高中生物必修1学案： 第五章 细胞的能量供应和利用第2节 细胞的能量“通货”——ATP学案 新人教版必修1

第2节细胞的能量“通货”ATP学习目标1说出ATP的化学组成和特点。(重点)2掌握ATP与ADP的相互转化，理解转化过程中物质及能量的变化。(难点)3阐明ATP在能量代谢中的作用。核心概念ATP高能磷酸键吸能反应放能反应一、ATP的结构和特点二、ATP与ADP的相互转化1反应式：_ATPADPPi能量。2能量来源与去路：3特点：(1)ATP与ADP相互转化时刻不停地发生并且处于 动态平衡 中。(2)细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的 共性 。三、ATP的利用1实例：2ATP是细胞内流通的能量“通货”：？思考1ATP中去除两个磷酸基团后是构建哪种物质的基本单位？提示：RNA。2人们不论在运动时还是休息时，细胞内时刻进行着ATP与ADP的相互转化，这种转化属于可逆反应吗？提示：不属于，所需酶及场所等不同。3细胞内的所有生命活动都需要ATP直接提供能量吗？举例说明。提示：不是，如自由扩散等。H判断题1ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸。()2人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡。()3ATP能够及时转化成ADP，这有效地保证了细胞内能量的供应。()4ATP在细胞内含量并不高，活细胞都能产生ATP，也都会消耗ATP。()5ATP含有3个高能磷酸键，但是只有一个高能磷酸键会发生断裂。()6ATP中的A不代表腺嘌呤，当再脱去两个磷酸后，形成的物质为RNA的基本单位之一。()7酶的合成需要ATP供能，此ATP来自于光合作用和呼吸作用。 ()8酶的催化反应都需要消耗ATP。()9ATP水解释放的能量可用于细胞内的吸能反应。()10活细胞内ATP与ADP的转化只能单向进行。()知识点1ATP的结构和生理功能Z1ATP的组成2ATP的结构3ATP的生理功能细胞代谢所需的能量绝大多数是由细胞内的ATP直接提供的。ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。4ATP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中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，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，许多能源物质需转化为ATP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。知识贴士DNA和RNA的组成中的A表示腺嘌呤这种碱基，而在ATP中A代表的是腺苷，即核糖与腺嘌呤的组合体。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合成。D典例1(2018合肥高一检测)下列关于ATP的叙述，正确的是(D)A三磷酸腺苷可简写为APPPBATP被称为高能磷酸化合物的原因是所有化学键都储存大量能量CATP中的大量能量都储存在腺苷和磷酸基团中DATP中的大量能量储存在高能磷酸键中解析三磷酸腺苷的结构简式为APPP：ATP分子中的高能磷酸键储存着大量的能量。变式训练1下列关于ATP结构的叙述正确的是(B)AATP中含有三个高能磷酸键BATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素CATP、DNA、RNA中的“A”相同DATP彻底水解后会得到两种小分子物质解析ATP含有两个高能磷酸键，A错误；ATP、DNA、RNA中的“A”分别表示腺苷、腺嘌呤、腺嘌呤，C错误；ATP彻底水解后会得到磷酸、核糖和腺嘌呤三种小分子物质，D错误。知识点2ATP与ADP间的相互转化Z1ATP转化及利用图示图示1：图示2：2解读(1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。(2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。(3)ATP在生物体内含量很少，又不断通过各种生命活动大量消耗，但ATP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡之中。知识贴士不要因为ATP是细胞中的直接能源物质就误认为细胞中的ATP含量很高，细胞内ATP的含量并不高，ATP可以与ADP迅速地相互转化，满足机体的能量需要。D典例2(2018合肥高一检测)如图为细胞中ATP与ADP相互转化示意图，有关叙述错误的是(D)A在一个活细胞中，时刻进行着过程和B过程和也可以发生在同一个细胞器内C过程中需要的能量不是过程释放的D维持人体体温的热能主要来自过程中的能量解析ATP为直接能源物质，在一个活细胞中，时刻进行着ATP与ADP的转化过程；ATP的合成与水解也可以发生在同一个细胞器内，如叶绿体；过程为ATP的合成过程，需要的能量来自呼吸作用或光合作用；维持人体体温的热能主要来自呼吸作用释放的能量。方法点拨：1.ATP与ADP相互转化不是可逆反应，因为能量不同，酶不同。2ATP与ADP相互转化是十分迅速的，保证了能量的持续供应。变式训练2下列有关“ATPADPPi能量”的叙述，正确的是(B)A反应向左进行和向右进行时所需的酶是一样的B反应向右进行时释放能量，向左进行时储存能量C整个反应是一个动态平衡的过程D植物细胞和动物细胞中发生这种反应的生理过程都一样解析生物体进行的“ATPADPPi能量”和“ADPPi能量ATP”是两个截然不同的生理过程，它们发生的场所、所需的酶是不同的，也正是因为两个过程是在不同的场所、不同酶的作用下完成的，所以就不存在动态平衡问题，故A、C两项错误。植物细胞可以通过光合作用产生ATP和消耗ATP，也可以通过细胞呼吸产生ATP，而动物细胞不能进行光合作用，所以D项错误。一、ATP和ADP的相互转化是不可逆的1ATP与ADP的相互转化反应式ATPADPPi能量能量PiADPATP类型水解反应合成反应条件水解酶合成酶场所活细胞内多种场所细胞质基质、线粒体、叶绿体能量转化放能储能能量来源高能磷酸键呼吸作用、光合作用能量去向用于各项生命活动储存于ATP中综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。2ATP与ADP的转化式的含义细胞内ATP与ADP的循环过程，并不表示化学上的可逆反应。(1)从反应条件上看：ATP的水解属于水解反应，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。由于酶具有专一性，因此，二者反应条件不同。(2)从反应场所上看：ATP合成的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体；而ATP分解的场所较多。因此，ATP的合成场所与分解场所不完全相同。(3)从能量来源上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能；而合成ATP的能量主要来源于化学能和光能，即二者的能量来源不同。提示：判断一个化学反应是不是可逆反应，不仅要看反应物和生成物是否相同，还要看反应的条件、场所是否相同。典例3下列有关“a.ATPADPPi能量”和“b.ADPPi能量ATP”的反应的叙述中，正确的是(C)a、b反应过程分别表示能量的释放和储存生物细胞内的b过程所需要的能量来自细胞呼吸a和b在活细胞中永无休止地循环进行，保证了生命活动的顺利进行a反应中的“能量”一般不能用于推动b反应的进行a、b反应过程从物质角度看是可逆的，但从能量角度看是不可逆的ABCD解析ATP的形成一般与放能反应联系在一起，ATP的分解一般与吸能反应联系在一起；生物细胞中b过程的能量来自细胞呼吸或光合作用；ATP和ADP的相互转化是循环进行的；a反应中的能量和b反应中的能量一般不同，所以a反应中的“能量”一般不能用于推动b反应的进行；a、b反应过程从物质的角度来看是可逆的，ATP和ADP以及Pi是可以反复利用的，但能量是不可以反复利用的，因为两个过程进行的场所、所需的酶等并不相同。二、ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中“A”表示的含义不同，如图所示。(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。(2)DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。(3)RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成。(4)核苷酸中的A为腺嘌呤。由此可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。典例4(2018天津高三模拟)如图所示四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义最接近的是(D)A和B和C和D和解析根据图分析可知“”中所对应的含义分别为：一磷酸腺苷AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，腺嘌呤，DNA分子上的腺嘌呤脱氧核苷酸，RNA分子上的腺嘌呤核糖核苷酸，腺苷，腺苷。1ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，叫作三磷酸腺苷。2ATP分子的结构简式：APPP，A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表高能磷酸键。3ATP和ADP之间的相互转化：ATPADPPi能量。上述反应中，物质可逆，能量不可逆，合成ATP和利用ATP往往不是在同一时间、同一场所进行的，且是在不同酶的催化下完成的，故上述反应不是可逆反应。4吸能反应伴随ATP的水解，放能反应伴随着ATP的合成。ATP