2024-2025学年新教材高中生物第5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13

PAGE7-第2节细胞的能量“货币”ATP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。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是一种高能磷酸化合物1．中文名称：腺苷三磷酸。2．结构简式：A－P～P～P符号含义eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(A：腺苷\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(核糖,腺嘌呤)),P：磷酸基团,～：特别的化学键))3．特点(1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有2个特别的化学键，储存大量能量。(2)ATP的化学性质不稳定，这是由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等缘由，即末端磷酸基团具有较高的转移势能。在有关酶的催化作用下，末端磷酸基团脱落，释放出大量能量。二、ATP与ADP可以相互转化1．相互转化的反应式：。2．相互转化的特点(1)ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生，且处于动态平衡之中。(2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制，体现了生物界的统一性。3．ATP合成的能量来源(1)动物、人、真菌和大多数细菌：呼吸作用中有机物分说明放的能量。(2)绿色植物：呼吸作用释放的能量和光能。三、ATP的利用1．列举利用ATP的实例(1)用于大脑思索。(2)用于电鳐发电。(3)用于细胞的主动运输。2．ATP供能的过程ATP水说明放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化，空间结构变更，活性也被变更，因而参加各种化学反应。3．ATP是细胞内流通的能量“货币”(1)化学反应中的能量变更与ATP的关系。放能反应：一般与ATP的合成相联系。吸能反应：一般与ATP的水解相联系。(2)能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．ATP是高能磷酸化合物，含有三个特别的化学键。 ()2．1个ATP分子中含有1个腺嘌呤和3个磷酸基团。 ()3．ATP水解时，两个特别的化学键都断裂，生成ADP和Pi。 ()4．ATP和ADP的相互转化与吸能反应和放能反应联系在一起。 ()5．ATP与ADP的相互转化时刻不停地发生并且处在动态平衡之中，且是生物界的共性。 ()提示：1.×ATP中含有两个特别的化学键。2．×1个ATP分子中含有1个腺苷和3个磷酸基团。3．×ATP水解时，远离腺苷的特别的化学键断裂。4．√5.√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”表示两个特别的化学键，“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中末端磷酸基团简单水解和形成，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)主要储能物质：脂肪。(5)干脆能源物质：ATP。(6)最终能量来源：太阳能。1．如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是()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D[选项A，a键断裂后形成ADP和Pi。选项B，ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤。选项C，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。选项D，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。]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，发觉其含量变更不大，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简单断裂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单水解脱离下来，也很简单结合，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的一般磷酸键和特别化学键中都储存着能量，只不过大量的能量储存于特别化学键中。(2)ATP是一种物质，不是能量，ATP中储存有大量的能量，所以不行将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\up9(酶))ATPATPeq\o(→,\s\up9(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)特别的化学键中的能量能量去路形成特别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：(1)ATP是一种不稳定的化合物，在细胞内的含量很少。(2)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。(3)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．对“ATPeq\o(,\s\up9(①),\s\do10(②))ADP＋Pi＋能量”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，能量来源于呼吸作用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中活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP中活跃化学能可以转化为光能、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]知识网络构建核心语句归纳1.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表特别的化学键。2.ATP与ADP相互转化的反应式是ATPeq\o(,\s\up9(酶Ⅰ),\s\do10(酶Ⅱ))ADP＋Pi＋能量。3.细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。4.合成ATP的途径包括光合作用和呼吸作用。5.ATP是生命活动的干脆能源物质。1．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分子中所含的特别的化学键个数分别是()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、2个特别的化学键。20个腺苷，对应60个磷酸，即只能形成20个ATP分子，共含有40个特别的化学键。]2．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脱去全部特别的化学键后就是ADPC．ATP中的两个特别的化学键储存有大量能量D．ATP断裂了全部特别的化学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脱去全部特别的化学键后就是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。]3.如图①②代表物质M、N间的相互转化过程，则()A．萤火虫体内的能量c可来源于光能B．吸能反应一般和物质M的合成相联系C．能量d用于过程①时大部分以热能形式散失D．M、N间的相互转化是生物界共有的能量供应机制D[萤火虫体内的能量c主要来自呼吸作用，不能来源于光能，A错误；吸能反应消耗ATP，和物质N的合成相联系，B错误；能量d可用于各项生命活动，和过程①没有关系，C错误；M、N间的相互转化是生物界共有的能量供应机制，D正确。]4．(多选)下列有关ATP的叙述，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，其中两个特别化学键都易断裂、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ABD[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特别化学键简单断裂也简单形成，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，所以表示的是不同的物质，D正确。]5．1997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的组成元素是________，若用15N标记ATP，将会在________(填化学结构)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