2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章細(xì)胞的代謝第1節(jié)ATP是細(xì)胞內(nèi)的“能量通貨”教案浙科版必修第一冊

PAGE9-第一節(jié)ATP是細(xì)胞內(nèi)的“能量通貨”課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接說明ATP是驅(qū)動細(xì)胞生命活動的干脆能源物質(zhì)。從物質(zhì)與能量視角，闡明細(xì)胞生命活動過程中貫穿著物質(zhì)與能量的改變。(生命觀念、科學(xué)思維)一、小資料螢火蟲的熒光是怎樣形成的1．熒光發(fā)出的意義螢火蟲以熒光作為求偶的信號，吸引異性個體前來交尾。不同種類的螢火蟲所發(fā)出的熒光有不同的特點。2．熒光的形成螢火蟲的腹部后端具有發(fā)光細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)含有一種稱為熒光素的發(fā)光物質(zhì)。熒光素在接受ATP中的能量時可以被激活，與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氧化熒光素，而熒光則是這些化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物。二、ATP是細(xì)胞生命活動的干脆能源1．ATP的作用試驗(1)試驗過程有學(xué)者利用剛剛失去收縮功能的離體肌肉進(jìn)行試驗：在肌肉上滴加葡萄糖溶液后視察肌肉反應(yīng)，肌肉沒有收縮；然后，在同一塊肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快發(fā)生了明顯的收縮。(2)試驗說明作為能源物質(zhì)的葡萄糖不能干脆被肌肉利用，而ATP可以。(3)ATP的能量轉(zhuǎn)化特點在細(xì)胞中，ATP轉(zhuǎn)化率特別高，在它形成1min內(nèi)就被消耗掉了。(4)ATP的功能探討發(fā)覺，只有ATP不斷生成，生命活動才能發(fā)生。因此，ATP是生命活動的干脆能源。2．ATP的分子結(jié)構(gòu)特點ATP是由1個核糖、1個腺嘌呤和3個磷酸基團(tuán)組成的。核糖是一種五碳糖(C5H10O5)，腺嘌呤是一種含氮堿基。核糖與腺嘌呤結(jié)合成的基團(tuán)稱腺苷。腺苷與3個磷酸基團(tuán)組成腺苷三磷酸。3個磷酸基團(tuán)中的一個磷酸基團(tuán)連接在糖分子上，其余2個則相繼連接在前一個磷酸基團(tuán)上。連接2個磷酸基團(tuán)之間的磷酸鍵穩(wěn)定性較差，水解時可以釋放出大量的能量，被稱為高能磷酸鍵，以“～”表示。三、細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP保持動態(tài)平衡1．ATP的分布與含量在活細(xì)胞中，ATP廣泛分布在細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、細(xì)胞溶膠等結(jié)構(gòu)中，但含量很低。2．ATP的水解與能量的去向ATP在細(xì)胞中易于水解。1個ATP分子含有2個高能磷酸鍵，在酶的作用下，遠(yuǎn)離腺苷的那個高能磷酸鍵水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，釋放出1個磷酸，同時釋放能量。ATP水解時釋放出的能量可以被細(xì)胞利用，如肌肉收縮、神經(jīng)細(xì)胞活動以及細(xì)胞中很多其他消耗能量的活動。3．ATP的形成ATP在細(xì)胞中易于再生。在另一種酶的作用下，ADP和1個磷酸結(jié)合重新形成ATP，在這個過程中汲取的能量以高能磷酸鍵的形式儲存起來。4．ATP的合成和水解與吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)的聯(lián)系通過ATP的合成和水解，使放能反應(yīng)所釋放的能量用于吸能反應(yīng)，此過程被稱為ATP－ADP循環(huán)。細(xì)胞中ATP－ADP循環(huán)速度很快，細(xì)胞內(nèi)ATP的含量能夠維持在相對穩(wěn)定的水平。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．熒光和ATP這種化學(xué)物質(zhì)中的能量形式是一樣的。 ()2．ATP是細(xì)胞中主要能源物質(zhì)。 ()3．ATP可以作為生命活動的干脆能源與其分子結(jié)構(gòu)特點有關(guān)。 ()4．ATP含有三個磷酸基團(tuán)、三個高能磷酸鍵。 ()5．ATP是細(xì)胞中普遍運用的能量載體，在細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換和利用中起著關(guān)鍵作用。 ()提示：1.×熒光是光能的形式，ATP這種化學(xué)物質(zhì)中的能量是化學(xué)能。2．×糖類是生命活動的主要能源物質(zhì)。3．√4．×ATP含有三個磷酸基團(tuán)、二個高能磷酸鍵。5．√ATP的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點1．某試驗小組將螢火蟲發(fā)光器取下后，干燥研磨成粉末后，等量放入三支試管中，加入少量水混合后，試管中出現(xiàn)淡黃色熒光，15min后熒光消逝。再向試管中分別加入葡萄糖、油脂和ATP，視察是否出現(xiàn)熒光，試驗過程如下圖所示，下列敘述錯誤的是(1)向試管中加入少量水的目的是什么？提示：向試管中加入少量水的目的是消耗自身的ATP。(2)若加入的物質(zhì)X是葡萄糖或油脂，則試管中不會出現(xiàn)熒光，說明白什么？提示：葡萄糖或油脂，二者不是干脆能源物質(zhì)。(3)該試驗?zāi)茏C明什么？提示：該試驗?zāi)茏C明ATP可干脆為生命活動供應(yīng)能量。2．ATP的結(jié)構(gòu)3．ATP結(jié)構(gòu)中的數(shù)量關(guān)系(1)ATP分子中有兩個高能磷酸鍵，其中遠(yuǎn)離A的那個高能磷酸鍵簡單斷裂，釋放能量。(2)腺苷和磷酸基團(tuán)數(shù)量關(guān)系為：1∶3。合作探究：據(jù)圖分析ATP的結(jié)構(gòu)和特點(1)說出ATP的元素組成。提示：C、H、O、N、P。(2)圖示a處應(yīng)為“—H”還是“—OH”？提示：圖示a處應(yīng)為“—OH”，因為該五碳糖為“核糖”。(3)若1分子ATP完全水解，可得到的物質(zhì)有哪些？提示：1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸。(4)ATP中的“A”、“T”與組成DNA分子的“A”、“T”的含義有哪些不同？提示：ATP中“A”、“T”分別代表腺苷、3個；DNA中“A”、“T”分別代表腺嘌呤、胸腺嘧啶。1．如圖為ATP的分子結(jié)構(gòu)圖，A、B、C表示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，①、②表示化學(xué)鍵。下列敘述正確的是()A．A表示腺嘌呤，B表示腺苷B．化學(xué)鍵①與化學(xué)鍵②的穩(wěn)定性相同C．化學(xué)鍵②的形成所需的能量都來自化學(xué)能D．化學(xué)鍵②中能量的釋放往往與吸能反應(yīng)相關(guān)聯(lián)D[依據(jù)以上分析已知，圖中A表示腺苷，B表示—磷酸腺苷，A錯誤；依據(jù)以上分析已知，化學(xué)鍵①比化學(xué)鍵②的穩(wěn)定性高，B錯誤；化學(xué)鍵②的形成所需的能量都來自化學(xué)能或光能，C錯誤；化學(xué)鍵②中能量的釋放用于各項須要能量的生命活動，因此往往與吸能反應(yīng)相關(guān)聯(lián)，D正確。]2．下列關(guān)于ATP的敘述，錯誤的是()A．ATP是細(xì)胞中的“能量通貨”B．ATP在細(xì)胞中簡單再生C．ATP分子含有3個高能磷酸鍵D．ATP分子中的A代表腺苷C[ATP是細(xì)胞中生命活動所需能量的干脆來源，是細(xì)胞中的“能量通貨”，A正確；在細(xì)胞中，ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是時刻進(jìn)行的，B正確；ATP的結(jié)構(gòu)簡式為A－P～P～P，ATP分子含有2個高能磷酸鍵，C錯誤；ATP分子中的A是腺苷，D正確。]3．下列有關(guān)ATP結(jié)構(gòu)與功能的敘述中，正確的是()A．ATP中含有C、H、O、N、P元素B．ATP分子脫去兩個磷酸基團(tuán)后的剩余部分成為DNA的基本組成單位中的一種C．ATP中的第三個磷酸基團(tuán)和其次個磷酸基團(tuán)很簡單從ATP脫離釋放能量D．ATP分子中全部化學(xué)鍵都儲存著大量的能量，所以被稱為高能磷酸化合物A[ATP中含有C、H、O、N、P元素，故A正確；ATP分子脫去兩個磷酸基團(tuán)后，剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本組成單位之一，故B錯誤；ATP中的第三個磷酸基團(tuán)簡單從ATP脫離，釋放能量，其次個磷酸基團(tuán)不簡單脫離，故C錯誤；ATP中含有兩個高能磷酸鍵和一個一般化學(xué)鍵，故D錯誤。]有關(guān)ATP的“三點警示”(1)書寫ATP結(jié)構(gòu)簡式時避開兩種錯誤。錯誤1：A－P－P～P。錯誤2：A～P～P～P。(2)ATP≠能量。ATP是干脆能源物質(zhì)，水解可釋放能量，能量有多種存在形式，如機(jī)械能、化學(xué)能、電能、光能等。(3)每個ATP分子中只含有2個高能磷酸鍵(～)，其中只有遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵易斷裂或形成。ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化ATP的合成ATP的水解反應(yīng)式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up23(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up23(酶))ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量來源光能(光合作用)，化學(xué)能(細(xì)胞呼吸)儲存于高能磷酸鍵中的能量能量去路儲存于形成的高能磷酸鍵中用于各項生命活動反應(yīng)場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體生物體的需能部位合作探究：分析ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化示意圖及ADP轉(zhuǎn)化成ATP時所需能量的主要來源示意圖，回答下列問題：1．說出ATP合成所需的酶和能量來源。提示：①所需的酶：合成酶；②能量來源：動物細(xì)胞合成ATP時能量來源：細(xì)胞呼吸，植物細(xì)胞合成ATP時能量來源：細(xì)胞呼吸和光合作用。2．說出ATP水解所需的酶和能量來源。提示：①所需的酶：水解酶；②ATP水解時釋放的能量來源和能量去向：能量來源是遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵，能量去向是為各項生命活動供應(yīng)能量。3．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)和能量是否可以循環(huán)利用？提示：物質(zhì)：可以。ADP、Pi和H2O是可以循環(huán)利用的；能量：不行以。ATP水解轉(zhuǎn)化成ADP時釋放的能量供各種生命活動利用，不能再重復(fù)利用。1.右圖表示ATP－ADP的循環(huán)圖解。下列敘述正確的()A．①屬于放能反應(yīng)，在細(xì)胞內(nèi)與其他吸能反應(yīng)親密聯(lián)系B．溶酶體中蛋白質(zhì)水解為氨基酸須要②過程供應(yīng)能量C．人在饑餓時，細(xì)胞內(nèi)的過程①和②也能達(dá)到平衡D．各種生物均能獨立完成ATP－ADP的循環(huán)C[據(jù)圖分析，①是合成ATP的過程，屬于吸能反應(yīng)，在細(xì)胞內(nèi)與其他放能反應(yīng)親密聯(lián)系，A錯誤；溶酶體中蛋白質(zhì)水解為氨基酸不須要消耗能量，B錯誤；雖然細(xì)胞中的ATP含量很少，但是轉(zhuǎn)化特別快速，因此人在饑餓時，細(xì)胞內(nèi)的過程①和②也能達(dá)到平衡，C正確；病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，必需寄生于活細(xì)胞中才能生存和繁殖，因此病毒不能獨立完成ATP－ADP的循環(huán)，D錯誤。]2．在某細(xì)胞培育液中加入32P標(biāo)記的磷酸分子，短時間內(nèi)分別出細(xì)胞中的ATP，發(fā)覺其含量改變不大，但部分ATP的末端磷酸基團(tuán)已帶上放射性標(biāo)記，該現(xiàn)象能夠說明的是()①ATP中遠(yuǎn)離腺苷的磷酸基團(tuán)簡單脫離②32P標(biāo)記的ATP是新合成的③ATP是細(xì)胞內(nèi)的干脆能源物質(zhì)④該過程中ATP既有合成又有分解A．①②③④ B．①②④C．①②③ D．②③④B[在某細(xì)胞培育液中加入32P標(biāo)記的磷酸分子，短時間內(nèi)分別出細(xì)胞中的ATP，發(fā)覺其含量改變不大，但部分ATP的末端磷酸基團(tuán)已帶上放射性標(biāo)記，說明ATP中遠(yuǎn)離腺苷的磷酸基團(tuán)簡單脫離，也簡單與ADP結(jié)合，32P標(biāo)記的ATP是新合成的，該過程中ATP既有合成又有分解，該現(xiàn)象不能說明生命活動與ATP的關(guān)系，不能說明ATP是細(xì)胞內(nèi)的干脆能源物質(zhì)。①②④正確，③錯誤。]3．ATP是細(xì)胞中的能量通貨，下列敘述正確的是()A．肌肉收縮時，ATP的水解能使肌肉中的能量增加B．氨基酸合成蛋白質(zhì)的反應(yīng)存在ATP－ADP循環(huán)C．ATP中的腺苷由脫氧核糖與腺嘌呤結(jié)合而成D．人體內(nèi)成熟的紅細(xì)胞中沒有線粒體，不能產(chǎn)生ATPA[ATP是生命活動的干脆能源物質(zhì)，可為肌肉收縮供應(yīng)能量，A正確；氨基酸合成蛋白質(zhì)須要消耗ATP中的能量，故存在ATP到ADP的轉(zhuǎn)化，B錯誤；ATP中的腺苷由核糖與腺嘌呤結(jié)合而成的，C錯誤；人體內(nèi)成熟的紅細(xì)胞中沒有線粒體，其可以通過厭氧呼吸產(chǎn)生ATP，D錯誤。][課堂小結(jié)]學(xué)問網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.在細(xì)胞中，ATP轉(zhuǎn)化率特別高，只有ATP不斷生成，生命活動才能發(fā)生。ATP是生命活動的干脆能源。2.ATP是由1個核糖、1個腺嘌呤和3個磷酸基團(tuán)組成的。核糖與腺嘌呤結(jié)合成的基團(tuán)稱腺苷。腺苷與3個磷酸基團(tuán)組成腺苷三磷酸。連接2個磷酸基團(tuán)之間的磷酸鍵穩(wěn)定性較差，水解時可以釋放出大量的能量，被稱為高能磷酸鍵。3.在活細(xì)胞中，ATP廣泛分布在細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、細(xì)胞溶膠等結(jié)構(gòu)中，但含量很低。4.ATP在細(xì)胞中易于水解。1個ATP分子含有2個高能磷酸鍵，在酶的作用下，遠(yuǎn)離腺苷的那個高能磷酸鍵水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，釋放出1個磷酸，同時釋放能量。ATP水解時釋放出的能量可以被細(xì)胞利用，如肌肉收縮、神經(jīng)細(xì)胞活動以及細(xì)胞中很多其他消耗能量的活動。5.ATP在細(xì)胞中易于再生。在另一種酶的作用下，ADP和1個磷酸結(jié)合重新形成ATP，在這個過程中汲取的能量以高能磷酸鍵的形式儲存起來。6.通過ATP的合成和水解，使放能反應(yīng)所釋放的能量用于吸能反應(yīng)，此過程被稱為ATP－ADP循環(huán)。細(xì)胞中ATP－ADP循環(huán)速度很快，細(xì)胞內(nèi)ATP的含量能夠維持在相對穩(wěn)定的水平。1．ATP是細(xì)胞生命活動的干脆能源物質(zhì)，其分子簡式是()A．A－P～P～P B．A－P－PC．A－P～P D．A－P～P～PA[ATP是細(xì)胞生命活動的干脆能源物質(zhì)，其含有1個腺苷、3個磷酸基團(tuán)和2個高能磷酸鍵，因此ATP的分子簡式是A－P～P～P，故選A。]2．當(dāng)其他條件均可滿意時，20個腺苷和90個磷酸最多可以組成的ATP個數(shù)和ATP分子中所含的高能磷酸鍵個數(shù)是()A．20個和30個 B．20個和40個C．40個和40個 D．30個和60個B[一個ATP分子中含一個腺苷和三個磷酸基團(tuán)，20個腺苷和90個磷酸最多可以組成20個ATP，這20個ATP分子中所含的高能磷酸鍵個數(shù)是20×2＝40。綜上分析，ACD錯誤，B正確。]3．對人體細(xì)胞內(nèi)關(guān)于ATP的描述，正確的是()A．ATP主要在線粒體中生成B．它含有三個高能磷酸鍵C．ATP～ADP相互轉(zhuǎn)變時物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)變都是可逆D．細(xì)胞內(nèi)儲存有大量ATP，供各項生命活動須要A[線粒體中可以完成需氧呼吸其次、三階段，因此ATP主要在線粒體中生成，A正確；ATP含有兩個高能磷酸鍵，B錯誤；ATP～ADP相互轉(zhuǎn)變時，物質(zhì)可逆，能量不行逆，C錯誤；ATP在細(xì)胞內(nèi)含量很少，通過轉(zhuǎn)化為ADP釋放能量，供各項生命活動須要，D錯誤。]4．如圖是ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的過程，下列敘述不正確的是()A．圖中“D”代表ADP，“T”代表ATP，“E”代表能量B．原核細(xì)胞中也可以發(fā)生ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程C．ATP中的“A”與RNA中的堿基A含義相同D．ATP中的能量可以轉(zhuǎn)化為光能和化學(xué)能C[由圖可知，“D”代表ADP，“T”代表ATP，“E”代表能量，A正確；ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程是自然界全部細(xì)胞生物的共性，所以原核細(xì)胞中也可發(fā)生該過程，B正確；ATP中的“A”的含義是腺苷，即腺嘌呤與核