細(xì)胞的能l量“通貨”-ATP導(dǎo)學(xué)案

第2節(jié)細(xì)胞的能量“通貨”──ATP導(dǎo)學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）通過自主學(xué)習(xí)能說出ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)；能寫出ATP的分子簡(jiǎn)式；能指出ATP中的A、T、P分別代表什么？（2）通過合作學(xué)習(xí)能解釋ATP在能量代謝中的作用；能掌握ATP與ADP的異同。（3）通過交流探究能理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化的意義；能弄清ATP的形成途徑（來源）和相關(guān)用途（去向）。二、學(xué)法指導(dǎo)（1）首先，要結(jié)合ATP的分子結(jié)構(gòu)正確理解ATP在能量代謝中的地位。ATP是小分子有機(jī)物，能迅速到達(dá)所需部位；與一般化學(xué)鍵相比，ATP中的高能磷酸鍵水解時(shí)能迅速釋放出更多的化學(xué)能，決定了ATP供能的快速、高效；自然選擇過程中之所以“選中”ATP作為生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，是因?yàn)锳TP既解決了線粒體“產(chǎn)能”和細(xì)胞各處都要“用能”的矛盾，又解決了能量在糖類、脂肪等物質(zhì)中“穩(wěn)定儲(chǔ)存”和細(xì)胞代謝需要“靈活利用”能量的矛盾，所以ATP在能量代謝的過程中扮演“能量流通的貨幣”的角色。可以通過形象的比喻，與其他能源物質(zhì)在代謝中的地位加以比較，加深對(duì)ATP在能量代謝中的作用的認(rèn)識(shí)：ATP是細(xì)胞能量流通中的“小額現(xiàn)金”，糖類物質(zhì)是常用的隨時(shí)支取的大量“信用卡”，而脂肪則是“定期存款”，蛋白質(zhì)則相當(dāng)于“不動(dòng)房產(chǎn)”，不到萬不得已時(shí)，不能“出售兌現(xiàn)”。（2）其次，正確理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化在細(xì)胞代謝過程中的“動(dòng)力核心”地位。學(xué)習(xí)過程中要從反應(yīng)條件、反應(yīng)時(shí)間、合成與分解的場(chǎng)所、能量的來源和去路等方面總結(jié)ATP與ADP的循環(huán)過程。①從反應(yīng)條件上看：ATP的分解是一種水解反應(yīng)，催化反應(yīng)的酶屬于水解酶類；而ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬于合成酶類。前后反應(yīng)條件是不同的。②從反應(yīng)時(shí)間上看：ATP的合成與ATP的分解并不是同時(shí)發(fā)生的?？偟膩碚f，細(xì)胞中能量供應(yīng)充足時(shí)，更多地發(fā)生ATP的合成反應(yīng)；細(xì)胞中耗能反應(yīng)多時(shí)，更多地進(jìn)行ATP的水解反應(yīng)。③從ATP合成與分解的場(chǎng)所上看：ATP合成的場(chǎng)所在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP分解的場(chǎng)所在細(xì)胞膜（用于主動(dòng)運(yùn)輸）、葉綠體基質(zhì)（放出的能量?jī)?chǔ)存在合成的有機(jī)物中）、細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)、細(xì)胞核（用于DNA復(fù)制和RNA的轉(zhuǎn)錄）等等。顯然上述反應(yīng)不是在同一場(chǎng)所進(jìn)行的。④從能量的來源和去路上看：ATP水解釋放的能量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能；而合成ATP的能量，主要來自細(xì)胞呼吸過程中有機(jī)物分解釋放出的化學(xué)能，以及光合作用過程中光能的轉(zhuǎn)化。因此，ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化并不表示化學(xué)上的可逆反應(yīng)。（3）第三，可查閱相關(guān)資料，聯(lián)系前面學(xué)習(xí)的原生質(zhì)中各種化合物所占的相對(duì)百分值，ATP在原生質(zhì)中各種化合物的含量“排行榜”上“掛不上號(hào)”，含量甚少。再通過有關(guān)的數(shù)據(jù)建立鮮明的感性認(rèn)識(shí)：一般地說，ATP在細(xì)胞內(nèi)形成后不到1min的時(shí)間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化，這樣累計(jì)下來，生物體內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化的總量很大，例如一個(gè)成年人在靜止的狀態(tài)下，24h內(nèi)竟有40kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。這組數(shù)據(jù)有助于正確理解ATP在細(xì)胞中的含量雖少卻能作為生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)的原因。三、知識(shí)體系梳理1、ATP的組成和結(jié)構(gòu)ATP的中文名稱為，它是由、、按一定方式連接組成。2、ATP分子中的高能磷酸鍵ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是，一分子ATP含個(gè)高能磷酸鍵（用表示），儲(chǔ)存大量的能量，所以它是各種細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能磷酸化合物。而且ATP分子不穩(wěn)定，遠(yuǎn)離腺苷(A)的在一定條件下很容易斷裂而釋放出其中的能量。3、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化ATP分子不穩(wěn)定，在一定條件有關(guān)酶的催化下，遠(yuǎn)離腺苷的水解斷裂，形成（Pi）和（ADP），同時(shí)儲(chǔ)存在這個(gè)中的能量釋放出來。在另一條件另一種酶的催化下，ADP可以接受同時(shí)與一個(gè)結(jié)合而轉(zhuǎn)化成ATP。4、ATP的功能與利用ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的，人們將它喻為流通的能量“”。即像細(xì)胞分裂生長、細(xì)胞對(duì)離子的、人體肌細(xì)胞収縮、神經(jīng)、生物發(fā)電、發(fā)光……各項(xiàng)生命活動(dòng)需要消耗的能量都直接源于。四、合作學(xué)習(xí)與交流探討（重難點(diǎn)探究）1、高等動(dòng)物、人體和高動(dòng)植物細(xì)胞中形成ATP的場(chǎng)所及生理過程分別是什么？2、列表比較ATP的形成和ATP的水解（從反應(yīng)類型、條件、場(chǎng)所、能量來源和去向、能量轉(zhuǎn)化等方面）3、用圖解描述ATP與ADP之間的轉(zhuǎn)化，分組探討它們之間的轉(zhuǎn)化是否可逆？并闡述理由。例1、根據(jù)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化中的反應(yīng)條件、能量來源和反應(yīng)場(chǎng)所的不同，回答下面的問題：（1）ADP轉(zhuǎn)變成ATP時(shí)，屬于合成反應(yīng)，需要的酶屬于

酶，所需要的能量是

能或

能；合成ATP的生理過程是

；（2）ATP轉(zhuǎn)變成ADP時(shí)，屬于分解反應(yīng)，需要的酶屬于

酶，所釋放的化學(xué)能來自

。例2、右圖表示ATP水解產(chǎn)生ADP過程。請(qǐng)回答下面的問題：（1）圖中A表示

，P代表

，如果ATP脫去兩個(gè)磷酸基后可作為

物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位中的一種；（2）圖中①

,其中蘊(yùn)藏著

；（3）圖中②為

過程，其作用是

；（4）圖示過程中未標(biāo)出的另一種反應(yīng)物是

，催化該過程的酶與催化ATP再生時(shí)的酶

同一種酶，后者在高等植物細(xì)胞中主要分布在

。五、基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1．糖類物質(zhì)和ATP分別是生命活動(dòng)的（

）。A．貯備能源、主要能源

B．主要能源、直接能源C．最終能源、直接能源

D．直接能源、主要能源2．ATP的組成是（

）。A．一個(gè)腺苷，兩個(gè)磷酸基

B．兩個(gè)腺苷，兩個(gè)磷酸基C．三個(gè)腺苷，一個(gè)磷酸基

D．一個(gè)腺苷，三個(gè)磷酸基3．三磷酸腺苷的分子簡(jiǎn)式和18個(gè)三磷酸腺苷所含有的高能磷酸鍵的數(shù)目是（

）。A．A－P—P和18個(gè)

B．A－P～P～P和18個(gè)C．A—P—P和48個(gè)

D．A－P～P～P和36個(gè)4．在ATP中，大量的化學(xué)能儲(chǔ)存在（

）。A．腺苷內(nèi)部

B．腺苷與磷酸基之間

C．磷酸基之間

D．磷酸基內(nèi)部5．一個(gè)ADP中，含有腺苷、磷酸基和高能磷酸鍵的數(shù)目依次是（

）。A．1，2，2

B．1，2，1

C．2，1，2

D．2，2，16．下列有關(guān)“①ATP→ADP＋Pi＋能量”、“②ADP＋Pi＋能量→ATP”的反應(yīng)的敘述中，不正確的是（

）。A．①、②反應(yīng)過程分別表示能量的釋放利用和儲(chǔ)存過程B．所有生物體內(nèi)的②過程所需要的能量都來自呼吸作用C．①和②在活細(xì)胞中永無休止地循環(huán)進(jìn)行保證了生命活動(dòng)的順利進(jìn)行D．①反應(yīng)中的“能量”一般不能用于推動(dòng)②反應(yīng)的進(jìn)行7．ATP分子在細(xì)胞內(nèi)能夠釋放能量、儲(chǔ)存能量，從結(jié)構(gòu)上看，原因是（

）。①腺苷很容易吸收能量和釋放能量②三個(gè)磷酸基很容易從ATP上脫離和結(jié)合③遠(yuǎn)離腺苷A的磷酸基很容易從ATP上脫離，使ATP轉(zhuǎn)變成ADP④ADP可以迅速與磷酸結(jié)合，吸收能量形成高能磷酸鍵，使ADP轉(zhuǎn)變成ATPA．①③

B．②④

C．③④

D．①④8．下面對(duì)ATP結(jié)構(gòu)式中標(biāo)號(hào)的識(shí)別中，正確的是（

）。A．①代表腺苷

B．②代表脫氧核糖

C．③代表普通磷酸鍵

D．④代表三個(gè)磷酸基9．下列有關(guān)ATP的敘述中，不正確的是（

）。A．生物體內(nèi)ATP與ADP之間時(shí)刻發(fā)生相互轉(zhuǎn)化B．骨骼肌劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)收縮所需要的能量直接來自ATPC．動(dòng)植物形成ATP的途徑分別是細(xì)胞呼吸和光合作用D．ATP中含有的元素是C、H、O、N、P10．在人的思維活動(dòng)中，神經(jīng)元細(xì)胞體中ATP水解釋放的能量轉(zhuǎn)變成為（

）。A．機(jī)械能

B．滲透能

C．電能

D．化學(xué)能六、能力達(dá)標(biāo)檢測(cè)1．ATP轉(zhuǎn)化為ADP可表示如下圖，式中X和Y分別代表（）。A．H2O、［H］

、H2O

C．H2O、Pi

D．能量、Pi2．電鰻具有一對(duì)縱長的發(fā)電器，能發(fā)出很強(qiáng)的電流，電壓可達(dá)550～800V。組成該發(fā)電器的細(xì)胞中應(yīng)含有較多的（

）。A．核糖體

B．線粒體

C．陰陽離子

D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)3．下列有關(guān)植物細(xì)胞中ATP的敘述中，正確的是（

）。A．能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只是線粒體B．ATP在細(xì)胞中含量很多才能滿足生命活動(dòng)的順利進(jìn)行C．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)D．遠(yuǎn)離腺苷A的高能磷酸鍵中的能量可以來自化學(xué)能或光能4．下列過程中，能使細(xì)胞內(nèi)ADP的含量增加的是（

）。A．水分子進(jìn)入根毛細(xì)胞

B．肺泡中的氧氣進(jìn)入血液C．腸道中甘油進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞

D．胰腺細(xì)胞分泌胰島素5．下列有關(guān)人體中能源物質(zhì)的說法中，不正確的是（

）。A．糖類中的纖維素不能作為人體的供能物質(zhì)B．蛋白質(zhì)中貯存能量少，只能作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)C．脂質(zhì)中的類脂主要用于膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)建D．糖元也是人體經(jīng)常被“動(dòng)員”起來的儲(chǔ)能物質(zhì)6．將一些螢火蟲尾部的發(fā)光器割下，其中含有熒光素和熒光素酶，將其等量放入甲、乙兩試管中，加少量水混合，看到發(fā)出淡黃色熒光。過一段時(shí)間待熒光消失后，在甲試管放入2mL某溶液，乙試管放入2mL葡萄糖溶液，結(jié)果只有甲試管又發(fā)出熒光。請(qǐng)問：（1）甲試管放入的某溶液是

溶液；（2）熒光素發(fā)光是由于某溶液中的物質(zhì)發(fā)生了

反應(yīng)，其表示式為

；（3）設(shè)定乙試管的目的是

，由此證明某物質(zhì)是

。7．人的骨骼肌細(xì)胞中ATP的含量只能維持劇烈運(yùn)動(dòng)3s以內(nèi)的能量供應(yīng)。某運(yùn)動(dòng)員參加短跑比賽過程中，肌肉細(xì)胞中ATP的相對(duì)含量隨時(shí)間的變化如右圖所示。請(qǐng)根據(jù)圖回答下面的問題：（1）a→b的變化過程，ATP被水解，釋放的能量用于

。（2）b→c過程中，ATP含量增加，說明

加強(qiáng)，釋放更多的能量，供ADP合成ATP，補(bǔ)充消耗的ATP。（3）從整個(gè)曲線看，肌細(xì)胞中ATP的含量不會(huì)降為零，說明

。參考答案一、選擇題

二、非選擇題16.（1）合成

光

化學(xué)

光合作用（光反應(yīng)）和呼吸作用（細(xì)胞呼吸）（2）水解

高能磷酸鍵的