2024年新教材高中生物第五章细胞的能量供应和利用第2节细胞的能量“货币”ATP学案新人教版必修1

PAGE1-第2节细胞的能量“货币”ATP学习目标核心素养1.简述ATP的化学组成和特点，写出ATP的结构简式。2．简述ATP与ADP之间的相互转化机制。3．举例说明ATP在细胞代谢中的作用。1.生命观念：ATP含有一种特别化学键，与供应能量的功能相适应。2．科学思维：从原料、条件等方面驾驭ATP与ADP的相互转化。学问点一ATP是一种高能磷酸化合物1．结构简式：ATP是eq\o(□,\s\up4(1))腺苷三磷酸的英文名称缩写，其中A代表eq\o(□,\s\up4(2))腺苷(由eq\o(□,\s\up4(3))腺嘌呤和eq\o(□,\s\up4(4))核糖组成)，T代表“eq\o(□,\s\up4(5))三”，P代表eq\o(□,\s\up4(6))磷酸基团，其结构简式是eq\o(□,\s\up4(7))A—P～P～P，其中“—”代表一般化学键，“～”代表eq\o(□,\s\up4(8))一种特别的化学键。2．结构特点(1)不稳定：由于两个相邻的eq\o(□,\s\up4(9))磷酸基团都带eq\o(□,\s\up4(10))负电荷而相互排斥等缘由，使得“～”这种化学键不稳定，末端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eq\o(□,\s\up4(11))转移势能。(2)高能量：1molATP水说明放的能量高达eq\o(□,\s\up4(12))30.54kJ，所以说ATP是细胞内的一种eq\o(□,\s\up4(13))高能磷酸化合物。3．功能：ATP是驱动细胞生命活动的干脆能源物质。eq\a\vs4\al(问题思索)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就是腺嘌呤核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位之一。题型一ATP结构分析[例1]关于ATP的化学组成的说法中，正确的是()A．ATP结构简式为A—P～P～PB．ATP中的A表示腺嘌呤C．ATP去掉两个磷酸基团后为DNA基本单位之一D．含有腺嘌呤和脱氧核糖解题分析1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团组成ATP，A代表腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，B、D错误；ATP去掉两个磷酸基团后为腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，C错误。答案A[例2]ATP在细胞中能够释放能量，下列关于ATP的说法错误的是()A．ATP能释放能量的缘由是其特别化学键简单断裂B．由于两个相邻的磷酸基团都带有正电荷而相互排斥等缘由，使得该特别化学键不稳定C．ATP末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，具有较高的转移势能D．1molATP水说明放的能量高达30.54kJ解题分析两个相邻的磷酸基团都带有负电荷而相互排斥。答案B学问点二ATP与ADP的相互转化及ATP的利用1．转化过程(1)ATP转化为ADP①ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的eq\o(□,\s\up4(1))末端磷酸基团eq\o(□,\s\up4(2))挟能量与其他分子结合，从而使后者发生变更，ATP水解后转化为比ATP稳定的化合物eq\o(□,\s\up4(3))ADP(腺苷二磷酸)，脱离下来的磷酸基团假如未移给其他分子，就可以成为游离的eq\o(□,\s\up4(4))磷酸(以Pi表示)。②反应式：ATPeq\o(→,\s\up7(酶Ⅰ))ADP＋eq\o(□,\s\up4(5))Pi＋能量。(2)ADP转化为ATP过程①在有关酶的催化作用下，ADP可以接受eq\o(□,\s\up4(6))能量，同时与eq\o(□,\s\up4(7))Pi结合，重新形成ATP。②反应式：ADP＋eq\o(□,\s\up4(8))Pi＋eq\o(□,\s\up4(9))能量eq\o(→,\s\up7(酶Ⅱ))ATP。2．转化过程中能量来源和去向(1)ADP合成ATP的能量来源①绿色植物，既可来自eq\o(□,\s\up4(10))光能，也可以来自eq\o(□,\s\up4(11))呼吸作用所释放的能量。②动物、人、真菌和大多数细菌，均来自细胞进行呼吸作用时eq\o(□,\s\up4(12))有机物分解所释放的能量。(2)ATP水解成ADP释放的能量去向：eq\o(□,\s\up4(13))各项生命活动。3．相互转化特点(1)ATP和ADP相互转化是时刻不停地发生且处于eq\o(□,\s\up4(14))动态平衡之中的。(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了eq\o(□,\s\up4(15))生物界的共性。4．ATP的利用(1)利用ATP的实例(2)ATP为主动运输供应能量的过程①参加Ca2＋主动运输的eq\o(□,\s\up4(17))载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2＋与其相应位点结合时，其eq\o(□,\s\up4(18))酶活性就被激活了。②在eq\o(□,\s\up4(19))载体蛋白这种酶的作用下，ATP分子的eq\o(□,\s\up4(20))末端磷酸基团脱离下来与载体蛋白结合，这一过程伴随着eq\o(□,\s\up4(21))能量的转移，这就是载体蛋白的eq\o(□,\s\up4(22))磷酸化。③载体蛋白磷酸化导致其eq\o(□,\s\up4(23))空间结构发生变更，使Ca2＋的结合位点转向eq\o(□,\s\up4(24))膜外侧，将Ca2＋释放到膜外。(3)总结：ATP供能机制(课本P88正文最终一段)ATP水说明放的eq\o(□,\s\up4(25))磷酸基团使蛋白质等分子eq\o(□,\s\up4(26))磷酸化，这些分子被磷酸化后，空间结构发生变更，活性也被变更，因而可以参加各种化学反应。(4)ATP是细胞内流通的能量“货币”①细胞内的化学反应分为eq\o(□,\s\up4(27))吸能反应和eq\o(□,\s\up4(28))放能反应。②吸能反应是须要eq\o(□,\s\up4(29))汲取能量的，如蛋白质合成等。很多吸能反应与eq\o(□,\s\up4(30))ATP水解的反应相联系，由ATP水解供应能量。③放能反应是eq\o(□,\s\up4(31))释放能量的，如葡萄糖的氧化分解等。很多放能反应与eq\o(□,\s\up4(32))ATP的合成相联系，释放的能量储存在eq\o(□,\s\up4(33))ATP中，用来为吸能反应eq\o(□,\s\up4(34))干脆供能。④能量通过ATP分子在eq\o(□,\s\up4(35))吸能反应和放能反应之间流通。eq\a\vs4\al(问题思索)ATP、ADP之间的相互转化过程是可逆的吗？提示：不是可逆的。ATP转化成ADP和ADP转化为ATP时所须要的酶是不同的，所需能量也不同，所以不行逆。eq\a\vs4\al(问题思索)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。为满意能量须要，分析生物体是如何解决这一冲突的？提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化是非常快速的，且物质可以重复利用，因此，能满意生命活动对能量的须要。eq\a\vs4\al(延长拓展)能源物质的种类及关系(1)生物体主要能源物质——糖类。(2)生物体主要储能物质——脂肪。(3)生物体生命活动的干脆能源物质——ATP。(4)生物体生命活动的最终能量来源——太阳能。(5)各种能源物质的关系：太阳能→糖类等能源物质→ATP中化学能→生命活动。题型二ATP、ADP之间的转化[例3]如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述错误的是()A．ATP与ADP相互转化的能量供应机制在全部细胞内都是一样的，体现生物界统一性B．过程②是在酶的催化下，由于相邻磷酸带负电荷而相互排斥等缘由，使末端磷酸基团脱离C．过程①所需能量可以来自化学能D．生物体内的ATP含量很多，从而保证了生命活动所需能量的持续供应解题分析细胞内ATP和ADP相互转化的能量供应机制体现了生物界的统一性，A正确；过程②是ATP的水解，由于两个相邻的磷酸基因带负电荷而相互排斥等缘由，使远离腺苷的特别化学键简单断裂，B正确；过程①所需能量可以来自光合作用和呼吸作用，即可来自光能和化学能，C正确；生物体内的ATP含量很少，但其合成的速度快，从而保证了生命活动所需能量的持续供应，D错误。答案D学问拓展1ATP是一种高能磷酸化合物，是与能量有关的一种物质，不行等同于能量。2ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也须要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都须要消耗水。3ATP并不是细胞内唯一的高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。4ATP与ADP转化总处于“动态平衡”中，如猛烈运动时ATP分解量增加，此时其合成量也增加。题型三ATP的利用[例4]下列过程中，须要消耗ATP的是()A．水分子进入根毛细胞B．肺泡内氧气进入血液C．肠道内的甘油进入小肠绒毛上皮细胞D．胰腺细胞分泌胰蛋白酶解题分析水分子、氧气、甘油进出细胞的方式都是被动，不须要消耗能量，胰腺细胞分泌胰蛋白酶属于细胞合成并分泌蛋白质的过程，该过程须要消耗能量。答案D1．有人把ATP比作细胞的能量“货币”，说明ATP是细胞生命活动的()A．干脆能源 B．储备能源C．间接能源 D．主要能源答案A解析ATP是细胞生命活动的干脆能源。2．ATP的结构简式可表示为A—P～P～P，下列图示能正确表示ATP的是()答案A解析A—P～P～P中A是腺嘌呤与核糖。3．关于ATP分子的叙述正确的是()A．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素B．A中含有1个脱氧核糖和1个腺嘌呤C．T表示三，因而ATP中含有三个特别化学键D．由1个腺苷和2个磷酸基团组成答案A解析A由1分子核糖和1分子腺嘌呤结合而成，B错误；T表示三，指的是三个磷酸基团，ATP中含有两个特别化学键，C错误；ATP分子由1个腺苷和3个磷酸基团组成，D错误。4．如图为植物细胞中ATP与ADP相互转化示意图，下列相关叙述正确的是()A．过程①不须要酶的催化B．过程②发生末端磷酸基团离开ATP的反应C．过程①所需能量只能来自化学能D．过程②放出的能量可以用于过程①答案B解析过程①②均需酶的催化，A错误；②是ATP水解，即末端磷酸基团离开ATP，B正确；过程①所需能量来源可以是光能或有机物中化学能，C错误；②过程释放的能量可用于各项生命活动，但不能用于合成ATP，D错误。5．下图是ATP的分子结构，请据图回答：(1)ATP的分子简式为________________，组成ATP的化学元素为________________。(2)图中虚线框内的名称是________________。(3)写出ATP与ADP相互转变的反应式：_____________