2022年高中生物《5.2 细胞的能量“通货 ”ATP》学案 新人教版必修1

2022年高中生物5.2 细胞的能量“通货 ”ATP学案 新人教版必修1【高效导航】1.学习目标：ATP的化学组成和特点 ATP的分子简式ATP在能量代谢中的作用2.重点：ATP化学组成的特点及其在能量中的作用ATP与ADP相互转化3.难点：ATP与ADP相互转化“看”知识经纬“导”自主预习1、写出ATP（三磷酸腺苷）的分子结构，并标出所有符号代表的意义。 2、ATP中的两个磷酸基团之间（P和P之间）用“”表示的化学键是_。其水解过程中，释放的能量是一般共价键的_倍以上（如ATP水解生成ADP和磷酸时，释放的能量多大30.54KJ/mol，而6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖和磷酸时，释放的能量只有13.8kJ/mol）。含有高能磷酸键的化合物统称为_。3、ATP中_（哪个）高能磷酸键，在一定条件下容易水解生成_和_放出能量，生成的两者_（容易/难以）再捕获能量重新生成ATP。ATP在细胞内形成后不到1分钟的时间就要发生转化，一个成年人在静止状态下，24小时内竟有40kg的ATP发生转化。4、ATP与ADP的相互转化：ATP _（注意条件）5、ATP水解时放出的能量可用于_、_和_。6、ATP在细胞内的含量是_的，但ATP在细胞内的转化是_的。7、对人和动物来说，ADP转化成ATP所需能量，来自_作用，对绿色植物来说，ADP转化成ATP所需能量，来自_和_。8、ATP作为直接能源物质，水解后可用于各种生命活动，如转变为：_（用于合成代谢）、_（用于肌肉收缩）、_（用于物质的主动运输）、_（生物电、生物发光）、_（用于维持体温）等。“学”互动探究探究一 ATP的结构小组讨论回答下列问题：概述ATP的分子组成，结构简式及特点提示：ATP是三磷酸腺苷的英文缩写，结构简式为APPP，其中A表示腺苷，P表示磷酸基团, 表示高能磷酸键。一分子ATP中含有3个磷酸基团，2个高能磷酸键，其中远离腺苷的那个高能磷酸键极容易水解和形成，以保证能量及时持续供应；ATP若去掉两个磷酸基团之后是构成RNA的基本单位之一腺嘌呤核糖核苷酸。ATP、ADP、AMP等的结构简式如图： 【经典回眸】在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义最接近的是()A和 B和 C和 D和【解析】ATP中“AP”代表一磷酸腺苷，也叫做腺嘌呤核糖核苷酸；核苷酸中“A”是腺嘌呤；DNA片段中“A”代表腺嘌呤脱氧核苷酸；RNA片段中“A”代表腺嘌呤核糖核苷酸。所以只有D项含义最接近。答案：D【变式训练】1.ATP在细胞中能够释放能量和储存能量，从其化学结构看，原因是（ ）腺苷很容易吸收能量和释放能量 第三个高能磷酸键很容易断裂和再结合 第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离（即第二个高能磷酸键断裂），使ATP转变成ADP，同时释放能量 ADP可以在酶的作用下迅速与一分子磷酸结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转变成ATPA.B. C. D.探究二 ATP与ADP的相互转化小组讨论回答下列问题：ATP和ADP的相互转化过程是不是可逆反应，为什么？提示：ATP与ADP的相互转变可能下列反应式表示ADPPi能量 ATP有人认为ATP与ADP的相互转变关系是一种可逆反应理由是存在可逆符号“”。根据化学中讲到的可逆反应特点：无论正逆反应都能在同一条件下同时进行可知，可知上述反应不是可逆反应，原因是：从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶而ATP的合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶，由酶的专一性可知上述反应的条件是不相同的。从ATP合成与分解的场所上看：ATP合成的场所所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所有细胞膜(供主动运输消耗的能量)、叶绿体基质(将ATP中的能量释放出来储存在合成的有机物中)、细胞核(DNA复制和RNA合成所消耗的能量)等。因此，其合成与分解的场所不尽相同。显然上述反应并不是同时进行的。从能量上看：ATP，水解的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，释放出来后供各种生命活动利用不能再由Pi和ADP形成ATP而储存；而合成ATP的能量主要是有机物中的化学能和太阳能，因此，反应的能量来源是不同的；反应中的能量流向是不可逆的。综上所述，ATP和ADP的相互转化是不可逆的。体内的过程应判断为“物质是可逆的能量是不可逆的，且酶也是不相同的”。 【经典回眸】对于反应式式ATP ADP+Pi+能量的说法正确的是（ ）A 能量是可逆的 B物质和能量都是可逆的C物质是可逆的，能量不可逆 D两者均是不可逆的【解析】ADP和Pi是合成ATP的原料，也是ATP分解的产物，故从转换式中的物质来看是可逆的。而从能量方面来分析，ATP合成所需要的能量主要来自生物体呼吸作用所释放出来的一部分能量，绿色植物还可来自叶绿体色素吸收的太阳能；而ATP分解，由高能磷酸键断裂释放出的能量用于各项生命活动，如物质吸收和合成、细胞分裂、动物肌肉收缩、转化为生物电能等，这些能量最终以热能的形式耗散，生物体无法再加以利用。答案：C【变式训练】2.关于新陈代谢与酶、ATP的关系，描述错误的是()A酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性B酶、ATP都与新陈代谢密切相关，但两者的合成毫无关系CATP是保证新陈代谢正常进行的能源物质D酶能促使新陈代谢正常进行探究三 ATP中能量的利用小组讨论回答下列问题：为什么ATP被称为细胞内能量转换的“中转站”？提示：生物体内能量的转化和传递过程，ATP是一种关键的物质。ATP是生物体内直接提供可利用能量的物质，是细胞内能量转换的“中转站”。各种形式的能量转换都是以ATP为中心环节的。生物体内由于有各种酶作为生物催化剂，同时又有细胞中生物膜系统的存在，因此ATP中的能量可以直接转换成其他各种形式的能量，用于各项生命活动。这些能量形式主要有以下几种：1、机械能。生物体内的细胞以及细胞内各种结构的运动都在做功所消耗的就是ATP水解释放出的能。例如纤毛和鞭毛的摆动、肌细胞的收缩、细胞分裂期间染色体的运动等。2、电能。生物体内神经系统传导冲动和某些生物能够产生电流所消耗的就是电能。电能也是由ATP所提供的能量转换而来的。3、渗透能。如细胞的主动运输逆浓度梯度做功消耗的能量叫做渗透能渗透能也是来自ATP。4、化学能。生物体内物质的合成需要化学能小分子物质合成大分子物质时必须有直接或间接的能量供应。另外物质在分解的开始阶段也需要化学能来活化能量较高的物质。在生物体的物质代谢中可以说到处都需要由ATP转换的化学能来做功。5、光能。如萤火虫用于发光的能量仍然直接来源于ATP6、热能。生物体内的热能来源于有机物的氧化分解。大部分的热能通过各种途径向外界环境散发，只有小部分热能用于维持细胞或恒温动物的体温。通常情况下热能的形式往往是细胞能量转换和传递过程中的副产品。【经典回眸】瑞典生物化学家泰奥雷尔通过对酶的研究，发现有机体在有氧条件下利用营养物质以产生有机体可利用能量的方式，并因此获得1955年诺贝尔生理学或医学奖。下列有关叙述中，不正确的是（ ）A生物体中能供给能量的营养物质主要包括糖类、脂肪和蛋白质B直接供给生物体生命活动的能源物质是ATPCATP与ADP的相互转化，使生物体内的各项化学反应能在常温常压下快速而又顺利地进行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【解析】生物体内的ATP含量不高。答案：D【变式训练】3.一般情况下，生物体的主要能源物质、直接能源物质、储备能源物质、根本能量来源依次是 A糖类、太阳能、蛋白质、脂肪 BATP、太阳能、糖类、脂肪C糖类、ATP、脂肪、太阳能 D太阳能、糖类、ATP、蛋白质变式训练参考答案：1C 2B 3C“思”课堂小结同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏，不吃夹生饭，不做欠账人。收获内容疑点内容“练”课堂自测1荧火虫尾巴会发光，这是因为其尾部细胞里含有荧光素等物质，这些物质能利用下列哪项而发光 A光能 B热能 C有机物质 DATP2ATP分子中具有高能磷酸键，“高能磷酸键”中高能指的是A键能高 B活化能高 C水解时释放的自由能高 DABC全是3高等植物体内产生ATP分子的生理过程有A呼吸作用、渗透作用 B呼吸作用、蒸腾作用C光合作用、主动运输 D光合作用、呼吸作用4活细胞内进行生命活动所需要的能量直接来自AATP的水解B葡萄糖的水解 C淀粉的水解D脂肪的水解5关于ATP ADP+Pi+能量的反应式叙述中，不正确的是A上述过程存在能量的释放和贮存B生物体内ADP转变成ATP所需的能量均来自呼吸作用C这一反应无休止地在活细胞中进行D这一过程保证了生命活动的顺利进行参考答案：1.D 2C 3D 4A 5 B