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高中一年级生物

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首页 高中一年级生物知识 ATP和ADP的转化和利用 科学研究方法 试题正文
  • 实验题
    请完成下面的实验设计，证明ATP是直接的能源物质。
    (1)器材试剂：培养皿、试管、活萤火虫、ATP制剂、质量浓度为0.0001g/mL的葡萄糖溶液、生理盐水、蒸馏水。
    (2)实验步骤见下表，请补全实验步骤及现象预测：

    (3)哪一支试管为对照实验？
    本题信息：2011年同步题生物实验题难度较难 来源:姚瑶
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本试题 “请完成下面的实验设计，证明ATP是直接的能源物质。(1)器材试剂：培养皿、试管、活萤火虫、ATP制剂、质量浓度为0.0001g/mL的葡萄糖溶液、生理盐水、蒸馏水。(2...” 主要考查您对

ATP和ADP的转化和利用

科学研究方法

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  • ATP和ADP的转化和利用
  • 科学研究方法

ATP与ADP的转化：

1、ATP和ADP之间的相互转换：


2、ATP与ADP相互转化是不可逆的
(1)反应条件：ATP的分解属水解反应，催化该反应的酶属水解酶。而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属合成酶。由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。
(2)反应场所：ATP合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。因此，ATP的合成场所与分解场所不完全相同。
(3)能量来源：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP的能量主要有化掌能和太阳光能，即二者的能量来源不同。


ATP的形成与利用表解比较：

1、ATP的产生途径与场所
产生途径 产生场所
 植物  光合作用  叶绿体
 呼吸作用  细胞质基质和线粒体
动物  呼吸作用 细胞质基质和线粒体

 2、细胞内产生与消耗ATP的生理过程
转化场所 产生或消耗ATP的生理过程
 细胞膜  消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质  产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体 产生ATP：光反应
消耗ATP：暗反应和自身DNA复制
线粒体 产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段
消耗ATP：自身DNA复制
 核糖体 消耗ATP：蛋白质的合成
细胞核 消耗ATP：DNA复制、转录等

 
知识点拨：

1、ATP与ADP之间的相互转化不是一种可逆反应，生物体内的ATP含量很少，但ATP 与ADP的相互转化很快，因此可以保证生命活动所需能量的持续供应。
2、ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键极容易水解，以保证能量相对稳定和能量持续供应。
3、真核生物细胞内合成ATP的场所有线粒体、叶绿体和细胞质基质。
4、原核生物细胞内合成ATP的场所只有细胞质基质。
例    下列生命现象中能使ADP增加的是(   )
A．胃蛋白酶的分泌 B．丙酮酸形成乳酸 C．叶绿体中的叶绿素吸收光能 D．组织细胞利用氧气 
思路点拨：生物体的直接能源物质是ATP，所有消耗能量的过程都会使ADP含量增加，在题目给出的选项中，只有胃蛋白酶的分泌需要消耗能量，会使ADP 含量增加。答案A

知识拓展：

1、ATP的作用：ATP是生命活动能量的直接来源。
①人体所有需要的能量几乎都是ATP提供的：心脏的跳动、肌肉的运动以及各类细胞的各种功能都源于ATP所产生的能量。没有ATP，人体各器官组织就会相继罢工，就会出现心功能衰竭、肌肉酸疼、容易疲劳等情况。
②ATP合成不足缺失时，人体会感觉乏力，并出现心脏功能失调、肌肉酸痛、肢体僵硬等现象。长时间ATP合成不足，身体的组织和器官就会部分或全部丧失其功能，ATP合成不足持续时间越长，对身体各器官的影响就越大。对人来说，影响最大的组织和器官是心脏和骨骼肌。因此，保证心脏和骨骼肌细胞的ATP及时合成是维护心脏和肌肉功能的重要措施。
③心脏和骨骼肌自身合成ATP的速度慢，在缺血、缺氧的情况下更是如此。D-核糖能使心脏和骨骼肌生成ATP的速度要快3~4倍，是给心脏和肌肉恢复动力的有效物质，在人体经历缺血、缺氧或高强度运动时，其作用更为突出。纯净的ATP呈白色粉末状，能溶于水。作为药品可以提供能量并改善患者新陈代谢。ATP片剂可以口服，注射液可供肌肉注射或静脉注射。功能：各种生命活动能量的直接来源。
④ATP水解时释放的能量是生物体进行肌肉运动、生物电、细胞分裂和主动运输等生命活动所需能量的直接来源。人体细胞中ATP和ADP的相互转化在生活细胞中是永不停息地进行着，这即可以避免一时用不尽的能量白白流失掉，又保证了及时供应生命活动所需要的能量，因此ATP是生物体细胞中流通着的“能量货币”。
2、ATP产生量与O2呼吸强度的关系曲线

甲图表示ATP产生量与O2供应量的关系
1、A点表示在无氧条件下，细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。 2、AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。
3、BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
乙图表示ATP产生量与呼吸强度的关系
例    下列生理过程不受细胞内氧浓度影响的是 (  )
A．神经递质的释放 B．肌肉不自主地战栗
C．人小肠绒毛上皮细胞吸收水D．生长素向胚芽鞘背光侧运输
思路点拨：氧气浓度通过影响能量供应，从而影响生命活动。神经递质的释放、肌肉收缩、生长素的运输都需要消耗能量。答案C
科学研究方法：

1、假说——演绎法
①提出假设
②演绎就是推理
③实验验证假设和推理
④得出结论
2、同位素示踪法：同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法
3、科学的研究方法包括：归纳法、类比推理法、实验法和演绎法。
①归纳法：是从个别性知识，引出一般性知识的推理，是由已知真的前提，引出可能真的结论。它把特性或关系归结到基于对特殊的代表（token）的有限观察的类型；或公式表达基于对反复再现的现象的模式（pattern）的有限观察的规律。
②类比推理法：类比推理这是科学研究中常用的方法之一。类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。它是以关于两个事物某些属性相同的判断为前提，推出两个事物的其他属性相同的结论的推理。
③实验法：通过试验的论证得出所需数据，进行分析后得出结论。分为：化学物质的检测方法；实验结果的显示方法；实验条件的控制方法；实验中控制温度的方法
④演绎法：从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。演绎法得出的结论正确与否，有待于实践检验。它只能从逻辑上保证其结论的有效性，而不能从内容上确保其结论的真理性。也可以从逻辑思维，逆向思维和想象思维延伸到其结论该以反证明。
4、实验必须遵守的原则：
①设置对照原则：空白对照；条件对照；相互对照；自身对照。
②单一变量原则；
③平行重复原则
5、实验的特性：对照，统一性质。提出问题；设计方案；讨论结果；分析问题。分为科学实验；验证性实验；对照实验等。
知识拓展：

1、生物学的历史研究进展和相关实验的叙述。
（1）孟德尔的假说——演绎法叙述
①提出假设（如孟德尔根据亲本杂交实验，得到F1，Aa这对基因是独立的，在产生配子时相互分离。这里假设的是一对等位基因的情况）；
②演绎就是推理（如果这个假说是正确的，这样F1会产生两种数量相等的配子，这样测交后代应该会产生两种数量相等的类型）；
③最后实验验证假设和推理（测交实验验证，结果确实产生了两种数量相等的类型）；
④最后得出结论（就是分离定律）
（2）遗传物质验证的三个实验：肺炎双球菌的转化实验；噬菌体侵染细菌的实验；烟草花叶病毒的重组实验
（3）酶发现过程中的实验：
①1777年，苏格兰医生史蒂文斯从胃里分离一种液体（胃液），并证明了食物的分解过程可以在体外进行。
②1834年，德国博物学家施旺把氯化汞加到胃液里，沉淀出一种白色粉末。除去粉末中的汞化合物，把剩下的粉末溶解，得到了一种浓度非常高的消化液，他把这粉末叫作“胃蛋白酶”（希腊语中的消化之意）。同时，两位法国化学家帕扬和佩索菲发现，麦芽提取物中有一种物质，能使淀粉变成糖，变化的速度超过了酸的作用，他们称这种物质为“淀粉酶制剂”（希腊语的“分离”）。科学家们把酵母细胞一类的活动体酵素和像胃蛋白酶一类的非活体酵素作了明确的区分。
③1878年，德国生理学家库恩提出把后者叫作“酶”。
④1897年，德国化学家毕希纳用砂粒研磨酵细胞，把所有的细胞全部研碎，并成功地提取出一种液体。他发现，这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。这个实验证明了活体酵素与非活体酵素的功能是一样的。因此，“酶”这个词现在适用于所有的酵素，而且是使生化反应的催化剂。由于这项发现，毕希纳获得了1907年诺贝尔化学奖
（4）生长素的发现实验：植物的向光生长和胚芽鞘实验
2、同位素示踪方法的应用，使人们可以从分子水平动态地观察生物体内或细胞内生理、生化过程，认识生命活动的物质基础。例如，用C、O等同位素研究光合作用，可以详细地阐明叶绿素如何利用二氧化碳和水，什么是从这些简单分子形成糖类等大分子的中间物，以及影响每步生物合成反应的条件等。
3、放射性同位素示踪技术，是分子生物学研究中的重要手段之一，对蛋白质生物合成的研究，从DNA复制、RNA转录到蛋白质翻译均起了很大的作用。最近邻序列分析法应用同位素示踪技术结合酶切理论和统计学理论，研究证实了DNA分子中碱基排列规律，在体外作合成DNA的实验：分四批进行，每批用一种不同的32P标记脱氧核苷三磷酸，32P标记在戊糖5'C的位置上，在完全条件下合成后，用特定的酶打开5'C－P键，使原碱基上通过戊糖5'C相连的32P移到最邻近的另一单核苷酸的3'C上。用最近邻序列分析法首次提出了DNA复制与RNA转录的分子生物学基础，从而建立了分子杂交技术，例如以噬体T2-DNA为模板制成[32P]RNA，取一定量T2-DNA和其它一些DNA加入此[32P]RNA中，经加热使DNA双链打开，并温育，用密度梯度离心或微孔膜分离出DNA-[32P]RNA复合体测其放射性，实验结果只有菌体T2的DNA能与该[32P]RNA形成放射性复合体。从而证明了RNA与DNA模板的碱基呈特殊配对的互补关系，用分子杂交技术还证实了从RNA到DNA的逆转录现象。
4、放射性同位素示踪技术对分子生物学的贡献还表现在：
a、对蛋白质合成过程中三个连续阶段，即肽链的起始、延伸和终止的研究；
b、核酸的分离和纯化；
c、核酸末端核苷酸分析，序列测定；
d、核酸结构与功能的关系；
e、RNA中的遗传信息如何通过核苷酸的排列顺序向蛋质中氨基酸传递的研究等等。
为了更好地应用放射性同位素示踪技术，除了有赖于示踪剂的高质量和核探测器的高灵敏度外，关键还在于有科学根据的设想和创造性的实验设计以及各种新技术的综合应用。

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