2021-2022學(xué)年-人教版-必修一-細(xì)胞的能量通貨ATP-學(xué)案

第2節(jié)細(xì)胞的能量“通貨〞——ATP學(xué)習(xí)目標(biāo)1.簡(jiǎn)述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)，寫出ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。2.解釋ATP在能量代謝中的作用。素養(yǎng)要求1.生命觀念：認(rèn)知ATP作為能量“通貨〞，表達(dá)了生物界的統(tǒng)一性。2.科學(xué)思維：認(rèn)識(shí)ATP在細(xì)胞中作為能量“通貨〞的原因。一、ATP的結(jié)構(gòu)與功能1．ATP的名稱與簡(jiǎn)式ATPeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(中文名稱：三磷酸腺苷,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A—P～P～P,符號(hào)含義\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(A：腺苷\(chéng)b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(核糖,腺嘌呤)),P：磷酸基團(tuán),～：高能磷酸鍵))))2．ATP的特點(diǎn)(1)高能量：ATP水解釋放的能量多達(dá)kJ/mol，是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。(2)不穩(wěn)定：ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵很容易水解，釋放能量。(3)ATP在細(xì)胞內(nèi)含量很少，但轉(zhuǎn)化是十分迅速的。3．ATP的功能是細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。歸納總結(jié)(1)ATP是一種物質(zhì)，不是能量，能量?jī)?chǔ)存在ATP中。(2)ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可總結(jié)為“一個(gè)腺苷、兩個(gè)高能磷酸鍵、三個(gè)磷酸基團(tuán)〞。(3)ATP脫去一個(gè)磷酸基團(tuán)成為ADP，再脫去一個(gè)磷酸基團(tuán)就成為組成RNA的根本單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。(1)ATP含有3個(gè)高能磷酸鍵，但是只有一個(gè)高能磷酸鍵會(huì)發(fā)生斷裂()(2)ATP中的A不代表腺嘌呤，當(dāng)再脫去兩個(gè)磷酸基團(tuán)后，形成的物質(zhì)為組成RNA的根本單位之一()(3)細(xì)胞中的生命活動(dòng)所需要的能量都是由ATP直接提供的()答案(1)×(2)√(3)×ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如圖是ATP的分子結(jié)構(gòu)圖，據(jù)圖答復(fù)以下問(wèn)題：(1)ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A—P～P～P，圖中虛線局部的名稱是腺苷。(2)圖中①處的化學(xué)鍵斷裂，形成的化合物是RNA(核酸名稱)的組成單位。(3)ATP的水解過(guò)程常發(fā)生在圖中的②(填“①〞或“②〞或“①②〞)處，斷裂的化學(xué)鍵是高能磷酸鍵，釋放的能量去向是用于細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)。(4)ATP中的“A〞、“T〞和組成DNA中的“A〞、“T〞含義相同嗎？提示不同。ATP中的“A〞指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T〞的含義是3。DNA中的“A〞只是指腺嘌呤，“T〞是指胸腺嘧啶。(5)ATP和RNA在組成成分上有怎樣的聯(lián)系？提示ATP去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后形成的結(jié)構(gòu)是腺嘌呤核糖核苷酸，是構(gòu)成RNA的根本單位之一。二、ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化及ATP的利用1．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化反響式ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP場(chǎng)所生物體的需能部位細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體物質(zhì)變化水解反響合成反響能量變化釋放能量吸收能量能量來(lái)源高能磷酸鍵細(xì)胞呼吸、光合作用特點(diǎn)時(shí)刻不停地發(fā)生，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中總反響式：ATPeq\o(,\s\up7(酶1),\s\do5(酶2))ADP＋Pi＋能量。2．ATP的利用(1)利用ATP的實(shí)例(2)ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量“通貨〞①化學(xué)反響中的能量變化與ATP的關(guān)系eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(吸能反響：一般與ATP的水解相聯(lián)系,放能反響：一般與ATP的合成相聯(lián)系))②能量通過(guò)ATP分子在吸能反響和放能反響之間流通。特別提醒(1)ATP是生物體進(jìn)行生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)，儲(chǔ)存在ATP中的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為光能、電能、機(jī)械能、化學(xué)能等。(2)常見(jiàn)的消耗能量的生理過(guò)程：主動(dòng)運(yùn)輸、蛋白質(zhì)合成、胞吞、胞吐、細(xì)胞分裂等。(3)常見(jiàn)的不消耗能量的生理過(guò)程：自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、氣體交換、滲透作用、蒸騰作用等。(1)人在饑餓時(shí)，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡()(2)ATP、ADP之間的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程是可逆的()(3)酶的合成需要ATP供能，此ATP來(lái)自光合作用和細(xì)胞呼吸()(4)ATP水解釋放的能量可用于細(xì)胞內(nèi)的吸能反響()答案(1)×(2)×(3)×(4)√1．人的骨骼肌細(xì)胞中，ATP含量?jī)H夠劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)3s以內(nèi)的能量供應(yīng)。運(yùn)發(fā)動(dòng)參加短跑比賽過(guò)程中，肌細(xì)胞中ATP的相對(duì)含量隨時(shí)間的變化如下圖。圖中a→b的變化過(guò)程，說(shuō)明ATP被水解，釋放的能量用于肌肉收縮等生命活動(dòng)；b→c過(guò)程中，ATP含量增加說(shuō)明細(xì)胞呼吸加強(qiáng)，釋放更多能量，供ADP形成ATP，以補(bǔ)充細(xì)胞中ATP含量的缺乏；從整個(gè)曲線來(lái)看，肌細(xì)胞中ATP的含量不會(huì)降為零，說(shuō)明ATP的生成和分解是同時(shí)進(jìn)行的。2．ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量是很少的，每一時(shí)刻儲(chǔ)存在人體內(nèi)的ATP、ADP的總含量不到1g，而一個(gè)正常成年人在靜止?fàn)顟B(tài)下24h，將有40kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。為滿足能量需要，分析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。1．以下有關(guān)ATP的表達(dá)，不正確的選項(xiàng)是()A．ATP分子中的“A〞代表腺嘌呤，“～〞代表高能磷酸鍵B．ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵C．肌肉收縮需要消耗ATPD．ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能量來(lái)源答案A解析在ATP分子中，“A〞代表腺苷，“～〞代表高能磷酸鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤。2．ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為A—P～P～P，以下圖示能正確表示ATP的是()A.B.C.D.答案A解析ATP的分子結(jié)構(gòu)式可以簡(jiǎn)寫成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖組成，P代表磷酸基團(tuán)，～代表高能磷酸鍵。3．ATP形成ADP時(shí)最先斷裂的是()A．腺苷與磷酸的結(jié)合鍵B．兩個(gè)高能磷酸鍵C．靠近腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵D．遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵答案D解析ATP分解為ADP的過(guò)程中，最先斷裂的是遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵。4．以下圖為細(xì)胞中ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖，以下有關(guān)表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．在一個(gè)活細(xì)胞中，時(shí)刻進(jìn)行著過(guò)程①和②B．過(guò)程①和②也可以發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞器內(nèi)C．過(guò)程①中需要的能量不是過(guò)程②釋放的D．維持人體體溫的熱能主要來(lái)自過(guò)程②中的能量答案D解析ATP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，A正確；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，B正確；過(guò)程①為ATP的合成過(guò)程，需要的能量來(lái)自細(xì)胞呼吸或光合作用，C正確；維持人體體溫的熱能主要來(lái)自細(xì)胞呼吸釋放的能量，D錯(cuò)誤。5．如下圖ADP轉(zhuǎn)化成ATP時(shí)所需能量的主要來(lái)源示意圖，據(jù)圖完成以下問(wèn)題：(1)1分子ATP中含有________個(gè)高能磷酸鍵。(2)圖中的a、b分別代表________、________。(3)c指________________________________________________________________________。(4)在動(dòng)物肌細(xì)胞中，進(jìn)行②反響時(shí)，能量來(lái)自______________________________________。(5)①②反響進(jìn)行時(shí)所需要的酶一樣嗎？為什么？________________________________________________________________________。(6)進(jìn)行①反響時(shí)能量用于______________，進(jìn)行②反響時(shí)能量用于____________________，由此可見(jiàn)能量是________________________，物質(zhì)是________________。答案(1)2(2)細(xì)胞呼吸光合作用(3)各項(xiàng)生命活動(dòng)(4)儲(chǔ)存在ATP中的高能磷酸鍵中的化學(xué)能(5)不一樣，因?yàn)棰俸廷谑莾蓚€(gè)不同的反響，而酶具有專一性(6)合成ATP各項(xiàng)生命活動(dòng)不可逆的可逆的解析(1)ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A—P～P～P，故1分子ATP中含有2個(gè)高能磷酸鍵。(2)合成ATP時(shí)，綠色植物需要的能量來(lái)自光合作用和細(xì)胞呼吸，動(dòng)物和人需要的能量那么來(lái)自進(jìn)行細(xì)胞呼吸時(shí)有機(jī)物的氧化分解。(3)ATP水解釋