2019_2020学年高中生物5.2细胞的能量“通货”__ATP学案新人教版必修120190904132.doc

第2节细胞的能量“通货”ATP课前自主预习案一、ATP的结构和功能1ATP的结构填图2ATP的功能ATP是生命活动的直接能源物质，能够直接为生命活动提供能量。【巧学助记】巧用数字记忆ATP的结构二、ATP与ADP的相互转化1相互转化的过程及能量来源填图2转化的原因及特点(1)原因：ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解。(2)特点：时刻不停地发生并且处于动态平衡之中。三、ATP的利用1ATP利用的实例填图2ATP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：吸能反应：一般与ATP的水解相联系放能反应：一般与ATP的合成相联系(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.判断下列有关叙述的正误(1)ATP是高能磷酸化合物，只含有3个高能磷酸键()(2)细胞内储存有大量的ATP，为生命活动提供能量()(3)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性()(4)细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的()答案：(1)(2)(3)(4)2ATP的结构简式为()AAPPPBAPPPCAPPP DAPPP解析：ATP是三磷酸腺苷的英文缩写，结构简式为APPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表高能磷酸键。答案：A3ATP转化为ADP可表示如下，式中X代表()AH2O BH CP DPi解析：转化中没有H2O和H的生成；式中X表示磷酸(Pi)。答案：D课堂互动探究案【课程标准】解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质【素养达成】 1分析ATP的分子结构，了解ATP的结构特点。(社会责任) 2结合ATP和ADP的相互转化示意图，概述二者之间的关系。3结合教材图示，举例说明ATP的利用。(社会责任)“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。”大家非常熟悉唐朝诗人杜牧这首情景交融的诗作秋夕。可是大家想过没有：(1)萤火虫为什么要发光呢？(2)萤火虫的发光需要能量吗？(3)我们知道，糖类、脂肪和蛋白质都储存着能量。这些物质能为萤火虫发光直接提供能量吗？探究点一ATP的分子结构【师问导学】下图是ATP的组成，据图分析：1ATP的组成元素有哪些？含有几个磷酸基团？几个高能磷酸键？答案：ATP的组成元素为C、H、O、N、P。含有3个磷酸基团。2个高能磷酸键。2ATP中的“A”、“T”和组成DNA中的“A”、“T”含义相同吗？答案：不同。ATP中的“A”指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T”的含义是3。DNA中的“A”只是指腺嘌呤，“T”是指胸腺嘧啶。3ATP彻底水解会得到哪些成分？答案：ATP彻底水解会得到腺嘌呤、核糖和磷酸。4ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？答案：ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。【智涂笔记】ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结，即一个腺苷、二个高能磷酸键、三个磷酸基团。【师说核心】1ATP的元素组成与结构2ATP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中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，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。【检测反馈】1如图是ATP的分子结构图，下列有关叙述错误的是()AATP分子的结构简式可表示为APPPBATP的水解，主要是指图中处的水解C图中虚线部分的名称是腺苷D图中处的化学键断裂，ATP转化为ADP解析：ATP的结构简式表示为APPP；ATP水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解，主要是远离A的高能磷酸键的水解；腺苷是由腺嘌呤和核糖连接而成的，图中虚线部分为腺苷；ATP水解时，远离A的高能磷酸键易断裂，即处的化学键断裂。答案：D2在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象能够说明的是()ATP中远离腺苷的磷酸基团容易水解32P标记的ATP是新合成的ATP是细胞内的直接能源物质该过程中ATP既有合成又有分解ABCD解析：本题主要考查了ATP的结构及特性，分析如下：题干中没有信息支持“ATP是细胞内的直接能源物质”的观点。答案：B探究点二ATP和ADP的相互转化及ATP的利用【师问导学】在活细胞中，右图中的循环过程永不停止地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题：1ATP和ADP的相互转化过程：ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易断裂，于是远离A的那个P就脱离开来，形成游离的Pi(磷酸)；同时，储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化成ADP。在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，重新形成ATP。2有人说ATP和ADP相互转化的过程是个可逆反应。这种说法合适吗？通过下面的分析来解答：a从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。由酶的专一性可知，上述反应的条件是不相同(相同、不相同)的。b从ATP合成与分解的场所上看：ATP合成的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所有细胞膜(使主动运输消耗的能量)、细胞核(DNA复制和RNA合成所消耗的能量)等，因此，其合成与分解的场所不尽相同。c从能量上看：ATP水解的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各项生命活动利用，不能再由Pi和ADP形成ATP而储存；而合成ATP的能量主要是有机物中的化学能和太阳能，因此，反应中的能量流向是不可逆(可逆、不可逆)的。综上所述，ATP和ADP相互转化的过程不是(是、不是)可逆反应。3在绿色植物的叶肉细胞内，与相应的生理活动有哪些？答案：光合作用和细胞呼吸。4A1和A2分别起什么作用？二者相同吗？答案：二者不相同。A1催化ATP的合成，是ATP合成酶；A2催化ATP的水解，是ATP水解酶。5动物细胞中，能量E1的来源是什么？答案：来自于呼吸作用中糖类等有机物氧化分解释放的能量以及其他一些高能磷酸化合物的分解。6中能量E2的去向有哪些？答案：转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动。【智涂笔记】名师点拨ATP为生命活动提供的是化学能ATP是细胞内的直接供能物质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由ATP提供的，如植物对水分的吸收和运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。生物体中与能量有关的物质(1)直接能源物质ATP。(2)主要的能源物质糖类。(3)主要的储能物质脂肪。(4)植物特有的储能物质淀粉。(5)动物特有的储能物质糖原。(6)最终能量来源太阳能。【师说核心】1ATP的转化及相关图示(1)图示1：ATPADPPi能量。(2)图示2：(3)ATP在生物体内含量很低，但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。2ATP与ADP的相互转化分析反应式ATPADPPi能量能量PiADPATP类型水解反应合成反应条件水解酶合成酶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吸能能量来源高能磷酸键呼吸作用、光合作用能量去向用于各项生命活动储存于ATP中综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“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”。【检测反馈】1ATP(甲)是生命活动的直接能源物质，据图判断下列叙述正确的是()A在主动运输过程中，乙的含量会明显增加B丙中不含磷酸键，是RNA基本组成单位之一C丁由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成D甲乙和乙丙过程中，起催化作用的酶空间结构相同解析：图中甲为ATP，乙是ADP，生物体内的ATP和ADP含量非常少，但二者都处于动态平衡状态，所以主动运输过程中，乙的含量不会明显增加；丙是腺嘌呤核糖核苷酸，含有一个磷酸键；丁为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，而戊可用于甲的合成；催化甲乙和乙丙过程的酶不同。答案：C2分析未进食的白鼠细胞内ADP与ATP的含量比，若发现ADP的含量偏高时()A表示此细胞能量充足B表示此细胞内葡萄糖多被用以合成糖原C表示此细胞内的葡萄糖氧化分解将加快D表示此细胞缺少能量解析：由反应式ATPADPPi能量可知，当体内ADP含量偏高时，一定是ATP分解释放能量用于生命活动，也就证明此时细胞内缺少能量。所以A项可排除；B项中“葡萄糖多被用以合成糖原”是在能量过剩时，与题目相矛盾，也可排除；C项中，若葡萄糖氧化分解加快，合成ATP较多，能量就会较充足，也可排除。答案：D【网络建构】【主干落实】1ATP的结构简式是APPP，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“”代表高能磷酸键。2一个ATP分子中有1个腺苷，3个磷酸基团，其中含有2个高能磷酸键。3ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADPPi能量。4细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。5动物、人、真菌等合成ATP的途径是呼吸作用。6绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。7ATP是生命活动的直接能源物质。问题探讨教材P881提示：萤火虫发光的生物学意义主要是相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。2提示：有。萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。3提示：有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能，只有在转变成光能时，萤火虫才能发光。思考与讨论教材P901提示：1分子葡萄糖所含的能量，约是1分子ATP所含能量的94倍(指ATP转化为ADP释放的能量)。2提示：有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。练习教材P90基础题1提示：BATP含有两个高能磷酸键。2提示：吸能反应：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反应，需要消耗能量，是吸能反应，这一反应所需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。放能反应：如丙酮酸的氧化分解，能够释放能量，是放能反应，这一反应所释放的能量除以热能形式散失外，用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。3提示：在储存能量方面，ATP同葡萄糖