2022年高中生物 第5章 第2節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”ATP學(xué)案 新人教版必修1

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1、2022年高中生物 第5章 第2節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”ATP學(xué)案 新人教版必修1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)與技能 1、ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)。 2、ATP的分子簡式。 3、ATP在能量代謝中的作用。 過程與方法 分析比較生物體生命活動(dòng)中ATP生成和消耗特點(diǎn)，總結(jié)其規(guī)律。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力。 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 1、ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量中的作用。 2、ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化。 學(xué)習(xí)難點(diǎn) ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化。 課前預(yù)習(xí) 使用說明與學(xué)法指導(dǎo) 1、 依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)習(xí)，完成以下內(nèi)容。 2、 用紅

2、筆做好疑難標(biāo)記，以備討論。 知識(shí)準(zhǔn)備 1、能源物質(zhì)有哪些。 2、腺嘌呤核糖核苷酸的結(jié)構(gòu)。 教材助讀 1、寫出ATP（三磷酸腺苷）的分子結(jié)構(gòu)，并標(biāo)出所有符號(hào)代表的意義。 2、ATP中的兩個(gè)磷酸基團(tuán)之間（P和P之間）用“～”表示的化學(xué)鍵是_________。其水解過程中，釋放的能量是一般共價(jià)鍵的____倍以上（如ATP水解生成ADP和磷酸時(shí)，釋放的能量多大30.54KJ/mol，而6---磷酸葡萄糖水解為葡萄糖和磷酸時(shí)，釋放的能量只有13.8kJ/mol）。含有高能磷酸鍵的化合物統(tǒng)稱為______________。 3、ATP中________________（哪個(gè)）高

3、能磷酸鍵，在一定條件下容易水解生成____和__________放出能量，生成的兩者_(dá)_______（容易/難以）再捕獲能量重新生成ATP。ATP在細(xì)胞內(nèi)形成后不到1分鐘的時(shí)間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化，一個(gè)成年人在靜止?fàn)顟B(tài)下，24小時(shí)內(nèi)竟有40kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化。 4、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化： ATP ____________＋_____________＋____________（注意條件） 5、ATP水解時(shí)放出的能量可用于_________、_________和__________。 6、ATP在細(xì)胞內(nèi)的含量是_________的，但ATP在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)化是_________的。 7、對(duì)人

4、和動(dòng)物來說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需能量，來自________作用，對(duì)綠色植物來說，ADP轉(zhuǎn)化成ATP所需能量，來自____________和_____________。 8、ATP作為直接能源物質(zhì)，水解后可用于各種生命活動(dòng)，如轉(zhuǎn)變?yōu)椋篲_______（用于合成代謝）、___________（用于肌肉收縮）、____________（用于物質(zhì)的主動(dòng)運(yùn)輸）、____________（生物電、生物發(fā)光）、____________（用于維持體溫）等。 預(yù)習(xí)自測 1、在ATP分子中很容易斷裂和重新形成的化學(xué)鍵是(　　) A．靠近腺苷的高能磷酸鍵 B．腺苷與相鄰磷酸基之間的鍵 C

5、．遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵 D．以上三鍵 2、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) 3、ATP在細(xì)胞中能夠釋放能量和儲(chǔ)存能量，從其化學(xué)結(jié)構(gòu)看原因是(　　) ①腺苷很容易吸收能量和釋放能量 ②第三個(gè)高能磷酸鍵很容易斷裂和再結(jié)合 ③第三個(gè)磷酸基團(tuán)很容易從ATP上脫離，第二個(gè)高能磷酸鍵斷裂，使ATP轉(zhuǎn)變成ADP；反之，亦容易形成ATP ④ADP可以在酶作用下迅速與一分子磷酸結(jié)合，吸收能量形成第二個(gè)高能磷酸鍵，使ADP轉(zhuǎn)變成ATP A．①③ B．②④ C.③④

6、 D．①③④ 課內(nèi)探究 問題探討一 、ATP的結(jié)構(gòu) 小組討論回答下列問題：概述ATP的分子組成，結(jié)構(gòu)簡式及特點(diǎn) 【經(jīng)典回眸】在下列四種化合物的化學(xué)組成中，“○”中所對(duì)應(yīng)的含義最接近的是(　　) A．①和② B．②和③ C．③和④ D．①和④ 答案：D 【變式訓(xùn)練】1.ATP在細(xì)胞中能夠釋放能量和儲(chǔ)存能量，從其化學(xué)結(jié)構(gòu)看，原因是（ ） ①腺苷很容易吸收能量和釋放能量 ②第三個(gè)高能磷酸鍵很容易斷裂和再結(jié)合 ③第三個(gè)磷酸基團(tuán)很容易從ATP上脫離（即第二個(gè)高能磷酸鍵斷裂），使ATP轉(zhuǎn)變成ADP，同時(shí)釋放能量 ④ADP可以在酶的作用下

7、迅速與一分子磷酸結(jié)合，吸收能量形成第二個(gè)高能磷酸鍵，使ADP轉(zhuǎn)變成ATP 1. ①③　　　B.②④ C.③④ D.①④ 問題探討二、 ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化 小組討論回答下列問題：ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化過程是不是可逆反應(yīng)，為什么？ 【經(jīng)典回眸】對(duì)于反應(yīng)式式ATP ADP+Pi+能量的說法正確的是（ ） A． 能量是可逆的 B．物質(zhì)和能量都是可逆的 C．物質(zhì)是可逆的，能量不可逆 D．兩者均是不可逆的 【解析】ADP和Pi是合成ATP的原料，也是ATP分解的產(chǎn)物，故從轉(zhuǎn)換式中的物質(zhì)來看是可逆的。而從

8、能量方面來分析，ATP合成所需要的能量主要來自生物體呼吸作用所釋放出來的一部分能量，綠色植物還可來自葉綠體色素吸收的太陽能；而ATP分解，由高能磷酸鍵斷裂釋放出的能量用于各項(xiàng)生命活動(dòng)，如物質(zhì)吸收和合成、細(xì)胞分裂、動(dòng)物肌肉收縮、轉(zhuǎn)化為生物電能等，這些能量最終以熱能的形式耗散，生物體無法再加以利用。 答案：C 【變式訓(xùn)練】2、關(guān)于新陳代謝與酶、ATP的關(guān)系，描述錯(cuò)誤的是(　　) A．酶的種類具有物種差異性，而ATP卻無物種差異性 B．酶、ATP都與新陳代謝密切相關(guān)，但兩者的合成毫無關(guān)系 C．ATP是保證新陳代謝正常進(jìn)行的能源物質(zhì) D．酶能促使新陳代謝正常進(jìn)行 問題探討三、 ATP中能

9、量的利用 小組討論回答下列問題：為什么ATP被稱為細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”？ 【經(jīng)典回眸】瑞典生物化學(xué)家泰奧雷爾通過對(duì)酶的研究，發(fā)現(xiàn)有機(jī)體在有氧條件下利用營養(yǎng)物質(zhì)以產(chǎn)生有機(jī)體可利用能量的方式，并因此獲得1955年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。下列有關(guān)敘述中，不正確的是（ ） A．生物體中能供給能量的營養(yǎng)物質(zhì)主要包括糖類、脂肪和蛋白質(zhì) B．直接供給生物體生命活動(dòng)的能源物質(zhì)是ATP C．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，使生物體內(nèi)的各項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)能在常溫常壓下快速而又順利地進(jìn)行 D．生物體內(nèi)的ATP含量很多，從而保證了生命活動(dòng)所需能量的持續(xù)供應(yīng) 答案：D 【變式訓(xùn)練】3、一般情況下，生

10、物體的主要能源物質(zhì)、直接能源物質(zhì)、儲(chǔ)備能源物質(zhì)、根本能量來源依次是 A．糖類、太陽能、蛋白質(zhì)、脂肪 B．ATP、太陽能、糖類、脂肪 C．糖類、ATP、脂肪、太陽能 D．太陽能、糖類、ATP、蛋白質(zhì) 質(zhì)疑探究 植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌的細(xì)胞內(nèi)，都是以ATP作為能量通貨的，這是否也說明生物界的統(tǒng) 一性？這對(duì)你理解生命的起源和生物的進(jìn)化有什么啟示？ 歸納總結(jié) 一、ATP的結(jié)構(gòu)及功能 ： 1、ATP的分子結(jié)構(gòu)簡式 2、A、T、P、—、~的含義 3、ATP的生理功能 二、ATP的利用（為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量） 1、主動(dòng)運(yùn)輸

11、 2、生物發(fā)電、發(fā)光 3、肌肉收縮 4、合成物質(zhì) 5、神經(jīng)活動(dòng) 三、ATP與ADP可以相互轉(zhuǎn)化 1、ATP的再生途徑 2、ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的原因（意義） 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖 當(dāng)堂檢測 1．熒火蟲尾巴會(huì)發(fā)光，這是因?yàn)槠湮膊考?xì)胞里含有熒光素等物質(zhì)，這些物質(zhì)能利用下列哪項(xiàng)而發(fā)光 A．光能 B．熱能 C．有機(jī)物質(zhì) D．ATP 2．ATP分子中具有高能磷酸鍵，“高能磷酸鍵”中高能指的是 A．鍵能高 B．活化能高 C．水解時(shí)釋放的自由能高 D．

12、ABC全是 3．高等植物體內(nèi)產(chǎn)生ATP分子的生理過程有 A．呼吸作用、滲透作用 B．呼吸作用、蒸騰作用 C．光合作用、主動(dòng)運(yùn)輸 D．光合作用、呼吸作用 4．活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行生命活動(dòng)所需要的能量直接來自 A．ATP的水解 B．葡萄糖的水解 C．淀粉的水解 D．脂肪的水解 5．關(guān)于ATP ADP+Pi+能量的反應(yīng)式敘述中，不正確的是 A．上述過程存在能量的釋放和貯存 B．生物體內(nèi)ADP轉(zhuǎn)變成ATP所需的能量均來自呼吸作用 C．這一反應(yīng)無休止地在活細(xì)胞中進(jìn)行 D．這一過程保證了生命活動(dòng)的順利進(jìn)行 課后反思 課后訓(xùn)練 課后p90第1、2

13、、3題，練習(xí)冊(cè)第五章第二節(jié)。 5.2細(xì)胞的能量“通貨”——ATP 答案 預(yù)習(xí)自測CCCAD 課內(nèi)探究 問題探討一 提示： ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫，結(jié)構(gòu)簡式為A—P～P～P，其中A表示腺苷，P表示磷酸基團(tuán), ～表示高能磷酸鍵。一分子ATP中含有3個(gè)磷酸基團(tuán)，2個(gè)高能磷酸鍵，其中遠(yuǎn)離腺苷的那個(gè)高能磷酸鍵極容易水解和形成，以保證能量及時(shí)持續(xù)供應(yīng)；ATP若去掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)之后是構(gòu)成RNA的基本單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。ATP、ADP、AMP等的結(jié)構(gòu)簡式如圖： 問題探討二 提示：ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變可以用下列反應(yīng)式表示 ADP?。i?。芰俊? 　A

14、TP 有人認(rèn)為．ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變關(guān)系是一種可逆反應(yīng)．理由是存在可逆符號(hào)“　　　”。根據(jù)化學(xué)中講到的可逆反應(yīng)特點(diǎn)：無論正逆反應(yīng)都能在同一條件下同時(shí)進(jìn)行可知，可知上述反應(yīng)不是可逆反應(yīng)，原因是： ①從反應(yīng)條件上看：ATP的分解是一種水解反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬于水解酶．而ATP的合成是一種合成反應(yīng)，催化該反應(yīng)的酶屬于合成酶，由酶的專一性可知上述反應(yīng)的條件是不相同的。 ②從ATP合成與分解的場所上看：ATP合成的場所所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體；而ATP分解的場所有細(xì)胞膜(供主動(dòng)運(yùn)輸消耗的能量)、葉綠體基質(zhì)(將ATP中的能量釋放出來．儲(chǔ)存在合成的有機(jī)物中)、細(xì)胞核(DNA復(fù)制和RNA合成

15、所消耗的能量)等。因此，其合成與分解的場所不盡相同。顯然上述反應(yīng)并不是同時(shí)進(jìn)行的。 ③從能量上看：ATP，水解的能量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，釋放出來后供各種生命活動(dòng)利用．不能再由Pi和ADP形成ATP而儲(chǔ)存；而合成ATP的能量主要是有機(jī)物中的化學(xué)能和太陽能，因此，反應(yīng)的能量來源是不同的；反應(yīng)中的能量流向是不可逆的。 綜上所述，ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是不可逆的。體內(nèi)的過程應(yīng)判斷為“物質(zhì)是可逆的．能量是不可逆的，且酶也是不相同的”。 問題探討三 提示：生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化和傳遞過程，ATP是一種關(guān)鍵的物質(zhì)。ATP是生物體內(nèi)直接提供可利用能量的物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”。各種

16、形式的能量轉(zhuǎn)換都是以ATP為中心環(huán)節(jié)的。生物體內(nèi)由于有各種酶作為生物催化劑，同時(shí)又有細(xì)胞中生物膜系統(tǒng)的存在，因此ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量，用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。 這些能量形式主要有以下幾種： 1、機(jī)械能。生物體內(nèi)的細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)都在做功．所消耗的就是ATP水解釋放出的能。例如．纖毛和鞭毛的擺動(dòng)、肌細(xì)胞的收縮、細(xì)胞分裂期間染色體的運(yùn)動(dòng)等。 2、電能。生物體內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)沖動(dòng)和某些生物能夠產(chǎn)生電流．所消耗的就是電能。電能也是由ATP所提供的能量轉(zhuǎn)換而來的。 3、滲透能。如細(xì)胞的主動(dòng)運(yùn)輸逆濃度梯度做功消耗的能量．叫做滲透能．滲透能也是來自ATP。 4、化學(xué)能。生物體內(nèi)物質(zhì)的合成需要化學(xué)能．小分子物質(zhì)合成大分子物質(zhì)時(shí)．必須有直接或間接的能量供應(yīng)。另外．物質(zhì)在分解的開始階段．也需要化學(xué)能來活化能量較高的物質(zhì)。在生物體的物質(zhì)代謝中．可以說到處都需要由ATP轉(zhuǎn)換的化學(xué)能來做功。 5、光能。如螢火蟲用于發(fā)光的能量仍然直接來源于ATP． 6、熱能。生物體內(nèi)的熱能．來源于有機(jī)物的氧化分解。大部分的熱能通過各種途徑向外界環(huán)境散發(fā)，只有小部分熱能用于維持細(xì)胞或恒溫動(dòng)物的體溫。通常情況下．熱能的形式往往是細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中的副產(chǎn)品。 變式訓(xùn)練參考答案：1C 2B 3C 當(dāng)堂檢測 參考答案：1.D 2C 3D 4A 5 B