人教版生物必修1讲义第5章 第2节 细胞的能量通货ATP.docx

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人教版生物必修1讲义第5章第2节细胞的能量通货ATP

第2节　细胞的能量“通货”——ATP

1．简述ATP的化学组成和特点。

（重点）

2．写出ATP的分子简式。

3．解释ATP在能量代谢中的作用。

（重点）

ATP的结构和功能

1．结构（如图）

（1）图中的①、②为高能磷酸键；③为普通磷酸键；④为腺嘌呤。

（2）ATP的中文名称：

三磷酸腺苷。

（3）结构简式：

A—P～P～P。

2．结构特点

（1）ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，含有两个高能磷酸键，高能磷酸键储存大量能量。

（2）ATP的化学性质不稳定。

在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A的那个高能磷酸键易水解，释放出大量能量。

3．功能

直接给细胞的生命活动提供能量。

[合作探讨]

探讨1：

根据ATP结构式思考下列问题：

（1）图中①、②、③的结构分别是什么？

提示：

腺嘌呤、核糖、磷酸基团。

（2）腺苷是由图中哪些结构组成的？

提示：

①②。

（3）ATP分子去掉2个磷酸基团后的剩余部分是什么物质？

提示：

腺嘌呤核糖核苷酸。

（4）若ATP完全水解，会得到哪些成分？

提示：

腺嘌呤、核糖、磷酸。

探讨2：

ATP中的“A”与碱基中的“A”是同一种物质吗？

提示：

不是。

在ATP中，“A”代表腺苷（腺嘌呤＋核糖）；在碱基中，“A”代表腺嘌呤。

探讨3：

用小刀将数只萤火虫的发光器割下，使其干燥后研成粉末。

取两支试管，分别标上A、B，各加入2mL水和等量的萤火虫发光器研磨粉末，结果发现两支试管中均有短时间的黄色荧光出现。

一段时间后黄色荧光消失，再分别进行处理后出现的结果如图：

（1）加入葡萄糖的试管A不发出黄色荧光说明什么？

提示：

葡萄糖不是直接供能物质。

（2）加入ATP溶液的B试管能持续发光，说明什么？

提示：

ATP为直接供能物质。

[思维升华]

1．ATP的分子组成（如图）

（1）元素组成：

ATP是由C、H、O、N、P五种元素组成的，这与核酸的元素组成是相同的。

（2）AMP是RNA的基本组成单位。

（3）ATP的结构组成可以用“1、2、3”来总结，1表示1个腺苷，2表示两个高能磷酸键，3表示3个磷酸基团。

2．ATP的结构与功能的相互关系

（1）ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。

ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。

（2）ATP在供能中处于核心地位，许多能源物质中的能量需转移到ATP中才能为生命活动供能。

在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能量。

3．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。

1．下列关于细胞的能量“通货”——ATP的叙述，正确的是（　　）

A．ATP中的“T”代表胸腺嘧啶核苷酸

B．ATP中远离“A”的高能磷酸键易水解

C．ATP的结构简式可表示为A—P—P—P

D．细胞中ATP的含量少，化学性质十分稳定

【解析】　ATP中的“T”代表三个；ATP的结构简式为A—P～P～P。

细胞中ATP的含量少，化学性质活跃。

【答案】　B

2．如图表示ATP的结构，下列相关说法正确的是（　　）

A．b键断裂后形成ADP和Pi

B．图中的3表示ATP中的字母A

C．由1、2、3各一分子形成的物质是组成DNA的基本单位

D．a键断裂释放的能量可以直接用于生命活动

【解析】　选项A，a键断裂后形成ADP和Pi。

选项B，ATP中的字母A表示腺苷，而题图中的3表示腺嘌呤。

选项C，由1、2、3各一分子形成的是腺嘌呤核糖核苷酸，它是组成RNA的基本单位。

选项D，ATP是生命活动所需能量的直接来源，a键断裂所释放的能量可以直接用于生命活动。

【答案】　D

ATP与ADP的相互转化及利用

1．ATP与ADP的相互转化

（1）图中

②为ATP的水解，释放的能量③的作用是为各项生命活动提供能量。

（2）相互转化反应式：

。

（3）ATP合成的能量来源

①动物、人、真菌及大多数细菌：

呼吸作用。

②绿色植物：

呼吸作用、光合作用。

（4）转化特点

①ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生且处于动态平衡之中。

②ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。

2．ATP的利用

（1）ATP是生命活动的直接供能物质

①原因：

细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接供应能量。

②实例：

（2）ATP是细胞内流通的能量“通货”

①吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。

②放能反应一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中。

③能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通。

[合作探讨]

探讨1：

ATP在细胞内的含量是很少的，如成年人细胞内ADP和ATP的总量仅为2～10mg，而一个正常成年人在静止状态下24h将有40kg的ATP发生转化。

为满足能量需要，分析生物体是如何解决这一矛盾的？

提示：

ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的，且物质可以重复利用，因此，能满足生命活动对能量的需要。

探讨2：

ATP与ADP相互转化的过程是否是可逆反应？

（从反应条件、能量来源和去向、反应进行的场所分析）

提示：

不是。

ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体及叶绿体，能量来源是化学能或光能；ATP水解的场所是各种需能部位，能量来源于高能磷酸键。

探讨3：

ATP与ADP相互转化过程中有没有物质可循环利用？

举例说明。

提示：

有，例如磷酸、水等。

[思维升华]

1．ATP与ADP的相互转化

（1）图示

（2）分析

①光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系，呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能的形式散失。

②主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系，所以ATP是直接供能物质。

③ATP在生物体内含量很低，但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。

2．ATP与ADP间的相互转化过程不可逆

反应式

ATPADP＋Pi＋能量

能量＋Pi＋ADPATP

类型

水解反应

合成反应

场所

活细胞内多种场所

细胞质基质、线粒体、叶绿体

能量转化

放能——与吸能反应相联系

储能——与放能反应相联系

能量来源

高能磷酸键

有机物和光能

能量去向

用于各项生命活动

储存于ATP中

综上所述，ATP和ADP相互转化的过程应判断为“物质是可逆的，能量是不可逆的”或解释为“物质是可以循环利用的，能量是不能循环的”。

1．对“ATPADP＋Pi＋能量”的叙述中，正确的是（　　）

A．①过程和②过程所需的酶都是一样的

B．①过程的能量供各项生命活动利用，②过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解

C．①过程和②过程时刻发生，处于动态平衡之中

D．ADP中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能

【解析】　①过程为水解酶催化的水解反应，释放的能量可供各项生命活动利用，②过程为合成酶催化的合成反应，能量来源于呼吸作用中糖类等有机物的氧化分解，在绿色植物中还可来源于光合作用吸收并转化的光能，故A、B项错误。

生物体内ATP的水解与合成时刻发生，处于动态平衡之中，C项正确。

ATP中的活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP中的活跃化学能可以转变为光能、热能、机械能、电能等多种形式的能量，D项错误。

【答案】　C

2．如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图，据图回答下列问题：

【导学号：

19040202】

（1）1分子ATP中含有________个高能磷酸键。

（2）图中的a、b代表的生理过程分别是________、________。

（3）若动物和人产生的能量可以用于c，则c指________。

（4）在动物肌细胞中，进行②反应时，释放的能量来自

_______________________________________________________________。

（5）①②反应进行时所需要的酶________（选填“相同”或“不同”），原因是_______________________________________________________。

（6）进行①反应时能量用于________，进行②反应时能量用于________________，由此可见在ATP与ADP的相互转化中能量是________，物质是________。

【解析】　

（1）每个ATP分子中三个磷酸基团之间形成了2个高能磷酸键。

（2）图中a表示动植物都能进行的产能过程即呼吸作用，绿色植物还能通过光合作用产能，所以b为光合作用。

（3）c过程是指ATP水解产生的能量，它用于各项生命活动。

（4）动物肌细胞中，②过程产生的能量来自于ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。

（5）反应①②中酶是不同的，因为它是两个不同的反应且酶具专一性，而且其作用的场所不同。

（6）①反应为ATP的合成反应，其能量储存在ATP中。

②反应为ATP的水解反应，释放的能量用于生物体的各项生命活动。

在ATP与ADP的相互转化中，物质是可逆的，但能量不可逆。

【答案】　

（1）2　

（2）呼吸作用　光合作用　（3）生命活动　（4）远离腺苷的高能磷酸键中的化学能　（5）不同　①和②是两个不同的反应，而酶具有专一性　

（6）合成ATP　各项生命活动　不可逆的　可逆的

1．萤火虫尾部发光，是荧光素接受了ATP中的能量后，将化学能转化成光能所致，此化学能来自A①－P②～P③～P中的哪些磷酸键（　　）

A．①②　　B．②③　　　

C．①　　D．③

【解析】　ATP的化学性质不稳定，在有关酶的作用下，ATP中远离腺苷的那个高能磷酸键很容易水解，且水解时能释放出大量的能量供给生命活动利用。

在萤火虫体内，给荧光素提供能量的是远离腺嘌呤核苷的那个高能磷酸键。

【答案】　D

2．下列对ATP的叙述中，错误的是（　　）

【导学号：

19040203】

A．远离A的高能磷酸键容易水解

B．只在光合作用中产生

C．ATP和ADP可以相互转化

D．其结构简式可以简写成A－P～P～P

【解析】　ATP分子中，远离腺苷的高能磷酸键易水解断裂，释放出能量；细胞内通过ATP与ADP快速相互转化，提供了稳定的供能环境；ATP的结构简式可以简写成A－P～P～P；ATP在呼吸作用和光合作用过程中都能合成。

【答案】　B

3．ATP在细胞内的含量及其生成速度分别为（　　）

A．很多、很快　　　　　　　B．很少、很慢

C．很多、很慢D．很少、很快

【解析】　ATP在细胞内含量很少，通过ATP与ADP迅速的相互转化提供稳定的供能环境。

【答案】　D

4．在活细胞中，下列循环过程永不停止地进行着，请运用所学的知识，分析完成M和N循环中的有关问题：

【导学号：

19040204】

（1）作为生物体生命活动的直接能源物质是________，其分子结构简式为_______________________________________________________________，

在②过程中，是由于________________键断裂而释放出能量。

（2）在绿色植物体内与①相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、________和________中进行的。

（3）A1和A2具有________作用，在图中它们的作用分别是________________。

（4）在呼吸作用中，应该进行________过程，能量来自

_____________________________________________________________。

（5）根吸收无机盐离子过程中，应该进行________过程，能量用于________________。

【解析】　

（1）由图中物质转化关系可知，M是ATP，N是ADP。

ATP是生命活动的直接能源物质，ATP水解时远离A的那个高能磷酸键易断裂。

ATP的水解和合成分别是由水解酶和合成酶催化。

（2）反应①过程是细胞合成ATP的过程，在绿色植物细胞内合成ATP的主要部位是细胞质基质、线粒体和叶绿体。

（3）反应①和②过程中的酶不同，①为合成酶，②为水解酶，在ATP与ADP的相互转化过程中起催化作用。

（4）呼吸作用过程中应该进行的是①过程（即ATP的合成），所需能量来自有机物的分解释放的能量。

（5）根细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。

主动运输需消耗代谢所产生的能量，故应进行②过程。

【答案】　

（1）M　A—P～P～P　远离A的高能磷酸　

（2）线粒体　叶绿体　（3）催化　催化ATP的合成和水解

（4）①　糖类等有机物分解释放的能量

（5）②　主动运输

课堂小结：

网络构建

核心回扣

1.ATP的结构简式是A—P～P～P，其中“A”表示腺苷，“P”代表磷酸基团，“～”代表高能磷酸键。

2.ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADP＋Pi＋能量。

3.细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。

4.合成ATP的途径包括光合作用和呼吸作用。

5.ATP是生命活动的直接能源物质。