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(cè)

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(duì)接說明ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)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(dòng)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(hào)，吸引異性個(gè)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(diǎn)。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(shí)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(dòng)的干脆能源1．ATP的作用試驗(yàn)(1)試驗(yàn)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(yàn)：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(yàn)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(diǎn)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(dòng)才能發(fā)生。因此，ATP是生命活動(dòng)的干脆能源。2．ATP的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ATP是由1個(gè)核糖、1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)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(gè)磷酸基團(tuán)組成腺苷三磷酸。3個(gè)磷酸基團(tuán)中的一個(gè)磷酸基團(tuán)連接在糖分子上，其余2個(gè)則相繼連接在前一個(gè)磷酸基團(tuán)上。連接2個(gè)磷酸基團(tuán)之間的磷酸鍵穩(wěn)定性較差，水解時(shí)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(dòng)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(gè)ATP分子含有2個(gè)高能磷酸鍵，在酶的作用下，遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，釋放出1個(gè)磷酸，同時(shí)釋放能量。ATP水解時(shí)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(dòng)以及細(xì)胞中很多其他消耗能量的活動(dòng)。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(gè)磷酸結(jié)合重新形成ATP，在這個(gè)過程中汲取的能量以高能磷酸鍵的形式儲(chǔ)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(duì)穩(wěn)定的水平。推斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)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(dòng)的干脆能源與其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。 ()4．ATP含有三個(gè)磷酸基團(tuán)、三個(gè)高能磷酸鍵。 ()5．ATP是細(xì)胞中普遍運(yùn)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(dòng)的主要能源物質(zhì)。3．√4．×ATP含有三個(gè)磷酸基團(tuán)、二個(gè)高能磷酸鍵。5．√ATP的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1．某試驗(yàn)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(yàn)過程如下圖所示，下列敘述錯(cuò)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(huì)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(yàn)?zāi)茏C明什么？提示：該試驗(yàn)?zāi)茏C明ATP可干脆為生命活動(dòng)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(gè)高能磷酸鍵，其中遠(yuǎn)離A的那個(gè)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(diǎn)(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?yàn)樵撐逄继菫椤昂颂恰薄?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(gè)；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(cuò)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(cuò)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(cuò)誤；化學(xué)鍵②中能量的釋放用于各項(xiàng)須要能量的生命活動(dòng)，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(cuò)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(gè)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(dòng)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(shí)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(gè)高能磷酸鍵，C錯(cuò)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(gè)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(gè)磷酸基團(tuán)和其次個(gè)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(chǔ)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(gè)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(cuò)誤；ATP中的第三個(gè)磷酸基團(tuán)簡單從ATP脫離，釋放能量，其次個(gè)磷酸基團(tuán)不簡單脫離，故C錯(cuò)誤；ATP中含有兩個(gè)高能磷酸鍵和一個(gè)一般化學(xué)鍵，故D錯(cuò)誤。]有關(guān)ATP的“三點(diǎn)警示”(1)書寫ATP結(jié)構(gòu)簡式時(shí)避開兩種錯(cuò)誤。錯(cuò)誤1：A－P－P～P。錯(cuò)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(gè)ATP分子中只含有2個(gè)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(chǔ)存于高能磷酸鍵中的能量能量去路儲(chǔ)存于形成的高能磷酸鍵中用于各項(xiàng)生命活動(dòng)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(shí)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(dòng)物細(xì)胞合成ATP時(shí)能量來源：細(xì)胞呼吸，植物細(xì)胞合成ATP時(shí)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(shí)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(xiàng)生命活動(dòng)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(shí)釋放的能量供各種生命活動(dòng)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(shí)，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(dú)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(cuò)誤；溶酶體中蛋白質(zhì)水解為氨基酸不須要消耗能量，B錯(cuò)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(shí)，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(dú)立完成ATP－ADP的循環(huán)，D錯(cuò)誤。]2．在某細(xì)胞培育液中加入32P標(biāo)記的磷酸分子，短時(shí)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(shí)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(dòng)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(cuò)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(shí)，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(dòng)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(cuò)誤；ATP中的腺苷由核糖與腺嘌呤結(jié)合而成的，C錯(cuò)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(cuò)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(dòng)才能發(fā)生。ATP是生命活動(dòng)的干脆能源。2.ATP是由1個(gè)核糖、1個(gè)腺嘌呤和3個(gè)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(gè)磷酸基團(tuán)組成腺苷三磷酸。連接2個(gè)磷酸基團(tuán)之間的磷酸鍵穩(wěn)定性較差，水解時(shí)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(gè)ATP分子含有2個(gè)高能磷酸鍵，在酶的作用下，遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，釋放出1個(gè)磷酸，同時(shí)釋放能量。ATP水解時(shí)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(dòng)以及細(xì)胞中很多其他消耗能量的活動(dòng)。5.ATP在細(xì)胞中易于再生。在另一種酶的作用下，ADP和1個(gè)磷酸結(jié)合重新形成ATP，在這個(gè)過程中汲取的能量以高能磷酸鍵的形式儲(chǔ)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(duì)穩(wěn)定的水平。1．ATP是細(xì)胞生命活動(dòng)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(dòng)的干脆能源物質(zhì)，其含有1個(gè)腺苷、3個(gè)磷酸基團(tuán)和2個(gè)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(shí)，20個(gè)腺苷和90個(gè)磷酸最多可以組成的ATP個(gè)數(shù)和ATP分子中所含的高能磷酸鍵個(gè)數(shù)是()A．20個(gè)和30個(gè) B．20個(gè)和40個(gè)C．40個(gè)和40個(gè) D．30個(gè)和60個(gè)B[一個(gè)ATP分子中含一個(gè)腺苷和三個(gè)磷酸基團(tuán)，20個(gè)腺苷和90個(gè)磷酸最多可以組成20個(gè)ATP，這20個(gè)ATP分子中所含的高能磷酸鍵個(gè)數(shù)是20×2＝40。綜上分析，ACD錯(cuò)誤，B正確。]3．對(duì)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(gè)高能磷酸鍵C．ATP～ADP相互轉(zhuǎn)變時(shí)物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)變都是可逆D．細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存有大量ATP，供各項(xiàng)生命活動(dòng)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(gè)高能磷酸鍵，B錯(cuò)誤；ATP～ADP相互轉(zhuǎn)變時(shí)，物質(zhì)可逆，能量不行逆，C錯(cuò)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(xiàng)生命活動(dòng)須要，D錯(cuò)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