2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 新陳代謝與ATP1教案 人教版.doc

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2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) 新陳代謝與ATP1教案 人教版 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．理解ATP的生理功能與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 2．理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。 3．理解ATP的形成途徑。 【學(xué)習(xí)障礙】 1．理解障礙 (1)如何理解ATP是新陳代謝所需能量的直接來(lái)源？ (2)如何理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及其意義？ 2．解題障礙：用ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)去解能量代謝的有關(guān)問(wèn)題。 【學(xué)習(xí)策略】 1．理解障礙的突破 (1)用“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)”理解ATP是新陳代謝所需能量的直接來(lái)源。首先，從分子水平上來(lái)看，新陳代謝是細(xì)胞中所有有序化學(xué)變化的總稱(chēng)。那么，在新陳代謝中的一系列的物質(zhì)變化，必定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。生命系統(tǒng)必須依靠物質(zhì)和能量來(lái)維持，能量的獲取、儲(chǔ)存、釋放、利用和散失，伴隨著全部生命活動(dòng)。從整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)上來(lái)看，能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)的過(guò)程，總能源來(lái)自于光能，由綠色植物的光合作用，把光能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在糖類(lèi)、脂肪等有機(jī)物中。植物可以通過(guò)細(xì)胞呼吸分解體內(nèi)的有機(jī)物而獲取生命活動(dòng)所需的能量，動(dòng)物則以攝食植物(直接或間接的)而獲取富含能量的有機(jī)物，又通過(guò)動(dòng)物自身的細(xì)胞呼吸分解有機(jī)物而獲取生命活動(dòng)所需的能量。綠色植物不可能把光能直接用于有機(jī)物的合成，光能只有轉(zhuǎn)化成一種活躍的化學(xué)能，才能被綠色植物利用。植物和動(dòng)物通過(guò)呼吸作用分解有機(jī)物釋放出的能量，除了一部分以熱能的形式散失或維持體溫外，其余的都要轉(zhuǎn)化成一種活躍的化學(xué)能，才能用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。由于生物體內(nèi)新陳代謝功能的需要，不論是植物、動(dòng)物和人，其體內(nèi)都必須有一種活躍的、隨時(shí)可以儲(chǔ)藏或利用的化學(xué)能，即必然有一種物質(zhì)作為這種活躍化學(xué)能的載體。而ATP(三磷酸腺苷)結(jié)構(gòu)中(如下圖)，遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵既容易形成又容易斷裂，形成時(shí)可以儲(chǔ)存這種活躍化學(xué)能；斷裂時(shí)，可以將活躍的化學(xué)能釋放用于生命活動(dòng)的各個(gè)方面。因此，ATP是新陳代謝所需能量的直接來(lái)源。 (2)聯(lián)系化學(xué)知識(shí)，用“層析綜合法”理解ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化及其意義。 ①?gòu)纳磻?yīng)角度分析理解ATP是腺嘌呤核苷的衍生物，可以看成是含三個(gè)磷酸基的腺嘌呤核苷酸，其結(jié)構(gòu)如上圖，ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可寫(xiě)成A—P～P～P。對(duì)于所有的細(xì)胞來(lái)說(shuō)，幾乎都是用ATP作為直接能源的，凡是不能單獨(dú)由酶催化的化學(xué)反應(yīng)，幾乎都要由ATP供應(yīng)能量，使化學(xué)反應(yīng)能夠進(jìn)行。在ATP與ADP的轉(zhuǎn)化中，ATP既可儲(chǔ)能，又可作為生命活動(dòng)的直接能源。在ATP的第二個(gè)和第三個(gè)磷酸基之間的高能磷酸鍵對(duì)于細(xì)胞中能量的捕獲，貯存和釋放都是很重要的。第三個(gè)磷酸基位于末端，能夠很快地移走，于是ATP轉(zhuǎn)變成ADP，如果加上第三個(gè)磷酸基，ADP又變成ATP，在這些變化中，能量的轉(zhuǎn)變是很重要的。把Pi束縛在ADP上形成ATP，需要能量，在這個(gè)反應(yīng)中能量被捕獲而且貯存起來(lái)。從ATP移走一個(gè)Pi，釋放能量，ATP就變成ADP。所有這些變化都需要酶參加才能進(jìn)行，這樣的過(guò)程在活細(xì)胞中永無(wú)止境地循環(huán)著。 ②從代謝角度分析理解。 ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化如下： A．從物質(zhì)代謝上看：上述反應(yīng)中的物質(zhì)是可逆的。但ATP與ADP的轉(zhuǎn)化過(guò)程是不可逆的。我們可以從以下幾個(gè)方面分析一下。 B．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)的酶屬合成酶，酶具有專(zhuān)一性，因此反應(yīng)條件不同。 C．從反應(yīng)場(chǎng)所和時(shí)間上看： ATP合成的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體，而ATP合成與分解的場(chǎng)所較多，因此其合成與分解的場(chǎng)所不盡相同。很顯然上述反應(yīng)并不是同時(shí)進(jìn)行的。 D．從能量代謝上看：上述反應(yīng)的能量是不可逆的。因?yàn)锳TP水解釋放的能量是儲(chǔ)存在高能磷酸鍵內(nèi)的化學(xué)能，并且被代謝所消耗掉，這個(gè)能量是不能再反過(guò)來(lái)用于合成ATP，而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽(yáng)的光能，因此能量來(lái)源也不同。 綜上所述，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)變的反應(yīng)過(guò)程并不是完全可逆的。但是我們不能單純地利用化學(xué)上的觀點(diǎn)來(lái)判斷該反應(yīng)是否可逆，因?yàn)锳TP與ADP在活細(xì)胞中永無(wú)止境地循環(huán)著。該反應(yīng)能夠明確地表示二者在一定條件下的循環(huán)過(guò)程，所以該過(guò)程使ATP不會(huì)因能量的不斷消耗而用盡，從而保證了生命活動(dòng)的順利進(jìn)行。 從以上分析不難看出，在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞中，ATP是一種關(guān)鍵的物質(zhì)。生物的一切生命活動(dòng)都離不開(kāi)ATP。ATP是生物體內(nèi)直接供給可利用能量的物質(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，用于各種生命活動(dòng)。這些能量形式主要有：機(jī)械能，如肌肉收縮，細(xì)胞分裂期間染色體的運(yùn)動(dòng)等；電能，如神經(jīng)傳導(dǎo)和生物電等；化學(xué)能，如物質(zhì)的合成時(shí)能量的供應(yīng)；還有滲透能、熱能、光能等。細(xì)胞內(nèi)ATP的含量是很少的，但ATP的含量是相對(duì)穩(wěn)定的。因?yàn)樯矬w內(nèi)的各細(xì)胞就是以ATP與ADP十分迅速的相互轉(zhuǎn)化的方式及時(shí)儲(chǔ)存能量和釋放能量，它總是處在不停頓的動(dòng)態(tài)平衡之中，不但可以源源不斷地為生命活動(dòng)提供能量，而且還可避免能量的浪費(fèi)，這也是生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性實(shí)現(xiàn)的條件之一。 2．解題障礙的突破 (1)用“系統(tǒng)化”和“具體化(對(duì)號(hào)入座)法”解能量代謝的問(wèn)題。 首先構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，必須抓住能量變化這根主線，理清每個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)和基本內(nèi)容，把所學(xué)內(nèi)容有機(jī)地與人類(lèi)的生產(chǎn)實(shí)踐、日常生活相結(jié)合。按以下方法構(gòu)建知識(shí)體系： ①把握知識(shí)的縱向銜接，使知識(shí)連成線。 ②注意知識(shí)的橫向聯(lián)系，使知識(shí)連成面。這樣使知識(shí)更加系統(tǒng)化、立體化。豐富知識(shí)的內(nèi)涵，擴(kuò)大知識(shí)的外延，對(duì)有關(guān)能源問(wèn)題進(jìn)行歸類(lèi)，使其匯成一張完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，歸納如下圖。 其次，解題時(shí)，對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行歸類(lèi)于知識(shí)系統(tǒng)中進(jìn)行對(duì)號(hào)入座，以便理解當(dāng)前問(wèn)題，從問(wèn)題中找出與已有知識(shí)的相同之處，將知識(shí)具體化。 [例1]ADP轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP需要 A．Pi、酶、腺苷和能量 B．Pi、能量 C．能量、腺苷和酶 D．Pi、能量和酶 解析：用“系統(tǒng)化”和“具體化(對(duì)號(hào)入座)法”解。如上圖所示，ATP與ADP相互轉(zhuǎn)變的反應(yīng)式與能量代謝有密切關(guān)系，應(yīng)該熟練掌握。ADP轉(zhuǎn)變成ATP的過(guò)程中，需要能量，從物質(zhì)上看需要磷酸(Pi)，由于生物體內(nèi)的各種反應(yīng)都需要生物催化劑——酶來(lái)參加，所以在這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，需要能量、酶和Pi。 答案：D 點(diǎn)評(píng)：此題的常見(jiàn)錯(cuò)誤是選B，這是沒(méi)有考慮生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)都需要酶來(lái)參加才能進(jìn)行，這在其他各種反應(yīng)式中都應(yīng)引起注意，是在寫(xiě)各種反應(yīng)式中最常見(jiàn)的錯(cuò)誤之一。 (2)用“直接判斷法”解。 [例2]下列哪項(xiàng)生物體的生命活動(dòng)所需的不是直接來(lái)源于ATP的水解 A．淀粉的水解 B．細(xì)胞的分裂 C．細(xì)胞的生長(zhǎng) D．細(xì)胞吸收K＋ 解析：用“直接判斷法”解。生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)是ATP，生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)所需的能量都來(lái)自ATP的水解，需要消耗能量的生命活動(dòng)常見(jiàn)的有細(xì)胞的分裂、細(xì)胞的生長(zhǎng)、礦質(zhì)元素的吸收、肌肉的收縮、新物質(zhì)的合成等。淀粉的水解只需在淀粉酶的作用下就可以完成，不需要消耗ATP。 答案：A 點(diǎn)評(píng)：生物體內(nèi)的各種生命活動(dòng)所需的能量都要依靠ATP來(lái)轉(zhuǎn)換，所以通常把ATP喻為細(xì)胞內(nèi)流通著的“能量貨幣”，正是由于ATP的存在才能使生命活動(dòng)及時(shí)地得到能量供應(yīng)，新陳代謝才能順利進(jìn)行。 [例3] ATP分子在細(xì)胞內(nèi)能夠釋放能量和貯存能量，從結(jié)構(gòu)上看，其原因是 ①腺苷很容易吸收能量和釋放能量 ②第二個(gè)磷酸根很容易從ATP上脫離和結(jié)合 ③第三個(gè)磷酸根很容易從ATP上脫離，使ATP轉(zhuǎn)變成ADP ④ADP可以迅速地與磷酸根結(jié)合，吸收能量形成第三個(gè)高能磷酸鍵，使ADP轉(zhuǎn)變成ATP A．①③ B．②④ C．③④ D．①④ 解析：用“直接判斷法”解。從ATP簡(jiǎn)式A—P～P～P可知，分子中含有兩個(gè)高能磷酸鍵，當(dāng)在酶作用下水解時(shí)，遠(yuǎn)離腺苷A的那個(gè)高能磷酸鍵斷裂，形成ADP和磷酸，該鍵在一定條件下很容易斷裂和重新形成，從而保證能量的釋放和儲(chǔ)存。靠近A的高能磷酸鍵不易斷裂和重新形成，不參與能量代謝。 答案：C 【同步達(dá)綱練習(xí)】 1．能為生物的生命活動(dòng)直接提供能量的是 A．葡萄糖的分解 B．ADP轉(zhuǎn)變成ATP的過(guò)程 C．ATP的水解 D．生物的呼吸運(yùn)動(dòng) 2．ATP轉(zhuǎn)化為ADP的反應(yīng)特征是 A．通過(guò)ADP的磷酸化反應(yīng)，并貯存能量 B．通過(guò)ADP的水解反應(yīng)，并釋放能量 C．通過(guò)ATP的磷酸化反應(yīng)，并貯存能量 D．通過(guò)ATP的水解反應(yīng)，并釋放能量 3．以下關(guān)于能源的敘述，不正確的是 A．生物進(jìn)行生命活動(dòng)所需能量最終來(lái)源于太陽(yáng)能 B．生物進(jìn)行生命活動(dòng)所需能量直接來(lái)自ATP C．植物細(xì)胞的ATP都是由細(xì)胞呼吸直接產(chǎn)生的 D．ADP轉(zhuǎn)化成ATP是吸能和磷酸化反應(yīng)過(guò)程 4．海洋里有一種軟體動(dòng)物槍烏賊，它有巨大的神經(jīng)細(xì)胞，這種神經(jīng)細(xì)胞能像紅細(xì)胞一樣，不斷吸收進(jìn)K＋?？茖W(xué)家做過(guò)實(shí)驗(yàn)：用一種有毒物質(zhì)使神經(jīng)細(xì)胞中毒，泵入K＋的功能就消失。如果注入一種物質(zhì)，神經(jīng)細(xì)胞又能恢復(fù)不斷吸收K＋的功能，一直到這種物質(zhì)消耗完。請(qǐng)分析科學(xué)家注入了什么物質(zhì)?_________這說(shuō)明_____________________。 參考答案 【同步達(dá)綱練習(xí)】 1．解析：用“直接判斷法”來(lái)解。 答案：C 2．解析：用“直接判斷法”來(lái)解。 答案：D 3．解析：用“系統(tǒng)化和具體化(對(duì)號(hào)入座)法”解。 答案：C 4．解析：用“類(lèi)比分析法”來(lái)解。由題干可知，有很多信息，但有一個(gè)關(guān)鍵信息即：像紅細(xì)胞一樣，不斷地吸收K＋。歸類(lèi)到細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)的吸收方式上，而且應(yīng)是主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奈辗绞剑俜治雠c主動(dòng)運(yùn)輸相關(guān)的知識(shí)：載體和能量，那么這種有毒物質(zhì)是影響了載體呢？還是能量的供應(yīng)呢？如果載體被破壞，載體蛋白質(zhì)一旦被破壞，加入某種物質(zhì)也很難恢復(fù)。所以，加入的物質(zhì)很可能是能源物質(zhì)，當(dāng)然能源是可以被消耗完的。而能夠?yàn)樯顒?dòng)直接供應(yīng)能量的只能是ATP。 答案：ATP 神經(jīng)細(xì)胞吸收K＋的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，需消耗ATP