2021_2022學(xué)年高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第2節(jié)細(xì)胞的能量“通貨”__ATP學(xué)案新人教版必修1

1、第2節(jié)細(xì)胞的能量“通貨”ATP學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)核 心 素 養(yǎng)1.簡(jiǎn)述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。(重點(diǎn))2.寫出ATP的分子簡(jiǎn)式。3.解釋ATP在能量代謝中的作用。(重點(diǎn))1.通過(guò)對(duì)ATP的結(jié)構(gòu)和作用學(xué)習(xí)，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)及物質(zhì)與能量的生命觀念。2.通過(guò)對(duì)ATP的合成和利用的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成歸納與概括的科學(xué)思維方式。一、ATP分子中具有高能磷酸鍵1中文名稱：三磷酸腺苷。2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：APPP符號(hào)含義3特點(diǎn)(1)ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物，含有2個(gè)高能磷酸鍵，儲(chǔ)存大量能量。(2)ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在有關(guān)酶的催化作用下，遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵易水解，釋放出大量能量。二、ATP和ADP可以相互轉(zhuǎn)化1

2、過(guò)程(1)釋放能量：ATPADPPi能量。(2)儲(chǔ)存能量：ADPPi能量ATP。2能量的來(lái)源及去路3原因及特點(diǎn)(1)原因：ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵很容易水解。(2)特點(diǎn)：時(shí)刻不停地發(fā)生并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。三、ATP的利用1列舉利用ATP的實(shí)例2ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“通貨”(1)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與ATP的關(guān)系。放能反應(yīng)：一般與ATP的合成相聯(lián)系。吸能反應(yīng)：一般與ATP的水解相聯(lián)系。(2)能量通過(guò)ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通。1ATP是高能磷酸化合物，含有三個(gè)高能磷酸鍵。()21個(gè)ATP分子中含有1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)磷酸基團(tuán)。()3ATP水解時(shí)，兩個(gè)高能磷酸鍵都斷裂，

3、生成ADP和Pi。()4ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化與吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)聯(lián)系在一起。()5ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化時(shí)刻不停地發(fā)生并且處在動(dòng)態(tài)平衡之中，且是生物界的共性。()提示：1.ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵。21個(gè)ATP分子中含有1個(gè)腺苷和3個(gè)磷酸基團(tuán)。3ATP水解時(shí)，遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵斷裂。45.ATP的結(jié)構(gòu)和功能問(wèn)題探究1根據(jù)ATP結(jié)構(gòu)式思考下列問(wèn)題：(1)圖中、的結(jié)構(gòu)分別是什么？提示：腺嘌呤、核糖、磷酸基團(tuán)。(2)腺苷是由圖中哪些結(jié)構(gòu)組成的？提示：。(3)ATP分子去掉2個(gè)磷酸基團(tuán)后的剩余部分是什么物質(zhì)？提示：腺嘌呤核糖核苷酸。(4)若ATP完全水解，會(huì)得到哪些成分？提示：腺嘌呤、核糖、磷

4、酸。2ATP中的“A”與堿基中的“A”是同一種物質(zhì)嗎？提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤核糖)；在堿基中，“A”代表腺嘌呤。 1ATP的分子組成(如圖)(1)元素組成：ATP是由C、H、O、N、P五種元素組成的，這與核酸的元素組成是相同的。(2)AMP是RNA的基本組成單位。(3)ATP的結(jié)構(gòu)組成可以用“1、2、3”來(lái)總結(jié)，1表示1個(gè)腺苷，2表示兩個(gè)高能磷酸鍵，3表示3個(gè)磷酸基團(tuán)。2ATP的結(jié)構(gòu)與功能的相互關(guān)系(1)ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)保證了細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的能量供應(yīng)庫(kù)。ATP中遠(yuǎn)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(duì)穩(wěn)定和能量的持續(xù)供應(yīng)。(2)ATP在供能中處于

5、核心地位，許多能源物質(zhì)中的能量需轉(zhuǎn)移到ATP中才能為生命活動(dòng)供能。在生命活動(dòng)中，ATP中的能量可轉(zhuǎn)化為不同形式的能量。3生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)(1)能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。(2)主要能源物質(zhì)：糖類。(3)儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。(4)主要儲(chǔ)能物質(zhì)：脂肪。(5)直接能源物質(zhì)：ATP。(6)最終能量來(lái)源：太陽(yáng)能。1下列關(guān)于細(xì)胞的能量“通貨”ATP的敘述，正確的是()AATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸BATP中遠(yuǎn)離“A”的高能磷酸鍵易水解CATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為APPPD細(xì)胞中ATP的含量少，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定BATP中的“T”代表三個(gè)；ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

6、APPP。細(xì)胞中ATP的含量少，化學(xué)性質(zhì)活躍。2如圖表示ATP的結(jié)構(gòu)，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()Ab鍵斷裂后形成ADP和PiB圖中的3表示ATP中的字母AC由1、2、3各一分子形成的物質(zhì)是組成DNA的基本單位Da鍵斷裂釋放的能量可以直接用于生命活動(dòng)D選項(xiàng)A，a鍵斷裂后形成ADP和Pi。選項(xiàng)B，ATP中的字母A表示腺苷，而題圖中的3表示腺嘌呤。選項(xiàng)C，由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是組成RNA的基本單位。選項(xiàng)D，ATP是生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源，a鍵斷裂所釋放的能量可以直接用于生命活動(dòng)。ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及利用問(wèn)題探究1ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量是很少的，如成年人細(xì)胞內(nèi)ADP和

7、ATP的總量?jī)H為210 mg，而一個(gè)正常成年人在靜止?fàn)顟B(tài)下24 h將有40 kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。為滿足能量需要，生物體是如何解決這一矛盾的？提示：ATP與ADP在細(xì)胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化是十分迅速的，且物質(zhì)可以重復(fù)利用，因此，能滿足生命活動(dòng)對(duì)能量的需要。2ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程是否是可逆反應(yīng)？(從反應(yīng)條件、能量來(lái)源和去向、反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所分析)提示：不是。ATP合成的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體及葉綠體，能量來(lái)源是化學(xué)能或光能；ATP水解的場(chǎng)所是各種需能部位，能量來(lái)源于高能磷酸鍵。3ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中有沒(méi)有物質(zhì)可循環(huán)利用？舉例說(shuō)明。提示：有，例如ADP、Pi、水可循環(huán)利用。 1ATP與AD

8、P相互轉(zhuǎn)化的原因2ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程(1)圖示(2)分析光合作用和呼吸作用等放能反應(yīng)與ATP的合成相聯(lián)系，呼吸作用中釋放的能量一部分儲(chǔ)存在ATP中，另一部分以熱能的形式散失。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)任芊磻?yīng)與ATP的水解相聯(lián)系，所以ATP是直接能源物質(zhì)。3ATP與ADP間的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程不可逆反應(yīng)式ATPADPPi能量能量PiADPATP類型水解反應(yīng)合成反應(yīng)場(chǎng)所活細(xì)胞內(nèi)多種場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體 能量轉(zhuǎn)化放能與吸能反應(yīng)相聯(lián)系儲(chǔ)能與放能反應(yīng)相聯(lián)系能量來(lái)源高能磷酸鍵有機(jī)物和光能能量去向用于各項(xiàng)生命活動(dòng)儲(chǔ)存于ATP中綜上所述，ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程應(yīng)判斷為“物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的”或解

9、釋為“物質(zhì)是可以循環(huán)利用的，能量是不能循環(huán)的”。4ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的意義ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，保證了機(jī)體能量的需要。細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的共性。1下圖為細(xì)胞中ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A在一個(gè)活細(xì)胞中，時(shí)刻進(jìn)行著過(guò)程和B過(guò)程和也可以發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞器內(nèi)C過(guò)程中需要的能量不是過(guò)程釋放的D維持人體體溫的熱能主要來(lái)自過(guò)程中的能量DATP為直接能源物質(zhì)，在一個(gè)活細(xì)胞中，時(shí)刻進(jìn)行著ATP與ADP的轉(zhuǎn)化過(guò)程；ATP的合成與水解也可以發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞器內(nèi)，如葉綠體；過(guò)程為ATP的合成過(guò)程，需要的能量來(lái)自呼吸作用或光合作用；維持人體體溫的熱能主

10、要來(lái)自呼吸作用釋放的能量。2下圖表示生物體內(nèi)發(fā)生的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)，請(qǐng)判斷下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是()AATP分子水解時(shí)，圖中所示的化學(xué)鍵最易斷裂B圖中酶1和酶2的化學(xué)本質(zhì)相同，但是兩者的種類不同C細(xì)胞中的吸能反應(yīng)一般與ATP的合成相聯(lián)系DATP與ADP間相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制只發(fā)生在真核細(xì)胞內(nèi)BATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，ATP水解時(shí)，遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵最易斷裂。圖中酶1為ATP水解酶，酶2為ATP合成酶，兩者種類不同，但化學(xué)本質(zhì)均為蛋白質(zhì)。細(xì)胞中的吸能反應(yīng)所需的能量由ATP水解提供，而放能反應(yīng)則與ATP的合成相聯(lián)系。細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP間相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制是生物界的共性之一，也存在于原核

11、細(xì)胞中。課堂小結(jié)知 識(shí) 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建核 心 語(yǔ) 句 歸 納1.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是APPP，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基團(tuán)，“”代表高能磷酸鍵。2.ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式是ATPADPPi能量。3.細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是生物界的共性。4.合成ATP的途徑包括光合作用和呼吸作用。5.ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。1一分子ATP中，含有腺苷、磷酸基團(tuán)和高能磷酸鍵的數(shù)目依次是()A1、2、2B2、3、2C1、3、2 D1、3、3答案C2晉書車胤傳有“映雪囊螢”的典故，記載了東晉時(shí)期名臣車胤日夜苦讀，將螢火蟲聚集起來(lái)照明讀書的故事。螢火蟲尾部可發(fā)光，為發(fā)光直接供能的物質(zhì)是(

12、)A淀粉 B脂肪CATP D蛋白質(zhì)C淀粉是植物細(xì)胞的儲(chǔ)能物質(zhì)，脂肪是動(dòng)植物細(xì)胞共有的儲(chǔ)能物質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，一般不作為能源物質(zhì)。細(xì)胞中的直接能源物質(zhì)是ATP，ATP中的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變成光能、電能等。故螢火蟲尾部可發(fā)光，為發(fā)光直接供能的物質(zhì)是ATP，故選C。3螢火蟲尾部發(fā)光，是熒光素接受了ATP中的能量后，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成光能所致，此化學(xué)能來(lái)自中的哪些磷酸鍵()A BC DDATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在有關(guān)酶的作用下，ATP中遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵很容易水解，且水解時(shí)能釋放出大量的能量供給生命活動(dòng)利用。在螢火蟲體內(nèi)，給熒光素提供能量的是遠(yuǎn)離腺嘌呤核苷的那個(gè)高能磷酸鍵。4下列關(guān)于AT

13、P分子的敘述，正確的是()AA表示的是腺嘌呤BATP分子中含有C、H、O、N、P 5種元素CT表示胸腺嘧啶，因而ATP的結(jié)構(gòu)與核苷酸很相似D1 mol ATP水解，能釋放出30.54 kJ的能量，這些能量?jī)?chǔ)存在2個(gè)高能磷酸鍵中B根據(jù)ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，A表示的是腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，A錯(cuò)誤；ATP分子中含有C、H、O、N、P 5種元素，B正確；T表示的不是胸腺嘧啶而是數(shù)字“3”，C錯(cuò)誤；ATP分子中有2個(gè)高能磷酸鍵，遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)易斷裂、易形成，故ATP水解時(shí)釋放出的能量應(yīng)是儲(chǔ)存在1個(gè)高能磷酸鍵中的能量，D錯(cuò)誤。5在活細(xì)胞中，下列循環(huán)過(guò)程永不停止地進(jìn)行著，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，分析完成M

14、和N循環(huán)中的有關(guān)問(wèn)題：(1)作為生物體生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)是_，其分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_，在過(guò)程中，由于_鍵斷裂而釋放出能量。(2)在綠色植物體內(nèi)與相應(yīng)的生理活動(dòng)是在細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、_和_中進(jìn)行的。(3)A1和A2具有_作用，在圖中它們的作用分別是_。(4)在呼吸作用中，應(yīng)該進(jìn)行_過(guò)程，能量來(lái)自_。(5)根吸收無(wú)機(jī)鹽離子過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行_過(guò)程，能量用于_。解析(1)由圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，M是ATP，N是ADP。ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，ATP水解時(shí)遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵易斷裂。ATP的水解和合成分別由水解酶和合成酶催化。(2)反應(yīng)過(guò)程是細(xì)胞合成ATP的過(guò)程，在綠色植物細(xì)胞內(nèi)合成ATP的主要部位是