高中生物新陈代谢与ATP人教版必修1

新陈代谢与ATP
目标指向
1．理解A TP的生理功能和结构简式
2．理解A TP与ADP的相互转化
3．理解A TP的形成途径
典例导法
【例1】（2001年生海高考试题）细胞内要消耗A TP的生理过程有（）
A．丙酮酸在线粒体内氧化分解B．蛋白质合成
C．质壁分离及其复原D．动作电位恢复为静息电位
【解析】此题属多选题。

生物体内的绝大多数化学反应是需要消耗能量的，在题目给出的选项中，A选项产生能量；C选项属于植物细胞的渗透作用，不消耗能量；蛋白质合成和动作电位恢复为静息电位这两项都需要消耗能量。

【答案】BD
【例2】（1999年广东高考试题）高等植物体内产生A TP的生理过程有（）
A．呼吸作用、渗透作用B．呼吸作用、蒸腾作用
C．光合作用、主动运输D．光合作用、呼吸作用
【解析】细胞中能产生A TP的场所：（1）叶绿体（光合作用），（2）线粒体（呼吸作用），（3）细胞质基质（有氧呼吸第一阶段、无氧呼吸）。

【答案】D
【例3】西藏高原地区空气中含氧量只有平原地区的40%～50%，长期生活在此地的人，体内获得ATP的生
理过程主要是（）
A．无氧呼吸B．有氧呼吸和无氧呼吸
C．有氧呼吸D．磷酸肌酸中能量的转移
【解析】生命活动的直接能源是ATP，在人和动物体内产生ATP的生理过程有三种：有氧呼吸、无氧呼吸和磷酸肌酸等其它高能磷酸化合物中能量的释放和转移，其中有氧呼吸产生的ATP最多。

在动物体内，ATP的产生主要是通过有氧呼吸实现的，无氧呼吸只是在细胞处于相对缺氧状态下对有氧呼吸的一种补充，其产生的A TP也是非常有限的。

所以，无论是平原地区，还是高原地区，人体内获得A TP的主要生理过程都是有氧呼吸。

题干中含氧量较低是干扰项。

【答案】C
学海试航（完成时间45分钟）
夯实基础
一、选择题
1．下列关于A TP ADP+Pi+能量的反应式的叙述，正确的是（）
A．反应式物质可逆，能量不可逆B．反应式能量可逆，物质不可逆
C．两者均可逆D．生物体内ADP转变成A TP所需能量都来自呼吸作用
2．三磷酸腺苷分子式可以简写成（）
A．A—P—P～P B．A～P—P～P C．A～P～P～P D．A—P～P～P
3．在人体细胞中，若反应式ADP+Pi+能量A TP由左向右进行时，能量主要来自（）
A．有氧呼吸B．无氧呼吸C．光合作用D．A TP水解
4．三磷酸腺苷在细胞内的含量及其生成的速度分别是（）
A．很多、很快B．很少、很慢C．很多、很慢D．很少、很快
5．下列哪种物质对治疗心肌炎有很大的帮助（）
A．蛋白质B．糖类C．A TP D．胰岛素
6．如果A TP 脱去了两个磷酸基，该物质就是组成RNA 的基本单位之一，称为（ ） A ．腺嘌呤 B ．三磷酸腺苷 C ．腺嘌呤脱氧核苷酸 D ．腺嘌呤核苷酸 7．一分子A TP 中含有的高能磷酸键和磷酸基数分别是（ ） A ．3和3 B ．3和2 C ．2 和3 D ．2 和2 8．海洋中电鳐使用的电能直接来自于（ ）
A ．葡萄糖
B ．脂肪
C ．ATP
D ．磷酸肌酸 二、非选择题
9．根据反应式A TP ADP+Pi+能量，回答下列问题：
（1）A TP 作为生物体生命活动的 ，其分子结构简式为 ，在①过程中，是由于 键断裂而释放出能量。

（2）在绿色植物体内与②相应的生理活动是在细胞内的 和 中进行。

（3）下列有关该反应的几种说法，不正确的是（ ） A ．完成①过程中所释放的能量可用于②过程 B ．在人体内完成②过程所需能量主要来自呼吸作用
C ．光合色素吸收的光能和有机物氧化分解所释放的能量均可用于②过程
D ．完成①过程释放的能量可用主动运输
10．图3-2-1是细胞内A TP 和ADP 相互转化的图未，请依图回答： （1）在人体内，图中左侧的“能量”来源于 ；右侧“能量”用
（2）在植物体内，图中左侧的“能量” 于 ，
请举一例： 。

来自于
和 ，右侧“能量”用于 ，请举一例： 。

①
图3-2-1
迁移运用
一、选择题
1．人在剧烈运动时，合成A TP的能量主要来源于（）
A．无氧呼吸B．有氧呼吸C．磷酸肌酸D
2．图3-2-2中能表示动物肌细胞内A TP的产生量与O2供应量之
间曲线的是（）
A．A
O2的供应量B．B
C．C
D．D
3．人体细胞中A TP的含量是相对稳定的。

当A TP的含量较多时，可将能量转移给（）
A．脂肪酸B．氨基酸C．丙酮酸D．肌酸
4．荧火虫发光所用的能量直接来自于（）
A．葡萄糖B．磷酸肌酸C．脂肪D．A TP
5．下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的是（）
A．肌糖元B．肝糖元C．葡萄糖D．三磷酸腺苷
6．在A TP中，直接用于各项生命活动的大量化学能贮存在（）
A．腺苷内部B．腺苷与磷酸之间C．磷酸基之间D．磷酸基内部
7．绿色植物的细胞中，能生成A TP的细胞器是（）
A．叶绿体和线粒体B．线粒体和核糖体C．核糖体和高尔基体D．叶绿体和核糖体
8．人体下列生理活动不需要消耗A TP的是（）
A．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖B．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖
C．肾小管对葡萄糖的重吸收作用D．血液中的葡萄糖进入红细胞
二、非选择题
9．人体肌肉收缩所消耗的能量归根到底来自于太阳光能。

在所经过的一系列能量转移过程中，至少有两次以ATP的形式出现。

试分析第一次是，第二次是。

10．有实验证明，当注射A TP给枪乌贼（中毒的，不能合成自己的ATP）巨大神经细胞时，细胞膜立即开始逆浓度差排出Na+，吸收K+，并且一直持续到A TP全部用完为止。

这个实验说明：。

拓展创新
一、选择题
1．通过生理测定得知，长时间剧烈运动过程中，骨骼肌细胞中A TP含量仅能维持3秒钟，3秒钟后，肌肉消耗的能量来自A TP的再生，此时A TP再生的主要途径是（）
A．有氧呼吸B．无氧呼吸C．磷酸肌酸高能磷酸键转移D．以上三项
2．从能量代谢角度来看，有机物分解生成A TP的过程属于（）
A．能量流动B．能量转换C．能量的释放D．能量的利用
3．硝化细菌维持自身各种生命活动所需的能量直接来自于（）
A．体内ATP的水解B．体内有机物的氧化分解
C．周围物质的氧化分解D．体内有机物的无氧分解
4．下列有关人体细胞内A TP的描述，正确的是（）
A．ATP只能在线粒体中生成
B．ATP中含有一个在一定条件下很容易水解和重新形成的高能磷酸键
C．细胞内贮存有A TP，以备生理活动需要
D．ATP转变为ADP的反应是不可逆的
5．A TP是细胞内的能源物质，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
达心肌细胞内最少要通过细胞膜有（ ）
A ．1层
B ．2层
C ．3层
D ．4层
6．对反应式“A TP+H 2O ADP+Pi+能量”的叙述，不正确的是（ ）
A ．反应中伴随着能量的贮存和释放
B ．细胞内形成A TP 所需能量都来自呼吸作用
C ．该反应在活细胞中可循环进行
D ．该反应保证了新陈代谢顺利地进行 7．在下列生理活动中，要消耗A TP 的是（ ） A ．植物细胞发生质壁分离
B ．根毛细胞吸收水分
C ．肌肉细胞从内环境中吸收K +
D ．叶片蒸腾水分
8．生物体进行生命活动所需直接能源、主要能源和最终能源依次是（ ） A ．太阳能、糖类、ATP
B ．ATP 、糖类、脂肪
C ．ATP 、脂肪、太阳能
D ．ATP 、葡萄糖、太阳能 二、非选择题
9．1997年度诺贝尔化学奖奖给了美国的保罗·博耶、美国的约翰·沃克和丹麦的季斯·斯科，以表彰他们对揭开生命过程中能量转换的奥秘所做出的贡献——对ATP 的合成和作用机制作出科学的解析。

ATP 的结构如
下图3-2-3所示。

酶 OH
OH |
～O —P —O OH OH | | HO —P ～O —P 图3-2-3
回答下列问题：
（1）A TP 的分子式为
（2）以A TP 进行甘油磷酸化，生成甘油－1－磷酸酯，写出该反应的化学方程式 （3）A TP 可能与其他物质发生的反应是 （填下列反应类型的代号）。

①消去反应 ②中和反应 ③酯化反应
④银镜反应 ⑤氧化反应 ⑥与三氯化铁的显色反应
（4）生物体内的A TP 的含量不多，对动物和人来说，ADP 转化变成ATP 时所需要的能量主要来自 ；对于绿色植物来说，ADP 转变成A TP 时所需的能量，除来自 外，还来自 。

10．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3-2-4：
（1）三个ATP 含有________个高能磷酸键；如果一个ATP 脱去两个磷酸基，形成AMP ，AMP 是_____________的基本化学组成单位之一。

（2）下列哪些过程需要消耗A TP （ ）
A ．光合作用的光反应
B ．光合作用的暗反应
C ．小肠上皮细胞吸收胆固醇
D ．红细胞吸收葡萄糖
（3）A TP 之所以称为通用的“能量货币”，主要是因为ATP 是（ ） A ．主要的能源物质 B ．高能化合物
OH ∣ HO —P ～ OH ∣O —P —O — OH ∣ O —P ～ OH
OH
图3-2-3
C．直接能源物质D．能量贮备物质
（4）下列有关A TP的描述不正确的是（）
A．ATP是高能化合物，在细胞中可以大量存在
B．人体细胞中，ATP主要在线粒体中通过氧化[H]产生
C．ATP在动物细胞中易分解，也易合成
D．ATP属于小分子有机物
（5）下列是有关A TP的实验设计：
（一）实验目的：（略）
（二）实验原理：（略）
（三）实验材料：（略）
（四）实验步骤：
①用小刀将数只荧火虫的发光器割下，干燥后研成粉末状。

②取二支试管，标上甲、乙。

在二支试管中加入2mL水。

③分别在二支试管中加入等量萤火虫发光器研磨粉末，并观察现象；
现象：二支试管均有短时间黄色荧光出现。

④一段时间后，分别在二支试管中加入2mLATP溶液、葡萄糖溶液，并观察现象
预测实验结果：能发出黄色荧光的试管是____________。

此实验可以说明哪些实验结论：
第二节新陈代谢与ATP
夯实基础
一、选择题
1A 2D 3A 4D 5C 6D 7C 8C
二、非选择题
9．（1）直接能源A—P～P～P 远离A的那个高能磷酸键
（2）叶绿体线粒体（3）A
10．（1）呼吸作用各项生命活动肌肉收缩
（2）呼吸作用光合作用各项生命活动吸收矿质元素
迁移运用
一、选择题
1B 2A 3D 4D 5D 6C 7A 8D
二、非选择题
9．通过光合作用将光能转变成A TP中的化学能通过呼吸作用分解有机物，释放能量，合成A TP 10．巨大神经细胞排出Na+吸收K+的过程是主动运输过程，需要消耗A TP。

拓展创新
一、选择题
1C 2B 3A 4B 5C 6B 7C 8D
二、非选择题
9．（1）C10H16N5O13P3
（2）A TP ＋ ＋ ADP
（3）①②③⑤
（4）呼吸作用 光合作用 光反应
10．（1）6 RNA （2）B （3）C （4）A
（5）甲 萤火虫发光器发光需要消耗能量；ATP 是直接能源物质；葡萄糖不是直接能量物质
生活中的生物学知识
一、有关ATP
1997年诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗•博耶和英国的约翰·沃克，以表彰他们在研究腺苷三磷酸合成酶如何利用能量进行A TP 再生方面所取得的成就。

三磷酸腺苷（ATP ）的分子结构很复杂，它的结构简式如下：
ATP 的分子为C 10H 16O 13N 5P 3，分子量是507，A TP 与ADP 的转化式可表示为：
ATP ADP+Pi+能量。

ADP 再脱去一个磷酸根形成一磷酸腺苷（简称AMP ），AMP 是构成RNA 的一种腺嘌呤核糖核苷酸。

磷酸在A TP 的功能中起着非常重要的作用。

两个磷酸之间（也就是P 与P 之间）用“~”符号表示的化学键，是一种特殊的化学键。

这种化学键断裂时，放出的能量是正常的化学键放出的能量的2倍以上（如每摩尔的高能磷酸键放出的能量约29.29~41.84千焦，而一般的P-—O 键只放出能量8.37~20.92千焦.
OH OH |
～O —P —O OH OH | | HO —P ～O —P
..
从低等的单细胞生物到高等的人类，能量的释放、贮存和利用，都是以ATP为中心的。

生物体进行各项生理活动所需要的能量，大都直接地来自于A TP，有些则间接地来源于A TP。

总之，它们都通过A TP来供应能量。

生物体的各种组织细胞中，各含有一定数量的ATP。

而当细胞中的ATP浓度过高是时，生物体可以将ATP的高能磷酸键中的能量转移给肌酸，以生成磷酸肌酸（CP）这种化合物。

此反应可简写成：A TP+C ADP+CP。

磷酸肌酸可作为一种辅助能源在动物的肌肉中贮存。

二、剧烈运动时的供能系统
ATP在高等动物体的贮存量是有限的，在剧烈运动时只能维持3秒钟的消耗，但细胞中的ATP是用不完的，因为有一个ATP的再生系统。

在刚开始剧烈运动时，由于有氧呼吸过程还未及时作出反应，ATP的大量消耗依赖于磷酸肌酸中高能磷酸键的迅速转移来维持ATP的供应，但磷酸肌酸也只能维持十几秒钟的时间，这是剧烈运动过程中第一阶段的供能系统，称为ATP—磷酸肌酸供能系统。

如果运动继续下去，就要依靠无氧呼吸释放少量的能量来维持剧烈运动的需要，这是剧烈运动过程中的第二阶段供能系统，称为无氧呼吸供能系统。

但无氧呼吸释放的能量很少，也不能长时间供能，无氧呼吸的产物乳酸在动物体内的积累会降低内环境的pH值，过多的乳酸积累会导致酸中毒。

由于在第一阶段和第二阶段的运动过程中，积累了大量的ADP 和NAD+两物质，这两物质对有氧呼吸过程有强烈的促进作用，这样经过将近1分钟时间的适应，有氧呼吸速度明显加快，如果剧烈运动持续进行下去，能量主要由有氧呼吸提供。

在剧烈运动过程，由于高等动物个体的生理性适应，交感神经兴奋性增加，副交感神经兴奋性降低，加上血液中CO2的增加，呼吸运动加快加深，心跳加快加强，血液循环的速度加快，运输氧的能力得到加强。

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