2021-2022学年-人教版-必修一-细胞的能量通货ATP-学案

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，写出ATP的结构简式。2.解释ATP在能量代谢中的作用。素养要求1.生命观念：认知ATP作为能量“通货〞，表达了生物界的统一性。2.科学思维：认识ATP在细胞中作为能量“通货〞的原因。一、ATP的结构与功能1．ATP的名称与简式ATPeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(中文名称：三磷酸腺苷,结构简式：A—P～P～P,符号含义\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(A：腺苷\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(核糖,腺嘌呤)),P：磷酸基团,～：高能磷酸键))))2．ATP的特点(1)高能量：ATP水解释放的能量多达kJ/mol，是细胞内的一种高能磷酸化合物。(2)不稳定：ATP分子中远离A的那个高能磷酸键很容易水解，释放能量。(3)ATP在细胞内含量很少，但转化是十分迅速的。3．ATP的功能是细胞生命活动的直接能源物质。归纳总结(1)ATP是一种物质，不是能量，能量储存在ATP中。(2)ATP的结构特点可总结为“一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团〞。(3)ATP脱去一个磷酸基团成为ADP，再脱去一个磷酸基团就成为组成RNA的根本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。(1)ATP含有3个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂()(2)ATP中的A不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸基团后，形成的物质为组成RNA的根本单位之一()(3)细胞中的生命活动所需要的能量都是由ATP直接提供的()答案(1)×(2)√(3)×ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如图是ATP的分子结构图，据图答复以下问题：(1)ATP分子的结构简式可表示为A—P～P～P，图中虚线局部的名称是腺苷。(2)图中①处的化学键断裂，形成的化合物是RNA(核酸名称)的组成单位。(3)ATP的水解过程常发生在图中的②(填“①〞或“②〞或“①②〞)处，断裂的化学键是高能磷酸键，释放的能量去向是用于细胞的各项生命活动。(4)ATP中的“A〞、“T〞和组成DNA中的“A〞、“T〞含义相同吗？提示不同。ATP中的“A〞指的是腺苷，包括腺嘌呤和核糖；“T〞的含义是3。DNA中的“A〞只是指腺嘌呤，“T〞是指胸腺嘧啶。(5)ATP和RNA在组成成分上有怎样的联系？提示ATP去掉两个磷酸基团后形成的结构是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的根本单位之一。二、ATP和ADP的相互转化及ATP的利用1．ATP与ADP的相互转化反响式ATPeq\o(→,\s\up7(酶))ADP＋Pi＋能量ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up7(酶))ATP场所生物体的需能部位细胞质基质、线粒体、叶绿体物质变化水解反响合成反响能量变化释放能量吸收能量能量来源高能磷酸键细胞呼吸、光合作用特点时刻不停地发生，并且处于动态平衡之中总反响式：ATPeq\o(,\s\up7(酶1),\s\do5(酶2))ADP＋Pi＋能量。2．ATP的利用(1)利用ATP的实例(2)ATP是细胞内流通的能量“通货〞①化学反响中的能量变化与ATP的关系eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(吸能反响：一般与ATP的水解相联系,放能反响：一般与ATP的合成相联系))②能量通过ATP分子在吸能反响和放能反响之间流通。特别提醒(1)ATP是生物体进行生命活动的直接能源物质，储存在ATP中的化学能可以转化为光能、电能、机械能、化学能等。(2)常见的消耗能量的生理过程：主动运输、蛋白质合成、胞吞、胞吐、细胞分裂等。(3)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。(1)人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以到达动态平衡()(2)ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的()(3)酶的合成需要ATP供能，此ATP来自光合作用和细胞呼吸()(4)ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反响()答案(1)×(2)×(3)×(4)√1．人的骨骼肌细胞中，ATP含量仅够剧烈运动时3s以内的能量供应。运发动参加短跑比赛过程中，肌细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图。图中a→b的变化过程，说明ATP被水解，释放的能量用于肌肉收缩等生命活动；b→c过程中，ATP含量增加说明细胞呼吸加强，释放更多能量，供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的缺乏；从整个曲线来看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明ATP的生成和分解是同时进行的。2．ATP在细胞内的含量是很少的，每一时刻储存在人体内的ATP、ADP的总含量不到1g，而一个正常成年人在静止状态下24h，将有40kg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。1．以下有关ATP的表达，不正确的选项是()A．ATP分子中的“A〞代表腺嘌呤，“～〞代表高能磷酸键B．ATP中含有两个高能磷酸键C．肌肉收缩需要消耗ATPD．ATP是细胞生命活动的直接能量来源答案A解析在ATP分子中，“A〞代表腺苷，“～〞代表高能磷酸键，A项错误。2．ATP的结构简式可表示为A—P～P～P，以下图示能正确表示ATP的是()A.B.C.D.答案A解析ATP的分子结构式可以简写成A—P～P～P，其中A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。3．ATP形成ADP时最先断裂的是()A．腺苷与磷酸的结合键B．两个高能磷酸键C．靠近腺苷的那个高能磷酸键D．远离腺苷的那个高能磷酸键答案D解析ATP分解为ADP的过程中，最先断裂的是远离腺苷的那个高能磷酸键。4．以下图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，以下有关表达错误的选项是()A．在一个活细胞中，时刻进行着过程①和②B．过程①和②也可以发生在同一个细胞器内C．过程①中需要的能量不是过程②释放的D．维持人体体温的热能主要来自过程②中的能量答案D解析ATP为直接能源物质，在一个活细胞中，时刻进行着ATP与ADP的转化过程，A正确；ATP的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内，如叶绿体，B正确；过程①为ATP的合成过程，需要的能量来自细胞呼吸或光合作用，C正确；维持人体体温的热能主要来自细胞呼吸释放的能量，D错误。5．如下图ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图完成以下问题：(1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。(2)图中的a、b分别代表________、________。(3)c指________________________________________________________________________。(4)在动物肌细胞中，进行②反响时，能量来自______________________________________。(5)①②反响进行时所需要的酶一样吗？为什么？________________________________________________________________________。(6)进行①反响时能量用于______________，进行②反响时能量用于____________________，由此可见能量是________________________，物质是________________。答案(1)2(2)细胞呼吸光合作用(3)各项生命活动(4)储存在ATP中的高能磷酸键中的化学能(5)不一样，因为①和②是两个不同的反响，而酶具有专一性(6)合成ATP各项生命活动不可逆的可逆的解析(1)ATP的结构简式为A—P～P～P，故1分子ATP中含有2个高能磷酸键。(2)合成ATP时，绿色植物需要的能量来自光合作用和细胞呼吸，动物和人需要的能量那么来自进行细胞呼吸时有机物的氧化分解。(3)ATP水解释