细胞的能l量“通货”-ATP导学案

第2节细胞的能量“通货”──ATP导学案一、学习目标（1）通过自主学习能说出ATP的化学组成和特点；能写出ATP的分子简式；能指出ATP中的A、T、P分别代表什么？（2）通过合作学习能解释ATP在能量代谢中的作用；能掌握ATP与ADP的异同。（3）通过交流探究能理解ATP与ADP的相互转化的意义；能弄清ATP的形成途径（来源）和相关用途（去向）。二、学法指导（1）首先，要结合ATP的分子结构正确理解ATP在能量代谢中的地位。ATP是小分子有机物，能迅速到达所需部位；与一般化学键相比，ATP中的高能磷酸键水解时能迅速释放出更多的化学能，决定了ATP供能的快速、高效；自然选择过程中之所以“选中”ATP作为生命活动的直接能源物质，是因为ATP既解决了线粒体“产能”和细胞各处都要“用能”的矛盾，又解决了能量在糖类、脂肪等物质中“稳定储存”和细胞代谢需要“灵活利用”能量的矛盾，所以ATP在能量代谢的过程中扮演“能量流通的货币”的角色。可以通过形象的比喻，与其他能源物质在代谢中的地位加以比较，加深对ATP在能量代谢中的作用的认识：ATP是细胞能量流通中的“小额现金”，糖类物质是常用的随时支取的大量“信用卡”，而脂肪则是“定期存款”，蛋白质则相当于“不动房产”，不到万不得已时，不能“出售兑现”。（2）其次，正确理解ATP与ADP的相互转化在细胞代谢过程中的“动力核心”地位。学习过程中要从反应条件、反应时间、合成与分解的场所、能量的来源和去路等方面总结ATP与ADP的循环过程。①从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化反应的酶属于水解酶类；而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶类。前后反应条件是不同的。②从反应时间上看：ATP的合成与ATP的分解并不是同时发生的。总的来说，细胞中能量供应充足时，更多地发生ATP的合成反应；细胞中耗能反应多时，更多地进行ATP的水解反应。③从ATP合成与分解的场所上看：ATP合成的场所在细胞质的基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所在细胞膜（用于主动运输）、叶绿体基质（放出的能量储存在合成的有机物中）、细胞质的基质、细胞核（用于DNA复制和RNA的转录）等等。显然上述反应不是在同一场所进行的。④从能量的来源和去路上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能；而合成ATP的能量，主要来自细胞呼吸过程中有机物分解释放出的化学能，以及光合作用过程中光能的转化。因此，ATP与ADP的相互转化并不表示化学上的可逆反应。（3）第三，可查阅相关资料，联系前面学习的原生质中各种化合物所占的相对百分值，ATP在原生质中各种化合物的含量“排行榜”上“挂不上号”，含量甚少。再通过有关的数据建立鲜明的感性认识：一般地说，ATP在细胞内形成后不到1min的时间就要发生转化，这样累计下来，生物体内ATP转化的总量很大，例如一个成年人在静止的状态下，24h内竟有40kg的ATP发生转化。这组数据有助于正确理解ATP在细胞中的含量虽少却能作为生命活动的直接能源物质的原因。三、知识体系梳理1、ATP的组成和结构ATP的中文名称为，它是由、、按一定方式连接组成。2、ATP分子中的高能磷酸键ATP的结构简式是，一分子ATP含个高能磷酸键（用表示），储存大量的能量，所以它是各种细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。而且ATP分子不稳定，远离腺苷(A)的在一定条件下很容易断裂而释放出其中的能量。3、ATP与ADP的相互转化ATP分子不稳定，在一定条件有关酶的催化下，远离腺苷的水解断裂，形成（Pi）和（ADP），同时储存在这个中的能量释放出来。在另一条件另一种酶的催化下，ADP可以接受同时与一个结合而转化成ATP。4、ATP的功能与利用ATP是细胞生命活动所需能量的，人们将它喻为流通的能量“”。即像细胞分裂生长、细胞对离子的、人体肌细胞収缩、神经、生物发电、发光……各项生命活动需要消耗的能量都直接源于。四、合作学习与交流探讨（重难点探究）1、高等动物、人体和高动植物细胞中形成ATP的场所及生理过程分别是什么？2、列表比较ATP的形成和ATP的水解（从反应类型、条件、场所、能量来源和去向、能量转化等方面）3、用图解描述ATP与ADP之间的转化，分组探讨它们之间的转化是否可逆？并阐述理由。例1、根据ATP与ADP相互转化中的反应条件、能量来源和反应场所的不同，回答下面的问题：（1）ADP转变成ATP时，属于合成反应，需要的酶属于

酶，所需要的能量是

能或

能；合成ATP的生理过程是

；（2）ATP转变成ADP时，属于分解反应，需要的酶属于

酶，所释放的化学能来自

。例2、右图表示ATP水解产生ADP过程。请回答下面的问题：（1）图中A表示

，P代表

，如果ATP脱去两个磷酸基后可作为

物质基本结构单位中的一种；（2）图中①

,其中蕴藏着

；（3）图中②为

过程，其作用是

；（4）图示过程中未标出的另一种反应物是

，催化该过程的酶与催化ATP再生时的酶

同一种酶，后者在高等植物细胞中主要分布在

。五、基础达标检测1．糖类物质和ATP分别是生命活动的（

）。A．贮备能源、主要能源

B．主要能源、直接能源C．最终能源、直接能源

D．直接能源、主要能源2．ATP的组成是（

）。A．一个腺苷，两个磷酸基

B．两个腺苷，两个磷酸基C．三个腺苷，一个磷酸基

D．一个腺苷，三个磷酸基3．三磷酸腺苷的分子简式和18个三磷酸腺苷所含有的高能磷酸键的数目是（

）。A．A－P—P和18个

B．A－P～P～P和18个C．A—P—P和48个

D．A－P～P～P和36个4．在ATP中，大量的化学能储存在（

）。A．腺苷内部

B．腺苷与磷酸基之间

C．磷酸基之间

D．磷酸基内部5．一个ADP中，含有腺苷、磷酸基和高能磷酸键的数目依次是（

）。A．1，2，2

B．1，2，1

C．2，1，2

D．2，2，16．下列有关“①ATP→ADP＋Pi＋能量”、“②ADP＋Pi＋能量→ATP”的反应的叙述中，不正确的是（

）。A．①、②反应过程分别表示能量的释放利用和储存过程B．所有生物体内的②过程所需要的能量都来自呼吸作用C．①和②在活细胞中永无休止地循环进行保证了生命活动的顺利进行D．①反应中的“能量”一般不能用于推动②反应的进行7．ATP分子在细胞内能够释放能量、储存能量，从结构上看，原因是（

）。①腺苷很容易吸收能量和释放能量②三个磷酸基很容易从ATP上脱离和结合③远离腺苷A的磷酸基很容易从ATP上脱离，使ATP转变成ADP④ADP可以迅速与磷酸结合，吸收能量形成高能磷酸键，使ADP转变成ATPA．①③

B．②④

C．③④

D．①④8．下面对ATP结构式中标号的识别中，正确的是（

）。A．①代表腺苷

B．②代表脱氧核糖

C．③代表普通磷酸键

D．④代表三个磷酸基9．下列有关ATP的叙述中，不正确的是（

）。A．生物体内ATP与ADP之间时刻发生相互转化B．骨骼肌剧烈运动时收缩所需要的能量直接来自ATPC．动植物形成ATP的途径分别是细胞呼吸和光合作用D．ATP中含有的元素是C、H、O、N、P10．在人的思维活动中，神经元细胞体中ATP水解释放的能量转变成为（

）。A．机械能

B．渗透能

C．电能

D．化学能六、能力达标检测1．ATP转化为ADP可表示如下图，式中X和Y分别代表（）。A．H2O、［H］

、H2O

C．H2O、Pi

D．能量、Pi2．电鳗具有一对纵长的发电器，能发出很强的电流，电压可达550～800V。组成该发电器的细胞中应含有较多的（

）。A．核糖体

B．线粒体

C．阴阳离子

D.内质网3．下列有关植物细胞中ATP的叙述中，正确的是（

）。A．能产生ATP的细胞器只是线粒体B．ATP在细胞中含量很多才能满足生命活动的顺利进行C．ATP与ADP的相互转化是可逆反应D．远离腺苷A的高能磷酸键中的能量可以来自化学能或光能4．下列过程中，能使细胞内ADP的含量增加的是（

）。A．水分子进入根毛细胞

B．肺泡中的氧气进入血液C．肠道中甘油进入小肠绒毛上皮细胞

D．胰腺细胞分泌胰岛素5．下列有关人体中能源物质的说法中，不正确的是（

）。A．糖类中的纤维素不能作为人体的供能物质B．蛋白质中贮存能量少，只能作为结构物质C．脂质中的类脂主要用于膜结构的构建D．糖元也是人体经常被“动员”起来的储能物质6．将一些萤火虫尾部的发光器割下，其中含有荧光素和荧光素酶，将其等量放入甲、乙两试管中，加少量水混合，看到发出淡黄色荧光。过一段时间待荧光消失后，在甲试管放入2mL某溶液，乙试管放入2mL葡萄糖溶液，结果只有甲试管又发出荧光。请问：（1）甲试管放入的某溶液是

溶液；（2）荧光素发光是由于某溶液中的物质发生了

反应，其表示式为

；（3）设定乙试管的目的是

，由此证明某物质是

。7．人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3s以内的能量供应。某运动员参加短跑比赛过程中，肌肉细胞中ATP的相对含量随时间的变化如右图所示。请根据图回答下面的问题：（1）a→b的变化过程，ATP被水解，释放的能量用于

。（2）b→c过程中，ATP含量增加，说明

加强，释放更多的能量，供ADP合成ATP，补充消耗的ATP。（3）从整个曲线看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明

。参考答案一、选择题

二、非选择题16.（1）合成

光

化学

光合作用（光反应）和呼吸作用（细胞呼吸）（2）水解

高能磷酸键的