2022年高中生物 課時17 細胞的能量“通貨”-ATP導學案 新人教版必修1(I)

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1、2022年高中生物 課時17 細胞的能量“通貨”-ATP導學案 新人教版必修1(I) 【學習目標】 1．簡述ATP的化學組成和特點。 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_____________

2、kJ/mol ，是一種高能磷酸化合物。 3．ATP的功能：_____________給細胞的生命活動提供能量。 4．ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化反應式： (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)細菌的：_____________。 (2)綠色植物：_____________、_____________。 7．ATP的利用實

3、例：如圖所示 8．ATP是細胞內(nèi)流通的能量"通貨"：如圖所示 【預習小測】 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。 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，細胞中ATP與ADP的含量難以達到動態(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。 知識拓展 · 探究案 【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、磷酸基團的數(shù)量關(guān)系，分析30個腺苷和60個磷酸基團最多能組成多少個ATP。 3．ATP

4、水解掉2個磷酸基團和完全水解時，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___________。遠離A的①結(jié)構(gòu)斷裂后，ATP就轉(zhuǎn)化成_________________。 【變式訓練】 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

5、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在細胞中的含量卻非常少，討論并交流細胞能時刻保證能量充足供應的原因。 5．(1)根據(jù)下表提示比較ATP的水解和合成反應。 項目 水解反應 合成反應 反應式 酶 水

6、解酶 合成酶 場所 活細胞內(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。 【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在活細胞中的含量很少，但轉(zhuǎn)化速度很快 【變式訓練】 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

7、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"的反應式中，下列說法正確的是 A.物質(zhì)和能量都是可逆的，酶

8、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．在活細胞中，如圖所示的循環(huán)過程永不停息地進行著。請運用所學知識，分析回答ATP和

9、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】

10、 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反應釋放的能量，故ATP的合成與放能反應相聯(lián)系，該處的"放能反應"是指其他化學反應，而不是指ATP的合成過程。 (2)ATP的水解會釋放能量，用于細胞內(nèi)的其他化學反應，故ATP的水解與吸能反應相聯(lián)系，該處的"吸能反應"是指其他化學反應，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，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。

11、 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，這種能量供應機制是生物的共性。 7．能量來源和去路：如圖所示： (1)光能和有機物中的化學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)

12、、ATP。 2.主要能源物質(zhì)：糖類。 3.儲能物質(zhì)：脂肪、淀粉(植物細胞)、糖原(動物細胞)。 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 細胞的能量“通貨”──ATP 詳細答案 課前預習 · 預習案 【自主梳理】 1．(1)三磷酸腺苷 (2)①A — P?P?P ②腺苷 ???磷酸基團 ????高能磷酸鍵 2．(1)兩? ???(2)遠離腺苷??? ?(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

13、? 呼吸作用 7．主動運輸?? ??吸能 8．ATP的水解 ????ATP的合成? ???ATP分子 【預習小測】 1．×? 提示：1個ATP分子中含有1個腺苷和3個磷酸基團。 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

14、、3個磷酸基團，故30個腺苷和60個磷酸基團最多能組成20個ATP。 3．提示：ATP水解掉2個磷酸基團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

15、，T為"三"的意思，P為磷酸基團，水解時遠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一步水解得到腺嘌呤、核糖和磷酸。 【變式訓練】 (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AD

16、P在細胞內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化非常迅速，且物質(zhì)可以重復利用，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。兩個反應所需要的酶、進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

17、能和化學能，ATP水解時釋放的能量為化學能，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，以保證細胞生命活動的需要。雖然兩個反應的物質(zhì)可逆，但能量的來源與去向、酶及進行的場所不同。所以ATP與ADP 的相互轉(zhuǎn)化從整體來看并不是可逆反應。 【變式訓練】 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，相當于腺嘌呤核

18、糖核苷酸，是RNA組成的基本單位之一；細胞內(nèi)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的能量供應機制，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)的化學能，而合成ATP的能量

19、主要有化學能和光能，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物分解釋放的能量，動物細胞中的能量E1來自呼吸作用中有機物分解釋放的能量。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，包括細胞的主動運輸，肌細胞收縮，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物釋放的化學能，ATP水解釋放的能量能夠轉(zhuǎn)化成化學能、機械能等各種形式的能量，用于各項生命活動。 【備注】無