高中生物必修1：第2节细胞的能量“通货”-ATP(人教版)

1、（2）细胞的主要能源物质是：（3）生物体内储存能量的主要物质是：（1）能量的根本来源是：糖类脂肪（4）生物体内的能源物质是：糖类、脂肪、蛋白质1、知识回顾新课导入 我们的日常生活每天都需要必要的开销，这些消费要通过我们手里的流通货币。 如果我们拿着存折去商店买一些小东西，比如一根雪糕，在进行交易时就会很不方便。2、导入新课 细胞利用能量也是如此。 ATP分子就是那个可以在细胞内流通的“货币”，即能量的“通货”。 在细胞中的“存折”就相当于储存着能量的有机物大分子，如糖类和脂肪。这些有机物中储存着大量而稳定的化学能，不易被细胞直接利用。第2节 细胞的能量“通货” ATP一、什么是ATP 三、AT

2、P与ADP的相互转化四、ATP的生理功能二、ATP分子的结构知识目标 1. 知道什么是ATP以及ATP的结构。 2. ATP的化学组成和特点以及ATP在能量代谢中的作用。 3. ATP与ADP的相互转化以及ATP的形成途径。教学目标能力目标 1. 进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。 2. 在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，运用语言表达能力以及分享信息的能力。情感态度与价值观目标 通过分析ATP、ADP的动态平衡树立辨证唯物主义自然观。重点难点 ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。ATP与ADP的相互转化。教学重难

3、点银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。天街夜色凉如水，卧看牵牛织女星。杜牧 一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星。点点萤火之光照亮了我们童年的幻梦1. 萤火虫发光的生物学意义是什么？2. 萤火虫体内有特殊的发光物质吗？3. 萤火虫发光的过程有能量的转换吗？ 相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。 萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。 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：一、认识ATP 生命系统必须依靠物质和能量来维持，生命活动需要能量。 在细胞中存在着一种活跃的有机物，它不似糖类、脂肪那样稳定，而是极易分解和重新合成。在合成与分解的过程中

4、伴随着能量的储存与释放。 细胞中绝大多数需能化学反应都是由它直接提供能量的。这种活跃的有机物就是ATP。ATP是绝大多数生命活动所需能量的直接来源。觅食求 偶繁殖二、 ATP分子的结构1、ATP全称三磷酸腺苷 A-腺苷T-三个P-磷酸基团 代表一种特殊的化学键，叫高能磷酸键。其结构式可简写为A-PPP，其中：生物化学中常将水解时释放的能量大于20。9KJ/mol的磷酸键称为高能磷酸键。2、ATP分子结构分析COCCHHOHOHCCOPOPOPOHOOHOOHONCNCCCNCNNHHHHHHHHOHP P PA ATP分子中大量的化学能就储存在高能磷酸键中；ATP分子中远离A的高能磷酸键易水解

5、；1mol高能磷酸键水解可以释放30.54kJ能量，所以ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。 ATP的水解本质上就是ATP分子中高能磷酸键的水解，也就是高能磷酸键的断裂，在断裂的同时，储存在键中的大量能量释放出来。三、ATP和ADP的相互转化 ATP的化学性质不稳定，在有关酶的作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，也很容易重新形成。水解时伴随有能量的释放， P脱离开来形成Pi，ATP就转化为ADP，即二磷酸腺苷；重新形成时则伴随有能量的储存。AP P PADPATPATP水解酶 A-PPPA-PP+Pi+能量1ATP合成及水解反应式(1)ATP水解ATP合成酶能量2A-PPPA

6、-PP+Pi+(2)ATP合成反应示意图：各生命活动ATPADPPi能量2合成酶水解酶能量1Pi光合作用呼吸作用ATP和ADP的相互转化是否为可逆反应？想一想不是，可逆反应的特点：正逆反应都在同一条件下进行。ATP水解ATP合成反应类型水解反应合成反应反应催化剂ATP水解酶ATP合成酶反应场所广泛存在于细胞的各个需能部位线粒体、细胞质基质、叶绿体基粒能量来源高能磷酸键水解光能（光合作用）有机物中的化学能（呼吸作用）能量去向直接供生命活动 需要储存在ATP的高能磷酸键中1、ATP与ADP的相互转化在物质上是可逆的。2、ATP与ADP的相互转化在能量上是不可逆的。结论注意 因为ATP与ADP的相互

7、转化不可逆，故不能说是一个动态平衡反应，只能说ATP和ADP的含量处于动态平衡之中。 ATP的含量很少，但ATP与ADP之间转化非常迅速，从而保证了生物体内部稳定的供能环境。 一般地说，ATP在细胞内形成后不到1 min的时间就要发生转化。这样累计下来，生物体内ATP转化的总量是很大的。 例如，一个成年人在静止的状态下，24 h内竟有40 kg的ATP发生转化；在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5 kg/min。四、ATP的生理功能 新陈代谢过程中的各种化学反应都伴随着能量的吸收与释放。ATP是生物体进行各种生命活动所需能量的直接来源。1、新陈代谢过程中的吸能反应 与ATP的水解反应相联

8、系，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的。 机械能（如肌细胞收缩）热能（如维持体温）渗透能（如主动运输）电能（如电鳐放电）光能（如萤火虫发光）化学能（如葡萄糖和果糖合成蔗糖）ATP中储存的活跃化学能转化为2、新陈代谢过程中的放能反应 与ATP的合成反应相联系，能量储存在ATP中，如糖类等有机物的分解。用于大脑思考用于生物发电发光用于主动运输 、细胞的生长分裂等用于恒定体温用于各种运动，如肌细胞收缩ATP结论 ATP是细胞内联系能量变化的桥梁，是沟通吸能反应与释能反应的枢纽。正是由于细胞内有ATP这种能量“通货”，细胞才能及时而持续的满足各项生命活动对能量的需求。思考： 在细胞

9、内，1mol葡萄糖彻底氧化分解后，释放出2870kJ的能量。 1. 计算：1分子葡萄糖所含的能量是1分子ATP所含能量的多少倍？ 2. 有人说，如果把糖类和脂肪比作大额支票，ATP则相当于现金。你认为这个比喻有道理吗？ 有道理。糖类和脂肪中的能量多且稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的化学能只有转化成ATP中分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。1、ATP全称： 三磷酸腺苷结构简式： A-PPP与ADP相互转化： 酶IIATP ADP+Pi+能量 酶I释能： 课堂小结利用：为各种生命活动提供能量转化成各种形式的能量(1)能源物质氧化分解释放的化学能：呼吸作用；(2)氨气等氧化分解释放的化学能

10、：化能合成作用；(3)光能：光合作用。2、合成ATP的能量来源能源物质：糖类、脂肪、蛋白质。其中，糖类 是主要能源物质，脂肪是主要的储 能物质，蛋白质在极度饥饿、严重 疾病时可分解供能。3、能源物质小结直接能源物质ATP主要能源物质糖类生物体内重要储能物质脂肪动物细胞内的储能物质糖原植物细胞内的储能物质淀粉最终能源来源太阳能4、生物界的能量转换过程光能、电能活跃化学能（ATP、NADPH） 稳定化学能（有机物） 活跃化学能（ATP，供生命活动需要）光反应暗反应呼吸作用光合作用 （2008 上海）1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m，其中40%用于ADP转化为ATP，若1个高能磷酸键所含能量为n，

11、则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为（ ） A. 2n/5m B. 2m/5n C. n/5m D. m/5n高考链接B 解析：ADP转化为ATP过程中形成一个新的高能磷酸键，所以则1个葡萄糖分子在有氧呼吸过程中产生ATP的分子数为（m*40%）/n=2m/5n。 （2007 海南）下面关于ATP的叙述，错误的是（ ） A.细胞质和细胞核中都有ATP的分布 B .ATP合成所需的能量由磷酸提供 C. ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸 D.正常细胞中的ATP与ADP的比值在一定的范围内变化B 解析：绿色植物细胞中合成ATP的能量可来自光反应中的光能和呼吸作用中有机物分解产生的化学能

12、；动物细胞合成ATP的能量可来自呼吸作用中有机物分解产生的化学能。ATP中的高能磷酸键是生物存储能量的一种形式。 （2009上海）下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是（ ） A. 适宜光照下，叶绿体和线粒体合成的ATP都需要O2 B. 只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP C. 无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP D. 叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应D 解析：叶绿体合成ATP不需要消耗氧气，所以A错，在线粒体中合成CO2时，需要丙酮酸和水发生反应，形成CO2、H、和ATP，在有氧呼吸的第三个阶段，需要氧气参与合成水并释放大量的能量，所以只提供O2，

13、线粒体不能产生CO2；在无光条件下，叶绿体不能产生ATP。 1.如果一个ATP脱去两个磷酸，该物质就是构成核酸的基本单位之一，称为（ ） A. 腺嘌呤核苷酸 B. 鸟嘌呤核苷酸 C. 胞嘧啶核苷酸 D. 鸟嘧啶核苷酸 A课堂练习 2. ATP的结构式可以简写为（ ） A. A-P-PP B. A-PPP C. APP-P D. APPPB 3. 一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基团和高能磷酸键数目依次是（ ） A. 1，2，2 B. 1，2，1 C. 1，3，2 D. 2，3，1 C 4. ATP之所以能作为能量的直接来源是因为（ ） A. ATP在细胞中数量非常多 B. ATP中的高能磷酸键很

14、稳定 C. ATP中的高能磷酸键储藏的能量多且很不稳定 D. ATP是生物体内惟一可以释放能量的化合物C 5. 对于反应式：ATP ADP+Pi+能量，以下提法正确的是（ ） A. 物质是可逆的，能量是不可逆的 B. 物质和能量都是可逆的 C. 物质和能量都是不可逆的 D. 物质是不可逆的，能量是可逆的酶酶A 6. 生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次是 （ ） A. 太阳能 糖类 ATP B. ATP 糖类 脂肪 C. ATP 脂肪 太阳能 D. ATP 葡萄糖 太阳能 D 8. 生物体内既能储存能量，又能为生命活动直接提供能量的物质是（ ） A. 葡萄糖 B. 糖

15、原 C. 三磷酸腺苷 D. 脂肪 7. 高等植物体内产生ATP的生理过程有（ ） A. 呼吸作用、渗透作用B. 呼吸作用、蒸腾作用 C. 光合作用、呼吸作用D. 光合作用、主动运输CC 9. ADP转变为ATP需要（ ） A. 磷酸、腺苷、能量、酶B. 磷酸、腺苷、能量 C. 腺苷、能量、酶D. 磷酸、能量、酶 10. ATP中大量化学能储存在（ ） A. 腺苷内 B. 磷酸基内 C. 高能磷酸健内 D. 腺苷和磷酸基连接健内DC磷酸肌酸（C P)课外拓展 动物和人体细胞中还有一种高能化合物-磷酸肌酸。是存在于肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中的一种高能磷酸化合物，为高能磷酸基的暂时贮存形式

16、。 磷酸肌酸水解时，每摩尔化合物释放千卡的自由能，比ATP释放的能量（每摩尔千卡）多一些。 当ATP大量消耗而过分减少时，磷酸肌酸就可以释放出大量的能量，使ADP合成ATP。 在肌酸激酶的催化下，磷酸肌酸能将其磷酸基转移到ADP分子中。当一些ATP用于肌肉收缩，就会产生ADP。这时，通过肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供给ADP以磷酸基，从而恢复正常的ATP高水平。当物质氧化分解时：ATP + C ADP + CP酶ADP + CP ATP + C酶当ATP大量减少时： 肌肉细胞中的磷酸肌酸含量是其ATP含量的34倍，前者可贮存供短期活动用的、足够的磷酸基团。在活动后的恢复期中，积累的肌酸又可被ATP磷酸化，重新生成磷酸肌酸，这是同一个酶催化的相反的反应。磷酸肌酸是生物体内的辅助能源物质。结论人和动物体内发生ADP+磷酸肌酸 ATP+肌酸的反应条件是 ( ) A. 肌肉组织缺氧 B. 机体消耗ATP过多 C. 机体进行有氧呼吸 D. 机体进行厌氧呼吸 B习题答案基础题 2.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