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2019-2020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1I【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】1.ATP的结构1中文名称_____________2结构简式及含义
①结构简式_____________2.ATP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3.ATP的功能_____________给细胞的生命活动提供能量4.ATP和ADP的相互转化反应式1ATP转化成ADP__________________________2ADP转化成ATP__________________________5.ATP和ADP的相互转化时刻不停地发生且处于_____________之中6.ATP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_____________、_____________7.ATP的利用实例如图所示8.ATP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ATP3.ATP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1ATP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
①是指___________远离A的
①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 3ATP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.
①过程和
②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—P〜P〜P3.在ATPADP+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4.ATPADP+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1ATP作为生物体生命活动的____________物质,在
②过程中,是由于_________________断裂而释放出能量2A1和A2分别起什么作用?二者相同吗?___________________3
①中动植物细胞中能量E1的来源有哪些?
②中能量E2的去向有哪些?______________________________________________________________________________________________________________________________【探究归纳】1.【提醒】lATP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2ATP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1A为腺苷,是腺嘌呤和核糖结合而成的,而不是腺嘌呤2T为三的意思,而不是胸腺嘧啶3P为磷酸基团,而不是磷酸3.教材提炼4.ATP的结构及组成部分的含义如图所示5.ATP和ADP的转化式ADP+Pi+能量ATP6.ATP和ADP的图解如图所示1ATP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ATP2ATP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2ATP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
①A—P〜P〜P
②腺苷 磷酸基团 高能磷酸键2.1两 2远离腺苷
330.543.直接4.1ATPADP+Pi+能量2ADP+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8.ATP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ATP3.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】1A—P〜P〜P C、H、O、N、P2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A—P〜P〜PATP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】11分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸 2腺苷 3A-P~P~P 4A【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-P~P~P,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 ATP2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;
①过程需要ATP合成酶,发生在线粒体、叶绿体和细胞质基质中,
②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】1.C【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2.B【解析】ATP分子中的A是指腺苷而不是腺嘌呤【备注】无3.C【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4.C【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5.D【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2A1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
②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】1ATP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2A
1、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。