2022-2023 学年 人教版 必修一 细胞的能量“货币”ATP 教案

1、第2节细胞的能量“货币”ATP学习目标素养目标1说出ATP的结构。2阐述ATP与ADP之间的相互转化。3举例说明ATP在细胞代谢中的作用。1生命观念认知ATP在细胞生命活动中的作用与其结构特点的关系。2科学思维结合ATP和ADP的相互转化模型，认识ATP在细胞中作为能量“货币”的原因。分点突破(一)ATP是一种高能磷酸化合物基础 eq avs4al(落实) 1中文名称：腺苷三磷酸。2结构简式：APPP。符号含义 eq blc(avs4alco1(A：腺苷blc(avs4alco1(核糖,腺嘌呤),P：磷酸基团,：特殊的化学键) 3特点(1)高能量ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有2个特殊

2、的化学键，储存大量能量。(2)能量易释放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，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。4功能：是驱动细胞生命活动的直接能源物质。深化 eq avs4al(认知) 一、在“思考探究”中解惑1据图分析ATP的结构和特点：(1)说出ATP的元素组成。提示：C、H、O、N、P。(2)图示a处应为“H”还是“OH”？为什么？提示：图示a处应为“OH”，因为该五碳糖为“核糖”。(3)若1分子ATP完全水解，可得到的物质有哪些？提示：1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸。2ATP中的“A”与碱

3、基中的“A”是同一种物质吗？为什么？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。二、在“系统思维”中提能1ATP与核苷酸的关系2ATP结构与功能的关系(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链。ATP中远离腺苷的特殊的化学键容易水解和形成，可保证细胞内ATP含量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP为细胞内流通的能量“货币”，糖类、脂肪等能源物质中的能量需要转移到ATP分子中才能为生命活动供能；同时，ATP分子中的能量又可以转化为多种不同形式的能量。应用 eq avs4al(评价) 1下列关于ATP的叙述，正确的是()AATP中的“A”

4、表示腺嘌呤，“T”表示磷酸基团B腺苷三磷酸的结构可简写为APPCATP是细胞内的直接能源物质DATP和酶一样具有催化作用解析：CATP中的“A”表示腺苷，“T”表示3，“P”表示磷酸基团，A错误；腺苷三磷酸的结构可简写为APPP，B错误；ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质，C正确；ATP不具有催化作用，D错误。特别提醒(1)ATP能量，ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。(2)ATP脱去一个磷酸基团成为ADP，再脱去一个磷酸基团就成为RNA的基本单位之一腺嘌呤核糖核苷酸，简称AMP。(3)ATP的结构特点可总结为“一个腺苷、两个特殊化学键、三个磷酸基团”。2如图为ATP分子的结

5、构图，a、b、c表示相应的结构，表示化学键。下列叙述正确的是()Aa表示腺嘌呤，b表示腺苷B化学键与化学键断开时所释放的能量不同C化学键的形成所需的能量都来自化学能D化学键中能量的释放往往与吸能反应相关联解析：Da表示腺苷，b表示腺嘌呤核糖核苷酸，A错误；化学键和化学键都为特殊的化学键，断开时所释放的能量相同，B错误；化学键的形成过程是ATP合成的过程，所需的能量来自光能或者化学能，C错误；化学键中能量的释放过程是ATP水解的过程，往往与吸能反应相关联，D正确。3在ATP、DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，如图所示，圆圈中的“A”依次表示()A腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤、腺苷B腺嘌呤、腺嘌呤

6、脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤C腺苷、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤D腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤解析：C由题图可知：中圆圈中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖结合而成；中圆圈中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；中圆圈中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；中圆圈中的A为腺嘌呤。分点突破(二)ATP与ADP可以相互转化基础 eq avs4al(落实) 1过程(1)释放能量：ATP eq o(,sup7(酶),sdo5() ADPPi能量。(2)储存能量：ADPPi能量 eq o(,sup7(酶),

7、sdo5() 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。深化 eq avs4al(认知) 一、在“思考探究”中解惑1ATP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210 mg，而一个正常成年人在静止状态下24 h，有40 kg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如图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，探究回答下列问题：(1)催化过程

8、的酶的功能及合成场所均不相同吗？为什么？提示：过程分别表示ATP的合成及水解，因此催化过程的酶的功能不同，但合成场所相同(均为核糖体)。(2)ATP水解所需的酶和能量来源分别是什么？提示：水解酶。远离A的特殊化学键。(3)ATP与ADP的相互转化过程中物质和能量是否可以循环利用为什么？提示：物质可以循环利用，如ADP、Pi和H2O是可以循环利用的；能量不可以循环利用，ATP水解转化成ADP时释放的能量供各种生命活动利用，不能再重复利用。二、在“系统思维”中提能1ATP与ADP相互转化的原因2ATP与ADP间的相互转化过程不可逆反应式ATP eq o(,sup7(酶),sdo5() ADPPi能

9、量能量PiADP eq o(,sup7(酶),sdo5() 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”。3ATP与ADP的相互转化具有普遍性ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。应用 eq avs4al(评价) 1(2021江苏扬州高一期末)ATP与ADP的相互转化在活

10、细胞中永无休止。下列关于细胞内ATP的叙述，正确的是()AATP的化学性质很稳定BATP中的“A”代表腺嘌呤CATP在细胞中含量很少DATP的结构简式可表示为APPP解析：CATP的化学性质不稳定，易水解和合成，A错误；ATP中的“A”代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，B错误；ATP在细胞中含量很少，但转化迅速，C正确；ATP的结构简式可表示为APPP，D错误。2(2022浙江温州高一月考)如图代表物质M、N相互转化的过程，则()A萤火虫体内的能量c可来源于光能B吸能反应一般和M的合成相联系C能量d用于过程时大部分以热能形式散失DM、N的相互转化是生物界共有的能量供应机制解析：D能量c为合成ATP

11、的能量，萤火虫体内的能量c只能来源于呼吸作用释放的化学能，A错误；吸能反应一般和M(ATP)的水解相联系，B错误；能量d用于各种生命活动，不用于过程，C错误；ATP和ADP的相互转化是生物界共有的能量供应机制，D正确。3生物体内能量代谢中ATP的合成和利用过程如图所示。以下说法错误的是()A动植物体内都有呼吸作用为ATP的合成提供能量B过程和过程的酶和场所不相同Cc表示吸收的能量，d表示释放的能量，两者形式相同DATP在活细胞中含量很少，但转化速度很快解析：C动植物体内都能进行呼吸作用，从而为ATP的合成提供能量，A正确。过程是ATP的合成，过程是ATP的水解，所需的酶和场所不同，B正确。AT

12、P合成过程中吸收的能量形式主要有光能、有机物中的化学能；ATP水解过程中释放的能量用于生物体的各项生命活动，能量的形式有很多，如电能、光能、机械能等，C错误。ATP是高能磷酸化合物，化学性质不稳定，在活细胞中含量很少，但转化速度很快，D正确。特别提醒(1)ATP在体内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，使细胞内ATP含量保持相对稳定。(2)ATP并非细胞生命活动唯一的直接供能物质，只是绝大多数生命活动的直接能源物质，除此之外，还存在其他的直接供能物质。(3)ATP的合成场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。分点突破(三)ATP的利用基础 eq avs4al(落实) 1ATP水解释放

13、的能量用于各项生命活动(1)实例(2)ATP为主动运输供能的过程分析Ca2主动运输的载体蛋白也是催化ATP水解的 eq avs4al(酶) ，膜内侧的Ca2与其载体结合时激活该酶，将ATP水解。ATP水解时，脱离下来的磷酸基团与载体蛋白结合即载体蛋白的磷酸化。载体蛋白磷酸化导致其空间结构发生变化。2ATP是细胞内流通的能量“货币”(1)吸能反应一般与ATP水解相联系；放能反应一般与ATP合成相联系，示意图如下(2)能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间流通。深化 eq avs4al(认知) 一、在“思考探究”中解惑1就细胞中的吸能反应和放能反应各举出一个实例，并说明这些实例分别与ATP和ADP

14、的相互转化有什么关系。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时释放的能量来提供的。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，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。2同样是能源物质，ATP与葡萄糖具有不同的特点。请你概括出ATP具有哪些特点。提示：在储存能量方面，ATP同葡萄糖相比具有两个特点：一是ATP分子中含有的化学能比较少，一分子ATP转化为ADP时释放的化学能大约只是一分子葡萄糖的1/94；二是ATP分子中所含的是活跃的化学能，而葡萄糖分子中所含的是稳定

15、的化学能。葡萄糖分子中稳定的化学能只有转化为ATP分子中活跃的化学能，才能被细胞利用。二、在“系统思维”中提能1细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的ATP中的化学能 eq o(,sup7(转化) 各种形式的能量 eq o(,sup7(用于) 各项生命活动化学能电能用于大脑思考和神经传导化学能化学能用于细胞内各种吸能反应(如物质合成)，用于主动运输化学能机械能用于肌肉收缩化学能电能、光能用于生物发电、发光化学能热能维持体温2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)。(

16、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。应用 eq avs4al(评价) 1如图为ATP与ADP相互转化的关系式，下列相关叙述错误的是() A过程一般与放能反应相联系B人体细胞中过程一般与细胞呼吸相联系C过程能直接为蛋白质合成提供能量D图示的能量供应机制体现了生物界的统一性解析：A过程是ATP转化成ADP的过程(ATP水解)，一般与吸能反应相联系，A错误；过程是ADP转化成ATP的过程(ATP合成)，该过程所需要的能量对人而言，一般来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量，B正确；蛋白质合成需要能量，过程(ATP水解)可以直接为蛋白质合成提供能量，C

17、正确；图示的ATP与ADP相互转化的能量供应机制，体现了生物界的统一性，D正确。2(2021江苏盐城高一期末)下列能使细胞中ADP含量增加的是()A萎蔫的青菜放在清水中变得坚挺B葡萄糖进入哺乳动物红细胞C氨基酸被小肠上皮细胞逆浓度梯度吸收D性激素进入靶细胞解析：C萎蔫的青菜放入清水中，水分子通过自由扩散进入细胞，不消耗能量，A错误；葡萄糖进入哺乳动物红细胞属于协助扩散，不消耗能量，B错误；氨基酸被小肠上皮细胞逆浓度梯度吸收属于主动运输，需消耗ATP，ADP增加，C正确；性激素进入靶细胞属于自由扩散，D错误。3ATP是生物体内重要的能源物质。在高等动物体内发生的反应如图所示，下列有关叙述错误的是()AAMP可以作为合成ADP及RNA的原料B甲过程中释放的能量可以用于萤火虫发光或肌肉收缩C丁过程中合成ATP所需的能量可以来自光合作用和呼吸作用D催化乙过程和丙过程的酶肯定不是同一种酶解析：C由题图可知，AMP可以形成ADP，而AMP是腺嘌呤核糖核苷酸，也是RNA的基本组成单位之一，所以AMP可作为合成ADP及RNA的原料，A正确；甲过程中，ATP水解释放的能量可用于各项生命活动，如肌肉收缩、萤火虫发光等，B正确；在高等动物体内，合成ATP所需的能量只能来自呼吸作用，C错误；因为酶具有专一性，