教材解读高中生物 第5章 第2节 细胞的能量“通货”ATP学案 新人教版必修1.doc

第2节细胞的能量“通货”atp 学习目标1简述atp的化学组成和特点。(重点、难点)2写出atp的分子简式。3解释atp在能量代谢中的作用。(重点、难点), 知识结构 atp的结构1atp的全称：三磷酸腺苷2atp的结构简式atp分子的结构简式可以写成appp，其中a代表腺苷，t代表3个，p代表磷酸基团，“”代表高能磷酸键。“”表示一般的共价键。可见，在1分子atp中，含有1个腺苷、2个高能磷酸键、3个磷酸基团。(1)在atp中，a代表腺苷；在碱基中，a代表腺嘌呤。(2)atp是一种物质，不是能量，当atp的高能磷酸键断裂时，会释放出能量。3atp的分子组成 (1)腺苷是腺嘌呤和核糖结合而成的，所以atp去掉两个磷酸基团后，剩余的部分为腺嘌呤核糖核苷酸，它是rna的基本组成单位之一。(2)atp的结构特点可用“一、二、三”来记忆：一个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷酸基团。纯净的atp呈白色粉末状，能够溶于水。作为一种药品，atp有提供能量和改善患者新陈代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌炎等疾病。atp能够通过细胞膜进行跨膜运输，因此，atp片剂可以口服，而atp注射液可以肌肉注射或静脉滴注。4atp是细胞内的一种高能磷酸化合物(1)高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92 kj/mol以上的磷酸化合物。(2)atp水解时释放的能量高达30.54 kj/mol，远远高于20.92 kj/mol。因此，atp是各种细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。(3)atp的水解实际上是指atp分子中高能磷酸键的水解。1atp的水解实际上是指atp分子中远离a的那个高能磷酸键的水解。高能磷酸键断裂时释放的能量能直接用于各项生命活动，所以atp是生命活动的直接能源物质。2在动物细胞内除了atp为高能磷酸化合物之外，还含有一种高能磷酸化合物，即磷酸肌酸。教材第88页参考答案问题探讨1萤火虫发光的生物学意义主要是传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。2萤火虫尾部细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。3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。【例1】当其他条件均可满足时，20个腺嘌呤，40个核糖和60个磷酸最多可以组成的atp个数和atp分子中所含的高能磷酸键个数是()a20个和30个 b20个和40个c40个和40个 d40个和60个解析：一个atp分子中含有1个腺苷、3个磷酸、2个高能磷酸键。20个腺苷，对应60个磷酸，即只能形成20个atp分子，共含有40个高能磷酸键。答案：b点拨：解答本题的关键是明确atp分子中各组成成分的数量关系，即腺嘌呤核糖磷酸113，每个atp中都含有2个高能磷酸键。 atp与adp的相互转化1atp与adp相互转化的结构基础atp中远离a的那个高能磷酸键易断裂也易形成。2atp与adp相互转化的原因atp是体内生命活动的直接供能者，在体内储存极少，仅可供剧烈运动3秒钟消耗。当剧烈运动时，在atp水解酶的作用下发生水解，生成adp，释放能量，同时，adp在atp合成酶的作用下结合其他有机物氧化分解释放的能量和磷酸，重新合成atp。3相互转化的反应式 (1)atp的水解释放能量反应式：atpadppi能量能量的来源和去路：能量来源于atp中高能磷酸键的断裂，产生的能量用于各种需能的生命活动。atp的水解一般是远离腺苷的那个高能磷酸键断裂，生成的adp中含有两个磷酸基，叫做二磷酸腺苷，d代表二个。(2)atp的合成储存能量反应式：adppi能量atpatp的形成途径4atp与adp的相互转化关系不是可逆反应反应式atpadppi能量piadp能量atp类型水解反应合成反应条件水解酶合成酶场所细胞膜、叶绿体基质、细胞核等细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化放能储能能量去向各种生命活动消耗储存于atp中综上所述，对反应式在生物体内的过程可判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的，且酶也是不相同的”。磷酸肌酸与atp的关系磷酸肌酸也是高等动物细胞内的高能化合物，在动物和人体的肌细胞内存在且储存量比atp多，但不能作为生命活动的直接能源，只是能量的一种储存形式。(1)当细胞内的有机物被氧化分解释放出能量，合成atp数量过多时，部分atp把能量转移到磷酸肌酸中，转化图示如下：atp肌酸adp磷酸肌酸(2)细胞中的atp大量减少时，磷酸肌酸与adp反应生成atp，维持细胞中atp数量的相对稳定。转化图示如下：adp磷酸肌酸atp肌酸5atp和adp相互转化的特点(1)正常生活的细胞中，atp与adp的相互转化在不停地发生着，并且始终处于动态平衡中。(2)细胞内atp与adp相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。atp在细胞内的含量很少，但atp与adp在细胞内的相互转化十分迅速，使细胞内atp的含量总处在动态平衡之中。6意义：保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库(1)atp中远离腺苷的那个高能磷酸键极易水解，以保证能量的及时供应。(2)atp中远离腺苷的那个高能磷酸键极易形成，以保证能量相对稳定和能量持续供应。【例2】对的叙述中，正确的是()a过程和过程所需的酶都是一样的b过程的能量供各项生命活动利用，过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解c过程和过程时刻发生，处于动态平衡之中datp中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能解析：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，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的水解与合成过程时刻发生，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。答案：c点拨：解答本题时应从以下三个方面分析：(1)了解atp和adp相互转化的条件和生理过程。(2)明确atp中能量的来源和去向。(3)区别动植物细胞中atp合成的途径。 atp的利用1atp是细胞中的直接能源物质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能转化成atp分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。atp分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解，也很容易重新形成，因此，atp是直接的能源物质。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。2atp中能量的转化(1)渗透能：细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这些能量叫做渗透能，渗透能来自atp。(2)机械能：细胞各种结构的运动大都是机械运动，所消耗的是机械能。例如，肌细胞的收缩、草履虫纤毛的摆动、精子鞭毛的摆动、有丝分裂期间染色体的运动、腺细胞对分泌物的分泌等。(3)电能：大脑的思考神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等，它们所消耗的就是电能。电能是由atp提供的能量转化而来的。(4)化学能：细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成大分子物质时，必须有直接或间接的能量供应。另外，细胞内的物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，从而成为能量较高的物质(如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖)。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需由atp水解释放的化学能。(5)光能：目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发光的能量直接来自atp，如萤火虫的发光。(6)热能：有机物的氧化分解释放的能量小部分用于生成atp，大部分转化为热能，通过各种途径向外界散发，其中一小部分热能用于维持体温。通常情况下，热能的形成往往是在细胞能量转化和传递的过程中。常见的生理过程与能量的关系(1)常见的消耗能量的生理过程：主动运输、蛋白质的合成、胞吞、细胞分裂等。(2)常见的不消耗能量的生理过程：自由扩散、协助扩散、气体交换、渗透作用、蒸腾作用等。教材第90页参考答案思考与讨论11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时释放的能量)。2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。【例3】据测定世界著名重量级拳王霍利菲尔德平均每次出拳的力量高达907 kg，试问能产生如此大的拳击力量的直接供能物质是()a人体细胞中的葡萄糖b人体细胞中的脂肪c人体肌肉细胞中的atpd饮食中的淀粉解析：生物体进行各项生命活动的直接能源物质是三磷酸腺苷(atp)。在atp水解为adp的过程中，释放的能量可用于肌肉收缩、神