2022年高中生物 第5章 第2節(jié) 細胞的能量“通貨”ATP學案 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) 細胞的能量“通貨”ATP學案 新人教版必修1 學習目標 知識與技能 1、ATP的化學組成和特點。 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中ATP生成和消耗特點，總結其規(guī)律。 情感態(tài)度與價值觀 通過ATP與ADP相互轉化關系的學習，培養(yǎng)學生的辯證思維能力。 學習重點 1、ATP化學組成的特點及其在能量中的作用。 2、ATP與ADP相互轉化。 學習難點 ATP與ADP相互轉化。 課前預習 使用說明與學法指導 1、 依據學習目標進行預習，完成以下內容。 2、 用紅

2、筆做好疑難標記，以備討論。 知識準備 1、能源物質有哪些。 2、腺嘌呤核糖核苷酸的結構。 教材助讀 1、寫出ATP（三磷酸腺苷）的分子結構，并標出所有符號代表的意義。 2、ATP中的兩個磷酸基團之間（P和P之間）用“～”表示的化學鍵是_________。其水解過程中，釋放的能量是一般共價鍵的____倍以上（如ATP水解生成ADP和磷酸時，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，釋放的能量只有13.8kJ/mol）。含有高能磷酸鍵的化合物統稱為______________。 3、ATP中________________（哪個）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________（容易/難以）再捕獲能量重新生成ATP。ATP在細胞內形成后不到1分鐘的時間就要發(fā)生轉化，一個成年人在靜止狀態(tài)下，24小時內竟有40kg的ATP發(fā)生轉化。 4、ATP與ADP的相互轉化： ATP ____________＋_____________＋____________（注意條件） 5、ATP水解時放出的能量可用于_________、_________和__________。 6、ATP在細胞內的含量是_________的，但ATP在細胞內的轉化是_________的。 7、對人

4、和動物來說，ADP轉化成ATP所需能量，來自________作用，對綠色植物來說，ADP轉化成ATP所需能量，來自____________和_____________。 8、ATP作為直接能源物質，水解后可用于各種生命活動，如轉變?yōu)椋篲_______（用于合成代謝）、___________（用于肌肉收縮）、____________（用于物質的主動運輸）、____________（生物電、生物發(fā)光）、____________（用于維持體溫）等。 預習自測 1、在ATP分子中很容易斷裂和重新形成的化學鍵是(　　) 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、．遠離腺苷的高能磷酸鍵 D．以上三鍵 2、運動員在百米賽跑時，為骨骼肌細胞直接提供能量的物質是(　　) A．葡萄糖 B．脂肪 C．ATP D．蛋白質 3、ATP在細胞中能夠釋放能量和儲存能量，從其化學結構看原因是(　　) ①腺苷很容易吸收能量和釋放能量 ②第三個高能磷酸鍵很容易斷裂和再結合 ③第三個磷酸基團很容易從ATP上脫離，第二個高能磷酸鍵斷裂，使ATP轉變成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合，吸收能量形成第二個高能磷酸鍵，使ADP轉變成ATP A．①③ B．②④ C.③④

6、 D．①③④ 課內探究 問題探討一 、ATP的結構 小組討論回答下列問題：概述ATP的分子組成，結構簡式及特點 【經典回眸】在下列四種化合物的化學組成中，“○”中所對應的含義最接近的是(　　) A．①和② B．②和③ C．③和④ D．①和④ 答案：D 【變式訓練】1.ATP在細胞中能夠釋放能量和儲存能量，從其化學結構看，原因是（ ） ①腺苷很容易吸收能量和釋放能量 ②第三個高能磷酸鍵很容易斷裂和再結合 ③第三個磷酸基團很容易從ATP上脫離（即第二個高能磷酸鍵斷裂），使ATP轉變成ADP，同時釋放能量 ④ADP可以在酶的作用下

7、迅速與一分子磷酸結合，吸收能量形成第二個高能磷酸鍵，使ADP轉變成ATP 1. ①③　　　B.②④ C.③④ D.①④ 問題探討二、 ATP與ADP的相互轉化 小組討論回答下列問題：ATP和ADP的相互轉化過程是不是可逆反應，為什么？ 【經典回眸】對于反應式式ATP ADP+Pi+能量的說法正確的是（ ） A． 能量是可逆的 B．物質和能量都是可逆的 C．物質是可逆的，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分解的產物，故從轉換式中的物質來看是可逆的。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生命活動，如物質吸收和合成、細胞分裂、動物肌肉收縮、轉化為生物電能等，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 【變式訓練】2、關于新陳代謝與酶、ATP的關系，描述錯誤的是(　　) 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，但兩者的合成毫無關系 C．ATP是保證新陳代謝正常進行的能源物質 D．酶能促使新陳代謝正常進行 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被稱為細胞內能量轉換的“中轉站”？ 【經典回眸】瑞典生物化學家泰奧雷爾通過對酶的研究，發(fā)現有機體在有氧條件下利用營養(yǎng)物質以產生有機體可利用能量的方式，并因此獲得1955年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。下列有關敘述中，不正確的是（ ） A．生物體中能供給能量的營養(yǎng)物質主要包括糖類、脂肪和蛋白質 B．直接供給生物體生命活動的能源物質是ATP C．ATP與ADP的相互轉化，使生物體內的各項化學反應能在常溫常壓下快速而又順利地進行 D．生物體內的ATP含量很多，從而保證了生命活動所需能量的持續(xù)供應 答案：D 【變式訓練】3、一般情況下，生

10、物體的主要能源物質、直接能源物質、儲備能源物質、根本能量來源依次是 A．糖類、太陽能、蛋白質、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 質疑探究 植物、動物、細菌和真菌的細胞內，都是以ATP作為能量通貨的，這是否也說明生物界的統 一性？這對你理解生命的起源和生物的進化有什么啟示？ 歸納總結 一、ATP的結構及功能 ： 1、ATP的分子結構簡式 2、A、T、P、—、~的含義 3、ATP的生理功能 二、ATP的利用（為各項生命活動提供能量） 1、主動運輸

11、 2、生物發(fā)電、發(fā)光 3、肌肉收縮 4、合成物質 5、神經活動 三、ATP與ADP可以相互轉化 1、ATP的再生途徑 2、ATP與ADP相互轉化的原因（意義） 知識網絡圖 當堂檢測 1．熒火蟲尾巴會發(fā)光，這是因為其尾部細胞里含有熒光素等物質，這些物質能利用下列哪項而發(fā)光 A．光能 B．熱能 C．有機物質 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．水解時釋放的自由能高 D．

12、ABC全是 3．高等植物體內產生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、主動運輸 D．光合作用、呼吸作用 4．活細胞內進行生命活動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．關于ATP ADP+Pi+能量的反應式敘述中，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ADP轉變成ATP所需的能量均來自呼吸作用 C．這一反應無休止地在活細胞中進行 D．這一過程保證了生命活動的順利進行 課后反思 課后訓練 課后p90第1、2

13、、3題，練習冊第五章第二節(jié)。 5.2細胞的能量“通貨”——ATP 答案 預習自測CCCAD 課內探究 問題探討一 提示： ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫，結構簡式為A—P～P～P，其中A表示腺苷，P表示磷酸基團, ～表示高能磷酸鍵。一分子ATP中含有3個磷酸基團，2個高能磷酸鍵，其中遠離腺苷的那個高能磷酸鍵極容易水解和形成，以保證能量及時持續(xù)供應；ATP若去掉兩個磷酸基團之后是構成RNA的基本單位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。ATP、ADP、AMP等的結構簡式如圖： 問題探討二 提示：ATP與ADP的相互轉變可以用下列反應式表示 ADP?。i　＋能量　 　A

14、TP 有人認為．ATP與ADP的相互轉變關系是一種可逆反應．理由是存在可逆符號“　　　”。根據化學中講到的可逆反應特點：無論正逆反應都能在同一條件下同時進行可知，可知上述反應不是可逆反應，原因是： ①從反應條件上看：ATP的分解是一種水解反應，催化該反應的酶屬于水解酶．而ATP的合成是一種合成反應，催化該反應的酶屬于合成酶，由酶的專一性可知上述反應的條件是不相同的。 ②從ATP合成與分解的場所上看：ATP合成的場所所有細胞質基質、線粒體和葉綠體；而ATP分解的場所有細胞膜(供主動運輸消耗的能量)、葉綠體基質(將ATP中的能量釋放出來．儲存在合成的有機物中)、細胞核(DNA復制和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。顯然上述反應并不是同時進行的。 ③從能量上看：ATP，水解的能量是儲存在高能磷酸鍵內的化學能，釋放出來后供各種生命活動利用．不能再由Pi和ADP形成ATP而儲存；而合成ATP的能量主要是有機物中的化學能和太陽能，因此，反應的能量來源是不同的；反應中的能量流向是不可逆的。 綜上所述，ATP和ADP的相互轉化是不可逆的。體內的過程應判斷為“物質是可逆的．能量是不可逆的，且酶也是不相同的”。 問題探討三 提示：生物體內能量的轉化和傳遞過程，ATP是一種關鍵的物質。ATP是生物體內直接提供可利用能量的物質，是細胞內能量轉換的“中轉站”。各種

16、形式的能量轉換都是以ATP為中心環(huán)節(jié)的。生物體內由于有各種酶作為生物催化劑，同時又有細胞中生物膜系統的存在，因此ATP中的能量可以直接轉換成其他各種形式的能量，用于各項生命活動。 這些能量形式主要有以下幾種： 1、機械能。生物體內的細胞以及細胞內各種結構的運動都在做功．所消耗的就是ATP水解釋放出的能。例如．纖毛和鞭毛的擺動、肌細胞的收縮、細胞分裂期間染色體的運動等。 2、電能。生物體內神經系統傳導沖動和某些生物能夠產生電流．所消耗的就是電能。電能也是由ATP所提供的能量轉換而來的。 3、滲透能。如細胞的主動運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、化學能。生物體內物質的合成需要化學能．小分子物質合成大分子物質時．必須有直接或間接的能量供應。另外．物質在分解的開始階段．也需要化學能來活化能量較高的物質。在生物體的物質代謝中．可以說到處都需要由ATP轉換的化學能來做功。 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。生物體內的熱能．來源于有機物的氧化分解。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胞或恒溫動物的體溫。通常情況下．熱能的形式往往是細胞能量轉換和傳遞過程中的副產品。 變式訓練參考答案：1C 2B 3C 當堂檢測 參考答案：1.D 2C 3D 4A 5 B