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2019-2020年高中生物 課時17 細(xì)胞的能量“通貨”-ATP導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修1 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．簡述ATP的化學(xué)組成和特點。 2．寫出ATP的分子簡式。 3．解釋ATP在能量代謝中的作用。 【自主梳理】 1．ATP的結(jié)構(gòu)： (1)中文名稱：_____________。 (2)結(jié)構(gòu)簡式及含義 ①結(jié)構(gòu)簡式：_____________。 2．ATP的結(jié)構(gòu)特點： (1)一個ATP中含_____________個高能磷酸鍵。 (2)化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，_____________的高能磷酸鍵易水解。 (3)所含能量高，高能磷酸鍵水解釋放的能量多達(dá)_____________kJ/mol ，是一種高能磷酸化合物。 3．ATP的功能：_____________給細(xì)胞的生命活動提供能量。 4．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)式： (1)ATP轉(zhuǎn)化成ADP：__________________________。 (2)ADP轉(zhuǎn)化成ATP：__________________________。 5．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化時刻不停地發(fā)生且處于_____________之中。 6．ATP合成的能量來源： (1)動物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌的：_____________。 (2)綠色植物：_____________、_____________。 7．ATP的利用實例：如圖所示 8．ATP是細(xì)胞內(nèi)流通的能量"通貨"：如圖所示 【預(yù)習(xí)小測】 1．判斷正誤：1個ATP分子中含有1個腺嘌吟和3個磷酸基團(tuán)。 2．判斷正誤：ATP中的T是"三"的意思。 3．判斷正誤：ATP中含有3個高能磷酸鍵。 4．判斷正誤： 人在饑餓時，細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動態(tài)平衡。 5．判斷正誤： 主動運輸中消耗的能量的直接來源是ATP。 【探究一ATP的結(jié)構(gòu)】 1．每個ATP分子含有幾個磷酸鍵？都易水解釋放能量嗎？ 2．根據(jù)ATP中腺苷、磷酸基團(tuán)的數(shù)量關(guān)系，分析30個腺苷和60個磷酸基團(tuán)最多能組成多少個ATP。 3．ATP水解掉2個磷酸基團(tuán)和完全水解時，得到的產(chǎn)物有何不同？ 【典例精析】 ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，如圖是ATP的分子結(jié)構(gòu)圖，請據(jù)圖回答下列問題。 (1)ATP分子的結(jié)構(gòu)簡式為________________________，其化學(xué)元素組成是_______________。 (2)圖中虛線框內(nèi)部分的名稱是___________。 (3)圖中①是指___________。遠(yuǎn)離A的①結(jié)構(gòu)斷裂后，ATP就轉(zhuǎn)化成_________________。 【變式訓(xùn)練】 下圖是三磷酸腺苷的分子結(jié)構(gòu)。請據(jù)圖回答下列問題： (1)每個分子的ATP是由 組成的。 (2)圖中方框中的物質(zhì)名稱是 。 (3)ATP的分子結(jié)構(gòu)簡式可以寫成 。 (4)當(dāng)人體處于寒冷環(huán)境中時，骨骼肌會出現(xiàn)不自主的戰(zhàn)栗，這時大量消耗的直接能源物質(zhì)是 。 A.ATP B.肌糖原 C.磷酸 D.葡萄糖 【探究二ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)換】 4．運動員比賽中會消耗大量的ATP，而事實表明ATP在細(xì)胞中的含量卻非常少，討論并交流細(xì)胞能時刻保證能量充足供應(yīng)的原因。 5．(1)根據(jù)下表提示比較ATP的水解和合成反應(yīng)。 項目 水解反應(yīng) 合成反應(yīng) 反應(yīng)式 酶 水解酶 合成酶 場所 活細(xì)胞內(nèi)多種場所 能量變化 放能 儲能 能量來源 能量去向 儲存于_________中 (2)依據(jù)(1)分析ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是不是可逆反應(yīng)。 【典例精析】 生物體內(nèi)能量代謝中ATP的合成和利用過程如圖所示。以下說法不正確的是 A.動植物體內(nèi)都有呼吸作用為ATP的合成提供能量 B.①過程和②過程的酶和場所不相同 C.c表示吸收的能量，d表示釋放的能量，兩者數(shù)值相等、形式相同 D.ATP在活細(xì)胞中的含量很少，但轉(zhuǎn)化速度很快 【變式訓(xùn)練】 ATP是生物體內(nèi)重要的能源物質(zhì)，下列有關(guān)敘述不正確的是 A.AMP可以作為合成ATP及RNA的原料 B.圖示中甲、丁過程發(fā)生頻繁，但乙、丙過程發(fā)生較少 C.丁過程中合成ATP所需能量可以是光能、化學(xué)能、熱能 D.催化乙過程和丙過程的酶肯定不是同一種酶 【隨堂自測】 1．運動員在百米賽跑時，為骨骼肌細(xì)胞直接提供能量的物質(zhì)是 A.葡萄糖 B.脂肪 C.ATP D.蛋白質(zhì) 2．下列關(guān)于ATP的敘述，錯誤的是 A.ATP可以注射，也可口服 B.ATP分子中的"A"指腺嘌呤 C.ATP轉(zhuǎn)化為ADP時要消耗水 D.ATP的結(jié)構(gòu)簡式為A — P?P?P 3．在 ATP ADP+Pi+能量"的反應(yīng)式中，下列說法正確的是 A.物質(zhì)和能量都是可逆的，酶相同 B.物質(zhì)和能量都是不可逆的，酶不相同 C.物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的，酶不相同 D.能量是可逆的，物質(zhì)是不可逆的，酶相同 4．"ATP ADP+Pi+能量"中的能量不可能用于 A.物質(zhì)合成 B.肌肉收縮 C.水分的吸收 D.離子吸收和唾液的分泌 5．科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，向剛剛失去收縮功能的離體肌肉上滴加葡萄糖溶液，肌肉不收縮；向同一肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快就發(fā)生收縮。這說明 A.葡萄糖是能源物質(zhì) B.ATP是主要能源物質(zhì) C.葡萄糖是直接能源物質(zhì) D.ATP是直接能源物質(zhì) 6．在活細(xì)胞中，如圖所示的循環(huán)過程永不停息地進(jìn)行著。請運用所學(xué)知識，分析回答ATP和ADP循環(huán)中的有關(guān)問題。 (1)ATP作為生物體生命活動的____________物質(zhì)，在②過程中，是由于_________________斷裂而釋放出能量。 (2)A1和A2分別起什么作用？ 二者相同嗎？ ___________________。 (3)①中動植物細(xì)胞中能量E1的來源有哪些？②中能量E2的去向有哪些？______________________________________________________________________________________________________________________________。 【探究歸納】 1．【提醒】(l)ATP的合成過程會消耗能量，消耗的能量來源于其他化學(xué)反應(yīng)釋放的能量，故ATP的合成與放能反應(yīng)相聯(lián)系，該處的"放能反應(yīng)"是指其他化學(xué)反應(yīng)，而不是指ATP的合成過程。 (2)ATP的水解會釋放能量，用于細(xì)胞內(nèi)的其他化學(xué)反應(yīng)，故ATP的水解與吸能反應(yīng)相聯(lián)系，該處的"吸能反應(yīng)"是指其他化學(xué)反應(yīng)，而不是指ATP的分解過程。 2．【誤區(qū)警示】ATP結(jié)構(gòu)簡式中字母的含義 (1)A為腺苷，是腺嘌呤和核糖結(jié)合而成的，而不是腺嘌呤。 (2) T為"三"的意思，而不是胸腺嘧啶。 (3) P為磷酸基團(tuán)，而不是磷酸。 3．教材提煉： 4．ATP的結(jié)構(gòu)及組成部分的含義：如圖所示。 5．ATP和ADP的轉(zhuǎn)化式： ADP+Pi+能量ATP 6．ATP和ADP的圖解：如圖所示： (1)ATP分子中，遠(yuǎn)離A的那個高能磷酸鍵容易水解。在有關(guān)酶的催化作用下，ADP可以接受能量，同時與一個游離的Pi結(jié)合，重新形成ATP。 (2)ATP在細(xì)胞內(nèi)含量并不多，但可與ADP迅速轉(zhuǎn)化、并可循環(huán)利用，這種能量供應(yīng)機(jī)制是生物的共性。 7．能量來源和去路：如圖所示： (1)光能和有機(jī)物中的化學(xué)能可以在光合作用和呼吸作用過程中，轉(zhuǎn)化為ATP中的能量。 (2)ATP中的能量可以被生物體的各種生命活動直接利用。 8．生物體內(nèi)的能源物質(zhì)總結(jié)： 1.能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、ATP。 2.主要能源物質(zhì)：糖類。 3.儲能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動物細(xì)胞)。 4.主要儲能物質(zhì)：脂肪。 5.直接能源物質(zhì)：ATP。 6.最終能量來源：太陽能。 必修1課時17 細(xì)胞的能量“通貨”──ATP 詳細(xì)答案 課前預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)案 【自主梳理】 1．(1)三磷酸腺苷 (2)①A — P?P?P ②腺苷 磷酸基團(tuán) 高能磷酸鍵 2．(1)兩 (2)遠(yuǎn)離腺苷 (3)30.54 3．直接 4．(1)ATP ADP+Pi+能量 (2)ADP+Pi+能量ATP 5．動態(tài)平衡 6．(1)呼吸作用 (2)光合作用 呼吸作用 7．主動運輸 吸能 8．ATP的水解 ATP的合成 ATP分子 【預(yù)習(xí)小測】 1． 提示：1個ATP分子中含有1個腺苷和3個磷酸基團(tuán)。 2．√ 提示：ATP又稱三磷酸腺苷，其中的T是"三"的意思。 3． 提示：ATP中含有2個高能磷酸鍵和1個普通磷酸鍵。 4． 提示：ATP與ADP始終在相互轉(zhuǎn)化，二者的含量處于動態(tài)平衡中。 5．√ 提示：ATP是生物體生命活動所需能量的直接來源。 知識拓展 探究案 【探究一ATP的結(jié)構(gòu)】 1．提示：3個；只有遠(yuǎn)離A的那個高能磷酸鍵易水解釋放能量。 2．提示：每個ATP中含1個腺苷、3個磷酸基團(tuán)，故30個腺苷和60個磷酸基團(tuán)最多能組成20個ATP。 3．提示：ATP水解掉2個磷酸基團(tuán)得到磚酸和腺嘌呤核糖核苷酸，完全水解時得到腺嘌呤、核糖、磷酸。 【典例精析】 (1)A—P?P?P C、H、O、N、P (2)腺苷 (3)高能磷酸鍵 ADP和Pi 【解析】由分子結(jié)構(gòu)圖可知，其基本元素組成為C、H、O、N、P， 結(jié)構(gòu)簡式為A—P?P?P。ATP分子是由1個腺苷和3個磷酸基團(tuán)結(jié)合而成的，"?"代表高能磷酸鍵，ATP分子中含有2個高能磷酸鍵。水解時，只有遠(yuǎn)離A的那個高能磷酸鍵斷裂釋放出能量，ATP就轉(zhuǎn)化成ADP和Pi。 【備注】ATP中的A為腺苷，T為"三"的意思，P為磷酸基團(tuán)，水解時遠(yuǎn)離腺苷的那個高能磷酸鍵先水解，其次是另一個高能磷酸鍵，2個高能磷酸鍵均水解后得到2個磷酸和腺嘌呤核糖核苷酸，其中腺嘌呤核糖核苷酸可以進(jìn)一步水解得到腺嘌呤、核糖和磷酸。 【變式訓(xùn)練】 (1)1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸 (2)腺苷 (3)A-P～P～P (4)A 【解析】1分子ATP是由1分子腺嘌呤、1分子核糖、3分子磷酸組成的，可以簡寫成A-P～P～P，其中的A是由腺嘌呤和核糖構(gòu)成的腺苷，即圖中方框所示，ATP是生物體生命活動的直接能源物質(zhì)。 【備注】無 【探究二ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)換】 4．提示：ATP與ADP在細(xì)胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化非常迅速，且物質(zhì)可以重復(fù)利用，因此能滿足生命活動對能量的需要。 5．(1)提示：ATPADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量ATP 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體 高能磷酸鍵 呼吸作用、光合作用 用于各項生命活動 ATP (2)提示：不是可逆反應(yīng)。兩個反應(yīng)所需要的酶、進(jìn)行的場所和能量的來源及去向均不同。 【典例精析】 C 【解析】植物的ATP合成所需的能量來源于光合作用和呼吸作用，動物的ATP合成所需的能量來源于呼吸作用；①過程需要ATP合成酶，發(fā)生在線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，②過程需要ATP水解酶，發(fā)生在任何需要耗能的部位；ATP合成時需要的能量為光能和化學(xué)能，ATP水解時釋放的能量為化學(xué)能，其可以轉(zhuǎn)化成各種形式的能量，故ATP合成中需要的能量與ATP水解時釋放的能量在形式上是不相同的，在數(shù)值上理論值是相同的；ATP在細(xì)胞內(nèi)含量很少，但是ATP的合成和分解轉(zhuǎn)化迅速，保證較少的ATP能直接為生命活動提供大量的能量。 【備注】ATP和ADP能夠迅速地相互轉(zhuǎn)化，以保證細(xì)胞生命活動的需要。雖然兩個反應(yīng)的物質(zhì)可逆，但能量的來源與去向、酶及進(jìn)行的場所不同。所以ATP與ADP 的相互轉(zhuǎn)化從整體來看并不是可逆反應(yīng)。 【變式訓(xùn)練】 C 【解析】分析圖示不難發(fā)現(xiàn)，ATP、ADP、AMP三者在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，其中AMP是一磷酸腺苷，相當(dāng)于腺嘌呤核糖核苷酸，是RNA組成的基本單位之一；細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應(yīng)機(jī)制，是生物界的共性，發(fā)生也非常頻繁和迅速；合成ATP的能源可以是光能、電能和化學(xué)能，但不能是熱能；乙過程是水解過程，丙過程是合成過程，兩者所需的酶肯定不是同一種酶。 【備注】無 【隨堂自測】 1．C 【解析】為生物體各項生命活動直接提供能量的物質(zhì)是ATP。 【備注】無 2．B 【解析】ATP分子中的"A"是指腺苷而不是腺嘌呤。 【備注】無 3．C 【解析】從反應(yīng)條件上看，ATP水解需要水解酶，而ATP 合成需要合成酶。從能量上看，ATP水解釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和光能，因此，能量來源不同，不可逆。從物質(zhì)上看， ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化是可逆的。 【備注】無 4．C 【解析】水分的吸收不消耗能量，A、B、D三項生理過程均需要消耗ATP水解釋放的能量。 【備注】無 5．D 【解析】向剛剛失去收縮功能的離體肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快出現(xiàn)收縮，而滴加葡萄糖溶液則不出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，說明ATP是直接能源物質(zhì)，而葡萄糖不是。 【備注】無 6．(1)直接能源 遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵 (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)植物細(xì)胞中能量E1來自光合作用過程中利用的光能和呼吸作用有機(jī)物分解釋放的能量，動物細(xì)胞中的能量E1來自呼吸作用中有機(jī)物分解釋放的能量。②中能量E2的去向是轉(zhuǎn)化為其他各種形式的能量，用于生物的各項生命活動，包括細(xì)胞的主動運輸，肌細(xì)胞收縮，大腦思考，生物發(fā)光、發(fā)電等 【解析】(1)ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)，ATP水解時首先斷裂的是遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵。 (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時所需的能量可以來源于光能以及呼吸作用氧化分解有機(jī)物釋放的化學(xué)能，ATP水解釋放的能量能夠轉(zhuǎn)化成化學(xué)能、機(jī)械能等各種形式的能量，用于各項生命活動。 【備注】無