP的五碳糖是核糖，所以叫腺嘌呤核苷酸。答案：C9．對人體細胞內(nèi)ATP的描述，正確的是()A．ATP主要在線粒體中生成B．ATP含有三個高能磷酸鍵，在動物和植物細胞中的能量來源是相同的C．ATP轉變?yōu)锳DP的反應是可逆的D．細胞內(nèi)儲存有大量的A