2024-2025学年新教材高中生物第3章细胞的代谢第1节ATP是细胞内的“能量通货”教案浙科版必修第一册

PAGE9-第一节ATP是细胞内的“能量通货”课标内容要求核心素养对接说明ATP是驱动细胞生命活动的干脆能源物质。从物质与能量视角，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的改变。(生命观念、科学思维)一、小资料萤火虫的荧光是怎样形成的1．荧光发出的意义萤火虫以荧光作为求偶的信号，吸引异性个体前来交尾。不同种类的萤火虫所发出的荧光有不同的特点。2．荧光的形成萤火虫的腹部后端具有发光细胞，细胞内含有一种称为荧光素的发光物质。荧光素在接受ATP中的能量时可以被激活，与氧发生化学反应形成氧化荧光素，而荧光则是这些化学反应的副产物。二、ATP是细胞生命活动的干脆能源1．ATP的作用试验(1)试验过程有学者利用刚刚失去收缩功能的离体肌肉进行试验：在肌肉上滴加葡萄糖溶液后视察肌肉反应，肌肉没有收缩；然后，在同一块肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快发生了明显的收缩。(2)试验说明作为能源物质的葡萄糖不能干脆被肌肉利用，而ATP可以。(3)ATP的能量转化特点在细胞中，ATP转化率特别高，在它形成1min内就被消耗掉了。(4)ATP的功能探讨发觉，只有ATP不断生成，生命活动才能发生。因此，ATP是生命活动的干脆能源。2．ATP的分子结构特点ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。核糖是一种五碳糖(C5H10O5)，腺嘌呤是一种含氮碱基。核糖与腺嘌呤结合成的基团称腺苷。腺苷与3个磷酸基团组成腺苷三磷酸。3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在糖分子上，其余2个则相继连接在前一个磷酸基团上。连接2个磷酸基团之间的磷酸键稳定性较差，水解时可以释放出大量的能量，被称为高能磷酸键，以“～”表示。三、细胞内ATP与ADP保持动态平衡1．ATP的分布与含量在活细胞中，ATP广泛分布在细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶等结构中，但含量很低。2．ATP的水解与能量的去向ATP在细胞中易于水解。1个ATP分子含有2个高能磷酸键，在酶的作用下，远离腺苷的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。ATP水解时释放出的能量可以被细胞利用，如肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中很多其他消耗能量的活动。3．ATP的形成ATP在细胞中易于再生。在另一种酶的作用下，ADP和1个磷酸结合重新形成ATP，在这个过程中汲取的能量以高能磷酸键的形式储存起来。4．ATP的合成和水解与吸能反应和放能反应的联系通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程被称为ATP－ADP循环。细胞中ATP－ADP循环速度很快，细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．荧光和ATP这种化学物质中的能量形式是一样的。 ()2．ATP是细胞中主要能源物质。 ()3．ATP可以作为生命活动的干脆能源与其分子结构特点有关。 ()4．ATP含有三个磷酸基团、三个高能磷酸键。 ()5．ATP是细胞中普遍运用的能量载体，在细胞内能量转换和利用中起着关键作用。 ()提示：1.×荧光是光能的形式，ATP这种化学物质中的能量是化学能。2．×糖类是生命活动的主要能源物质。3．√4．×ATP含有三个磷酸基团、二个高能磷酸键。5．√ATP的化学组成和结构特点1．某试验小组将萤火虫发光器取下后，干燥研磨成粉末后，等量放入三支试管中，加入少量水混合后，试管中出现淡黄色荧光，15min后荧光消逝。再向试管中分别加入葡萄糖、油脂和ATP，视察是否出现荧光，试验过程如下图所示，下列叙述错误的是(1)向试管中加入少量水的目的是什么？提示：向试管中加入少量水的目的是消耗自身的ATP。(2)若加入的物质X是葡萄糖或油脂，则试管中不会出现荧光，说明白什么？提示：葡萄糖或油脂，二者不是干脆能源物质。(3)该试验能证明什么？提示：该试验能证明ATP可干脆为生命活动供应能量。2．ATP的结构3．ATP结构中的数量关系(1)ATP分子中有两个高能磷酸键，其中远离A的那个高能磷酸键简单断裂，释放能量。(2)腺苷和磷酸基团数量关系为：1∶3。合作探究：据图分析ATP的结构和特点(1)说出ATP的元素组成。提示：C、H、O、N、P。(2)图示a处应为“—H”还是“—OH”？提示：图示a处应为“—OH”，因为该五碳糖为“核糖”。(3)若1分子ATP完全水解，可得到的物质有哪些？提示：1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸。(4)ATP中的“A”、“T”与组成DNA分子的“A”、“T”的含义有哪些不同？提示：ATP中“A”、“T”分别代表腺苷、3个；DNA中“A”、“T”分别代表腺嘌呤、胸腺嘧啶。1．如图为ATP的分子结构图，A、B、C表示相应的结构，①、②表示化学键。下列叙述正确的是()A．A表示腺嘌呤，B表示腺苷B．化学键①与化学键②的稳定性相同C．化学键②的形成所需的能量都来自化学能D．化学键②中能量的释放往往与吸能反应相关联D[依据以上分析已知，图中A表示腺苷，B表示—磷酸腺苷，A错误；依据以上分析已知，化学键①比化学键②的稳定性高，B错误；化学键②的形成所需的能量都来自化学能或光能，C错误；化学键②中能量的释放用于各项须要能量的生命活动，因此往往与吸能反应相关联，D正确。]2．下列关于ATP的叙述，错误的是()A．ATP是细胞中的“能量通货”B．ATP在细胞中简单再生C．ATP分子含有3个高能磷酸键D．ATP分子中的A代表腺苷C[ATP是细胞中生命活动所需能量的干脆来源，是细胞中的“能量通货”，A正确；在细胞中，ATP和ADP的相互转化是时刻进行的，B正确；ATP的结构简式为A－P～P～P，ATP分子含有2个高能磷酸键，C错误；ATP分子中的A是腺苷，D正确。]3．下列有关ATP结构与功能的叙述中，正确的是()A．ATP中含有C、H、O、N、P元素B．ATP分子脱去两个磷酸基团后的剩余部分成为DNA的基本组成单位中的一种C．ATP中的第三个磷酸基团和其次个磷酸基团很简单从ATP脱离释放能量D．ATP分子中全部化学键都储存着大量的能量，所以被称为高能磷酸化合物A[ATP中含有C、H、O、N、P元素，故A正确；ATP分子脱去两个磷酸基团后，剩余部分是腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一，故B错误；ATP中的第三个磷酸基团简单从ATP脱离，释放能量，其次个磷酸基团不简单脱离，故C错误；ATP中含有两个高能磷酸键和一个一般化学键，故D错误。]有关ATP的“三点警示”(1)书写ATP结构简式时避开两种错误。错误1：A－P－P～P。错误2：A～P～P～P。(2)ATP≠能量。ATP是干脆能源物质，水解可释放能量，能量有多种存在形式，如机械能、化学能、电能、光能等。(3)每个ATP分子中只含有2个高能磷酸键(～)，其中只有远离腺苷的高能磷酸键易断裂或形成。ATP与ADP的相互转化ATP的合成ATP的水解反应式ADP＋Pi＋能量eq\o(→,\s\up23(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up23(酶))ADP＋Pi＋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(细胞呼吸)储存于高能磷酸键中的能量能量去路储存于形成的高能磷酸键中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合作探究：分析ATP和ADP相互转化示意图及ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，回答下列问题：1．说出ATP合成所需的酶和能量来源。提示：①所需的酶：合成酶；②能量来源：动物细胞合成ATP时能量来源：细胞呼吸，植物细胞合成ATP时能量来源：细胞呼吸和光合作用。2．说出ATP水解所需的酶和能量来源。提示：①所需的酶：水解酶；②ATP水解时释放的能量来源和能量去向：能量来源是远离A的高能磷酸键，能量去向是为各项生命活动供应能量。3．ATP与ADP的相互转化过程中物质和能量是否可以循环利用？提示：物质：可以。ADP、Pi和H2O是可以循环利用的；能量：不行以。ATP水解转化成ADP时释放的能量供各种生命活动利用，不能再重复利用。1.右图表示ATP－ADP的循环图解。下列叙述正确的()A．①属于放能反应，在细胞内与其他吸能反应亲密联系B．溶酶体中蛋白质水解为氨基酸须要②过程供应能量C．人在饥饿时，细胞内的过程①和②也能达到平衡D．各种生物均能独立完成ATP－ADP的循环C[据图分析，①是合成ATP的过程，属于吸能反应，在细胞内与其他放能反应亲密联系，A错误；溶酶体中蛋白质水解为氨基酸不须要消耗能量，B错误；虽然细胞中的ATP含量很少，但是转化特别快速，因此人在饥饿时，细胞内的过程①和②也能达到平衡，C正确；病毒没有细胞结构，必需寄生于活细胞中才能生存和繁殖，因此病毒不能独立完成ATP－ADP的循环，D错误。]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中的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，该现象能够说明的是()①ATP中远离腺苷的磷酸基团简单脱离②32P标记的ATP是新合成的③ATP是细胞内的干脆能源物质④该过程中ATP既有合成又有分解A．①②③④ B．①②④C．①②③ D．②③④B[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中的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，说明ATP中远离腺苷的磷酸基团简单脱离，也简单与ADP结合，32P标记的ATP是新合成的，该过程中ATP既有合成又有分解，该现象不能说明生命活动与ATP的关系，不能说明ATP是细胞内的干脆能源物质。①②④正确，③错误。]3．ATP是细胞中的能量通货，下列叙述正确的是()A．肌肉收缩时，ATP的水解能使肌肉中的能量增加B．氨基酸合成蛋白质的反应存在ATP－ADP循环C．ATP中的腺苷由脱氧核糖与腺嘌呤结合而成D．人体内成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATPA[ATP是生命活动的干脆能源物质，可为肌肉收缩供应能量，A正确；氨基酸合成蛋白质须要消耗ATP中的能量，故存在ATP到ADP的转化，B错误；ATP中的腺苷由核糖与腺嘌呤结合而成的，C错误；人体内成熟的红细胞中没有线粒体，其可以通过厌氧呼吸产生ATP，D错误。][课堂小结]学问网络构建核心语句背诵1.在细胞中，ATP转化率特别高，只有ATP不断生成，生命活动才能发生。ATP是生命活动的干脆能源。2.ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。核糖与腺嘌呤结合成的基团称腺苷。腺苷与3个磷酸基团组成腺苷三磷酸。连接2个磷酸基团之间的磷酸键稳定性较差，水解时可以释放出大量的能量，被称为高能磷酸键。3.在活细胞中，ATP广泛分布在细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶等结构中，但含量很低。4.ATP在细胞中易于水解。1个ATP分子含有2个高能磷酸键，在酶的作用下，远离腺苷的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。ATP水解时释放出的能量可以被细胞利用，如肌肉收缩、神经细胞活动以及细胞中很多其他消耗能量的活动。5.ATP在细胞中易于再生。在另一种酶的作用下，ADP和1个磷酸结合重新形成ATP，在这个过程中汲取的能量以高能磷酸键的形式储存起来。6.通过ATP的合成和水解，使放能反应所释放的能量用于吸能反应，此过程被称为ATP－ADP循环。细胞中ATP－ADP循环速度很快，细胞内ATP的含量能够维持在相对稳定的水平。1．ATP是细胞生命活动的干脆能源物质，其分子简式是()A．A－P～P～P B．A－P－PC．A－P～P D．A－P～P～PA[ATP是细胞生命活动的干脆能源物质，其含有1个腺苷、3个磷酸基团和2个高能磷酸键，因此ATP的分子简式是A－P～P～P，故选A。]2．当其他条件均可满意时，20个腺苷和90个磷酸最多可以组成的ATP个数和ATP分子中所含的高能磷酸键个数是()A．20个和30个 B．20个和40个C．40个和40个 D．30个和60个B[一个ATP分子中含一个腺苷和三个磷酸基团，20个腺苷和90个磷酸最多可以组成20个ATP，这20个ATP分子中所含的高能磷酸键个数是20×2＝40。综上分析，ACD错误，B正确。]3．对人体细胞内关于ATP的描述，正确的是()A．ATP主要在线粒体中生成B．它含有三个高能磷酸键C．ATP～ADP相互转变时物质和能量转变都是可逆D．细胞内储存有大量ATP，供各项生命活动须要A[线粒体中可以完成需氧呼吸其次、三阶段，因此ATP主要在线粒体中生成，A正确；ATP含有两个高能磷酸键，B错误；ATP～ADP相互转变时，物质可逆，能量不行逆，C错误；ATP在细胞内含量很少，通过转化为ADP释放能量，供各项生命活动须要，D错误。]4．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．原核细胞中也可以发生ATP和ADP的相互转化过程C．ATP中的“A”与RNA中的碱基A含义相同D．ATP中的能量可以转化为光能和化学能C[由图可知，“D”代表ADP，“T”代表ATP，“E”代表能量，A正确；ATP和ADP的相互转化过程是自然界全部细胞生物的共性，所以原核细胞中也可发生该过程，B正确；ATP中的“A”的含义是腺苷，即腺嘌呤与核