高中生物必修1：第2節(jié)細(xì)胞的能量“通貨”-ATP(人教版)

1、（2）細(xì)胞的主要能源物質(zhì)是：（3）生物體內(nèi)儲(chǔ)存能量的主要物質(zhì)是：（1）能量的根本來(lái)源是：糖類脂肪（4）生物體內(nèi)的能源物質(zhì)是：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)1、知識(shí)回顧新課導(dǎo)入 我們的日常生活每天都需要必要的開(kāi)銷，這些消費(fèi)要通過(guò)我們手里的流通貨幣。 如果我們拿著存折去商店買一些小東西，比如一根雪糕，在進(jìn)行交易時(shí)就會(huì)很不方便。2、導(dǎo)入新課 細(xì)胞利用能量也是如此。 ATP分子就是那個(gè)可以在細(xì)胞內(nèi)流通的“貨幣”，即能量的“通貨”。 在細(xì)胞中的“存折”就相當(dāng)于儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物大分子，如糖類和脂肪。這些有機(jī)物中儲(chǔ)存著大量而穩(wěn)定的化學(xué)能，不易被細(xì)胞直接利用。第2節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨” ATP一、什么是ATP 三、AT

2、P與ADP的相互轉(zhuǎn)化四、ATP的生理功能二、ATP分子的結(jié)構(gòu)知識(shí)目標(biāo) 1. 知道什么是ATP以及ATP的結(jié)構(gòu)。 2. ATP的化學(xué)組成和特點(diǎn)以及ATP在能量代謝中的作用。 3. ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化以及ATP的形成途徑。教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo) 1. 進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測(cè)因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 2. 在有關(guān)實(shí)驗(yàn)、資料分析、思考與討論、探究等的問(wèn)題討論中，運(yùn)用語(yǔ)言表達(dá)能力以及分享信息的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 通過(guò)分析ATP、ADP的動(dòng)態(tài)平衡樹(shù)立辨證唯物主義自然觀。重點(diǎn)難點(diǎn) ATP化學(xué)組成的特點(diǎn)及其在能量代謝中的作用。ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化。教學(xué)重難

3、點(diǎn)銀燭秋光冷畫(huà)屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽?？椗恰６拍?一閃一閃亮晶晶，滿天都是小星星。點(diǎn)點(diǎn)螢火之光照亮了我們童年的幻夢(mèng)1. 螢火蟲(chóng)發(fā)光的生物學(xué)意義是什么？2. 螢火蟲(chóng)體內(nèi)有特殊的發(fā)光物質(zhì)嗎？3. 螢火蟲(chóng)發(fā)光的過(guò)程有能量的轉(zhuǎn)換嗎？ 相互傳遞求偶信號(hào)，以便交尾、繁衍后代。 螢火蟲(chóng)腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素，是其特有的發(fā)光物質(zhì)。 有。螢火蟲(chóng)腹部細(xì)胞內(nèi)一些有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能，只有在轉(zhuǎn)變成光能時(shí)，螢火蟲(chóng)才能發(fā)光。思考：一、認(rèn)識(shí)ATP 生命系統(tǒng)必須依靠物質(zhì)和能量來(lái)維持，生命活動(dòng)需要能量。 在細(xì)胞中存在著一種活躍的有機(jī)物，它不似糖類、脂肪那樣穩(wěn)定，而是極易分解和重新合成。在合成與分解的過(guò)程中

4、伴隨著能量的儲(chǔ)存與釋放。 細(xì)胞中絕大多數(shù)需能化學(xué)反應(yīng)都是由它直接提供能量的。這種活躍的有機(jī)物就是ATP。ATP是絕大多數(shù)生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源。覓食求 偶繁殖二、 ATP分子的結(jié)構(gòu)1、ATP全稱三磷酸腺苷 A-腺苷T-三個(gè)P-磷酸基團(tuán) 代表一種特殊的化學(xué)鍵，叫高能磷酸鍵。其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)寫(xiě)為A-PPP，其中：生物化學(xué)中常將水解時(shí)釋放的能量大于20。9KJ/mol的磷酸鍵稱為高能磷酸鍵。2、ATP分子結(jié)構(gòu)分析COCCHHOHOHCCOPOPOPOHOOHOOHONCNCCCNCNNHHHHHHHHOHP P PA ATP分子中大量的化學(xué)能就儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中；ATP分子中遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵易水解

5、；1mol高能磷酸鍵水解可以釋放30.54kJ能量，所以ATP是細(xì)胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。 ATP的水解本質(zhì)上就是ATP分子中高能磷酸鍵的水解，也就是高能磷酸鍵的斷裂，在斷裂的同時(shí)，儲(chǔ)存在鍵中的大量能量釋放出來(lái)。三、ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化 ATP的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在有關(guān)酶的作用下，ATP分子中遠(yuǎn)離A的那個(gè)高能磷酸鍵很容易水解，也很容易重新形成。水解時(shí)伴隨有能量的釋放， P脫離開(kāi)來(lái)形成Pi，ATP就轉(zhuǎn)化為ADP，即二磷酸腺苷；重新形成時(shí)則伴隨有能量的儲(chǔ)存。AP P PADPATPATP水解酶 A-PPPA-PP+Pi+能量1ATP合成及水解反應(yīng)式(1)ATP水解ATP合成酶能量2A-PPPA

6、-PP+Pi+(2)ATP合成反應(yīng)示意圖：各生命活動(dòng)ATPADPPi能量2合成酶水解酶能量1Pi光合作用呼吸作用ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化是否為可逆反應(yīng)？想一想不是，可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：正逆反應(yīng)都在同一條件下進(jìn)行。ATP水解ATP合成反應(yīng)類型水解反應(yīng)合成反應(yīng)反應(yīng)催化劑ATP水解酶ATP合成酶反應(yīng)場(chǎng)所廣泛存在于細(xì)胞的各個(gè)需能部位線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體基粒能量來(lái)源高能磷酸鍵水解光能（光合作用）有機(jī)物中的化學(xué)能（呼吸作用）能量去向直接供生命活動(dòng) 需要儲(chǔ)存在ATP的高能磷酸鍵中1、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化在物質(zhì)上是可逆的。2、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化在能量上是不可逆的。結(jié)論注意 因?yàn)锳TP與ADP的相互

7、轉(zhuǎn)化不可逆，故不能說(shuō)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡反應(yīng)，只能說(shuō)ATP和ADP的含量處于動(dòng)態(tài)平衡之中。 ATP的含量很少，但ATP與ADP之間轉(zhuǎn)化非常迅速，從而保證了生物體內(nèi)部穩(wěn)定的供能環(huán)境。 一般地說(shuō)，ATP在細(xì)胞內(nèi)形成后不到1 min的時(shí)間就要發(fā)生轉(zhuǎn)化。這樣累計(jì)下來(lái)，生物體內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化的總量是很大的。 例如，一個(gè)成年人在靜止的狀態(tài)下，24 h內(nèi)竟有40 kg的ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化；在緊張活動(dòng)的情況下，ATP的消耗可達(dá)0.5 kg/min。四、ATP的生理功能 新陳代謝過(guò)程中的各種化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的吸收與釋放。ATP是生物體進(jìn)行各種生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源。1、新陳代謝過(guò)程中的吸能反應(yīng) 與ATP的水解反應(yīng)相聯(lián)

8、系，細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP直接提供的。 機(jī)械能（如肌細(xì)胞收縮）熱能（如維持體溫）滲透能（如主動(dòng)運(yùn)輸）電能（如電鰩放電）光能（如螢火蟲(chóng)發(fā)光）化學(xué)能（如葡萄糖和果糖合成蔗糖）ATP中儲(chǔ)存的活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)化為2、新陳代謝過(guò)程中的放能反應(yīng) 與ATP的合成反應(yīng)相聯(lián)系，能量?jī)?chǔ)存在ATP中，如糖類等有機(jī)物的分解。用于大腦思考用于生物發(fā)電發(fā)光用于主動(dòng)運(yùn)輸 、細(xì)胞的生長(zhǎng)分裂等用于恒定體溫用于各種運(yùn)動(dòng)，如肌細(xì)胞收縮ATP結(jié)論 ATP是細(xì)胞內(nèi)聯(lián)系能量變化的橋梁，是溝通吸能反應(yīng)與釋能反應(yīng)的樞紐。正是由于細(xì)胞內(nèi)有ATP這種能量“通貨”，細(xì)胞才能及時(shí)而持續(xù)的滿足各項(xiàng)生命活動(dòng)對(duì)能量的需求。思考： 在細(xì)胞

9、內(nèi)，1mol葡萄糖徹底氧化分解后，釋放出2870kJ的能量。 1. 計(jì)算：1分子葡萄糖所含的能量是1分子ATP所含能量的多少倍？ 2. 有人說(shuō)，如果把糖類和脂肪比作大額支票，ATP則相當(dāng)于現(xiàn)金。你認(rèn)為這個(gè)比喻有道理嗎？ 有道理。糖類和脂肪中的能量多且穩(wěn)定，不能被細(xì)胞直接利用。這些穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成ATP中分子中活躍的化學(xué)能，才能被細(xì)胞直接利用。1、ATP全稱： 三磷酸腺苷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： A-PPP與ADP相互轉(zhuǎn)化： 酶IIATP ADP+Pi+能量 酶I釋能： 課堂小結(jié)利用：為各種生命活動(dòng)提供能量轉(zhuǎn)化成各種形式的能量(1)能源物質(zhì)氧化分解釋放的化學(xué)能：呼吸作用；(2)氨氣等氧化分解釋放的化學(xué)能

10、：化能合成作用；(3)光能：光合作用。2、合成ATP的能量來(lái)源能源物質(zhì)：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)。其中，糖類 是主要能源物質(zhì)，脂肪是主要的儲(chǔ) 能物質(zhì)，蛋白質(zhì)在極度饑餓、嚴(yán)重 疾病時(shí)可分解供能。3、能源物質(zhì)小結(jié)直接能源物質(zhì)ATP主要能源物質(zhì)糖類生物體內(nèi)重要儲(chǔ)能物質(zhì)脂肪動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)糖原植物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)淀粉最終能源來(lái)源太陽(yáng)能4、生物界的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程光能、電能活躍化學(xué)能（ATP、NADPH） 穩(wěn)定化學(xué)能（有機(jī)物） 活躍化學(xué)能（ATP，供生命活動(dòng)需要）光反應(yīng)暗反應(yīng)呼吸作用光合作用 （2008 上海）1個(gè)葡萄糖分子有氧呼吸釋放能量為m，其中40%用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP，若1個(gè)高能磷酸鍵所含能量為n，

11、則1個(gè)葡萄糖分子在有氧呼吸中產(chǎn)生ATP分子數(shù)為（ ） A. 2n/5m B. 2m/5n C. n/5m D. m/5n高考鏈接B 解析：ADP轉(zhuǎn)化為ATP過(guò)程中形成一個(gè)新的高能磷酸鍵，所以則1個(gè)葡萄糖分子在有氧呼吸過(guò)程中產(chǎn)生ATP的分子數(shù)為（m*40%）/n=2m/5n。 （2007 海南）下面關(guān)于ATP的敘述，錯(cuò)誤的是（ ） A.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都有ATP的分布 B .ATP合成所需的能量由磷酸提供 C. ATP可以水解為一個(gè)核苷酸和兩個(gè)磷酸 D.正常細(xì)胞中的ATP與ADP的比值在一定的范圍內(nèi)變化B 解析：綠色植物細(xì)胞中合成ATP的能量可來(lái)自光反應(yīng)中的光能和呼吸作用中有機(jī)物分解產(chǎn)生的化學(xué)能

12、；動(dòng)物細(xì)胞合成ATP的能量可來(lái)自呼吸作用中有機(jī)物分解產(chǎn)生的化學(xué)能。ATP中的高能磷酸鍵是生物存儲(chǔ)能量的一種形式。 （2009上海）下列關(guān)于葉肉細(xì)胞能量代謝的敘述中，正確的是（ ） A. 適宜光照下，葉綠體和線粒體合成的ATP都需要O2 B. 只要提供O2，線粒體就能為葉綠體提供CO2和ATP C. 無(wú)光條件下，線粒體和葉綠體都產(chǎn)生ATP D. 葉綠體和線粒體都有ATP合成酶，都能發(fā)生氧化還原反應(yīng)D 解析：葉綠體合成ATP不需要消耗氧氣，所以A錯(cuò)，在線粒體中合成CO2時(shí)，需要丙酮酸和水發(fā)生反應(yīng)，形成CO2、H、和ATP，在有氧呼吸的第三個(gè)階段，需要氧氣參與合成水并釋放大量的能量，所以只提供O2，

13、線粒體不能產(chǎn)生CO2；在無(wú)光條件下，葉綠體不能產(chǎn)生ATP。 1.如果一個(gè)ATP脫去兩個(gè)磷酸，該物質(zhì)就是構(gòu)成核酸的基本單位之一，稱為（ ） A. 腺嘌呤核苷酸 B. 鳥(niǎo)嘌呤核苷酸 C. 胞嘧啶核苷酸 D. 鳥(niǎo)嘧啶核苷酸 A課堂練習(xí) 2. ATP的結(jié)構(gòu)式可以簡(jiǎn)寫(xiě)為（ ） A. A-P-PP B. A-PPP C. APP-P D. APPPB 3. 一分子ATP中含有的腺苷、磷酸基團(tuán)和高能磷酸鍵數(shù)目依次是（ ） A. 1，2，2 B. 1，2，1 C. 1，3，2 D. 2，3，1 C 4. ATP之所以能作為能量的直接來(lái)源是因?yàn)椋?） A. ATP在細(xì)胞中數(shù)量非常多 B. ATP中的高能磷酸鍵很

14、穩(wěn)定 C. ATP中的高能磷酸鍵儲(chǔ)藏的能量多且很不穩(wěn)定 D. ATP是生物體內(nèi)惟一可以釋放能量的化合物C 5. 對(duì)于反應(yīng)式：ATP ADP+Pi+能量，以下提法正確的是（ ） A. 物質(zhì)是可逆的，能量是不可逆的 B. 物質(zhì)和能量都是可逆的 C. 物質(zhì)和能量都是不可逆的 D. 物質(zhì)是不可逆的，能量是可逆的酶酶A 6. 生物體內(nèi)進(jìn)行生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)、主要能源物質(zhì)和最終能源依次是 （ ） A. 太陽(yáng)能 糖類 ATP B. ATP 糖類 脂肪 C. ATP 脂肪 太陽(yáng)能 D. ATP 葡萄糖 太陽(yáng)能 D 8. 生物體內(nèi)既能儲(chǔ)存能量，又能為生命活動(dòng)直接提供能量的物質(zhì)是（ ） A. 葡萄糖 B. 糖

15、原 C. 三磷酸腺苷 D. 脂肪 7. 高等植物體內(nèi)產(chǎn)生ATP的生理過(guò)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、呼吸作用D. 光合作用、主動(dòng)運(yùn)輸CC 9. ADP轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP需要（ ） A. 磷酸、腺苷、能量、酶B. 磷酸、腺苷、能量 C. 腺苷、能量、酶D. 磷酸、能量、酶 10. ATP中大量化學(xué)能儲(chǔ)存在（ ） A. 腺苷內(nèi) B. 磷酸基內(nèi) C. 高能磷酸健內(nèi) D. 腺苷和磷酸基連接健內(nèi)DC磷酸肌酸（C P)課外拓展 動(dòng)物和人體細(xì)胞中還有一種高能化合物-磷酸肌酸。是存在于肌肉或其他興奮性組織（如腦和神經(jīng)）中的一種高能磷酸化合物，為高能磷酸基的暫時(shí)貯存形式

16、。 磷酸肌酸水解時(shí)，每摩爾化合物釋放千卡的自由能，比ATP釋放的能量（每摩爾千卡）多一些。 當(dāng)ATP大量消耗而過(guò)分減少時(shí)，磷酸肌酸就可以釋放出大量的能量，使ADP合成ATP。 在肌酸激酶的催化下，磷酸肌酸能將其磷酸基轉(zhuǎn)移到ADP分子中。當(dāng)一些ATP用于肌肉收縮，就會(huì)產(chǎn)生ADP。這時(shí)，通過(guò)肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供給ADP以磷酸基，從而恢復(fù)正常的ATP高水平。當(dāng)物質(zhì)氧化分解時(shí)：ATP + C ADP + CP酶ADP + CP ATP + C酶當(dāng)ATP大量減少時(shí)： 肌肉細(xì)胞中的磷酸肌酸含量是其ATP含量的34倍，前者可貯存供短期活動(dòng)用的、足夠的磷酸基團(tuán)。在活動(dòng)后的恢復(fù)期中，積累的肌酸又可被ATP磷酸化，重新生成磷酸肌酸，這是同一個(gè)酶催化的相反的反應(yīng)。磷酸肌酸是生物體內(nèi)的輔助能源物質(zhì)。結(jié)論人和動(dòng)物體內(nèi)發(fā)生ADP+磷酸肌酸 ATP+肌酸的反應(yīng)條件是 ( ) A. 肌肉組織缺氧 B. 機(jī)體消耗ATP過(guò)多 C. 機(jī)體進(jìn)行有氧呼吸 D. 機(jī)體進(jìn)行厭氧呼吸 B習(xí)題答案基礎(chǔ)題 2.吸能反應(yīng)：如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng)，需要消耗能量，是吸能反應(yīng)