2022-2023学年 人教版 必修1细胞的能量“货币”ATP 教案

1、第2节细胞的能量“货币”ATP核 心 素 养 解 读1.生命观念运用结构与功能观，说出ATP的结构与功能。2科学思维采用比较与分类，说明动、植物合成ATP的来源不同；通过萤火虫发光现象的研究，解释转基因植物“荧光树”发光的原理。知 识 网 络晨读必背1.ATP分子的结构可以简写成APPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表一种特殊的化学键。2ATP分子末端的磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。1 mol ATP水解释放的能量高达30.54 kJ，所以说ATP是一种高能磷酸化合物。3ATP与ADP的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。4ADP转

2、化成ATP的过程中所需的能量，对于绿色植物来说，既可以来自光能，也可以来自呼吸作用所释放的能量；对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。5许多吸能反应与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。许多放能反应与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中，用来为吸能反应直接供能。能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。6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，如大脑思考、电鳐发电和物质的主动运输都需要消耗ATP。 一、ATP是一种高能磷酸化合物1中文名称：腺苷三磷酸。2作用：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。3结

3、构简式：APPP。二、ATP与ADP可以相互转化1转化过程合成ATP的反应式：ADPPi能量 eq o(,sup7(酶) ATP。2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断裂。（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的利用实例：大脑思考、主动运输、耗能反应。2ATP是细胞内流通的能量“货币”（1）化学反应中的能量变化与ATP的关系。放能反应：一般与ATP合成相联系。吸能反应：一般与ATP水解相联系。（2）能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。（1）糖类、脂肪和ATP中都储存着能量，均可以直接为生命活动提供能量。（）（2）“能量

4、”就是指ATP, ATP就是“能量”。（）（3）ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP 。（）（4）ATP失去末端两个磷酸基团以后的剩余部分可为RNA的合成提供原料。（）（5）剧烈运动的过程中，细胞中的ATP会显著减少。（）（6）ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应。（）（7）ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能。（）（8）ATP与ADP的快速转化，使细胞内的化学反应能在常温常压下快速进行。（）（9）原核细胞、真核细胞内都有ATP与ADP相互转化机制。（） 结合ATP的结构式回答下列问题：1ATP的组成元素是什么？提示：C、H、O、N、P。2

5、ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？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。3图中分别代表什么？提示：代表腺苷，代表AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，代表ADP，代表ATP，代表一种特殊的化学键。4从结构和功能观角度分析，ATP分子的结构是怎样保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应的？提示：ATP末端的磷酸基团具有较高的转移势能，水解过程释放能量。在有关酶作用下，ADP可以接受能量，与Pi结合重新形成ATP。1ATP的组成与结构2ATP与核苷酸的关系3不同化合物中“A”的辨析化合物结构简式“A”含义共同点ATP腺苷（由腺嘌呤和核糖组成）所有“A

6、”的共同点是都含有腺嘌呤DNA腺嘌呤脱氧核苷酸RNA腺嘌呤核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤4.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）。（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。精典例题1如图为ATP的结构示意图，a、b、c表示相应的结构，表示化学键。下列叙述错误的是（）AATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写，合成所需能量由磷酸提供BATP彻底水解可生成3种有机物C化学键断开时所释放的能量高达30.54 kJ/molDATP是高能磷酸化合物，末端的磷酸基团具有较

7、高的转移势能【解析】ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写，其合成所需能量由光合作用和呼吸作用提供，A错误；ATP彻底水解可生成腺嘌呤、核糖、磷酸3种有机物，B正确；化学键是一种特殊的化学键，易断裂，断裂时释放大量能量，能量高达30.54 kJ/mol，C正确；ATP是高能磷酸化合物，末端的磷酸基团具有较高的转移势能，容易脱离，D正确。故选A。【答案】A 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将有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

8、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结合ATP与ADP的转化图解进行分析，ATP与ADP相互转化的过程是否是可逆反应？（从反应条件、能量来源和去向、反应进行的场所分析）提示：不是。ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体及叶绿体，能量来源是化学能或光能，去向是形成ATP，条件是ATP合成酶；ATP水解的场所是各种需能部位，能量来源于特殊的化学键，去向是用于各项生命活动，条件是ATP水解酶。3.下图是ATP为主动运输供能示意图，结合下图回答下列问题：（1）运载Ca2的载体蛋白具有什么功能？（2）载体蛋白磷酸化的原因和结果是什么？提示：（1）运输、催化。（2）ATP释放的磷酸基

9、团与载体蛋白结合，使载体蛋白空间结构发生改变，Ca2释放到膜外。1ATP与ADP的相互转化2ATP与ADP的相互转化的比较项目ATP的合成ATP的水解反应式ADPPi能量 eq o(,sup7(酶) ATPATP eq o(,sup7(酶) ADPPi能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光能（光合作用）、化学能（呼吸作用）特殊的化学键中的能量能量去路形成特殊的化学键用于各项生命活动反应场所细胞质基质、线粒体、叶绿体生物体的需能部位结论ATP和ADP相互转化时，反应所需要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此二者的转化不是可逆的，从两者相互转化的反应式来看，“物质是可逆的，但能量不可

10、逆”精典例题2如图是ATP和ADP相互转化的过程，下列叙述不正确的是（）A图中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量B反应式中，物质可逆，能量不可逆CATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同DATP释放的能量可以使某些蛋白质的空间结构发生改变【解析】分析可知，图中D代表ADP，T代表ATP，E代表能量，A正确；该反应式是ADP与ATP的相互转化，其中物质是可逆的，而能量是不可逆的，B正确；ATP中的“A”代表腺苷，而RNA中的A代表碱基腺嘌呤，两者含义不相同，C错误；ATP是直接能源物质，ATP释放的能量可以使某些蛋白质的空间结构发生改变，因为蛋白质空间结构的形成过程也需要消耗能量，D正确。

11、故选C。【答案】C 1ATP是一种高能磷酸化合物，其中最容易脱离下来，挟能量与其他分子结合的是（B）A腺苷B末端的磷酸基团C紧邻腺苷的磷酸基团D中间的磷酸基团解析：ATP水解时，最容易脱离下来的是末端的磷酸基团，该磷酸基团能挟能量与其他分子结合，B正确。2下图是ATP的结构示意图，其中表示化学键。下列叙述正确的是（D）A肌肉收缩时，和断裂释放能量可使肌肉能量减少，形状改变BATP结构中的脱氧核糖连着三个磷酸基团CATP中的A表示碱基腺嘌呤D和都断裂后所形成的产物中有RNA的基本组成单位解析：肌肉收缩时需消耗能量，ATP水解释放能量，即断裂释放能量，可使肌肉中的能量增加，形状改变，A错误；ATP

12、结构中的五碳糖为核糖，B错误；ATP中的A表示腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，C错误；和都断裂后所形成的产物中有腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位，D正确。故选D。3在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义最接近的是（D） A BC D解析：根据分析可知：和“”中所对应的含义都是腺嘌呤核糖核苷酸，中“”所对应的含义是腺嘌呤，中“”所对应的含义是腺嘌呤脱氧核苷酸，和“”中所对应的含义都是腺苷，D正确。故选D。4下列关于ATP的叙述，不正确的是（B）A组成ATP的元素有C、H、O、N、PBATP水解供能时生成一个腺苷和三个磷酸C形成ATP时能量可来自光能和化学能D分解ATP时产生的能量可转

13、化为光能和化学能解析：ATP的结构简式是APPP，组成ATP的化学元素包括C、H、O、N、P，A正确；ATP水解供能时生成一个ADP和一个磷酸，B错误；形成ATP时能量来自呼吸作用或光合作用，即可来自光能和化学能，C正确；分解ATP时产生的能量可用于各项生命活动，可转化为光能和化学能，D正确。故选B。5下图为ATP的结构示意图。下列相关叙述中，正确的是（D）A细胞中所有需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量BATP水解通常断裂的是图中C图中表示腺苷D图中是构成RNA的基本组成单位之一解析：ATP是细胞的直接能源物质，但是不是唯一的直接能源物质，还有CTP、GTP等，因此，细胞中所有需要能量

14、的生命活动主要是由ATP直接提供能量的，A错误；ATP水解通常断裂的是图中远离腺苷的特殊化学键，B错误；图中是腺嘌呤，C错误；中含有的五碳糖是核糖，为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，D正确。故选D。 6ATP可通过多种途径产生，如图所示。以下说法错误的是（D）Aa过程表示细胞进行呼吸作用时有机物分解释放能量Bb过程表示光合作用时利用了光能CATP和ADP的相互转化保证了生命活动所需能量的持续供应D在物质和能量上都可成为可逆反应解析：分析可知，a表示细胞呼吸，细胞呼吸时有机物氧化分解，释放能量，A正确。b表示光合作用，光合作用是利用太阳光能将二氧化碳和水转变形成有机物，B正确。AD

15、P和ATP在活细胞中保持动态平衡，ATP和ADP的相互转化保证了生命活动所需能量的持续供应，C正确。ATP的合成与分解不能称为可逆反应，原因是催化两反应的催化剂不同，分别为ATP合成酶和ATP水解酶；ATP在呼吸作用过程中产生，在生物体内各项生命活动中被利用，物质可逆，但能量是不可逆的，D错误。故选D。7下列关于吸能反应和放能反应的叙述，正确的是（A）A吸能反应中产物分子中的势能比反应物分子中的势能高B细胞呼吸是吸能反应C光合作用是植物细胞中唯一的吸能反应D吸能反应和放能反应完全独立解析：在吸能反应中产物分子中的势能比反应物分子的势能高，A正确；细胞呼吸是氧化分解有机物，释放能量，属于放能反应

16、，B错误；光合作用过程吸收光能，属于吸能反应，但并非是植物细胞中唯一的吸能反应，如主动运输等也属于吸能反应，C错误；吸能反应一般与ATP的分解相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系，故吸能反应和放能反应之间的纽带就是ATP，二者并非完全独立，D错误。故选A。8如图表示ATP与ADP相互转化的关系，下列相关说法正确的是（D）A能量消耗增大时，细胞中的ATP明显减少，ADP增多B该反应为可逆反应，酶1与酶2为同种酶CATP和ADP可以相互转化，能量E可以重新为ATP的合成供能D豚鼠胰腺细胞合成分泌蛋白的过程需要ATP直接供能解析：能量消耗增大时，ATP和ADP的转化加快，但ATP和ADP的含量基

17、本不变，A错误；酶1是ATP水解酶，酶2是ATP合成酶，两种酶种类不同，图示反应不属于可逆反应，B错误；细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，但ATP合成所需的能量不能来自能量E，C错误；ATP是直接能源物质，豚鼠胰腺细胞合成分泌蛋白的过程需要ATP直接供能，D正确。故选D。9如图所示为某些蛋白质可以发生磷酸化和去磷酸化过程，参与细胞信号传递。下列叙述错误的是（C）A蛋白质磷酸化后空间结构会发生改变B蛋白质的磷酸化属于吸能反应C蛋白质磷酸化和去磷酸化过程中的相关物质与能量都可以重复利用D细胞内ATP含量不足可能会影响细胞信号传递解析：蛋白质的活性与空间结构有关，蛋白质磷酸

18、化变成有活性的蛋白质，空间结构会发生改变，A正确；据题图可知，蛋白质磷酸化过程伴随着ATP的水解，ATP水解释放能量，故该过程属于吸能反应，B正确；由题图可知，ATP在信号传递过程中提供了能量和磷酸基团，蛋白质完成磷酸化之后变成了ADP，不能重复利用，C错误；据题图可知，在蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程中伴随着ATP的水解，而蛋白质的磷酸化和去磷酸化可参与细胞信号传递，故细胞内ATP含量不足可能会影响细胞信号传递，D正确。故选C。10据下图判断，有关叙述错误的是（D）A从甲ATP的过程所需的酶与酶1不同B乙中不含特殊的化学键，是RNA基本组成单位之一C丙物质为腺苷，丁可用于某些脂质的合成DATP

19、为生命活动提供能量时需要酶1，或酶2，或酶3的催化解析：由甲ATP的过程为ADP合成ATP的过程，即ATP的形成，此过程所需的酶是ATP合成酶，而酶1为ATP水解酶，A正确；乙物质为ATP断裂掉两个特殊的化学键之后形成的物质，形成AMP即腺嘌呤核糖核苷酸，为RNA的基本组成单位之一，B正确；丙为腺苷“A”，其组成包括腺嘌呤和核糖，丁为磷酸，可用于磷脂的合成，C正确；ATP转化为ADP时为生物体的各项生命活动提供能量，一般是远离腺苷的磷酸基团被水解，所以ATP为生命活动提供能量时需要酶1，D错误。故选D。111997年，诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗博耶和英国的约翰沃克，以表彰他们在研究腺苷

20、三磷酸如何利用能量进行自身再生方面取得的成就。“腺苷三磷酸”简称ATP，是腺嘌呤的衍生物，含有三个相连的磷酸基团，末端两个特殊的化学键分解时伴随有较大能量变化，是生物体内能量转化的中心物质。回答下列问题：（1）ATP的分子简式是APPP，其中A代表腺苷，T代表三个，P代表磷酸基团，代表特殊的化学键。（2）写出ADP和ATP相互转变的反应式：ATP eq o(KN*,sup7(酶1),sdo5(酶2) ADPPi能量。（3）在动物细胞中，ADP转变成ATP的能量主要来自呼吸作用，通常需要分解葡萄糖等有机物，消耗氧气；对于植物来说，ADP转变成ATP的能量还可以来自光合作用。在生物体内，ATP水解

21、生成ADP时，释放的能量直接用于各项生命活动。解析：（1）ATP的结构简式为APPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，T代表三个，代表特殊的化学键。（2）ATP与ADP相互转变的反应式为ATP eq o(KN*,sup7(酶1),sdo5(酶2) ADPPi能量。（3）在动物细胞中，合成ATP的能量来自呼吸作用，通常需要分解葡萄糖等有机物，消耗氧气；在植物细胞中，合成ATP的能量来自呼吸作用和光合作用；ATP水解成ADP时释放的能量来自特殊的化学键，可用于各种生命活动。与ATP产生量有关的曲线辨析（1）甲图表示ATP产生量与O2供给量的关系。A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产

22、生少量ATP。AB段表示随O2供给量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生量随之增加。BC段表示O2供给量超过一定范围后，ATP的产生量不再增加，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。（2）乙图可表示哺乳动物成熟的红细胞中ATP来自无氧呼吸，与O2无关。下图中能正确表示动物细胞内ATP生成量与氧气供给量之间的关系的是（） eq o(sup7(),sdo5(A) eq o(sup7(),sdo5(B) eq o(sup7(),sdo5(C) eq o(sup7(),sdo5(D) 【解析】动物细胞内ATP产生于细胞呼吸。当氧气供给量为零时，动物细胞可通过无氧呼吸产生少量的ATP；当氧气供给量大于零时，在一定范围内，随氧气供给量的逐渐增多，有氧呼吸逐渐加强，ATP生成量逐渐增多，超过一定范围后，有氧呼吸的强度不再随氧气供给量的增加而增加，ATP生成量在达到最大值时，保持相对稳定。综上分析，B项正