2022年高中生物 課時(shí)17 細(xì)胞的能量“通貨”-ATP導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修1
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1、2022年高中生物 課時(shí)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(jiǎn)述ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。 2.寫出ATP的分子簡(jiǎn)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(jiǎn)式及含義 ①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:_____________。 2.ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): (1)一個(gè)ATP中含_____________個(gè)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/
2、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(dòng)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(shí)刻不停地發(fā)生且處于_____________之中。 6.ATP合成的能量來源: (1)動(dòng)物、人、真菌和大多數(shù)細(xì)菌的:_____________。 (2)綠色植物:_____________、_____________。 7.ATP的利用實(shí)例:如
3、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(cè)】 1.判斷正誤:1個(gè)ATP分子中含有1個(gè)腺嘌吟和3個(gè)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(gè)高能磷酸鍵。 4.判斷正誤: 人在饑餓時(shí),細(xì)胞中ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 5.判斷正誤: 主動(dòng)運(yùn)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(gè)ATP分子含有幾個(gè)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(gè)腺苷和60個(gè)磷酸基團(tuán)最多能組成多少個(gè)ATP。 3.ATP水解掉2個(gè)磷酸基團(tuán)和完全水解時(shí)
4、,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(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。 (1)ATP分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(qǐng)據(jù)圖回答下列問題: (1)每個(gè)分子的ATP是由???????? 組成的。 (2)圖中方框中的物質(zhì)名稱是????????
5、?? 。 (3)ATP的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可以寫成???????????????????????? 。 (4)當(dāng)人體處于寒冷環(huán)境中時(shí),骨骼肌會(huì)出現(xiàn)不自主的戰(zhàn)栗,這時(shí)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(yùn)動(dòng)員比賽中會(huì)消耗大量的ATP,而事實(shí)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(shí)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(xiàng)目 水解反應(yīng) 合成反應(yīng) 反應(yīng)式 酶 水解酶 合成酶 場(chǎng)所 活細(xì)
6、胞內(nèi)多種場(chǎng)所 能量變化 放能 儲(chǔ)能 能量來源 能量去向 儲(chǔ)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(dòng)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(chǎng)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
7、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(cè)】 1.運(yùn)動(dòng)員在百米賽跑時(shí),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(cuò)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(shí)要消耗水 D.ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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
8、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(qǐng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí),分析回答ATP和ADP循環(huán)中的有關(guān)問題。
9、 (1)ATP作為生物體生命活動(dòng)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(dòng)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
10、合成過程會(huì)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(huì)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(jiǎn)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
11、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(gè)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(shí)與一個(gè)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(dòng)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)
12、:糖類。 3.儲(chǔ)能物質(zhì):脂肪、淀粉(植物細(xì)胞)、糖原(動(dòng)物細(xì)胞)。 4.主要儲(chǔ)能物質(zhì):脂肪。 5.直接能源物質(zhì):ATP。 6.最終能量來源:太陽(yáng)能。 必修1課時(shí)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(dòng)態(tài)平衡 6.(1)呼吸作用?? (2)光合作用? 呼吸作用 7.主動(dòng)運(yùn)輸?
13、? ??吸能 8.ATP的水解 ????ATP的合成? ???ATP分子 【預(yù)習(xí)小測(cè)】 1.×? 提示:1個(gè)ATP分子中含有1個(gè)腺苷和3個(gè)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(gè)高能磷酸鍵和1個(gè)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(dòng)態(tài)平衡中。 5.√? 提示:ATP是生物體生命活動(dòng)所需能量的直接來源。 知識(shí)拓展 · 探究案 【探究一ATP的結(jié)構(gòu)】 1.提示:3個(gè);只有遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵易水解釋放能量。 2.提示:每個(gè)ATP中含1個(gè)腺苷、3個(gè)磷酸基團(tuán),故30個(gè)腺苷和
14、60個(gè)磷酸基團(tuán)最多能組成20個(gè)ATP。 3.提示:ATP水解掉2個(gè)磷酸基團(tuán)得到磚酸和腺嘌呤核糖核苷酸,完全水解時(shí)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(jiǎn)式為A—P?P?P。ATP分子是由1個(gè)腺苷和3個(gè)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(gè)高能磷酸鍵。水解時(shí),只有遠(yuǎn)離A的那個(gè)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
15、團(tuán),水解時(shí)遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵先水解,其次是另一個(gè)高能磷酸鍵,2個(gè)高能磷酸鍵均水解后得到2個(gè)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(jiǎn)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(dòng)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,
16、且物質(zhì)可以重復(fù)利用,因此能滿足生命活動(dòng)對(duì)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(xiàng)生命活動(dòng)? ATP (2)提示:不是可逆反應(yīng)。兩個(gè)反應(yīng)所需要的酶、進(jìn)行的場(chǎng)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(dòng)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(shí)需要的能量為光能和化學(xué)能,ATP水解時(shí)釋放的
17、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(shí)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(dòng)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(dòng)的需要。雖然兩個(gè)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(chǎng)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
18、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(cè)】 1.C 【解析】為生物體各項(xiàng)生命活動(dòng)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(chǔ)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
19、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(xiàng)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(dòng)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(xiàng)生命活動(dòng),包括細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)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(dòng)的直接能源物質(zhì),ATP水解時(shí)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(shí)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(xiàng)生命活動(dòng)。 【備注】無
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