2022年高中生物 课时17 细胞的能量“通货”-ATP导学案 新人教版必修1(I)

2022年高中生物 课时17 细胞的能量“通货”-ATP导学案 新人教版必修1(I)【学习目标】1简述ATP的化学组成和特点。2写出ATP的分子简式。3解释ATP在能量代谢中的作用。【自主梳理】1ATP的结构：(1)中文名称：_。(2)结构简式及含义结构简式：_。2ATP的结构特点：(1)一个ATP中含_个高能磷酸键。(2)化学性质不稳定，_的高能磷酸键易水解。(3)所含能量高，高能磷酸键水解释放的能量多达_kJ/mol ，是一种高能磷酸化合物。3ATP的功能：_给细胞的生命活动提供能量。4ATP和ADP的相互转化反应式：(1)ATP转化成ADP：_。(2)ADP转化成ATP：_。5ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生且处于_之中。6ATP合成的能量来源：(1)动物、人、真菌和大多数细菌的：_。(2)绿色植物：_、_。7ATP的利用实例：如图所示8ATP是细胞内流通的能量通货：如图所示【预习小测】1判断正误：1个ATP分子中含有1个腺嘌吟和3个磷酸基团。2判断正误：ATP中的T是三的意思。3判断正误：ATP中含有3个高能磷酸键。4判断正误： 人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。5判断正误： 主动运输中消耗的能量的直接来源是ATP。知识拓展 探究案【探究一ATP的结构】1每个ATP分子含有几个磷酸键？都易水解释放能量吗？2根据ATP中腺苷、磷酸基团的数量关系，分析30个腺苷和60个磷酸基团最多能组成多少个ATP。3ATP水解掉2个磷酸基团和完全水解时，得到的产物有何不同？【典例精析】ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如图是ATP的分子结构图，请据图回答下列问题。(1)ATP分子的结构简式为_，其化学元素组成是_。(2)图中虚线框内部分的名称是_。(3)图中是指_。远离A的结构断裂后，ATP就转化成_。【变式训练】下图是三磷酸腺苷的分子结构。请据图回答下列问题：(1)每个分子的ATP是由 组成的。(2)图中方框中的物质名称是 。(3)ATP的分子结构简式可以写成 。(4)当人体处于寒冷环境中时，骨骼肌会出现不自主的战栗，这时大量消耗的直接能源物质是 。A.ATP B.肌糖原 C.磷酸 D.葡萄糖【探究二ATP与ADP的相互转换】4运动员比赛中会消耗大量的ATP，而事实表明ATP在细胞中的含量却非常少，讨论并交流细胞能时刻保证能量充足供应的原因。5(1)根据下表提示比较ATP的水解和合成反应。项目水解反应合成反应反应式酶水解酶合成酶场所活细胞内多种场所能量变化放能储能能量来源能量去向储存于_中(2)依据(1)分析ATP与ADP的相互转化是不是可逆反应。【典例精析】生物体内能量代谢中ATP的合成和利用过程如图所示。以下说法不正确的是A.动植物体内都有呼吸作用为ATP的合成提供能量B.过程和过程的酶和场所不相同C.c表示吸收的能量，d表示释放的能量，两者数值相等、形式相同D.ATP在活细胞中的含量很少，但转化速度很快【变式训练】ATP是生物体内重要的能源物质，下列有关叙述不正确的是A.AMP可以作为合成ATP及RNA的原料B.图示中甲、丁过程发生频繁，但乙、丙过程发生较少C.丁过程中合成ATP所需能量可以是光能、化学能、热能D.催化乙过程和丙过程的酶肯定不是同一种酶【随堂自测】1运动员在百米赛跑时，为骨骼肌细胞直接提供能量的物质是A.葡萄糖B.脂肪C.ATPD.蛋白质2下列关于ATP的叙述，错误的是A.ATP可以注射，也可口服B.ATP分子中的A指腺嘌呤C.ATP转化为ADP时要消耗水D.ATP的结构简式为A PPP3在 ATP ADP+Pi+能量的反应式中，下列说法正确的是A.物质和能量都是可逆的，酶相同B.物质和能量都是不可逆的，酶不相同C.物质是可逆的，能量是不可逆的，酶不相同D.能量是可逆的，物质是不可逆的，酶相同4ATP ADP+Pi+能量中的能量不可能用于A.物质合成B.肌肉收缩C.水分的吸收D.离子吸收和唾液的分泌5科学家研究发现，向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加葡萄糖溶液，肌肉不收缩；向同一肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快就发生收缩。这说明A.葡萄糖是能源物质B.ATP是主要能源物质C.葡萄糖是直接能源物质D.ATP是直接能源物质6在活细胞中，如图所示的循环过程永不停息地进行着。请运用所学知识，分析回答ATP和ADP循环中的有关问题。(1)ATP作为生物体生命活动的_物质，在过程中，是由于_断裂而释放出能量。(2)A1和A2分别起什么作用？ 二者相同吗？ _。(3)中动植物细胞中能量E1的来源有哪些？中能量E2的去向有哪些？_。【探究归纳】1【提醒】(l)ATP的合成过程会消耗能量，消耗的能量来源于其他化学反应释放的能量，故ATP的合成与放能反应相联系，该处的放能反应是指其他化学反应，而不是指ATP的合成过程。(2)ATP的水解会释放能量，用于细胞内的其他化学反应，故ATP的水解与吸能反应相联系，该处的吸能反应是指其他化学反应，而不是指ATP的分解过程。2【误区警示】ATP结构简式中字母的含义(1)A为腺苷，是腺嘌呤和核糖结合而成的，而不是腺嘌呤。(2) T为三的意思，而不是胸腺嘧啶。(3) P为磷酸基团，而不是磷酸。3教材提炼：4ATP的结构及组成部分的含义：如图所示。5ATP和ADP的转化式：ADP+Pi+能量ATP6ATP和ADP的图解：如图所示：(1)ATP分子中，远离A的那个高能磷酸键容易水解。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，重新形成ATP。(2)ATP在细胞内含量并不多，但可与ADP迅速转化、并可循环利用，这种能量供应机制是生物的共性。7能量来源和去路：如图所示：(1)光能和有机物中的化学能可以在光合作用和呼吸作用过程中，转化为ATP中的能量。(2)ATP中的能量可以被生物体的各种生命活动直接利用。8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.直接能源物质：ATP。6.最终能量来源：太阳能。必修1课时17 细胞的能量“通货”ATP详细答案课前预习 预习案【自主梳理】1(1)三磷酸腺苷(2)A PPP腺苷 磷酸基团 高能磷酸键2(1)两 (2)远离腺苷 (3)30.543直接4(1)ATP ADP+Pi+能量(2)ADP+Pi+能量ATP5动态平衡6(1)呼吸作用 (2)光合作用 呼吸作用7主动运输 吸能8ATP的水解 ATP的合成 ATP分子【预习小测】1 提示：1个ATP分子中含有1个腺苷和3个磷酸基团。2 提示：ATP又称三磷酸腺苷，其中的T是三的意思。3 提示：ATP中含有2个高能磷酸键和1个普通磷酸键。4 提示：ATP与ADP始终在相互转化，二者的含量处于动态平衡中。5 提示：ATP是生物体生命活动所需能量的直接来源。知识拓展 探究案【探究一ATP的结构】1提示：3个；只有远离A的那个高能磷酸键易水解释放能量。2提示：每个ATP中含1个腺苷、3个磷酸基团，故30个腺苷和60个磷酸基团最多能组成20个ATP。3提示：ATP水解掉2个磷酸基团得到磚酸和腺嘌呤核糖核苷酸，完全水解时得到腺嘌呤、核糖、磷酸。【典例精析】(1)APPP C、H、O、N、P(2)腺苷(3)高能磷酸键 ADP和Pi【解析】由分子结构图可知，其基本元素组成为C、H、O、N、P， 结构简式为APPP。ATP分子是由1个腺苷和3个磷酸基团结合而成的，代表高能磷酸键，ATP分子中含有2个高能磷酸键。水解时，只有远离A的那个高能磷酸键断裂释放出能量，ATP就转化成ADP和Pi。【备注】ATP中的A为腺苷，T为三的意思，P为磷酸基团，水解时远离腺苷的那个高能磷酸键先水解，其次是另一个高能磷酸键，2个高能磷酸键均水解后得到2个磷酸和腺嘌呤核糖核苷酸，其中腺嘌呤核糖核苷酸可以进一步水解得到腺嘌呤、核糖和磷酸。【变式训练】(1)1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸 (2)腺苷 (3)A-PPP (4)A【解析】1分子ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖、3分子磷酸组成的，可以简写成A-PPP，其中的A是由腺嘌呤和核糖构成的腺苷，即图中方框所示，ATP是生物体生命活动的直接能源物质。【备注】无【探究二ATP与ADP的相互转换】4提示：ATP与ADP在细胞内的相互转化非常迅速，且物质可以重复利用，因此能满足生命活动对能量的需要。5(1)提示：ATPADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量ATP 细胞质基质、线粒体、叶绿体 高能磷酸键 呼吸作用、光合作用 用于各项生命活动 ATP(2)提示：不是可逆反应。两个反应所需要的酶、进行的场所和能量的来源及去向均不同。【典例精析】C【解析】植物的ATP合成所需的能量来源于光合作用和呼吸作用，动物的ATP合成所需的能量来源于呼吸作用；过程需要ATP合成酶，发生在线粒体、叶绿体和细胞质基质中，过程需要ATP水解酶，发生在任何需要耗能的部位；ATP合成时需要的能量为光能和化学能，ATP水解时释放的能量为化学能，其可以转化成各种形式的能量，故ATP合成中需要的能量与ATP水解时释放的能量在形式上是不相同的，在数值上理论值是相同的；ATP在细胞内含量很少，但是ATP的合成和分解转化迅速，保证较少的ATP能直接为生命活动提供大量的能量。【备注】ATP和ADP能够迅速地相互转化，以保证细胞生命活动的需要。虽然两个反应的物质可逆，但能量的来源与去向、酶及进行的场所不同。所以ATP与ADP 的相互转化从整体来看并不是可逆反应。【变式训练】C【解析】分析图示不难发现，ATP、ADP、AMP三者在一定条件下可相互转化，其中AMP是一磷酸腺苷，相当于腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA组成的基本单位之一；细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性，发生也非常频繁和迅速；合成ATP的能源可以是光能、电能和化学能，但不能是热能；乙过程是水解过程，丙过程是合成过程，两者所需的酶肯定不是同一种酶。【备注】无【随堂自测】1C【解析】为生物体各项生命活动直接提供能量的物质是ATP。【备注】无2B【解析】ATP分子中的A是指腺苷而不是腺嘌呤。【备注】无3C【解析】从反应条件上看，ATP水解需要水解酶，而ATP 合成需要合成酶。从能量上看，ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，而合成ATP的能量主要有化学能和光能，因此，能量来源不同，不可逆。从物质上看， ATP与ADP的相互转化是可逆的。【备注】无4C【解析】水分的吸收不消耗能量，A、B、D三项生理过程均需要消耗ATP水解释放的能量。【备注】无5D【解析】向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快出现收缩，而滴加葡萄糖溶液则不出现收缩现象，说明ATP是直接能源物质，而葡萄糖不是。【备注】无6(1)直接能源 远离腺苷的高能磷酸键(2)A1起催化作用，催化ATP的合成，是合成酶；A2也起催化作用，催化ATP的水解，是水解酶。二者不相同(3)植物细胞中能量E1来自光合作用过程中利用的光能和呼吸作用有机物分解释放的能量，动物细胞中的能量E1来自呼吸作用中有机物分解释放的能量。中能量E2的去向是转化为其他各种形式的能量，用于生物的各项生命活动，包括细胞的主动运输，肌细胞收缩，大脑思考，生物发光、发电等【解析】(1)ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时首先断裂的是远离腺苷的高能磷酸键。(2)A1、A2均是酶，其中A是催化合成ATP的酶，A2是催化ATP水解的酶；(3)合成ATP时所需的能量可以来源于光能以及呼吸作用氧化分解有机物释放的化学能，ATP水解释放的能量能够转化成化学能、机械能等各种形式的能量，用于各项生命活动。【备注】无