2018-2019版高中生物 第三章 细胞的代谢学案（打包10套）浙科版必修1.zip

1第三章 细胞的代谢章末总结21．光合作用是植物绿色细胞中最重要的吸能反应；细胞呼吸是所有细胞中最重要的放能反应。2．ATP 不仅是细胞中放能反应和吸能反应的纽带，更是细胞中的能量通货。3．ATP 是由 1 个核糖、1 个腺嘌呤和 3 个磷酸基团组成的，其结构简式可写作A－P～P～P。4．细胞放能反应所释放的能量可用于 ATP 合成，而 ATP 水解所产生的能量可用于吸能反应。5．分子从高浓度处向低浓度处运动的现象叫扩散，水分子通过膜的扩散叫渗透。6．被动转运是指物质由浓度高的一侧转运至浓度较低的一侧，它包括扩散、渗透和易化扩散。7．逆浓度梯度的转运称为主动转运，它需要相应载体蛋白，也需要消耗能量。8．物质进出细胞未必都通过质膜，有时某些物质会被部分质膜包被起来，然后该部分质膜与整个膜脱离，裹着物质运到内侧(胞吞)或外侧(胞吐)。9．酶是具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是 RNA。10．酶具有促使反应物发生化学变化，而本身却不发生化学变化的特点。11．酶作用的强弱用酶活性表示。12．酶的高效性：与无机催化剂相比，酶具有更强的催化效率。13．酶的专一性：一种酶只能催化一种底物或几种相似底物的反应。14．影响酶活性的因素有 pH、温度，pH 过高过低，温度过高都会使酶失活。15．在一定低温下，酶的活性低，空间结构稳定，并未失活，在适宜温度下酶的活性可升高。16．细胞呼吸是指糖等有机物在细胞内氧化分解，释放能量的过程。17．需氧呼吸经历糖酵解、柠檬酸循环和 NADH 中的高能电子在电子传递链中的传递三个阶段。18．需氧呼吸的反应式：C 6H12O6＋6O 2 6CO2＋6H 2O＋能量。― ― →酶 19．厌氧呼吸是在无氧条件下发生的，最常见的类型是乳酸发酵和乙醇发酵。20．细胞呼吸是细胞代谢的中心，它能为生命活动提供能量，为其他化合物的合成提供中间物质。21．真核生物需氧呼吸的场所是细胞溶胶和线粒体；而厌氧呼吸的场所只有细胞溶胶。22．用 95%的乙醇提取色素的原理是色素能溶解在 95%的乙醇中。23．不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。24．二氧化硅有助于研磨充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。25．层析后滤纸条上自上而下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a 和叶绿素 b。326．叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。27．色素分布于叶绿体类囊体膜上，而与光合作用有关的酶分布于类囊体膜和叶绿体基质中。28．光合作用分光反应和碳反应两个阶段，光反应为碳反应提供 NADPH 和 ATP，碳反应为光反应提供 NADP＋ 、ADP 和 Pi。29．光反应产物是 NADPH、ATP 和 O2，碳反应产物是三碳糖。30．光反应场所是类囊体膜，碳反应场所是叶绿体基质。31．光反应把光能转化成 NADPH 和 ATP 中的化学能，碳反应把 NADPH 和 ATP 中的化学能转化成三碳糖中的化学能。32．光合速率或称光合强度，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少 O2、消耗多少 CO2)。33．表观光合速率＝真正光合速率－呼吸速率。34．影响光合速率的因素包括光强度、温度、二氧化碳浓度等，其影响通常是综合性的。一、常考酶的实验探究1．酶的专一性的实验探究方法——对比法(1)设计思路：常见的方案有两种，即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。(2)设计方案方案一 方案二项目实验组 对照组 实验组 对照组材料 同一种底物(等量) 与酶相对应的底物 另外一种底物试剂 与底物相对应的酶 另外一种酶 同一种酶(等量)现象 发生反应 不发生反应 发生反应 不发生反应结论 酶具有专一性 酶具有专一性2.温度对酶活性的影响(1)实验原理温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘－碘化钾溶液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。4(2)实验设计思路Error! 检测是否出现蓝色及蓝色深浅― ― ― ― ― ― ― ― →碘 － 碘 化 钾 溶 液 3．pH 对酶活性的影响(1)实验原理①H 2O2 H2O＋O 2― ― ― ― ― ― ― →过 氧 化 氢 酶 ②pH 影响酶的活性，从而影响 O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。(2)实验设计思路Error! O2的产生速率― ― →检 测 例 1 (2017·浙江杭州重点中学期末)下表是某同学关于酶特性的实验操作步骤，下列分析正确的是( )试管步骤 项目甲 乙1 注入可溶性淀粉溶液 2 mL －2 注入蔗糖溶液 － 2 mL3 注入新鲜的蔗糖酶溶液 2 mL 2 mL4 适宜温度下保温 5 min5 注入本尼迪特试剂 2 mL 2 mL6 酒精灯隔水加热 2 min7 观察现象A.实验的自变量是颜色的变化B．应添加对酶和底物分别保温的处理C．37 ℃是该酶的最适温度D．实验结论是酶具有专一性答案 D解析 分析表格信息可知，实验的自变量是反应底物，因变量是注入本尼迪特试剂后是否会出现红黄色沉淀，因此该实验的目的是研究酶的专一性，结论是酶具有专一性，A 错误，D正确；该实验中温度是无关变量，不需要对酶和底物分别做保温处理，B 错误；实验并未体现不同的温度条件，无法判断酶的最适温度，C 错误。二、条件骤变对光合作用物质含量变化的影响1．利用光合作用简图理解光反应和碳反应之间的关系5(1)光反应为碳反应提供 NADPH、ATP，碳反应为光反应提供 ADP、Pi 和 NADP＋ 。(2)没有光反应，碳反应无法进行；没有碳反应，有机物无法合成，光反应也会受到抑制。2．模型法分析物质的量的变化注：(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，三碳酸分子和 RuBP 含量的变化是相反的，NADPH 和 ATP 含量变化是一致的。例 2 在光照等适宜条件下，将培养在 CO2浓度为 1%环境中的某植物迅速转移到 CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片碳反应中三碳酸分子和 RuBP 微摩尔浓度的变化趋势如图。请据图回答问题：(1)图中物质 A 是____________(填空“三碳酸分子”或“RuBP”)。(2)在 CO2浓度为 1%的环境中，物质 B 的浓度比 A 的低，原因是6___________________________________________________________________________________________________，将 CO2浓度从 1%迅速降低到 0.003%后，物质 B 浓度升高的原因是_____________________________________________________________________________________________________。(3)若使该植物继续处于 CO2浓度为 0.003%的环境中，碳反应中三碳酸分子和 RuBP 浓度达到稳定时，物质 A 的浓度将比 B 的________(填“低”或“高”)。(4)CO2浓度为 0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光强度比 CO2浓度为 1%时的________(填“高”或“低”)，其原因是________________________________________。答案 (1)三碳酸分子 (2)碳反应速率在该环境中已达到稳定，即三碳酸分子和 RuBP 的含量稳定，根据碳反应的特点，此时三碳酸的分子数是 RuBP 的 2 倍 当 CO2浓度突然降低时，RuBP 的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致 RuBP 积累 (3)高 (4)低 CO 2浓度低时，碳反应的强度低，所需的 ATP 和 NADPH 少解析 (1)CO 2浓度降低时，三碳酸分子产生减少而消耗继续，故三碳酸分子的浓度降低，所以物质 A 代表的是三碳酸分子。(2)在正常情况下，1 mol CO2与 1 mol RuBP 结合形成 2 mol 三碳酸分子，即三碳酸分子的浓度是 RuBP 浓度的 2 倍。CO 2浓度迅速下降到 0.003%后，RuBP 的产生量不变而消耗量减少，故 RuBP 的浓度升高。(3)CO 2浓度继续处于 0.003%时，因光反应产物 NADPH 和 ATP 的积累而抑制光反应过程，从而引起碳反应中 RuBP 的浓度又逐渐降低，而三碳酸分子的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，三碳酸分子的浓度仍是 RuBP 浓度的 2 倍。(4)CO 2浓度较低时，碳反应减弱，需要的 NADPH 和 ATP 量减少，故 CO2浓度为0.003%时，在较低的光强度时就能达到最大光合速率。三、光合速率与呼吸速率的计算1．绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。2．绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率。3．真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。用 O2、CO 2或葡萄糖的量表示如下：(1)光合作用产生的 O2量＝实测的 O2释放量＋细胞呼吸消耗的 O2量。(2)光合作用固定的 CO2量＝实测的 CO2吸收量＋细胞呼吸释放的 CO2量。(3)光合作用产生的葡萄糖量＝葡萄糖的积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗的葡萄糖量。7例 3 以测定的 CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是( )A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与 30 ℃时相等B．光照相同时间，在 20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多C．温度高于 25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少D．两曲线的交点表示光合作用制造的与细胞呼吸消耗的有机物的量相等答案 A解析 该图中两条曲线分别表示光照下 CO2的吸收量(即植物积累的有机物量)和黑暗中 CO2的释放量(细胞呼吸消耗有机物的量)，因此，光合作用制造的有机物应该是两条曲线的数值之和。35 ℃时光合作用制造的有机物的量为(3.5＋3)mg/h,30 ℃时光合作用制造的有机物的量为(3＋3.5)mg/h，故光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与 30 ℃时相等；制造有机物最多的不是 25 ℃条件下，而是 30～35 ℃，积累量最多的是 25 ℃条件下；光合作用制造的有机物与细胞呼吸消耗的有机物的量相等的点应是光照下植物不吸收 CO2的点，而不是图中两条曲线的交点。四、光合速率及其测定方法1．表示方法单位时间内单位面积叶片吸收 CO2(或放出氧气，或积累有机物)的量。植物在进行光合作用吸收 CO2的同时，还进行细胞呼吸释放 CO2，而细胞呼吸释放的部分或全部 CO2未出植物体又被光合作用利用，所以把在光照下测定的 CO2的吸收量(只是光合作用从外界吸收的量，没有把细胞呼吸产生的 CO2计算在内)称为表观光合速率或净光合速率。如果在测光合速率时，同时测其呼吸速率，把它加到表观光合速率上去，得到真正光合速率。即：真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。2．测定方法8(1)NaHCO3溶液作用：烧杯中的 NaHCO3溶液保证了容器内 CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。(2)植物光合速率测定指标：植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的液滴右移。单位时间内液滴右移的体积即表示表观光合速率。(3)条件：整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。(4)可增加一实验装置(NaHCO 3换为等量的 NaOH)给予遮光处理，用于测定植物呼吸速率。例 4 某同学利用如图所示的装置研究 CO2含量以及光强度对某种树叶光合作用的综合影响。实验用生长状况相同的若干同种新鲜叶片，在室温 25 ℃下进行，缓冲液能调节密闭小室CO2浓度始终保持相对恒定。用相应装置精确测量，结果如下表。请分析回答下列问题：实验条件组别光强度(lx) CO2(%)液滴移动(mL·h －1 )1 800 0.03 右移 6.02 1 000 0.03 右移 9.03 1 000 0.05 右移 11.24 1 500 0.05 右移 11.25 1 500 0.03 右移 9.0(1)第 3 组装置液滴右移的生理原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。该装置在 2 h 内，缓冲液释放到密闭小室空间的 CO2约为________ mg。第 3、4 两组的结果相同，限制第 4 组光合作用的非生物因素主要是____________________________。(2)装置虽均置于 25 ℃环境下，但有同学认为液滴移动的量不一定真正代表光合作用释放O2的量，因为光照引起的________会导致密闭小室气体的物理膨胀。由此，实验方案应再作相应完善。(3)某同学认为本实验不能令人信服地说明光照和 CO2浓度的相互作用，使光合作用进一步增强。该同学又增设了一组实验，你认为该组的实验条件组合是_________________________9________________________________________________________________________。答案 (1)光合作用产生的 O2多于细胞呼吸消耗的 O2 44 CO 2浓度 (2)温度变化(升高) (3)光强为 800 lx，CO 2浓度为 0.05%解析 缓冲液的作用是维持密闭空间内 CO2浓度的稳定，即树叶从空间吸收的 CO2量与缓冲液释放的 CO2量相等。而空间气体体积增加量(树叶释放 O2量)等于树叶从空间吸收的 CO2量，即 11.2 mL/h×2 h＝22.4 mL。第 3、4 组接受的光强度不同，但光合速率相同，故 CO2浓度是限制第 4 组光合作用的主要非生物因素。101．下表是其他条件均为最适情况下探究乳糖酶催化乳糖水解的相关实验结果，以下分析正确的是( )实验一(乳糖浓度为 10%) 实验二 (酶浓度为 2%)酶浓度 相对反应速率 乳糖浓度 相对反应速率0 0 0 01% 25 5% 252% 50 10% 504% 100 20% 655% 200 30% 65A.实验一若继续增加酶浓度，相对反应速率不再增大B．实验二若继续增加乳糖浓度，相对反应速率会增大C．实验二若将反应温度提高 5 ℃，相对反应速率将增大D．实验一的自变量是酶浓度，实验二的自变量是乳糖浓度答案 D解析 在底物足够多的情况下，酶促反应速率会随酶浓度增加而加快；当所有的酶都参与反应时，反应速率达到最大值，不会再随底物的增多而发生变化；本实验结果是在其他条件均为最适情况下获得的，故提高温度，反应速率会下降。2．(2017·浙江湖州期末)关于探究酶特性实验的叙述中，正确的是( )A．在“探究 pH 对过氧化氢酶活性的影响”活动中，可选择氧气的最终收集量作为观察指标B．在“探究过氧化氢酶的高效性”活动中，可选择无机催化剂作为对照C．在“探究酶的专一性”活动中，自变量一定是酶的种类D．在“探究温度对淀粉酶活性的影响”活动中，可选择本尼迪特试剂对实验结果进行检测答案 B解析 在“探究 pH 对酶活性的影响”活动中，酶不会改变化学反应的平衡点，各组最终收集的氧气量是一样的，因此不可选择氧气的收集量作为观察指标，A 错误；酶与无机催化剂相比，酶具有高效性，因此在“探究过氧化氢酶的高效性”活动中，可选择无机催化剂作为对照，B 正确；在“探究酶的专一性”活动中，自变量可以是酶的种类，也可以是底物的种类，C 错误；在“探究温度对淀粉酶活性的影响”活动中，若使用本尼迪特试剂，则需要水浴加热，这会干扰实验结果，D 错误。3．(2017·浙江温州中学 3 月模拟)为研究细胞呼吸方式，取右图装置 2 组，甲组为 A 处放11一定质量的某种种子、B 处放一定量 NaOH 溶液，乙组为 A 处放等量同种种子、B 处放等量蒸馏水。相同时间后，观察液滴移动情况，下列叙述正确的是( )A．乙组液滴一定是右移或不移动B．甲组液滴移动的量可代表种子细胞呼吸产生的 CO2量C．设计乙组装置是为了测定种子消耗的 O2量与产生的 CO2量的差值D．为了提高实验精确度，可再设置一个 A 中为等量煮熟的种子，B 中为等量 NaOH 溶液的丙装置答案 C解析 乙组 B 处放等量蒸馏水，其对装置内气体变化无影响，乙组液滴移动是由细胞呼吸消耗的氧气量与释放的二氧化碳量的差值决定的。乙组中，若种子仅以葡萄糖为底物进行需氧呼吸，则消耗的氧气量和释放的二氧化碳量相等，液滴不移动；若种子进行厌氧呼吸，则不消耗氧气，但释放二氧化碳，使得装置内气压增大，液滴右移；但种子还可能以脂肪等为底物进行细胞呼吸，若以脂肪为底物进行需氧呼吸，则消耗的氧气量大于释放的二氧化碳量，液滴左移，A 错误；甲组 B 处放一定量 NaOH 溶液，其能吸收二氧化碳，所以甲组装置内的气压变化仅由氧气量变化引起，B 错误；乙组 B 处放等量蒸馏水，其对装置内气体变化无影响，液滴移动是由细胞呼吸消耗的氧气量与释放的二氧化碳量的差值决定的，C 正确；本实验是为了探究细胞呼吸的方式，不需要再设置一个 A 中为等量煮熟的种子，B 中为等量 NaOH溶液的丙装置，D 错误。4．(2017·浙江诸暨中学期中)图甲、乙是一定条件下测得的某植物叶片净光合速率变化曲线。下列叙述正确的是( )A．a 点条件下，适当提高温度，净光合速率减小B．b 点条件下，适当增强光照，净光合速率增大C．c 点条件下，适当提高温度，净光合速率增大D．d 点条件下，适当增强光照，净光合速率增大答案 D12解析 图甲是在 20 ℃条件下测定的结果，a 点条件下，适当提高温度，净光合速率增大，A 错误；图乙是 M 光强度下测得的，由甲图可知，M 光强度为该植物叶片光合作用的光饱和点，即乙图 b 点条件下，适当增强光照，也不能提高净光合速率，B 错误；c 点是最适温度，c 点条件下，适当提高温度，净光合速率降低，C 错误；甲图是在 20 ℃时测得的曲线图，也就是乙图的 b 点，在升高温度到 40 ℃时，图甲曲线会变化，M 点会右移，净光合速率增大，D 正确。5．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深 0.5 m 处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是( )透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙4.9 mg 5.6 mg 3.8 mgA.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为 1.1 mgC．在一昼夜后，乙瓶水样的 pH 比丙瓶的低D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为 1.1 mg答案 B解析 甲瓶－丙瓶即 4.9－3.8＝1.1(mg)，可表示一昼夜丙瓶中生物细胞呼吸量，乙瓶－甲瓶即 5.6－4.9＝0.7(mg)，可表示一昼夜乙瓶中生物净产生的氧气量，因此乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量＝1.1 mg＋0.7 mg＝1.8 mg，B 正确，D 错误；丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所有细胞溶胶、线粒体基质，A 错误；一昼夜后，乙瓶水样中的 CO2含量下降，因此其 pH 上升，而丙瓶中只进行细胞呼吸，CO 2含量上升，pH 下降，乙瓶水样的 pH 比丙瓶的高，C 错误。6．人体肝细胞内 CO2分压和 K＋ 浓度高于细胞外，而 O2分压和 Na＋ 浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是( )A．CO 2 B．O 2C．K ＋ D．Na ＋答案 C解析 人体肝细胞内 CO2分压高于细胞外，运输出细胞是顺浓度梯度的，属于扩散，故 A 错误；人体肝细胞内的 O2分压低于细胞外，进入细胞是顺浓度梯度的，属于扩散，故 B 错误；人体肝细胞内 K＋ 浓度高于细胞外，而肝细胞能吸收 K＋ ，即 K＋ 是逆浓度梯度运输进细胞的，属于主动转运，故 C 正确；人体肝细胞内 Na＋ 浓度低于细胞外，所以 Na＋ 是顺浓度梯度进入肝细胞的，不属于主动转运，故 D 错误。7．处于平静状态和剧烈运动状态下的骨骼肌细胞，分解葡萄糖过程中产生的 CO2 mol 数与13消耗的 O2 mol 数的比值，分别是( )A．等于 1.0、小于 1.0B．等于 1.0、等于 1.0C．小于 1.0、小于 1.0D．等于 1.0、大于 1.0答案 B解析 骨骼肌细胞进行需氧呼吸的产物是二氧化碳和水，且分解葡萄糖过程中产生的 CO2 mol 数与消耗的 O2 mol 数相等，厌氧呼吸的产物是乳酸，因此，处于平静状态和剧烈运动状态下的骨骼肌细胞，分解葡萄糖过程中产生的 CO2 mol 数与消耗的 O2 mol 数的比值均等于 1，B 项正确。8．叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的( )A．内膜上 B．基质中C．类囊体膜上 D．各部位上答案 C解析 光合作用的两个阶段分别发生在叶绿体的不同部位，叶绿体中的色素能够吸收光能，而色素只分布于叶绿体的基粒膜上。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 aATP 的化学组成和特点 a aATP 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的相互转变。2．吸能反应和放能反应(1)吸能反应①概念：产物分子中的势能比反应物分子中的势能高的反应。②举例：如光合作用、氨基酸合成蛋白质的反应等。(2)放能反应①概念：产物分子中的势能比反应物分子中的势能低的反应。②举例：细胞呼吸等。(3)吸能反应与放能反应的联系①吸能反应常利用放能反应所产生的能量。②ATP 是细胞中放能反应和吸能反应的纽带。3．ATP 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①ATP 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。②ATP 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，③易水解，高能磷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1．ATP 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，3是构成 RNA 的基本单位之一。2．ATP 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 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( )A．b 键断裂后形成 ADP 和 PiB．图中的 3 表示 ATP 中的字母 AC．由 1、2、3 各一分子形成的物质是组成 DNA 的基本单位之一D．a 键断裂释放的能量可以直接用于生命活动答案 D4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1．ATP—ADP 循环的过程2．ATP—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 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1．ATP 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 ADP＋Pi＋能量― ― →酶 能量＋Pi＋ADP ATP― ― →酶 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5为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的” 。2．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．①过程和②过程所需的酶是一样的B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中D．ATP 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 ①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，②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)E 不是物质，E 1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，6与图中 B→C 这一过程有关。1．(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物。下列有关叙述错误的是( )A．ATP 中的 A 由腺嘌呤和核糖组成B．ATP 中含有 3 个高能磷酸键C．ATP 水解所释放的能量可用于肌肉收缩D．ATP 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D．ATP 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。3．ATP 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7D．高能磷酸键内答案 D解析 ATP 是高能磷酸化合物，它的结构简式是 A—P～P～P，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B．ATP 转化成 ADP 时释放的化学能转变而来C．热能转变而来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②反应时，释放的能量来自_________________________________________________________________________________________________________。(5)①②反应进行时所需要的酶________(填“相同”或“不同”)，原因是_________________________________________________________________________________________。(6)进行①反应时能量用于________，进行②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)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 ①和②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，②过程产生的能量来8自于 ATP 中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。(5)反应①②中酶是不同的，因为是两个不同的反应且酶具专一性，而且其作用的场所不同。(6)①反应为 ATP 的合成反应，其能量储存在ATP 中。②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( )A．ATP B．DNAC．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C．ATP 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，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C．ATP 水解时释放 2 个磷酸基团生成 ADPD．ATP－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9四项中，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 之间的转化图，可以确定的是( )A．a 为 ADP，b 为 ATPB．能量 1 和能量 2 来源相同C．酶 1 和酶 2 是同一种酶D．X 1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，该现象不能够说明( )10A．此过程中既有 ATP 合成又有 ATP 分解B．被 32P 标记的 ATP 是重新合成的C．ATP 是细胞内的直接能源物质D．ATP 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( )A．20 个，30 个 B．20 个，40 个C．40 个，40 个 D．40 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( )A．Q 1可以来源于光能，Q 2不能转化为光能，M 1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 Q 1可以来源于光能，Q 2可以转化为光能，酶具有专一性，M 1和 M2不是同一种酶，A 错误；吸能反应伴随着 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11C．吸能反应与 ATP 合成相联系，放能反应与 ATP 水解相联系D．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 ATP 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B．ATP 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( )A．ATP 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～P～P (5)ATP 中的化学能 ATP ADP＋Pi＋能量 (6)A― ― →酶 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：①a→b 的变化过程说明 ATP 被水解，此过程释放的能量用于____________________________________________________________________________________________________。②b→c 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。③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)①肌肉收缩等生命活动②细胞呼吸 能量 ③ATP 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。