2017人教版高中生物必修1第5章 第2节《细胞的能量“通货”-ATP》word学案.doc

1、第 2 节 细胞的能量“通货”ATP 学习目标 1简述 ATP 的化学组成和特点。(重点、难点) 2写出 ATP 的分子简式。 3解释 ATP 在能量代谢中的作用。(重点、难点), 知识结构 ATP 的结构 1ATP 的全称：三磷酸腺苷 2ATP 的结构简式 ATP 分子的结构简式可以写成 APPP，其中 A 代表腺苷，T 代表 3 个，P 代表磷酸基团， “”代表高能磷酸键。“”表示一般的共价键。 可见，在 1 分子 ATP 中，含有 1 个腺苷、2 个高能磷酸键、3 个磷酸基团。 (1)在 ATP 中，A 代表腺苷；在碱基中，A 代表腺嘌呤。 (2)ATP 是一种物质，不是能量，当 ATP

2、 的高能磷酸键断裂时，会释放出能量。 3ATP 的分子组成 (1)腺苷是腺嘌呤和核糖结合而成的，所以 ATP 去掉两个磷酸基团后，剩余的部分为腺嘌呤 核糖核苷酸，它是 RNA 的基本组成单位之一。 (2)ATP 的结构特点可用“一、二、三”来记忆：一个腺苷，二个高能磷酸键，三个磷酸基 团。 纯净的 ATP 呈白色粉末状，能够溶于水。作为一种药品，ATP 有提供能量和改善患者新陈 代谢状况的作用，常用于辅助治疗肌肉萎缩、脑出血后遗症、心肌炎等疾病。ATP 能够通过细 胞膜进行跨膜运输，因此，ATP 片剂可以口服，而 ATP 注射液可以肌肉注射或静脉滴注。 4ATP 是细胞内的一种高能磷酸化合物

3、(1)高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在 20.92 kJ/mol 以上的磷酸化合物。 (2)ATP 水解时释放的能量高达 30.54 kJ/mol，远远高于 20.92 kJ/mol。因此，ATP 是各种 细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。 (3)ATP 的水解实际上是指 ATP 分子中高能磷酸键的水解。 1ATP 的水解实际上是指 ATP 分子中远离 A 的那个高能磷酸键的水解。高能磷酸键断裂时 释放的能量能直接用于各项生命活动，所以 ATP 是生命活动的直接能源物质。 2在动物细胞内除了 ATP 为高能磷酸化合物之外，还含有一种高能磷酸化合物，即磷酸肌 酸。 教材第 88 页参考答案

4、 问题探讨 1萤火虫发光的生物学意义主要是传递求偶信号，以便交尾，繁衍后代。 2萤火虫尾部细胞内的荧光素，是其特有的发光物质。 3有。萤火虫腹部细胞内一些有机物中储存的化学能只有在转变成光能时，萤火虫才能发 光。 【例 1】 当其他条件均可满足时，20 个腺嘌呤，40 个核糖和 60 个磷酸最多可以组成的 ATP 个数和 ATP 分子中所含的高能磷酸键个数是( ) A20 个和 30 个 B20 个和 40 个 C40 个和 40 个 D40 个和 60 个 解析：一个 ATP 分子中含有 1 个腺苷、3 个磷酸、2 个高能磷酸键。20 个腺苷，对应 60 个 磷酸，即只能形成 20 个 AT

5、P 分子，共含有 40 个高能磷酸键。 答案：B 点拨：解答本题的关键是明确 ATP 分子中各组成成分的数量关系，即腺嘌呤核糖磷酸 113，每个 ATP 中都含有 2 个高能磷酸键。 ATP 与 ADP 的相互转化 1ATP 与 ADP 相互转化的结构基础 ATP 中远离 A 的那个高能磷酸键易断裂也易形成。 2ATP 与 ADP 相互转化的原因 ATP 是体内生命活动的直接供能者，在体内储存极少，仅可供剧烈运动 3 秒钟消耗。当剧 烈运动时，在 ATP 水解酶的作用下发生水解，生成 ADP，释放能量，同时，ADP 在 ATP 合成酶的 作用下结合其他有机物氧化分解释放的能量和磷酸，重新合成

6、ATP。 3相互转化的反应式 (1)ATP 的水解释放能量 反应式：ATP ADPPi能量 ATP水 解 酶 能量的来源和去路：能量来源于 ATP 中高能磷酸键的断裂，产生的能量用于各种需能的 生命活动。 ATP 的水解一般是远离腺苷的那个高能磷酸键断裂，生成的 ADP 中含有两个磷酸基，叫 做二磷酸腺苷，D 代表二个。 (2)ATP 的合成储存能量 反应式：ADPPi能量 ATP ATP合 成 酶 ATP 的形成途径 4ATP 与 ADP 的相互转化关系不是可逆反应 反应式 ATP ADPPi能量 PiADP能量 ATP 类 型 水解反应 合成反应 条 件 水解酶 合成酶 场 所 细胞膜、叶

7、绿体基质、细胞核等 细胞质基质、线粒体、叶绿体 能量转化 放能 储能 能量去向 各种生命活动消耗 储存于 ATP 中 综上所述，对反应式 在生物体内的过程可判断为“物 质是可逆的，能量是不可逆的，且酶也是不相同的”。 磷酸肌酸与 ATP 的关系 磷酸肌酸也是高等动物细胞内的高能化合物，在动物和人体的肌细胞内存在且储存量比 ATP 多，但不能作为生命活动的直接能源，只是能量的一种储存形式。 (1)当细胞内的有机物被氧化分解释放出能量，合成 ATP 数量过多时，部分 ATP 把能量转移 到磷酸肌酸中，转化图示如下： ATP肌酸 ADP磷酸肌酸 磷 酸 肌 酸 激 酶 (2)细胞中的 ATP 大量减

8、少时，磷酸肌酸与 ADP 反应生成 ATP，维持细胞中 ATP 数量的相对 稳定。转化图示如下： ADP磷酸肌酸 ATP肌酸 磷 酸 肌 酸 水 解 酶 5ATP 和 ADP 相互转化的特点 (1)正常生活的细胞中，ATP 与 ADP 的相互转化在不停地发生着，并且始终处于动态平衡中。 (2)细胞内 ATP 与 ADP 相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。 ATP 在细胞内的含量很少，但 ATP 与 ADP 在细胞内的相互转化十分迅速，使细胞内 ATP 的 含量总处在动态平衡之中。 6意义：保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库 (1)ATP 中远离腺苷的那个高能磷酸键极易水解，以保证能量

9、的及时供应。 (2)ATP 中远离腺苷的那个高能磷酸键极易形成，以保证能量相对稳定和能量持续供应。 【例 2】 对 的叙述中，正确的是( ) A过程和过程所需的酶都是一样的 B过程的能量供各项生命活动利用，过程的能量来自糖类等有机物的氧化分解 C过程和过程时刻发生，处于动态平衡之中 DATP 中的能量可来源于光能、热能，也可以转化为光能、热能 解析：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，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 的水解与合成过程时刻发生，

10、 处于动态平衡之中，C 项正确。ATP 中活跃化学能可来源于光能，但不能来源于热能；ATP 中活 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 点拨：解答本题时应从以下三个方面分析：(1)了解 ATP 和 ADP 相互转化的条件和生理过程。 (2)明确 ATP 中能量的来源和去向。(3)区别动植物细胞中 ATP 合成的途径。 ATP 的利用 1ATP 是细胞中的直接能源物质 糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用，这些稳定的化学能只能 转化成 ATP 分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。ATP 分子中远离腺苷的高能磷酸键很 容易水解，

11、也很容易重新形成，因此，ATP 是直接的能源物质。 ATP 是细胞内的直接供能物质，但并非所有的生命活动所需的能量都是由 ATP 提供的，如 植物对水分的吸收和运输，其动力来自叶片蒸腾作用产生的拉力。 2ATP 中能量的转化 (1)渗透能：细胞的主动运输是逆浓度梯度进行的，物质跨膜移动所做的功消耗了能量，这 些能量叫做渗透能，渗透能来自 ATP。 (2)机械能：细胞各种结构的运动大都是机械运动，所消耗的是机械能。例如，肌细胞的收 缩、草履虫纤毛的摆动、精子鞭毛的摆动、有丝分裂期间染色体的运动、腺细胞对分泌物的分 泌等。 (3)电能：大脑的思考神经冲动在神经纤维上的传导，以及电鳐、电鳗等动物体内

12、产生 的生物电等，它们所消耗的就是电能。电能是由 ATP 提供的能量转化而来的。 (4)化学能：细胞内物质的合成需要化学能，如小分子物质合成大分子物质时，必须有直接 或间接的能量供应。另外，细胞内的物质在分解的开始阶段，也需要化学能来活化，从而成为 能量较高的物质(如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖)。可以说在细胞内的物质代谢中，到处都需由 ATP 水解释放的化学能。 (5)光能：目前关于生物发光的生理机制还没有完全弄清楚，但是已经知道，生物体用于发 光的能量直接来自 ATP，如萤火虫的发光。 (6)热能：有机物的氧化分解释放的能量小部分用于生成 ATP，大部分转化为热能，通过各 种途径向外界散发，其中

13、一小部分热能用于维持体温。通常情况下，热能的形成往往是在细胞 能量转化和传递的过程中。 常见的生理过程与能量的关系 (1)常见的消耗能量的生理过程：主动运输、蛋白质的合成、胞吞、细胞分裂等。 (2)常见的不消耗能量的生理过程：自由扩散、协助扩散、气体交换、渗透作用、蒸腾作用 等。 教材第 90 页参考答案 思考与讨论 11 分子葡萄糖所含的能量约是 1 分子 ATP 所含能量的 94 倍(指 ATP 转化为 ADP 时释放的 能量)。 2有道理。糖类和脂肪分子中的能量很多而且很稳定，不能被细胞直接利用。这些稳定的 化学能只有转化成 ATP 分子中活跃的化学能，才能被细胞直接利用。 【例 3】

14、据测定世界著名重量级拳王霍利菲尔德平均每次出拳的力量高达 907 kg， 试问能产生如此大的拳击力量的直接供能物质是( ) A人体细胞中的葡萄糖 B人体细胞中的脂肪 C人体肌肉细胞中的 ATP D饮食中的淀粉 解析：生物体进行各项生命活动的直接能源物质是三磷酸腺苷(ATP)。在 ATP 水解为 ADP 的 过程中，释放的能量可用于肌肉收缩、神经传递等。葡萄糖是细胞中的重要能源物质，脂肪是 生物体内的储能物质，淀粉是植物体内的储能物质。 答案：C 点拨：巧妙记忆几种能源物质 有人将人和高等动物中的几种能源物质按使用的“轻重缓急”作了如下比喻： (1)ATP零花钱，直接用，相当于平常口袋中的零钱，随用随取。 (2)磷酸肌酸家中的钱，转移用，可现支取。 (3)糖类活期存折，主要用，随时凭单支取。 (4)脂肪定期存折，储备用，轻易不取。