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1、第二課時細胞的能量通貨ATP知識詮釋思維發(fā)散1.ATP分子的結(jié)構(gòu)2.核心突圍技能聚合 一、ATP的結(jié)構(gòu)和功能1.ATP與RNA的關(guān)系A(chǔ)TP去掉兩個磷酸基團后的剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸,是組成RNA的基本單位之一,如下圖:2.A-PPP中的 “-”為普通磷酸鍵,其水解釋放的能量很少。A-PPP中的“”為高能磷酸鍵,其水解釋放的能量很高,高達30.54 kJ/mol。3.ATP是一種有機物,其分子式為C10H16O13N5P3。ATP能夠通過細胞膜跨膜運輸,ATP片劑可以口服,而ATP注射液可以肌肉注射或靜脈滴注。動物細胞內(nèi)除了ATP為高能磷酸化合物之外,還含有另一種高能磷酸化合物磷酸肌酸。4.

2、生物體內(nèi)的能源物質(zhì)(1)能源物質(zhì)糖類、脂肪、蛋白質(zhì)。(2)主要能源物質(zhì)糖類。(3)主要儲能物質(zhì)脂肪。(4)直接能源物質(zhì)ATP(不是唯一)。(5)根本能源或最終能源光能。(6)植物細胞內(nèi)的儲能物質(zhì)淀粉、脂肪。(7)動物細胞內(nèi)的儲能物質(zhì)糖原、脂肪。 規(guī)律精講精析1.ATP是生物界共用的主要直接能源物質(zhì),但不是唯一直接能源物質(zhì),如蛋白質(zhì)合成中還可利用UTP。2.幾種不同物質(zhì)中的“A”代表的含義 典例1 下列對ATP的描述正確的是( )A.ATP是主要的儲能物質(zhì)B.1 mol ATP水解為ADP時釋放的能量為2870 kJC.線粒體是藍藻細胞產(chǎn)生ATP的主要場所D.ATP分子由1個腺苷和3個磷酸基團組

3、成【思路剖析】ATP是直接能源物質(zhì),故A項錯誤;1 mol ATP水解為ADP時釋放的能量為30.54 kJ,故B項錯誤;藍藻是原核生物,細胞中無線粒體,故C項錯誤?！敬鸢浮緿 典例2 下圖是ATP的分子結(jié)構(gòu)式,圖中哪個鍵的水解能釋放大量的能量( )A.1B.2C.3D.4【思路剖析】圖中右側(cè)的腺嘌呤和核糖構(gòu)成的是腺苷,ATP水解時,容易斷裂的是遠離腺苷的高能磷酸鍵(1),從而釋放出大量的能量?！敬鸢浮緼二、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化1.ATP 的形成途徑是生物界的共性。2.ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化(1)細胞中ATP的含量很少,但ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的速度很快。細胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化

4、的能量供應(yīng)機制, ATP合成ATP水解反應(yīng)式ADP+Pi+能量ATP ATP ADP+Pi+能量場所線粒體、葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)細胞內(nèi)所有需要能量的進行生命活動的結(jié)構(gòu)(2)ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)條件由ATP合成酶催化由ATP水解酶催化能量來源合成ATP的能量主要來自光能(光合作用)和化學(xué)能 (細胞呼吸)ATP水解釋放的能量是儲存在遠離A的高能磷酸鍵中的能量能量去路儲存在ATP中用于各項生命活動從條件上看:ATP分解是一種水解反應(yīng),所需的酶是水解酶;ATP合成是一種合成反應(yīng),所需的酶為合成酶,酶具有專一性,故反應(yīng)條件不同,不能說該反應(yīng)可逆。從能量上看:ATP水解釋放的能量是儲存在

5、高能磷酸鍵中的化學(xué)能,而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽能,故能量來源不同。從場所上看:ATP合成的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體,ATP分解在細胞的各個部位,故場所不同。綜上所述,上述反應(yīng)從物質(zhì)方面看可逆,從酶、場所、能量上看不可逆。故ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)化不是可逆反應(yīng)。3.ATP與光合作用及細胞呼吸的關(guān)系(1)與光合作用的關(guān)系(2)與細胞呼吸的關(guān)系 典例3 (2012年聊城一模)ATP是細胞中能量的通用“貨幣”。下列有關(guān)ATP的敘述不正確的是( )A.ATP中的“A”與構(gòu)成DNA、RNA中的堿基“A”表示不同物質(zhì)B.ATP中的能量可以來源于光能、化學(xué)能,也可以轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能C

6、.在有氧與缺氧的條件下,酵母菌細胞質(zhì)基質(zhì)都能形成ATPD.人體內(nèi)成熟的紅細胞中沒有線粒體,不能產(chǎn)生ATP【思路剖析】ATP中的“A”表示腺苷,DNA、RNA中的堿基“A”表示腺嘌呤,故A項正確。ATP中的能量可以來源于光能(光合作用把光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能)、化學(xué)能(細胞呼吸把有機物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中的化學(xué)能),也可以轉(zhuǎn)化為光能(螢火蟲發(fā)光)和化學(xué)能(根吸收K+的主動運輸?shù)?,故B項正確。酵母菌為兼性厭氧菌,有氧條件下在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行有氧呼吸第一階段,產(chǎn)生少量ATP;無氧條件下,在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行無氧呼吸全過程,產(chǎn)生少量ATP,C項正確。人體成熟的紅細胞是特化的細胞,沒有線粒體

7、等細胞器,但是能進行無氧呼吸產(chǎn)生ATP?！敬鸢浮緿 典例4 (2013年東莞統(tǒng)考)下列關(guān)于反應(yīng)式“ATPADP+Pi+能量”的敘述,正確的是( )A.高溫和低溫均能破壞酶 1 和酶 2 的結(jié)構(gòu),使其失去活性B.酶通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率C.植物細胞和動物細胞發(fā)生這個反應(yīng)的生理過程都一樣D.人在饑餓時,細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(tài)平衡【思路剖析】酶1和酶2的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì),在高溫下結(jié)構(gòu)被破壞,失去活性,而低溫只是抑制酶的活性;酶的催化原理是通過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率;植物細胞可以通過光合作用產(chǎn)生ATP和消耗ATP,也可以通過呼吸作用產(chǎn)生ATP,而動

8、物細胞不能進行光合作用,主要進行呼吸作用產(chǎn)生ATP,ATP可用于肌肉收縮等生理過程;饑餓時,肝糖原水解為葡萄糖再氧化分解釋放能量產(chǎn)生ATP,細胞中 ATP與ADP的含量仍是維持在一定的動態(tài)平衡中?！敬鸢浮緽1.(2012年萊州一中高三檢測)當(dāng)你品嘗各種美味佳肴時,你可能不得不感謝三磷酸腺苷(ATP)這種化學(xué)物質(zhì)。最新研究顯示,ATP這種傳統(tǒng)上與細胞能量供應(yīng)相關(guān)的物質(zhì)在把食物的味道信息傳遞給大腦的過程中起到了關(guān)鍵的作用。根據(jù)以上信息我們不能推出的結(jié)論是( )A.ATP與能量供應(yīng)相關(guān)B.作為信息分子的ATP不能提供能量D.神經(jīng)細胞膜外表面可能有ATP的受體【思路剖析】根據(jù)題干“ATP這種傳統(tǒng)上與細

9、胞能量供應(yīng)相關(guān)的物質(zhì)在把食物的味道信息傳遞給大腦的過程中起到了關(guān)鍵的作用”可推知ATP與能量供應(yīng)有關(guān),可作為信息傳遞分子,信息傳遞需要與細胞膜表面的受體結(jié)合,所以A、C、D項正確?！敬鸢浮緽C.ATP也可作為信息傳遞分子2.(2013年安徽名校聯(lián)考)人體細胞進行正常的生命活動,每天需要水解200300 mol ATP,但人體細胞中ATP的總量只有約0.1 mol。下列有關(guān)ATP的敘述錯誤的是( )A.ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化保證了機體對能量的需求B.ATP由3個磷酸基團和1個腺嘌呤構(gòu)成C.有氧呼吸的第三階段為人體細胞活動提供的ATP最多D.人體細胞內(nèi)形成ATP的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體【思路剖

10、析】ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵容易斷裂也容易形成,即ATP與ADP二者可以相互轉(zhuǎn)化,這可以保障生物體對能量的需求;ATP即三磷酸腺苷,由3個磷酸基團和1個腺苷組成;有氧呼吸第三階段,前兩個階段生成的大量H和O2反應(yīng)生成大量ATP;人體細胞產(chǎn)生ATP的過程有有氧呼吸和無氧呼吸,有氧呼吸在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中完成,無氧呼吸在細胞質(zhì)基質(zhì)中完成?！敬鸢浮緽3.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只小玻璃管中,各加入少量的水,使之混合,可見到玻璃管中發(fā)出淡黃色熒光。約過15 min熒光消失(如下圖所示)。這時,再將ATP溶液加入其中一只玻璃管中,將葡萄糖溶液加入另一只

11、玻璃管中,發(fā)現(xiàn)加ATP溶液的玻璃管中發(fā)出熒光,而加葡萄糖溶液的管中不發(fā)熒光。(1)向A、B兩管中加水后,兩管均發(fā)熒光,這能說明水對生物正常的生命活動有何重要意義? 。這也說明了發(fā)光器研磨成的粉末中含有哪種物質(zhì)? 。(2)上述對照實驗說明:螢火蟲發(fā)光是將 能轉(zhuǎn)變成 能的過程。這一過程所需的能量由 提供。 不是生命活動的直接能源物質(zhì)。(3)若向剛切下的螢火蟲的發(fā)光器上滴加葡萄糖溶液,你認為會發(fā)熒光嗎?為什么? ?！舅悸菲饰觥堪l(fā)光器粉末溶于水后發(fā)出熒光,說明粉末中含有少量的ATP。這是因為粉末中的ATP發(fā)生了水解反應(yīng):ATPADP+Pi+能量(用于發(fā)出熒光),這也說明生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)都是在水中進行

12、的。上述對照實驗說明:螢火蟲的發(fā)光是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能的過程,這一過程由ATP提供能量,ATP是直接能源物質(zhì),而葡萄糖不是直接能源物質(zhì)。剛切下的螢火蟲的發(fā)光器細胞仍具有生物活性,吸收葡萄糖后將其氧化分解,釋放能量合成ATP供發(fā)光之用,但隨著細胞死亡而不再發(fā)光?！敬鸢浮?1)生物體內(nèi)許多重要的生物化學(xué)反應(yīng)均要在水中才能進行少量的ATP (2)化學(xué)光ATP葡萄糖 (3)會發(fā)熒光,因為葡萄糖進入發(fā)光器的細胞中后可被氧化分解,使細胞中生成ATP供發(fā)光用基礎(chǔ)角度思路一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分)1.(基礎(chǔ)再現(xiàn))以下關(guān)于ATP和酶的說法正確的是( )A.人體成熟的紅細胞既能產(chǎn)生

13、酶又能產(chǎn)生ATPB.ATP含有核糖,酶一定不含核糖C.ATP是活細胞各種生命活動的直接供能物質(zhì),但不是細胞唯一的直接能源物質(zhì)D.酶與ATP均具有高效性與專一性 【思路剖析】人體成熟的紅細胞通過無氧呼吸產(chǎn)生ATP,但由于其沒有細胞核和細胞器,所以不能合成酶,故A項錯誤。有少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是RNA,含有核糖,故B項錯誤。ATP是生命活動的直接能源物質(zhì),細胞內(nèi)的其他核苷的三磷酸化合物(如UTP),也作為生命活動的直接能源物質(zhì),C項正確。ATP是能源物質(zhì),無高效性和專一性,故D項錯誤?！敬鸢浮緾2.(基礎(chǔ)再現(xiàn))下列過程都不會使ADP含量增加的是( )A.K+進入腎小管上皮細胞,C3化合物還原成葡萄糖B

14、.小腸上皮細胞吸收葡萄糖,水的光解 C.甘油和酒精進入細胞,氨基酸進入小腸絨毛上皮細胞D.暗反應(yīng)中CO2的固定,線粒體中的H與O2結(jié)合管上皮細胞和C3化合物還原成葡萄糖都需消耗ATP;B項中小腸上皮細胞吸收葡萄糖需消耗ATP;C項中氨基酸進入小腸絨毛上皮細胞需消耗ATP?！敬鸢浮緿【思路剖析】本題進行信息轉(zhuǎn)換,所問的問題實質(zhì)為“下列過程都不消耗ATP的是”。A項中K+進入腎小3.(基礎(chǔ)再現(xiàn))ATP是細胞的能量“通貨”,有關(guān)說法正確的是( )A.細胞需要儲備大量的ATP B.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機制是生物界的共性C.ATP的合成總是伴隨有機物的氧化分解 D.黑暗條件下,只有線粒體可以

15、產(chǎn)生ATP細胞內(nèi)不能儲存大量的ATP;在光合作用過程中,利用光能合成ATP,不需有機物的氧化分解;黑暗條件下,細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體都會產(chǎn)生ATP;細胞都通過ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化為生命活動提供能量,屬于生物界的共性,故B項正確?！敬鸢浮緽【思路剖析】細胞內(nèi)時刻進行著ATP的合成與水解,4.(基礎(chǔ)再現(xiàn))下列關(guān)于葉肉細胞在光照條件下產(chǎn)生ATP的描述,正確的是( )A.無氧條件下,光合作用是細胞ATP的唯一來源B.有氧條件下,細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體、葉綠體都能產(chǎn)生ATPC.線粒體中產(chǎn)生的ATP可運輸?shù)饺~綠體中供給暗反應(yīng)D.細胞質(zhì)中消耗的ATP來源于線粒體和葉綠體合作用外也能通過無氧呼吸產(chǎn)生少量ATP;在

16、有氧、有光照條件下,葉肉細胞可通過光合作用、有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生ATP,場所為葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體;葉綠體的暗反應(yīng)階段消耗的ATP是其光反應(yīng)過程提供的,故葉綠體光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP不會到細胞質(zhì)中發(fā)揮作用,葉綠體暗反應(yīng)階段消耗的ATP也不會由線粒體提供?！敬鸢浮緽【思路剖析】在無氧、有光照條件下,葉肉細胞除光5.(視角拓展)下面關(guān)于ATP的敘述,錯誤的是( )A.細胞質(zhì)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)變化不是由磷酸提供;ATP連續(xù)水解掉兩個磷酸基團,可生成1個腺嘌呤核糖核苷

17、酸和2個磷酸;正常細胞中,ATP的含量很少,但ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的速度很快,細胞中ATP與ADP的含量保持動態(tài)平衡?！敬鸢浮緽【思路剖析】細胞質(zhì)和細胞核都進行新陳代謝,細胞質(zhì)中如蛋白質(zhì)的合成,細胞核中如DNA復(fù)制等,都需消耗ATP;ATP合成所需的能量可來自光能或化學(xué)能,而6.(視角拓展)下列生理過程不需消耗ATP的是( )【思路剖析】圖A所示的運輸過程為自由擴散和協(xié)助擴散,均不需要消耗能量。而神經(jīng)纖維上興奮的產(chǎn)生和傳遞、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中物質(zhì)的合成、細胞分裂等過程均需消耗ATP提供的能量?！敬鸢浮緼7.(視角拓展)下列有關(guān)酶與ATP的敘述,正確的是( )A.某酶的氧化分解需要ATP B.酶

18、的催化效率總是高于無機催化劑C.溫度會影響ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的速率 D.ATP的合成與分解需要的酶相同量,產(chǎn)生ATP,A項錯誤;酶的催化作用需要適宜的條件,在條件不適宜時酶的活性會降低甚至喪失,此時的催化效率會低于無機催化劑,B項錯誤;ATP與ADP之間的轉(zhuǎn)化需要酶的催化,所以溫度會影響二者的轉(zhuǎn)化,C項正確;酶具有專一性,ATP的合成與分解是兩個不同的反應(yīng),所需的酶不同,D項錯誤?！敬鸢浮緾【思路剖析】本題考查酶與ATP相關(guān)知識。酶是一類具有生物催化作用的有機物,其氧化分解會釋放能8.(視角拓展)下列有關(guān)ATP的敘述中,正確的是( )A.ATP是細胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物,每個ATP分子含

19、有三個高能磷酸鍵B.因為生物體的生命活動每時每刻都離不開ATP,所以在生物體內(nèi)有大量的ATP存在C.對于所有生物來說,ADP合成ATP的能量都來自于呼吸作用和光合作用D.對于正常生活的細胞來說,ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是時刻不停地發(fā)生且處于動態(tài)平衡之中的【思路剖析】每個ATP分子中含有兩個高能磷酸鍵,故A項錯誤;生物體內(nèi)ATP含量很少,但ATP與ADP之間相互轉(zhuǎn)化的速度很快,故B項錯誤;對于動物來說,ADP合成ATP的能量不可能來自于光合作用,故C項錯誤;ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是時刻不停地發(fā)生且處于動態(tài)平衡之中的,細胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機制,是生物界的共性,故D項正確。【答案

20、】D9.(基礎(chǔ)再現(xiàn),12分)右圖是有關(guān)ADP轉(zhuǎn)化成ATP時所需能量的主要來源的示意圖,請據(jù)圖回答下列問題:二、非選擇題(本題共4小題,共52分)(1)1分子ATP中含有 個高能磷酸鍵。(2)圖中的a、b代表的生理過程分別是 、 。(3)在動物肌細胞中,進行反應(yīng)時,能量來自 。(4)反應(yīng)進行時所需要的酶一樣嗎? 為什么? 。(5)進行反應(yīng)時能量用于 ,進行反應(yīng)時能量用于 ,由此可見,能量是 (填“可逆的”或“不可逆的”),物質(zhì)是 (“可循環(huán)”或“不可循環(huán)”)利用的。【思路剖析】本題考查ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的條件以及轉(zhuǎn)化過程中能量的來源和去路。生成ATP時所需的能量,動物和人可來自細胞呼吸,綠色

21、植物除來自細胞呼吸外還可來自光合作用,即圖中a為細胞呼吸,b為光合作用。ATP水解時生成的能量用于各項需能的生命活動,故在ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)可逆而能量不可逆,所需的酶也不同,ATP生成時是ATP合成酶催化,ATP水解時是ATP水解酶催化。在動物的肌細胞中進行反應(yīng)時,能量來自ATP中遠離A的高能磷酸鍵?！敬鸢浮?1)2 (2)細胞呼吸光合作用 (3)儲存在ATP的高能磷酸鍵中的化學(xué)能 (4)不一樣因為和是兩個不同的反應(yīng),而酶具有專一性 (5)合成ATP各項生命活動不可逆的可循環(huán)10.(視角拓展,14分)在活細胞中,下圖所示循環(huán)過程永不停止地進行著,請運用所學(xué)的知識,分析回答ATP

22、與ADP循環(huán)中的有關(guān)問題。(1)ATP作為生物體生命活動的 物質(zhì),其分子結(jié)構(gòu)簡式為 ,在過程中,由于 鍵斷裂,釋放出能量。(2)A1和A2具有 作用,在圖中它們的作用分別是促進 。 (3)在光合作用中,可以進行過程,其合成ATP所需的能量來自 。(4)在細胞呼吸中,應(yīng)該進行 過程,能量來自 。(5)根吸收礦質(zhì)元素離子的過程中,應(yīng)該進行 過程,能量用于 。水解時遠離A的那個高能磷酸鍵斷裂。ATP的水解和合成分別是由水解酶和合成酶催化。植物細胞產(chǎn)生ATP的部位,有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。光合作用和細胞呼吸的過程中,ADP轉(zhuǎn)化成ATP,所需要的能量分別來自色素吸收轉(zhuǎn)化的光能和糖類等物質(zhì)分解釋放的

23、能量。礦質(zhì)元素的吸收過程中,ATP轉(zhuǎn)化成ADP,釋放的能量用于礦質(zhì)元素吸收的主動運輸過程中?！舅悸菲饰觥緼TP是生命活動的直接能源物質(zhì),ATP(2)催化ATP的合成和水解 (3)光能 (4)葡萄糖(糖類等有機物質(zhì))分解釋放的能量 (5)主動運輸【答案】(1)直接能源A-PPP遠離A的高能磷酸11.(高度提升,12分)請根據(jù)右圖所示能量的釋放、轉(zhuǎn)移和利用過程,回答有關(guān)問題:(1)在一般情況下,人體生理活動所需能量都是通過分解 等能源物質(zhì)獲得的,通過A 過程,將能源物質(zhì)轉(zhuǎn)變成CO2和 H2O等。(2)上述過程產(chǎn)生的能量,一部分以化學(xué)能的形式儲存在B里,B代表 ;B是由ADP和C 化合而來,而另一部

24、分以 形式散失。(3)若用32P標記磷酸加入細胞培養(yǎng)液,短時間內(nèi)快速分離出細胞內(nèi)的ATP,結(jié)果ATP濃度變化不大,但部分ATP的末端磷酸基已帶上了放射性標記。這一事實證明: 。你得出結(jié)論的依據(jù)是 。(4)儲存在B內(nèi)的能量釋放后供人體各項生命活動所需,除了肌肉收縮及分泌外,還可供D 和E 等生理活動的需要。化分解過程,B代表ATP,C代表磷酸,D和E分別代表神經(jīng)傳導(dǎo)和生物電、合成代謝。ADP轉(zhuǎn)化為ATP時,所需能量在人和動物體內(nèi)來自細胞呼吸分解有機物釋放的化學(xué)能,在植物體內(nèi)除了來自細胞呼吸,還來自光合作用。ATP轉(zhuǎn)化為ADP時釋放的能量用于細胞中需要能量的各項生命活動。ATP在細胞內(nèi)的含量雖然很

25、少,但ADP+PiATP和ATPADP+Pi的反應(yīng)是不斷進行的,從而保證了細胞內(nèi)ATP的含量保持動態(tài)平衡?！舅悸菲饰觥吭诒绢}的圖示中,A代表能源物質(zhì)的氧【答案】(1)糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)氧化分解 (2)ATP磷酸熱能 (3)細胞內(nèi)的ATP含量維持動態(tài)平衡ATP濃度不變,但部分ATP被分解,新的ATP又重新合成 (4)神經(jīng)傳導(dǎo)和生物電合成代謝12.(能力綜合,14分)某研究性學(xué)習(xí)小組利用熒光素-熒光素酶生物發(fā)光法,測定人參愈傷組織中ATP的含量,以研究人參細胞能量代謝的特點。實驗原理:熒光素在熒光素酶、ATP等物質(zhì)參與下,進行反應(yīng)發(fā)出熒光;用分光光度計可測定發(fā)光強度;當(dāng)熒光素和熒光素酶都足量時,在

26、一定范圍內(nèi),ATP的含量與發(fā)光強度成正比。實驗步驟:一、ATP的提取:稱取一定量的人參愈傷組織,研磨后沸水浴10 min,冷卻至室溫,離心,取上清液。二、ATP的測定:吸取一定量的上清液,放入分光光度計反應(yīng)室內(nèi),并注入適量的所需物質(zhì),在有氧等適宜條件下進行反應(yīng),記錄發(fā)光強度并計算ATP含量。請回答:(1)步驟一中的沸水浴處理,使酶的 被破壞而失活。(2)步驟二注入的物質(zhì)中,屬于反應(yīng)物的是 ;分光光度計反應(yīng)室內(nèi)能量形式的轉(zhuǎn)換是 。(3)熒光素酶價格昂貴,為能準確測定出ATP的含量, 又能節(jié)省酶的用量,學(xué)習(xí)小組探究了“測定ATP時所需熒光素酶溶液的最佳濃度”,實驗結(jié)果如圖。學(xué)習(xí)小組配制了110-8

27、 mol/L ATP標準液、70 mg/L熒光素溶液(過量)和 溶液進行實驗。結(jié)果表明:圖中 點所對應(yīng)的熒光素酶濃度為最佳濃度。e、f、g點所對應(yīng)的熒光素酶濃度不同,但發(fā)光強度相同,這是因為 。(4)ATP測定對食品衛(wèi)生監(jiān)控有重要意義。食品衛(wèi)生檢驗人員利用上述生物發(fā)光法測定某熟食品樣品中細菌的ATP總含量,測算出了細菌的數(shù)量,從而判斷食品污染程度。做出上述判斷的理由是:每個細菌細胞中ATP的含量 ?！舅悸菲饰觥?1)沸水浴的高溫處理能夠使酶變性失活,其失活的實質(zhì)是酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞。(2)根據(jù)實驗原理:熒光素在熒光素酶、ATP等物質(zhì)參與下,進行反應(yīng)發(fā)出熒光。步驟二注入的物質(zhì)中,屬于反應(yīng)物的是熒

28、光素,分光光度計反應(yīng)室內(nèi)能量形式的轉(zhuǎn)換是化學(xué)能轉(zhuǎn)換為光能和熱能。(3)由圖解的橫坐標可知,實驗中熒光素酶溶液濃度分別為0、10、20、30、40、50、60 mg/L。結(jié)果表明:圖中e、f、g點所對應(yīng)的熒光素酶濃度不同,但發(fā)光強度相同,表示達到e點所對應(yīng)的熒光素酶濃度時,ATP已經(jīng)全部水解,即使繼續(xù)增加酶濃度,由于受ATP數(shù)量限制,發(fā)光強度也不再增加,因此e點所對應(yīng)的熒光素酶濃度為最佳濃度。(4)每個細菌細胞中ATP的含量大致相同且相對穩(wěn)定,才能根據(jù)樣品中細菌的ATP總含量,測算出細菌的數(shù)量?！敬鸢浮?1)空間結(jié)構(gòu) (2)熒光素化學(xué)能轉(zhuǎn)換為光能(和熱能) (3)濃度分別為0、10、20、30、40、50、60 mg/L 熒光素酶eATP全部水解(或ATP數(shù)量限制) (4)大致相同(且相對穩(wěn)定)