2019-2020年新教材高中生物 第5章 第2节 细胞的能量“货币”ATP教案 新人教版必修1

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第2节细胞的能量“通货”ATP学习目标核心素养1．简述ATP的化学组成和特点。(重点)2．写出ATP的分子简式。3．解释ATP在能量代谢中的作用。(重点)1．通过学习ATP的结构和作用，形成结构与功能相适应及物质与能量相统一的生命观念。2．通过学习ATP的合成和利用，养成归纳与概括的科学思维方式。一、ATP是一种高能磷酸化合物1．中文名称：腺苷三磷酸。2．结构简式：A－P～P～P符号含义A：腺苷核糖腺嘌呤P：磷酸基团～：特殊的化学键3．特点(1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有2个特殊的化学键，储存大量能量。(2)ATP的化学性质不稳定，这是由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥的原因，即末端磷酸基团具有较高的转移势能。在有关酶的催化作用下，末端磷酸基团脱落，释放出大量能量。二、ATP与ADP可以相互转化1．过程(1)释放能量：ATP――→酶ADP＋Pi＋能量。(2)储存能量：ADP＋Pi＋能量――→酶ATP。2．能量的来源及去路3．原因及特点(1)原因：ATP分子中远离A的那个特殊的化学键很容易水解。(2)特点：时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。-2-三、ATP的利用1．列举利用ATP的实例(1)用于物质的合成；(2)用于肌肉收缩；(3)用于细胞的主动运输。2．ATP供能的过程ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，空间结构改变，活性也被改变，因而参与各种化学反应。3．ATP是细胞内流通的能量“通货”(1)化学反应中的能量变化与ATP的关系。放能反应：一般与ATP的合成相联系。吸能反应：一般与ATP的水解相联系。(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。1．ATP是高能磷酸化合物，含有三个特殊的化学键。()2．1个ATP分子中含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。()3．ATP水解时，两个特殊的化学键都断裂，生成ADP和Pi。()4．ATP和ADP的相互转化与吸能反应和放能反应联系在一起。()5．ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处在动态平衡之中，且是生物界的共性。()提示：1．×ATP中含有两个特殊的化学键。2．×1个ATP分子中含有1个腺苷和3个磷酸基团。3．×ATP水解时，远离腺苷的特殊的化学键断裂。4．√5.√ATP的结构和功能[问题探究]1．根据ATP结构式思考下列问题：(1)图中①②③的结构分别是什么？-3-提示：腺嘌呤、核糖、磷酸基团。(2)腺苷是由图中哪些结构组成的？提示：①②。(3)ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？提示：腺嘌呤核糖核苷酸。(4)若ATP完全水解，会得到哪些成分？提示：腺嘌呤、核糖、磷酸。2．ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。[归纳总结]1．ATP的分子组成(如图)(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。(2)AMP是RNA的基本组成单位。(3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，“1”表示1个腺苷，“2”表示两个特殊的化学键，“3”表示3个磷酸基团。2．ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中末端磷酸基团容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP在供能中处于核心地位，许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。3．生物体内的能源物质总结(1)能源物质：糖类、脂肪、蛋白质、ATP。(2)主要能源物质：糖类。(3)储能物质：脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞)。(4)主要储能物质：脂肪。(5)直接能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。-4-1．下列关于细胞的能量“通货”——ATP的叙述，正确的是()A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸B．ATP中远离“A”的特殊的化学键易水解C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—PD．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定B[ATP中的“T”代表三个；ATP的结构简式可表示为A—P～P～P。细胞中ATP的含量少，化学性质活跃。]2．如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是()A．b键断裂后形成ADP和PiB．图中的3表示ATP中的字母AC．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位D．a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动D[选项A，a键断裂后形成ADP和Pi。选项B，ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤。选项C，由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位。选项D，ATP是生命活动所需能量的直接来源，a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动。]ATP与ADP的相互转化及利用[问题探究]1．ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10mg，而一个正常成年人在静止状态下24h将有40kg的ATP发生转化。为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。2．ATP与ADP相互转化的过程是否是可逆反应？(从反应条件、能量来源和去向、反应进行的场所分析)提示：不是。ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体及叶绿体，能量来源是化学能或光能；ATP水解的场所是各种需能部位，能量来源于特殊的化学键。3．ATP与ADP相互转化过程中有没有物质可循环利用？举例说明。提示：有，例如磷酸、水等。[归纳总结]1．ATP与ADP相互转化的原因-5-2．相互转化的过程(1)图示(2)分析①光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。②主动运输等吸能反应与ATP的水解相联系，所以ATP是直接能源物质。3．ATP与ADP间的相互转化过程不可逆反应式ATP――→酶ADP＋Pi＋能量能量＋Pi＋ADP――→酶ATP类型水解反应合成反应场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化放能——与吸能反应相联系储能——与放能反应相联系能量来源特殊的化学键有机物和光能能量去向用于各项生命活动储存于ATP中综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应理解为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。4．意义ATP与ADP的相互转化，保证了机体能量的需要。细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。1．下图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，有关叙述错误的是()-6-A．在一个活细胞中，时刻进行着过程①和②B．过程①和②也可以发生在同一个细胞器内C．过程①中需要的能量不是过程②释放的D．维持人体体温的热能主要来自过程②中的能量D[ATP为直接能源物质，在一个活细胞中，时刻进行着ATP与ADP的转化过程；ATP的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内，如叶绿体；过程①为ATP的合成过程，需要的能量来自呼吸作用或光合作用；维持人体体温的热能主要来自呼吸作用释放的能量。]2．对的叙述中，正确的是()A．①过程和②过程所需的酶都是一样的B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能C[①过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，②过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于呼吸作用中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故A、B项错误。生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确。ATP中活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP中活跃化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。][课堂小结]知识网络构建核心语句背诵1．ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表特殊的化学键。2．ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADP＋Pi＋能量。3．细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。4．合成ATP的途径包括光合作用和呼吸作用。5．ATP是生命活动的直接能源物质。1．一分子ATP中，含有腺苷、磷酸基团和特殊的化学键的数目依次是()-7-A．1、2、2B．2、3、2C．1、3、2D．1、3、3[答案]C2．海洋中的鱼有发光现象，其光能由()A．电能转变而来B．ATP转化成ADP时释放的化学能转变而来C．热能转变而来D．有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来B[生物各项生命活动所需要的直接能源来自ATP水解释放的能量。]3．萤火虫尾部发光，是荧光素接受了ATP中的能量后，将化学能转化成光能所致，此化学能来自A①－P②～P③～P中的哪些磷酸键()A．①②B．②③C．①D．③D[ATP的化学性质不稳定，在有关酶的作用下，ATP中远离腺苷的那个特殊的化学键很容易水解，且水解时能释放出大量的能量供给生命活动利用。在萤火虫体内，给荧光素提供能量的是远离腺嘌呤核苷的那个特殊的化学键。]4．ADP转化为ATP需要()A．Pi、酶、腺苷和能量B．Pi、能量C．能量、腺苷和酶D．Pi、能量和酶[答案]D5．在活细胞中，下列循环过程永不停止地进行着，请运用所学的知识，分析完成M和N循环中的有关问题：(1)作为生物体生命活动的直接能源物质是________，其分子结构简式为_______________________________________________，在②过程中，________________键断裂而释放出能量。(2)在绿色植物体内与①相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、________和________中进行的。(3)A1和A2具有________作用，在图中它们的作用分别是________________。(4)在呼吸作用中，应该进行________过程，能量来自___________________________________________________________________________________________________________________。-8-(5)根吸收无机盐离子过程中，应该进行________过程，能量用于________________。[解析](1)由图中物质转化关系可知，M是ATP，N是ADP。ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时远离A的那个特殊的化学键易断裂。ATP的水解和合成分别由水解酶和合成酶催化。(2)反应①过程是细胞合成ATP的过程，在绿色植物细胞内合成ATP的主要部位是细胞质基质、线粒体和叶绿体。(3)反应①和②过程中的酶不同，①为合成酶，②为水解酶，在ATP与ADP的相互转化过程中起催化作用。(4)呼吸作用过程中应该进行的是①过程(ATP的合成)，所需能量来自有机物的分解释放的能量。(5)根细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。主动运输需消耗代谢所产生的能量，故应进行②过程。[答案](1)MA—P～P～P远离A的特殊的化学(2)线粒体叶绿体(3)催化催化ATP的合成和水解(4)①糖类等有机物分解释放的能量(5)②主动运输