2024-2025学年新教材高中生物第3章细胞中能量的转换和利用第1节第2课时ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质教案苏教版必修1

PAGE7-第2课时ATP是驱动细胞生命活动的干脆能源物质课标内容要求核心素养对接说明为什么ATP是驱动细胞生命活动的干脆能源物质。1．生命观念——结构与功能观：认同ATP的结构与功能相适应。2．科学思维——分析与综合：ATP与ADP之间的相互转化；理解ATP是驱动细胞生命活动的干脆能源物质。一、ATP的分子结构及特点1．中文全称：腺苷三磷酸。2．组成eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1分子[b]核糖,1分子[c]腺嘌呤,3分子[a]磷酸))3．结构简式：A—P～P～P4．符号含义eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(A：腺嘌呤核苷\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(核糖,腺嘌呤)),T：三,P：磷酸基团,～：磷酐键))二、ATP和ADP的相互转化和利用1．ATP的水解由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等缘由，使得磷酐键简洁断裂。ATP分子末端的磷酐键断裂后，ATP转化为ADP(腺苷二磷酸)和游离的Pi(HPOeq\o\al(2－,4))。在这个过程中，ATP是通过基团转移而不是简洁的水解供应能量的，ATP转移的基团是一个磷酰基(－POeq\o\al(2－,3))，而不是磷酸基(－OPOeq\o\al(2－,3))。2．ATP在细胞内的含量：很低。3．相互转化ATP在转化为ADP和Pi并释放能量时，在有关酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个游离的Pi结合，转化为ATP。4．意义(1)为细胞供应所需的ATP。(2)使ATP仍旧维持相对恒定的水平。(3)既能刚好且持续地为生命活动供应能量，又能避开能量的奢侈。5．ATP是驱动细胞中各种生命活动的通用能量货币(1)ATP是细胞内绝大多数生命活动能够干脆利用的能源物质，可以干脆为生物体的大多数需能反应供应能量。在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都和ATP亲密相关。(2)细胞内很多储能物质氧化分说明放的能量，虽然不能干脆用于生命活动，但可以用于ADP转化为ATP的反应并储存在ATP中，再通过ATP转化为ADP的反应满意生物体生命活动对能量的需求。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．ATP是腺苷三磷酸，分子结构中含有三个磷酐键。 ()2．ATP中的“A”与核酸中的碱基“A”是同一种物质。 ()3．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很快速。 ()4．ATP水解时，两个磷酐键都断裂，生成ADP和Pi。 ()5．细胞内ATP和ADP的相互转化，可以为细胞供应所需的ATP。 ()6．在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都与ATP亲密相关。 ()提示：1.×ATP分子中含有两个磷酐键。2．×ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，DNA和RNA中的碱基“A”是腺嘌呤。3．√4．×ATP分子末端的磷酐键断裂后形成ADP和Pi。5．√6.√ATP的结构和功能1．ATP的分子组成(如图)(1)元素组成：ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。(2)AMP是RNA的基本组成单位。(3)ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，“1”表示1个腺苷，“2”表示两个磷酐键，“3”表示3个磷酸基团。2．ATP的结构与功能的相互关系(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中末端磷酐键易断裂和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。(2)ATP在供能中处于核心地位，很多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。3．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)重要储能物质：脂肪。(5)干脆能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。1．(多选)如图表示ATP的结构，下列相关说法错误的是()A．b键断裂后形成ADP和PiB．图中的3表示ATP中的字母AC．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位D．a键断裂释放的能量可以干脆用于生命活动ABC[a键断裂后形成ADP和Pi，A错误；ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤，B错误；由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位，C错误；ATP是生命活动所需能量的干脆来源，a键断裂所释放的能量可以干脆用于生命活动，D正确。]2．在某细胞培育液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分别出细胞的ATP，发觉其含量改变不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象不能说明()A．ATP是细胞内的干脆能源物质B．部分32P标记的ATP是重新合成的C．ATP中远离腺苷的P简洁断裂D．该过程中ATP既有合成又有分解A[该现象只能说明ATP与ADP的相互转化，不能说明ATP是细胞内的干脆能源物质，A项符合题意；带有32P标记的ATP是加入放射性32P标记的磷酸分子后新产生的，B项不符合题意；由题意可知，细胞培育液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，说明ATP末端的磷酸基团很简洁水解脱离下来，也很简洁结合，C项不符合题意；该过程存在ATP水解形成ADP的过程，同时存在ADP与磷酸形成ATP的过程，D项不符合题意。]对ATP相识的误区(1)ATP的一般磷酸键和磷酐键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于磷酐键中。(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，因此不行将ATP与能量等同。ATP与ADP的相互转化及利用1．ATP和ADP的相互转化过程(1)关系式：(2)过程(3)意义：ATP水说明放的能量供细胞生命活动利用。2．ATP和ADP的相互转化不行逆项目ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up10(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up10(酶))ADP＋Pi＋能量所需酶ATP合成酶ATP水解酶能量来源光合作用、细胞呼吸等生物化学反应中产生的能量末端磷酐键断裂，通过基团(－POeq\o\al(2－,3))转移供应能量能量去路形成末端的磷酐键用于生长、发育、运动和生殖等很多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相应生理活动主要是光合作用、细胞呼吸肌肉收缩、细胞分裂、兴奋传导等结论ATP和ADP相互转化时，反应所须要的酶、能量的来源和去路、反应的场所不同，因此两者的相互转化是不行逆的，从两者相互转化的反应式来看，物质是可逆的，但能量不行逆3.易混淆的2个与ATP产生量有关的曲线辨析(1)甲图表示ATP产生量与O2供应量的关系①A点表示无氧条件下，细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。②AB段表示随O2供应量增多，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。③BC段表示O2供应量超过肯定范围后，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。深化探究：怎样理解ATP是细胞内“取之不尽”的干脆能源物质？提示：ATP是一种不稳定的化合物，在细胞内的含量很少。ATP和ADP在细胞内能快速发生相互转化，ATP水解干脆为生命活动供应能量，产生ADP和Pi，ADP和Pi接受细胞代谢(主要是细胞呼吸)或光合作用产生的能量快速合成ATP。无论在宁静状态还是在猛烈运动、饥饿状态，ATP和ADP的相互转化都在时刻不停地发生且处于动态平衡之中。1．下列对“”的叙述中，正确的是()A．①过程和②过程所需的酶都是一样的B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中D．ATP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能C[①过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，②过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于细胞呼吸中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用汲取并转化的光能，故A、B项错误；生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确；ATP中活跃的化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP中活跃的化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。]2．科学家发觉某些蚜虫能合成类胡萝卜素，其体内的类胡萝卜素不仅能汲取光能，传递给负责能量生产的组织细胞，而且还确定蚜虫的体色。阳光下蚜虫体内的ATP生成量将会增加，黑暗时蚜虫体内的ATP含量会下降。下列有关叙述正确的是()A．蚜虫合成ATP时所需能量仅仅来自细胞呼吸B．类胡萝卜素的含量不仅会影响蚜虫的体色，还会影响蚜虫个体的生存机会C．蚜虫做同一强度的运动时，阳光下和黑暗中的ATP消耗量不一样D．蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多，说明其体内的ATP含量不稳定B[由题干信息可知，蚜虫合成ATP所需能量还可来自类胡萝卜素汲取的光能，A错误；由题干信息可知，类胡萝卜素可以汲取、传递光能，影响ATP的合成量，因此类胡萝卜素的含量会影响蚜虫个体的生存机会，B正确；蚜虫做同一强度的运动时消耗ATP的量是一样的，C错误；蚜虫体内ATP含量在阳光下比黑暗时多，但白天ATP消耗量也比黑暗时多，ATP含量处于动态平衡中，故蚜虫体内的ATP含量稳定，D错误。][课堂小结]学问网络构建核心语句背诵1.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”代表腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”表示磷酐键。2.ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADP＋Pi＋能量。3.细胞内ATP和ADP的相互转化，一方面为细胞供应所需的ATP，另一方面使ATP仍旧维持相对恒定的水平。4.合成ATP的途径包括光合作用和细胞呼吸。5.ATP是生命活动的干脆能源物质。6.在生物体的能量代谢中，能量的利用、转化、储存、释放都和ATP亲密相关。1．下列关于ATP分子的叙述，错误的是()A．ATP中含有一个核糖和一个含氮碱基B．ATP脱去全部磷酐键后就是ADPC．ATP中的两个磷酐键储存有大量能量D．ATP断裂了全部磷酐键后可作为合成核糖核酸的基本原料B[ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成，一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当ATP脱去全部磷酐键后就是AMP，AMP为腺嘌呤核糖核苷酸，可作为合成核糖核酸的基本原料。]2．(多选)细胞内的能量供应机制可用下图表示，下列说法正确的是()A．图中X代表的是ATPB．ATP与ADP之间可以相互转化C．图中的酶不是同一种酶D．ATP是生命活动的干脆能源物质ABCD[图为ATP与ADP相互转化的示意图，图中X表示ATP，A、B正确；图中的酶分别是ATP合成酶和ATP水解酶，C正确；ATP是生命活动的干脆能源物质，D正确。]3．当其他条件均可满意时，20个腺苷和60个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的磷酐键个数分别是()A．20个和30个 B．20个和40个C．40个和40个 D．40个和60个B[一个ATP分子中含有1个腺苷、3个磷酸基团、2个磷酐键。20个腺苷，对应60个磷酸基团，即只能形成20个ATP分子，共含有40个磷酐键。]4．下列有关ATP的叙述，不正确的是()A．人体成熟的红细胞在O2足够时也只能通过无氧呼吸产生ATPB．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C．ATP是生命活动的干脆能源物质，其中两个磷酐键都易断裂、易形成D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一物质C[人体成熟的红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，所以即使在O2足够时也只能通过无氧呼吸产生少量能量合成ATP，A正确；ATP中的能量可以来源于光能(绿色植物的光合作用)、化学能(呼吸作用有机物的氧化分解)，ATP中活跃的化学能也可以转化为光能(萤火虫发光)、化学能(细胞内小分子物质合成大分子物质)，B正确；ATP是细胞内的干脆能源物质，在有关酶的催化作用下远离腺苷的磷酐键简洁断裂也简洁形成，C错误；ATP中的“A”指的是腺苷，腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成，而RNA中的碱基“A”指的是含氮碱基腺嘌呤，所以表示的不是同一物质，D正确。]5．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，以表彰他们在探讨ATP如何利用能量进行自身再生方面取得的成就。回答下列问题：(1)ATP的中文名称是________，其中A代表________，A中含有的单糖是________，P代表____________。(2)ATP的元素组成是____________，若用15N标记ATP，将会在________(填化学结构)中出现15N标记。(3)在生物体内，ATP水解成ADP时，释放的能量干脆用于各种________反应；ADP合成为ATP所需的能量来自________、