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1、 第2節(jié)　細胞的能量“通貨”——ATP 學習目標 核心素養(yǎng) 1．簡述ATP的化學組成和特點。(重點) 2．寫出ATP的分子簡式。 3．解釋ATP在能量代謝中的作用。(重點) 1．通過對ATP的結構和作用學習，形成結構與功能相適應及物質與能量的生命觀念。 2．通過對ATP的合成和利用的學習，養(yǎng)成歸納與概括的科學思維方式。 一、ATP分子中具有高能磷酸鍵 1．中文名稱：三磷酸腺苷。 2．結構簡式：A－P～P～P 符號含義 3．特點 (1)ATP是細胞內的一種高能磷酸化合物，含有2個高能磷酸鍵，儲存大量能量。 (2)ATP的化學性質不穩(wěn)定，在有關酶的催化作用下，遠離

2、A的高能磷酸鍵易水解，釋放出大量能量。 二、ATP和ADP可以相互轉化 1．過程 (1)釋放能量：ATPADP＋Pi＋能量。 (2)儲存能量：ADP＋Pi＋能量ATP。 2．能量的來源及去路 3．原因及特點 (1)原因：ATP分子中遠離A的那個高能磷酸鍵很容易水解。 (2)特點：時刻不停地發(fā)生并且處于動態(tài)平衡之中。 三、ATP的利用 1．列舉利用ATP的實例 2．ATP是細胞內流通的能量“通貨” (1)化學反應中的能量變化與ATP的關系。 放能反應：一般與ATP的合成相聯(lián)系。 吸能反應：一般與ATP的水解相聯(lián)系。 (2)能量通過ATP分子在吸能反應和放能反

3、應之間循環(huán)流通。 1．ATP是高能磷酸化合物，含有三個高能磷酸鍵。 (　　) 2．1個ATP分子中含有1個腺嘌呤和3個磷酸基團。 (　　) 3．ATP水解時，兩個高能磷酸鍵都斷裂，生成ADP和Pi。 (　　) 4．ATP和ADP的相互轉化與吸能反應和放能反應聯(lián)系在一起的。 (　　) 5．ATP與ADP的相互轉化時刻不停地發(fā)生并且處在動態(tài)平衡之中，且是生物界的共性。 (　　) 提示：1．×　ATP中含有兩個高能磷酸鍵。 2．×　1個ATP分子中含有1個腺苷和3個磷酸基團。 3．×　ATP水解時，遠離A的高能磷酸鍵斷裂。 4．√　5.√ ATP的結構和功能 [

4、問題探究] 1．根據ATP結構式思考下列問題： (1)圖中①、②、③的結構分別是什么？ 提示：腺嘌呤、核糖、磷酸基團。 (2)腺苷是由圖中哪些結構組成的？ 提示：①②。 (3)ATP分子去掉2個磷酸基團后的剩余部分是什么物質？ 提示：腺嘌呤核糖核苷酸。 (4)若ATP完全水解，會得到哪些成分？ 提示：腺嘌呤、核糖、磷酸。 2．ATP中的“A”與堿基中的“A”是同一種物質嗎？ 提示：不是。在ATP中，“A”代表腺苷(腺嘌呤＋核糖)；在堿基中，“A”代表腺嘌呤。 [歸納總結]　

5、 1．ATP的分子組成(如圖) (1)元素組成：ATP是由C、H、O、N、P五種元素組成的，這與核酸的元素組成是相同的。 (2)AMP是RNA的基本組成單位。 (3)ATP的結構組成可以用“1、2、3”來總結，1表示1個腺苷，2表示兩個高能磷酸鍵，3表示3個磷酸基團。 2．ATP的結構與功能的相互關系 (1)ATP的結構特點保證了細胞內有一個相對穩(wěn)定的能量供應庫。ATP中遠離腺苷的高能磷酸鍵容易水解和形成，可保證ATP數量的相對穩(wěn)定和能量的持續(xù)供應。 (2)ATP在供能中處于核心地位，許多能源物質中的能量需轉移到ATP中才能為生命活動供能。在生命活動中，ATP中

6、的能量可轉化為不同形式的能量。 3．生物體內的能源物質總結 (1)能源物質：糖類、脂肪、蛋白質、ATP。 (2)主要能源物質：糖類。 (3)儲能物質：脂肪、淀粉(植物細胞)、糖原(動物細胞)。 (4)主要儲能物質：脂肪。 (5)直接能源物質：ATP。 (6)最終能量來源：太陽能。 1．下列關于細胞的能量“通貨”——ATP的敘述，正確的是(　　) A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸 B．ATP中遠離“A”的高能磷酸鍵易水解 C．ATP的結構簡式可表示為A—P—P—P D．細胞中ATP的含量少，化學性質十分穩(wěn)定 B　[ATP中的“T”代表三個；ATP的結構簡式

7、為A—P～P～P。細胞中ATP的含量少，化學性質活躍。] 2．如圖表示ATP的結構，下列相關說法正確的是(　　) A．b鍵斷裂后形成ADP和Pi B．圖中的3表示ATP中的字母A C．由1、2、3各一分子形成的物質是組成DNA的基本單位 D．a鍵斷裂釋放的能量可以直接用于生命活動 D　[選項A，a鍵斷裂后形成ADP和Pi。選項B，ATP中的字母A表示腺苷，而題圖中的3表示腺嘌呤。選項C，由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是組成RNA的基本單位。選項D，ATP是生命活動所需能量的直接來源，a鍵斷裂所釋放的能量可以直接用于生命活動。] ATP與ADP的相互轉

8、化及利用 [問題探究] 1．ATP在細胞內的含量是很少的，如成年人細胞內ADP和ATP的總量僅為2～10 mg，而一個正常成年人在靜止狀態(tài)下24 h將有40 kg的ATP發(fā)生轉化。為滿足能量需要，分析生物體是如何解決這一矛盾的？ 提示：ATP與ADP在細胞內的相互轉化是十分迅速的，且物質可以重復利用，因此，能滿足生命活動對能量的需要。 2．ATP與ADP相互轉化的過程是否是可逆反應？(從反應條件、能量來源和去向、反應進行的場所分析) 提示：不是。ATP合成的場所是細胞質基質、線粒體及葉綠體，能量來源是化學能或光能；ATP水解的場所是各種需能部位，能量來源于高能磷酸鍵。 3．ATP與

9、ADP相互轉化過程中有沒有物質可循環(huán)利用？舉例說明。 提示：有，例如磷酸、水等。 [歸納總結]　 1．相互轉化的原因 2．相互轉化的過程 (1)圖示 (2)分析 ①光合作用和呼吸作用等放能反應與ATP的合成相聯(lián)系，呼吸作用中釋放的能量一部分儲存在ATP中，另一部分以熱能的形式散失。 ②主動運輸等吸能反應與ATP的水解相聯(lián)系，所以ATP是直接能源物質。 3．ATP與ADP間的相互轉化過程不可逆 反應式 ATPADP＋Pi＋能量 能量＋Pi＋ADPATP 類

10、型 水解反應 合成反應 場所 活細胞內多種場所 細胞質基質、線粒體、葉綠體 能量轉化 放能——與吸能反應相聯(lián)系 儲能——與放能反應相聯(lián)系 能量來源 高能磷酸鍵 有機物和光能 能量去向 用于各項生命活動 儲存于ATP中 綜上所述，ATP和ADP相互轉化的過程應判斷為“物質是可逆的，能量是不可逆的”或解釋為“物質是可以循環(huán)利用的，能量是不能循環(huán)的”。 4．意義 ATP與ADP的相互轉化，保證了機體能量的需要。細胞內ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，是生物界的共性。 1．下圖為細胞中ATP與ADP相互轉化示意圖，有關敘述錯誤的是(　　) A．在一

11、個活細胞中，時刻進行著過程①和② B．過程①和②也可以發(fā)生在同一個細胞器內 C．過程①中需要的能量不是過程②釋放的 D．維持人體體溫的熱能主要來自過程②中的能量 D　[ATP為直接能源物質，在一個活細胞中，時刻進行著ATP與ADP的轉化過程；ATP的合成與水解也可以發(fā)生在同一個細胞器內，如葉綠體；過程①為ATP的合成過程，需要的能量來自呼吸作用或光合作用；維持人體體溫的熱能主要來自呼吸作用釋放的能量。] 2．對“”的敘述中，正確的是(　　) A．①過程和②過程所需的酶都是一樣的 B．①過程的能量供各項生命活動利用，②過程的能量來自糖類等有機物的氧化分解 C．①過程和②過程時刻發(fā)

12、生，處于動態(tài)平衡之中 D．ATP中的能量可來源于光能、熱能，也可以轉化為光能、熱能 C　[①過程為水解酶催化的水解反應，釋放的能量可供各項生命活動利用，②過程為合成酶催化的合成反應，能量來源于呼吸作用中糖類等有機物的氧化分解，在綠色植物中還可來源于光合作用吸收并轉化的光能，故A、B項錯誤。生物體內ATP的水解與合成時刻發(fā)生，處于動態(tài)平衡之中，C項正確。ATP中的活躍化學能可來源于光能，但不能來源于熱能；ATP中的活躍化學能可以轉變?yōu)楣饽?、熱能、機械能、電能等多種形式的能量，D項錯誤。] [課堂小結] 知識網絡構建 核心語句背誦 1．ATP的結構簡式是A—P～P～P，其中“A”表

13、示腺苷，“P”代表磷酸基團，“～”代表高能磷酸鍵。 2．ATP與ADP相互轉化的反應式是ATP ADP＋Pi＋能量。 3．細胞內ATP與ADP的相互轉化是生物界的共性。 4．合成ATP的途徑包括光合作用和呼吸作用。 5．ATP是生命活動的直接能源物質。 1．一分子ATP中，含有腺苷、磷酸基團和高能磷酸鍵的數目依次是(　　) A．1、2、2　　 B．2、3、2 C．1、3、2 D．1、3、3 [答案]　C 2．海洋中的魚有發(fā)光現象，其光能由(　　) A．電能轉變而來 B．ATP轉化成ADP時釋放的化學能轉變而來 C．熱能轉變而來 D．有機物進行氧化分解釋放的機械能轉

14、變而來 B　[生物各項生命活動所需要的直接能源來自于ATP的水解釋放。] 3．螢火蟲尾部發(fā)光，是熒光素接受了ATP中的能量后，將化學能轉化成光能所致，此化學能來自A①－P②～P③～P中的哪些磷酸鍵(　　) A．①② B．②③ C．① D．③ D　[ATP的化學性質不穩(wěn)定，在有關酶的作用下，ATP中遠離腺苷的那個高能磷酸鍵很容易水解，且水解時能釋放出大量的能量供給生命活動利用。在螢火蟲體內，給熒光素提供能量的是遠離腺嘌呤核苷的那個高能磷酸鍵。] 4．ADP轉化為ATP需要(　　) A．Pi、酶、腺苷和能量 B．Pi、能量 C．能量、腺苷和酶 D．Pi、能量和酶 [答案]　D

15、5．在活細胞中，下列循環(huán)過程永不停止地進行著，請運用所學的知識，分析完成M和N循環(huán)中的有關問題： (1)作為生物體生命活動的直接能源物質是________，其分子結構簡式為_________________________，在②過程中，由于________________鍵斷裂而釋放出能量。 (2)在綠色植物體內與①相應的生理活動是在細胞內的細胞質基質、________和________中進行的。 (3)A1和A2具有________作用，在圖中它們的作用分別是________________。 (4)在呼吸作用中，應該進行________過程，能量來自_________。 (5

16、)根吸收無機鹽離子過程中，應該進行________過程，能量用于________________。 [解析]　(1)由圖中物質轉化關系可知，M是ATP，N是ADP。ATP是生命活動的直接能源物質，ATP水解時遠離A的那個高能磷酸鍵易斷裂。ATP的水解和合成分別是由水解酶和合成酶催化。(2)反應①過程是細胞合成ATP的過程，在綠色植物細胞內合成ATP的主要部位是細胞質基質、線粒體和葉綠體。(3)反應①和②過程中的酶不同，①為合成酶，②為水解酶，在ATP與ADP的相互轉化過程中起催化作用。(4)呼吸作用過程中應該進行的是①過程(即ATP的合成)，所需能量來自有機物的分解釋放的能量。(5)根細胞吸收無機鹽離子的方式是主動運輸。主動運輸需消耗代謝所產生的能量，故應進行②過程。 [答案]　(1)M　A—P～P～P　遠離A的高能磷酸　(2)線粒體　葉綠體　(3)催化　催化ATP的合成和水解 (4)①　糖類等有機物分解釋放的能量 (5)②　主動運輸